浅析中国萤石矿分布特征及其成矿规律

2013-11-14王振亮鲁瑞君林天亮吴新刚

中国非金属矿工业导刊 2013年5期

王振亮，鲁瑞君，林天亮，吴新刚

(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000)

萤石的主要成分是氟化钙(CaF2)，晶体属等轴晶系的卤化物矿物，在紫外线、阴极射线照射下或加热时，发出蓝色或紫色萤光。自然界中的萤石常显鲜艳的颜色，纯净的萤石为无色，常见的颜色有浅绿至深绿、蓝、绿蓝、紫、紫罗兰、褐、玫瑰红、深红等。萤石广泛应用于冶金、化工工业，其产品用于航天、航空、制冷、医药、农药、防腐、灭火、电子、电力、机械和原子能等多个领域。对国家安全、国民经济和社会发展有重要影响，许多国家将萤石列为战略性资源，对其开发利用采取多种保护措施[1-2]。

1 萤石资源在全球的分布概况

萤石资源在世界各大洲均有发现，已探明萤石储量分布在40多个国家，从成矿地质环境来看，环太平洋成矿带的萤石储量最多，约占全球储量一半以上。萤石资源主要分布在亚洲的中国、蒙古，北美洲的墨西哥、美国等地；非洲的南非、肯尼亚和欧洲的西班牙、法国等地也有一定的储量[1-2]。据美国地质调查局2009年《矿产品概要》数据，截至2009年，世界萤石储量为2.3×108t，其中南非、墨西哥、中国和蒙古这4个国家的萤石储量占到全球的46%左右，南非的萤石储量占世界萤石总储量的17.83%，其次是墨西哥、中国和蒙古，分别为13.91%、9.13%和5.22%；据美国地质调查局2012年《矿产品报告》数据，截至2011年，世界萤石储量为2.4×108t，其中南非、墨西哥、中国和蒙古这4个国家的萤石储量占到全球的49.58%左右，依次为南非17.08%、墨西哥13.33%、中国10.00%、蒙古9.17%(见表1)。从表1中看出2011年中国和蒙古的储量比2009年增加了300×104t和1000×104t，其他国家的储量没有变化。

表1 全球萤石矿产储量

2 中国萤石矿资源分布特征

中国地处环太平洋成矿带，萤石资源十分丰富，已探明萤石矿区有500多处,已勘查的271处主要集中在4个矿产带，北部主要集中在内蒙古，中部主要在河南、湖北、湖南，东部集中在福建、浙江、江西和安徽，西南主要在云南、贵州及四川南部，分布在27个省(直辖市、自治区)(见表2)。

其中，内蒙古自治区、浙江省、福建省、江西省和湖南省萤石资源储量合计占70%多[2]。从矿床规模看,以大中型为主，已勘查的271处萤石矿床中，大型矿床41处，中型89处[3]，主要集中于中国东部沿海地区、华中地区和内蒙古中东部，大中型矿床数量占48%，其储量占资源量的93%。中国萤石矿单一型萤石矿床有450多处，大部分矿床储量只有数万吨至数十万吨，只有内蒙古自治区四子王旗苏荣查干敖包萤石矿区，矿石储量约2000万t。有色金属矿产伴生萤石矿区50多处，湖南省郴县柿竹园钨锡钼铋矿伴生萤石矿区资源量达6500万t，是世界第一大伴生萤石矿[2]。

表2 全国萤石矿分布

2010年，王吉平等[3]根据以下3项原则在全国划分出10个萤石矿矿集区：①首先考虑萤石矿床的分布集中程度，同时考虑大地构造分区和成矿区带范围，矿集区不跨Ⅰ级成矿域，一般不跨Ⅱ级成矿省[4]；②按矿床类型中的一种类型为主进行圈闭，圈闭的矿集区中可以有一种矿床类型，也可包含有两种矿床类型；③每一矿集区必须有中型及以上规模的萤石矿床，只有小型矿床不单独划分矿集区。

在这10个萤石矿矿集区中甘中萤石矿矿集区、承德—阜新萤石矿矿集区、鲁东萤石矿矿集区、浙中萤石矿集区、豫南萤石矿矿集区、赣北—皖南—浙西北萤石矿矿集区、闽北萤石矿矿集区、湘东—赣南—粤东萤石矿矿集区以热液充填型萤石矿床为主；滇东—黔西南萤石矿集区以沉积改造型和热液充填型为主，内蒙古四子王旗萤石矿集区以沉积改造型为主；湘东—赣南—粤东萤石矿矿集区西部有少量伴生型萤石矿床。

3 中国萤石矿成矿规律

3.1 萤石矿类型

随着对萤石矿认识程度的加深，很多学者对中国萤石矿的类型进行了总结。1980年，安德烈耶娃等[5]在寻找热液铀的过程中认为萤石是热液铀矿床的典型伴生矿物。1985年，蔡国祥[6]研究湖南萤石矿产资源后，将萤石矿按矿床类型分四类：Ⅰ类产于岩浆岩和碎屑岩中的脉状充填萤石矿床；Ⅱ类产于酸性岩浆岩与碳酸盐岩接触带中萤石矿床；Ⅲ类产于碳酸盐岩中层控萤石矿床；Ⅳ类外生风化矿床，矿石类型有单一萤石和伴生萤石两种。同年，曹俊臣[7]认为中国层控萤石矿床可分为沉积改造矿床和后成矿床。1999年，徐旃章等[8]、张寿庭等[9]在浙东南地区发现的萤石型金矿系为一新类型金矿床。2000年，刘铁庚等[10-11]认为银矿床或萤石矿矿床中的银和氟有相同的来源，不少银矿床中共伴生萤石化，特别是大型—超大型银矿床四周常有萤石矿分布。2001年，徐少康等[12]提出我国单一萤石矿床，成矿大地构造单元主要为华南造山带和北山内蒙吉林造山系，成因类型有热液充填型和热水沉积型两种。2010年，熊先孝等[13]把中国的萤石矿床划分为3种矿床类型，即：热液充填型、沉积改造型和伴生型，以热液充填型、沉积改造型萤石矿为主，主要分布于东经95°以东地区。大地构造分区属天山—兴蒙造山系、华北陆块北缘、秦祁昆造山系、西藏—三江造山系东端以及扬子陆块、华南武夷—云开—台湾造山系。这些萤石矿床的形成受区域深大断裂控制，受火山、岩浆活动的影响[3]。

3.2 萤石矿成矿温度

目前，利用矿物母液包裹体测定成矿温度应用较广，也是行之有效的方法。一般把热液矿床成矿的温度划分为：高温300～500℃、中温200～300℃、低温50～200℃；在总结了大量前人关于萤石矿成矿温度的研究成果后，得知中国大多数萤石矿的成矿温度都低于300℃，属于中低温矿床[1]。

3.3 萤石矿成矿流体来源

马元海[14]认为青海省大通县宝库乡花石掌—其美萤石矿的成矿热液中的水介质是大气降水与岩浆水的混合体。潘忠华等[15]认为川东南脉状萤石—重晶石矿床成矿流体主要来源于地层水(如封存的海水等)，部分为大气降水。韩文彬等[16]提出浙江武义萤石矿成矿流体以大气降水补给的地热水为主。夏学惠等[17]认为浙江八面山萤石矿床成矿流体水具有多源性，成矿流体具有大气降水、变质水和岩浆水共同混合作用的结果。孙祥等[18]认为辽西义县萤石矿成矿流体主要来源于中侏罗世髫髻山旋回岩浆热液，成矿过程为岩浆热液与围岩(主要为白云质灰岩和灰岩)的相互作用，并有大气降水的混入。方乙等[19]认为浙江缙云县骨洞坑萤石矿成矿流体主要为大气降水补给的地下水。从前人研究成果中证实，大气降水在萤石矿成矿流体的来源中占有十分重要的地位。

3.4 热液充填型萤石矿成矿规律

浙江地区萤石矿床均赋存于断裂和裂隙中，萤石矿床的分布、规模和矿体形态均受北东、北西、东西和南北四个方向的断裂构造所控制，北东、北西、东西向断裂为主要控矿断裂[20-21]。

围岩对成矿的控制作用不明显。从前震旦纪到白垩纪不同时代的地层和不同类型的岩石均有萤石矿产出。矿床围岩主要为上侏罗统，其次为下白垩统、前寒武系(变质岩)和下古生界。从分布的岩性上看，主要与火山碎屑岩系列有关。火山碎屑岩属于刚性岩石，性脆，受力后易形成较宽广的破碎空间，易形成大型矿床，但矿石品位相对偏低，而柔性岩石的围岩中，矿体变化较大，规模较小，但矿石品位一般较富[21]。

浙江地区萤石矿床成矿温度主要集中在80～240℃左右，属中低温热液矿床[1]。萤石、石英等矿物的氢氧同位素研究表明，其成矿流体的δ18O和δD分布在大气降水线与原生岩浆水之间，表明其成矿流体主要为晚白垩世大气降水成因的地热水，矿床热液系统的水岩交换反应较强烈，主要与其热水循环的深度有较大关系[3]。锶同位素和稀土元素研究表明，萤石成矿物质主要来自赋矿岩石下伏的基底变质岩[22]。

吕新前[23]认为浙江湖山与萤石矿成矿有关的花岗岩体多形成于燕山时期，成岩年龄多在140Ma左右。李长江等[24]则提出浙江萤石矿床的矿化年龄约为80Ma，围岩的K-Ar等时年龄为(150±10)Ma。卢武长等[25]估计浙江黄双岭萤石矿的成矿年龄大约为107Ma；浙江武义矿田萤石矿赋矿地层其同位素年龄值为160～111Ma，萤石为85Ma[16]。从前人的研究成果可知浙江地区萤石矿床主要形成于燕山时期。

3.5 沉积改造型萤石矿床成矿规律

苏莫查干敖包萤石矿产于下二叠统西力庙组三岩段流纹岩段所夹的碳酸盐岩层中，顶板为碳质板岩，近火山地区矿层底板为片理化流纹斑岩，远火山地区为凝灰岩。下部矿体严格受碳酸盐岩层位控制，萤石矿呈层状和似层状产出。矿体后期改造因地而异，可分为弱改造型和强改造性矿体。无论宏观还是微观，均保留了较多的沉积本色和改造特征[26]。

沉积改造型萤石矿床的形成分为海西期原生萤石矿沉积阶段和燕山期改造阶段[3]。海西晚期，产出有纹层状和条带状萤石集合体以及富萤石块体(矿胚)，随着海底火山喷发活动的进行，一方面，挥发性组分和成矿元素随火山碎屑、火山灰和喷气进入海水或直接沉淀下来，造成氟和钙的初步富集；另一方面，火山活动亦可导致区域地热梯度不断增高和热泉活动加剧,并且构成海水与围岩的对流循环，进而形成纹层状或条带状萤石矿体[27]。燕山旋回中期，中酸性岩浆活动频繁，在构造薄弱地带，富挥发性组分流体可沿特定构造部位运移，在萤石成矿作用的早期阶段，含氟离子或氟络合物的热水溶液可通过岩(体)层粒间孔隙或原生冷凝细微裂隙进行扩散与运移，进而在构造有利地段形成微细粒和浸染状萤石和含萤石石英脉。随着成矿作用时间的推移和成矿体系的开放，大气降水和变质流体将会不断参与到成矿热液体系中来，并且与以岩浆水为主的含矿流体混合，进而形成混源型热液流体，这种热液流体在海西期形成的纹层状或条带状萤石粒间空隙或裂隙中沉淀(积)，对早期火山—沉积岩地层和萤石矿(化)体进行过不同程度的交代改造作用[3]。