江西石城楂山里萤石矿床地质特征及成因探讨

庄贤贵*彭琳琳、2刘庆鸿杨锐

1 江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队，江西 赣州 341000 2 南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210000

地质·矿产

江西石城楂山里萤石矿床地质特征及成因探讨

庄贤贵*1彭琳琳1、2刘庆鸿1杨锐1

1 江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队，江西 赣州 341000 2 南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210000

楂山里萤石矿区处于武夷山成矿带，武夷山成矿带是我国十九个重要成矿带之一，分布着众多的萤石、叶腊石、石墨等非金属矿床及钨锡铜铅锌银等多金属矿床 ,矿床类型多样。 本文在讨论楂山里萤石矿成矿地质特征的基础上 ,对该矿床的成因进行了探讨 ,对武夷山成矿带下一步寻找萤石矿床具有指导意义。

矿床特征 萤石矿 楂山里矿区 江西石城

楂山里萤石矿区位于江西省石城县北东60°方向、直距约7.3km处。本区为 2011～2015年江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队普查工作区之一，现已查明的萤石资源量（333+334）矿石量7505千t，CaF2矿物量3196千t，CaF2平均品位42.58%。其中推断的内蕴经济资源量（333类）矿石量5034千t，CaF2矿物量2177千t，属大型-特大型萤石矿床。

1 区域成矿地质背景

楂山里矿区位于欧亚大陆板块与滨西太平洋板块消减带内侧的华夏板块中的罗霄地体与武夷地体的结合部位【1】。矿区处于武夷山成矿带石城—寻乌矿集区，区内分布着众多的萤石、钨锡铜铌钽锂矿床。

1.1 地层

区域地层主要分布有：南华系万源岩组、沙坝黄组、侏罗系中统罗坳群、白垩系上统火把山群及第四系等地层（图1）。

图1 石城县楂山里萤石矿区区域地质简图Fig.1 Regional geological sketch map of Zhashanli fluorite mining area in Shicheng county1.第四系；2.白垩火把火群；3.侏罗系罗坳群；4.南华系上统沙坝黄组；5.南华系下统万源岩组；6.燕山晚期花岗岩；7.燕山早期花岗岩；8.印支期花岗岩；9.花岗斑岩脉岩/伟晶岩脉；10.断层；11.地质界线/不整合界线地质界线；12.铅锌矿/锡矿；13.铌钽矿/萤石矿

1.2 构造

区域上位于北北东向武夷隆起褶皱带石城—龙南北东向构造亚带与南岭东西向复杂构造带遂川（兴国）—石城东西向构造亚带交汇复合部位【2】。北北东向和东西向构造复合控制了岩浆岩之侵位和中生代红盆的生成与发展，也对区内岩浆岩的展布表现出较严格的控制作用，并对成矿起着至关重要的作用。它们的多期次活动为成矿物质的活化、迁移、富集和赋存提供了良好条件。构造活动以断裂为主，并以北北东向和北东向断裂较发育为特征。

1.3 岩浆岩

区域岩浆活动频繁，侵入岩分布较广，岩石类型主要为黑云母花岗岩【3】，其次可见有岩浆后期呈北东向或北西向分布的伟晶岩脉及石英脉分布。 活动时期主要为印支期、燕山期，呈岩基、岩株、岩滴及岩瘤产出，为萤石矿的形成提供了充足的物质来源。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区地层较为简单，主要为南华系变质岩和白垩系红层及第四系地层（图2）。南华系万源岩组（Nh1w）出露于矿区东部和南西部，为一套中深变质岩系，岩性为云母片岩、眼球状石英云母片岩、变粒岩。白垩系下统火把山群（K1h）主要出露于矿区西部，与下部变质岩呈断层接触，南东部有小面积出露，且不整合于变质岩地层之上，岩性为灰白色、灰绿色、紫红色泥岩、粉砂岩、砂岩、长石粗砂岩、砂砾岩、砾岩。南华系万源岩组和白垩系红层中含有多种微量元素和Ca，故白垩系和震旦系也是重要的矿源层。

2.2 构造

断裂构造为矿区的主要构造【4】，规模较大的有1条（F1），并在其中部和南部各有一条分支断裂构造（F2和F3）。

F1：呈近南北向展布，出露于矿区中部，延长大于4300m，并向南北两端延出矿区，宽度1.0～20.0m，倾向250°～295°，倾角65°～85°，形态不规则，走向上呈波状延伸。由于晚期的拉张盆地构造叠加在早期区域性断裂构造作用，断裂构造在剖面上呈“亻”字符型，即浅部表现为受控盆构造控制，深部表现受深大断裂控制，控制了本矿区萤石矿体的展布和规模，也是本区萤石矿的导矿和主要的容矿构造。构造以强烈硅化和大量网脉状硅质脉体充填为特征，构造岩以碎斑岩、碎裂岩为主，硅质胶结。具硅化、蛋白石化、褐铁矿化、绿泥石化等现象，地表局部可见萤石风化流失后残留的网格状硅质骨架（空洞）－蜂巢状构造。

F2：出露于矿区中部，呈北东向展布，属近南北向断裂（F1）的分支断裂构造，其南西端在走向和倾向上均归并于近南北向断裂（F1），长大于750m，宽0.3～1.8m，倾向325°，倾角60°～70°，以强烈硅化和大量网脉状硅质脉体充填为特征，构造岩以碎斑岩、碎裂岩为主，硅质胶结。

图2 石城县楂山里萤石矿区地质简图Fig.2 Geological sketch map of fluorite mining area in Shicheng county1.第四系；2.白垩火把火组；3.南华系；4.断层5.第四系界线；6.不整合界线；7.勘探线及编号；8.完工槽探及编号；9.完工钻孔及编号；10.见地热水钻孔及编号；11.片理产状；12.地层产状；普查区范围

F3：出露于矿区南部，呈北西向展布，属近南北向断裂（F1）的分支断裂构造，其北西端在走向归并于近南北向断裂（F1），长约380m，宽0.5～4m，倾向215°，倾角60°～75°，以强烈硅化和大量网脉状硅质脉体充填为特征，构造岩以碎斑岩、碎裂岩为主，硅质胶结。

3 矿体地质特征

3.1 矿体规模、形态

矿区内有大小萤石矿体共10条【4】（图3），即V1、V2-1、V2-2 为主要矿体，Vm1、Vm2、 Vm3、 Vm4、Vm5、Vm6、Vm7 是较小的盲矿体。其中V1矿体赋存于红层与变质岩断裂接触带的浅中部，V2-1和V2-2矿体主要赋存于变质岩的区域性断裂破碎接触带，向上则赋存于红层与变质岩断裂接触带中。Vm1、Vm2、Vm3、 Vm4 和Vm5矿体为小盲矿体，赋存于上述二条断裂破碎带之间。Vm6和Vm7矿体亦为小盲矿体，赋存于区域性断裂破碎带中。

图3 石城县楂山里萤石矿联合剖面图Fig.3 Composite profile of Zhashanli fluorite ore in Shicheng County

矿区内V1、V2-1和V2-2萤石矿体主要地质特征如下：

（1）V1矿体

为矿区内的主要矿体之一，赋存于近南北向控盆断裂构造（F1）中的中部深部14线至2线之间，有4条线共各1个钻孔（ZK2-4、ZK6-3、ZK10-2、ZK14-2）揭露与控制，其中一个钻孔（ZK6-3）揭露为矿化体，呈水平串珠状透镜状出露于7～-130m标高，走向长810m，倾向延伸180m，矿体厚1.33～5.72 m，倾向270°～280°，倾角51°～65°较缓，矿体厚度大时，其靠近顶板处较破碎。

（2）V2-1矿体

为矿区内最主要的矿体之一，赋存于早期的近南北向区域性断裂带的顶板附近，有5条线共9个钻孔（ZK1-1、ZK2-1、ZK2-3、ZK6-1、ZK6-2、ZK6-3、ZK10-2、ZK10-3和ZK14-3）和一条剥土工程（BT6-1）揭露与控制，在6线至2线附近的河沟中有零星出露。矿体呈不规则透镜状南端扬起北端倾伏，出露于269～-410m标高，走向长890m，倾向延长675m，矿体厚0.60～15.85m，倾向270°～280°，倾角68°～81°，矿体厚度变化较大，局部发育有大小不一的溶蚀空洞。需指出的是在ZK6-2钻孔中V2-1矿体与下部的V2-2矿体之间存在一厚度达6.76m的溶蚀空洞，其厚度远大于夹石剔除厚度，因此在该处以溶蚀空洞为界划分为上下2个矿体。

（3）V2-2矿体

为矿区内最主要的矿体之一，赋存于早期的近南北向区域性断裂带的中部和底板附近，有5条线共7个钻孔揭露与控制，矿体呈不规则透镜状南端扬起北端倾伏，出露于218～-420m标高，走向长840m，倾向延伸645m，矿体厚0.68～8.90m，倾向270°～280°，倾角68°～81°，矿体厚度变化较大，局部发育有大小不一的溶蚀空洞。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石物质组成 据岩矿鉴定分析，矿石中主要矿物成分为萤石、石英，少量或微量方解石、绿泥石、绢云母、褐铁矿，局部见方铅矿、黄铁矿。

3.2.2 矿石化学成分 据基本分析化学样品统计【4】，矿区内主要萤石矿V2-1矿体单样品CaF2品位为20.70%～86.90%，其中CaF2品位20%～30%的样品占比18.2% ，CaF2品位30%～65%的样品占49.1%，CaF2品位>65%的样品占32.7%，品位变化系数38.36%；V2-2萤石矿体单样品CaF2品位为23.10%～82.80%，其中CaF2品位20%～30%的样品占比29.3%，CaF2品位为30%～65%（不含65%）的样品占46.3%，CaF2品位大于65%的样品占24.4%，品位变化系数40.90%。

矿石中SiO20.57%～29.26%、CaCO30.25%～0.45%、S 0.20%～0.54%、FeO 0.29%、TiO20.01%～0.02%、P2O50.02%～0.03%。微量元素含量分别为Be 3×10-6、B 10×10-6、Mn 300×10-6、Pb 10×10-6、Zn 30×10-6、Nb＜30×10-6、Ti ＜300×10-6、Mo 2×10-6、Sn 5×10-6、V10×10-6、Li 10×10-6、Ag 0.3×10-6、Zr＜10×10-6、Co 5×10-6、Ni 5×10-6、Cr＜10×10-6、Ba 50×10-6。矿石类型简单，矿石质量良好，有害杂质含量低。

3.2.3 矿石结构构造 矿石结构主要有粒状结构、碎斑结构和粒状镶嵌结构。

（1）粒状结构

萤石呈粒状，自形—半自形晶。晶体较大者立方体解理极为发育。

（2）粒状镶嵌结构

萤石呈粒状镶嵌，并被隐晶次生石英和后期生成的萤石环绕（照片1）。

照片1 粒状镶嵌结构

（3）碎斑结构

萤石破碎成碎斑状，碎斑大小为0.5～5mm，少量8～15mm，呈次棱角状、次浑圆状，较大碎斑裂纹发育，被石英集合体包裹（照片2）。

照片2 碎斑结构

矿石构造主要有块状构造、角砾状构造、条带状构造和蜂窝状构造。

（1）块状构造：

矿石由大量萤石及少量石英等杂质组成（照片3）。

照片3 块状构造、条带状构造

（2）角砾状构造

萤石和早期石英、绢云母集合体受构造应力作用而发生破碎、碎裂。有的萤石破碎成棱角状，被细微的石英颗粒充填胶接（照片3）。

（3）条带状构造

萤石呈不规则脉状充填于围岩裂隙中，分布于矿带边部（照片3）。

（4）蜂窝状构造

被网脉状硅质物包裹的萤石由于表生风化淋滤作用而被淋失，萤石原有位置形成空洞，只剩下网格状硅质残留物而呈现的一种后生构造（照片4）

照片4 蜂窝状构造。

3.2.4 矿物共生组合及生成顺序 矿物共生组合为萤石、石英、方解石。

矿物生成顺序：矿石矿物萤石有3个世代:第一世代萤石呈紫色、紫红色，条带状、微细脉状或碎粒状，粒径0.01~0.35mm，呈不规则脉状分布于隐晶－微晶石英、绿泥石中。被结晶粗大的后期萤石石英脉穿切；第二世代萤石呈浅蓝绿色，沿梳状石英生长，半自形晶，粒状或粒状集合体，粒径2～8mm，包含有隐晶－微粒石英、方解石、碳酸盐和绢云母包体，呈环带状或环状分布，受后期应力影响有碎裂或被次生石英充填；第三世代萤石呈淡紫色、无色-淡黄白色，他形微粒状，粒径0.05～0.06mm，呈微脉、细脉穿切和环绕第一、二世代萤石分布，或与硅质～微晶石英组成胶结物沿网状裂隙胶结早期萤石角砾。

脉石矿物主要为石英和硅质，少量或微量方解石、绿泥石、绢云母、褐铁矿和铁矿质。主要脉石矿物石英亦有三个世代：第一世代石英呈白色、乳白色，隐晶－微粒状，与含矿断裂同期形成，早于第一世代萤石矿化期；第二世代石英呈白色，呈多边形自形－半自形粒状镶嵌，具环带结构，穿切或环绕第一、二世代萤石分布；第三世代石英呈白色、乳白色，呈隐晶-显微微晶状，以微细脉出现为主。

3.3 矿体围岩及夹石特征

由于萤石矿体赋存于硅化断裂破碎带中，而硅化断裂破碎带又位于变质岩与白垩纪碎屑岩接触带中，所以萤石矿体的近矿围岩主要有硅化构造角砾岩、硅化碎斑岩、沉积碎屑岩、变质岩。自上盘至下盘在浅部一般表现为：沉积碎屑岩→（或萤石矿体）硅化构造角砾岩→（或萤石矿体）硅化碎斑岩→构造硅化角砾岩→变质岩依次出现，而在深部则表现为：自上盘至下盘一般为变质岩→（或萤石矿体）硅化构造角砾岩→（或萤石矿体）硅化碎斑岩→构造硅化角砾岩→变质岩依次出现。

夹石主要为脉石英，其次为硅化岩及围岩。

围岩蚀变主要有硅化、蛋白石化、绿泥石化、钾长石化、黄铁矿化、叶腊石化。

3.4 矿区共伴生矿产

矿区内除脉状充填的萤石矿外，与之共生的还有地热水资源，施工钻孔中有3个钻孔有地热水出水点（图2），涌水水量平均为1.3676 L/s，孔口水温为53℃～54.8℃，水头标高为267.67～273.72m，平均为270.75m。初步估算地下热水资源量为433.73m3/d。从水样检测结果看，区内地下热水中的F、偏硅酸、温度、矿化度均达到医疗价值浓度和命名浓度，可命名为氟水、硅水、温水和淡水。

4 矿床成因初探

4.1 地层的控矿规律

（1）裂隙孔隙发育，矿液易于流动

南华系万源岩组中深变质岩，其裂隙和节理发育，白垩系岩层主要为一套磨拉石建造，孔隙度高。从萤石矿的成因上看，作为热液成因的矿床，在其运移的过程中必须具有一定的导、配矿构造，而震旦系中发育的裂隙和白垩系中高孔隙度可以作为很好的导、配矿构造，使得成矿流体在其中易于流动。

（2）屏蔽作用

白垩系页岩和泥岩具有致密、塑性和不透水的特点【5】。在有利的构造位置，适宜的构造作用下，成矿流体在裂隙发育的部位流动，当其遇到这些塑性较强的岩层时，往往被限制住，因而起到屏蔽作用。

（3）矿源层

根据区域资料显示，南华系万源岩组和白垩系红层中含有多种微量元素和 Ca，在裂隙发育和透水性好的情况下，成矿流体从中可以萃取成矿所需元素，故白垩系和震旦系也是重要的矿源层。

4.2 岩浆岩的控矿规律

区域上与萤石矿床相关的花岗岩有两类【5】：一是在印支期和燕山早期形成的中深成似斑状中细粒黑云母花岗岩、二长花岗岩，分布最广，其SiO2多在 70%以上，碱值常大于8%，且属 K2O＞Na2O 的过饱和类型，稀土分布模式为低稀土总量、负 Eu显著的海鸥式；二是燕山晚期形成的深源浅成、超浅成的石英斑岩，组分偏基性，富含氟挥发分。区内黑云母花岗岩岩基的氟含量大多为 1200×10-6~3200×10-6，是维氏花岗岩平均值的 1.5~2.5 倍，为萤石矿的形成提供了充足的物质来源。

根据日本地质学家蟹泽惠（1974）研究发现，花岗岩黑云母中携带丰富的F离子和稀土【6】。中科院贵阳地化所（1979）研究发现，花岗岩中黑云母所含F 占岩石F含量的40%～70%。在大气降水，淋滤作用下，黑云母中的F离子和稀土元素随着大气降水反复循环渗透至深大断裂的深部形成热液，为成矿提供物质基础。与曹俊臣（1999）等对与花岗岩有关的萤石矿床研究时发现成矿流体的来源为大气降水相一致【6】。

4.3 构造的控矿规律

本区萤石矿主要形成于中生代，因而区内萤石矿主要受中生代末期的北东—北北东向压扭性断裂及其次生断裂控制。北东—北北东向断裂具有多期性、继承性和转换的特点，由于强烈挤压，多次活动，形成了宽大的构造破碎带，随之成矿热液不断上升，沉淀形成萤石矿床，它即是导矿构造又是贮矿构造，控制了区域上矿床点的分布。

矿区内F1断裂构造呈近南北向展布，为红层和南华系变质岩的分界线，是晚期的拉张盆地构造叠加在早期区域性断裂构造上，萤石矿体主要赋存于F1断裂破碎带中，断裂构造在剖面上呈“亻”字符型，即浅部表现为受控盆构造控制，深部表现受深大断裂控制，其控制了本矿区萤石矿体的展布和规模，是本区萤石矿的导矿和主要的容矿构造。

4.4 成矿模式

楂山里萤石矿床成因属于晚白垩世压扭构造环境下的地热水环流汲取成矿作用【5】。即在 T-K1期间侵入的花岗岩浆已固结成岩，并遭受风化剥蚀之后，大气降水下渗，经循环加热成为地热水过程中，从岩石内淋滤汲取出 F-、Ca2+等成矿组分后，上升与在浅部岩石中渗流的相对“冷”水，不断混合，随着温度、压力降低，pH 值升高，在这种环流活动的混合区内有利空间，导致萤石沉淀出来。

F的组成矿物质来源主要为黑云母花岗岩，而Ca 主要来自围岩，主要是通过地热水循环汲取方式获得。大气降水沿着裂隙带下渗时，开始并不具明显的溶蚀能力，围岩中也很少有物质转入溶液。只是在冷渗流的大气水渗入到深处后，被地热或其它热源加热后才具有较强的溶蚀能力。深部的这种被加热了的大气水，它的物理化学状态和地球化学性质发生了质的变化。它不仅表现在温度增高，密度变小，而且活动能力和水解能力增强，pH 值也发生相应的变化，从而大大强化了溶液对岩石的溶蚀能力。在构造活动影响下，这种溶蚀能力很强的地热水在温度梯度和压力梯度的驱动下，由下渗而转变成为上升。这种地热水在上升的过程中，发生水—岩化学反应，不断地溶蚀和淋滤围岩，使围岩中的易溶组分转入溶液，从而增加了地热水的矿化度。溶液的矿化度的增加，导致溶解岩石能力的增强，从而使岩石中的易溶组分转入到溶液中的比例也进一步增高，逐渐变成含矿地热水。

矿化作用是以石英的沉淀为先导，然后才是萤石的沉淀，这是由于 SiO2在含矿地热水中先达到饱和所致。因为含矿地热水涌入含矿断裂后，与冷的含CO2和O2较富的地表水或地下水大气水发生混合时，除了温度骤降外，还由于溶于大气水中的CO2和O2的加入，使溶液的酸度增大。在其它条件相同的情况下，SiO2的溶解度的降低比CaF2快得多，也即 SiO2先达到饱和而沉淀，故造成了矿脉附近围岩和裂隙带内岩石较普遍的硅化。继硅化之后，成矿流体的 pH 值得到调整而逐渐由酸性向弱酸性溶液变化，在 pH≥4 时，便开始了萤石的沉淀作用，这时并伴随有硅化、高岭土化等。矿化作用末期，成矿流体的 pH 值再次调整，造成了玉髓、蛋白石的最后沉积。

综上所述，本矿床成因类型应属于中低温热液充填型萤石矿床。

5 结语

综上所述，区内矿床为燕山晚期中低温热液充填型萤石矿床，控矿构造主要为北北东向区域性断裂，萤石矿体主要赋存于变质岩中的区域性断裂破碎接触带中（F1）。矿体一般在赋矿破碎带厚大处厚度较大，品位也较好。具有多次成矿热液充填部位，矿体厚度大、品位高，主要萤石矿体具有南端扬起北端倾伏之特点。找矿标志：①产于白垩纪地层与变质岩断裂接触的北东向、北北东向或近南北向硅化破碎带；②地表具蜂窝状构造的硅化破碎带；③具硅化、蛋白石化、褐铁矿化、白云母化、绿泥石化和萤石矿化蚀变地带，并具分带特征。

致谢：楂山里萤石矿普查项目是赣南地质调查大队萤石项目组集体劳动成果，成文过程中得到项目组成员的热情帮助在此深表谢忱。

1 杨明桂，王光辉，徐梅桂，等. 江西省及邻区滨太平洋构造活动的基本特征[J]. 资源调查与环境,2016，37（1）：10～18

2 胡论元，李海潘，邹振威. 江西石城松岭矿区锡矿地质特征及矿床成因初步探讨[J]. 矿产与地质,2014，28（4）：391～398

3 李康东，吴德来，华嵘辉，等. 北武夷葛山坞萤石矿床地质特征及成因探讨[J]. 资源调查与环境,2012，33（3）：163～167

4 庄贤贵，王忠，黄敏华，等. 江西省石城县楂山里矿区萤石矿普查地质报告[R]. 2014：10～18

5 徐有华. 赣南萤石矿成矿地质条件及成矿预测研究[J]. 中国地质大学博士毕业论文，2008，：50～75

6 曹俊臣. 中国与花岗岩有关的萤石矿床地质特征及成矿作用[J]. 地质与勘探，1999，6（11）：9～15

The geological characteristics and genesis discussion of Zhashanli fluorite deposit in Shicheng country, Jiangxi province

Zhuang Xiangui1Peng Linlin1,2Liu Qinghong1Yang Rui1

1. Southern Jiangxi Geological Survey Party of JBEDGMR, Ganzhou, 341000, jiangxi, China
2.The College of Earth Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210000, Jiangsu, China

Zhashanli fluorite ore is located in Wuyishan metallogenic belt,that one of the nineteen important metallogenic belt in China. there are many fluorite, pyrophyllite, graphite and other non-metallic mineral deposits,also tungsten tin copper lead zinc silver and other metallic mineral deposits, various types of ore deposits in there. Based on the discussion of geological characteristics of Zhashanli fluorite ore, genesis of deposit were discussed in this paper. It has a guiding significance for the next step to find fluorite deposit in Wuyishan metallogenic belt.

the characteristics of deposit， fluorite ore， Zhashanli deposit， Shicheng County of Jinagxi Province

P619.215

A

1006–5296（2017）02–0065–07

*第一作者简介：庄贤贵（1961~）男，长期从事地质勘查工作，高级工程师

2016-12-08；改回日期：2017-01-14