福建光泽关上萤石矿地质特征及成因探讨

2018-01-18张进高

福建地质 2017年3期

张进高

(福建省地质测绘院，福州，350011)

1 区域地质背景

光泽关上萤石矿位于武夷—云开褶皱带的次级构造单元武夷山隆起带内的武夷山隆起北部，北北东向光泽—武平和北东向光泽—浦城深大断裂带交会部位的北部[1]，属光泽关上—羊古庵萤石成矿带[2]。区域出露地层主要有晚太古代变质岩系、晚泥盆世地台型碎屑沉积岩系及晚侏罗世陆相火山喷发岩系。

区域断裂构造发育, 主要有北北东、北东东、北西西、北北西向断裂4组。北北东向断裂为区内主要断裂，发育有6条，断裂长50～200 km,具多期活动特点，早期为压性，晚期为张性，其为矿液的运移富集成矿提供良好的条件，区域内已发现有太阳山、大坑、羊古庵等萤石矿床。北东东向断裂为北北东向断裂派生构造，发育有4条，断裂长30～80 km,具多期活动特点，早期为压扭性，晚期为张扭性，局部与北北东向断裂复合，其为区内萤石矿主要控矿构造之一，已发现有关上萤石矿床。北西西、北北西向断裂规模总体较小，断裂性质为前者为张性，后者为扭性，其与成矿关系不明显。

区内志留纪至早白垩世花岗岩广泛分布，其次为花岗斑岩、石英斑岩等脉岩(图1)。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内出露地层较简单，仅在区内东北部见零星出露变质岩残留体，为古元古代天井坪岩组，岩性组合为绢云母化黑云斜长(二长)变粒岩、角闪斜长变粒岩、二云(石英)片岩、夹斜长角闪长岩，普遍具混合岩化。该岩性作为关上矿区F2控矿断裂底板围岩，与成矿有一定的关系(图2)。

图1 光泽县关上矿区萤石矿区域地质矿产图Fig.1 Regional geological map of the Guanshang fluorite deposit in Guangze county1—早白垩世寨下组上段；2—晚侏罗世下渡组；3—晚侏罗世园盘组；4—晚三叠世焦坑组；5—晚泥盆世天瓦岽组；6—古元古代天井坪岩组；7—燕山晚期晶洞碱长花岗岩；8—燕山晚期二长花岗岩；9—燕山中期正长花岗岩；10—燕山早期正长花岗岩；11—加里东期二云正长花岗岩；12—石英脉；13—花岗岩脉；14—花岗斑岩脉；15—辉绿玢岩脉；16—未分的基性岩；17—实测不整合地质界线；18—实、推测地质界线；19—压扭性断层；20—实、推测性质不明断层；21—地层产状；22—片理产状；23—萤石矿(床)点

图2 光泽县关上矿区萤石矿地质简图Fig.2 Generalized geological map of the Guanshang fluorite deposit in Guangze county1—古元古代天井坪岩组；2—燕山早期正长花岗岩；3—燕山晚期中细粒晶洞碱长花岗岩；4—石英脉；5—花岗岩脉；6—花岗斑岩；7—闪长岩脉；8—硅化破碎带；9—萤石矿体及编号；10—实测地质界线；11—实测压扭性断裂；12—实测逆断层；13—实测性质不明断层；14—探槽及编号；15—老硐及编号；16—钻孔及编号；17—勘探线及编号

2.2 构造

区内北东向断裂发育，为桥湾—虎塘北北东向断裂带的组成部分，控制着区内萤石矿体的空间展布，主要见F1、F2、F3、F4。

F1断裂：为区内主干断裂，位于矿区西北部，断裂走向20°～40°，倾向南东，倾角56°～80°，在区内延伸长度大于3 km，宽2～10余米，断裂带内多为硅化脉充填，局部见有萤石矿化。该断层控制着新元古代天井坪(岩)组与燕山早期肉红色正长花岗岩的分布，为逆断层。

F2断裂：为主要控矿断裂，位于矿区中部，断裂走向20°～85°，倾向南东，倾角56°～80°，区内延伸长度大于1.9 km，断裂带宽2～100余米，斜深大于250 m，断裂带中部宽，往两侧逐渐变窄，往西南侧断裂产状变成近东西向，并与F1断裂复合。断裂底板为新元古代天井坪(岩)组，顶板为燕山早期肉红色正长花岗岩。破碎带内岩性为硅化岩、硅化压碎角砾岩等，局部为糜棱岩化岩石。与主结构面近平行的密集面理、片理非常发育，面上见有硅质薄膜及细脉，局部见构造透镜体，断层面上见有近水平擦痕和垂直阶步，显示了压扭性的特点。区内G-Ⅰ、G-Ⅱ萤石矿体均贮存于该断裂带中，矿石中见有梳状、晶簇状石英，显示了张性特点。

F3断裂：位于矿区东部，走向70°～85°，倾向南南东，倾角46°～65°，破碎带宽0.5～2 m，带内见较强的硅化、黄铁矿化、萤石矿化，延伸长度大于300 m，为正断裂。

F4断裂：位于关上矿段东南部，走向40°～60°，倾向南东，倾角52°～65°，破碎带宽2～10 m，延伸长度大于600 m，断裂带两端延至区外，未见萤石矿化。

2.3 侵入岩

区内侵入岩主要为燕山早期肉红色正长花岗岩、燕山晚期浅肉红色少斑中细粒二长花岗岩和肉红色中细粒晶洞碱长花岗岩。岩脉主要有花岗斑岩、闪长玢岩、石英斑岩、花岗细晶岩等。

燕山早期肉红色正长花岗岩大面积分布于矿区中北部，岩石似斑状中细粒结构，块状构造。斑晶钾长石5%～10%，粒径6～10 mm，基质粒度0.5～3 mm。矿物成分为钾长石45%～50%,斜长石10%～20%,石英25%～30%，黑云母1%～15%。为关上矿区F2控矿断裂顶板围岩，局部直接为矿体围岩，与萤石矿关系密切。

燕山晚期肉红色中细粒晶洞碱长花岗岩主要分布于矿区东南部，岩石含斑中粒结构，晶洞构造。粒度在1～4 mm，矿物成分为钾长石50%～60%，斜长石10%～20%，石英20%～30%，黑云母1%～5%。

燕山晚期浅肉红色少斑中细粒二长花岗岩分布于矿区东北部，岩石含斑中细粒花岗结构，块状构造。粒度1～4 mm，矿物成分为钾长石30%～40%，斜长石25%～35%，石英20%～30%，黑云母1%～10%。

2.4 围岩蚀变

矿体直接围岩为硅化岩，间接围岩为新元古代天井坪(岩)组黑云斜长变粒岩夹斜长角闪长岩和燕山早期肉红色正长花岗岩。围岩蚀变主要有萤石化、硅化、绿泥石化及叶蜡石化等，为中低温热液蚀变组合。其中硅化与成矿关系最为密切，分布于矿体两侧，强度由矿体向外逐渐变弱，形成与矿(化)体形影相伴的硅化带。

3 矿床地质特征

关上萤石矿体产于区域桥湾—虎塘北北东向断裂带北部的F2断裂带内硅化岩中，矿体严格受断裂控制。矿体贮存的构造破碎带位于新元古代天井坪(岩)组变质岩与燕山早期正长花岗岩接触带上，矿床与北东向断裂带有着密切的空间关系。通过地质普查，大致查明萤石矿体2个(编号为G-Ⅰ、G-Ⅱ)，矿体呈脉状、透镜状(图3)。

图3 关上矿区萤石矿7线地质剖面图Fig.3 Diagram showing the geological profile of the No.7 exploration line in the Guanshang fluorite deposit1—古元古代天井坪岩组；2—燕山早期正长花岗岩；3—黑云斜长变粒岩；4—钾长花岗岩；5—硅化破碎带；6—花岗岩脉；7—实、推测地质界线；8—实测断层及编号；9—萤石矿体及编号；10—黄铁矿化；11—萤石化；12—硅化；13—绿泥石化；14—矿体真厚度及品位；15—产状；16—探槽及编号；17—钻孔及编号；18—采样位置及编号

3.1 矿体特征

G-Ⅰ矿体：矿体呈脉状，地表出露于15～16线，地表控制长约630 m，倾向斜深98.29～239.29 m，真厚度1.64～4.25 m，矿体平均品位48.82%。总体产状为35°～55°，矿体中部宽，往两侧变窄至尖灭，地表出露宽，沿倾向厚度变小，矿体厚度变化系数为55.15%，品位变化系数为39.12%。矿体贮存于F2构造破碎带内的硅化岩中。

G-Ⅱ矿体：位于G-Ⅰ矿体上盘，与之近平行分布。矿体呈脉状,地表出露于8～11线，地表控制长约255 m，沿倾向斜深16.80～81.51 m，真厚度1.0～5.17 m，平均厚度1.20 m，矿体平均品位51.23%。总体产状35°～45°/SE∠56°～75°，矿体中部宽，往两侧变窄至尖灭，地表出露宽，沿倾向厚度变小，厚度变化系数58.4%，品位变化系数31.50%。矿体贮存于F2构造破碎带内的硅化岩中。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石矿物成分

矿石矿物成分简单，有用矿物为萤石，脉石矿物为石英、少量蛋白石，二者互为消长，含量90%～95%。萤石多为浅绿色、无色-浅白色，少量为浅蓝色、烟紫色，呈透明-半透明。多呈他形粒状、半自形粒状或自形晶形态。萤石碎裂明显，沿裂隙多见有薄膜状，细脉状次生石英，与萤石集合成块或为萤石矿石的胶结物。并见半自形-他形粒状的石英呈脉状、梳状、晶簇状及隐晶状、霏细状的蛋白石呈团块状，脉状穿插于矿石中。

3.2.2 矿石结构构造

主要有碎斑胶结结构，碎粒结构和半自形粒状结构，少数自形晶结构(照片1)。受后期应力作用影响，颗粒中常见3～4个方向的裂纹，使萤石压碎成不规则的三角形、多边形，裂隙中有石英细脉穿插。

矿石构造以角砾状构造(照片2)，致密块状构造为主，偶见条带状构造、网脉状、晶簇构造。

照片1 自形晶形态团块状萤石Photo.1 The self- shaped crystalline mass fluorite

照片2 角砾状构造矿石Photo.2 Brecciated structure ore

3.2.3 矿石化学成分

矿石有益组分为CaF2，主要有害组分为SiO2及碳酸钙(CaCO3)。根据G-Ⅰ和G-Ⅱ矿体基本分析、组合分析统计：单样CaF2含量最高88.85%，最低20.94%，一般29.67%～48.82%；G-Ⅰ矿体0线SiO2平均含量30.59%，往东北及西南含量升高至58.11%，G-Ⅱ矿体0线SiO2平均含量39.55%，往北东及南西含量升高至58.88%；两个矿体中碳酸钙(CaCO3)总的含量比较低，单样最高为1.61%，最低0.35%，一般在0.40%～0.61%。其它含量甚微，不影响精矿品质。

3.3 矿石自然类型

根据矿石的主要矿物组合划分，矿石自然类型主要为石英-萤石型矿石，其次为萤石-石英型矿石。

石英-萤石型：萤石含量50%～75%，石英含量15%～40%，其他矿物含量10%左右。G-Ⅰ、G-Ⅱ矿体大部分属此矿石类型。

萤石-石英型：萤石含量30%～40%，石英含量50%～60%，其他矿物10%左右。G-Ⅰ、G-Ⅱ矿体少部分属此矿石类型。

4 矿床成因分析

4.1 控矿构造

根据傅树超[3]、林国宣[4]对萤石矿成矿规律研究及万天丰等人对闽台地区现代构造应力场的研究成果,加里东期以来,福建省主要由北西—南东应力场作用,加里东期处于北西—南东向的挤压,燕山早期处于北西—南东向的引张,燕山晚期又处于北西—南东向的挤压[5]。受上述应力场影响，区内构造具新华夏系构造特征，主要由走向北北东向压性断裂、北西西向张性断裂和走向北东东、北北西向扭性断裂组成，各断裂具多期活动特点，其中北北东、北东东向断裂后期具明显的张性特征，为萤石矿成矿提供了有利条件，为主要控矿断裂。如桥湾—虎塘北北东向断裂带北部的桥湾断裂控制了光泽关上—羊古庵萤石成矿带，具多期活动特点，结构面呈舒缓波状，早期为压扭性，形成挤压破碎带及糜棱岩化带，断裂切割深度大，为成矿热液上升运移提供良好通道，后期具张性特征，为矿液充填、沉淀富集提供有利空间，是成矿的必要条件。关上萤石矿体受F2断裂控制明显，总体形态呈脉状或透镜状，矿体产状与断裂基本一致。因此，桥湾—虎塘北北东向断裂带既是导矿构造，又是储矿构造。

4.2 成矿物质来源

关上萤石矿体产于F2断裂带内硅化岩中，矿体贮存的构造破碎带底板为新元古代天井坪(岩)组，顶板为燕山早期肉红色正长花岗岩。根据区域资料，天井坪(岩)组黑云斜长变粒岩夹斜长角闪岩含钙较高，CaO含量分别为0.9%～1.2%、5.71%～7.46%*福建省闽北萤石矿Ⅳ级成矿远景区划说明书，闽北地质大队，1984。，为成矿提供所需的钙，而燕山早期肉红色正长花岗岩F含量较高，其多期次分异侵入而析出的富F含矿溶液是萤石成矿的物质基础。

4.3 成矿环境

矿体近矿围岩的蚀变矿物组合主要为石英-绿泥石-叶蜡石，为中低温热液蚀变组合。与顺昌南舟萤石矿、邵武南山下萤石矿具相似的围岩蚀变类型，矿体均呈脉状、透镜状贮存于变质岩和侵入岩的构造破碎带中，为中低温热液充填型矿床。

综上所述，早侏罗世酸性岩浆上侵过程分异较彻底，燕山早期黑云母正长花岗岩体的富F含矿溶液，在侵位上升过程产生高浓度气液，沿北北东向、北东向断裂上升运移，并融入部分大气降水、地下水，热流体运移过程中不断汲取流经围岩地层中含矿组分(主要为Ca)，由于温度、压力降低，在相对封闭的条件下充填、沉淀富集成脉状、透镜状萤石矿。因此认为矿床为中-低温热液充填型。