辽西下巨力克地区热液充填交代型萤石矿成矿地质背景及成因分析

2018-02-15陈军典

西部探矿工程 2018年11期

陈军典

（辽宁省有色地质局勘察研究院，辽宁沈阳110013）

萤石又称为氟石，是一种钙的天然卤素化合物，其化学分子式为CaF2。纯净的萤石中F含量为48.67%，Ca为51.33%，在所有含氟矿物中其含氟量最高，是工业上氟元素的主要来源。因具有熔点低的特点而被广泛应用于冶金行业，在水泥、玻璃、陶瓷、塑料行业也有重要用途。目前，由于矿产开发不合理及找矿难度日益增大，萤石矿资源危机迫在眉睫。本文以在下巨力克地区寻找新的高品位萤石矿床为目的，在该地区开展有关萤石矿的成矿地质背景及矿床成因分析。

1 区域成矿地质背景

该地区大地构造位置处于中朝准地台（I）、内蒙地轴（I2）、建平台拱（I12）、旧庙断凸（I1-32）的中南部，凌源-北票-沙河岩石圈断裂在南部通过，该断裂在本段走向转为NEE。南为燕山台褶带（I4）。

1.1 地层

区内出露地层主要为：太古界建平群小塔子沟组（Arx）、大营子组（Ard）、白垩系下统义县组（K1y）、九佛堂组（K1jf）及新生代第四系（Q4）等。

（1）太古界建平群小塔子沟组（Arx）：黑云角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩等。

（2）大营子组（Ard）：黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、浅粒岩等。

（3）白垩系下统义县组（K1y）：中基性火山熔岩夹火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩，中基性火山熔岩夹沉积岩，中酸性火山熔岩等古生界石炭系上统酒局子组（C3j）：砂页(板)岩、含煤、夹灰岩透镜体、中酸性凝灰岩。

（5）新生界第四系（Q4）：黄土、亚粘土、砂砾石、亚粘土粉砂。

本区位于旧庙断凸中南部，阜新—义县中生代盆地北端，构造岩浆活动强烈，尤其燕山期活动最为明显，区域中NE、NW向断裂发育。

1.2 构造

NEE向断裂以凌源—北票—沙河岩石圈断裂为主，位于区域南部。为压性—压剪性断裂，倾角60°左右。此外，发育有多条次级NE向断裂，分布于区域中南部及西北部，多被后期热液所充填，成为萤石矿赋存的良好空间。

NW向断裂形成时期晚于NE向断裂，规模较小，多具平推性质。发生破碎蚀变和萤石充填。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动强烈。以前元古代、海西晚期、印支期、燕山早期岩浆岩最为发育。为矿体的形成提供物质来源、储矿空间等先决条件。

1.4 区域矿产及分布规律

区域上矿产分布主要以萤石、水泥用石灰岩非金属为主。该区内萤石矿主要有：阜蒙县的建设、平安地、塔营子及彰武县哈尔套等地萤石矿有较大发现，已探明萤石中型矿床2处，小型矿床4处，矿床成因类型为花岗岩内热液充填交代型萤石矿床和产于碳酸盐岩石内的热液充填交代型萤石矿床，萤石矿主要受构造控制。

在空间上依托于燕山早期不同阶段花岗岩岩体中的粗粒钾长花岗岩和细粒花岗岩，为成矿母岩，并提供成矿热液，萤石矿体主要分布在赤峰—开原超岩石圈断裂的次级构造单元上，方向各异，控制着萤石矿的产出和分布。

基坑开挖应尽量避开雨季，避免基坑坑底土层因被雨水浸泡而降低地基土层的工程性能。同时雨季时地下水水位较高，基坑开挖时应采取专门的排水措施进行基坑降水，并应设计专门的基坑围护方案，以保证开挖的顺利进行。

2 矿区地质概况

2.1 地层

区内地层不太发育，主要由出露面积广呈北东向带状分布的燕山早期花岗岩和位于矿区西南部小面积出现的建平群小塔子沟组（Arx）变质岩组成。

建平群小塔子沟组（Arx）：分布于矿区南东侧昆德沟一带，出露面积约0.14km2。岩性主要为片麻岩和斜长角闪岩。片麻岩：灰黑色，粒状—鳞片变晶结构，片麻状构造，暗色矿物为黑云母，呈绿黑色，含量25%～30%。浅色矿物为长英质，呈白色，总含量60%～65%。斜长角闪岩：灰黑色，粒状变晶结构，块状构造，矿物成分有斜长石、角闪石等。

2.2 构造

区内以断裂构造为主，褶皱不发育。主要发育有NW、NNE向2组断裂。

NW向断裂集中发育于矿区北部，多数以平行斜列式成群出现。相对规模较大，大多形成破碎蚀变带，为区内主要控矿构造。

NNE向断裂主要发育于矿区东部，相对规模较小，多被后期热液所填充，形成中酸性岩脉。

此外，在矿区中西部和北部分别见小型断层F1、F2。F1断层，发育于燕山期粗粒花岗岩中，长约90m，走向33°，近直立。F2断层为一左行平移断层，发育于燕山期粗粒花岗岩中，形成时期晚于NW向破碎蚀变带，平移距离约11m，倾角近直立。

本区构造发育，为萤石矿的形成与赋存创造了良好的构造条件。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩为大面积分布燕山早期不同阶段花岗岩岩体，以及沿裂隙充填而成的中酸性脉岩：花岗斑岩脉(γπ)、细粒花岗岩脉(γ)石英脉(q)。

燕山早期花岗岩主要分为2个阶段，即燕山早期第一阶段（）、燕山早期第三阶段（）。

燕山早期第一阶段（）：在工作区内大面积出露，约占岩体出露面积的85%。属红帽子—杨家窝堡花岗岩体的一部分。岩性为粗粒钾长花岗岩，肉红色，粗粒花岗结构—似斑状结构，块状构造，主要矿物成分有钾长石、石英及少量黑云母、斜长石，呈半自形—他形产出，粒径约5mm。岩石表面风化破碎较强烈，结构较松散，局部破碎成粒状。岩体与太古界片麻岩接触部位同化混染现象不明显。

燕山早期第三阶段（）：主要分布于测区西南部，侵入于粗粒花岗岩中。出露面积较小，约占岩体出露总面积的15%。岩性为细粒钾长花岗岩，呈肉红色—砖红色，局部呈灰白色，细粒等粒结构—似斑状结构，块状构造，矿物粒径约1mm，呈半自形—他形产出。与前者相比，石英、黑云母含量较高。岩石致密坚硬，风化蚀变程度较差。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

区内赋存Ⅰ号和Ⅱ号2条矿体：Ⅰ号矿体：赋存于燕山早期第三阶段细粒花岗岩（）破碎蚀变带（Ps-1）中。该破碎蚀变矿化带整体呈肉红—灰褐色，由细粒花岗岩构造破碎形成不规则的角砾及蚀变矿物组成。地表出露长度约120m，经过槽探揭露，其长度应为300～350m，宽约2～5m，走向305°～310°，倾向35°～40°，倾角58°～60°。热液蚀变明显，以硅化为主，形成硅质细脉。硅质细脉宽约0.3～2cm，此外，可见褐铁矿化，弱高岭土化、萤石矿化。

Ⅱ号矿体：赋存于燕山早期第一阶段粗粒钾长花岗岩（）破碎蚀变带（Ps-2）中。长度约160m，宽约2～6m，走向305°～308°，倾向35°～38°，倾角58°。该破碎蚀变矿化带整体呈肉红色，受后期热液蚀变作用程度较深，与花岗岩角砾和围岩交代现象明显。局部高岭土化较强，岩石结构松散。破碎蚀变带中可见萤石呈团块状及细脉状分布于角砾间所形成的间隙中。对破碎蚀变矿化带布设了2条探槽进行揭露和控制。该萤石矿体延深不大，规模小，品位低。

3.2 矿石特征

区内矿石品位较低，规模较小，不具备分带现象。萤石主要赋存于破碎蚀变带中，为硅化构造角砾岩，呈微紫灰色，角砾状结构，块状构造。角砾为钾长花岗岩，呈棱角状—次棱角状，粒径2～10mm，含量50%～55%。胶结物呈微紫灰色，主要为莹石和石英。萤石呈粒状、土状产出，粒径约0.1mm；石英以非晶质或隐晶质状态产出，并伴随有高岭土化。

工作区内的矿石类型主要为萤石—石英型矿石，矿体规模小，品位低，无利用价值。

3.3 近矿围岩蚀变

区内萤石矿化体呈扁豆状分布于破碎蚀变带中，形态、产状严格受破碎蚀变带控制，近矿围岩为蚀变花岗岩。岩石呈肉红色—灰黑色，粒状结构，块状构造，主要矿物成分有钾长石、石英及少量黑云母、斜长石，呈半自形—他形产出，粒径1～6mm，与破碎带接触位置受热液蚀变作用，见弱高岭土化、褐铁矿化，局部可见与硅质脉体的交代现象。

4 矿床成因分析

萤石矿床的形成，一般需具备成矿作用发生的热能、矿物质来源、矿液通道和容储空间。

4.1 热能

燕山早期以来，本区构造活动强烈，在内蒙古地轴重力梯度级带上，地壳受到重力异常所产生的不平衡力的作用，在负异常区平衡力垂直向上作用于地壳，产生极大的挤压应力，从而产生可观的机械能；由于机械能、放射性衰变能和化学能的叠加集中，在赤峰—开原断裂带内形成高温与流体共存的环境，松弛时，高温热液上升到地壳中下部。重熔与混熔作用导致岩浆物质形成并沿构造薄弱地带上侵位，形成燕山期侵入岩，在岩浆期后阶段，含矿热液沿断裂上升，沉淀，形成萤石矿。

4.2 成矿物质来源

燕山期岩浆热液活动强烈，在侵入的岩浆冷却过程中分离出含氟的气水热液。热液沿裂隙上升过程中，与破碎带中角砾及花岗岩围岩发生交代作用，从长石等含钙矿物中获得钙离子。钙离子与热液自身携带的氟离子相互吸附、结合，形成CaF2络合物。随着交代作用的继续进行，溶液温度、压力的降低，以及与裂隙水的混合等，使得热液的pH值升高，破坏了CaF2络合物在热液中的稳定性，继而造成了萤石的晶出、沉淀和聚集成矿。