大营子萤石矿地质特征及成因探讨

刘 幸 白云龙 张 霆 于成鹍

（辽宁省有色地质一〇九队有限责任公司 辽宁朝阳 122000）

1 区域地质特征

勘查区位于华北地台北缘燕山台褶带与内蒙地轴的接壤部位，辽西台陷内的凌源-刀尔登断褶束的北东部，被北东向的凌源-北票深大断裂以及北北东向的楚家沟-中三家断裂所夹击，内属于喜峰口-凌源成矿带北东部滴嗒水-岔不岔金铜多金属矿集区（图1）。

图1

区域上出露地层主要以凌源～北票岩石圈的深大断裂为界，断裂北西主要为太古界建平群小塔子沟组的中～高级变质杂岩，断裂南东主要为元古界长城系、蓟县系碳酸盐岩和碎屑岩类。

断裂构造比较发育，整体成北东向，分割太古界地层、蓟县系地层、寒武系地层及奥陶系地层。

区域岩浆活动频繁，以燕山期花岗岩为主，呈岩株、岩基形式产出。

2 矿区地质特征

勘查区内（图2）地层主要有中元古界蓟县系雾迷山组及第四系。现由老至新分述如下：

图2 大营子萤石矿地形地质略图

蓟县系雾迷山组（Jxw）：为矿区内出露的主要地层，主要岩性有燧石条带白云质灰岩，地层总体走向 60～70°，倾向南东，倾角 50～65°。

第四系（Q）：主要由砂、砾石及黄土组成，分布于低缓的坡地及沟谷地带。

区内构造以褶皱为主，褶皱为党家窝铺向斜的一部分，在区内呈单斜构造。

在区内见有二条断裂，二条断裂总体走向60～70°，倾向南东，倾角55～65°，基本与地层产状相同。被后期萤石矿脉充填。

区内仅在PD2坑道中见有花岗斑岩岩脉穿插在白云质灰岩中。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质

矿体赋存于蓟县系雾迷山组燧石条带白云质灰岩中，围岩主要为燧石条带白云质灰岩。区内见有2条萤石矿矿体：

1号矿体由PD1、PD2和CK1控制，矿体地表无出露，仅由CK1控制，PD1、PD2中也没有见到矿体，推测1号萤石矿体呈扁豆状存在于断裂破碎带中，工程控制水平厚度27.93m，矿石中CaF2的平均含量为47.72%。

2号矿体由工程PD1和CK2控制，矿体地表无出露，PD1中也没有见到矿体，推测1号萤石矿体呈扁豆状存在于断裂破碎带中，采坑控制水平厚度13.50m，矿石中CaF2的平均含量为66.19%。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石矿物成分

矿石呈灰白色，微带褐红色，局部为紫色，中细粒结构，块状构造。主要矿石矿物为萤石，脉石矿物以石英为主以及少量的方解石。金属矿物见有少量的黄铁矿及褐铁矿。

萤石：化学成分CaF2可达99%以上，折光率很低，比重3.18，硬度4，属等轴晶系，正六面体，具较高的负突起。均质性全消光。颜色为白色，紫色两种。萤石的粒径一般为0.5～1mm，大者为2～4mm。

石英：为微细粒，呈集合体不均匀分布，内见少许铁质。在矿石中见有分布不均匀的长英质，呈微晶产出受高岭土化。

方解石：在萤石矿石中较为少见，局部呈粗大的板片状，中结晶明显，沿岩石的裂隙充填，皆属后期低温热液的产物。

黄铁矿：粒状、粒度极细小，含量极少。晶体反射色为浅黄色，反射率Ⅰ级，均质性。晶体被褐铁矿强交代，仅呈残留体存在于褐铁矿中。

褐铁矿：呈黄铁矿假象、胶状，约占总含量的2%。反射色为灰色微带淡蓝色，反射率为Ⅴ级，高硬度，强非均质性，具红褐色内反射。为黄铁矿氧化产物，可见黄铁矿残留体。

金属矿物生成顺序为黄铁矿-褐铁矿。

3.2.2 矿石的化学成分

现将区内1、2号矿体的平均品位结果列于表1。

表1 矿体平均品位情况表

矿石化学成份：1号矿体的有益组份CaF230.38～91.08%，平均值47.72%，变化系数6.01%，有害组分S0.005～0.026%；2号矿体的有益组份CaF261.54～74.94%，平均值66.19%，有害组分S0.004～0.008%。

综上，本矿床矿石有益组份CaF2含量高，品位稳定，变化系数较小；主要有害组份S含量较低。矿石质量良好，达到工业要求。

3.2.3 矿石的结构构造

结构：矿石的构造主要为微晶粒状结构和交代结构。

微晶粒状结构：萤石呈微晶状集合体，与微晶石英集合体二者呈均匀分布，长英质呈不规则状分布。

交代结构：萤石交代矿石中的石英、长石等，后又被方解石所交代。构造：主要为块状和角砾状等。块状构造：主要是萤石呈细粒—微晶集合体。为区内矿石的主要构造。角砾状构造：主要角砾为燧石，少量萤石，粒度1～3cm，角砾大小不等，局部有少量铁质矿物，胶结物为细粒微晶萤石。

3.3 矿石类型

矿石的自然类型以角砾状为主，局部见有条带状或致密块状。

该矿的矿石品级为贫矿。

3.4 矿体围岩蚀变

该萤石矿矿体的顶、底板均为蓟县系雾迷山组燧石条带白云质灰岩。接触部位见有较强的蚀变现象，有较强的高岭土化和碳酸盐化。

4 矿床成因

大营子萤石矿主要是热液充填交代型矿床，在大营子萤石矿的整个矿区中，在凌源-北票深大断裂北侧的边缘有大量的次级构造，曾受到大量的花岗岩岩体侵入。在燕山形成晚期，燕山期的岩浆活动和构造作用变得极其频繁，这种构造现象促进了大营子萤石矿区大量断裂破碎带的形成，这为大营子萤石矿的形成提供了有利的环境，并在后期又有更多的热液填充在断裂破碎带的间隙之中，这又为大营子萤石矿的形成提供了充足的物质来源，在这种天时地利的环境中，便形成了比较丰富的萤石矿藏区。侵入断裂破碎带的岩浆在冷却过程中逐渐分离出含氟的热液，热液在沿着断裂破碎带缝隙上升的过程中，与周围破碎带中的角砾和白云质灰岩围岩发生交代作用，在这个过程中又从钙离子含量丰富的方解石中获得足够的钙离子，钙离子与热液所携带的大量氟离子相互反应、结合，最后形成了大量的CaF2卤化物。在CaF2卤化物产生之后，交代作用并没有因此停止，热液的压力与温度持续降低，加上断裂缝隙中水的存在，使热液的pH值迅速升高，极大地破坏了CaF2络合物在热液中的稳定性，这一系列的反应造成了萤石矿的晶出、沉淀，最终聚集成矿。故此萤石矿矿床类型为中低温热液充填交代型矿床。