高台县邱家口子萤石矿成矿条件及成因初探

郝 宾，张龙海，刘天柱

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

1 区域地质背景

邱家口子萤石矿位于甘肃省高台县北西直距约9～15km处，矿区大地构造地处华北陆地块区—阿拉善陆块—龙首山基底杂岩带(Ⅲ-4-2-2)[1]；属于阿拉善Cu-Ni-Pt-Fe-REE-P-石墨-芒硝盐—萤石成矿带(Pt1；Pt2-Pt31；Pz；Kz)(Ⅳ-18 ② )。赋矿地层为蓟县系墩子沟群变质岩，岩性以深灰色黑云母变粒岩为主；北东南西向的断层带严格控制着矿体的产状、规模及形态，海西期晚期二长花岗岩及酸性岩脉对矿体起重要控制作用(图1)。

2 矿区地质

2.1 矿床特征

区内出露地层主要为中元古代蓟县系墩子沟群一岩组(JxD1)，为一套二云石英片岩—白云母变粒岩—黑云母变粒岩变质岩建造，岩性主要为二云石英片岩、白云母变粒岩、黑云母变粒岩，原岩建造为砂泥质夹碳酸盐及火山碎屑岩建造。

区内褶皱不发育，断裂构造发育。断层成矿前后都有，成矿前断层在成矿期和成矿后多次复活。

图1 邱家口子萤石矿地质图

近地表矿(化)体与海西晚期侵入体造成变质岩建造中的弧形构造和断裂构造有关。现已发现的蚀变体及矿(化)体多为脉状，属后期构造—残余热液活动的产物。

2.2 矿体特征

邱家口子萤石矿多赋存在石炭纪浅肉红—肉红色中粒二长花岗岩(ηγC)及浅灰色中细粒花岗闪长岩(γδC)中的北东走向的构造裂隙中，在构造面上以晶体形式产出，局部品位较高。矿区内共圈定萤石矿体5条、矿化体23条，矿体厚度1.0～2.04m，长度50～350m；矿化体厚度0.21～1.83m，长度40～647m(表1)。FL1、FL2、FL3均为工业矿，CaF2平均品位分别为 36.20%、39.88%、30.15%，FL4、FL5为低品位矿，CaF2平均品位分别为29.23%、27.81%(低品位矿：20% ≤ CaF2＜ 30%；工业矿：CaF2≥30%)[2]。

表1 邱家口子萤石矿化体特征

2.3 矿石特征

区内的矿石类型较简单，按矿物组合可分为萤石型、萤石—石英型矿石两类[3]，矿石构造主要为角砾状和脉状两类。角砾状萤石矿：主要由萤石与原岩物质组成，其矿石一般为角砾状构造。该类矿石主要分布于FL1、FL2、FL5矿体中。矿石主要由碎屑(65%)、胶结物(33%)组成，并含有金属矿物(1%～2%)。岩石中的碎屑一般为花岗质岩屑、黑云母变粒岩岩屑、硅质岩屑等，粒径在2mm到十几毫米不等，次棱角状。胶结物为相互混杂的土状萤石和粒状萤石，部分粒状萤石围着岩屑生长。脉状萤石矿：矿石主要矿物成分为萤石与石英，两者此消彼长，其矿石一般为脉状构造。该类矿石主要分布于FL3、FL4矿体中。矿石主要由萤石(35%)、硅质、石英、长石(64%)等组成，并含有金属矿物(1%)。矿石中的萤石以大小不等的粒状为主，有的切面为方形，少量为隐晶质，呈近不透明状，呈小团雾状分布于粒状萤石的边缘或其中。硅质为隐晶质—显微晶质，相互聚集，或与他形粒状石英、板粒状长石等相互混杂，呈团条状，或与萤石颗粒相互穿插或包含。矿石化学成分见表2。

3 成矿地质条件

3.1 地层条件

区内赋矿地层中元古代蓟县系墩子沟群一岩组(JxD1)地层属华北变质域阿拉善太古代—元古代变质区，龙首山元古代变质地带；为一套二云石英片岩—白云母变粒岩—黑云母变粒岩变质岩建造，岩性为黑云母变粒岩及二云石英片岩。近矿围岩蚀变明显，有角岩化、白云母化、绢云母化、褐铁矿化、矽化、碳酸盐化、黄铁矿化等，其中普遍而强烈的是绢云母化和褐铁矿化。

表2 邱家口子萤石矿体化学成分及其变化特征

3.2 构造条件

区内断裂构造比较发育，以环绕土圪瑙河花岗岩体的旋卷弧形脉体群最为发育，该岩体的侵入，使围绕岩体及外围形成一系列弧形断裂构造，而断裂构造则成为含矿热液的良好通道，含矿溶液沿断裂上升，贯入有利部位形成矿脉。此一系列弧形断裂构造根据走向有东西向、北东向、北西向，且并非同一时期形成，根据其相互穿插关系，判断东西向断裂构造最早形成，亦是岩浆侵入早期，该方向构造数量少，延伸及宽度相对较大，矿化一般，为导矿构造；然后是北东向断裂构造的形成，为岩浆侵入中期，岩浆开始结晶，热液规模最大，且此时该方向断裂构造已趋于形成，数量较多，规模较大，提供了良好的运输、储存空间，该时期断裂构造矿化最好，为主要的容矿构造；最后是北西向断裂构造的形成，为岩浆侵入的晚期，岩浆活动变弱，形成的断裂以北西向为主，数量较少，规模小，此时热液量变少，矿化程度较弱。

多数构造被上升热液充填而形成石英脉或萤石矿脉，均以相应形式的脉体表现，部分上下盘明显、蚀变强烈或矿化较好的构造均以断层的形式表式，共填出断层22条，主要分布于石炭纪侵入的浅肉红—肉红色中粒二长花岗岩(ηγC)、浅灰色中细粒花岗闪长岩 (γδC)内。

3.3 岩浆岩条件

区内出露岩浆岩主要为石炭纪时期的侵入岩，即海西晚期，岩浆侵入规模大，分布相对集中。由老到新依次为浅灰色中细粒花岗闪长岩(γδC)、浅肉红—肉红色中粒二长花岗岩(ηγC)。这些侵入岩不仅为萤石形成提供了物质来源，又为构造的形成提供动力[4-5]。岩体的不断向上侵入，温度逐渐变低，岩浆开始冷却结晶形成花岗岩体的过程中形成残余热液，另一方面，在岩浆向上侵入的过程中，在围岩以及已经冷却的岩浆中形成一系列构造，残余热液顺着已经形成的构造运移，并在多数构造中形成萤石矿脉及石英脉。岩浆活动是本地区萤石矿形成的必不可少的条件，无论是物质来源，还是物质运移通道和储存空间，都有着直接的关系。

3.4 成矿物质来源

该区域萤石矿为典型的中—低温热液充填型矿床，其含氟热液的来源即为海西期二长花岗岩(ηγC)侵入活动，该期岩浆活动在本地区最为强烈，可以通过大面积出露分布的二长花岗岩证明，且具有多期次的特征。其含氟热液在岩浆结晶分析凝结时由岩浆中分离出来，最终由压力较高的深部向压力较小的浅部运移[6-7]。

在含氟热液向上、四周运移的过程中，温度逐渐降低，在遇到含钙物质时，就会在具有中低温的环境下形成萤石矿。而具有含钙物质的围岩就成为萤石矿形成的另一物质来源，其中中元古界蓟县系墩子沟群一岩组(JxD1)地层中的二云石英片岩及黑云母变粒岩就具有丰富的钙质。经化学全分析测试后，萤石成矿所需的Ca元素表现特征为由围岩到矿体呈现含量逐渐由大变小的趋势，在矿体中富集交代含量最高(表3)。

表3 邱家口子萤石矿和围岩化学成分

4 成因探讨

4.1 矿床成因

邱家口子萤石矿是在多种地质因素综合控制之下形成的，其主要控矿因素有构造、岩浆侵入带来的热液活动等。其中构造作用在成矿过程中占主导作用，热液来源主要受海西晚期土圪瑙河花岗岩体侵入活动所控制。该时期伴随着大规模的构造运动，使地壳深部的混合岩发生部分熔融，形成地壳重熔花岗岩浆，由此分异出来的富含挥发分和成矿物质的中酸性、酸性岩浆，沿主干断裂由深部向地表迁移，形成了广泛分布的土圪瑙河花岗岩体，二长花岗岩岩浆和热液中携带了大量的F、CO2等挥发性气体组分，沿断层运移至工作区后，从黑云母变粒岩或二云石英片岩中夺取钙，形成CaF2[8]。关于热液矿床成矿温度，一般认为300～500℃为高温、200～300℃为中温、50～200℃属低温。类比甘肃省高台县九坝西萤石矿床研究资料可知萤石矿物包裹体测温为80～260℃[9]可知，该区萤石矿属中—低温热液交代充填类型。

4.2 成矿模式

矿体受一组弧形构造控制，控矿构造多次活动，因此成矿作用持续了一个相当长的时期，断裂形成初期，两侧围岩破碎，随着断裂向纵深发展，热液沿此通道上升，SiO2渗入围岩，形成早期角岩化、矽化。接着构造复活，矿液继续上升，构成第一期石英—萤石，此一般分布于近脉壁，由于冷凝较快，石英、萤石未充分分离，局部呈细粒状共同结晶析出。构造再一次复活，使石英—萤石破碎，矿液大量贯入，形成矿区最主要一期萤石—细晶脉状萤石。同时，由于持续的挤压、拖曳、围岩出现网状，棋盘格状裂隙，为萤石细脉充填，构成上下盘的网脉状矿石。围岩强烈的绢云母化亦形成在此阶段。随后的构造作用又使脉状萤石破碎，矿液继续贯入，由于处在构造变动中，环境不稳定，因此矿液常绕脉状萤石或围岩碎块结晶，形成条带状细晶萤石矿。最后一次构造活动使以前形成的萤石均发生破碎。各种萤石角砾被上升的矿液加上碾细的萤石、围岩碎屑胶结成角砾状矿石，局部地段形成梳状萤石，成矿作用终止。

4.3 找矿标志

(1)构造标志：区内矿体主要受岩体内部断裂构造控制，以北东向、北北东向构造含矿性较好，规模大，延伸较长，该系列构造是重要的找矿标志。

(2)围岩蚀变标志：本区的矿化蚀变主要受石英脉、石英—萤石脉、萤石脉体分布控制，矿化蚀变处均发生不同程度的硅化、高岭土化、褐铁矿化等。在本区勘查找矿工作阶段，主要以这些蚀变为依据，寻找矿化现象，根据矿化程度及取样化验分析最终圈定矿(化)体。

(3)地表矿化标志：断裂带中地表出露的萤石矿化体或小的萤石矿体，其出露规模、品位、连续性等是含矿性优劣最有力的证据，是萤石工业矿体的直接找矿标志[10]。