河北省双洞子萤石矿床地质特征及找矿标志

2020-08-25佟文剑

甘肃科技 2020年13期

关键词：萤石硅化白云岩

佟文剑

（河北省地质调查院，河北石家庄 050000）

1 区域地质特征

双洞子萤石矿区位于华北陆块（ⅢA),晚三叠世-古新世承德-武安火山喷发带（ⅢB32），平泉-新城子沉积-火山盆地中。

1.1 地层

区域出露地层主要为中元古界蓟县系雾迷山组(Pt22w）、洪水庄组（Pt22h）、铁岭组（Pt22t）,待建系下马岭组（Pt32x）；中生界侏罗系土城子组（J3t）、白垩系大北沟组(Kb1d)及新生界第四系(Q4)。

1.2 构造

尚义-隆化区域断裂从矿区北部经过，褶皱、断裂构造发育。主体构造线方向为东西向。褶皱构造包括：单斜、单背斜构造形态。区域内断裂构造主要分布于东北部基岩出露区，主要为北东向。

1.3 岩浆岩

区域岩浆岩不发育，矿区北约10km处，有八家山燕山期花岗闪长岩岩体。

2 矿区地质特征

2.1 地层

出露地层（如图1所示）主要为中元古界蓟县系雾迷山组 (Pt22w）、洪水庄组（Pt22h）和铁岭组（Pt22t）。雾迷山组主要为浅灰色含燧石条带中细粒白云质灰岩、浅灰色泥质白云岩、灰质白云岩、灰黑色厚层含燧石结核含灰质白云岩，萤石矿主要赋存于其顶部，硅化硅质角砾岩属构造蚀变岩，由于遭受强烈的蚀变和矿化，构造面不清楚；洪水庄组主要为黑色、黄褐色、杂色页岩，底部为硅化页岩；铁岭组主要为灰黑色、黄褐色页岩和白云质灰岩互层，夹1～2层铁锰矿；下马岭组主要是页岩。

图1 平泉双洞子萤石矿地质简图

2.2 构造

矿区位于双洞子背斜的中心，构造形态受区域东西向构造体系的控制，又为北东向构造体系的干扰，岩层褶曲、断裂极为发育。

双洞子背斜（如图2所示）：背斜东西长2.4km，南北宽 1.6km,南翼地层走向 280°～320°，倾向南西，倾角 35°～50°；西端向西倾，倾角 20°～70°；北翼产状较陡，走向 60°～70°，倾向北西，倾角 40°～70°。背斜核部为雾迷山组和洪水庄组。萤石矿体即赋存于背斜核部。与背斜构造近于直交的是一组近南北向的张性断裂。成矿后的构造有北东向压扭性断裂和北西向张性断裂。

图2 双洞子萤石矿区11线剖面图（据徐英杰·1982）

2.3 岩浆岩

区内除了在下马岭组（Pt32x）之中有辉绿岩呈岩床状侵入外，未见其他岩浆岩。

3 矿床特征

双洞子萤石矿床赋存于双洞子背斜的核部，矿化带由硅质角砾岩和矿化熔蚀条带白云岩组成。矿体呈似层状、透镜状赋存于矿化带中，并严格受其控制。

4 矿体的形态、规模、产状

双洞子萤石矿床：有八个主矿体，Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ；九个小矿体。

Ⅰ号矿体：规模最大，矿体水平断面为“牛轭状”（图2），沿倾斜方向呈“透镜状”，沿双洞子背斜轴部呈南、北两翼分布。南翼产状：208°∠62°，平均厚度4.0m。北翼产状：340°∠63°，矿体平均厚度4.94m。矿石品位（CaF2）14.90%～49.86%。

Ⅰ-1号矿体：位于Ⅰ号矿体的南翼近底板部位，为其分支。与Ⅰ号矿体相距7～18m,，呈透镜状。产状：35°∠43°。矿石品位（CaF2）一般 27.14%～64.06%。

Ⅱ号矿体：位于Ⅰ号矿体南翼下盘，二者相距25～40m。矿体向西倾，倾角 60°，走向变化较大。矿体平均厚度4.86m。矿石品位（CaF2）14.26%～41.33%。

Ⅲ号矿体：位于矿化带的北翼，在Ⅰ号矿体的上盘，二者相距20～30m。由东向西侧伏，倾向328°～356°，倾角64°。矿体平均厚度2.46m。矿石品位（CaF2）22.23%～38.01%。

Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号矿体：在Ⅰ号矿体以东，沿背斜核部由西向东排列。矿体多呈似层状或透镜状。

九个小矿体：均分布在主矿体的上、下盘，大部分集中在北翼地段，透镜状矿体。矿石品位低，大部分属于表外矿石。

5 矿石特征

5.1 矿石矿物组成

矿石中主要矿石矿物萤石，金属矿物为黄铁矿，偶见闪锌矿等，脉石矿物为重晶石、石英、方解石、白云石、玉髓及少量绢云母。

矿石矿物：主要呈白色或无色及紫色萤石，少量浅绿色及黑紫色。半自形—自形及它形粒状结构彼此紧密镶嵌或与石英共同组成显微粒状镶嵌结构，花岗变晶镶嵌结构，粒径以0.5～1.0mm为主，大者达5mm。萤石矿物含量50%～70%。自形晶萤石多呈六面体的单晶，双晶或连晶，晚期低温条件下形成，偶见八面体晶出者多为紫萤石。

脉石矿物：为重晶石、石英、方解石、白云石、玉髓及少量绢云母。

金属矿物：为黄铁矿，偶见闪锌矿等。

5.2 矿石结构、构造

矿石结构以显微粒状镶嵌结构、粒状结构为主，其次花岗变晶镶嵌结构，交代残余结构等；矿石的构造以蜂窝状构造为主，其次为角砾状构造、斑杂状构造、块状构造、条带状构造。

5.3 矿石的化学成分

矿石化学成分主要为萤石及石英，其他S、P、AI2O3、Fe2O3等含量均较低。CaF2含量变化较大，以致密块状、粒状矿石质量最佳，蜂窝状、条带状矿石次之，角砾状矿石最差。矿区CaF2平均含量31.71%，SiO252%、BaSO43.5%、CaCO35%、S0.2%～1.98%。

5.4 矿石类型

按矿物共生组合划分矿石类型主要为以萤石-石英型，其次为单一萤石型及重晶石-萤石-石英型。后者包含于萤石-石英矿石之中。

按矿石的结构，构造划分五种类型。蜂窝状矿石、条带状矿石，斑杂状矿石、块状矿石、角砾状矿石。

6 围岩蚀变

矿体赋存于硅化角砾岩与燧石条带的白云岩层间。硅化、萤石化和重晶石化，发育比较强烈和广泛，碳酸盐化次之。在雾迷山组顶部和洪水庄组底部岩层之间的构造破碎带中几乎完全遭受强烈的硅化，生成硅化硅质角砾岩，硅质岩及硅化页岩。硅化蚀变与萤石矿体有密切的内在联系和空间关系，它对矿化程度、矿体形态、规模及赋存部位起着明显的控制作用。在黑色、灰黑色硅化硅质角砾岩中可以见到呈星散状分布的黄铁矿。

7 矿床成因及成矿阶段

萤石矿受双洞子背斜的控制，整个矿床位于背斜的核部，围岩岩性与萤石矿化关系密切。白云岩中的CaO/MgO为1.24～1.43，其中的钙能促进萤石的沉淀。据矿石和矿物的化学成分分析，含矿热液的基本组分是H2O及少量的H+和OH-，主要成矿组分是HF和少量的Ba。关于热液来源的问题，是否在背斜深部有隐伏岩体，或者与矿区背部相距约10km的八家花岗闪长岩有关，尚待进一步研究[1]。

分析矿床的特征、矿石特征、蚀变类型和地球化学特点，矿体产状地层产状一致，集中分布在背斜核部，多呈透镜状、似层状，主要与背斜核部发育的层间构造孔隙有关。矿石具多期次形成特征，作为热液活动标志的硅化、萤石化、重晶石化、碳酸盐化发育强烈且广泛，并严格受断裂构造控制，认为该矿床属中－低温热液交代碳酸盐类型矿床。燕山构造活动晚期，地下含F热液沿断裂上升，在背斜核部受到洪水庄组页岩的阻挡，在雾迷山组顶部同白云岩进行交代作用，从其中萃取Ca、Ba等元素，使其顶部形成一层硅质角砾岩，随着热液的不断上升，F、Ca在热液中不断聚集，沿背斜轴部空隙充填形成双洞子萤石矿。

该矿区的成矿作用大致可分为三个阶段，各阶段的温度、压力和组分浓度都有不同的变化，在外界条件控制下在有利的部位沉积成矿。第一阶段是含矿热液沿层间裂隙交代围岩，生成石英、紫色萤石，组成蜂窝状构造、角砾状构造及条带状构造；第二阶段是白色萤石及石英沿早期矿化地段充填，促成矿化的重叠和富集，重晶石在该阶段晚期结晶，形成具致密块状、糖粒状及晶簇状构造的矿石；第三阶段为碳酸盐化－硫化物阶段，形成方解石、石英、萤石细脉，局部可见微量黄铁矿、黄铜矿。