湖北通城鸡笼山萤石矿地质特征及其成因分析

2021-01-04王艺霖

资源环境与工程 2020年4期

钟温，尹近，王艺霖，陈卓，杜胜

(1.湖北省地质局第四地质大队，湖北咸宁 437100; 2.湖北省地质环境总站,湖北武汉 430034)

2016年12月国务院批复通过的《全国矿产资源规划(2016—2020年)》首次将萤石等24种矿产列入战略性矿产目录。萤石旧称氟石，主要成分为氟化钙(CaF2)，是自然界主要的含氟矿物，广泛应用于钢铁、氟化工、炼铝、建材、医药等方面，具有非常重要的战略意义。随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，萤石需求量逐年上升。中国萤石资源非常丰富，已探明储量达1.3×108 t[1]。经过多年开采，萤石资源危机逐渐凸显出来，加大萤石矿寻找力度在当前萤石矿勘查工作中占有重要地位。鸡笼山地区位于通城县北东侧，是本区新发现的萤石矿床。本文通过分析鸡笼山萤石矿成矿地质条件，总结通城地区萤石矿成矿地质背景，研究矿床成因，为后续研究工作提供一定的借鉴。

1 区域成矿地质背景

本区地处扬子地台铜、金、银、铅、锌、锑、锰、铝土矿、金刚石成矿区(Ⅱ5)江南陆块Au-Ag-Pb-Zn-W-Mn-V-萤石成矿带(Ⅲ-70)—幕阜山—九宫山铜金铅锌成矿带(Ⅲ-70-1)。

区域地层主要分布于北东角及南西角，地层主要有：中元古界冷家溪群小木坪组，寒武系中统华严寺组、上统西阳山组，奥陶系下统留咀桥组、宁国组以及第四系。

区域内主体构造格架主要表现为一系列的北东向断裂及少量次级北西向断裂(图1)。

区域岩浆岩发育，中生代晚侏罗世花岗岩广泛分布，构成了调查区花岗岩的主体，其由多个活动阶段的侵入体组成。

晚侏罗世黑云母二长花岗岩(J3ηγ2)：大面积分布于中—西部，构成了通城岩体的主体，呈巨大岩基状，以细—粗中粒斑状黑云母二长花岗岩为主。

晚侏罗世二云母二长花岗岩(J3ηγ3)：广泛分布于南部，规模次之，以细—中粗粒(少)斑状二云母二长花岗岩为主。

其它小岩体呈不规则透镜状小岩基、岩枝状、小岩株产出，与围岩界线清楚，以细粒花岗闪长岩、二云母二长(钾长)花岗岩、白云母二长花岗岩为主。

区内岩脉较发育、种类丰富，主要有花岗伟晶岩脉、花岗细晶岩脉、石英脉等。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质概况

鸡笼山矿区位于通城县麦市镇北约2 km鸡笼山一带，行政区划属麦市镇管辖。矿区位于通城岩体东段，区域上分为四个期次，矿区主要出露第Ⅰ期黑云母花岗闪长岩体、第Ⅱ期黑云母二长花岗岩体及第Ⅲ期二云母二长花岗岩体。

区内构造较为简单，仅在矿区中部见一条北北东向麦市断裂(F1)以及与其平行的次级断裂F2，属区域凤凰翅断裂F95的北东部分，发育于燕山期花岗岩中。

F1断裂破碎呈北东向延伸，区内出露长约3.6 km,一般宽5～20 m，局部达60～80 m左右。总体走向在17°～31°，倾向南东，倾角56°～88°，局部反倾，具有张扭性。整体表现为橄榄球状，南部向中部呈逐渐膨大，继而向北呈狭缩变薄，破碎带内岩性较复杂，主要成分由硅化碎裂岩、碎裂辉绿岩、脉石英、角砾岩及萤石构成。该断裂是区内萤石矿的控矿、容矿断裂。

F2次级断裂平行于F1断裂破碎带展布，间距在94～166 m。区内出露长约2.4 km，一般宽3～15 m，局部达30 m，总体走向在15°～357°，倾向南东，倾角70°～83°，破碎带内岩性较复杂，主要成分由硅化碎裂岩、脉石英、碎裂辉绿岩构成，未发现萤石矿化。

2.2 矿床地质特征

矿区内矿化带沿北东向断裂带呈尖灭再现断续分布，长可达575 m，宽1.62～6.28 m不等，矿化带内发现4条萤石矿脉，总体走向17°～31°(图2)。

Ⅰ号矿体长575 m，宽1.61～5.98 m，其产状倾向110°～118°，倾角在80°～83°。矿体平均品位(CaF2)27.94%。厚度变化系数64.4%，属矿体形态中等型。品位变化系数23.8%，属有用组分均匀型。

Ⅱ号矿体长290 m，宽4.20～6.28 m，其产状倾向125°左右，倾角在88°。矿体平均品位(CaF2)31.02%。厚度变化系数28.1%，属矿体形态简单型。品位变化系数4.7%，属有用组分均匀型。

Ⅲ号矿体长160 m，宽2.18 m，其产状倾向125°左右，倾角在88°。矿体平均品位(CaF2)23.91%。

Ⅳ号矿体长170 m，宽0.98～3.88 m，其产状倾向120°～145°左右，倾角在56°～63°。矿体平均品位(CaF2)45.35%。厚度变化系数84.4%，属矿体形态复杂型。品位变化系数14.3%，属有用组分均匀型。

矿床成因属岩浆期后中低温热液裂隙充填型萤石矿床。矿石矿物以萤石和石英为主。其中萤石以浅绿—绿色为主，次为浅紫色，呈半自形粒状结构，块状构造、条带状构造(照片1-照片2)。

照片1 条带状萤石矿Photo 1 Banded fluorite ore

照片2 团块状萤石矿Photo 2 Agglomerate fluorite ore

2.3 矿石类型

矿石的自然类型按结构构造可分为块状矿石、条带状矿石、细脉状矿石。根据造岩矿物和有用矿物共生情况，主要为石英—萤石型和萤石—石英型。

2.4 围岩蚀变

研究区主要发育一套中—低温热液蚀变矿物组合，以硅化为主，其次为绿泥石化和绢云母化, 少见黄铁矿化。

3 成矿地质条件分析

3.1 构造条件分析

鸡笼山地区受燕山运动的影响，区内构造较为简单，主要发育1组北东向(F1、F2)断裂，发育于燕山期花岗岩中。

F1断裂规模较大，属区域凤凰翅断裂F95的北东部分。下切深度大，为张扭性断裂，为含矿热液的上移提供了有利通道及富矿空间，是萤石矿的控矿断裂和容矿断裂。

F2断裂为平行F1断裂的次级构造，规模较小，未发现萤石矿化。

3.2 成矿物质来源分析

萤石的化学分子式为CaF2，组成元素为F和Ca。讨论萤石矿的成因，首先需要了解F和Ca的来源。

F的来源：从表1可以看出，按岩性，酸性岩含F最高；按时代，燕山期花岗岩含F最高,本矿区岩性主要为燕山晚期中细粒黑云母二长花岗岩、中细粒二云母二长花岗岩，该岩性均有利于萤石成矿。据统计，华南花岗岩地区的萤石矿，有80%以上与黑云母花岗岩有关,其主要原因也是由于黑云母是花岗岩中F的主要携带者[2]。有资料表明，花岗岩中黑云母所含F占岩石F含量的40%～70%。因此，花岗岩中黑云母的多少及其成分变化,对萤石等F矿物或含F矿物的形成与矿化起着重要作用，为F元素主要的物质来源。

表1 中国不同岩性侵入岩和不同时代花岗岩的含F量(×106)Table 1 F content (×106) of granite of different lithology intrusions and different ages in China

Ca的来源：燕山晚期花岗岩侵位于矿区周边的寒武纪、奥陶纪地层中，地下水淋滤溶解了该地层中石灰岩、大理岩等，从中获取Ca，及花岗岩(斜长石)所含少量的Ca[3]，为萤石矿的形成提供了钙源。

成矿热液来源：大气降水通过构造裂隙渗入地下，由于地热作用，随着大气降水不断深入地下，温度不断增加；该研究区构造活动频繁，由此会产生大量的热量，形成热水；通过查阅国内外其他已有萤石矿成矿资料，华南低温热液脉型萤石矿床是在成岩以后由大气降水组成地下热水溶液，通过对围岩的淋滤、萃取而成矿，岩浆岩只起到热源和物源的作用[4]。