平泉市马鞍山萤石矿地质特征研究

王松港

摘 要：平泉市马鞍山萤石矿位于郝家楼萤石矿区海龙沟矿段和高家沟矿段。矿体呈脉状、网脉状、透镜状，赋存于断裂构造破碎带，且矿体的形态及产状严格受断裂构造控制。矿石呈角砾状、皮壳状、块状，矿石CaF2平均品位为51.61%，属于低温热液充填型萤石矿床，具有一定的找矿前景。

关键词：马鞍山;萤石矿体;地质特征

中图分类号：P619 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）23-0086-05

Abstract： Ma'anshan fluorite mine in Pingquan City is located in hailonggou ore section and gaojiagou ore section of haojialou Fluorite Mining Area. The ore body exists in the fracture zone of fault structure in vein， network vein and lens shape. The shape and occurrence of the ore body are strictly controlled by the fault structure. The ore is brecciated， crusty and massive， and the average grade of CaF2 is 51.61%. It belongs to low-temperature hydrothermal filling fluorite deposit， which has a certain prospecting prospect.

Keywords： Ma'anshan;fluoriteore body;geological characteristics

螢石矿是中国的优势矿产，也是重要的国家战略资源。随着中国氟化工业的快速发展及萤石应用领域的不断扩展，萤石矿产的需求呈快速增长的态势[1]。平泉市马鞍山萤石矿分为南区和北区两部分，分别位于郝家楼萤石矿区海龙沟矿段（南区）和高家沟矿段（北区）。地处平泉市区北北东向直距40 km处，矿体赋存于断裂破碎带内，属低温热液充填型矿床。

1 区域地质背景

河北省平泉市马鞍山萤石矿位于郝家楼萤石矿区海龙沟矿段和高家沟矿段，大地构造位置处于柴达木-华北板块（Ⅲ）、晚三叠世-古新世大兴安岭-太行山板内造山带（ⅢB）、晚三叠世-古新世承德-武安火山喷发带（ⅢB32）以及平泉-新城子沉积-火山盆地（ⅢB32-7）中[2]。该区域属华北（陆块）成矿省（Ⅱ-14），冀北-辽西萤石矿成矿带（ⅢF-5）[1]。本区历经多次大的构造运动及岩浆活动，特别是燕山期火山活动频繁，形成大面积火山岩系，并形成以萤石为主的工业矿床。

该区地层简单，除新近系外，主要为白垩系下统大北沟组（K1bУ）地层，约占80%。太古界地层仅在西部边缘零星出露，面积小于10%，主要为太古界崇礼上岩群艾家沟岩组（Ar33a）。构造以断裂为主，褶皱次之。构造方向主要为北北东向和北西向。北北东向断裂多为逆断层，如温杖子-孙营子-茅兰沟断层、韩家河套-吴家营子断裂研究郝家楼逆断层等;北西向则多为正断层，如李家营子-赵家营子正断层、吴家营子正断层等。岩浆岩较为发育，在区域西部出露，主要为晚三叠世斑状二长花岗岩（πηγT3）和新太古代二长花岗质片麻岩（Ar33gnηγ）;区内潜火山岩亦有发育，主要为早白垩世中期潜流纹岩（λk1b），呈岛状或脉状侵入于大北沟组地层中。区内萤石矿与该期次潜火山岩关系较为密切。

2 矿区地质特征

2.1 地层

马鞍山萤石矿地层主要为白垩系下统大北沟组（K1bУ）地层，为一套火山碎屑岩系，在河边及河谷发育有新近系冲洪积坡积物[3]。

新近系主要分布于海龙沟、高家沟沟谷两侧及山坡边部，主要由含砂砾黄土、薄层黏土及砂、砂砾、碎石等组成。在高家沟一带大面积出露，主要为含砂黄土层，厚度介于0.5～15.0 m，为可耕作土壤。

白垩系下统大北沟组（K1bУ）在海龙沟及以南，岩性主要为含砾凝灰质粗砂岩，海龙沟北主要为凝灰角砾岩，二者相变关系见图1。另外，含砾粗砂岩、凝灰砂岩、细砂岩地表有少量露头。矿区北区出露岩性主要是凝灰角砾岩、凝灰岩和次安山岩。区内总厚达300 m，本岩性段覆盖于早元古界变质伟晶花岗岩之上。

含砾凝灰质粗砂岩[3]如图1（a）所示，呈黄绿、灰绿色，粗粒结构，中厚层构造。成分主要为长石、石英，次为火山岩碎屑，分选性差。它由火山灰及少量砂质胶结，固结较好。砾石约占10%，多为次圆状。砾径一般为0.2～1.0 dm，个别可达到5～10 dm。岩性为安山岩、凝灰岩，少量花岗岩、片麻岩等，一般为杂乱分布。局部受构造影响，岩石破碎呈角砾状，并具硅化及萤石矿化，在强烈地段可形成萤石矿体。

凝灰角砾岩如图1（b）所示，呈灰、灰白色，角砾状结构，块状、层状构造。砾石分选性差，略具方向性。砾石占65%～75%，砾径一般为2～7 dm，多呈次棱角状。成分主要为安山岩、凝灰岩，次为粗面岩、片麻岩、花岗岩以及石英岩等。凝灰质及少量砂质胶结，胶结物占25%～35%。

凝灰岩呈灰、灰黑色，凝灰结构，块状构造。主要矿物成分为蚀变辉石斑晶10%，基质主要由斜长石、石英以及绿泥石组成。沿裂隙充填方解石，呈脉状，脉宽为2～5 mm。岩石致密，局部有硅化现象，呈团块状。

2.2 构造

矿区内断裂构造发育，主要表现为张性正断层。目前，区内共圈出11条断层（见图2）[4]，编号为F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12、F13、F14、F15、F16。其中，F6、F7、F8、F9、F10、F11、F167条分布于马鞍山萤石矿南区，F12、F13、F14、F154条分布于北区。表1为断层特征统计表。

各断层的规模、产状及对矿体的影响为：F9、F11正断层位于海龙沟北端，主要表现为北西向—南北向的张性断裂;F9的北侧、F11南侧地表没有明显断裂构造迹象，断裂出露不明显。本次通过对PD690坑道调查追踪两断层两端部位发现，坑道内断裂清晰，走向基本连续，所以判断F9、F11应为同一断层。

2.3 岩浆活动及围岩蚀变

本区岩浆活动以侏罗纪火山喷发为主，其次为新太古代花岗岩化作用。

2.3.1 火山岩。火山岩可分为喷出岩及次火山岩两个类型。

①喷出岩。喷出岩主要为侏罗系大北沟组，岩性为凝灰角砾岩，此期火山岩活动以爆发相为主。据岩石化学全分析，凝灰角砾岩中钙为0.47%、氟为0.09%，所以萤石物质应来自岩浆期后热液。角砾岩受构造作用影响使得岩石破碎裂隙发育，形成良好的矿液通道和成矿空间。

②次火山岩。区内所见次火山岩均为次安山岩，主要分布于北区中北部，呈岛状及带状分布。它为灰绿、灰紫色，块状、气孔状、杏仁状构造。斑晶多为斜长石、绿泥石（辉石、角闪石蚀变矿物）等，基质多为隐晶质;在顶面具淬火边，围岩具有烘烤现象，与围岩为侵入接触;在边部并见有围岩碎块混入。在破碎带及其附近，大部分具萤石矿化、硅化。因此，初步认为萤石矿形成与此期岩浆活动有密切关系。

2.3.2 变质伟晶花岗岩。在南区施工钻孔见到，地表无出露。侵入时期为新太古代，岩石呈肉红色及灰黑色，花岗伟晶结构、变余半自形结构，块状构造。矿物成分主要为钾长石、斜长石、角闪石以及石英等，钾长石结晶粗大，一般大于4 mm，多为半自形。由于变质作用，岩石具有绢云母化、黝帘石化、绿泥石化及碳酸盐化等蚀变。

2.3.3 围岩蚀变。围岩蚀变简单，主要是硅化，其次是碳酸盐化。

①硅化。主要分布在构造破碎带及其附近，多呈细脉状、网脉状、不规则状分布。硅化与萤石矿化关系密切，呈正相关，对矿化程度、矿体形态、规模及赋存部位起明显的控制作用，表明围岩蚀变是受气水热液作用的结果。

②碳酸盐化。在破碎带中多呈细脉状、团块状不规则分布。碳酸盐化在本矿区不甚发育[4]。

3 矿床地质特征

区内萤石矿床赋存于含砾凝灰质粗砂岩、凝灰角砾岩、次安山岩以及凝灰岩断裂破碎带中，属低温热液充填型脉状萤石矿床。单个矿体的形态及产状严格受张性构造破碎带控制，呈脉状、透镜状产出，仅局部见有膨缩现象，并具有较强的硅化蚀变。南区圈定8条矿体，编号分别为V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ。此外，北区圈定4条矿体，编号分别Ⅻ、[]、[]、[]。

3.1 矿体特征

矿体呈脉状、网脉状或透镜状，严格受断层构造控制。

V号矿体分布于南区海龙沟村南，赋存于F6正断层构造破碎带，由单工程TC10探槽控制。矿体长度为100 m，厚度为4.75 m，产状倾向为115°，倾角为82°，矿体赋存标高为748～790 m，矿石品位CaF2为35.85%。

Ⅵ号矿体分布于南区海龙沟北部，赋存于F10正断层构造破碎带。矿体长度为100 m，厚度为1.03～2.29 m，平均厚度为1.66 m，产状倾向为250°～270°，倾角为55°～70°，矿体赋存标高为644～736 m，矿石品位CaF2為44.83%～51.75%，平均品位为46.99%。

Ⅶ号矿体分布于南区海龙沟北部，赋存于F8正断层东侧一小型构造破碎带中。矿体长度为190 m，厚度为1.02～1.04 m，平均厚度为1.03 m，产状倾向为60°～95°，倾角为60°～90°，矿体赋存标高为586～675 m，矿石品位CaF2为74.28%～97.25%，平均品位为82.39%。

Ⅷ-1号矿体分布于矿区南区中北部，赋存于F11正断层构造破碎带。矿体长度为45 m，厚度为1.11 m，产状倾向为105°，倾角为65°，矿体赋存标高为668～675 m，矿石品位CaF2为35.25%。

Ⅷ-2号矿体分布于矿区南区中北部，赋存于F11正断层构造破碎带。矿体长度为100 m，厚度为3.06 m，产状倾向为105°，倾角约为40°，矿体赋存标高为595～626 m，矿石品位CaF2为34.77%。

Ⅸ号矿体分布于矿区南区海龙沟村北，赋存于F9正断层构造破碎带。矿体长度为180 m，厚度为1.07～1.84 m，平均厚度为1.43 m，产状倾向为50°～70°，倾角为65°～85°，矿体赋存标高为517～674 m，矿石品位CaF2为56.26%～92.35%，矿石CaF2平均品位为68.74%。

Ⅹ号矿体分布于矿区南区海龙沟南部，赋存于F7正断层构造破碎带。矿体长度为100 m，厚度为1.28 m，产状倾向为80°，倾角为50°～70°，矿体赋存标高为649～671 m，矿石品位CaF2为53.71%。

Ⅺ号矿体分布于矿区南区北东部，为一隐伏矿体，赋存于F16正断层构造破碎带。矿体长度为130 m，厚度为1.07～1.26 m，平均厚度为1.17 m，产状倾向为260°～290°，倾角为60°～75°，矿体赋存标高为656～728 m，矿石品位CaF2为64.68%～68.20%，平均品位为66.58%。

Ⅻ号矿体分布于矿区北区西部，赋存于F12正断层构造破碎带。矿体长度为300 m，厚度为1.03～3.55 m，平均厚度为1.86 m，产状倾向为70°～90°，倾角为60°～75°，矿体赋存标高为488～696 m，矿石品位CaF2为33.15%～60.68%，平均品位为46.89%。

[]号矿体分布于矿区北区北部，为隐伏矿体，赋存于隐伏的正断层构造破碎带。矿体长度为100 m，厚度为2.27 m，产状倾向为72°，倾角为60°，矿体赋存标高为633～658 m，矿石品位CaF2为44.44%。

[]号矿体分布于矿区北区北部，赋存于F14正断层构造破碎带。矿体长度为75 m，厚度为2.59 m，产状倾向为100°，倾角为64°，矿体赋存标高为646～704 m，矿石品位CaF2为33.02%。

[]号矿体分布于矿区北区南部，赋存于F15正断层构造破碎带。矿体长度为205 m，厚度为1.26～2.58 m，平均厚度为1.65 m;产状倾向为80°～110°，倾角为40°～60°，矿体赋存标高为582～689 m，矿石品位CaF2为32.45%～65.59%，平均品位为48.83%。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石物质组成。矿石物质组成有矿石矿物和脉石矿物。矿石矿物主要为萤石，脉石矿物为石英、方解石、绢云母，还有少量黄铁矿、榍石等。萤石透明至半透明，玻璃光泽，呈绿色、白色、浅黄色或紫色，局部见暗紫色条带。萤石多呈半自形-他形晶，少数为自形晶，粒径为1～10 mm，含量为50%～60%。生成顺序为绿色颗粒萤石、白色透明梳状萤石、乳白色皮壳状萤石、浅黄色梳状萤石。萤石多色彩、结构构造的不同反映了成矿的多期性和成矿温度的差异性。自形晶萤石多呈六面体单晶、双晶或联晶，于晚期低温条件下生成，偶见八面体晶体，多为紫萤石，为早期高温条件下产物。石英为灰白色，透明玻璃光泽，硬度大，多为他形-半自形短柱状、伸长状或粒状结晶，粒径为0.4～0.8 mm。呈团块状集合体或脉状分布，生成时间较晚。常交代萤石和微粒石英，由热液作用生成，与萤石关系密切，含量为30%～40%。

3.2.2 矿石化学成分。矿石中主要化学成分为CaF2和SiO2，CaF2和SiO2含量之和可达80%。其中，全区矿石CaF2品位为34.77%～82.55%，CaF2平均品位为51.89%。有害成分为S、P、As等，但是含量较低，一般不大于0.1%，矿石质量较好。

3.2.3 矿石结构、构造。矿石的结构主要有两种：一为不规则粒状镶嵌结构，是角砾状矿石所具有的一种结构，粒径为0.25～2.00 mm，颗粒间隙有石英;二为自形-半自形粒状结构，是单一萤石矿晶体彼此镶嵌紧密堆积而成，所占比例较小。矿石特征如图3所示。矿石构造以角砾状构造和块状构造为主，以皮壳状构造和梳状构造为辅。另外，少量矿石由萤石、石英等矿物沿角砾裂隙呈细脉状、网脉状充填，形成网脉状构造，矿石质量较差。块状构造矿石主要由粒状萤石矿物组成，矿石质量较好。

3.2.4 矿物的共生组合。矿石中的组成矿物主要为萤石、石英，局部矿石含少量方解石。组成矿床的矿石主要矿物组合为石英-萤石类型。单矿物萤石类型较少。

3.2.5 矿石自然类型和品级。按矿石矿物组合划分，矿石自然类型为石英-萤石型矿石。

该区内矿石品位CaF2为35.25%～82.39%，全区矿石CaF2平均品位为51.61%。按《重晶石、毒重石、萤石、硼矿地质勘查规范》（DZ/T 0211—2020）中萤石矿床一般工业指标划分，矿石品级属贫矿。

3.2.6 矿体围岩及夹石。矿体赋存于断层破碎带中，呈脉状、网脉状、透镜状，并严格受其控制。它的顶底板岩性随控矿构造所处地层位置不同而存在差异。一般而言，矿体直接頂板和底板为大北沟组凝灰角砾岩、含砾凝灰质粗砂岩、凝灰岩或次安山岩。矿体中未见大于1 m的夹石，矿体与围岩为断层接触。近矿围岩均具硅化、萤石矿化，局部具碳酸盐化。矿体与围岩界线基本清楚。

4 矿床成因

该矿区矿体呈脉状、透镜状赋存于白垩系下统火山——沉积碎屑岩系地层的断裂破碎带中并严格受构造控制。矿体与围岩界线清楚，矿石类型为石英-萤石型矿石。矿石具不规则粒状镶嵌结构和自形-半自形粒状结构，角砾状、块状、皮壳状构造，围岩蚀变-硅化强烈，属热液充填型萤石矿床。

在晚侏罗世大规模火山喷发及次火山侵入晚期岩浆热液阶段，气水热液中含有的F、Si、Ca、S等元素逐渐聚集，并沿裂隙上升。在适当条件下，萤石石英等沉淀、富集，形成了低温热液充填型萤石矿床。晚侏罗系火山—次火山岩浆期后含矿气水热液是萤石矿形成的内因，成矿热液来源可能有大气降水参与，成矿物质可能来源于热液对围岩的淋滤和萃取。断裂构造是矿体形成及产出形态的重要控制因素，也是成矿的有利条件，汇集了从古老地表活化的大气降水，沿深大断裂汇集下渗至一定深度，地热增温、岩浆-构造作用和地幔热源共同驱动为下渗的大气降水提供热能形成热水流体。当达到一定的物理化学条件时，热水流体沿断裂上涌，并不断与围岩发生萃取、交代（水/岩）作用，在断裂有利部位冷凝、结晶、沉淀形成萤石矿体[5]。

5 结语

平泉市马鞍山矿属于低温热液充填型萤石矿床，矿体呈脉状、网脉状、透镜状赋存于断裂构造破碎带中，矿体的形态及产状严格受断裂构造控制。近南北向和北北西向正断层多为赋矿构造，断裂破碎带的膨大部位为有利于成矿部位。

参考文献：

[1]王吉平，商朋强，熊先孝，等.中国萤石矿床成矿规律[J].中国地质，2015（1）：18-32.

[2]河北省区域地质矿产研究所.中国区域地质志·河北志[M].北京：地质出版社，2017：65-72.

[3]王珍荣，冯晓，甄泽，等.河北省平泉市郝家楼萤石矿区兴明矿业有限公司马鞍山萤石矿资源储量核实报告[R].石家庄：中化地质矿山总局河北地质勘查院，2020.

[4]姜永鑫，韩木恩，史云铎，等.河北省平泉县郝家楼萤石矿区详细普查地质报告[R].唐山市：河北省地质矿产局第五地质大队，1986.

[5]张成信，商朋强，焦森，等.内蒙古喀喇沁旗地区萤石矿地质特征及成因探讨[J].中国地质调查，2019（6）：79-87.