栾川杨山萤石矿成矿地质特征研究及找矿前景评价

段世轻，谢朝永，吴 昊

（1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，河南郑州450001；2.河南省地质调查院，河南郑州450001；3.中原能矿东非矿业有限公司，河南郑州450001）

河南省嵩县杨山萤石矿位于华北地台南缘，华熊台隆外方山隆断区[1]。区域上岩浆岩活动频繁而强烈，新太古代太华杂岩、中元古代（钠铁闪石）正长花岗岩（ξγPt2）、新元古代变辉长（绿）岩分布广泛。中生代侵入岩为合峪花岗岩基，早期有石英闪长岩（δοK1）、正长花岗岩（ξγK1），晚期为二长花岗岩岩（ηγβK1）；以晚期二长花岗岩岩（ηγβK1）与成矿关系密切。受区域性黑沟—栾川断裂带和马超营断裂带影响（见图1），次级断裂构造发育；以北西向、近东西向为主的次级断裂为热液型多金属矿化和萤石矿化提供了良好的赋存空间。

1 矿区地质特征

嵩县杨山萤石矿区大面积出露合峪花岗岩基中的二长花岗岩（ηγβK1），为赋矿围岩，沟谷出露第四系冲积及坡积砂砾石层；区内发育断裂构造，有北西向F1和F3断裂和北东向F2和F4断裂两组，均以矿化蚀变破碎带的形式出现，断裂性质以压扭性为主、张性为次。断裂构造特征见表1。

2 矿脉特征

表1 杨山萤石矿区构造及矿脉特征一览表[3]

矿区内有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条矿脉，其空间分布、产状变化、赋矿围岩和蚀变特征等分别受F1、F2、F3、F4断裂控制（见表1）。矿脉特征综述如下：

（1）矿脉沿走向和倾向均呈舒缓波状；规模较大的Ⅲ矿脉中膨大狭缩特征明显，其他矿脉略具膨大狭缩之特征。膨大部位矿体厚度大。

（2）矿脉内主要为萤石矿化，在Ⅲ矿脉东段局部见滑石、石膏矿化。萤石矿化多呈条带状、网脉状分布，亦有呈厚大脉状及透镜体分布；滑石、石膏矿化多呈细脉状叠加于萤石矿化中。

（3）各矿脉矿化强度没有明显区别，但矿脉的近顶板部位、膨大部位、构造角砾岩发育部位、强蚀变部位和倾角由陡变缓部位矿化明显增强。

（4）蚀变沿矿脉呈线型分布，以硅化、绢英岩化为主，次为碳酸盐化。硅化表现为隐晶质玉髓和石英细脉，绢英岩化多为绢云母和细小石英集合体，碳酸盐化多呈方解石细脉。硅化、绢英岩化与萤石矿化关系密切。

（5）各矿脉中均有萤石矿体赋存。规模大的Ⅲ矿脉中赋存有Ⅲ1、Ⅲ2两个主要矿体，规模小的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ矿脉中分别赋存有Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅳ1一个次要矿体。

3 矿体特征

区内Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅳ1五个萤石矿体的空间分布、形态特征和产状变化严格受矿脉控制。Ⅲ1、Ⅲ2为主要矿体，叙述如下：

Ⅲ1矿体：赋存于南区小干沟以西Ⅲ矿脉的北西段，与东段同一矿脉中的Ⅲ2矿体间距约1190m。矿体由探槽TC308、TC306、TC306-1、TC304、TC304-1、TC302、TC302-1、TC300、TC300-1、TC301、TC301-1 和 坑 道ZYM1、PD1000、PD970、PD930 及 钻 孔ZK3001、ZK3041 控制。矿体沿走向和倾向呈舒缓波状。矿体走向310°，倾向220°，倾角一般70°，局部65°或80°。矿体呈似层状，走向长616m，最大斜深342m，埋深0～378m，赋存标高1094～712m。工程控制结果表明，矿体沿走向和倾向连续分布，沿倾向未封闭。矿体厚度具东厚西薄和局部地段膨大狭缩之特征。单工程（样线）厚度0.70（ZYM1-H64）～2.44m（TC300），平均1.33m，厚度变化系数23.37%，形态复杂程度简单。矿石矿物为单一萤石，以紫色为主，局部见白色及淡绿色。矿石类型以萤石—石英型为主，次为石英—萤石型，局部见呈透镜状分布的萤石型。单工程（样线）CaF2品位23.71%（PD1000-H1）～75.79%（PD970-H58），平均41.36%，品位变化系数28.57%，属均匀型。矿体顶、底板围岩均为二长花岗岩，二者界线清晰。矿体内无夹石和天窗，也无后期构造破坏和岩脉穿插。

Ⅲ2矿体：矿体赋存于南区小干沟以东至大干沟南Ⅲ矿脉的南东段。矿体由探槽TC404、T400-1、TC401-1、TC405 和坑道PD1163、PD1100、PD1062、PD1026 及 钻孔ZK4062、ZK4021、ZK4022、ZK4001、ZK4011、ZK4012、ZK4052控制。矿体沿走向和倾向呈舒缓波状。矿体走向295°，倾向205°，倾角一般70°，局部60°或75°。矿体呈似层状，走向长812m，最大斜深543m，埋深0～626m，赋存标高1153～711m。工程控制结果表明，矿体沿走向和倾向总体连续分布，但局部存在无矿（矿化）段和分支复合特征。无矿（矿化）段位于402勘探线近地表部位，走向长约133m，倾向延伸约117m。分支复合特征见于PD1163CM5、PD1100CM3和CM6、PD1062CM5、PD1026CM3 及402 勘 探 线ZK4021 与ZK4022 部位，分支间隔3.31（ZK4022）～11.12m（ZK4021）。矿体厚度变化大，总体具有中部厚两侧薄和上薄下厚之特征。沿走向厚大部位位于矿体中部402、401勘探线，间距约200m；沿倾向位于1100～990m标高的PD1100坑道与ZK4011钻孔之间，段高约110m。单工程（样线）厚度1.21（TC404）～6.34m（ZK4022），平均3.34m，厚度变化系数53.55%，形态复杂程度中等。在1100m 标高的PD1100 坑道及以下揭露出了矿体的厚大部位，使矿体厚度增加约2倍。矿石矿物为单一萤石，局部见有滑石和石膏。萤石以紫色为主，少量白色及绿色，淡绿者多位于矿体的膨大部位。矿石类型以萤石—石英型为主，次为石英—萤石型，少量脉状及透镜状分布的萤石型。单工程（样线）CaF2品位25.67%（ZK4011）～69.77%（PD1163CM4），平均46.43%，品位变化系数34.28%，属较均匀型。矿体顶、底板围岩多为矿脉中的萤石矿化碎裂岩，部分地段为矿脉外的二长花岗岩。矿体与前者多呈渐变过渡关系，与后者界线清晰。矿体内无天窗，也无后期构造破坏和岩脉穿插，见有7 个夹石。可剔除的夹石有5个，分 布 于PD1163CM5、PD1100CM3 和CM6、PD1062CM5、402勘探线的ZK4021和ZK4022部位，推断长23.67～150m，最大厚度4.18～9.27m；小于剔除厚度的夹石有2个，分布于ZK4021和ZK4011部位，厚度0.63m 和0.86m；岩性主要为碎裂二长花岗岩，多有萤石矿化。

4 矿石特征

4.1 矿石矿物特征

矿石矿物主要为萤石，在Ⅲ2矿体中局部有少量滑石和石膏。一般北西向矿体中，萤石以紫色为主，少量无色和灰色，局部见绿色；北东向矿体中，以紫色为主，少量白色。萤石多为半自形—他形粒状，粒经0.2～2.5mm，少量大于3mm，总体有紫色粒度细、绿色粒度粗的特征。绿色萤石多呈透镜体、脉状及团块状分布，紫色萤石多呈条带状、网脉状及角砾状分布。滑石呈自形板状，大小（0.03 mm×0.05mm）～（0.2mm×0.5mm），与萤石矿物相伴分布。石膏呈板状、板柱状，长轴0.2～1.4mm，沿裂隙呈细脉状分布。

脉石矿物主要有硅质（隐晶状玉髓）、石英、长石（钾长石和斜长石）、绢云母，少量方解石等。硅质（隐晶状玉髓）和多数细粒状石英及方解石为热液活动形成，多呈条带状、团块状、细脉状、网脉状伴随萤石矿物分布。长石（钾长石和斜长石）和少量石英为赋矿围岩角砾、碎块和粉状物中的矿物。绢云母呈鳞片状交代长石，为热液变质作用形成的矿物。

4.2 矿石结构构造

4.2.1 矿石结构

岩矿鉴定结果表明，矿石有半自形—自形粒状结构、自形粒状结构、粒状集合体结构及半自形—他形粒状结构。

半自形—自形粒状结构、自形粒状结构和粒状集合体结构者多呈块状和条带状分布，粒径0.4～5mm，多数晶体可见菱形解理。

半自形—他形粒状结构者多呈细脉状、网脉状、细脉浸染状和条纹状分布，粒径0.2～2.5mm，部分晶体可见菱形解理。

4.2.2 矿石构造

主要有块状、条带状、细脉—网脉状构造，局部可见角砾状构造。构造特征分述如下：

（1）块状构造：萤石呈稠密浸染状、厚大脉状和透镜状集合体分布，其间有星散状、斑块状、细脉状及不规则状的脉石矿物充填，构成块状构造（见图2）。该构造多见于矿脉的近顶板及膨大部位。

图2 块状萤石矿

（2）条带状构造：不同粒度或不同颜色的萤石集合体条带及硅质条带相间分布，构成条带状构造（见图3）。条带宽几厘米至几十厘米不等。该构造多见于矿脉的近顶板部位，条带沿走向和倾向一般平行矿脉产状定向展布。

图3 条带状萤石矿

（3）细脉—网脉状构造：萤石集合体呈细脉状、网脉状沿蚀变岩、构造岩裂隙充填，构成细脉状、网脉状构造（图4）。细脉宽0.1～2cm不等。该构造分布普遍，与块状和条带状构造呈渐变过渡关系，多见其两端或一侧。

（4）角砾状构造：主要有围岩角砾和萤石矿角砾，被萤石、硅质（隐晶质玉髓）及方解石胶结，构成角砾状构造（图5）。角砾多呈棱角状，少量次棱角状；大小0.5～5cm 不等。一般围岩角砾多被萤石和硅质胶结，萤石矿角砾多被硅质和方解石胶结。该构造多见于矿体的膨大及顶板部位。

4.3 矿石化学成分

图4 网脉状萤石矿

图5 角砾状萤石矿

区内赋矿围岩均为二长花岗岩；矿石矿物为单一萤石；蚀变类型主要为硅化和绢英岩化，碳酸盐化普遍但不强。因此，组成矿石的化学成分不复杂。矿石化学多项分析表明（见表2），构成矿石的化学成分主要为CaF2和SiO2，少量Al2O3及CaCO3、K2O、Na2O等。CaF2含量一般45%左右，少量30%或大于60%；SiO2含量与CaF2含量基本接近（如表2 中的HQ1 和HQ4），一般45%左右，含量高低总体与CaF2含量呈反比（如表2 中的HQ2和HQ3）。

表2 矿石化学多项分析结果表

矿石中有害杂质S、P 含量平均为0.02%和0.007%，符合YB/T5217-2005 萤石块矿中FL-80 的品级要求。有益元素Cu、Pb、Zn、Ag含量低，不具有综合评价意义。

4.4 矿石类型

4.4.1 自然类型

依据矿石的主要矿物组合，区内主要为萤石—石英型和石英—萤石型矿石，少量萤石型矿石。依据矿石的构造特征，可分为块状矿石、条带状矿石、细脉—网脉状矿石及角砾状矿石，局部有稠密浸染矿石、条纹状矿石、斑块状矿石等。按构造划分的主要矿石特征分述如下：

（1）块状矿石：自形粒状及半自形—自形粒状结构，块状构造。萤石矿物含量大于65%。脉石矿物多呈角砾状、碎粒或粉状物分布于萤石矿物间，亦有硅质（玉髓）呈断续条带或细脉分布。该类矿石多为萤石型，呈透镜状、断续厚脉状分布于矿体的近顶板及膨大部位，约占区内矿石量的10%～15%。

（2）条带状矿石：半自形—自形粒状结构，粒状集合体结构，萤石矿物集合体与硅质条带相间分布构成条带状构造。含量不均，当以不同粒度、不同颜色的萤石条带为主时含量80%～95%，当以脉石条带为主时含量30%～40%或更低。该类矿石若按主要矿物组合划分，以石英—萤石型为主，少量萤石型、萤石—石英型。多近矿体顶板不连续分布，约占区内矿石量的30%～35%。

（3）细脉—网脉状矿石：半自形—他形粒状结构，粒状集合体结构。萤石呈细脉状、网脉状分布与破碎蚀变岩中，可见方解石细脉沿裂隙充填，构成细脉—网脉状构造。萤石细脉宽0.1～2cm不等。该类矿石若按主要矿物组合划分，以萤石—石英型为主，次为石英—萤石型。与块状和条带状矿石之间呈渐变过渡关系，约占区内矿石量的45%～50%左右。

（4）角砾状矿石：半自形—自形和半自形—他形粒状结构，角砾状构造。围岩角砾、萤石矿角砾和硅质岩角砾多呈棱角状，个别呈次棱角状；砾径0.5～5cm 不等。一般围岩角砾多被萤石和硅质胶结，萤石矿角砾多被硅质和方解石胶结。该类型矿石萤石含量不一，仅局部可见。

4.4.2 工业类型

矿石中CaF2含量一般45%左右，大于65%者约为10%～15%，其工业类型属需选贫矿石。

4.5 围岩蚀变特征

围岩蚀变仅限于构造破碎带内，呈线型分布。主要蚀变类型特征是：

（1）硅化：见于近矿体部位。表现形式有两种：一是伴随萤石矿化形成脉状、条带状硅质岩，由隐晶质玉髓组成；二是沿破碎裂隙充填的石英和萤石—石英细脉。与矿化关系密切。

（2）绢英岩化：在破碎带内，其碎裂岩和部分构造角砾的原岩主要为围岩中的二长花岗岩，经后期热液变质作用后，部分长石晶体完全或部分蚀变为显微鳞片状绢云母及细小石英集合体，其石英粒径多小于0.05mm。蚀变强的部位裂隙发育，有细脉状、网脉状萤石矿充填，亦多为矿体部位。

（3）碳酸盐化：为矿化晚期产物，胶结萤石矿角砾，或呈方解石细脉沿裂隙充填。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

矿体呈脉状、似层状赋存于断裂构造破碎带内，赋矿断裂以规模大的北西向为主，次为北东向及近南北向，具有断裂规模大、构造岩发育、蚀变强而矿化好的特征，在破碎带的顶板部位、膨大部位、产状由陡变缓部位成矿有利，其断裂是控矿的主要因素，为成矿热液提供了有利空间。近矿围岩蚀变主要为中低温热液条件下形成的硅化、绢英岩化及碳酸岩化，硅化多为硅质（玉髓）条带与萤石集合体相间分布。根据邻区马丢萤石矿包裹体测温结论[4]：包裹体均一成矿温度在150℃～180℃，平均温度176.3℃，矿床属于低温热液矿床。

5.2 找矿标志

（1）地貌标志：宏观上硅质顶盖呈地貌正地形带状隆起，具强烈的热液蚀变，特别是硅化要强烈发育，一般该部位萤石含量较低，却是找寻隐伏—半隐伏萤石矿的直接标志。

（2）构造标志：北东向构造破碎带与花岗岩接触带的复合构造，控制着萤石矿体或矿脉的产出部位及形态。北东向的接触带附近，是本区显著的找矿标志。

（3）硅化蚀变带：呈线性分布的含石英脉硅化蚀变带、岩体破碎带中分布条带状石英脉及石英团块，是寻找萤石矿较好的标志。

6 找矿靶区

Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅲ1、Ⅲ2矿体沿倾向均未封闭，矿体延伸稳定。找矿靶区选定矿区最低开采标高741m以下，属深部找矿。其中，靶区A：Ⅲ矿脉地表走向长3500m，走向仍未封闭，出露最大宽度25.5m；在Ⅲ1、Ⅲ2之间和两侧，地表有较好的萤石矿化，是找矿的首选靶区。

7 结论

杨山萤石矿最低开采标高741m 以上探明资源量规模达到大型，基于该地区萤石矿成矿有利条件，随着地质勘查投入不断加大，深部找矿成果将不断扩大。