十堰市郧阳区冀家沟地区萤石矿地质特征及找矿方向

林长谦，陈 炜，陈长江，龙桃成，何秀红，季亚旗

(1.湖北省地质局 第八地质大队，湖北 襄阳 441000；2.湖北省海外地质事业中心，湖北 武汉 430034；3.湖北省地质局 第六地质大队，湖北 孝感 432000)

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，广泛的应用于钢铁、氟化工、炼铝、建材、医药等方面，具有非常重要的战略意义。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。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1.3×108t[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。

本文通过对十堰市郧阳区冀家沟萤石矿床进行分析研究，阐述其形成地质背景、地质特征、矿床地质特征等，查明与成矿有关的地质体、控矿构造、矿化带、蚀变带等的分布和特征，总结成矿条件和成矿规律，探讨该矿床的类型和成因，分析其找矿标志。研究认为冀家沟萤石矿为中低温热液裂隙充填型矿床，找矿潜力较大，冀家沟深部及大床沟和响水台等地为主要找矿方向。

1 区域地质背景

图1 区域大地构造单元划分及主要断裂分布示意图Fig.1 Division of regional tectonic units and distribution of main faults1.二级构造单元界线及断裂；2.三级构造单元界线及断裂；3.四级构造单元界线及断裂；4.省界；5.构造单元编号；6.冀家沟矿区。

冀家沟萤石矿地层分区属十堰随州地层分区郧西—丹江口地层小区，自中上元古界武当岩群至古生界奥陶系地层在区内均有出露(图2)。

图2 冀家沟萤石—重晶石矿区区域地质简图Fig.2 Regional geological map of Jijiagou fluorite- barite mining area1.闪长玢岩；2.辉绿岩；3.白垩系；4.奥陶系；5.寒武系；6.震旦系上统；7.震旦系下统；8.上元古界武当岩群变沉积岩组；9.上元古界武当岩群变火山岩组；10.角度不整合地质界线；11.断层或断裂带；12.冀家沟矿区。

上元古界武当岩群为变细碧—石英角斑岩建造及碎屑沉积岩，一般认为武当岩群两分，上部为变沉积岩组，岩性主要为变长石石英砂岩；下部为变火山岩组，岩性主要为基性绿泥钠长片岩和酸性石英钠长片岩互层，是鄂西北银金等金属矿主要赋矿层位；下震旦统耀岭河组为一套变细碧—角斑岩建造组成，是鄂西北地区超贫磁铁矿主要赋矿层位；上震旦统陡山沱组和灯影组为碎屑岩—碳酸盐岩建造，是鄂西北地区铅锌矿、大理岩矿主要赋矿层位；寒武系为浅海相炭硅泥质岩—细碎屑岩建造，主要赋存矿产为钒矿；奥陶系主要为浅海相碳酸盐岩和泥质岩组合，其中碳酸盐岩为区内萤石—重晶石矿主要赋矿层位。

区内岩浆活动频繁，岩浆岩分布较广，根据岩浆岩侵位的主要层位及变质程度，大致将区内岩浆活动分为晋宁旋回和加里东旋回，晋宁旋回伴随基性火山岩—酸性火山岩同源演化派生的基性、超基性岩，并以前者为主，多侵位于武当岩群、耀岭河组；区内岩浆岩主要为加里东期碱性—粗面质火山喷发岩和侵入岩，伴随有超基性—正长岩的岩浆活动，局部见碳酸岩，多侵位于下古生界地层之中。前者为大陆边缘活动带的产物，后者为加里东再生地槽的陆间裂谷产物。燕山期在区内表现为北西西向断裂裂隙，沿裂隙或断裂富集成矿物质，是萤石—重晶石矿最主要的成矿期。区内地层均遭受不同程度的区域变质作用，变质程度属低绿片岩相。此外，区内动力变质岩分布广泛，多集中于韧—脆性剪切带内，主要有糜棱岩、构造片岩、碎裂岩等。

本区地球化学场特征较为复杂，地球化学场主要为K2O、Na2O、Nb、La、Y、F、Ba、Au、Ag、Pb、Zn等多元素背景区、高值区及特高值区[3]。根据《湖北省矿产资源潜力评价(化探资料应用成果报告)》，矿区所在的位置氧化钙(CaO)则显示为高值—特高值分布区，含量在2.26%～15.53%；氟(F)属高值分布区，高值为670 μg/g；Ba表现为高值—特高值分布区，含量在718.5～2 732.1 μg/g；K2O、Na2O、Nb、Au等元素的分布相对较均匀，表现为多元素背景分布区，其含量分别为：1.92%～2.45%、0.72%～1.73%、18.7～21.4 μg/g、1.82～2.32 μg/g。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质特征

冀家沟萤石矿区为一倒转单斜构造，奥陶系中上统蛮子营组上段为灰白—深灰色泥晶灰岩、粉砂质泥岩、细粒石英砂岩、千枚岩组合；奥陶系中上统蛮子营组中段为浅灰色生物碎屑灰岩、白云质灰岩、灰质角砾岩组合，是本区萤石矿赋矿层位，也是本次主要研究对象；奥陶系中上统蛮子营组下段为硅质炭质灰岩夹千枚岩；震旦系上统灯影组为厚层白云岩。矿区出露地层以奥陶系中上统蛮子营组中段为主，超过矿区面积的90%。矿区断层发育，代表性强的有两条，F1贯穿矿区中部，断裂带宽数十米，断续分布，常见角砾岩充填，具有明显张性特征，为容矿构造，其产状与地层产状一致，为205°～220°∠56°～65°；F2为逆断层，早期具有压扭性特点，晚期具有张性特点，为区域性断裂，属大柳断裂带的组成部分，区内产状为255°∠38°(图3、图4)。

图3 冀家沟矿区地质图Fig.3 Geological map of Jijiagou mining area1.奥陶系中上统蛮子营组上段;2.奥陶系中上统蛮子营组中段;3.奥陶系中上统蛮子营组下段;4.震旦系上统灯影组；5.地质界线；6.不整合构造接触界面；7.地层产状；8.倒转地层产状；9.逆断层；10.断裂破碎带；11.矿体及编号；12.采矿平硐；13.地质剖面；14.萤石矿体；15.灰岩透镜体；16.素描方向。

图4 冀家沟萤石矿区0线地质勘查剖面图Fig.4 Geological exploration profile of line 0 in Jijiagou fluorite mining area1.震旦系上统灯影组;2.奥陶系中上统蛮子营组中段;3.奥陶系中上统蛮子营组下段;4.厚层白云岩；5.灰岩；6.硅质灰岩；7.千枚岩；8.压扭性断层破碎带；9.张性断层破碎带；10.断层编号；11.产状；12.萤石矿体及编号。

2.2 矿体地质特征

根据野外地质调查及矿产勘查工作，区内圈定2个萤石矿矿体[4]，Ⅰ号矿体长125 m，宽1.58～3.32 m，倾向210°～228°，倾角在45°～53°。矿体品位(CaF2)33.27%～38.14%，平均品位36.66%，品位变化系数26.8%，有用组分变化属均匀型；厚度1.24～3.07 m，平均2.64 m，变化系数55.2%。矿体形态变化属中等类型。Ⅰ号矿体以石英萤石矿石为主，见采矿老硐PD1(照片1)。

照片1 采矿平硐Photo 1 Mining adit

Ⅱ号矿体长110 m，宽2.70～4.58 m，倾向185°左右，倾角在48°左右。矿体品位(CaF2)变化在30.44%～38.56%，平均品位35%，品位变化系数5%，属有用组分均匀型；厚度变化在2.52～5.14 m，平均3.77 m，厚度变化系数为29%，属矿体形态简单型。Ⅱ号矿体以重晶石萤石矿、石英萤石矿石为主。

2.3 矿石特征

2.3.1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重晶石萤石型(照片2、照片3)，其次还有方解石萤石型等。

照片2 石英萤石型矿石Photo 2 Quartz fluorite ore

照片3 重晶石萤石型矿石Photo 3 Barite fluorite ore

本矿区矿石主要为块状萤石矿石、条带状萤石重晶石矿石。块状萤石矿石由粒状萤石集合体组成，萤石含量在70%以上，石英、重晶石含量<30%，方解石、石英、玉髓等含量很少，<10%。矿石由石英、萤石和重晶石多种矿物组成。条带状矿石以紫色、浅色萤石及少量玉髓相间呈平行条带状产出为其特征，矿物组合以萤石单矿物型为主，玉髓—萤石型次之。

2.3.2矿石结构、构造

矿石结构以粒状结构为主，次为柱粒状结构、交代结构和交代残余结构。其中粒状结构为萤石矿石最常见的一种矿石结构(照片5)。萤石呈他形粒状，粒径大小不一，一般1～15 mm，多在5 mm左右，粗粒为主，解理发育，于粒间及解理缝中不均匀分布有极少量重晶石、石英及泥质物等，粗晶方解石为自形晶粒状结构。

柱粒状结构为萤石、石英、重晶石共生，是最主要的矿石结构类型，萤石、石英为粒状，重晶石为板柱状，两者不均匀地密切共生，萤石多以他形粒状分布在重晶石板状晶体的间隙中，在萤石和重晶石中包裹石英、玉髓和泥质物等。

交代结构和交代残余结构在矿石中也较常见。一般发育在矿脉侧旁的硅化岩带或在脉内硅化角砾岩边，由萤石重晶石或其中之一交代围岩或蚀变岩生成。见较多的石英、玉髓和硅化角砾岩包裹体，有时可见方解石的残余。

矿石构造有块状构造(照片3)和条带状构造(照片4)，以块状构造为主。条带状构造由浅色萤石矿与紫色萤石矿、重晶石矿、燧石等相间分布，形成条带状构造。

照片4 条带状萤石矿石Photo 4 Banded fluorite ore

照片5 冀家沟萤石矿岩矿鉴定光片(放大20倍)Fig.5 Photo of rock and ore identification of Jijiagou fluorite deposit

2.3.3矿石物质组成

冀家沟萤石矿床的矿石矿物主要为萤石、重晶石，脉石矿物为方解石、石英、玉髓、黄铁矿及其泥质物和灰岩角砾等，本矿床矿石矿物以萤石为主，重晶石为辅。脉石矿物随矿脉所在部位不同略有差异。

矿石化学成分较简单，主要成分为CaF2或BaSO4，其次为SiO2等，其中CaF2含量30.44%～38.56%，平均品位35.77%；BaSO4含量47.82%～52.37%，平均品位50.46%；SiO2含量43.04%～65.19%，平均品位54.12%；S含量0.09%～0.12%，平均品位0.11%；P含量0.01%～0.02%，平均品位0.02%；Fe2O3含量0.03%～0.05%,平均品位0.04%。

2.4 围岩蚀变

与矿化有关的围岩蚀变主要有硅化、方解石化。蚀变的强度、规模与构造带的厚度及距离矿体的远近有关，厚度越大蚀变越强，距矿体越远蚀变越弱。

3 控矿因素与成矿模式

3.1 控矿因素

3.1.1地层控矿

冀家沟萤石矿床产于奥陶系中上统蛮子营组中段灰岩、白云质灰岩的断裂带中，受层位控制明显。

3.1.2岩性控矿

矿体围岩为奥陶系中上统蛮子营组灰岩，萤石—重晶石矿主要产于方解石成分相对较高的灰岩内，在其他以页岩、白云岩、硅质白云岩中则未能形成矿体，萤石—重晶石矿体的形成受灰岩岩性控制明显。

3.1.3构造控矿

区内发育两期不同性质断裂构造，F2断裂属早期大柳断裂带的一部分，下切深度大，经历了压扭性和张性活动，为含矿热液的上移提供了有利通道；F1断裂规模较大，形成时代较晚，为区内萤石矿的控矿断裂和容矿断裂。

3.2 成矿期次和成矿时代

本区萤石矿床赋存于中上奥陶统蛮子营组北西西向断裂中，矿区北西向断裂和北北西向断裂分别为矿体的导矿构造和容矿构造，推断区内萤石矿床形成于印支—燕山期，成矿期次为多期成矿。

3.3 成矿作用及成矿模式

寒武纪—奥陶纪，本区为浅海，沉积了一套巨厚的碳酸盐岩地层，碳酸盐岩中富含Ca、F、Ba、S、As等成矿物质。印支—燕山运动形成了一系列北西向、北北西向褶皱、断裂构造，伴随着挤压构造活动，产生了一系列与褶皱轴面平行的张性、张扭性断裂，为地下水运移提供了通道和储集空间。地表水沿断裂及岩溶通道渗流到地下深部的过程中，逐渐萃取碳酸盐岩围岩中的Ca、F、Ba、S等成矿元素，形成含矿热卤水，运移到破碎带并储存其中。随着温度、压力的增加，含矿热卤水的矿物质浓度也逐渐增加，达到一定的饱和状态。由于温度、压力等物理化学条件变化，热液中的矿物质析出，沿构造裂隙充填形成了可供工业利用的萤石矿体[5-7]。

4 找矿标志及下步找矿方向

4.1 找矿标志

4.1.1岩性特征

灰岩、白云质灰岩冀家沟式萤石矿床的矿体均赋存于中奥陶统吊床沟组灰岩、白云质灰岩、灰质角砾岩中，灰岩、白云质灰岩对形成萤石矿床具有控制作用，其在矿床的形成中可能扮演了提供氟和钙的角色，是该类型矿床形成的必要要素。

4.1.2构造特征

该类型萤石矿床均赋存于中奥陶统吊床沟组灰岩、白云质灰岩的断裂破碎带中，断裂是该类型矿床形成的又一必要要素。

4.1.3地层特征

中奥陶统吊床沟组上段以灰岩、白云质灰岩、灰质角砾岩组合为主，该段岩石是该类型矿床的控矿围岩。中奥陶统吊床沟组是其矿床形成的重要要素。

4.2 下步找矿方向

根据冀家沟萤石矿床地质特点，结合区域地层、岩性、构造展布，在该区寻找该类型矿床应关注两个方向：一是NE—SW方向构造线，从区域地层构造分布情况看，向西在大床沟、响水台一带，具有奥陶系中统吊床沟组地层和北西向断裂构造展布特征，因此初步认为冀家沟矿区NE—SW方向找矿前景较为可观；二是在野外调查中发现，采矿平硐PD1萤石矿体沿倾向有变宽趋势，说明矿体深部具有较大找矿潜力，应布置钻探工程对深部矿进行评价。