河南省方城县刘营萤石矿床地质特征及其成因探讨

2021-06-18邵世威李玉辉

现代矿业 2021年4期

谢珂邵世威李玉辉

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院）

萤石的主要化学成分为氟化钙（CaF2），作为工业上氟元素的主要来源，被广泛应用于航天、制冷、电子、医药和原子能等领域，具有重要的国家战略意义［1-2］。近年来，河南省在萤石矿勘探方面取得了较好的成绩，查明了多处萤石矿床［3-6］。河南省方城县萤石矿分布广泛，规模大，矿床赋存于栾川群南泥湖组（Pt3n）地层中，由北向南可分3个矿带：北矿带地处黑山寨—南坡倒转向斜北翼（西段）和霸王城—汪庙倒转向斜北翼（东段）、中矿带地处土门—潘家口倒转向斜槽部偏南部位、南矿带地处尚沟—晒经寺向斜近轴部（西段）和花沟—夹山向斜南翼（东段）［7-8］，刘营萤石矿区位于北矿带。本研究依托河南省方城县刘营矿区萤石矿详查成果，总结矿区矿床地质特征、矿床成因及找矿标志，为该区进一步开展找矿工作提供科学依据。

1 区域地质特征

河南省方城县刘营萤石矿区位于方城县北东方向约18 km，行政区划隶属于方城县独树镇管辖，面积0.82 km2。

研究区大地构造位置位于华北板块南部，栾川—维摩寺断裂成矿带北侧，北西向黑龙潭—石门践断裂带横贯全区。研究区地层属华北地层区北秦岭分区的南召小区，出露地层主要有中元古界熊耳群、汝阳群、官道口群，新元古界栾川群、洛峪群、震旦系和新生界第四系［9］。依据展布特征，区域内断裂构造可分为近EW向、NW向和NE向3组；以NW向褶皱和NW向规模较大的断裂带为特征，主要分布有桃园沟—歪头山背斜和乱石扒—老陈家断裂带、当阳寺—梁家断裂带、黑龙潭—石门践断裂带，构造特征较为复杂。区域内岩浆活动频繁，具多旋回、多期性特征：中元古代熊耳期表现为浅海环境下以裂隙式喷发为主的产物，为富钾火山岩，岩石属钙碱性岩系；中元古代侵入岩为陆壳重熔型花岗岩，岩性为片麻状细粒黑云母钾长花岗岩；新元古代侵入岩为双山超浅层侵入岩，属富钾碱性岩系，可划分为片麻状黑云母正长斑岩、石英正长岩和霞石角闪正长岩；燕山期岩浆侵入活动较为频繁，形成大面积分布的侵入岩，主要有七顶山中粒斜长花岗岩，为陆壳重熔型花岗岩，属过铝钙碱性系列岩系。

2 研究区地质特征

2.1 地层

研究区出露地层主要为上元古界栾川群南泥湖组，其次为北部的中元古界官道口群高山河组和沟谷洼地中的第四系（图1）。高山河组分布于研究区的北部，岩层总体走向北西，倾向20°～40°，倾角59°～70°，主要岩性为石英岩。南泥湖组分布于研究区的中部和南部，总体走向北西，倾向5°～65°，倾角37°～81°，与高山河组呈断层接触，主要岩性为白云石英片岩、绢云石英片岩、炭质千枚岩、白云石大理岩及条带状大理岩；其中条带状大理岩常为萤石矿体的底板围岩，白云石大理岩局部为萤石矿体的直接围岩。第四系在矿区分布面积较广，主要为残坡积碎石、黄土组成。

2.2 构造

区内地层总体表现为单斜构造，岩层倾向38°～45°，倾角为55°左右，层内发育一系列晚期的小型紧闭褶皱、挠曲挤压片理和一些区域断裂所派生的次级断裂构造。

（1）褶皱构造主要表现为岩层的小型褶皱、揉皱、挠曲，一般规模很小。在地层内部的岩层揉皱、挠曲现象十分明显，使原生的岩层发生了褶皱变形，反映出后期造山运动的改造。

（2）矿区断裂构造与区域一致，主要为北西—南东向压扭性逆断层，其次为沿矿带发育的北东向小型张扭性横断层，横断层对萤石矿脉起破坏作用，但对矿脉的完整性破坏较小。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩不发育，主要有正长岩和辉石岩。正长岩在研究区南部出露，辉石岩仅在钻孔中可见。

2.4 围岩蚀变

受不同程度的变质作用影响，矿床多具蚀变现象，且蚀变种类多，叠加重合；蚀变强度随与矿体或岩脉的距离增加而变弱。主要围岩蚀变有下列几种。

（1）硅化。在白云石大理岩中非常发育，硅质细脉或网脉贯入围岩裂隙中，也有呈细粒集合体交代围岩，围岩蚀变后石英含量增加，最高者达70%，岩石变致密坚硬，常与绢云母化、黄铁矿化、碳酸盐化伴生。

（2）萤石化。不同颜色的萤石（以紫色为主）沿着围岩节理、层面、小裂隙贯入呈细脉状、条纹状，或呈浸染状交代围岩，如萤石含量增多，则成为富矿石。

（3）绢云母化、白云母化。绢云母、白云母沿围岩层理、节理、裂隙分布，或呈集合体交代围岩，而保留被交代矿物的假象。

（4）碳酸盐化。方解石充填于围岩裂隙和空洞中，也有填充于矿石的裂隙或孔洞中，并交代萤石和一些早期金属矿物。

（5）黄铁矿化。黄铁矿化主要出现于片岩中，黄铁矿呈细脉状、团块状、浸染状分布，经常与后期石英共生。

除上述主要蚀变外，尚有高岭土化、褐铁矿化、围岩褪色等蚀变。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

区内萤石矿产于白云石英片岩与条带状大理岩接触部位，矿带长约2.1 km，沿矿带基本为单矿体，总体走向北西—南东，倾向北东，倾角50°～78°，宽度为0.43～7.78 m，厚度变化较大，CaF2含量为2.98%～87.72%，品位变化较大。矿脉走向上、倾向上均具波状弯曲和澎缩现象，呈脉状、透镜状产出，后期平移断层对矿脉破坏性较小，连续性较好。通过进一步工程控制，圈定2个萤石矿体，规模为小型，特征如下。

（1）K1-1矿体位于研究区西部，倾向35°～48°，倾角57°～69°。控制矿体走向长度为89 m，倾向延深为125 m，赋存标高为70～231 m。矿体厚度为0.43～1.44 m，平均1.18 m，厚度变化系数为78.6%。CaF2含量为22.38%～62.89%，平均47.52%，品位变化系数为84.9%。CaF2矿物量占全区总资源的7.32%。

（2）K1-2矿体为研究区主矿体，位于研究区中部，倾向为20°～46°，倾角为55°～78°。控制矿体走向长度为426 m，倾向延深为97～168 m，赋存标高为36～235 m。矿体厚度为1.03～7.69 m，平均2.36 m，厚度变化系数为66.4%。CaF2含量为21.80%～87.72%，平均47.53%，品位变化系数为111%。CaF2矿物量占全区总资源的92.68%。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石结构构造和类型

矿石以半自形粒状结构、它形粒状结构、碎斑结构为主，次有它形不等粒结构、熔蚀状结构及环带状结构；矿石构造主要为块状构造、条纹状构造、条带状构造、碎裂构造（表1）。

依据矿物组合及结构构造特征，可将区内萤石矿划分为石英—萤石型、萤石—石英型、方解石—萤石型、硫化物—萤石型4种矿石类型。

石英—萤石型以块状、条带状矿石为主，属高品位矿石；萤石—石英型、方解石—萤石型以条纹状、角砾状矿石为主，属低品位矿石；硫化物—萤石型矿石中硫化物含量相对较低。

3.2.2 矿石物质组成

矿石的矿物成分简单，有用矿物主要为萤石。脉石矿物在富矿中以石英为主，在贫矿中以方解石、白云石为主。微量矿物有黄铁矿、磷铁矿、磷灰石等。

3.3 矿体围岩和夹石

本区萤石矿体均赋存于大理岩与片岩的接触处。围岩上盘为白云石英片岩、白云石大理岩，下盘为条带状大理岩及白云石大理岩。

近矿围岩蚀变强烈，主要蚀变类型为硅化、黄铁矿化、萤石化、碳酸盐化等，蚀变不均匀，蚀变带宽一般1～2 m，分带不明显。与萤石矿化密切的蚀变为硅化、萤石化，蚀变强的地方品位略高。夹石岩性主要为白云石英片岩和大理岩，但厚度较小，对矿体完整性影响较小。

4 矿床成因

区内矿体（点）主要产于断裂构造中，多呈脉状或透镜状产出，其产状与断裂或裂隙带的产状基本一致，明显受断裂和裂隙带的控制，且与围岩界线清楚，位于大理岩与片岩接触处，矿液沿接触面充填和侧向大理岩矿化形成矿体，在片岩内部未见任何矿化，说明萤石中Ca的来自于大理岩，F由异地供给。研究区南侧出露的正长岩为富含F、H等挥发组份的加里东期碱性岩，萤石矿化中的F元素可能来自正长岩脉；具有充填交代式矿床特征。由于断裂活动使含矿热液沿构造空间上移，到达有利的构造部位，富集形成萤石矿。综上所述，该区萤石矿成因属于碳酸盐岩石中的充填交代型脉状矿床。