贵州望谟县包树地区萤石矿地质特征及其成矿远景

徐安全，李朝晋，卢定彪，黄欣欣

(贵州省地质调查院，贵州 贵阳 550081)

1 引言

萤石又称氟石，成分CaF2，加热时或在紫外线照射下显荧光(地球科学大辞典编委会，2006)。20世纪70年代以前萤石主要以原矿的形式作为助熔剂用于钢铁和铝的冶炼，价格低廉，经济意义不大；20世纪70年代以后则主要应用于与航天、制冷、医药、防腐、灭火、电子、机械和原子能等领域有关的氟化学工业，特别是近几年来广泛应用于芯片刻蚀、新能源车锂电池电解液、新材料等精细化工领域(王自国，2020)，可以说氟资源已成为现代化学工业的血液(马建明 等，2014)。目前已发现的矿产中，与氟有关的矿种只有萤石一种，萤石是氟化工行业中氟元素的最主要来源(马建明 等，2014)。2016年我国发布的《全国矿产资源规划(2016—2020年)》中，萤石已被列为战略性矿产；2010年欧委会发布的《对欧盟生死攸关的原料》中，萤石被列入“紧缺”名单，2018年5月，萤石也位列入美国35种“关键矿产”名单中(王自国，2020)。显现出重要的战略意义和巨大的经济价值。

望谟县包树地区位于贵州西南部，地处重要的水城-紫云-南丹北西向成矿带内，成矿地质条件优越，已发现有金、铅锌、铁、锑、萤石、大理石、玉石等10多种矿产赋存。存在寻找萤石等重要矿产的潜力(陈毓川 等，2010；陈毓川，1999；贵州省地矿局，1988；冯学士 等，2004；甘朝勋，1996)。但由于先前萤石矿的经济价值没有显现出来，区内除复兴-新屯等地进行过萤石普查以及金矿详查时对萤石进行过综合评价和少量的科研工作外(牛云飞，2009；代德荣 等，2018；向洪，2017；蒋良兵，2017)，未进行过专门而系统的萤石矿资源调查评价工作，无系统资料积累。贵州省国土资源厅于2014年布置了贵州省望谟地区包树背斜萤石矿找矿战略选区项目，本文以该项工作所获资料为依据，对区内萤石矿的地质特征进行总结，对区内萤石矿产的成矿远景进行初步预测，期能为进一步的萤石矿找矿工作提供参考。

2 区域地质背景及成控矿地质条件

2.1 区域地质背景

研究区位于扬子陆块与右江造山带的接合部位。主要出露二叠系茅口组、吴家坪组、三叠系罗楼组等碳酸盐岩和三叠系新苑组、边阳组、乐康组、许满组等浊流沉积碎屑岩，零星出露印支期偏碱性超基性岩；重力、磁测等地球物理资料显示，区内可能隐伏基性岩体及酸性岩体(贵州省地矿局，1987)；区内构造变形强烈，褶皱和断层以北北西、北西向为主，次为北东向和叠加改造形成的“S”型，其中的包树背斜、打岩背斜、新屯背斜等褶皱形态较好，卷入地层叠置有序(图1)。

图1 研究区地质略图及萤石矿找矿远景区分布图(据1∶25安龙幅地质图修编)

2.2 成控矿地质条件

3 矿体特征

3.1 矿石特征

3.2 矿体特征

区内发现打岩背斜西翼和新屯背斜两条萤石矿化带。打岩背斜西翼矿化带见3条含矿带，初步圈定6个萤石矿体，新屯背斜矿化带可见7条含矿带，初步圈定7个萤石矿体(图2，图3，图4)。

图2 打岩背斜萤石矿分布图(据1∶25安龙幅地质图修编)Fig.2 Distributiob of fluorite in Dayan anticline

图3 新屯萤石矿分布图(据1∶25安龙幅地质图修编)Fig.3 Distributiob of fluorite in Xintun anticline

图4 包树地区萤石矿部分探矿工程素描图

打岩背斜西翼萤石矿体主要发育于打岩背斜西翼近轴部位的构造蚀变体(SBT)或其旁侧的走向断层中，断续延伸近8 km，产状与构造蚀变体(SBT)或断层产状一致；新屯背斜萤石矿体主要发育于新屯背斜核部、呈近似穹窿隆起部位的纵张断层破碎带中，产状与断层产状一致，断续分部于长约4 km、宽约2 km的区域。各矿体特征描述如下：

DⅠ3矿体：分布于弄乱以北，受构造蚀变体(SBT)控制，产状与SBT产状一致，倾向310°、倾

角67°，长400 m左右，平均厚2 m，CaF2平均品位40.1%。

DⅡ1矿体：位于奶奶寨以南，马坎以北，受F6断裂控制，长420 m，矿体平均厚0.9 m，矿体倾向260°、平均倾角48°，CaF2平均品位52.62%。

DⅡ2矿体：位于巴毛冲以南，马坎以北，受F6断裂控制，长500 m，平均厚6.55 m，矿体倾向275°、平均倾角48°，CaF2平均品位58.19%。

XⅠ1矿体：分布于弄林以南，湾角沟以北，北东向展布，含矿岩石为硅化蚀变灰岩，爱发育于三叠系底部的构造蚀变体(SBT)控制，倾向350°、倾角25°、长475 m、平均厚1.0 m、CaF2品位97.03%。

XⅡ2矿体：分布于上鸳鸯寨，受F14断裂控制，倾向320°，倾角70°左右，长475 m，平均厚1.0 m，CaF2品位34.32%。

XⅢ2矿体：分布于上鸳鸯寨以南，受F15断裂控制，产状近于直立，长1 050 m，平均厚1.3 m，CaF2平均品位73.03%。

XⅥ1矿体：分布于牛角寨北，湾角沟以南，受F18断裂控制，长320 m，平均厚2.6 m，CaF2平均品位49.87%。

4 成矿远景

本研究根据找矿远景区圈定原则(赵鹏大 等，1999；叶天竺，2004)，在大比例尺地质填图的基础上，依据构造蚀变体(SBT)的平面展布范围，结合蚀变带厚度、矿体厚度及其沿倾向埋深3个条件进行圈定。共圈出望谟打岩萤石矿找矿远景区(D)、望谟新屯萤石矿找矿远景区(X)及望谟石屯萤石矿找矿远景区(S)(图1)。

4.1 预测要素变量的选择及赋值

根据区内萤石矿赋存特点，选取吴家坪组灰岩中裂隙发育程度、蚀变体厚度、矿化带厚度、矿体层数、矿体厚度、见矿工程数量、远景区面积、含矿率、矿(化)点数量、岩体面积与远景区面积的比值等作为预测要素变量。对预测要素变量的数据进行统计，将远景区的相同单项计算平均值(表1)，小于该平均值者，作为该单项要素0赋值区，以双倍平均值作为该单项要素的1赋值区下限，介于二者之间则赋值0.5。赋值条件如下(表2)。

表1 预测要素实测数据统计表Table 1 Tested data statistics of predicting factors

表2 预测要素赋值表Table 2 Assignment table of prediction factors of predicting factors

某一单项要素值≥3个远景区的相同单项平均值的双倍值，则：预测变量取值1；3个远景区的相同单项平均值≤某一单项要素值<3个远景区的相同单项平均值的双倍值，则：预测变量取值0.5；某一单项要素值<3个远景区的相同单项平均值，则：预测变量取值0。

所选要素变量共计10项，单项1分，总计10分，根据各预测要素的实测数据平滑到3个远景区，最后进行赋值评序。

将各远景区的10个变量赋值相加，得到该远景区的分值(10个变量满分为10分)，用以判断远景区的成矿概率，并按分值高低划分远景区类别为A、B、C三类，分别表示远景区的资源潜力大、中、小。

4.2 预测模型

本次工作对打岩背斜西翼矿化带、新屯背斜矿化带均实施地表探矿工程和深部钻探控制，工作程度相对较高，因此，选择该二条矿化带中的两个矿点建立资源量估算模型，从而预测其它远景区的潜在资源。

(1)参照《重晶石、毒重石、萤石、硼矿地质勘查规范》(DZ/T 0211-2002)中萤石矿的一般工业指标，矿石类型主要为方解石-萤石型矿石与石英-萤石型矿石，地质研究程度相对较低得出：边界品位：ω(CaF2)≥20%；最低可采厚度0.7 m，夹石剔除厚度0.7 m。

(2)厚度：单件样品矿体真厚度、水平厚度和铅直厚度依据样品长度、样槽倾角或钻孔揭穿矿体倾角、矿体倾角、样槽倾向或钻孔方位与矿体倾向的夹角等通过几何换算求得。单工程的真厚度为各样品真厚度之和，块段、矿体真厚度为块段、矿体内的各单工程真厚度的平均值。

单矿体厚度：为矿体各样品真厚度之和或垂直岩层顶底板用小钢卷尺直接量取。

工程平均厚度：将工程内达到萤石矿品级要求的单矿体平均真厚度相加求得。

矿体平均厚度：在所圈定的块段内，将各工程矿体厚度用算术平均法求得。

(3)品位

A、工程矿体矿石品位；由工程中CaF2≥20%的连续样品品位与样品真厚度加权平均求得。

B、块段矿体矿石品位：由块段内参与计算的各工程矿体矿石品位与工程矿体厚度加权平均求得。介于最低工业品位与边界品位之间的个别工程，参与计算后，不影响块段矿体矿石品位达到最低工业品位的一并参与计算。

C、矿体矿石品位：由矿体内各块段矿体矿石品位与块段矿体矿石资源量加权平均求得。

(4)矿体倾角：在野外多次分段量取矿脉倾角，用算术平均法求其倾角。

(5)块段矿体面积计算：用计算机MAPGIS软件在资源量计算平面图上量取图面块段矿体水平投影面积，结合块段矿体平均倾角、经过几何换算获得该块段的真面积。

(6)块段矿体体积=块段矿体真面积×块段矿体平均厚度。

(7)矿石体重的确定：区内萤石矿体普遍为共生方解石矿体。

(8)块段矿石资源量：为块段矿体体积与块段矿石平均体重之乘积。

(9)含矿系数的确定：根据区内萤石矿的分布特点，以工作程度最高的打岩背斜西翼矿化带、新屯背斜矿化带中含矿体长度与构造蚀变体(SBT)长度之比厘定为各矿床点统一使用的含矿系数。在该二矿化带一共实施的15个地表工程，将各工程揭露的矿体累厚除以该工程处的矿化带厚度即得该工程处的含矿率，将15个工程处的含矿率进行算术平均作为该地区的平均含矿率，以此作为计算资源量的含矿系数。经计算含矿系数为：K=0.45。

4.3 资源储量估算方法及其范围

(1)区内萤石矿体有断层控制和构造蚀变体(SBT)控制两种类型。断层控制矿体呈陡倾斜脉状、透镜状产出，倾角均大于45°，构造简单。构造蚀变体(SBT)控制矿体呈似层状、透镜状产出，倾角多小于40°。所以萤石矿资源量估算分别采用纵投影法(地质块段法)和水平投影法进行估算。即按Q=S斜×M×D×K估算(式中：Q—CaF2资源量，S斜—块段斜面积(m)，M—块段矿体平均厚度(m)，D—矿石体重(t/m3)，K—含矿系数)。

(2)本次工作在研究区共圈定：打岩背斜西翼成矿带3条控矿断层控制的4个矿体(DⅠ1、DⅠ2、DⅡ1、DⅡ2)；新屯背斜成矿带4条控矿断层控制的6个矿体(XⅡ1、XⅡ2、XⅢ1、XⅢ2、XⅤ1、XⅥ1)和构造蚀变体(SBT)控制的1个矿体(XⅠ1)。全部纳入资源储量估算范围。

4.4 控制矿体资源量估算

对纳入估算范围的矿体进行资源量估算见表(表3)。

表3 萤石矿资源量估算结果表Table 3 Estimating result of fluorite resource

4.5 远景区资源量预测

(1)预测方法及其依据

望谟县包树地区萤石矿矿体呈透镜状或似层状产于构造蚀变体(SBT)和吴家坪组灰岩中张性控矿断层，矿体厚度及延伸均不稳定，作为定位预测变量的蚀变体对萤石矿的成矿贡献最大，一方面提供了主要的成矿元素，另一方面提供了成矿的温压条件、容矿空间，与成矿规模成正相关关系。从深部钻探控制的矿体延深来看，远景区与模型区的矿体延深相差不大，所以，预测区资源量计算公式分别采用：

A、产于吴家坪组控矿断层中萤石矿预测区资源量(Z1)=预测区吴家坪组灰岩出露面积(S)×模型区吴家坪组灰岩面积含矿率×预测区与模型区的相似系数

B、产于构造蚀变体(SBT)萤石矿预测区资源量(Z2)=预测区蚀变体(SBT)面积(S)×模型区蚀变体(SBT)面积含矿率×预测区与模型区的相似系数

打岩萤石矿找矿远景区中的DⅠ1、DⅡ1、DⅡ2号矿体和新屯萤石矿找矿远景区的(XⅢ1、XⅤ1)矿体有地表工程和深部工程控制。从矿点有条件外推一定范围分别圈出两个找矿靶区作为模型区，用以预测各远景区的资源量。打岩萤石矿找矿远景区4个矿体(DⅠ1、DⅠ2、DⅡ1、DⅡ2)、新屯萤石矿找矿远景区6个断控矿体(XⅡ1、XⅡ2、XⅢ1、XⅢ2、XⅤ1、XⅥ1)及1个构造蚀变体(SBT)控制矿体(XⅠ1)萤石(CaF2)资源量分别估算得205.13千吨和241.59千吨，由此分别计算相应靶区的蚀变体(SBT)面积含矿率，取其算术平均值作为模型区蚀变体(SBT)面积含矿率。相似系数则是各预测区的成矿概率(见表1)与模型区成矿概率之比。由于打岩萤石矿找矿远景区的控矿因素比较单一，模型区的成矿概率可以近似等于打岩萤石矿找矿远景区的成矿概率，为0.5(见表2)。模型区岩体面积含矿率计算如下：

打岩萤石矿找矿靶区的含矿断层带面积=0.073 6 km2

打岩萤石矿找矿面积含矿率=0.163 9÷0.073 6=2.23

新屯萤石矿找矿靶区的含矿断层带面积=0.072 7 km2

新屯萤石矿找矿面积含矿率=0.195 9÷0.072 7=2.69

模型区萤石矿找矿面积含矿率=(2.23+2.69)÷2=2.46

(2)区域性远景预测

A、打岩萤石矿找矿远景区资源预测

预测区资源量(Z)=预测区吴家坪灰岩出露面积(S)×模型区吴家坪灰岩出露面积含矿率×预测区与模型区的相似系数=(52.44-0.163 9)×2.46×1=1 285.99千吨。

B、新屯萤石矿找矿远景区资源预测

预测区资源量(Z)=预测区吴家坪灰岩出露面积(S)×模型区吴家坪灰岩出露面积含矿率×预测区与模型区的相似系数=(67.58-0.195 9)×2.46×1=1 657.65千吨。

C、石屯萤石矿找矿远景区资源预测

由于该远景区与模型区的相似系数为0，因此不能预测其资源量。但因蚀变体的存在，仍有可能成矿，值得探索。

研究区共圈出各类成矿远景区3个，预测各类别资源量总计约2 943.64千吨，找矿潜力大。

4.6 找矿远景区潜力分述

4.6.1 打岩萤石矿找矿远景区

4.6.2 新屯萤石矿找矿远景区

4.6.3 石屯萤石矿找矿远景区

位于工作区北西部，面积99.07 km2。具有成矿地质条件(具容矿岩石、容矿构造、导矿构造)，成矿概率为≤0.1，属C类远景区，具有成矿的基本条件，资源潜力较小。

5 结论

(1)在区内圈定了13个萤石矿体，初步查明了这些矿体的分布范围、赋存状态、规模、数量及其变化规律，估算了潜在资源。

(2)根据已发现萤石矿体和特征、结合对区内萤石矿成矿地质条件和成矿规律的分析，圈定了望谟打岩萤石矿找矿远景区、望谟新屯萤石矿找矿远景区及望谟石屯萤石矿找矿远景区三处成矿远景区。

(3)应用固体矿产预测方法，根据区内萤石矿赋存特点，优选了吴家坪组灰岩中裂隙发育程度、蚀变体厚度、矿化带厚度、矿体层数、矿体厚度、见矿工程数量、远景区面积、含矿率、矿(化)点数量、岩体面积与远景区面积的比值等作为预测要素变量并对其进行赋值，建立预测模型对远景区的萤石矿资源进行预测。

(4)通过预测得出：望谟打岩萤石矿找矿远景区潜在萤石矿资源为1 285.99千吨，成矿概率为>0.5，具有较大的资源潜力；望谟新屯萤石矿找矿远景区潜在萤石矿资源为1 657.65千吨，成矿概率为>0.5，具有较大的资源潜力；望谟石屯萤石矿找矿远景区，成矿概率为≤0.1，具有成矿的基本条件，资源潜力较小。