江苏东海地区罗庄萤石成矿地质条件分析

吕 游，夏 强，王雷振，于龙庆

(中国建筑材料工业地质勘查中心江苏总队，江苏 南京 211135)

萤石是我国的优势矿产，也是我国的战略性矿产资源[1]。萤石是氟原料[2], 其产品和材料广泛应用于化工、冶金、建材等工业部门, 在新能源、生物、节能环保、新能源汽车等战略性新兴产业中也广泛应用[3]。中国地处环太平洋成矿带，萤石资源十分丰富[4]，但江苏省萤石矿产资源贫乏，目前仅有苏州高新区俞石泉萤石矿1 处中型矿床，在东海地区楚团、山左口等地有矿(化)点[5]。

本文依托东海地区罗庄的地质找矿专项工作，对东海县罗庄地区进行地质调查、样品采集及测试分析，探讨了该区萤石矿的成矿条件，认为该区的萤石矿床成因类型为中—低温热液型矿床，大解庄单元燕山期二长花岗岩侵入到前寒武纪花岗片麻岩(矿源层)中，含矿热液萃取矿源层的F-、Ca2+，在接触带、层间破碎带和断裂中形成中—低温热液萤石矿床，东海地区罗庄为萤石矿成矿有一定的资源潜力。

1 地质背景

江苏东海地区位于苏鲁造山带南缘，郯庐断裂带以东，属于Ⅳ级大地构造相单元为东海—胶南超高压变质亚相cgy(Ar4-Pt1)，Ⅴ级大地构造相单元(构造岩石组合)为东海花岗片麻岩—超高压榴辉岩组合(Pt1)。区内主要出露新太古代—古元古代东海杂岩变质岩。

1.1 地层

东海杂岩主要岩性为具有不同岩性特征的片麻岩。在新太古代至古元古代(五台期)晚期，东海岩群中大规模的中酸性花岗岩浆侵位，形成一系列的古花岗岩，在后期区域变质中形成花岗片麻岩，共划分出7 个片麻岩单元，本次研究区内的主要岩性为其中之一的城头片麻岩(CGN)。

城头片麻岩(CGN)在区内大面积分布，岩石中片麻理、拉伸线理均发育，矿物成分、粒度略具变化而局部不均一。岩性以二云二长片麻岩、黑云二长片麻岩为主，灰白、浅肉红色，风化呈灰黄、黄褐色，细粒变晶结构，鳞片粒状变晶结构，碎斑状结构，糜棱结构，块状、片麻状、条纹状、条带状构造，矿物颗粒随糜棱岩化程度的不同，大小有所不同，一般0.2 ～0.5mm，碎斑1 ～2mm。主要由钾长石(25%～50%)，斜长石(15%～40%)，石英(20%～25%)，其余可见黑云母、白云母、绿帘石、磁铁矿、黝帘石、绿泥石、石榴子石等，原岩为花岗岩[5]。

1.2 构造

研究区内构造较复杂，随着燕山期晚期岩浆活动，大解庄单元二长花岗岩侵入到前寒武纪的花岗片麻岩中。小型的断层、剪切带和节理发育，不规则分布于区内各部。目前区内构造现象因第四系覆盖层较厚而出露较少，出露的基岩多发育节理裂隙和褶皱。

1.3 岩浆岩

研究区内出露的侵入岩为大解庄单元二长花岗岩(K1DJ)，是桃林超单元主侵入阶段酸性侵入岩的5 个单元之一。岩体规模巨大，呈北东向带状，呈脉动侵入关系。同位素年龄118ma、111ma，属燕山期侵入岩[5]。主要岩性为中粗粒二长花岗岩，局部由于矿物含量变化为含角闪二长花岗岩、石英二长岩。岩石呈灰白、浅肉红色，风化后肉红色，中、粗粒花岗结构，块状构造。矿物主要为斜长石(30%～35%)、钾长石(30%左右)、石英(20%～35%)，次之为角闪石(5%)和少量黑云母，偶见普通辉石，副矿物有榍石、锆石、磷灰石和磁铁矿等。

2 矿区地质特征

2.1 围岩特征

研究区内围岩均为城头片麻岩(CGN)，其中的花岗片麻岩已风化破碎，棕黄色—深红色，强风化，呈片麻状，构造不明显，主要成分为长石、石英，含极少数暗色矿物。

在萤石脉与围岩接触面常夹有绿色耐火粘土，致密状，厚约2 ～3cm，被揭露的围岩风化破碎厉害，疏松，呈土黄—棕红色。萤石脉顶被第四系沉积所覆盖。

2.2 萤石脉特征

综合分析收集的以往地质工作资料，区内萤石脉杂乱，小脉甚多，并与重晶石、铅锌矿等矿物共生。萤石脉与围岩接触处破碎，表面有重晶石与之共生，板状晶型很好，色质也较好；部分萤石脉的顶部含铅锌矿较多，底部则较少；萤石脉顶部短而窄，底部宽，区内萤石脉的厚度和长度有随着深度的加深而逐渐增厚增长的趋势。

通过地质找矿专项工作，在探槽中揭露了一条与重晶石共生的萤石脉，探槽方向为南北向，在同一工程中距离萤石脉北部约25m 处揭露了一条石英脉。萤石脉走向约为95°，倾角70°～80°，自西向东由薄变厚，厚度约为5 ～20cm。石英脉走向约为105°，自东向西由薄变厚，厚度约0.5 ～3m。在探槽内萤石脉位置西部约50m 处的2 个钻孔的岩芯呈绿色，用紫色荧光灯照射时偶有小型发光点，其中含萤石。根据钻孔成果，推测其与探槽揭露的萤石脉可以相连，该萤石脉长度可达50m，在见矿钻孔处可继续向西延伸，在探槽内见萤石位置处可继续向东延伸。由于探槽和钻孔的施工局限问题，本次工作发现的萤石脉未完整的揭露其延伸的长度和深度，探矿工程揭露的萤石脉深度约1m，萤石脉可继续向深部延伸。

萤石矿石主要赋存于萤石脉中，呈薄层状，萤石颜色有紫色、蓝色、绿色等，并与重晶石共生，重晶石呈白色—灰白色。探槽中采集了少数样品，其中两个样品CaF2含量分别为67.46%、53.64%，单样达到了萤石工业指标；BaSO4含量分别为15.34%、28.12%，未到重晶石工业指标。

本次发现的萤石呈浅紫色、浅蓝绿色，镜下无色(图1)，他形—半自形粒状，可见两组完全解理，呈条带状分布，与重晶石、石英伴生，分布较均匀。重晶石呈柱板状，表面较脏，部分集合体呈放射状，消光不均匀，与萤石伴生，分布较均匀。石英呈他形—半自形粒状，柱状，粒径大小不一，为隐晶质—细粒及显微粒状，颗粒之间呈镶嵌状，集合体呈小团状分布于萤石、重晶石之间。

图1 东海罗庄地区萤石偏光显微镜影像图

3 成矿地质条件分析

3.1 成矿物质来源

萤石的组成元素为氟和钙。大量统计资料表明，萤石矿床的出现与岩石较高氟含量有密切的联系[6]。成功等[7]认为，萤石成矿物质源于富氟、富钙岩石。李长江等[8]认为，中生代火山岩区的萤石矿床物质来源于基底变质岩。自然界中，富氟岩石主要为碱性和酸性岩浆岩，富钙岩石主要为碳酸盐盐类岩石。热液充填型萤石矿床的形成与高含F 的源岩有关，矿床周围必然有高含F 的岩石，其岩性可以是变质岩和侵入岩[9]。

王玉荣等[6]在1990 年进行了萤石成矿的相关实验研究，对黑云斜长片麻岩单独进行单矿物浸取氟的实验，结果表明单矿物中斜长石的浸出量最高，其次为磷灰石、黑云母、石英，白云母最低。对于钙的来源问题，王玉荣等[6]对黑云斜长片麻岩做浸出F、Ca、Mg 的实验，结果表明成矿热液可能是酸性的，其Ca、Mg 元素是和F 元素一同从变质岩基底岩石中浸出的，F 主要以CaF+、MgF+等形式存在，Ca、F 可同时迁移。

研究区内的萤石矿与东海杂岩中的花岗片麻岩关系密切，其中城头片麻岩(CGN)为区内萤石脉的主要赋存层位。城头片麻岩(CGN)中的斜长石含量约为15%～40%，斜长石含量较高，有较好的F 元素浸出基础，而大解庄单元二长花岗岩(K1DJ)为酸性侵入岩，随着侵入过程中带来的酸性的成矿热液，可将Ca 和F 元素一同从城头片麻岩(CGN)中浸出。研究区内萤石的成矿物质来自于东海杂岩中花岗片麻岩中的城头片麻岩(CGN)。

3.2 成矿过程

我国萤石矿床形成时代主要集中于燕山期，其次为华力西期。据统计，探明的萤石矿资源量中，燕山期占91%[9]。热液充填型萤石矿的成矿时代主要为燕山期，矿体主要赋存于断裂带中[10]。据同位素年龄测定[5]，研究区内的萤石成矿与燕山期岩浆侵入关系密切，推测研究区内萤石的成矿时代为燕山期晚期。

据邹灏等[11]有关萤石成矿温度的研究成果：大多数萤石矿的成矿温度都低于300℃，属于中低温矿床。根据同类型萤石矿床类比，认为研究区内萤石矿与浙江八面山萤石矿床成因类似，浙江八面山萤石矿床成矿的成矿温度在50 ～300℃[12]，也为中—低温热液矿床。研究区内由同一条探槽揭露的石英脉与萤石脉相距很近，约25m，区内揭露的脉石英主要为中—低温热液矿床，在空间上均赋存于苏北构造混杂岩带内[13]，成矿温度在50 ～300℃[14]。本次推测研究区内的萤石脉与脉石英的成矿温度大致相近，研究区内萤石矿的成矿温度在50 ～300℃。

热液充填型萤石矿床多与富氟岩石、侵入岩、大断裂和断裂破碎带有关，据统计研究，形成热液充填型大型萤石矿床的侵入岩绝大部分为燕山期侵入岩，且矿床规模与大断裂、断裂破碎带密切相关[9]。研究区内的断裂破碎带规模较小，因此萤石矿脉的规模也较小。

研究区内的成矿热液流体的来源为岩浆热液，由于燕山期晚期的岩浆运动，酸性侵入岩体大解庄单元二长花岗岩(K1DJ)侵入到城头片麻岩(CGN)中，随着侵入过程中带来的酸性的成矿热液，将Ca和F 元素一同从城头片麻岩(CGN)中浸出，将成矿物质中的F-与Ca2+萃取运移、沉淀、富集，以脉状产出赋存于构造裂隙中成矿。综上，城头片麻岩(CGN)为在前寒武纪形成的矿源层，燕山期由于岩浆侵入，含矿热液萃取矿源层的F-、Ca2+，在接触带、层间破碎带和断裂中沉淀、充填形成中—低温热液萤石矿床[15]。

4 成矿远景探讨

研究区内的城头片麻岩(CGN)作为萤石赋存层位，其中的斜长石为主要物质来源；区内萤石脉的赋存形态，明显反应了断裂的控矿作用。通过研究区内的萤石矿床成矿条件并与其他萤石矿床等对比分析，认为区内有一定的萤石成矿潜力，矿体规模属小型。本文所做工作有限，可以进一步加强研究。