河北康保后照阳河萤石矿床地质特征及成因探讨

2022-11-09黄河

中国非金属矿工业导刊 2022年5期

黄河

(中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

萤石的化学成分为氟化钙(CaF2)，是一种低熔点(1 270～1 350℃)矿物[1-2]，广泛应用于冶金、化工、陶瓷及新能源、新材料等战略性新兴产业，是我国重要的国家战略资源[3-5]。因此开展萤石成矿规律研究，具有重要的科学及战略意义[6-7]。研究区位于华北陆块北缘中段太古宙、元古宙、中生代金银铅锌铁铀钼硫铁成矿区(Ⅲ-12)，属于中生代大陆边缘岩浆活动带的组成部分，是一个多地质构造汇聚和相互作用的成矿区，具有良好的萤石成矿条件[9-10]。但近年来该矿区的地质找矿工作效果不显著，对矿床控矿因素和成矿作用的研究比较匮乏，找矿思路不清晰。因此，本文旨在野外地质工作的基础上，结合矿床地质特征，研究萤石矿的成矿构造背景及物质来源，探讨分析其矿床成因类型，为该地区进一步寻找萤石矿提供理论依据。

1 区域地质特征

本区属于内蒙—大兴安岭褶皱系(Ⅰ1)之康保褶皱束(Ⅳ1)。近东西向展布的尚义—赤城断裂和康保—围场断裂均为基底深大断裂，具有多期、长期活动的特点[11]。北东向的张北—沽源断裂在早白垩世时期控制了张家口期和义县期火山喷发，其他次级断裂构造走向以北东向、北西向和近东西向为主[12](图1)。

图1 康保—赤城一带大地构造简图

区域沉积地层以二叠系、侏罗系、白垩系和新近系等为主，矿区周边区域出露的地层主要为下二叠统三面井组(P1s)海相中性火山岩建造及碎屑岩建造、上新统石匣组(N2s)红色黏土夹砂砾层、深红色含角砾和钙质结核黏土夹砂砾石条带[12-13]，分布在康保后照阳河村的西部和北部的大部分地区，不整合覆盖于三面井组及侵入岩上部。岩浆活动强烈，规模大、分布广，主要为晚古生代花岗岩和闪长岩，副矿物中多见萤石。中生代酸性侵入岩零星分布。受华力西晚期构造运动的影响，褶皱发育，主要分布在康保后照阳河村西部，为紧密线状、对称型向斜，轴向近北东向，长度10km以上，两翼倾角50°～60°。区域内近东西向发育的康保—围场断裂为基底深大断裂，具有多期多阶段活动的特点[13]。另发育有走向北西张性次级断裂，次级断裂倾角近直立，断面平直，长度＞8km。断裂带宽度4～15m，也具有多期活动的特征。

2 矿区地质特征

矿区范围内岩浆岩大面积分布，中间地势低洼地带覆盖有第四系粉砂质黏土及残坡积物。

岩浆岩主要类型为花岗岩、花岗闪长岩，是华力西构造运动晚期天山—兴蒙地槽系封闭的产物[12-13]。区域上为岩基，在矿区内构成矿体的围岩。由于地处干旱地带，岩石机械物理风化较强，岩石裸露。风化面为浅灰红色，新鲜面为浅肉红色，为细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为钾长石(45%)、斜长石(25%)、石英(28%)，次要矿物为少量的黑云母(＜5%)，副矿物为磁铁矿、萤石、钨、锡等。本花岗岩体为矿体的成矿母岩。

构造主要为断层和与之伴生的节理裂隙。发育的主要断层有两条(图2)。F1断层以北北西方向斜穿整个矿区，为矿区的主要控矿断裂，区内长度约2.6km，沿走向向北、南继续延伸。总体走向165°，倾向255°，倾角65～75°。平面形态上北部走向平直，南部呈舒缓波状、局部呈锯齿状，为张扭性断裂。F2断层位于矿区的南段，与F1断层斜交，总体走向为145°，倾向南西，倾角76°。区内出露长度约400m，北部由于覆盖较厚，延伸不详，向南部延伸的长度＞1km，平面形态上呈舒缓的波状，也显示为张扭性特征。

图2 矿区地质简图

断层破碎带宽度变化较大，南部宽度＞12m，北部略窄，为3～5m。两条断层两侧的构造角砾岩的特征基本一致，主要成分为花岗岩的碎块、碎裂质花岗岩、石英角砾等。角砾岩呈次圆状、圆状，少量为棱角状，粒度大小不一，混杂排列分布。在矿区南端的硅化构造角砾岩带中，发育有与断层产状近一致的节理裂隙，内部被紫色萤石细脉所充填。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿体主要赋存于两条断裂带的内部，编号为1矿体、2矿体。

1矿体分布在K7-K22线之间，沿F1以北北西向贯穿于整个矿区。矿体总长度2 653m，工程控制长度1 900m，总体产状255°∠70°。沿走向和倾向均比较连续，未出现无矿工程，只在个别地段矿体变薄，但仍大于最小可采厚度。通过探槽工程揭露，矿体地表平均厚度约2.0m；深部矿体主要通过坑道、井巷和钻探工程分段控制，其中K7-K2之间见矿深度约80m，控制矿体平均厚度4.61m；K8-K22见矿深度143～158m，控制矿体的真厚度为4.44～14.05m，见矿平均厚度8.07m。由此可见，矿体由浅入深厚度有逐渐增厚的趋势。

2矿体主要分布在矿区南部的K20-K22线及以南地区，沿F2断裂带分布。工程控制长度超过300m，总体产状为235°∠76°，地表平均厚度＞6.0m，深部钻探工程控制见矿深度为122m，矿体真厚度为17.36m。矿体形态为板状，沿走向和倾向矿化连续，也具有由浅部向深部矿体厚度逐渐加厚的趋势。

矿区内矿体总体形态变化较小，沿走向、倾向矿化连续，局部地段有分支复合现象，倾角略有变化；由浅部向深部矿体厚度逐渐加厚。矿体与围岩界线清晰，近矿围岩蚀变明显，硅化强烈，常伴随高岭土化。

3.2 矿石特征

矿石结构主要有细粒状结构、粒状结构；矿石构造可分为致密块状构造(图3a)、气孔状构造、角砾状构造(图3b)、斑杂状构造、条带状构造、网格状构造等。

图3 萤石矿矿石构造

矿石颜色为淡紫色、浅黄色，少量为蓝绿色。主要矿物成分为萤石，含量10%～80%，少量＞90%，含量变化较大；脉石矿物成分为玉髓、石英、黏土矿物及少量的碳酸盐、绢云母、铁质。石英和玉髓含量10%～15%，黏土质5%～10%，长石含量2%～3%。

3.3 矿石化学成分

通过探槽、平硐及钻孔采样分析统计，两个矿体矿石化学成分变化情况见表1。

同时，为了解矿体地表及深部变化情况，对探槽及钻探工程样品进行了统计对比，化学成分变化情况见表2、表3。

表2 地表工程取样化学分析结果 (单位：%)

表3 钻探工程化学结果统计表 (单位：%)

对比探槽和钻孔采样分析结果，地表矿石CaF2含量最低为15.40%，最高45.47%，平均22.06%；深部矿石CaF2品位最低为31.62%，最高56.44%，平均43.36%；显示CaF2含量呈现由浅入深逐渐升高的趋势。

经分析测试矿石中有害组分平均含量为：SiO235.49%、Al2O315.71%、S 0.014%、P 0.051%。有害组分含量较低，不影响矿石加工和利用。

4 矿床成因

康宝后照阳河萤石矿是典型的与花岗岩有关的矿床，与花岗岩有关的萤石矿床大多与花岗岩中的黑云母有关，花岗岩中的黑云母是F的主要提供者[14]。本区花岗岩中黑云母含量约5%，黑云母中F含量占花岗岩F含量的40%～70%，岩体中的黑云母为萤石中F的主要来源。周边碳酸盐类岩石、中酸性侵入岩、部分岩浆热液或地下热水流体为成矿物质提供了丰富的Ca元素。近东西向的深断裂是本区域的导矿构造，而北北西向的次级构造是主要的容矿构造，断裂构造为成矿热液的运移提供了通道，为成矿物质的富集提供了空间，是重要的成矿条件。

本区岩浆活动强烈，矿体的赋矿围岩为晚古生代华力西期火山岩，矿体与围岩界线清楚，近矿围岩蚀变明显，硅化强烈，常伴随高岭土化[15]，说明萤石的成矿与华力西期岩浆侵入活动关系密切，硅化和高岭土化是萤石矿成矿的重要标志。本区萤石矿矿物组合及矿石成分简单，成矿温度低，围岩蚀变较弱，成因类型为中低温热液充填脉型。