河南栾川马丢萤石矿床主矿体找矿前景分析

何 进，刘书亚，周学明，黄天浩，刘祖尧，董培培，王俊德

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南 洛阳 471023；2.河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南 洛阳 471023；3.自然资源部贵金属分析与勘查技术重点实验室，河南 洛阳 471023)

萤石是制取含氟化物的主要原料，其产品广泛应用于化学、冶金、航空航天、医药、电子、机械等多领域，是现代工业中重要的矿物原料[1-2]，也是国家战略性矿产资源。河南省作为萤石矿重要产出省份之一，其萤石矿的勘查开发利用研究对国家战略性资源储备具有重要意义。洛阳栾川马丢萤石矿是河南省近年来继杨山萤石矿之后，探明的又一大型萤石矿床。本文结合马丢萤石矿地质特征和成矿物质来源，对其主矿体进行矿体趋势预测研究，分析了矿体沿走向及倾向的找矿潜力，旨在为该区的萤石矿找矿工作提供指导和借鉴。

1 区域地质背景

马丢萤石矿处于华北陆块南缘、东秦岭钼多金属成矿带上。区域出露地层主要有：新太古界太华群变质岩和长英质片麻杂岩，中元古界长城系熊耳群鸡蛋坪组、马家河组中酸性火山岩，第四系河床、河漫滩洪—冲积物[3-4](图1)。区域性马超营断裂和栾川断裂带分别从矿区北部和南部外围经过。区域上，近东西向、北西向、北东向和近南北向四组次级断裂构造发育，与区域性深大断裂构成典型的格子状构造体系，为热液型多金属矿化和萤石矿化提供了良好的赋存空间[3-4]。合峪岩体内部发育有大量的萤石矿床(点)，矿床规模各异，萤石总储量超百万吨。区内岩浆活动强烈，不仅发育有中、酸性岩，还发育有碱性和基性岩类。其中，燕山期岩浆活动最为重要，与区内钼、钨、铅、锌、银、金、萤石等矿产的形成密切相关。

图1 马丢萤石矿区域地质简图(据参考文献[5]修编)

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内大面积分布合峪花岗岩基，岩性为大斑中粗粒黑云二长花岗岩；第四系(Q)分布于马丢河河床及沟谷中，以砂砾石层、亚砂土、亚黏土为主，厚度0～5m不等(图2)。

图2 马丢萤石矿区地质图

2.2 构造

矿区内分布有北东向F1、F2、F3、F5等4条规模较大的含矿断裂(表1)。北东向断裂以压扭—张及张扭性为主，近南北向断裂以张性及张扭性为主，均以矿化蚀变破碎带的形式出现。其中F1、F2、F5断裂分布于矿区南部的刘扒店矿段内，F3断裂分布于矿区北部的牛家沟矿段内。

表1 马丢萤石矿断裂特征一览表

矿区南部的刘扒店矿段的F1、F2、F5断裂由北西向南东方向依次排列，呈北东向近平行展布，断裂间隔80～120m，分别赋存有Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅴ1萤石矿体，断裂总体走向46°，北西倾，一般倾角46～50°，局部37°或64°，走向长1 612～1 641m，破碎带宽一般1.5～3.5m，在F2中局部宽13～20m。破碎带沿走向、倾向均呈舒缓波状，在F2中膨大、狭窄特征明显。破碎带内以碎裂岩、碎斑岩、碎粒岩和构造角砾岩为主，碎裂黑云二长花岗岩主要见于膨大部位的中部，总体由破碎带底板向顶板及膨大部位由中间向两侧具有碎裂黑云二长花岗岩—碎裂岩—碎斑岩+碎粒岩+构造角砾岩的分带特征，带内以萤石矿化为主，黄铁矿化普遍但不强，局部见少量重晶石化，总体表现为破碎带的膨大部位、构造岩发育部位、蚀变强的部位和倾角由陡变缓部位矿化好。

矿区北部牛家沟矿段的F3断裂，赋存有Ⅲ1萤石矿体。断裂分布于马丢河至西草沟之西的山坡上，向两侧延出区外。在马丢河河床部位有约230m被第四系覆盖。总体走向37°，局部30°；南东倾，一般倾角60°，局部43°或69°。走向长1 255m；破碎带宽一般1.5～3.0m，局部宽7.1m。破碎带沿走向、倾向均呈舒缓波状，局部有膨大、狭窄之特征。带内以萤石矿化为主，见少量黄铁矿化及辉钼矿化，局部见重晶石化。

2.3 岩浆岩

矿区位于合峪花岗岩基的西缘，岩性为第一单元的大斑中粗粒黑云二长花岗岩，亦为萤石矿体的储矿围岩。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

区内分布多个矿体，其中刘扒店矿段Ⅱ1矿体、牛家沟矿段Ⅲ1矿体为主要矿体(表2)。

表2 马丢萤石矿主矿体特征一览表

Ⅱ1矿体分布于刘扒店矿段，长1 128m，最大斜深1 185m(07勘探线)，矿体呈似层状，沿走向、倾向均呈舒缓波状。倾向316°，一般倾角50°，局部45°或54°，为陡倾斜。矿体向北东方向侧伏，侧伏角约50°，在第0勘探线呈上缓、下陡趋势。Ⅱ1矿体由14条探槽和18个钻孔控制，Ⅱ1矿体与北西侧的Ⅰ1矿体近平行展布，间隔84～120m(图3)，在07～15勘探线向北东向侧伏，赋存标高为853～-171m，埋深为0～1 053m。为单一萤石矿体，单工程CaF2品位24.40%～89.55%，平均CaF2品位55.39%，品位变化系数为35%，属较均匀型，矿体平均厚度2.06m，厚度变化系数75%，矿体顶、底板的直接围岩多为黑云二长花岗岩，局部为萤石矿化蚀变碎裂岩。

图3 马丢萤石矿主要矿体剖面图

Ⅲ1矿体分布于牛家沟矿段，矿体长991m，最大斜深486m(304勘探线)，赋存标高为860～405m，埋深0～419m，单工程(样线)厚度1.05～4.67m，平均厚度2.12m，厚度变化系数48%，单工程样线CaF2品位22.93%～85.28%，平均品位54.34%，品位变化系数为35%，属较均匀型，品位变化与厚度变化具有正相关性。矿体内有用矿物主要为萤石，并有较强的钼矿化。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石矿物成分

矿石中有用矿物主要为萤石，以杂色为主，次为暗紫色，少量粉红色，不同颜色的萤石其结晶先后不一，由早到晚依次为暗紫色萤石、杂色萤石和粉红色萤石，分别约占萤石含量的60%、35%和5%。萤石粒度0.2～6.4mm者约占93%，平均粒度为0.37mm。Ⅲ1矿体中有较强的钼矿化。脉石矿物主要为石英、玉髓、长石(钾长石和斜长石)和云母(绢云母和黑云母)，少量高岭石、绿泥石、重晶石、黄铁矿，微量磁铁矿、锆石、磷灰石及褐铁矿等(表3)。

表3 矿物成分及含量统计结果表

3.2.2 矿石化学成分

矿石中主要化学成分为CaF2和SiO2，少量Al2O3、K2O、Na2O、MgO、CaCO3、Fe2O3等。矿石中CaF2含量40.24%～86.13%，平均品位64.72%；SiO2含量16.16%～46.00%，平均28.76%；Al2O3含量0.63%～2.31%，平均2.12%；CaCO3含量0.26%～1.14%，平均0.57%等(表4)。

表4 矿石化学多项分析结果表 (单位：%)

3.2.3 矿石结构

矿石结构主要有自形粒状结构、半自形粒状结构，少量为他形粒状结构及碎裂结构。自形粒状结构主要发育于矿体的中部，萤石经过长时间结晶，以八面体或立方体自形晶产出，是萤石成矿主阶段的产物。半自形粒状结构主要出现于主成矿阶段，萤石不完全结晶，形成具有不完整晶面的八面体或立方体晶形，主要发育于矿体头部的中下部及尾部矿体的中上部。他形粒状结构主要是萤石和其他矿物(如石英、方解石等)呈不规则的他形粒状体镶嵌而成，主要发育于矿体头部中上部及矿体尾部。

3.2.4 矿石构造

矿石构造主要有块状、条带状、角砾状、浸染状和细网脉状构造。

块状构造矿石主要由自形—半自形晶粒状结构的萤石组成(图4a)，萤石品位比较高，CaF2含量在80%以上，发育于主成矿阶段，为矿区主要矿石构造。条带状构造分为纯条带构造和正条带构造，纯条带构造(图4b、c、d)，为矿区主要构造之一，条带宽1～10mm，为成矿主阶段产物；正条带构造(图4e)石英条带宽1～3mm，主要发育于矿体中部和上部。角砾状构造矿区较少见，主要为正角砾构造(图4f)，常出现在矿体两侧，CaF2含量普遍较低。浸染状构造常见于花岗岩的接触带上，萤石小团块形成稀疏或稠密的浸染状(图4g)，偶见伴有黄铁矿。萤石呈细网脉状穿插于脉石或围岩中(图4h)，呈细网脉状构造。CaF2含量普遍偏低，在矿区内多见于矿体围岩，顶、底板及矿体走向尖灭处尤为发育。

图4 马丢萤石矿矿石构造

3.3 围岩蚀变

研究区萤石矿体均赋存于花岗岩中，矿化蚀变类型主要为一套中—低热液蚀变组合，主要为硅化，其次为高岭土化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化等。

4 找矿前景分析

4.1 成矿地质条件

萤石主要有用矿物成分为F元素。合峪岩体发育有大量的萤石矿床(点)，区内必然需要大量的F元素。马丢萤石矿赋存于合峪岩体第一单元内，是典型的与花岗岩有关的萤石矿床，此类矿床多与花岗岩中的黑云母有关。花岗岩中的黑云母是F元素的主要提供者[6-7]。合峪岩体属I型花岗岩，本身具有高F的特征，F含量(740～1 440)×10-6，平均1 024×10-6，而马丢萤石矿赋存的合峪岩体第一单元F含量为(830～1 440)×10-6，平均992×10-6，均达到我国花岗岩中F的平均含量的两倍以上[8]。合峪岩体多含黑云母，含量普遍为2%～5%，高者超过20%，黑云母中F含量占花岗岩F含量的40%～70%，合峪岩体中的黑云母应为马丢萤石中F的主要来源。矿区内分布有4条规模较大的北东向含矿断裂，含矿断裂由北西向南东方向排列，呈北东向近平行展布。断裂内破碎带沿走向、倾向呈舒缓波状。萤石矿体均充填在构造断裂带中，受构造控制非常明显，如赋存于F2断裂的Ⅱ1矿体，品位高厚度大，局部单工程样CaF2品位达89.55%。

4.2 矿体趋势预测

近年来，基于GIS对矿体进行了成矿预测研究[9-14]，具有很强的实用性。如在河南洛宁上宫金矿集区，应用矿体趋势预测方法，圈定找矿有利地段[15-19]，指导矿区地质勘查工程的布设，取得了很好的找矿效果，提交一大型蚀变岩金矿床。本次根据马丢萤石矿主矿体Ⅱ1和Ⅲ1浅中深部厚度、品位数据，基于MAPGIS的空间分析功能，利用king泛克里格法对厚度品位的权值数据进行离散网格化处理，绘制出矿体的厚度品位权值等值线图(图5、图6)，展示矿体的空间延展趋势，进行矿体趋势预测。

图5 马丢萤石矿区刘扒店矿段Ⅱ1矿体厚度品位等值线图

结合图3、5可知：Ⅱ1矿体在300m标高以浅，沿走向西南方向(225°)有延伸趋势，且在标高650～190m处存在厚度品位权值100～200的富集中心；在07～15勘探线间，矿体标高300m以深，存在厚度品位权值50～100的富集中心，矿体向北东向(45°)深部侧伏，故在浅部沿走向西南方和沿倾向北东向07～15勘探线间深部具有找矿潜力。

从图6可知：Ⅲ1矿体有较大找矿空间，标高700～420m处存在100～200的富集中心，在标高420m以浅，有沿走向向两边延伸趋势；沿倾向，在312～302勘探线间，存在厚度品位权值50～100的富集中心，矿体向南西(217°)深部侧伏，故在浅部沿走向两端和沿倾向在312～302勘探线间深部具有找矿潜力。

图6 马丢萤石矿区牛家沟矿段Ⅲ1矿体厚度品位等值线图

5 结论

(1)萤石矿赋存于I型花岗岩合峪岩体内，合峪岩体花岗岩中黑云母含量2%～5%，高者超过20%，黑云母中含有丰富的F元素，合峪岩体中的黑云母提供了马丢萤石矿的F元素。

(2)萤石矿赋存于花岗岩中，以自形粒状结构和块状构造为主，矿化蚀变类型主要为一套中—低热液蚀变组合。矿体顶、底板的直接围岩多为黑云二长花岗岩，局部为萤石矿化蚀变碎裂岩。

(3)主矿体Ⅱ1在300m标高以浅，沿走向西南方向(225°)有延伸趋势，在标高300m以深在07～15勘探线间，向北东向(45°)深部侧伏，有较大找矿潜力；Ⅲ1矿体在标高420m以浅，沿走向有延伸趋势，沿倾向400m以深，在312～302勘探线间，向南西向(217°)深部侧伏，有较大找矿潜力。

(4)建议后期勘查工作在矿体厚度品位权值富集中心及周边开展探矿工程验证，以实现更大的找矿突破。