陕西安康鱼姐河叶蜡石矿地质特征及成矿条件分析

孔 明，阴建定

(中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队，陕西 西安 714000)

叶蜡石是一种层状硅酸岩盐矿物，熔点1 700℃，在水中无膨胀性和可塑性，吸水性差，结构稳定。因其具有的化学惰性、绝缘性、耐酸性、导热导电率低、熔点和比热高等一系列特性[1-3]，广泛应用于玻纤、造纸、陶瓷、耐火材料等领域，是重要的新能源和新型功能材料[4-5]。我国是环太平洋西北部叶蜡石成矿带的重要组成部分，是叶蜡石储量最丰富的国家之一[6]。但由于叶蜡石资源的开发利用研究不足[7]，导致当前叶蜡石是一种相对短缺的的矿物资源[8]，2011～2018年玻璃纤维用叶蜡石产量年均复合增长率达到7.7%[9]，逐渐由优势矿产变为紧缺矿产，预计未来叶蜡石需求量仍呈增长趋势，存在一定的资源供应风险[10]。本文从地层、构造、岩浆岩、矿体特征等方面对鱼姐河叶蜡石矿地质特征进行初步总结，分析成矿地质条件，为今后该区域叶蜡石矿找矿突破提供参考。

1 成矿地质背景

鱼姐河叶蜡石矿位于安康市汉滨区北部，大地构造位置位于秦岭—大别新元古带—中生代造山带(Ⅱ级)—北大巴山—西倾山东早古生代裂谷带(Pz1)(Ⅲ级)—牛山—凤凰山穹隆(Pt3)与舟曲—安康早古生代裂谷(O-S)的衔接部位(Ⅳ级)(图1)。区域上是南秦岭Au-PbZn-Fe-Hg-Sb-RM-REE-V-蓝石棉—重晶石成矿带(Ⅲ级)-Ⅳ-66B-4白水江—安康铅锌金锰石墨滑石蓝石棉成矿亚带(Ⅳ级)[11]。矿区周边已发现多处叶蜡石矿(点)，找矿成果较为显著。

该区地层区划属于南秦岭—大别山地层区迭部—旬阳地层分区的牛山小区，主要出露地层由老至新依次为前寒武系郧西群(AnZzyx)，前寒武系耀岭河群(AnZzyl)，南华系南沱组(Nh2)，震旦—寒武系箭竹坝组(Єj)与鲁家坪组(Єl)，古近系更新统石泉组(Es)[11]。区域内中元古火山活动强烈，总体上以熔岩为主夹火山碎屑岩和基性火山岩，岩石组合为变质石英角斑岩、角斑岩、变质流纹岩、变黑云母石英角斑岩夹绿泥钠长绿帘片岩、凝灰质片岩，局部夹石英岩。

矿区构造单元位于华南板块，南秦岭印支—燕山复合造山带，镇旬—北大巴山滑脱逆冲推覆带，牛山—神河韧性滑脱逆冲推覆带，经历多次质变和形变，褶皱、断裂构造、面理、线理构造极为发育。构造主要分为北西西构造、北北东向构造、旋转构造，其中北西西构造为本区构造轮廓的主体，控制区地层的展布，其特征是褶皱发育，主要构造包括：六郎庙—桑湾复式背斜、月河隐伏复式向斜、凤凰山复式背斜以及月河长期活动断裂。

工作区周边岩浆岩属杨家湾—蜡烛山中生代构造岩浆岩带，以中生代燕山期侵入岩为主，由一套中酸性的浅色花岗岩组成。呈规模不等、形态各异的小岩基、岩株、岩枝及岩脉侵入于元古界浅变质火山岩和新元古代侵入岩之中。

工作区及周边变质作用以区域变质作用为主，动力变质作用发育于不同层次、不同规模和不同期次的断裂带中，接触变质作用沿侵入体周围分布，形成宽窄不等的接触变质带。叶蜡石矿床(点)的分布与构造断裂关系密切，主要分布在呈北西—南东向展布于构造断裂附近，与区域构造线方向一致。

2 矿区地质特征

2.1 地层

研究区地层主要为前寒武系郧西群(AnZzyx)、前寒武系耀岭河群(AnZzyl)(图2)，郧西群是本区出露最老的地层，区域上可分为七个二级韵律、六个岩性段、十一个岩性层，在矿区及周边主要出露郧西群d岩段、e岩段及f岩段[11]。

图2 鱼姐河一带地质简图[11]

(1)d岩性段(AnZzyxd)：为第五韵律，按岩性组合及韵律特征，分为上、下两个岩性层。

第七层(AnZzyxd-1)：下部为灰白色角砾凝灰岩、绢云钠长片岩夹凝灰质千枚岩和角斑岩；中部为火山角砾熔岩夹角砾凝灰岩、角砾岩和透镜状流纹岩；上部为灰白色角砾凝灰岩夹片理化晶屑凝灰岩、凝灰岩和角斑岩或石英角斑岩。为主要赋矿层位，主要岩性为绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩。

第八层(AnZzyxd-2)：以灰白色角斑岩、石英角斑岩和流纹岩、粗面岩为主，局部夹少量凝灰岩、绢云钠长片岩。

(2)e岩性段(AnZzyxe)：为第六韵律，按岩性组合及韵律特征，分为上、下两个岩性层。

第九层(AnZzyxe-1)：下部为灰白色绢云钠长片岩，角砾凝灰岩夹凝灰岩和少许凝灰熔岩；中部为含黄铁矿的绢云母钠长片岩、凝灰熔岩夹片理化角斑岩；上部为灰白色角砾凝灰岩夹凝灰岩、凝灰质千枚岩。

第十层(AnZzyxe-2)：主要为深灰色流纹岩及粗面岩夹少许角砾凝灰岩、火山角砾熔岩。

(3)f岩性段(AnZzyxf)：

第十一层(AnZzyxf)：岩性以灰白色火山角砾岩(局部为集块岩)、角砾凝灰岩为主，夹凝灰岩、凝灰质千枚岩和角斑岩、粗面岩，局部夹含赤(磁)铁矿绢云母板岩。

2.2 构造

区内经历多次质变和形变，褶皱、断裂构造、面理、线理构造极为发育，总体构造线为北西西—南东东向。汉王坪—谭坝断层及次级断裂走向北西西，倾向北东东，倾角60°～75°。切割元古界基底地层和早古生界盖层，使叶蜡石矿体位于断层南部。六郎庙—桑湾复式背斜核部为前寒武系郧西群酸性火山碎屑岩，翼部为耀岭河群基性火山岩、马岭关杂岩和早古生界地层，褶皱轴向290°。南翼产状190°～200°∠30°～50°，北翼产状15°～30°∠25°～45°。中生代燕山期花岗斑岩及叶蜡石矿体主要分布于褶皱核部。

2.3 岩浆岩

区内与叶蜡石成矿关系密切的为中生代燕山期鱼姐河花岗斑岩(γπ52)，位于鱼姐河叶蜡石矿北部，大致呈圆形、岩枝状侵入于前寒武系郧西群(AnZzyxd-1)地层中，六郎庙—桑湾复式背斜控制，出露面积约14km2。岩体异离体发育，其排列方向在岩体北部倾向10°～330°，倾角15°～20°，南部倾向南西—南，倾角5°～15°，岩体与围岩接触面从西到东为倾向南西—南—南东，倾角40°～60°。岩体相带明显，分为边缘相和内部相两个相带。内部相花岗斑岩分布于岩体中心部位，呈浅肉红色—灰白色，斑状结构，块状构造，矿物颗粒较粗，斑晶以酸性斜长石为主，蚀变多不明显(图3a)。边缘相花岗斑岩多分布于岩体顶部，呈浅肉红色—灰绿色，斑状结构，块状构造，矿物颗粒相对较细，主要矿物成分为石英、长石、云母、角闪石、叶蜡石、绿泥石等，多发生叶蜡石化、钠长石化、绿泥石化、绢云母化等蚀变，局部见有黄铁矿化(图3b)。在该岩体周围分布着数个同源派生的花岗斑岩小岩株，其岩石特征与大岩体边缘相特征相似，鱼姐河叶蜡石矿分布在小岩株与前寒武系郧西群(AnZzyxd-1)地层接触部位。

2.4 变质作用

与叶蜡石成矿有关的为接触变质作用，该类变质作用是在岩浆作用影响下，围岩受岩体温度的影响而产生的一种局部变质作用。根据有无交代作用的发生分为热接触变质和接触交代变质，两种变质分别形成角岩类和矽卡岩类及其它钙硅酸盐类。矿区内花岗斑岩侵入体呈小岩株状，导致变质晕规模同样较小，在岩体周围变质程度相对较高,多发生绿帘石化、绿泥石化、硅化及叶蜡石化，远离岩体变质程度降低,多发育绢云母化。

2.5 蚀变特征

与叶蜡石矿化关系密切的蚀变主要为叶蜡石化、硅化、绢云母化，并伴有少量绿泥石化、黑云母化。中生代燕山期花岗斑岩侵入的前寒武系郧西群地层，岩体与围岩发生反应，蚀变带宽数米到数百米。

(1)叶蜡石化：仅见于余家坡—宋家碥一带的小岩体与地层接触带部位，叶蜡石呈显微鳞片状集合体分布，由于花岗斑岩的侵入，在其外围接触带附近产生变质作用，使绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩、绿泥钠长片岩等发生叶蜡石化，与其共生的蚀变有硅化、绢云母化。

(2)硅化：发育于中生代燕山期花岗斑岩与地层接触部位以及地层中，与叶蜡石化、绢云母化共生，另外也与少量黄铁矿化、绿泥石化共生，叶蜡石在后期受蚀变作用下发生一定程度高岭土化。

(3)绢云母化：主要发育于郧西群地层中，呈细小的鳞片状集合体均匀分布，主要由绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩等交代而成，与硅化、叶蜡石化共生。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

鱼姐河叶蜡石矿分布于鱼姐河石坡、宋家碥一带，目前在宋家碥圈定出一条矿体，编号K I 。自北向南由CK1、CK2采坑和3条探槽控制，矿体走向长约464m，倾向延伸＞50m，矿体长464m，平均厚12.28～36.03m，Al2O3含量一般10.62%～35.67%，矿床平均品位为19.98%，产状为178°～213°∠17°～33°。赋矿地层为前寒武系郧西群(AnZzyxd-1)地层，该处地层受复式背斜南翼影响主要呈单斜南倾产出，受热液蚀变影响由中心向两侧变薄，呈透镜状产出；受断层切割，与围岩接触界线明显。矿体由于受岩体侵入控制与构造影响，整体呈透镜体产出(图4)。受岩浆溢流作用，上部为花岗斑岩盖层，矿体顶、底板岩性为绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩、绿泥钠长片岩、角斑岩等。

图4 叶蜡石矿体呈透镜体产出

3.2 矿石特征

(1)矿石的矿物成分。

矿石的主要矿物成分为叶蜡石、石英，含少量褐铁矿、绢云母等。岩石中的长石晶屑、长英质玻屑呈显微鳞片状集合体均匀分布；绢云母呈细小鳞片状集合体分布；石英晶屑呈残余碎屑状，粒度0.2～2.0mm。

(2)矿石结构构造。

矿石主要具显微鳞片变晶结构、变余凝灰结构，块状构造。

(3)矿石化学成分。

矿石主要化学成分为Al2O3和SiO2，其质量分数变化较大，其中Al2O3含量一般10.62%～35.67%，矿床平均品位为19.98%；而SiO2含量一般59.87%～78.95%，平均含量为68.93%；SiO2与Al2O3呈负相关变化；Fe2O3含量一般0.16%～0.96%，矿床平均含量为0.49%。K2O、Na2O、CaO、MgO、TiO2含量低，较为稳定(表1、表2)。

表1 叶蜡石光谱半定量分析结果表 (单位：10-6)

表2 叶蜡石电子探针分析结果 (单位：%)

(4)矿石类型。

本矿区矿石主要由叶蜡石和石英等矿物组成，自然类型按其主要矿物组合，属于硅铝质叶蜡石矿，并根据石英含量多少进一步分为三类。

石英质叶蜡石型：灰白色、微红色，主要矿物成分为石英(质量分数＞65%)、少量叶蜡石。矿物的主要化学成分为SiO2和Al2O3，其中Al2O3含量一般10%～15%，SiO2含量＞80%(图5a)。

含石英质叶蜡石型：该类型为矿区矿石的主要类型。浅灰白色，主要矿物成分为石英、叶蜡石，矿物的主要化学成分为SiO2和Al2O3，其中Al2O3含量一般15%～20%(图5b)。

叶蜡石质叶蜡石型：灰绿色、淡黄色，主要矿物成分为叶蜡石，其中叶蜡石质量分数＞80%，石英质量分数＜20%，相应的SiO2含量＜70%，Al2O3含量＞23%(图5c)。

图5 硅铝质叶蜡石矿野外照片

4 成矿条件分析

4.1 成矿母岩

叶蜡石的成矿具明显的选择性交代，由于成矿组分主要来自成矿母岩，因此成矿母岩的物质成分和结构、构造不仅直接影响矿化类型和发育程度，同时对矿体的产出形态和产状亦有一定的控制[14]。本区叶蜡石矿成矿母岩主要为前寒武系郧西群中的火山碎屑岩，岩石类型为绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩、绿泥钠长片岩、角斑岩等。这类岩石SiO2、Al2O3含量较高，CaO、MgO等含量较低，具有岩石孔隙度大的特点，渗透性好，便于热液环流。成矿热液流经成矿母岩易于发生热液交代和脱硅去杂(K、Na、Ca、Mg、Fe等)形成叶蜡石。

4.2 构造条件

鱼姐河叶蜡石矿产出于北西西—南东东向六郎庙—桑湾复式背斜核部，次级节理裂隙发育有利于岩浆侵入和热液运移。矿区叶蜡石矿集中分布在中生代燕山期花岗斑岩岩株周边，该套侵入岩呈圆形岩株花岗斑岩，周围有许多小型岩枝状花岗斑岩环绕，反映了古火山口位置可能在此[11]。火山口大都构造裂隙发育，破火山形成的成矿前断裂构造、原生节理裂隙以及不同岩性岩相的接触部位，为岩体侵入以及热液交代和充填提供了有利条件，特别是不同类型的复合部位，更有利于成矿。

4.3 热液成分及其物化性质

叶蜡石矿床的形成，热液起着至关重要的作用。热液的成分、性质及其演化特点，不仅反映在围岩蚀变类型及其空间分布上，而且还直接影响了矿化类型、矿石质量和矿石的自然类型。叶蜡石矿体分布于中生代燕山期花岗斑岩岩株与前寒武系郧西群火山碎屑岩接触面附近，推测成矿热液主要来自于该期次岩浆活动。热液就地改造中酸性火山碎屑岩时，主要加入H2O，带出K、Mg等碱质和Fe质，形成叶蜡石过程中的热液大致为弱酸性—中性的热水溶液。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

鱼姐河叶蜡石矿赋存于前寒武系郧西群d岩段第一岩性层与中生代燕山期花岗斑岩小岩株接触面，叶蜡石成矿与该期次岩浆活动关系密切。中生代燕山期受北西西向构造作用等因素影响，鱼姐河花岗斑岩侵入到前寒武系郧西群地层中，岩浆活动带来的热液富含CO2及H2O、H2S等挥发组分。热液沿层面构造或层间破碎带进行交代，绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩、绿泥钠长片岩等酸性火山碎屑岩中Al2O3比较惰性，在SiO2和其它组分被不断淋滤后，其浓度就相对增大，因此在适合的介质条件下，发生去硅化作用就地结晶(浓缩)而成矿。矿体受容矿构造所控制，只有少量Al2O3由于气液携带，与SiO2等其它组分一起运移到不远的裂隙中呈脉状矿体，其成矿温度一般较低。由于S在深部或还原环境中多以S2-形式出现，当它们与围岩中带出的Fe2+结合则形成黄铁矿，因此在叶蜡石矿体的下部，往往有黄铁矿矿化或矿体分布。该矿床成因类型为低温热液蚀变交代型。

5.2 找矿标志

(1)地层岩性标志：区内含矿层位为前寒武系郧西群(AnZzyxd-1)地层中的火山碎屑岩段，岩石类别为为绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩、绿泥钠长片岩、角斑岩等。

(2)构造及岩浆岩标志：矿区及周边北西西向构造是主要控矿构造。鱼姐河花岗斑岩可能反映了古火山口位置，火山机构与北西西向构造复合处更有利成矿。叶蜡石矿仅分布于鱼姐河花岗斑岩周边的小岩株与前寒武系郧西群火山碎屑岩接触部位。

(3)围岩蚀变标志：强烈硅化、绢云母化、叶蜡石化等蚀变的层状绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩等，是叶蜡石找矿的直接标志。

(4)地形地貌标志：叶蜡石化与硅化共生使得叶蜡石矿体中含有一定量的次生石英岩夹石，与矿体围岩(绢云钠长石英片岩、叶蜡石化绢云石英片岩、绿泥钠长片岩、角斑岩等)相比两者抗风化能力差异大，叶蜡石矿体往往易形成高耸的地形地貌，这是叶蜡石矿床所在的地貌特征。