泌阳—确山一带萤石矿床特征成矿规律及靶区预测

2023-11-06李耀辉赵金洲

中国非金属矿工业导刊 2023年5期

李耀辉，陈玉，赵金洲

(1.河南省第四地质大队有限公司，河南郑州 450016；2.中科云图勘测规划有限公司，河南郑州 450016；3.河南省第五地质大队有限公司，河南郑州 450016)

萤石旧称氟石[1]，主要成分是氟化钙(CaF2)。晶体呈玻璃光泽，颜色鲜艳多变，质脆，莫氏硬度为4，熔点1360℃，具有完全解理的性质。主要用于冶金、化工和建材三大行业。在冶金工业中降低难熔物质的熔点，促进流动；在冶炼过程中脱磷，增强金属的可煅性；在化学工业中生产氢氟酸、氟化铝、人造冰晶石、氟化钠和氟化镁；在航空、航天工业中生产喷气机液体及导弹喷气燃料推进剂；在医药方面，利用氟有机化合物制造含氟抗癌药物，含氟碳人造血液、人造心脏和骨骼；可以生产杀虫剂、防腐、防护、助熔剂等；在水泥生产中，萤石能降低炉料的温度，增强烧结时熟料液相粘度，促进硅酸三钙的形成；在陶瓷工业中，它能在瓷釉生产过程中起到助色和助熔作用。

为了更好的服务地方政府，以矿业开发带动经济发展，本次系统地收集了泌阳—确山一带萤石矿区的地质资料，总结了区内萤石矿床控矿因素和成矿规律，建立找矿模型，优选找矿靶区，对今后该区萤石的找矿勘查与开发提供了强有力的技术支撑。

1 区域地质特征

研究区处于华北地台南缘与北秦岭褶皱带衔接部位[2-3]，中部以羊册—明港断裂(F2)为界，以北为华北地台南缘，以南为北秦岭变形带。以近东西向盆庄断裂(F5)为界，将华北陆块南缘(I1)划分为华北陆块南缘确山逆冲推覆岩系(I1-1)及华北陆块南缘石磙河褶皱带(I1-2)，总体构造格架表现为横向构造置换和顺层韧性剪切流变及宽缓褶皱为特征。以F2及小董庄—邢集断裂(F6)为界，北秦岭褶皱将划分为毛集(宽坪)构造岩片(I2-1)，二郎坪构造岩片(I2-2)。基本构造格架表现为透镜状弱应变域和线状强应变带的相间排列，而线状强应变带控制了区域构造格架的展布。区域构造以断裂为主，局部褶皱构造发育。构造方向以北西、北东方向为主，构造类型以压性为主，与萤石矿床的成矿关系密切(图1)。

图1 研究区构造单元划分图

出露地层以羊册—明港断裂(F2)为界，以南的中元古界毛集岩群、下古生界二郎坪群，归于北秦岭地层分区南召小区；以北的中元古界熊耳群、汝阳群和上元古界栾川群、洛峪群及震旦系、寒武系，归于华北地层南缘分区；其中盆庄—瓦岗断裂以北出露的中元古界熊耳群和汝阳群、上元古界洛峪群及震旦系、寒武系地层归属渑池—确山小区；以南出露的中元古界熊耳群、上元古界栾川群归属卢明小区。

与研究区有关的主要区域断裂有中部的F2(羊册—明港断裂)、F6(小董庄—邢集断裂)及北东向F5(盆庄—瓦岗断裂)，北部的白云山逆断裂及南部F7(大河断裂)，控制了地层及岩体的分布，次级断裂控制了区域萤石矿床(点)的分布[7]。

区域上岩浆活动频繁、强烈。主要岩体有北部的白云山岩体、西南部梁湾岩体和桃园岩体，中部的铜山岩体和东部南部的天目山岩体。其中，与萤石矿成矿关系最为密切岩体为燕山晚期的铜山岩体和天目山岩体，呈岩基或岩株产出，分布最广，规模较大，岩体内或接触带次级断裂构造发育，普遍有萤石矿化，是寻找热液充填型萤石矿的最佳部位。

区内矿产资源较丰富，以铁矿和萤石矿为主，铁矿、含钾岩石集中分布在泌阳县；熔剂灰岩、化工灰岩、白云岩、水泥用灰岩集中分布在确山县，其中萤石矿集中分布于泌阳东部及确山县的西南部。

2 萤石矿床特征

目前驻马店萤石矿权有25处，探矿权2处、采矿权23处，提交萤石矿床中型14处，小型9处，累计探获萤石矿资源量638.2万t。主要集中分布于研究区中部，铜山岩体与天目山岩体内、接触带及周边附近，自西而东主要萤石矿点有楼房沟、西王楼、柴岗、冯岗[12]、寺沟、铜山、拉车岭、梅子川、李家湾、夏梁庄、毛家棚、周庄等，南部马谷田一带有张庄、双庙、街庙、马庄等多处小型矿床(点)。

研究区萤石矿主要为热液充填型矿床，严格受构造控制，根据赋矿围岩，主要分为燕山期花岗岩及外部围岩其接触带、新元古代花岗岩、熊耳群、栾川群及二郎坪群地层等。根据萤石矿床产出地质环境不同，矿床特征分述如下(表1)。

表1 研究区主要萤石矿体特征一览表

(1)产出在晚白垩世花岗岩及其外部围岩其接触带的萤石矿。

区内晚白垩世花岗岩主要位于研究区中部—东南部的铜山岩体和天目山岩体，岩性主要为中细粒正长花岗岩，产出在晚白垩世花岗岩内部的萤石矿主要有泌阳县铜山、拉车岭、梅子川等萤石矿床，产出在晚白垩世花岗岩与外部围岩接触带的萤石矿有确山毛家棚、周庄等萤石矿床。矿体长度一般50～500m，厚度0.5～8.5m，矿体一般走向为北西西向，该类型萤石矿一般呈陡倾角产出，倾角68°～75°，与断层产状一致，矿石品位一般20.44%～85.80%，矿石类型一般为石英—萤石等类型。该类型萤石矿规模中等，具有较好的工业价值，如铜山、毛家棚和周庄等萤石矿。

(2)产出在新元古界花岗岩内的萤石矿。

区内新元古界花岗岩主要位于研究区西北部的李仙桥岩体和桂花山岩体，岩性主要为片麻状二长花岗岩，产出在新元古界花岗岩内部的萤石矿主要有泌阳县寺东、宋楼、狗山等萤石矿。该类型萤石矿体长度一般27～380m，厚度0.42～2.7m，矿体一般走向为北北西和北东向，萤石矿体走向与区域构造一致，该类型萤石矿呈中—陡倾斜产出，倾角45°～72°。萤石矿体呈网脉状，品位25.82%～84.82%，矿石类型主要为萤石—石英型、石英—萤石型等。萤石矿规模较小，工业价值不大。

(3)产出在新元古界栾川群的萤石矿。

栾川群分布于研究区的中北部，萤石矿主要赋存在栾川群煤窑沟组大红口组地层中。主要有泌阳县赵沟、西王楼、确山寺沟、后李河等萤石矿[12]。矿体长度一般80～850m，厚度0.8～5.5m，矿体走向为北西向、北北西向，该类型萤石矿一般呈缓倾角产出，倾角41°～65°，与地层产状一致，围岩一般为大理岩、石英片岩等，矿体呈多层状产出，矿石品位一般26.11%～65.42%，矿石类型为方解石—萤石和石英—萤石等类型。该类型萤石矿规模较大，具有较好的开采价值。

(4)产出在下古生界二郎坪群的萤石矿。

二郎坪群分布于研究区的中南部，萤石矿主要赋存在二郎坪群大栗树组张家大庄组地层中。主要有泌阳县马庄、庙街、双庙、张岗、张庄东坡、羊鼻子岭等萤石矿。矿体长度一般100～500m，厚度1～8.2m，矿体走向为北西向、北东向，该类型萤石矿一般呈都缓角产出，倾角29°～65°，围岩为大理岩、片岩等，矿石品位36.25%～85.5%，矿石类型一般为方解石—萤石和石英—萤石等类型。该类型萤石矿规模中等具有较好的开采价值。

(5)产出在熊耳群、宽坪群的萤石矿。

熊耳群、宽坪群分布于研究区的中部。产出在熊耳群的萤石矿主要有确山李家湾、夏梁庄等萤石矿，产出在宽坪群的萤石矿主要有泌阳县楼房沟、宋庄、堰塘寺萤石矿等。矿体长度一般60～600m，厚度0.5～2.4m，矿体走向为北东向，该类型萤石矿呈陡倾斜产出，倾角60°～90°，围岩为片麻岩等，矿石品位30%～96.51%，矿石类型为石英—萤石和石英—萤石等类型。该类型萤石矿规模较小，具有一定的开采价值。

3 成矿规律及成矿区带划分

3.1 控制因素

3.1.1 处于萤石矿有利成矿区带

研究区跨越河南省Ⅲ级成矿区带：Ⅲ-63(华北陆块南缘Au-Mo-W-Pb-Zn-Ag-Fe-Cu-U-萤石—重晶石-磷-铝土矿等成矿区)、Ⅲ-66(东秦岭Fe-Au-Ag-Mo-Cu-Pb-Zn-Sb-非金属成矿带)。涉及的Ⅳ级成矿区带为：Ⅲ-63-⑪(伏牛山东南段Mo-Pb-Zn-Ag-萤石成矿亚带)、Ⅲ-66-②(桐柏北部成矿亚区)[2]。已探明的矿床和已知的矿点、矿化点的产出多受地层或断裂带的控制，沿北西向构造带呈串珠状产出。萤石矿是本区主要矿产之一，已开发的有铜山、周庄等萤石矿床。

3.1.2 断裂构造控矿

研究区内热液充填型萤石矿床均与大断裂、断裂破碎带有关[3]。大断裂、断裂破碎带是含矿热源的运移通道和赋矿空间。已知萤石矿床(点)、矿(化)点的分布明显受盆庄断裂、羊册—明港大断裂及小董庄—邢集断裂三条断裂控制。盆庄断裂控制的矿床有泌阳县楼房沟、宋庄、确山县西王楼、赵沟萤石矿等。一般构造破碎带越宽，萤石矿脉就越厚；早期的断裂为矿液提供了通道，晚期的断裂破碎带及次一级断裂则为“多成因、多阶段”矿液的赋存提供了空间(图2)。

3.1.3 岩浆岩成矿与控矿作用

研究区内与萤石矿床有直接关系的岩体为铜山岩体和天目山岩体，岩石中微量元素F含量高出平均值7倍，说明氟主要来源于花岗岩体热液。该岩体周边已发现尖山萤石矿(大型)、周庄萤石矿(中型)、陈庄萤石矿、尚楼萤石矿等一批萤石矿床(点)；萤石矿床多数赋存于岩体内断层、构造破碎带内，或岩体与围岩地层、其他侵入岩的接触带附近，基本控制或影响了萤石矿体的形态，多呈脉状、复脉状。岩浆活动为区内成矿作用带来大量的成矿元素，为萤石矿的形成提供了动力条件及成矿热源。已知萤石矿均分布在上述岩体的外侧或推断隐伏岩体的上方，说明该岩体对萤石矿的成矿作用有密切关系。铜山岩体K-Ar 法同位素测年数据集中在72～90 Ma，表明其形成时代为晚白垩世。

据前人研究认为，萤石矿的成矿物质氟(F)主要来自于地幔；我国 90%的萤石矿床与中生代燕山期造山运动有关，又以燕山晚期成矿最为有利[6]。按岩性，酸性岩含 F 最高；按时代，燕山期花岗岩含F 最高，均有利于萤石成矿。黑云母是花岗岩中 F的主要携带者，花岗岩中黑云母所含 F 占岩石 F 含量的 40%～70%，花岗岩黑云母的多少及其成分变化，对 F 的地球化学行为，尤其萤石矿等含 F 矿物的形成与矿化，起着重要作用。已发现的萤石矿床(点)多分布于氟、钙的高背景、高异常区内，围岩为大理岩者，萤石品位较高，以紫红色为主，成矿温度偏低。

3.2 成矿远景区带划分

根据萤石矿床(点)分布、控矿规律及氟异常特征，将泌阳官庄—确山周庄一带萤石成矿区带进行划分(图3)[14]。以羊册—明港大断裂为主划分为南(I)北(II及Ⅲ)三大成矿带，即张庄—庙街成矿区(I)、官庄—周庄成矿带(II)及西王楼—寺沟成矿带(Ⅲ)，以盆庄断裂及羊册—明港北东断裂为主，进一步将官庄—周庄成矿带(II)细分为官庄—堰塘寺成矿亚带(II1)及铜山—周庄成矿亚带(II2)。共划分出7个成矿远景区，分述如下。

3.2.1 马谷田镇张庄—庙街萤石成矿远景区(I1)

位于泌阳县马谷田镇张庄—庙街成矿带(I)，分布萤石矿床(点)有张庄东坡、马庄、羊鼻子岭、双庙、庙街等萤石矿点[14]，近正方形，面积约15km2。二郎坪地层张大庄组、大栗树组，岩性斜长角闪(片)岩、混合片麻岩、大理岩、细碧岩、细碧凝灰岩等。受构造、岩体、岩脉控制明显，本区为铁矿普查区，萤石与铁矿为共生矿产，萤石矿体长100～150m，厚0.3～2.0m，形态呈脉状，透镜状及不规则囊状，矿石品位CaF281.53%～96.64%。目前多处在开采萤石矿，建议对该区进行整装勘查或综合勘查评价，预期可获中型萤石矿1处。

3.2.2 官庄镇宋庄萤石成矿远景区(II1-1)

位于官庄—堰塘寺成矿亚带(II1)西端，分布萤石矿床(点)有狗山、宋庄、寺东公猪山等，地层为毛集群银洞沟组黑云斜长片麻岩、斜长角闪(片)岩及大理岩。呈北西西向展布，东西长约10km，南北宽约0.3～0.5km，面积约6km2。萤石脉多呈细脉或网脉赋存于黑云母二长花岗岩及围岩中，受次级构造破碎带控制明显。萤石多为紫红色，呈细脉或网状分布，脉宽0.5～2cm, 破碎带长约100m，带宽0.8～2.0m，延深约15～20m。曾有过民采，规模不大，现均已停产，进一步工作的价值不大，多为萤石矿点。

3.2.3 马谷田镇堰塘寺萤石成矿远景区(II1-2)

位于官庄—堰塘寺成矿亚带(II1)东端，萤石矿床集中分布于马谷田镇堰塘寺周边及东南赵洼等，东西长约10～12km、南北宽约5～6km，面积约60km2。围岩为黑云石英片岩夹条带状大理岩透镜体，萤石呈紫红色，呈细脉及网脉状分布于大理岩中，采场规模较大，已停采。东部赵洼萤石矿点，有一民采竖井，深约50m，长约60～70m，紫色、浅绿色萤石呈大脉出现，萤石脉宽2m左右。矿石品位CaF267.17%～88.47%。该区处于铜山岩体东南部，并且氟异常分布面积大，强度高，浓积中心明显，是本区第二大最有潜力的中—大型萤石矿的成矿远景区。

3.2.4 铜山乡楼房沟—宋庄萤石成矿远景区(II2-1)

位于铜山—周庄成矿亚带(II2)西端，萤石矿床主要有楼房庄、宋庄等[14]，面积约20km2。围岩为黑云母片麻岩、二云母片岩、石英岩、大理岩，萤石矿脉走向北东、倾向南东，倾角60°；萤石矿脉厚度自东而西由厚变窄(2.4～0.8～0.4m),矿石品位CaF2由富变贫96.51%～50%～30.02%，自地表向下由富变贫。附近多为萤石矿点，进一步找矿潜力不大。

3.2.5 铜山乡铜山—毛家棚萤石成矿远景区(II2-2)

位于铜山—周庄成矿亚带(II2)中部，萤石矿床集中分布，主要有下白沟、铜山、拉车岭、梅子川、李家湾、夏梁庄、毛家棚萤石矿等[14]，因矿区范围小而分散导致矿床规模为小到中型，如整合起来，可形成一大型萤石矿床。东西长10km、南北宽2～3km,面积约30km2。

围岩为古元古界刘庄组黑云斜长片麻岩及黑云二长片麻岩、中元古界毛集群银洞沟组、铜山花岗岩体。典型矿床有毛家棚萤石矿床，矿脉主要有4条，均赋存于黑云斜长角闪片麻岩或与花岗岩接触带。矿体规模中等，长度415～528m，延伸较浅，一般100～150 m，矿体产状 205°～243°∠ 72°～83°。矿体厚度1.68～3.88m，平均厚 3.17m；矿石品位CaF231.75%～91.93%，平均 40.70%；铜山矿石品位CaF267.17%～88.47%。矿石类型为块状萤石矿是研究区内找矿潜力最大的地段。

3.2.6 确山县任店乡周庄萤石成矿远景区(II2-3)

位于铜山—周庄成矿亚带(II2)东部，主要萤石矿床为周庄，矿区有工业矿体 9 条，规模较大的矿体有 3 条(I、II1、III)。主矿体长 85～360m，斜深96～288m，矿体顶板为碎裂石英岩及斜长角闪片岩，底板为矽卡岩、花岗岩、碎裂石英岩和大理岩。矿体产状3l5°～325°∠11°～25°。矿体呈层状、鞍状、不规则透镜状。矿体厚度最大 17.85m，最小4.11m，平均 8.26m。累计查明萤石矿物资源量CaF248.7万t，矿石品位CaF238.78%～63.46%。平均品位 50.36%，矿床规模为中型。

3.2.6 竹沟镇西王楼—寺沟萤石成矿远景区(III1)

处于竹沟镇西王楼—寺沟成矿带(III)，萤石矿床集中分布，主要有西王楼、赵沟、冯岗、柴岗、寺沟等萤石矿[12]。因矿区范围小而分散导致矿床规模为小到中型，如整合起来，可形成一大型萤石矿床。呈北西—南东走向，长约12km，宽约2～3km，面积约30km2,赵沟萤石呈紫黑色，块状矿石，品位CaF268.41%～78.56%；柴岗萤石呈紫褐色，条带状或薄层状，矿石品位CaF229.52%。

4 成矿预测

4.1 成矿预测依据

(1)根据萤石的赋矿地层及岩性(以大理岩为主)；主要断裂的次级构造破碎带是控矿储矿构造；燕山期铜山和天目山岩体内外接触带及其附近次级构造是成矿有利地段。

(2)萤石矿床周边、矿点及相似成矿构造带；地表老硐、遗弃采坑；铁帽等氧化蚀变带。

(3)化探异常。 1∶5～1∶20万水系沉积物测量氟异常特征明显地段(围绕燕山期花岗岩体地段为最佳)：异常梯度分带明显、浓积中心明显，中心值特别高，F 0.01%～0.05%；围绕次级构造带发育的带状钼异常也可作为寻找萤石矿的标志。如在南召方城一带的萤石矿脉下盘常常伴生钼矿化，因钼矿体薄、规模小不具开采价值，但可作为找矿标志之一[14]。

4.2 成矿预测

据1∶20万泌阳幅和桐柏幅水系沉积物测量资料显示，研究区内共发现水系沉积物氟异常4处(表2、图4)，水系沉积物测量氟异常呈北西—南东向带状展布，在铜山岩体南侧(F-3)及天目山岩体南侧(F-4)有两处氟异常集中区，浓积中心明显，梯度分带明显；并且在异常区已发现多处中小型萤石矿床(点)。铜山岩体中F元素平均含量2027×10-6；天目山岩体中F元素平均含量11452×10-6，氟异常浓积中心地段是寻找萤石矿床的有利地段[14]。