河南鲁山大尖垛萤石矿地质特征及找矿远景分析

2024-01-15张晨曦底楷潮王亚栋

现代矿业 2023年12期

张晨曦曹渊底楷潮张衡王亚栋

（1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院；2.河南省自然资源科技创新中心（深部调查与评价技术方法研究））

大尖垛萤石矿床是20 世纪80 年代发现的一个中型萤石矿床，位于河南省鲁山县西部，车村—鲁山大断裂北侧，区域上该断裂两侧均有萤石矿点分布，是萤石矿产的密集发育区。前人对该区萤石矿的成矿机制、矿体特征等进行了分析研究，本文在萤石矿成矿理论和前人研究成果的基础上，对该矿床地质特征及找矿远景进行分析，有助于区域萤石矿床的找寻工作［1-5］。

1 成矿地质背景

研究区位于华北地台南缘、华熊台隆熊耳山隆断区，成矿区带划属华北板块南部多金属成矿区（Ⅱ1）之华北板块南部多金属成矿带［3］（Ⅲ1）外方山铜钼铅锌多金属成矿区的东南角。地层分属华北地层区豫西分区熊耳山小区，区内断裂构造发育，岩浆活动强烈而频繁。

地层主要为中元古界熊耳群马家河组（Pt2m）中基—中酸性火山岩。在北部出露有太古界太华群（Ar2th）变质岩系；中元古界汝阳群以碎屑岩为主的陆源碎屑岩—碳酸岩建造，自下而上为云梦山组（Pt2y）、白草坪组（Pt2b）、北大尖组（Pt2bd）。该区处在崤山—鲁山拱断束和栾川—薄山陷褶断束的接合部位，因此断裂构造发育，而褶皱构造不甚明显，主要的断裂为横贯该区的车村大断裂及其派生的次级断裂。车村断裂为一区域大断裂，走向北西西—南东东。受断裂影响，断裂带岩石破碎，变质程度较深，片理化发育。由于该断裂的多次重复活动，导致断裂带的两侧均发育了一系列的多组次级断裂（图1）。这些断裂为后期的矿液重复活动、叠加成矿创造了有利条件，成为该区热液矿床的主要控矿构造。

区内岩浆活动具多期次，大面积分布的特点，最早是侵入到太华群变质岩系中的基性、超基性岩呈小岩体、岩脉及伟晶岩脉产出。到中元古代，熊耳群火山岩大面积喷发和喷溢，形成了一套巨厚的中基-中酸性火山岩，并伴随有安山玢岩、闪长玢岩、钠长斑岩等次火山岩脉的侵入。加里东期有花岗闪长岩侵入到熊耳群火山岩中；到燕山晚期，粗粒黑云母似斑状花岗岩大规模侵入，形成花岗岩基，之后又有肉红色中细粒二云母花岗岩侵入。早期岩浆侵入时伴随的巨大热能加热围岩中活动的地下水，产生巨大的溶解能力，从围岩中吸取有用组分，在断裂带中沉淀堆积成金属或非金属矿床。而后是大规模岩浆侵入并固结之后残余岩浆和岩浆期后含矿热水又沿新的断裂构造带贯入，充填交代，形成岩脉和矿脉。

2 矿区地质特征

大尖垛萤石矿为一大脉型中低温热液充填矿床，产于中元古界熊耳群火山岩中，其矿体形态、产状严格受断裂破碎带控制。

2.1 地层

矿区主要为中元古界熊耳群马家河组（Pt2m）中基-中酸性火山岩及沉积岩夹层。按岩性组合自下而上将其分为3个不同的岩性段（图2）。

马家河组一段（Pt2m1）由杏仁状玄武安山岩组成。

马家河组二段（Pt2m2）按岩性又可分为2 个小岩性段，下部主要由1套喷发相的中酸性火山碎屑岩和火山熔岩组成，上部由凝灰质粉砂岩组成；自下而上可分为爆发和喷溢2 个亚相。下部爆发亚相的岩性主要为英安流纹质凝灰角砾岩、英安质凝灰角砾岩；上部喷溢亚相的岩石，主要为英安流纹质火山角砾熔岩、英安流纹岩、英安岩等。

马家河组三段（Pt2m3）按岩性又可分为2 个小岩性段，下部为喷溢亚相的杏仁状玄武安山岩，上部由1 套喷发-沉积相岩石组成，以凝灰质泥板岩为主，夹有凝灰质粉砂岩、凝灰质含粉砂泥板岩等。

2.2 构造

矿区位于车村大断裂的北侧，区内褶皱构造不发育，地层组呈向北东缓倾（倾角5°～20°）的单斜构造，断裂影响处产状有所变化。由于断裂构造的影响，区内地层多呈断块产出。

区内断裂依走向大体可分北西向、北东向2 组。其中北西向有F1、F2、F3、F4、F5、F116 条，北东向有F6、F7、F8、F9、F10、F126 条断层。每组中的断层性质不尽相同，早期断裂具多期次活动特点，力学性质已几经改变；晚期断裂主要形成于成矿期后，主要的断层特征如下。

F1断层为矿区内主要断裂。呈北西—南东向展布，纵贯矿区，至南东区外与车村断裂复合；向北西数公里外延伸至汝阳县境内。断裂破碎带宽几米到十几米，倾向大体230°，倾角65°左右，沿走向、倾向均具明显的分枝复合，膨胀收缩等特征。断层上盘下降，下盘上升，区内可见垂直断距大于70 m，力学性质分析断裂形成过程比较复杂，在矿区横3线和横4 线之间，由于分枝复合呈“多”字形，断层面呈舒缓波状，平直光滑，多见斜向擦痕，断层破碎带被萤石石英脉（或矿脉）充填；在主矿脉两侧1～2 m 范围内，有数条和主矿脉平行的几公分到十几公分厚的小脉体，脉体（或矿体）中有很多椭球状和浑圆形的蚀变围岩角砾，这些特征表明成矿前，断层属压扭性质；除上述的椭球状和浑圆形围岩角砾外，脉体中尚有棱角状围岩角砾，大者直径可达数米，棱角保存极好，断层上盘下降，下盘上升，显示成矿时断层力学性质变为张性，且具多次活动特点。多处可见成矿后断层又将脉体（或矿体）切开，断面平直光滑，布满斜向擦痕，破碎带很窄，有些地方呈一线状闭合，这说明成矿之后断层又重新活动，力学性质又变为扭性，因此F1断层是一个多次活动，力学性质几经改变的断层。

F2、F3、F4、F5、F11均为正断层。其中F2断裂破碎带中充填有萤石石英脉；F3、F4、F5断裂破碎带表现为硅化和褐铁矿化热液蚀变，仅在F3、F11蚀变破碎带中见有星点状分布的方铅矿。

F6、F7、F9、F10、F12属正断裂，仅F8属于逆断裂。本组断裂的共同点是断层面比较平直光滑，斜向擦痕明显，断裂破碎带窄，断层角砾岩没有北西向断裂发育，破碎带中多见构造透镜体被密布和断层面平行及斜交的2组剪理切割成直径几厘米的碎块；经力学性质分析，F6、F7、F9、F10虽属正断裂，但先后经受了张、扭、压3 种力的作用，形成复杂的构造现象，破碎带内没有萤石石英脉充填，多见硅化和褐铁矿化现象，它们切割了北西向断裂，并切断矿脉。

总体看，区内断裂以正断裂为主，北西向断裂将区内岩层切割成阶梯状，北东向的F6和F7断裂将岩层切割成地垒形。成矿前，北西向断裂以压扭为主，北东向断裂以张扭性为主；成矿时，北西向断裂以张性力为主，北东向断裂表现为压性；成矿后2 组断裂均表现为扭和扭压性质，构造应力作用不强烈，所以断裂构造虽重新活动，但对矿体的破坏作用并不大。

2.3 脉岩

矿区内脉岩仅白色萤石石英脉，主要为沿F1断裂带贯入，产状230°∠65°，纵贯整个矿区，呈北西—南东向延伸数公里。断裂破碎带中的萤石石英脉体膨大收缩、分枝复合、尖灭再现，变化很大，最厚处达10 m，脉体中萤石含量不均。

另外几条萤石石英脉与F1断裂破碎带中的萤石石英脉走向大体平行，脉石成分、结构构造也大体一致，只是规模小，萤石含量低，所以尚未发现有工业矿体赋存。

2.4 围岩蚀变

矿体顶底板围岩为凝灰质泥质板岩和英安流纹岩，均遭到不同程度的蚀变，与矿有关的蚀变为硅化，次为绿泥石化和高岭土化，另外还可见到绢英岩化、碳酸盐化等。硅化的强弱与晚期细粒晶质-隐晶质的石英脉体的大小成正比，蚀变强烈时，围岩失去原岩面貌，全部变为硅质岩石，自脉壁向外，蚀变很快减弱，其蚀变范围与蚀变强度成正比，当蚀变强烈时，其蚀变范围相应大一些。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

区内萤石矿体主要赋存于F1和F2断裂带内，其中F2断裂带内的萤石石英脉规模小、厚度薄、萤石含量低，没有工业矿体赋存。已有的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个工业矿体均赋存于F1断裂带内。

3 个矿体实为一个具分支复合的脉状矿体，主矿体为Ⅰ号，东支矿体为Ⅱ号，西支矿体为Ⅲ号。矿体产状和F1断裂破碎带产状完全一致（图3），由于多次分枝复合，无论是在平面上还是在剖面上看，都呈多字形，矿体具明显的膨缩特征，在分枝复合部位，矿体厚度显著增加，相应矿石质量也好。

Ⅰ号矿体总长620 m，产状为230°∠65°，沿走向和倾向呈舒缓波状，顶部倾向近于直立，向下很快转向北东，再往下则又转向南西，矿体平均厚度4.79 m，CaF2平均品位64.44%。

Ⅱ号矿体长145 m，产状比较稳定，大体为220°∠65°，厚度变化小，矿体一般为1.8～3 m，平均厚度为2.3 m，CaF2平均品位78.75%。

Ⅲ号矿体地表长170 m，矿体厚度1.5～3 m，矿石质量较好，CaF2＞85%，矿体沿倾向和走向变化基本相同，在分支复合部位，矿体变厚，质量变好，矿体厚度和矿石质量变化都不大，矿体向深部还有一定延伸。

矿体品位、厚度沿走向和倾向都具有厚度越大品位越高之特征，一般来说，在矿脉分支、复合部位，矿体膨大，品位相对较高，但是过了分支复合部位，随之而来的就是矿体狭缩，品位随之下降。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石组分特征

矿石矿物成分比较简单，主要由萤石和石英组成，夹少量的围岩角砾。萤石是唯一可利用的矿石矿物，以淡黄色、无色、淡绿色为主，次为淡紫、深绿和深紫色。多呈自形和半自形粒状分布，颗粒较粗。石英呈白色、无色和灰色、乳白色等，他形-半自形，粒状分布。

围岩角砾主要为萤石和球粒状英安流纹岩，少量凝灰质泥板岩和乳白色块状石英，角砾大小不一，大者几米。围岩角砾多呈浑圆状，少数棱角和次棱角状，蚀变主要为硅化、萤石化，次为绢云母化、绿泥石化和钾长石化。其中硅化强烈者，石英全部替代原岩中的矿物成硅质岩。萤石和石英角砾呈棱角状，被后期的细粒他形的石英胶结。

矿石有用组分为CaF2，平均含量62.93%，有害组分为SiO2。

3.2.2 矿石结构构造

矿石结构主要为碎裂结构，变晶结构，碎粉结构等。矿石构造以块状、角砾状、条带状为主，次为环带状、栉壳状，少量晶洞状。

3.2.3 矿石类型

矿石类型分为原生和风化2 种，原生矿石为块状、条带状、角砾状等；而风化矿石多为疏松粒状。

4 矿床类型、控矿因素及找矿标志

4.1 矿床类型

依据矿石矿物组合，萤石产于石英脉中，脉体受断裂带控制明显，因此矿床成因类型属中低温热液型，其工业类型为石英-萤石大脉型矿床。

4.2 控矿因素

分析成矿物质，矿区大面积分布的花岗岩显示氟来自岩浆期后富挥发份的汽水热液；区域范围广泛分布的熊耳群及碳酸盐岩石，是钙质的主要来源，它可以通过地下水和岩浆热液沿构造带循环淋滤而转移到热液中去，从而形成了富含成矿物质的含矿热液，在合适的构造空间充填成矿。

南部的车村大断裂是该区萤石矿的导矿构造，和车村断裂相交的F1断裂，有较宽的断裂破碎带，为矿液的运移和赋存提供了良好的空间，同时也为矿体的赋存提供了理想的空间。

综上所述，区内控矿的主要因素为岩浆活动及断裂作用双重控制。

4.3 找矿标志

综上所述，车村断裂及两侧次级断裂带是寻找萤石矿的远景区；断裂带及其两侧的张性断裂是散矿和容矿构造，在该区侵入断裂破碎带中的萤石-石英脉及各类萤石矿化，是找矿的唯一标志；断裂破碎带沿走向和倾向分支复合部位是成矿的最有利部位。

5 找矿前景分析

统观区内萤石矿床和矿点，矿床类型属中低温热液型充填脉状矿床，主要分布在车村断裂带及两侧，受次级断裂破碎带控制，在熊耳群火山岩、加里东期花岗闪长岩、燕山期花岗岩中均有矿脉赋存，和岩性关系不大，成矿时代应归于燕山晚期，有的可能更晚；成矿物质可能来源于燕山晚期粗粒黑云母似斑状花岗岩岩浆期后的热水溶液。观察分析矿石结构构造、矿物成分，绝大多数矿体都是多期次、多阶段叠加而成的。沿车村断裂带，车村、上汤、中汤、下汤的地下水（热水和冷水）均为高氟水。所以该区萤石矿的寻找应该在大断裂带及断裂两侧进行。

从浅部采矿坑硐及勘探坑道所揭露的矿体观测情况看，矿体沿倾向没有控制，Ⅰ、Ⅱ号矿体还没有完全复合，综合分析Ⅰ、Ⅱ号矿体要在海拔标高500 m 以下才能完全复合。在矿体复合部位还会有大量矿石存在。若用少量的钻孔对矿体深部进行控制就可能扩大矿床远景，使矿体规模达到大型。

除大尖垛萤石矿床外，区内已知的萤石矿点还有很多，尤其是矿区南面的江沟矿点，地表采坑富矿平均厚度达2.5 m，长度已控制100 m。其次灶君庙、纺车怀里沟、中汤、上汤等矿点，都具有找矿远景。