江西五培塢螢石礦床地質特征及成因探討

羅振輝，李淑琴，朱煒民，胡 園

(江西有色地質勘查一隊，江西 鷹潭 335000）

根據《全國礦產資源規劃(2016～2020年)》，螢石礦已被列入戰略性礦產資源，是我國優勢礦種之一。江西五培塢螢石礦民采歷史悠久，后雖經地質勘查工作，提交了一處可供開采的小型礦產地，但尚欠缺系統的成礦地質研究。筆者通過收集資料、野外調查、樣品采集測試及綜合研究，分析其成礦地質條件、礦床地質特征，探討了其礦床成因，認為五培塢螢石礦成礦流體為大氣降水，燕山期火山巖提供了成礦物質來源，進而形成了中低溫熱液脈狀螢石礦床。

1 區域地質背景

五培塢螢石礦區所處大地構造位置為揚子板塊與華夏板塊接合帶，隸屬欽坑成礦帶江西段核部。以板塊升降運動為主的燕山運動在本區表現強烈，斷裂構造活動發育，并伴有多期次、大規模的巖漿噴出和侵入活動以及不同程度的陸相沉積建造，地質構造復雜。該區發育一系列北東、北北東向區域性斷裂構造，并伴隨劇烈的巖漿侵入和火山活動，促進了螢石礦產的形成(圖1)。

區域地層出露有泥盆—二疊系、三疊—白堊系及第四系，其中北西向展布的白堊系為螢石礦的主要賦礦圍巖。區域斷裂構造發育，分布有北東向、近東西向、南北向和北西向四組，其中以北東向規模較大、數量較多、分布最廣；南北向斷裂數量較少，個別延伸較長；東西向斷裂分布于中西部，具壓扭性特征；北西向斷裂規模小，具張扭性特征。區域巖漿巖分布廣泛，主要有燕山期淺成侵入巖、火山熔巖和火山沉積巖，其中早白堊世石溪旋回火山巖與礦區中低溫螢石礦化關系十分密切。

2 礦區地質

礦區地層有白堊系鵝湖嶺組、石溪組和第四系(圖2)。鵝湖嶺組為一套河湖相灰白—灰、雜色粗、細碎屑建造和陸相火山—火山碎屑沉積建造，主要巖石為沉積碎屑巖、酸性的噴溢和火山碎屑巖類，為區域上中橫溪—徐墩頭沉積盆地北西緣的一部分，構造線北東向，總體傾向北西，傾角較緩。

圖1 礦區大地構造位置與螢石礦產分布圖

圖2 礦區地質簡圖

石溪組為一套河湖相灰紫色、灰綠色碎屑巖建造和陸相火山—火山碎屑沉積建造，主要為泥砂質碎屑沉積及酸性火山碎屑巖、熔巖及火山碎屑沉積巖?？臻g上為區內螢石礦的主要賦礦圍巖。

礦區斷裂構造發育，規模較大的斷裂構造有F1、F2、F3、F4，構成了本區主要的構造格架。其中F1位于礦區南西段，走向北西315°左右，傾向不明，延長大于1 800m，切割白堊紀地層，并錯斷北東向的F2、F3；F2展布于區內中部，北東45°走向，傾向南東，傾角65°，長度大于2 200m，具正斷層性質；F3分布于礦區東南部，走向北東30～35°，傾向北西，傾角70°，長度大于1 600m，具逆斷層性質；F4位于礦區北段，延伸近600m，呈東西走向，傾向北，傾角65°。

區內發育的次級斷裂為主要的賦礦構造，呈舒緩波狀展布，嚴格控制著螢石礦體的形態、產狀及空間分布。該賦礦構造延伸長190～360m，寬2～9m，呈北東向、近南北向和北東東向，傾角65～85°，均具有張性特征，上下盤較平直，有明顯斷面，其中F5、F6 斷裂面上可見15～30°的擦痕和階步。斷裂帶內構造角礫受含礦熱液的充填交代作用，發生螢石化、碳酸鹽化、硅化等蝕變。斷裂帶兩側圍巖受構造破壞作用發育次級的構造裂隙，含礦流體沿裂隙灌入，形成螢石礦細網脈分割圍巖。

區內巖漿巖分布有燕山期火山碎屑巖、熔巖，構成區內賦礦圍巖；另有閃長玢巖、石英二長斑巖、煌斑巖，規模均不大。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

區內共分布有5條螢石礦體，均為充填于白堊系火山碎屑巖斷裂帶中的石英—螢石脈，嚴格受斷裂帶控制，產狀與其基本一致。在斷裂破碎帶中，石英—螢石礦呈塊狀、條帶狀分布，常呈對稱狀產出，有時呈現不對稱性即破碎帶一側發育螢石礦體，另一側不發育或發育較差。礦體厚約1.17～8.61m，呈尖滅再現或尖滅側現分布。

(1)V1礦體位于F5斷裂帶內，受斷層控制，產狀與F5一致，呈近南北走向，局部有彎曲，傾向西，傾角65～75°，局部陡傾可達84°。礦體呈脈狀、透鏡狀產于帶內一側，由一條主螢石脈構成，與圍巖界線清晰平直。礦脈兩側分布硅質膠結的角礫狀螢石礦，控制走向長約300m(向北延伸至礦界外)，傾斜延深200m，礦體厚度1.17～5.33m，平均厚2.23m；CaF2品位31.48%～53.34%，平均品位40.18%。礦體沿走向具膨脹縮小、傾向上呈舒緩波狀、上厚下薄漸趨尖滅的特點。

(2)V2礦體產于F6斷裂帶內，地表表現硅化破碎帶，局部螢石礦化，總體產狀與F6一致，呈近南北走向，局部有彎曲，傾向西，傾角65～75°。該礦體由三條螢石礦脈組成，彼此尖滅側現、平行產出于帶內，脈體界線較清楚，控制走向長約250m，傾斜延深135m。礦體厚2.00～8.61m，平均厚3.95m；CaF2品 位30.57%～57.45%，平 均 品 位41.89%。礦體沿走向膨脹縮小，傾向上產狀較穩定，具上下薄、中間膨大的特點。

(3)V3礦體產于F7斷裂帶內，受斷裂構造控制，礦體呈近東西走向，傾向南，傾角60～70°，北東端發生偏折，拐向北東。V3表生裸露為硅化破碎帶，石英呈脈狀分布，局部有螢石礦化。該礦體規模較小，呈較規則板狀，控制走向長約60m，斜深72m。礦體厚約1.20m；CaF2品位在23.12%～39.42%之間，平均品位31.27%。

(4)V4礦體產于F8斷裂帶內，受斷裂構造控制，礦體呈北北東走向，傾角65～80°，沿垂向產狀反轉，呈上西北下南東傾向，北東端發生彎折，呈近南北走向。該礦體地表裸露呈硅化破碎帶，石英呈細網脈狀充填于角礫間隙，局部見螢石礦化。V4主要由一條較規則板狀螢石礦脈構成，靠近斷裂帶下盤產出，構造角礫間充填塊狀、細網脈狀螢石礦。礦體控制走向長約150m，傾斜延深100m。礦體平均厚2.60m，CaF2品位39.39%。

(5)V5礦體位于F9斷裂帶內，呈規則脈狀、透鏡狀產出，地表出露不完整，為半隱伏型。礦體北東走向，傾向南東，傾角65～79°，沿走向長約180m，厚度1.4～2.8m，厚度變化穩定，CaF2平均品位40.49%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物

區內礦石礦物主要為螢石，脈石礦物以石英、長石為主，另有少量綠泥石、方解石和黃鐵礦等。其中螢石含35%～80%，呈粒狀、他形，粒徑2.00～4.50mm，淺綠—翠綠色、乳白色為主、少數深綠色、紫色，薄片為無色透明，呈立方體、八面體，負高突起，糙面顯著，有棱形完全解理。石英15%～30%，呈粒狀，他形，粒徑0.3～1.5mm，無解理，主要是硅化形成的石英。長石5%～10%，主要是凝灰巖破碎角礫中的成分。

3.2.2 礦石結構、構造

礦石結構主要有他形粒狀結構、碎裂結構。他形粒狀結構：螢石呈他形粒狀集合體，粒度較粗，一般為2.00～4.50mm；碎裂結構：螢石呈碎裂狀被后期硅質充填膠結，較常見于低品位角礫狀礦石中。

礦石構造以塊狀、角礫狀構造為主，一般分布在礦脈內側中心帶；次為條帶狀構造，主要分布在脈體兩側邊部，常呈對稱狀。塊狀構造：螢石呈他形粒狀集合體，螢石含量在75%以上。其中石英呈細脈狀、微粒狀分布，石英粒徑一般在0.03～0.05mm之間。該類構造的礦石質純、品位較高，為礦區礦石的主要構造(圖3)；條帶狀構造：不同顏色的螢石依次呈平行條帶排列(圖4)；角礫狀構造：此構造有兩種類型，一種是先期形成的塊狀礦石經后期構造擠壓破碎后被硅質膠結(圖5)，另一種是混有圍巖角礫、硅質及早期螢石(圖6)被晚期硅質膠結。

圖3 塊狀螢石

圖4 條帶狀螢石礦

圖5 硅質膠結螢石礦

圖6 螢石和圍巖角礫巖

3.2.3 礦石類型及礦物生成順序

區內礦石類型按礦石礦物組合劃分為：①石英—螢石型礦石，螢石含量大于石英；②螢石型礦石，組成主要為螢石，含少量雜質。

礦物共生組合為：螢石、石英、長石，少量方解石，且螢石以淺綠、乳白色為主(綠色螢石加熱時褪色溫度約300℃[1]，且顏色越淺者其加熱褪色溫度越低)，為典型的中低溫礦物組合特征。礦物生成順序大致為：紫色螢石—深綠色螢石—綠色、淺綠色螢石—乳白色螢石—石英—長石—方解石。

3.2.4 成礦階段的劃分

根據礦體特征、礦石的礦物組合、結構構造，將螢石礦中—低溫成礦期劃分為早、中、晚三個成礦階段[2]：早階段以石英為主，伴有少量螢石等，形成螢石礦化石英脈、硅化帶，成礦溫度以中溫為主；中階段(主成礦階段)以螢石為主，伴隨少量石英，形成塊狀螢石礦，為低溫成礦；晚階段以石英、方解石為主，螢石較少，石英、方解石呈網脈狀穿插于破碎角礫、早期石英、螢石之間，構成網脈狀，為低溫成礦。

4 礦床成因

4.1 構造控礦

本區礦體受斷裂構造控制，分布于白堊系火山碎屑巖的張扭性、張性斷裂破碎帶內，與圍巖接觸界線清楚，界面較平直，局部呈漸變過渡。礦體呈透鏡狀、脈狀產出，含礦熱液沿斷裂帶充填成礦的特征十分明顯。

4.2 成礦熱液來源

螢石礦成礦熱液來源存在多種觀點，目前被普遍公認的是由大氣降水演化為地熱水，進而從巖石中萃取成礦物質，變為含礦熱液[3-5]。為研究五培塢螢石礦成礦熱液來源與特征，采集了礦區6件螢石礦樣品進行螢石氣液包裹體氫氧同位素測定，測試結果見表1和圖7。本區螢石礦氫、氧同位素值均位于中生代大氣降水線附近，遠離巖漿水和變質水分布區，與前人研究圈定的螢石成礦熱液分布范圍相近，表明形成本區螢石礦成礦熱液的流體介質來源于當地大氣降水，與變質水和巖漿水無直接關系。

表1 氫氧同位素測試結果

圖7 五培塢螢石包體的δ18-δD關系圖

4.3 成礦物質來源

前人多數認為，螢石礦的成礦物質主要來源于燕山期花崗巖，尤其是黑云母花崗巖[6-9]，因為黑云母花崗巖中的黑云母是氟的主要攜帶者，為螢石礦的形成提供了豐沛的氟來源。從表2可以看出燕山期酸性花崗巖氟含量最高，最有利于螢石礦的形成。

表2 我國不同巖性侵入巖和不同時代花崗巖中的F含量[10](單位：×10-6)

據曹俊臣[11]通過研究華南地區螢石稀土配分模式，來探討螢石礦成礦物質來源，螢石礦床與稀土元素的關系主要體現在以下兩個方面：①螢石礦中稀土含量高低與圍巖稀土含量成正比，表現出成礦物質與圍巖關系密切；②螢石中稀土元素分布曲線與圍巖具有相似性和同步性，證明了螢石稀土元素與圍巖稀土特征的一致性，表明成礦熱液對圍巖成礦元素的淋濾、萃取作用。

根據本區螢石礦床特征，結合上述論點，筆者認為五培塢螢石礦床是在成巖后由大氣降水通過淋濾、萃取燕山期火山碎屑巖、熔巖中的成礦元素而成礦的。

4.4 成礦模式

燕山中晚期區域性深大斷裂的活化作用可誘發一定規模的巖漿噴發活動。當深熔花崗質巖漿沿著有利構造部位上侵時，巖漿體系自身的結晶分異作用可促使大量揮發性組分CO2、F、Cl、H2O及SiO2和K2O等在巖漿房頂部或旁側發生富集，進而形成富揮發性組分的火山碎屑巖、熔巖。隨著成礦作用時間的推移和成礦體系的開放，大氣降水在下滲過程中將不斷淋濾萃取礦源巖中的成礦物質，形成含礦熱液體系。在構造薄弱地帶，成礦流體沿特定構造部位運移，含氟離子或氟絡合物的熱水溶液可通過巖(體)層粒間孔隙或原生冷凝細微裂隙進行擴散與運移，進而在構造有利地段形成微細粒和浸染狀螢石和含螢石石英脈，由此形成了五培塢螢石礦。

5 結論

(1)五培塢螢石礦呈脈狀賦存于系列斷裂構造帶中，與圍巖界線平直清晰，產狀與斷裂帶一致，受斷裂構造控制明顯。

(2)五培塢螢石礦成礦熱液來源于大氣降水，通過淋濾、萃取燕山期火山碎屑巖、熔巖中的成礦元素形成礦床。

(3)礦石具有典型的熱液充填特征，為中低溫熱液充填型脈狀螢石礦床。