江西南城龍湖螢石礦礦床特征及礦床成因分析

謝瑞華

(江西省地質局第二地質大隊，江西 九江 332000)

螢石是自然界主要的含氟礦物，是工業上氟元素的主要來源，也是新材料領域的重要原料，廣泛應用于新能源、新材料、制冷、光學、國防、電子、化工、冶金、原子能工業、建材、農藥、醫藥等領域，是寶貴的不可再生的資源。自然資源部2016年發布的全國礦產資源規劃(2016～2020年)將螢石列入戰略性礦產資源，因此開展螢石礦找礦及成礦規律的研究，具有重要的現實及科學意義。本文研究了龍湖螢石礦的成礦地質條件、控礦因素及礦體礦石特征，探討其成礦物質來源與成礦構造的關系。通過分析構造斷裂帶與次級斷裂的導礦、容礦及賦存空間的成礦關系，對面臨資源枯竭的螢石礦山開展尋找接替資源工作具有重要的現實意義[1-3]。

1 成礦地質背景

1.1 區域地質

研究區位于揚子板塊華南緣，系武夷山隆起之北東端。區域上斷裂較發育，主要為大嵊—探窠深斷裂帶，該構造線方向以北東向為主，區域巖漿活動強烈，特別是加里東運動和燕山運動形成了本區的構造骨架，巖漿活動隨著褶皺造山運動的推進而不斷發育，形成原地、半原地型花崗巖，晚期強烈混合巖化和酸性巖漿侵入，形成了區內燕山期混合巖及花崗巖體(圖1)。

圖1 區域地質簡圖

1.2 礦區地層

礦區出露的地層較為簡單，主要為南華—震旦系洪山組(Nh2Z1h)變質巖及第四系殘坡積層(Q)。南華—震旦系洪山組變質巖分布于礦區的東南部，呈頂蓋狀覆以巖體，巖性主要為變粒巖夾二云母片巖、石英片巖等。該地層與巖體接觸帶附近，受高溫熱液作用，具角巖化蝕變形成角巖化蝕變帶，在燕山期巖體活動時為巖漿的礦物質源提供了屏蔽空間，有效的阻止了礦液的擴散(圖2)。

圖2 礦區地質簡圖

1.3 礦區構造

礦區內褶皺構造不發育，斷裂構造形式以構造破碎帶為主，其次為次級斷裂構造。

構造破碎帶(F1)：區域長度＞5km，為大嵊—探窠斷裂的次級斷裂。該斷裂位于礦區中南部，橫貫全區。走向為北東向，傾向南東145°～155°，傾角60°～75°，寬4～20m。該構造破碎帶產于中侏羅統上羅單元花崗巖中，由角礫和膠結物組成，角礫呈棱角狀，大小不一，角礫原巖以花崗巖為主，礦體中的角礫以螢石為主，變粒巖、粉砂巖、片巖等少量；膠結物為硅質，含量一般為30%～40%，最高可達40%～60%，膠結物中見細小的粒狀石英，粒徑1～3mm，并見浸染狀黃鐵礦，黃鐵礦化很不均勻，一般含量1%～2%，局部最高可達4%。局部見構造擠壓花崗巖透鏡體，長軸長0.5～80cm，寬0.2～40cm，長軸大致平行斷裂走向。構造破碎帶頂底板外側形成0.5～1m的硅化蝕變巖帶，蝕變巖帶內硅化最主要表現為花崗巖的石英顆粒加粗，石英含量增高，可達30%～40%；硅化破碎帶內常有石英細脈，脈幅1～5mm。該斷裂帶控制了礦區內I號螢石礦體的空間展布。

次級斷裂構造(F2、F3)：區內與成礦關系密切的次級斷裂構造有兩條，即F2、F3，屬F1構造破碎帶的次級斷裂，其斷裂面沿走向方向呈舒緩狀，與主構造破碎帶(F1)呈近平行產出，兩條次級斷裂其頂底板圍巖均為中細粒黑云母花崗巖，F2、F3斷裂分別控制了區內Ⅱ、Ⅲ號螢石礦體的空間展布。F2斷裂，走向北東向，傾向南東,傾角65°～75°，走向延長約200m；F3斷裂，走向北東向，傾向南東,傾角45°～65°，走向延長約200m。

1.4 礦區巖漿巖

礦區巖漿活動主要有燕山中早期(中侏羅統上羅單元)的中細粒黑云母二長花崗巖(ηγJ1S)，巖體侵入于洪山組變質巖中，呈巖株、巖墻產出，覆蓋礦區的北西部。巖體與東南部洪山組變質巖的接觸面走向呈北東55°，傾向南東，傾角35°～40°，該巖體為本區螢石礦床提供礦物質來源，是成礦的主要母巖。

2 礦床與礦體特征

2.1 礦床特征

本區的礦床類型為硅酸鹽巖中充填型脈狀螢石礦床，充填型脈狀螢石礦脈主要賦存于礦區F1構造破碎帶及F2、F3次級斷裂構造[4-6]，兩種賦存狀態分述如下：

(1)構造破碎帶賦存型礦脈。

是區內的主要賦存類型，其資源量占全區總量的75%。礦脈主要分布在礦區中部，走向長約300m，傾斜延伸＞150m，礦脈主要賦存于構造破碎帶內，受構造破碎帶控制，集中分布于構造破碎帶中部、底板附近。礦脈與構造破碎帶的產狀基本一致，總體走向北東向，傾向南東，傾角65°～75°。呈似層狀、透鏡狀、脈狀產出，沿走向或傾向具有膨大縮小特征。礦石中的主要礦物為螢石、石英，少量黃鐵礦、黃銅礦等，螢石和石英含量互為消長，構成螢石—石英型和石英—螢石型兩種礦石類型。

(2)次級斷裂構造賦存型礦脈。

礦區次要賦存類型，礦脈均賦存于上羅單元花崗巖中，受構造破碎帶次級斷裂構造控制，礦體總體走向北東向，傾向南東，傾角45°～75°。本類賦存礦體具有以下幾個特點：①沿走向及傾向延伸規模較??；②礦脈品位普通較高；③沿走向及傾向均出現膨大縮小現象。礦石中主要礦物為螢石，少量石英，構成螢石型礦石類型。

2.2 礦體特征

研究區共勘查發現3條螢石礦體，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體，現將各礦體特征分述如下(表1)。

表1 主要螢石礦體特征一覽表

Ⅰ號礦體：礦區的主要礦體，分布于礦區的中部，為構造破碎帶充填型礦脈。礦體賦存于F1構造破碎帶中，呈似層狀、脈狀產出，受斷裂破碎帶控制，產狀與斷裂破碎帶基本一致，總體走向北東，傾向南東，傾向145°～155°，傾角65°～75°。走向長300m，傾斜延深＞150m。礦體出露地表，最大標高約+140m，控制最低標高-17m。礦體沿走向及傾向均具有膨大縮小、分枝復合等現象。礦化強弱不一，其中以中部礦體最厚，向兩側變薄或尖滅趨勢，礦體厚度1.68～14.03m，平均厚度約3.44m，厚度變化系數為80%。礦體的品位為兩側高，中部低，CaF2品位為26.05%～62.03%，平均品位為35.59%，品位變化系數為27%。

Ⅱ號礦體：分布于礦區的中部。礦體賦存于F2次級斷裂構造中，礦體呈脈狀、透鏡狀產出?？傮w走向與F2次級斷裂一致，呈北東向，傾向南東,傾角65°～75°。走向延長約200m，傾斜延深＞90m。礦體出露地表，控制最低標高約5m。礦體厚度變化相對較小，沿走向及傾向均出現膨大縮小現象，礦體厚度0.62～2.31m，平均厚度約1.17m，厚度變化系數54%。礦化強弱不一，其中以礦脈中間礦化最強。礦體CaF2品位在35.72%～57.88%，平均品位為45.13%，品位變化系數為32%。

Ⅲ號礦體：分布于礦區的中部。礦體賦存于F3次級斷裂構造中，礦體呈脈狀、透鏡狀產出?？傮w走向與F3次級斷裂一致，呈北東向，傾向南東,傾角45°～65°。走向延長約200m，傾斜延深＞70m。礦體出露地表，控制最低標高約+44m。礦體厚度變化相對較小，沿走向及傾向均出現膨大縮小現象，礦體厚度0.64～2.00m，平均厚度1.50m,厚度變化系數36%。礦化強弱不一，其中以礦脈中間礦化最強。礦體CaF2品位在35.52%～58.65%，平均品位為46.00%，品位變化系數為25%。

2.3 礦石特征

(1)礦石結構、構造。

礦石結構較為簡單，以自形—半自形晶粒結構為主，少量包含結構、交代殘余結構等。礦石構造主要為塊狀構造、角礫狀構造。

角礫狀構造(圖3a)：早期形成的螢石礦體因斷裂構造繼續活動，造成巖礦石破碎，后期熱液繼續充填膠結，形成了角礫狀礦石。區內角礫狀礦石有兩種類型：一種角礫為圍巖，螢石呈膠結物狀包裹圍巖角礫；另一種螢石為角礫，膠結物成分以硅質為主。角礫狀構造螢石主要產于斷裂帶充填型礦脈。

圖3 角礫狀、塊狀構造礦石及鏡下特征

塊狀構造(圖3b)：礦石呈綠色、淺綠色，少量白色及紫色，致密塊狀構造，幾乎全由他形不等粒螢石組成。螢石礦充填于開放性斷裂、裂隙中，構成脈狀的工業礦體，礦物集合體為不規則塊狀，無定向性分布，致密無空洞，礦物顆粒粒徑相差不大，主要由螢石、石英組成。另外，見少量充填于螢石礦裂隙中的細脈狀及發絲狀石英脈。塊狀構造螢石主要產于次級斷裂構造充填型礦脈。

(2) 礦石礦物成分。

礦石中礦物主要成分為石英及螢石，少量黃鐵礦(褐鐵礦)、黃銅礦、高嶺土、云母等。

石英：呈細脈狀、團塊狀、粒狀等多種形態分布于礦體中。主要呈乳白色，少量為無色透明，礦體中石英分布不均，含量與螢石呈此消彼長關系。

螢石：螢石主要有綠色和白色，少量紫色，螢石礦物有粗晶和微晶兩種結構，粗晶結構以自形晶為主，部分為半自形，晶面大小(1×2～10×20)mm，他形粒狀，粒徑0.03～0.2mm，與微粒狀石英(硅質)緊密共生。粗晶螢石先期形成，微晶螢石后期形成，含量與石英呈此消彼長關系。

(3)礦石化學成分特征。

根據區內螢石礦石分析結果(表2)，礦石中的主要化學成分為CaF2和SiO2，SiO2最高可達46%，SiO2與CaF2互為消長關系，當CaF2含量高時SiO2含量則低，反之亦然。礦石其他物質組分主要有Fe2O3、S、P、As等，含量均較低，尤其是有害組分S、P、As含量極低。

表2 礦石主要共生組合成分含量表 (單位：%)

3 礦床成因

3.1 控礦因素

燕山期巖體的活動提供了螢石礦物質的來源，上部南華—震旦系洪山組變質巖與早期巖體形成的角巖化蝕變帶為燕山期的礦物質源提供了很好屏蔽空間，礦物質源在巖漿的擠壓機制及構造應力作用下，使礦物質源遷移灌入早期形成的斷裂帶中。巖漿巖晚期，斷裂構造繼續活動，殘余的巖漿熱液及礦液繼續沿主斷裂上侵充填賦存于構造破碎帶及次級斷裂，形成多條螢石礦脈[7-9]。

(1)構造破碎帶控礦。

受礦區F1構造應力作用，斷裂帶內巖石大部分遭受了不同程度的動力及熱液變質作用，形成以硅化構造角礫巖、硅化構造碎裂巖等為特征的組合，斷裂帶內最主要的蝕變為硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等。深部含礦漿源體形成之后，北東向斷裂再次活動，在構造應力場的作用下，切過含礦巖漿體。斷裂帶內的構造—巖漿作用促使富含F等元素的成礦溶液富集、遷移，而伴隨構造運動灌入容礦的斷裂帶中，在有利的構造部位富集成礦，礦體主體形成后，斷裂構造繼續活動，造成原礦體的破壞，原塊狀的螢石碎裂成角礫狀，巖漿巖晚期，殘余的巖漿熱液及礦液繼續沿主斷裂上侵，充填在斷裂帶中，形成石英細脈(礦脈)或呈膠結物形式膠結礦石角礫，構成角礫狀礦石(圖3a)，形成斷裂帶控制的熱液型螢石礦脈(圖4)。通過鏡下角礫狀礦石(圖3c)觀察其形態得出其螢石為兩階段充填礦液后的結果，符合以上斷裂帶控礦形成的推論。

圖4 龍湖螢石礦區剖面示意圖

(2)次級斷裂構控礦。

礦區內的次級斷裂構造(F2、F3)是礦區F1斷裂帶的多次運動而衍生的次級構造斷裂，部分次級斷裂延伸較深遠，在后期含礦漿源的演化已進入巖漿期后階段時，巖漿及構造作用促使富含F等元素的成礦溶液富集、遷移，而伴隨構造運動灌入容礦的次級斷裂中，構成塊狀礦石(圖3b)，形成受次級斷裂控制的螢石礦脈(圖4)。塊狀礦石通過鏡下(圖3d)觀察其螢石形態完整，屬單次礦液灌入容礦通道的結果，符合以上次級斷裂構造控礦形成的推論。

3.2 成礦環境

礦體的圍巖為上羅單元中細粒黑云母二長花崗巖，蝕變主要有硅化、絹云母化、高嶺土化，為一套中低溫熱液蝕變組合。礦物的共生組合為螢石—石英，且螢石以綠色為主，紫色、白色次之，為典型的中低溫礦物組合特征。因此，初步確定該礦床為巖漿后期中—低溫熱液成礦，屬構造—巖漿成礦系統的產物[10-11]。

3.3 對比研究

本人曾對江西省南城縣小竺螢石礦做過礦產勘查，該礦的地質背景、礦床特征及礦床成因與本區極為相似，且也為構造破碎帶賦存主要礦體，次級斷裂構造賦存次要礦體的礦床[12](圖5)。比對兩個礦床的特征分析認為，礦液在充填構造破碎帶的同時也充填次級斷裂構造不是特例，是一種較為常見現象。

圖5 小竺礦區地質簡圖

4 結論

通過分析龍湖螢石礦的地質背景、礦床礦體特征、礦床成因關系及比對小竺螢石礦成礦規律有以下幾點認識。

(1)燕山期巖體的活動為該區提供了礦物質源，上部洪山組變質巖形成的角巖化蝕變帶為礦物質源提供了很好屏蔽空間，構造破碎帶及次級斷裂構造為該區提供了導礦通道及賦存空間。

(2)成礦溶液在構造—巖漿作用下充填主斷裂構造帶的同時也充填附近的次級斷裂構造，且這種成礦規律具有普遍性。

(3)斷裂構造帶控礦的螢石礦床周邊及其成礦主構造帶的附近易賦存次級斷裂構造充填的礦脈。