王曉黎，王巧玲，李玉芹，王學(xué)貞

(1. 河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450016； 2. 河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016)

河南省新縣孫莊地區(qū)螢石礦床位于桐柏—大別褶皺帶的新縣巖體接觸帶上，新縣巖體內(nèi)外接觸帶發(fā)現(xiàn)多個(gè)小型螢石礦床或礦點(diǎn)，是大別山區(qū)重要的螢石成礦帶[1]。近年來國(guó)內(nèi)很多地勘單位對(duì)該地區(qū)的螢石礦床進(jìn)行勘探，已發(fā)現(xiàn)的螢石礦床(點(diǎn))有：月亮灣、毛洼、朱大店、夏屋、夏洼、上棋盤、鄒灣、吳洼、吳尖山、華灣螢石礦等，多為小型礦床或礦點(diǎn)[2]。由于該區(qū)植被極其發(fā)育，基巖出露差，螢石礦找礦工作一直沒有取得大的突破。2014-2015年河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊(duì)在該區(qū)螢石礦的找礦工作中[3]，開展“利用氟元素土壤地球化學(xué)方法找尋非金屬螢石礦”新技術(shù)新方法[4]，完成礦(床)點(diǎn)及氟元素異常調(diào)查11個(gè)，1∶1萬土壤地球化學(xué)樣品(氟元素)分析五千余件，通過研究已知含礦構(gòu)造與氟元素異常的關(guān)系，對(duì)未知異常進(jìn)行地表槽、井探工程揭露，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)新的螢石礦體多條，取得了良好的找礦效果，使該區(qū)螢石礦找礦工作取得了較大突破，資源量有望達(dá)到大型礦床規(guī)模。本文系統(tǒng)分析研究區(qū)土壤地球化學(xué)氟元素異常與螢石礦分布特征，揭露出氟元素異常與螢石礦體分布的對(duì)應(yīng)關(guān)系較為密切，表明化探土壤地球化學(xué)方法找尋螢石礦的方法可行、效果明顯，值得深入研究和推廣。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北地臺(tái)與揚(yáng)子地臺(tái)之間，新縣侵入花崗巖體的接觸帶上。大地構(gòu)造位置屬秦嶺褶皺系，桐柏—大別褶皺帶的東端。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造發(fā)育，是大別山區(qū)重要的螢石及鉬多金屬成礦帶。

1.1 地層

出露地層(見圖1)主要為中新元古界滸灣巖組(Pt2+3h)的中深變質(zhì)巖，巖性為斜長(zhǎng)角閃片麻巖、黑云斜長(zhǎng)角閃片麻巖、二云斜長(zhǎng)(二長(zhǎng))片麻巖、二云鉀長(zhǎng)片麻巖、眼球狀黑云鉀長(zhǎng)混合質(zhì)片麻巖等組成。為一套以中基性—酸性火山巖為主夾陸源碎屑沉積及碳酸鹽巖沉積變質(zhì)而成?？傮w走向?yàn)楸蔽魑飨?，片麻理產(chǎn)狀傾向北，傾角50(°)～63(°)。此外見有第四系更新統(tǒng)洪沖積相(Qp3apl)和全新統(tǒng)洪沖積相(Qh2al)，主要為河床沖積物和洪積物，為黃土、亞砂土等，位于塔沙河兩側(cè)和坡地[5]。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，地層為單斜構(gòu)造，總體走向北西西向，片麻理產(chǎn)狀傾向北，傾角50(°)～63(°)。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，共有5條，分別為F1、F2、F3、F4、F5，走向分別為NE、EW、SN向。斷裂地表殘坡積物覆蓋嚴(yán)重，沿?cái)嗔褦嗬m(xù)出露石英螢石(螢石石英)脈。區(qū)內(nèi)斷裂特征分如下。

F1斷層：位于礦區(qū)中部，斷續(xù)出露約2 000 m，北東端被F2斷層所截。F1產(chǎn)狀315(°)～345(°)∠60(°)～65(°)。正斷層，北西盤為下降盤，主要為中新元古界滸灣組斜長(zhǎng)角閃片麻巖，南東盤為上升盤，巖性為新縣巖體的二長(zhǎng)花崗巖。沿構(gòu)造巖石破碎，局部形成構(gòu)造角礫巖或充填螢石石英脈，帶寬一般1～3 m。螢石石英脈(K3)主要位于南西端，表現(xiàn)為構(gòu)造角礫被螢石石英膠結(jié)，螢石含量15%～20%。北東段主要以石英脈形式充填在構(gòu)造帶內(nèi)，螢石含量10%以下。

1 第四系全新統(tǒng)沖積相；2 第四系全新統(tǒng)沖洪積相；3 中新元古界滸灣組；4 早白堊世新縣二長(zhǎng)花崗巖體；5 早白堊世周灣獨(dú)立單元石英閃長(zhǎng)巖；6 晚古生代四面山含榴混合花崗巖；7 早古生代夏洼片麻狀鉀長(zhǎng)花崗巖；8 早古生代馬畈雜巖群片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖；9 中元古界周河二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖；10 榴輝巖(榴閃巖)包體；11 流紋斑巖脈；12 地質(zhì)界線；13 斷層及編號(hào)；14 地層片麻理產(chǎn)狀；15 出露、工程控制及推測(cè)螢石礦脈及編號(hào)；16 見礦鉆孔及編號(hào)；17 未見礦鉆孔及編號(hào)；18 探槽及編號(hào)

F2斷層：位于礦區(qū)中部，區(qū)內(nèi)斷續(xù)出露長(zhǎng)約3 500 m，斷層產(chǎn)狀15(°)～25(°)∠57(°)～68(°)，該斷層早期表現(xiàn)為逆斷層，晚期表現(xiàn)為正斷層，斷層西部北盤為主要為早古生代夏洼片麻狀鉀長(zhǎng)花崗巖，南盤為中新元古界滸灣組斜長(zhǎng)角閃片麻巖；斷層?xùn)|部北盤為中新元古界滸灣組斜長(zhǎng)角閃片麻巖，南盤為中元古界田鋪花崗閃長(zhǎng)片麻巖。構(gòu)造破碎帶寬2～20 m，西段充填交代螢石脈(K1)，東段螢石及硅化均不明顯。

F3斷層：位于礦區(qū)北東部，區(qū)內(nèi)斷續(xù)出露長(zhǎng)約900 m，殘坡積物覆蓋嚴(yán)重，斷層產(chǎn)狀為340(°)～350(°)∠70(°)～81(°)，該斷層為正斷層。斷層兩盤主要為早白堊世周灣獨(dú)立單元的石英閃長(zhǎng)巖、中新元古界滸灣組的斜長(zhǎng)角閃片麻巖、早古生代夏洼片麻狀鉀長(zhǎng)花崗巖。破碎帶寬1～6 m不等，螢石及硅化現(xiàn)象不明顯。

F4斷層：位于區(qū)北東部，F(xiàn)4斷層?xùn)|側(cè)與F3平行，規(guī)模相對(duì)較小，斷續(xù)出露長(zhǎng)約400 m，殘坡積物覆蓋嚴(yán)重，與F3斷層基本平行，破碎帶寬1 m左右，螢石及硅化現(xiàn)象不明顯。

F5斷層：位于F2的北側(cè)600 m處，斷續(xù)出露長(zhǎng)約1 600 m，斷層基本被石英、螢石交代充填，產(chǎn)狀為357(°)～10(°)∠58(°)～62(°)，脈寬1～3 m，螢石礦化明顯，是本區(qū)主要的螢石礦脈。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)出露巖漿巖較為發(fā)育，北部主要為早古生代夏洼片麻狀鉀長(zhǎng)花崗巖(Pz1ξγ)大面積出露，早古生代馬畈雜巖群片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖(Pz1γδ)及早白堊世周灣獨(dú)立單元石英閃長(zhǎng)巖(K1zδo)僅有小面積出露。南部以早白堊世新縣二長(zhǎng)花崗巖(K1Xηγ)、中元古界周河二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖侵入于晚古生代四面山含榴混合花崗巖(Pz2γ)中，與中部出露的中元古界滸灣組(Pt2+3h)地層呈斷層接觸[6]。

區(qū)內(nèi)中元古界滸灣組(Pt2+3h)地層中見一條花崗斑巖脈(λπ)和一條石英脈(q)走向都為北西西向，面積較小，與礦化關(guān)系較為密切。

1.4 礦脈地質(zhì)特征

礦脈受斷裂構(gòu)造控制特征明顯，主要產(chǎn)于早白堊世新縣二長(zhǎng)花崗巖體(K1Xηγ)內(nèi)外接觸帶及其附近，部分則離巖體較遠(yuǎn)。礦體呈透鏡狀、脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)于新縣巖體內(nèi)外接觸帶及其附近的構(gòu)造破碎帶中，圍巖主要為片巖、片麻巖、花崗巖及大理巖。

目前區(qū)內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)螢石礦脈6條，以K1、K2號(hào)兩條脈規(guī)模最大，對(duì)礦脈特征分述如下。

K1號(hào)脈：充填于F2斷層西段，通過槽探揭露及鉆探工程控制，控制礦體長(zhǎng)度1 050 m，兩端第四系覆蓋，礦體產(chǎn)狀20(°)～40(°)∠56(°)～68(°)，地表由7個(gè)槽探工程控制，深部有6個(gè)鉆探工程控制，控制礦體長(zhǎng)1 050 m，斜深200 m，厚度1.00～5.84 m，平均厚2.24 m，CaF2品位20.75%～44.65%，平均品位為25.83%。通過對(duì)沿構(gòu)造帶分布的氟異常槽探揭露均發(fā)現(xiàn)有螢石礦脈存在，推斷礦化帶長(zhǎng)度可達(dá)3 500 m以上，CaF2遠(yuǎn)景資源量可達(dá)50萬t以上。

K2號(hào)脈：K2號(hào)礦脈沿F5充填，工程控制礦體長(zhǎng)度1 000 m，兩端第四系覆蓋，礦體產(chǎn)狀357(°)～10(°)∠58(°)～62(°)，地表有4個(gè)槽探工程工程控制，深部由9個(gè)鉆孔控制，礦體厚度0.90～2.50 m，平均厚1.45 m，CaF2品位22.19%～59.99%，平均品位為36.76%，礦體控制最大斜深200 m。通過對(duì)西端的F異常槽探揭露均發(fā)現(xiàn)有螢石礦脈存在，由此推斷礦化帶長(zhǎng)度可達(dá)3 700 m，CaF2遠(yuǎn)景資源量可達(dá)60萬t以上。

1.5 螢石礦石特征

礦石礦物為螢石，脈石礦物以石英為主，另有少量方解石、玉髓等。礦石類型為螢石—石英型等。

礦石結(jié)構(gòu)有壓碎結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)。構(gòu)造以塊狀、角礫狀構(gòu)造為主，次為浸染狀、網(wǎng)格狀構(gòu)造。圍巖蝕變以硅化為主，伴有螢石化、高嶺土化、黃鐵礦化、綠泥石化、絹云母化等。硅化是一種重要的找礦標(biāo)志。

2 氟元素地球化學(xué)特征

2.1 采樣布局及方法

2011年在該區(qū)開展“河南省新縣孫莊鉬多金屬礦預(yù)查”項(xiàng)目時(shí)發(fā)現(xiàn)該區(qū)具有螢石礦找礦前景，因此本次研究工作采用該項(xiàng)目的土壤樣副樣對(duì)氟元素含量進(jìn)行分析，樣品采集情況如下：開展1∶1萬土壤地球化學(xué)測(cè)量掃面，采用1∶1萬規(guī)則測(cè)網(wǎng)(100 m×40 m)布設(shè)，在采樣點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)(采樣位置在測(cè)定采樣點(diǎn)周圍點(diǎn)、線距的1/10范圍內(nèi))進(jìn)行多點(diǎn)(3～5點(diǎn))采集，合并為一個(gè)樣品，采樣深度一般距地表20～50 cm以采集B層(或B+C層)中的細(xì)粒級(jí)物質(zhì)，共采集樣品5 028件[5]。

2.2 分析方法及結(jié)果

通過對(duì)這些樣品進(jìn)行氟元素含量分析，對(duì)氟元素含量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算、成圖處理，其地球化學(xué)參數(shù)特征見表1～2。

表1 孫莊螢石礦區(qū)氟元素主要地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

表2 孫莊螢石礦區(qū)氟元素異常主要地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.3 異常特征

根據(jù)礦區(qū)氟元素樣品分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)的主要地球化學(xué)參數(shù)(表1)可知，該礦區(qū)中，氟元素含量變化較大，氟元素含量最高值2.123×10-2、最低值0.016×10-2，平均值0.057×10-2。具有分布不均勻性(變化系數(shù)為0.807)，及具有一定的相對(duì)富集趨勢(shì)(富集系數(shù)為1.27)，屬高背景而變化系數(shù)較大的元素，由此看出區(qū)內(nèi)成礦的可能性較大。

根據(jù)孫莊螢石礦區(qū)氟元素異常下限值，分別用氟元素含量值0.08×10-2、0.16×10-2、0.32×10-2作為劃定氟元素異常外、中、內(nèi)帶的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)礦區(qū)氟元素異常圖(見圖2)可知：該礦區(qū)中，氟異常數(shù)量較多(共31個(gè)，編號(hào)為HT-1～HT-31)，多具一定規(guī)模?？臻g展布以長(zhǎng)條帶狀、不規(guī)則狀及小面狀為主。其中，HT-7、HT-27、HT-29等單異常規(guī)模相對(duì)較大，峰值分別為2.123×10-2、0.976×10-2、0.344×10-2，面積分別為0.056、0.085、0.031 km2，具內(nèi)、中、外濃度帶。

圖2 礦區(qū)1∶1萬土壤地球化學(xué)測(cè)量氟元素異常

3 討 論

3.1 異常的解釋

區(qū)內(nèi)已知的K1螢石礦脈，通過前期地質(zhì)追索及槽探工程揭露，地表長(zhǎng)度僅1 050 m。在K1螢石脈處圈出的氟異常有HT-6、HT-7，其中規(guī)模較為顯著的HT-7異常呈不規(guī)則寬帶狀、近東西向走向展布，面積較大、強(qiáng)度高，規(guī)模顯著。HT-7異常面積為0.082 km2，峰值為2.123×10-2，具內(nèi)、中、外濃度帶。該異常出露于早古生代夏洼片麻狀鉀長(zhǎng)花崗巖(Pz1ξγ)與中新元古界滸灣巖組(Pt2+3h)及早白堊世新縣二長(zhǎng)花崗巖(K1Xηγ)的接觸部位。該異常分布位置、展布方向與充填螢石礦脈的近東西走向的F2分支斷層、充填鋅礦體的北東走向的F1斷層吻合度較高，方向與斷層走向一致。

通過開展異常檢查及槽井探工程，對(duì)氟元素異常HT-6、HT-7及附近的HT-3、HT-12、HT-13異常進(jìn)行查證，K1螢石脈東西走向延長(zhǎng)至2 540 m，推斷礦化帶長(zhǎng)度可達(dá)3 500 m以上。

K2螢石礦脈也是區(qū)內(nèi)已知礦脈，通過前期地質(zhì)追索及槽探工程揭露，地表長(zhǎng)度僅1 300 m。在K2螢石脈處圈出的氟異常有HT-27、HT-31，其中規(guī)模較大的HT-27呈不規(guī)則寬帶狀，異常面積為0.130 km2，峰值0.976×10-2，具內(nèi)、中、外濃度帶，該異常出露于中新元古界滸灣巖組(Pt2+3h)中及滸灣巖組與晚古生代四面山含榴混合花崗巖(Pz1γ)的接觸部位，位置與充填螢石礦脈的近東西走向斷層F5關(guān)系密切。通過開展異常檢查及槽井探工程，對(duì)HT-27、HT-31及附近的HT-23異常進(jìn)行查證，使K2螢石脈東西走向延長(zhǎng)至2 330 m，推斷礦化帶長(zhǎng)度可達(dá)3 700 m以上。

3.2 異常的指示意義

目前，通過對(duì)氟元素異常檢查及槽井探工程揭露，地表新發(fā)現(xiàn)螢石礦化帶4條，以往發(fā)現(xiàn)的K1及K2兩條螢石礦脈的長(zhǎng)度也由原來的1 050，1 300 m分別增大為3 500，3 700 m，全區(qū)CaF2遠(yuǎn)景資源量達(dá)到110萬t以上。

綜合分析認(rèn)為，該區(qū)域螢石礦床的形成多與新縣巖體侵入時(shí)形成的巖漿熱液有直接的關(guān)系，礦床類型多屬于熱液充填型螢石礦床，構(gòu)造線的走向與螢石礦的形成規(guī)律密切相關(guān)。適宜的巖相和巖性往往是螢石成礦物質(zhì)來源的重要基礎(chǔ)，斷裂構(gòu)造為成礦溶液提供通道和有利的容礦空間。

利用化探氟異常指導(dǎo)本區(qū)地質(zhì)找礦十分有效，礦化石英脈和螢石蝕變巖帶是區(qū)內(nèi)螢石礦(化)體的主要賦存形式，硅化與區(qū)內(nèi)螢石礦(化)體的形成關(guān)系密切。根據(jù)本區(qū)地質(zhì)特征、氟元素化探異常和圍巖蝕變情況，認(rèn)為土壤化探氟元素異常是本區(qū)內(nèi)較好的間接找礦標(biāo)志，構(gòu)造石英脈帶是本區(qū)重要的構(gòu)造找礦標(biāo)志。

3.3 建議

由于非金屬礦產(chǎn)與金屬礦產(chǎn)風(fēng)化產(chǎn)物在土壤中的吸附、地表水溶解流失及粒度賦存等方面存在截然不同，利用土壤地球化學(xué)方法找尋非金屬礦產(chǎn)時(shí)樣品粒度選擇應(yīng)盡可能大，最好采用巖屑的方法。較細(xì)的粒度，易造成異常強(qiáng)度較低，對(duì)非金屬礦體的指示作用相對(duì)較弱等情況。

本區(qū)土壤樣品采用以往鉬多金屬礦勘查時(shí)的副樣，樣品粒度較細(xì)，故而本區(qū)氟元素異常的強(qiáng)度較弱，造成氟元素異常僅有極小區(qū)域具中帶而無內(nèi)帶，部分地段與礦體吻合程度較低，這種情況應(yīng)在以后的地質(zhì)勘查工作中加強(qiáng)對(duì)比研究。

4 結(jié) 語

利用土壤地球化學(xué)方法，圈定非金屬成礦元素異常區(qū)，分析異常特征，用以指示淺覆蓋區(qū)非金屬礦體的進(jìn)一步延伸趨勢(shì)，再通過槽井探工程揭露發(fā)現(xiàn)新的礦體，不失為一種新的地質(zhì)找礦方法。通過該區(qū)實(shí)驗(yàn)性研究工作，表明了化探土壤地球化學(xué)方法找尋螢石礦的方法可行，效果明顯。