蔣濟勇，張青松，焦紫輝，邢 昊，韓志坤

(中化地質礦山總局河南地質局，河南 鄭州 450000)

螢石作為我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，廣泛應用于新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)及國防、軍事、核工業(yè)、化工、冶金、建材等領域，具有不可替代的戰(zhàn)略地位。

河南方城縣莫溝螢石礦地處豫南螢石礦礦集區(qū)，成礦區(qū)帶劃分屬濱太平洋成礦域(I-4)，華北(陸塊)成礦省(II-4)，豫南螢石成礦帶(IIIF-7)[1-11]。本區(qū)螢石礦成礦地質條件較好，已發(fā)現(xiàn)的螢石礦有土門、劉營、老費家等。方城縣莫溝螢石礦主要產(chǎn)于巖體附近大理巖等變質巖內構造中，以往綜合研究較少。本文對方城縣莫溝螢石礦床地質特征進行了研究，初步總結了成礦規(guī)律和成因類型，為該區(qū)找礦工作提供了可靠資料。

1 區(qū)域成礦背景

1.1 地質背景

本區(qū)大地構造地處華北陸塊和秦嶺造山帶兩個一級構造單元的過渡部位；二級構造單元屬豫皖古陸塊(I3)；三級構造單元屬太華—登封巖漿弧(I32)。地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)豫西地層分區(qū)熊耳山小區(qū)[2-4]。區(qū)內出露地層有中元古界寬坪群、熊耳群；中元古界官道口群高山河組、龍家園組；新元古界欒川群三川組、南泥湖組、煤窯溝組、大紅口組；下古生界陶灣群風脈廟組、秋木溝組及第四紀全新統(tǒng)，地層總體呈北西—南東向展布。其中欒川群煤窯溝組是研究區(qū)螢石礦主要賦礦層位。

區(qū)域斷裂構造、皺褶構造發(fā)育，構造線總體呈北西—南東向展布，少量北東向。主要褶皺有柳樹溝—三道河向斜、潘坪—小店背斜、牡丹垛—西大山倒轉背斜、陳家—姚店倒轉背斜。主要斷層有老李山逆沖斷層、小立山逆沖斷層、鵓鴿崖逆沖斷層、郭溝韌性剪切帶[3]。

區(qū)域上巖漿活動強烈，巖漿巖分布廣泛?；鹕綆r主要有熊耳群的中性熔巖和欒川群的弱堿性粗面巖類；侵入巖主要有中元古代花崗斑巖巖體、晚元古代雙山正長巖體、加里東早期輝長巖、燕山早期四里店斜長花崗巖巖體；脈巖種類繁多，從基性至酸性均有出露(圖1)。礦產(chǎn)以鉬、金、鉛、鋅、銅、螢石等為主[3]。

圖1 河南方城縣莫溝一帶區(qū)域地質圖[3]

燕山期中酸性花崗巖體，與螢石成礦關系最為密切，基本控制或影響了區(qū)內螢石礦的形成，巖體內斷裂構造處、巖體與外圍地層的接觸帶、巖體與其他侵入巖的接觸帶是螢石礦形成的有利部位，是尋找熱液充填型螢石礦的重要標志[12]。

2 成礦地質條件

2.1 地層

研究區(qū)出露地層主要為新元古界欒川群煤窯溝組，新生界第四系。新元古界欒川群煤窯溝組主要為一套變質碎屑巖和碳酸鹽巖沉積建造，屬濱?！獪\海沉積，是螢石礦的主要賦礦層位。地層總體走向呈北西—南東向，傾向350°～30°，傾角45°～70°。據(jù)巖性不同分二個巖性段：①上段(Pt3m2)：分布于礦區(qū)西北部，出露面積約占礦區(qū)面積的5%，主要巖性為大理巖夾二云石英片巖；②下段(Pt3m1)：分布于礦區(qū)中部、南部，出露面積約占礦區(qū)面積的75%，主要巖性為二云石英片巖夾炭質片巖、大理巖等。該套地層中的大理巖在研究區(qū)內呈透鏡狀、碎片狀分布(圖2)。

與螢石成礦關系密切的地層主要為新元古界欒川群煤窯溝組下段大理巖(mb(Pt3m1))，Ⅰ～Ⅵ號礦體均分布于該地層中(圖2)。大理巖屬較堅硬塊狀的脆性巖石，在構造作用下易產(chǎn)生較多較大的斷裂裂隙，有利于礦液的活動、沉淀和聚集，從而形成螢石礦。而片巖類巖石在該地區(qū)其本身揉皺較大，受力后易揉曲，難以形成大的開闊斷裂，使礦液在空間活動受到限制，一般不利于螢石成礦。

圖2 莫溝螢石礦地質簡圖

2.2 構造

受欒川—維摩寺區(qū)域性大斷裂、大陡垛—鯉魚垛向斜及多期次構造運動共同影響，區(qū)內小褶皺、斷裂構造發(fā)育，斷裂構造多為隱伏構造，以北西向、近東西為主，主要有4條，斷層均為順層構造，除了F4斷層產(chǎn)狀較陡外，其余斷層產(chǎn)狀與地層基本保持一致。主要特征如下：①F1斷裂走向295°，傾向北東，傾角55°～70°，構造總體表現(xiàn)為張—張扭性質，晚期有壓—壓扭性活動疊加，Ⅱ號礦體賦存于該斷裂中；②F2斷裂走向289°，傾向北東，局部產(chǎn)生旋轉，傾角55°～65°，Ⅰ、Ⅳ號礦體賦存于該斷裂中；③F3斷裂走向295°，傾向北東，傾角65°～80°；④F4斷裂走向250°，傾向北，傾角近直立，約85°，Ⅶ號礦體賦存于該斷裂中(圖2)。Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ號礦體則分布于層間裂隙構造中。礦體受斷裂控制明顯，螢石礦體的形成均與之相關。

F1、F2斷裂為研究區(qū)主要構造，在其兩側發(fā)育一系列平行或斜交的次級斷裂或裂隙控制研究區(qū)內螢石礦體的分布，與研究區(qū)螢石礦成礦關系密切。F1斷裂控制Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號礦體的分布，F(xiàn)2斷裂控制Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅲ、Ⅳ號礦體的分布，F(xiàn)3斷裂圍巖為二云石英片巖，斷裂帶內未見螢石礦化。

通過分析，認為單一的斷層對成礦不十分有利，往往許多小斷層形成數(shù)個近平行或斜交的密集斷層組，或構成一些構造破碎帶，且圍巖為大理巖，對螢石成礦極為有利。

2.3 巖漿巖

區(qū)內巖漿活動強烈，分布有燕山早期四里店斜長花崗巖巖體，出露面積約0.3km2，分布于礦區(qū)東北部，與煤窯溝組呈侵入接觸關系。另外，少量脈巖出露。區(qū)內與螢石礦床有關的侵入巖絕大部分為燕山期侵入巖[1]。本區(qū)七個螢石礦體分布于燕山期花崗巖體外圍欒川群煤窯溝組地層中的構造或層間破碎帶中，但Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅲ、Ⅳ四個礦體中心位置分布有花崗巖脈；Ⅱ號礦體北236m處有二長黃崗巖脈；Ⅶ號礦體緊靠四里店斜長花崗巖巖體；Ⅴ、Ⅵ號礦體處于花崗巖脈和二長花崗巖脈之間，距離約400m(圖2)。

2.4 變質作用

礦區(qū)處于欒川—維摩寺區(qū)域深大斷裂的北側，巖漿活動頻繁，構造運動呈多期次性特征[1-3]，致使區(qū)內區(qū)域變質作用、動力變質作用的程度較強，新元古界欒川群煤窯溝組的原巖均發(fā)生片理化作用，形成石英片巖或炭質片巖等；在巖體與圍巖的接觸部位尚可見接觸熱變質作用的產(chǎn)物，如大理巖等。新元古界欒川群煤窯溝組主要為一套變質碎屑巖和碳酸鹽巖沉積建造，在區(qū)域變質作用、接觸變質作用過程中，熱液中的鈣元素為螢石成礦提供了物質來源。

3 礦床地質

3.1 礦體特征

莫溝螢石礦均分布于新元古界欒川群煤窯溝組大理巖與二云石英片巖接觸帶附近大理巖一側斷裂構造內，礦體嚴格受斷裂構造控制，礦體產(chǎn)狀與斷裂構造基本一致。礦體呈脈狀、透鏡狀。共圈出7個螢石礦體。螢石礦體總體走向為北西—南東向，傾向北東和南西均有，傾角50°～85°不等，總體產(chǎn)狀與圍巖基本一致，礦體長93～247m不等，礦體呈脈狀、透鏡狀，礦體厚度1.49～2.77m，平均厚度1.95m，CaF2品位27.88%～49.12%，平均品位39.66%[9](表1)。

表1 莫溝螢石礦體特征表

3.2 礦石特征

礦石礦物單一，為螢石，螢石顏色以淡紫色、灰白色為主(圖3a、b)，局部見淡綠色、灰色(圖3c、d)。脈石礦物主要為石英、方解石、金云母、白云母，次為絹云母、陽起石等(圖3e、f)。

礦石結構為他形中細粒片狀粒狀變晶結構。礦石構造主要為條帶狀構造(圖3c)、次為條紋—條帶狀構造(圖3a)、塊狀構造、角礫狀構造(圖3d)。條帶狀構造一般由螢石與石英、玉髓條帶相間分布形成條帶狀構造，該類構造礦石在礦區(qū)分布較多，條帶延伸與礦體產(chǎn)狀基本一致；條紋—條帶狀礦石表現(xiàn)為暗色石英條紋與灰白色螢石條帶相間分布，該類型礦石只在局部出現(xiàn)；塊狀礦石主要有淡綠色、少量淡紫色螢石聚集塊狀，脈石礦物含量很少，塊狀構造礦石主要分布于礦體中間部位，尤其是礦體膨大部位；角礫狀礦石由硅質角礫、螢石礦角礫和膠結物組成，角礫一般均具張性角礫特征，角礫狀構造礦石主要分布于塊狀礦石兩側或礦體局部產(chǎn)狀變化部位。

圖3 礦石特征

根據(jù)礦石中礦物共生組合特征，將研究區(qū)內螢石礦劃分為方解石—螢石型、方解石—石英—金云母—螢石型、方解石—金云母—螢石—石英型三種礦石類型。根據(jù)礦石的構造特征，劃分為條帶狀礦石、塊狀礦石、角礫狀礦石。

3.3 礦體圍巖及蝕變

礦體圍巖主要為大理巖，礦體與圍巖界線清晰，雖然礦體局部與直接圍巖硅質大理巖存在漸變過渡現(xiàn)象，但與賦礦構造間接圍巖界線截然分明。礦體內局部見大理巖、片巖夾石。

圍巖蝕變主要有硅化、螢石化、絹云母化、碳酸鹽化、次為綠泥石化、黃鐵礦化、輝鉬礦化等，蝕變不均勻，蝕變帶寬一般1～2m，局部達19.68m，分帶不明顯。蝕變強度由礦體向兩側呈漸弱趨勢。與螢石關系密切的蝕變?yōu)楣杌?、螢石化、絹云母化。硅化：主要在大理巖裂隙中發(fā)育，形成硅質細脈或網(wǎng)脈，多呈條帶狀平行分布，也有呈細粒集合體交代圍巖。螢石化：在礦體圍巖中普遍存在，多呈灰白色、淺紫色，沿裂隙、節(jié)理、層面貫入，呈細條帶狀、脈狀，或呈浸染狀交代圍巖，與硅質條帶相間分布或無規(guī)則分布于大理巖中。絹云母化：研究區(qū)內絹云母化與螢石關系密切，主要沿圍巖層理、節(jié)理、裂隙分布，或以集合體的形式交代圍巖，保留被交代物的假象(圖3f)。碳酸鹽化：主要以方解石形式充填于圍巖或礦石裂隙和孔洞中，常呈脈狀，并交代螢石和一些早期金屬物，碳酸鹽化發(fā)育處常見黃鐵礦化。輝鉬礦化：呈鱗片狀，常沿巖脈或礦體的節(jié)理面分布(圖3b)。黃鐵礦化：圍巖中不發(fā)育，呈細脈狀、團塊狀、浸染狀分布，常與后期石英共生，也見于方解石脈中。

4 成礦物質來源探討

圍巖與螢石礦的成礦關系：區(qū)內地層受區(qū)域斷裂構造影響，在大理巖和片巖接觸部位大理巖一側產(chǎn)生層間斷裂構造或裂隙，形成含礦流體運移通道及儲礦空間，含礦流體運移至大理巖內層間斷裂后，沿斷裂構造或裂隙充填，在封閉的低溫環(huán)境下，經(jīng)過含礦流體與周圍大理巖相互作用，成礦物質沉淀富集形成螢石礦體，致使螢石礦體受斷裂構造控制。但片巖內未見螢石礦化，推測螢石中Ca可能來源于大理巖，F(xiàn)由異地供給。曹俊臣[6]對全國14個典型礦床進行了螢石氣液包裹體氫氧同位素特征研究，結果表明螢石礦成礦溶液主要由大氣降水組成。

巖漿作用與螢石礦的成礦關系：礦區(qū)分布有斜長花崗巖、二長花崗巖脈，螢石礦脈其本在巖體或巖脈附近分布。根據(jù)研究區(qū)東部的土門螢石礦對斜長花崗巖取樣分析結果顯示，巖漿巖中的F含量較高，推測螢石礦中的礦化劑F來源于巖漿巖[13]。另外，根據(jù)劉紀峰等[7]河南方城劉營螢石礦稀土元素釹(εNd＜0)虧損，指示成礦物質殼源特征顯著，成礦物質中的Ca來源于地殼確定無疑，測得螢石的成礦年齡為141 Ma，指出其主成礦時代為早白堊世[14]。

5 礦床成因分析

研究區(qū)礦床地質特征，顯示其成因為熱液充填型，特征反映如下。莫溝螢石礦多為陡傾斜狀賦存于層間斷裂構造中，礦體呈脈狀、透鏡狀，其分布、形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀嚴格受斷裂構造破碎帶控制，礦體與圍巖界線清晰。礦石結構為他形中細粒片狀粒狀變晶結構，礦石構造主要為條帶狀構造、次為塊狀構造、角礫狀構造。

螢石礦圍巖蝕變類型基本上為中低溫蝕變，蝕變種類主要為硅化、螢石礦化、絹云母化、碳酸鹽化、次為綠泥石化、黃鐵礦化等，只局部見高溫蝕變輝鉬礦化(圖3b)。根據(jù)礦區(qū)周邊的土門螢石礦爆裂法測定溫度顯示，螢石結晶溫度86℃～132℃，表明螢石礦成礦溫度為中低溫，與礦體圍巖蝕變類型吻合[5，13]。

綜上所述，認為本區(qū)螢石礦應屬中低溫熱液充填型。