呂 游，夏 強(qiáng)，王雷振，于龍慶

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江蘇總隊，江蘇 南京 211135)

螢石是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)，也是我國的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源[1]。螢石是氟原料[2], 其產(chǎn)品和材料廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建材等工業(yè)部門, 在新能源、生物、節(jié)能環(huán)保、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中也廣泛應(yīng)用[3]。中國地處環(huán)太平洋成礦帶，螢石資源十分豐富[4]，但江蘇省螢石礦產(chǎn)資源貧乏，目前僅有蘇州高新區(qū)俞石泉螢石礦1 處中型礦床，在東海地區(qū)楚團(tuán)、山左口等地有礦(化)點(diǎn)[5]。

本文依托東海地區(qū)羅莊的地質(zhì)找礦專項工作，對東?？h羅莊地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查、樣品采集及測試分析，探討了該區(qū)螢石礦的成礦條件，認(rèn)為該區(qū)的螢石礦床成因類型為中—低溫?zé)嵋盒偷V床，大解莊單元燕山期二長花崗巖侵入到前寒武紀(jì)花崗片麻巖(礦源層)中，含礦熱液萃取礦源層的F-、Ca2+，在接觸帶、層間破碎帶和斷裂中形成中—低溫?zé)嵋何炇V床，東海地區(qū)羅莊為螢石礦成礦有一定的資源潛力。

1 地質(zhì)背景

江蘇東海地區(qū)位于蘇魯造山帶南緣，郯廬斷裂帶以東，屬于Ⅳ級大地構(gòu)造相單元為東海—膠南超高壓變質(zhì)亞相cgy(Ar4-Pt1)，Ⅴ級大地構(gòu)造相單元(構(gòu)造巖石組合)為東?；◢徠閹r—超高壓榴輝巖組合(Pt1)。區(qū)內(nèi)主要出露新太古代—古元古代東海雜巖變質(zhì)巖。

1.1 地層

東海雜巖主要巖性為具有不同巖性特征的片麻巖。在新太古代至古元古代(五臺期)晚期，東海巖群中大規(guī)模的中酸性花崗巖漿侵位，形成一系列的古花崗巖，在后期區(qū)域變質(zhì)中形成花崗片麻巖，共劃分出7 個片麻巖單元，本次研究區(qū)內(nèi)的主要巖性為其中之一的城頭片麻巖(CGN)。

城頭片麻巖(CGN)在區(qū)內(nèi)大面積分布，巖石中片麻理、拉伸線理均發(fā)育，礦物成分、粒度略具變化而局部不均一。巖性以二云二長片麻巖、黑云二長片麻巖為主，灰白、淺肉紅色，風(fēng)化呈灰黃、黃褐色，細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，碎斑狀結(jié)構(gòu)，糜棱結(jié)構(gòu)，塊狀、片麻狀、條紋狀、條帶狀構(gòu)造，礦物顆粒隨糜棱巖化程度的不同，大小有所不同，一般0.2 ～0.5mm，碎斑1 ～2mm。主要由鉀長石(25%～50%)，斜長石(15%～40%)，石英(20%～25%)，其余可見黑云母、白云母、綠簾石、磁鐵礦、黝簾石、綠泥石、石榴子石等，原巖為花崗巖[5]。

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜，隨著燕山期晚期巖漿活動，大解莊單元二長花崗巖侵入到前寒武紀(jì)的花崗片麻巖中。小型的斷層、剪切帶和節(jié)理發(fā)育，不規(guī)則分布于區(qū)內(nèi)各部。目前區(qū)內(nèi)構(gòu)造現(xiàn)象因第四系覆蓋層較厚而出露較少，出露的基巖多發(fā)育節(jié)理裂隙和褶皺。

1.3 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)出露的侵入巖為大解莊單元二長花崗巖(K1DJ)，是桃林超單元主侵入階段酸性侵入巖的5 個單元之一。巖體規(guī)模巨大，呈北東向帶狀，呈脈動侵入關(guān)系。同位素年齡118ma、111ma，屬燕山期侵入巖[5]。主要巖性為中粗粒二長花崗巖，局部由于礦物含量變化為含角閃二長花崗巖、石英二長巖。巖石呈灰白、淺肉紅色，風(fēng)化后肉紅色，中、粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物主要為斜長石(30%～35%)、鉀長石(30%左右)、石英(20%～35%)，次之為角閃石(5%)和少量黑云母，偶見普通輝石，副礦物有榍石、鋯石、磷灰石和磁鐵礦等。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 圍巖特征

研究區(qū)內(nèi)圍巖均為城頭片麻巖(CGN)，其中的花崗片麻巖已風(fēng)化破碎，棕黃色—深紅色，強(qiáng)風(fēng)化，呈片麻狀，構(gòu)造不明顯，主要成分為長石、石英，含極少數(shù)暗色礦物。

在螢石脈與圍巖接觸面常夾有綠色耐火粘土，致密狀，厚約2 ～3cm，被揭露的圍巖風(fēng)化破碎厲害，疏松，呈土黃—棕紅色。螢石脈頂被第四系沉積所覆蓋。

2.2 螢石脈特征

綜合分析收集的以往地質(zhì)工作資料，區(qū)內(nèi)螢石脈雜亂，小脈甚多，并與重晶石、鉛鋅礦等礦物共生。螢石脈與圍巖接觸處破碎，表面有重晶石與之共生，板狀晶型很好，色質(zhì)也較好；部分螢石脈的頂部含鉛鋅礦較多，底部則較少；螢石脈頂部短而窄，底部寬，區(qū)內(nèi)螢石脈的厚度和長度有隨著深度的加深而逐漸增厚增長的趨勢。

通過地質(zhì)找礦專項工作，在探槽中揭露了一條與重晶石共生的螢石脈，探槽方向為南北向，在同一工程中距離螢石脈北部約25m 處揭露了一條石英脈。螢石脈走向約為95°，傾角70°～80°，自西向東由薄變厚，厚度約為5 ～20cm。石英脈走向約為105°，自東向西由薄變厚，厚度約0.5 ～3m。在探槽內(nèi)螢石脈位置西部約50m 處的2 個鉆孔的巖芯呈綠色，用紫色熒光燈照射時偶有小型發(fā)光點(diǎn)，其中含螢石。根據(jù)鉆孔成果，推測其與探槽揭露的螢石脈可以相連，該螢石脈長度可達(dá)50m，在見礦鉆孔處可繼續(xù)向西延伸，在探槽內(nèi)見螢石位置處可繼續(xù)向東延伸。由于探槽和鉆孔的施工局限問題，本次工作發(fā)現(xiàn)的螢石脈未完整的揭露其延伸的長度和深度，探礦工程揭露的螢石脈深度約1m，螢石脈可繼續(xù)向深部延伸。

螢石礦石主要賦存于螢石脈中，呈薄層狀，螢石顏色有紫色、藍(lán)色、綠色等，并與重晶石共生，重晶石呈白色—灰白色。探槽中采集了少數(shù)樣品，其中兩個樣品CaF2含量分別為67.46%、53.64%，單樣達(dá)到了螢石工業(yè)指標(biāo)；BaSO4含量分別為15.34%、28.12%，未到重晶石工業(yè)指標(biāo)。

本次發(fā)現(xiàn)的螢石呈淺紫色、淺藍(lán)綠色，鏡下無色(圖1)，他形—半自形粒狀，可見兩組完全解理，呈條帶狀分布，與重晶石、石英伴生，分布較均勻。重晶石呈柱板狀，表面較臟，部分集合體呈放射狀，消光不均勻，與螢石伴生，分布較均勻。石英呈他形—半自形粒狀，柱狀，粒徑大小不一，為隱晶質(zhì)—細(xì)粒及顯微粒狀，顆粒之間呈鑲嵌狀，集合體呈小團(tuán)狀分布于螢石、重晶石之間。

圖1 東海羅莊地區(qū)螢石偏光顯微鏡影像圖

3 成礦地質(zhì)條件分析

3.1 成礦物質(zhì)來源

螢石的組成元素為氟和鈣。大量統(tǒng)計資料表明，螢石礦床的出現(xiàn)與巖石較高氟含量有密切的聯(lián)系[6]。成功等[7]認(rèn)為，螢石成礦物質(zhì)源于富氟、富鈣巖石。李長江等[8]認(rèn)為，中生代火山巖區(qū)的螢石礦床物質(zhì)來源于基底變質(zhì)巖。自然界中，富氟巖石主要為堿性和酸性巖漿巖，富鈣巖石主要為碳酸鹽鹽類巖石。熱液充填型螢石礦床的形成與高含F(xiàn) 的源巖有關(guān)，礦床周圍必然有高含F(xiàn) 的巖石，其巖性可以是變質(zhì)巖和侵入巖[9]。

王玉榮等[6]在1990 年進(jìn)行了螢石成礦的相關(guān)實驗研究，對黑云斜長片麻巖單獨(dú)進(jìn)行單礦物浸取氟的實驗，結(jié)果表明單礦物中斜長石的浸出量最高，其次為磷灰石、黑云母、石英，白云母最低。對于鈣的來源問題，王玉榮等[6]對黑云斜長片麻巖做浸出F、Ca、Mg 的實驗，結(jié)果表明成礦熱液可能是酸性的，其Ca、Mg 元素是和F 元素一同從變質(zhì)巖基底巖石中浸出的，F(xiàn) 主要以CaF+、MgF+等形式存在，Ca、F 可同時遷移。

研究區(qū)內(nèi)的螢石礦與東海雜巖中的花崗片麻巖關(guān)系密切，其中城頭片麻巖(CGN)為區(qū)內(nèi)螢石脈的主要賦存層位。城頭片麻巖(CGN)中的斜長石含量約為15%～40%，斜長石含量較高，有較好的F 元素浸出基礎(chǔ)，而大解莊單元二長花崗巖(K1DJ)為酸性侵入巖，隨著侵入過程中帶來的酸性的成礦熱液，可將Ca 和F 元素一同從城頭片麻巖(CGN)中浸出。研究區(qū)內(nèi)螢石的成礦物質(zhì)來自于東海雜巖中花崗片麻巖中的城頭片麻巖(CGN)。

3.2 成礦過程

我國螢石礦床形成時代主要集中于燕山期，其次為華力西期。據(jù)統(tǒng)計，探明的螢石礦資源量中，燕山期占91%[9]。熱液充填型螢石礦的成礦時代主要為燕山期，礦體主要賦存于斷裂帶中[10]。據(jù)同位素年齡測定[5]，研究區(qū)內(nèi)的螢石成礦與燕山期巖漿侵入關(guān)系密切，推測研究區(qū)內(nèi)螢石的成礦時代為燕山期晚期。

據(jù)鄒灝等[11]有關(guān)螢石成礦溫度的研究成果：大多數(shù)螢石礦的成礦溫度都低于300℃，屬于中低溫礦床。根據(jù)同類型螢石礦床類比，認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)螢石礦與浙江八面山螢石礦床成因類似，浙江八面山螢石礦床成礦的成礦溫度在50 ～300℃[12]，也為中—低溫?zé)嵋旱V床。研究區(qū)內(nèi)由同一條探槽揭露的石英脈與螢石脈相距很近，約25m，區(qū)內(nèi)揭露的脈石英主要為中—低溫?zé)嵋旱V床，在空間上均賦存于蘇北構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)[13]，成礦溫度在50 ～300℃[14]。本次推測研究區(qū)內(nèi)的螢石脈與脈石英的成礦溫度大致相近，研究區(qū)內(nèi)螢石礦的成礦溫度在50 ～300℃。

熱液充填型螢石礦床多與富氟巖石、侵入巖、大斷裂和斷裂破碎帶有關(guān)，據(jù)統(tǒng)計研究，形成熱液充填型大型螢石礦床的侵入巖絕大部分為燕山期侵入巖，且礦床規(guī)模與大斷裂、斷裂破碎帶密切相關(guān)[9]。研究區(qū)內(nèi)的斷裂破碎帶規(guī)模較小，因此螢石礦脈的規(guī)模也較小。

研究區(qū)內(nèi)的成礦熱液流體的來源為巖漿熱液，由于燕山期晚期的巖漿運(yùn)動，酸性侵入巖體大解莊單元二長花崗巖(K1DJ)侵入到城頭片麻巖(CGN)中，隨著侵入過程中帶來的酸性的成礦熱液，將Ca和F 元素一同從城頭片麻巖(CGN)中浸出，將成礦物質(zhì)中的F-與Ca2+萃取運(yùn)移、沉淀、富集，以脈狀產(chǎn)出賦存于構(gòu)造裂隙中成礦。綜上，城頭片麻巖(CGN)為在前寒武紀(jì)形成的礦源層，燕山期由于巖漿侵入，含礦熱液萃取礦源層的F-、Ca2+，在接觸帶、層間破碎帶和斷裂中沉淀、充填形成中—低溫?zé)嵋何炇V床[15]。

4 成礦遠(yuǎn)景探討

研究區(qū)內(nèi)的城頭片麻巖(CGN)作為螢石賦存層位，其中的斜長石為主要物質(zhì)來源；區(qū)內(nèi)螢石脈的賦存形態(tài)，明顯反應(yīng)了斷裂的控礦作用。通過研究區(qū)內(nèi)的螢石礦床成礦條件并與其他螢石礦床等對比分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)有一定的螢石成礦潛力，礦體規(guī)模屬小型。本文所做工作有限，可以進(jìn)一步加強(qiáng)研究。