王忠，劉國華，許令兵

(1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心， 河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊(duì)， 河南 鄭州 450016)

0 引言

河南省螢石礦資源相對豐富，已發(fā)現(xiàn)大、中、小型礦床(點(diǎn))及礦化點(diǎn)100余處，主要集中分布在大別山的新縣—羅山地區(qū)、桐柏的毛集—竹溝地區(qū)、方城的拐河—獨(dú)樹地區(qū)以及欒川—嵩縣等幾個(gè)集中區(qū)內(nèi)。欒川—嵩縣螢石礦帶、新縣—羅山螢石帶中的螢石礦床(點(diǎn))分布在早白堊世大花崗巖基的周圍，尤其是密集分布在巖基傾伏部位的上方，與燕山期花崗巖關(guān)系密切，為中低溫?zé)嵋撼涮蠲}型螢石礦床(吳自強(qiáng)等，1989；王吉平等，2010；劉紀(jì)峰等，2014；彭翼和何玉良，2015；鄧紅玲等，2017；楊華等，2018；李莉等，2019；張志娜等，2020；趙志強(qiáng)等，2020)。方城縣拐河—獨(dú)樹地區(qū)螢石礦找礦工作自上世紀(jì)50年代開始，先后發(fā)現(xiàn)了土門、姚店、范營、塔山等螢石礦床。其中土門螢石礦為大型礦床，礦區(qū)中心地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°56′15″、北緯33°25′30″，該區(qū)螢石礦礦床特征具有獨(dú)特性，一是礦體受地層控制明顯，二是礦石的礦物成份、化學(xué)成份復(fù)雜，與賦礦地層相近，尤其是微量元素幾乎完全一致。因此，有人認(rèn)為在礦床成因上有別于嵩縣—欒川等其他地區(qū)，可能為沉積變質(zhì)型螢石礦床(田培學(xué)，1984；劉振超等，2019；段世輕等，2021)。地質(zhì)找礦工作中，在總結(jié)礦床控制因素基礎(chǔ)上探討礦床成因，是一項(xiàng)十分重要的工作，不同成因類型的礦床，會直接影響勘查工程的部署和工作方法手段的選擇。為此，本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過野外實(shí)地調(diào)查，以土門螢石礦床為例，通過對礦床成礦地質(zhì)特征的研究，探討螢石礦的控礦因素，總結(jié)礦區(qū)成礦規(guī)律，供今后找礦工作參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

土門螢石礦區(qū)處于華北地臺與秦嶺褶皺系的結(jié)合部位，位于欒川—確山深大斷裂帶的北側(cè)，區(qū)域構(gòu)造線總體呈北西走向(圖1a)。區(qū)域地層受區(qū)域構(gòu)造影響亦呈北西向分布，出露地層主要為：中元古界熊耳群、官道口群，上元古界欒川群，下古生界寒武系，上古生界龍泉溝組、老李山組和新生界第四系。欒川群為區(qū)內(nèi)螢石礦的主要賦礦地層，根據(jù)巖石組合、沉積建造等特征，自下而上劃分為三川組、南泥湖組、煤窯溝組，三者之間均為整合接觸關(guān)系。欒川群煤窯溝組控制著區(qū)內(nèi)螢石礦體的分布，主要巖性為淺粒巖、變粒巖、二云片巖、碳質(zhì)片巖、石英(絹云)片巖、硅質(zhì)條帶白云大理巖、白云巖等。

圖1 方城縣土門螢石礦區(qū)大地構(gòu)造位置(a)及礦區(qū)地質(zhì)簡圖(b)(據(jù)河南冶金地質(zhì)四隊(duì)①，1983修改)1—第四系；2—滑石化白云質(zhì)大理巖；3—金云母白云質(zhì)大理巖；4—白云巖；5—石英絹云片巖；6—正長(斑)巖脈；7—斷層及編號；8—白云巖礦；9—螢石礦脈及編號；10—勘探線及編號；11—縱剖面位置及編號；12—區(qū)域斷裂及名稱(SJF—三門峽—晉城斷裂；SBF—三門峽—寶豐斷裂；LCF—欒川—確山斷裂；ZXF—朱陽關(guān)—夏館斷裂；MCF—馬超營斷裂)

區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造線方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向展布，有褶皺和斷裂兩種形式。褶皺以牡丹垛背斜為主，軸向120°左右，發(fā)育有不同規(guī)模、軸面較陡的次級小褶皺，其軸面與主體褶皺面一致。受后期斷裂構(gòu)造破壞，褶皺形態(tài)保存不完整。中湯—拐河斷裂從區(qū)域北中部穿過，派生的次級斷裂發(fā)育，構(gòu)造活動強(qiáng)烈。

區(qū)域上巖漿活動強(qiáng)烈，不同時(shí)代的侵入巖和火山巖十分發(fā)育。侵入巖以酸性巖類為主，次為堿性巖類，中性巖類分布較少。根據(jù)巖漿活動特點(diǎn)，區(qū)域分布特征、構(gòu)造階段、接觸關(guān)系以及同位素資料，分為中元古代王家營巖體、新元古代雙山巖體、中生代晚三疊世黃灣巖體、早白堊世七頂山巖體和牛心山巖體三期四個(gè)階段侵入巖。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦床產(chǎn)出位置

螢石礦床產(chǎn)于上元古界欒川群煤窯溝組中，沿石英(絹云)片巖與白云巖或白云質(zhì)大理巖層間裂隙分布，層間裂隙被后期斷裂F1及伴生的次級斷裂構(gòu)造疊加改造，形成了與區(qū)內(nèi)地層走向一致的北西向斷裂破碎帶。F1斷裂帶控制區(qū)內(nèi)主要螢石礦脈、多金屬礦脈及區(qū)內(nèi)大部分正長巖脈的產(chǎn)出，為礦區(qū)內(nèi)螢石礦或鉬礦化的含礦構(gòu)造帶。含礦帶西端被第四系覆蓋，東端被斷層F4斷失，礦帶總長1100 m。礦帶中間被北東向斷層F2錯(cuò)開，分成東西兩段，東段上升并向北東向位移約40 m。礦帶西寬東窄，西端最寬處達(dá)90 m，F(xiàn)2以東變窄為20～30 m(圖1b)。

螢石礦脈的分布、形態(tài)、產(chǎn)狀既受F1及其次級破碎帶控制，也受白云質(zhì)大理巖與石英(絹云)片巖接觸面制約，該接觸面受早期構(gòu)造影響呈波浪起伏狀，所有工業(yè)礦體均位于巖性接觸面20～50 m以上。通常情況下，巖性接觸面上升，礦脈隨之上升且變薄或尖滅；相反，接觸面下降，礦脈隨之下降并變厚。至10線以西接觸面急劇下降，因而使礦脈呈30°傾角迅速向北西側(cè)伏。在巖性接觸面以上空間，礦脈出現(xiàn)于不同標(biāo)高或相同標(biāo)高平行分布，礦脈間水平距離大約20～30 m，最大不超過40 m，大部分礦脈出現(xiàn)于-50 m至地表范圍內(nèi)。礦脈與正長巖脈均成不等距的斜列分布(圖2，3)。

圖2 方城縣土門螢石礦區(qū)A—A′縱剖面圖1—第四系；2—白云巖；3—石英絹云片巖；4—正長(斑)巖脈；5—斷層及編號；6—白云巖礦；7—螢石礦脈及編號；8—地質(zhì)界線；9—勘探線及編號

圖3 方城縣土門螢石礦區(qū)0勘探線剖面圖1—第四系；2—金云母白云質(zhì)大理巖；3—白云巖；4—滑石化白云質(zhì)大理巖；5—石英絹云母片巖；6—正長(斑)巖脈；7—白云巖礦；8—礦脈及編號；9—鉆孔

2.2 主礦體地質(zhì)特征

K5是礦區(qū)內(nèi)螢石礦的主礦脈。自北西向南東縱貫整個(gè)F1含礦帶。由4個(gè)礦體組成，除K5-1、K5-2號礦體沿走向局部重疊平行出現(xiàn)外，其他礦體在礦帶中斷續(xù)分布。

K5-3礦體是礦區(qū)內(nèi)最大的礦體，分布于第1、第0、第4、第6勘探線間，賦存標(biāo)高自地表至-50 m標(biāo)高。礦體傾向?yàn)镹E44°，傾角為63.4°，地表長度約為230 m，平均厚度3.19 m，礦體呈透鏡狀。礦體品位穩(wěn)定，平均品位CaF274.21%，以富礦為主。厚度、品位沿走向變化大于沿傾向變化。共(伴)生鉬平均品位Mo 0.082%。其他礦體特征見表1。

表1 土門螢石礦區(qū)主要礦體特征一覽表

2.3 礦石類型

2.3.1 礦物成分

礦石的礦物成分簡單，有用礦物以螢石為主，其次為輝鉬礦。脈石礦物在富礦中以石英為主，在貧礦中以方解石、白云石為主；次要脈石礦物有絹云母、白云母、金云母、黝簾石、綠簾石、斜長石、微斜長石。副礦物有磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、金紅石、磷灰石、赤鐵礦和褐鐵礦。

螢石以紫色、灰白色為主，少量白色、淺綠色、淺藍(lán)色。根據(jù)礦脈間的穿插及交代關(guān)系，將螢石礦分為早、晚兩期。早期螢石礦大部分呈半自形粒狀，少量為自形粒狀，多為紫色、灰白色，粒徑一般0.5～1.5 mm，最大者3.0 mm；晚期螢石礦為交代其他礦物或充填礦石裂隙中形成，多為他形粒狀，呈白色、淡綠色、藍(lán)色。

石英多是熱液形成，少量是圍巖中的石英，均為他形粒狀。

方解石、白云石多是圍巖中礦物，部分方解石呈細(xì)脈充填或交代其它礦物，為后期熱液形成。

白云母、絹云母、金云母呈分散狀或細(xì)脈狀兩種方式存在。金屬礦物除黃鐵礦、輝鉬礦偶成細(xì)脈狀產(chǎn)出外，其他金屬礦物均呈星點(diǎn)狀分布。

2.3.2 礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦石類型

礦石多為半自形粒狀結(jié)構(gòu)，占80%左右。次要結(jié)構(gòu)有交代殘余結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)。主要構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，次為條帶狀及條紋狀構(gòu)造。根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同，礦石可劃分為塊狀、條紋狀、條帶狀及角礫狀四種礦石類型，詳細(xì)特征見表2。

2.4 圍巖蝕變

礦體圍巖均發(fā)生不同程度的蝕變，蝕變種類多且相互疊加重合。蝕變強(qiáng)度隨著與礦體的距離增加而減弱。主要圍巖蝕變有硅化、螢石化、絹云母化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、輝鉬礦化等。

硅化：在白云巖或白云質(zhì)大理巖中非常發(fā)育，硅質(zhì)細(xì)脈或網(wǎng)脈貫入圍巖裂隙中，也有呈細(xì)粒集合體交代圍巖，巖石變致密堅(jiān)硬，常與絹云母化、黃鐵礦化、碳酸鹽化伴生。

螢石化：不同顏色的螢石(以紫色為主)沿著圍巖節(jié)理、層面、小裂隙貫入，呈細(xì)脈狀、條紋狀(圖4a)，或呈浸染狀交代圍巖；若螢石含量增多，則成為貧礦石。

絹云母化、白云母化：絹云母、白云母沿圍巖層理、節(jié)理、裂隙分布，或呈集合體交代圍巖，而保留被交代礦物的假象。

碳酸鹽化：方解石充填于圍巖裂隙和孔洞中，也有充填于礦石的裂隙或孔洞中，并交代螢石和一些早期金屬礦物。

輝鉬礦化：輝鉬礦呈鱗片狀分布于巖脈或礦體的節(jié)理面上，常與石英細(xì)脈共生(圖4b)。

黃鐵礦化：黃鐵礦化主要出現(xiàn)于正長巖脈附近圍巖中，在礦體附近的圍巖中很弱。黃鐵礦呈細(xì)脈狀、團(tuán)塊狀、浸染狀分布，經(jīng)常與后期石英共生(圖4c)。

除上述主要蝕變外，尚有綠泥石化、透閃石化、陽起石化、高嶺土化、簾石化、褐鐵礦化等遠(yuǎn)離礦體的蝕變。與螢石礦體最密切的蝕變是硅化、螢石化、絹云母化，可作為找礦標(biāo)志。

表2 土門礦區(qū)礦石自然類型分類表

圖4 土門螢石礦區(qū)礦石標(biāo)本a—條帶狀螢石礦石，紫色為螢石礦條帶；b—近礦圍巖中發(fā)育的輝鉬礦條帶；c—圍巖中發(fā)育的黃鐵礦細(xì)(網(wǎng))脈

3 控礦因素分析

土門螢石礦床的形成，是構(gòu)造、圍巖、巖漿綜合作用的結(jié)果，起決定作用的是構(gòu)造因素。

3.1 斷裂構(gòu)造對螢石礦成礦的影響

區(qū)內(nèi)構(gòu)造表現(xiàn)為褶皺和斷裂兩種形式。褶皺分為早、晚兩期。在早期南西—北東向褶皺的影響下，在欒川群地層中的不同巖性間發(fā)生層間裂隙，如白云質(zhì)大理巖與石英絹云母片巖間接觸面；后期為北西—南東向緊密褶皺，受此褶皺作用的影響，在原層間裂隙上疊加發(fā)育斷裂構(gòu)造，產(chǎn)生了區(qū)域性陡傾逆斷層F1和與F1近于平行的次級小斷裂，組成一個(gè)斷裂破碎帶。此斷裂破碎帶與地層走向一致，傾向北東，傾角比巖層傾角大20°～30°。F1作為熱液通道，次級斷裂及層間裂隙便是良好的容礦空間。

3.2 地層對螢石成礦的影響

螢石脈產(chǎn)出于欒川群煤窯溝組中，受白云質(zhì)大理巖與石英(絹云母)片巖接觸面控制，礦脈主要產(chǎn)于白云質(zhì)大理巖或白云巖中(溫同想，1997；楊永印等，2012)，產(chǎn)出層位特點(diǎn)與內(nèi)蒙古蘇莫查敖包螢石礦床類似(許東青，2009)。白云巖、白云質(zhì)大理巖脆性大，易于生成較大的裂隙，其化學(xué)成分富鎂鈣缺硅。熱液中的硅質(zhì)可以向圍巖擴(kuò)散，使礦石變富。相比較而言，石英(絹云母)片巖對成礦不利，在其中偶見小的螢石礦脈沿片理充填，形成小礦體。圍巖性質(zhì)對礦體的規(guī)模及品位均有較大的影響。

3.3 巖漿作用對螢石成礦的影響

正長(斑)巖脈是礦區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的唯一的巖漿巖，正長巖脈中含較強(qiáng)的螢石礦化及輝鉬礦化，由此推斷正長(斑)巖脈可能是成礦母巖。但正長(斑)巖脈規(guī)模不大，其作用能否形成本區(qū)大型螢石礦床，尚待進(jìn)一步研究。另外，在礦區(qū)西側(cè)大面積出露的燕山期二長花崗巖與本區(qū)螢石礦成礦的關(guān)系，同樣有待進(jìn)一步研究。

4 礦床成因探討

根據(jù)上述，土門螢石礦床特征可以歸納為：(1)礦體多呈脈狀或透鏡狀，一般與圍巖界線清楚；(2)嚴(yán)格受F1及其次級破碎帶控制；(3)受圍巖巖性控制；(4)具典型中—低溫?zé)嵋旱膰鷰r蝕變；(5)礦區(qū)內(nèi)螢石分為早、晚兩個(gè)階段，早階段螢石大部分呈半自形粒狀，少量為自形粒狀，多為紫色、灰白色，礦石為塊狀；晚階段螢石多為他形粒狀，白色、淡綠色、藍(lán)色，交代其它礦物或充填礦石裂隙中形成。所以，土門螢石礦床應(yīng)屬中—低溫?zé)嵋撼涮蠲}狀礦床。

區(qū)內(nèi)螢石礦化、鉬礦化及鉛鋅礦化是不同期的熱液成礦活動，且螢石礦化較早，推測在螢石礦化之后應(yīng)有多期的成礦熱液活動，并形成了Mo、Pb、Zn等金屬礦化。

5 結(jié)論

(1)方城土門螢石礦屬中—低溫?zé)嵋撼涮蠲}狀礦床，礦區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造及巖漿巖對螢石礦形成有明顯的控制作用。

(2)巖性接觸面上(或?qū)娱g裂隙)疊加發(fā)育斷裂構(gòu)造是成礦的有利條件，F(xiàn)1斷裂帶是疊加發(fā)育在石英(絹云母)片巖與白云質(zhì)大理巖的接觸面上，F(xiàn)1斷裂帶為含礦熱液通道，其次級斷裂或經(jīng)構(gòu)造疊加改造后的層間裂隙便是良好的容礦空間。

(3)礦區(qū)內(nèi)存在多次成礦。螢石成礦在先，之后伴有多次的成礦熱液活動，并形成了Mo、Pb、Zn等金屬礦化。

注 釋

① 河南冶金地質(zhì)四隊(duì).1983. 河南省方城縣土門螢石礦區(qū)評價(jià)地質(zhì)報(bào)告[R]. 1-35.