福建清流温郊赤坑萤石矿床地质特征与成因探讨
罗碧娟 廖成平
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罗碧娟 廖成平,. 福建清流温郊赤坑萤石矿床地质特征与成因探讨[J]. 冶金技术,2022.8. DOI:10.12721/ccn.2022.157073.
摘要:
清流温郊赤坑萤石矿位于南平~宁化北东东向构造岩浆带东南部,将乐~明溪~清流萤石成矿带的南部,属闽西南拗陷带的北缘。矿体主要呈大脉状、长透镜状赋存于碎裂似斑状中粗粒正长花岗岩的北东向断裂带中,该断裂既是导矿构造,也是储矿构造。矿体形态、产状严格受到断裂控制,矿体与围岩界线清晰,呈突变关系。通过对清流温郊赤坑萤石矿地质特征的总结与分析,初步认为该矿床的成因类型属中低温热液充填交代型脉状矿床。
关键词: 萤石矿地质特征成因探讨清流温郊赤坑
DOI:10.12721/ccn.2022.157073
基金资助:

据中国地质调查局《全球矿业发展报告2019》,萤石被欧盟、美国、日本和我国列入关键矿产清单。萤石广泛应用于冶金、建材、化学工业,是工业上氟元素的主要来源,也是新材料领域的重要原料。【1】据2019年福建省矿产资源储量简表【2】,福建省萤石矿区有90个(其中大型5处,中型28处),清流县内有13个中型以上矿山。

研究区位于福建省清流县温郊乡,笔者侧重对矿床地质特征及控矿条件进行总结,为研究区周边及深部萤石矿今后找矿和勘查工作提供资料。

1区域成矿地质背景

研究区位于南平~宁化北东东向构造岩浆带东南部,将乐~明溪~清流萤石成矿带的南部,属闽西南拗陷带的北缘。区内岩浆活动强烈,断裂构造发育,为矿产的形成创造了有利条件,形成多处中、小型萤石矿产地[3](见图1)。

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图1清流县赤坑矿区萤石矿区域地质图

区域上出露的地层主要为寒武系(∈)变质砂岩、千枚岩与泥盆世安砂群天瓦岽组(D3t)粉砂岩、细砂岩、石英砂岩、砂砾岩等。

区域岩浆活动强烈,主要为肉红色中粗粒似斑状正长花岗岩。据1∶25万三明市幅地质调查(编测)资料、1:50万福建省地质志资料【4】及《福建省侵入岩岩石谱系单位划分》(2000年4月)专题研究成果,分别归属华力西-印支期正长花岗岩(ηγT2)和燕山晚期正长花岗岩(ξγJ3)。

区内构造以北东向断裂为主,次为北西向断裂,前者属区域的张扭性断裂,由于受其扭动剪切作用,致使旁侧发生北西向张性断裂破碎带。两组断裂与本区萤石矿的形成关系都很密切,尤其是前者为矿区的主要控矿及容矿构造。

区域矿产比较丰富,已发现的矿产主要有钨、锡、高岭土、萤石、石英、石板材等矿。近年来在该成矿带上,先后在研究区及周边岩体内的北东向和北西向断裂带中发现有多处萤石矿床(点),其中中型矿床5处(桐坑、黄东坑、梧地、方坑夹、雾露坑),小型矿床1处(吉下),矿点2处(矮洋、莒林)。

2矿区地质特征

2.1地层

矿区出露地层简单,主要为泥盆世安砂群天瓦岽组(D3t)和第四系(Q)。泥盆世安砂群天瓦岽组(D3t):分布于矿区北东部,为一套陆相碎屑沉积岩。下部为灰白色厚~巨厚层石英砾岩、砂砾岩、石英砂岩夹紫红、黄绿色粉砂岩;上部为灰白色石英细砂岩、紫灰色千枚状页岩、粉砂岩;构成一个下粗上细完整的沉积旋回和多个小旋回。岩石具弱的区域变质现象,普遍具片理化。厚度>612m。第四系(Q):主要为残坡积层,由原岩风化后的石英砂粒和粘土矿物组成,分布于山坡上或沟谷中,厚度一般1.5~3米左右。

2.2构造

区内断裂构造较发育,见二条断裂(F1、F2),走向均为北东向。各断裂特征分述如下:

F1断裂:位于矿区的南西侧,往南西延出区外,出露长约2km,断裂带宽度一般10~30m,最宽达35m,走向为北东65~70°,倾向南东,倾角40~60°,断裂带内绿泥石化及硅化较强烈,少量褐铁矿化,断裂带内岩性主要为碎裂花岗岩、硅化花岗岩、构造角砾岩、闪长玢岩、石英斑岩等。断裂面沿走向相对较平直,局部见不很明显的追踪现象,显示其性质为张扭性。该断裂为区内Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3号萤石矿体的主要导矿及储矿构造。

F2断裂:分布于矿区的中北部,断裂出露长约3km,东端延出区外,断裂带宽度一般10~18m左右,最宽达25m。断裂走向北东55~67°,倾向南东,倾角60~70°,断裂带特征与F1断裂基本相似,断裂带内岩性主要为碎裂花岗岩、硅化花岗岩、构造角砾岩、闪长玢岩等,断裂带内见萤石矿体,其两侧岩性均为似斑状中粗粒正长花岗岩,断裂性质为张扭性。区内Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3号萤石矿体产于该断裂带中。

2.3侵入岩

区内的侵入岩主要为燕山晚期正长花岗岩(ξγJ3),在矿区内大面积出露,为胡坊岩体的一部分。岩石呈肉红色,具似斑状结构,块状构造;岩石由钾长石(47.6~53%)、斜长石(15~20.3%)、石英(24~26.2%)、黑云母(1.3~2%)等组成。斑晶为钾长石,呈半自形板状,发育格子双晶,常包裹有石英、细粒斜长石,粒径8~12mm,含量8~12%,局部达30%。基质具中粗粒结构,成分由钾长石、斜长石、石英、少量黑云母组成。化学成分SiO2 68.29%、TiO2 0.37%、Al2O3 14.39%、Fe2O3 3.83%、MnO0.028%、MgO 0.32%、CaO1.57%、Na2O2.92%、K2O5.66%、P2O50.018%、烧失量2.42%,总量99.816%。属高硅、富碱、贫钙镁型岩石。

区内断裂带中见少量闪长玢岩(δμ)侵入,呈脉状产出,岩石呈灰绿色、斑状结构、块状构造。斑晶由斜长石组成(10%),自行长板状。基质(90%)由斜长石微晶(60%)和暗色矿物(30%)组成,斜长石呈自行长板条状,密集分布。暗色矿物分布于其间隙中。岩石具水云母低温热液蚀变。

3矿床地质特征

3.1矿体特征

在区内共圈定了六个萤石矿体,编号为Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3号,其中Ⅰ-1号为主矿体(图2)。矿体均赋存于北东向断裂带内。Ⅰ-1号主要矿体形态特征、产状、规模及品位等特征简述如下,其他矿体特征如表1所示。

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图2清流县赤坑矿区萤石矿1线地质剖面图

Ⅰ-1号矿体:位于矿区南部,矿体赋存于北东向断裂F1中,严格受断裂控制,呈两端尖中部大的大脉状产出。矿体走向北东70°,倾向南东,倾角约50-60°。矿体走向长约430米,倾向延伸约72~170m。矿体厚度1.03~11.17m,平均4.19m,在1线中部矿体厚度较大(厚度10.70m),厚度变化系数为88.01%,厚度变化在走向上大体是中部厚,往两端逐渐变薄;在倾向上,其变化情况与走向基本相同,具有膨胀收缩现象,矿体厚度变化较大。矿体品位 CaF2:39.27-80.52%,平均品位 CaF2:61.18%,品位变化系数为29.31%,变化均匀。矿石由萤石、石英等组成,沿走向、倾向未见有夹石。

表1赤坑矿区矿体特征

微信图片_20250313152253.png3.2矿石特征

区内矿石以绿色为主,次为灰白色、浅紫色、紫色,矿石矿物主要为萤石,脉石矿物主要为石英、次为钾长石、斜长石,少量暗色矿物。

萤石:自形-半自形粒状结构,它形粒状结构,呈自形~它形晶,等轴粒状或不规则外形。矿物粒度大小不一,在0.02~6mm之间,杂乱排列。中一高负突起,有生长纹,两组解理缝发育。均质体(在正交偏光F全消光)、有裂缝。无色,部分颗粒颜色略带有紫色,鸭蛋绿色。萤石多呈聚集分布,集合体沿单一方向延长(形成条带状脉状构造)相间分布,脉宽(0.3~6mm)之间。

石英:硅化石英大部分呈纤维状、隐晶状,矿物粒径<0.005mm;少部分硅化石英呈粒状结构,粒径在0.2~2mm。硅化石英充填在热液蚀变的碎屑裂隙中。原岩石英呈它形晶,等轴粒状或不规则外形,切面混浊(晶体中包裹大量细小气液包体),具波状消光。

钾长石:为肉红色,它形晶,等轴粒状或不规则状外形,泥化,发育格子双晶。受动力作用影响,裂缝发育,裂缝内有石英、水云母矿物充填。

斜长石:它形晶,不规则外形,被水云母矿物交代,受动力作用影响,裂隙发育、裂缝内有石英矿物充填。

矿石结构主要有自形-半自形粒状结构(照片1)、碎粉(碎屑)结构(照片2)。矿石构造有块状构造(照片3)、条带状构造和角砾状构造(照片4)。

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照片1  碎粉(碎屑)结构                          照片2  半自形粒状结构

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照片3块状构造                                    照片4  角砾状构造

矿石化学成分以CaF2、SiO2为主,两者含量占90%或更高,它们互为消长关系,CaF2含量高则SiO2低,CaF2含量低则SiO2高。

矿石自然类型按矿石的主要矿物组合可划分为萤石型矿石、石英-萤石型矿石、萤石-石英型矿石三种。按矿石的构造特征可划分为块状矿石、角砾状矿石、条带状矿石三种。

3.3矿体围岩及蚀变

矿体围岩岩石类型简单,顶底板岩性为碎裂似斑状中粗粒正长花岗岩、硅化岩、构造角砾岩。燕山中期(ξγJ3)肉红色少斑中粗粒正长花岗岩属于胡坊深成岩体。构造角砾岩为花岗岩经强烈动力变质作用的产物,受力挤压破碎形成角砾岩屑、晶屑及碎粉。

矿区围岩蚀变主要有硅化、叶蜡石化、绿泥石化、高岭土化、褐铁矿化等,为中低温热液蚀变组合。

硅化与区内萤石成矿关系最为密切,呈线性分布于矿体两侧,蚀变强烈,形成硅化岩、硅化花岗岩,厚1~3m不等,为矿体的顶、底板。硅化大多为呈他形显微粒状细颗粒互相紧密镶嵌成集合体的石英,少量颗粒粗大的呈单粒,有的多粒镶嵌成集合体杂乱分布。硅化蚀变构成与矿体形影相伴的硅化带,蚀变由矿体向外逐渐减弱。

矿体与围岩界面清楚,多呈突变关系。

4矿床成因探讨及找矿标志

萤石矿床的形成,一般需具备4个条件,即促使成矿作用发生的热源、矿质来源、矿液通道及储矿场所。【5】

4.1热源与成矿物质来源

福建省在印支运动以后,由于受闽台微大陆板块的俯冲、碰撞、拼贴作用的强烈影响,其中所含的大量的放射性元素产生放射热源,同时,由于机械能、放射性衰变能和化学能的送加集中,在断裂带内形成高温与流体共存的环境,松驰时,高温热液上升到地壳中下部,重熔与混熔作用导致岩浆物质形成;当地表松驰产生引张时,岩浆大规模喷发,形成晚侏罗世火山岩,或沿构造薄弱地带侵位,形成燕山期侵入岩,在岩浆期后阶段,含矿热液沿断裂上升、沉淀,形成萤石矿【5】

根据区域地质资料,胡坊深成岩体岩浆分异程度较高且分离结晶作用较好,岩石化学成分以高硅、富碱、贫钙镁为特征且富含挥发份组分(F含量高达0.1011%),副矿物显示萤石含量较高,岩浆期后热液蚀变作用较明显,显示与区内萤石矿成矿关系密切,富F含矿热液,为萤石矿的形成提供了热源和成矿物质来源;区内断裂构造长期活动,具不同程度的绿泥石化、叶腊石化等蚀变现象,这些蚀变矿物是由长石蚀变而来并同时析出,这可能是矿区萤石矿钙质的部分物质来源。

4.2矿液通道及储矿场所

区内两条北东向断裂破碎带斜贯矿区,既是导矿构造,又是储矿构造。区内萤石矿体均赋存于断裂破碎带中。该组断裂带具有继承性活动特点,在力学性质上早期为压扭性,形成挤压破碎带或糜棱岩化带,断裂下切深度大,为矿液上升运移通道。该断裂带后期属张性,给矿液的充填、沉淀、成矿提供了有利空间。

来自燕山晚期正长花岗岩(ξγJ3)中的CaF2含矿溶液在沿着北东向张扭性断裂带上升至近地表附近部位进行充填、交代、沉淀形成脉状萤石矿。

4.3找矿标志

地表出露萤石矿体自然露头及其受物理、化学作用形成的萤石砾、萤石块、萤石重砂异常及残留多孔状石英是直接找矿标志【6】

规模较大的北东向断裂构造带、硅化带,往往形成正地形,且基岩露头良好,并伴随有高岭土化、绿泥石化等是间接找矿标志。

燕山期高硅、富碱、富含挥发分(F)的酸性花岗岩体内外接触带中的张扭性构造带为间接找矿标志。

5结论

区内胡坊深成岩体燕山中期(ξγJ3)肉红色似斑状中粗粒正长花岗岩为萤石矿的形成提供了成矿热液和物质来源。

区内萤石矿体的空间分布及形态特征明显受区内断裂构造控制,区内两条北东向断裂破碎带斜贯矿区,既是导矿构造,又是储矿构造,直接控制着矿体的空间分布和矿体形态、产状。

通过对矿床成矿地质背景、矿体特征、控矿因素、成矿作用、矿石结构构造和围岩蚀变等特征的分析,认为矿床成因类型属中低温热液充填交代型脉状萤石矿床。

参考文献

1 .李敬,高永璋,张浩等,中国萤石资源现状及可持续发展[J]. 中国矿业, 2017

2 .何丽梅,福建省矿产资源储量简表[R].福建,福建省自然资源厅,2019

3 .福建省地质矿产局,福建省区域地质志[M].北京:地质出版社,1985

4 .中国地质调查局,福建省地质志[M].北京:地质出版社,2009

5 .林子华,闽西清流-明溪地区萤石矿床成矿地质特征及成矿条件分析,化工矿产地质,2017

6 .谢晓亮,郭武刚,原小阳,等,福建省清流县温郊赤坑矿区萤石矿详查地质报告[R].福建:中化地质矿山总局福建地质勘查院,2015

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