河南方城大张庄萤石矿地质特征及找矿标志

刘振超，李 蒙，聂艳敏，段世轻

(河南省地矿局第二地质矿产调查院，郑州 450001)

1 区域地质背景

本区地处华北板块之华北陆块南缘和秦岭造山带结合部位，方城—南召—鲁山多金属成矿带北部，矿产以萤石、白云岩、滑石及金矿为主，其次有铜、铅、锌多金属矿化点，另有煤(其中含钒)、黄铁矿、铁锰等。区域上属华北地层区豫西地层分区，以中汤—拐河断裂为界，北侧属渑池—确山地层小区，南侧属熊耳山小区[1]。区域构造复杂，褶皱和断裂构造较为发育，构造线总体走向呈北西—南东向展布，一般300°～320°，构造具体分布如图1所示：褶皱主要有桃园沟—歪头山背斜和汤拉寨—老孔家背斜；断裂构造主要有汤拉寨北—老陈家断层(F53)、汤拉寨—大花尖断层(F54)、李家庄北—老孔家南断层(F56)、当阳寺—梁家断层(F61)。区域上岩浆活动剧烈，不同时代的侵入岩和火山岩十分发育。

2 矿区地质特征

2.1 地层

本区属熊耳山小区，区内仅出露新元古界栾川群地层，自老至新依次为：三川组(Pt3s)、南泥湖组(Pt3n)、煤窑沟组(Pt3m)，三者之间均为整合接触关系，区域大面积分布第四系，为第四系浅覆盖区。

2.2 构造

本区位于中汤—拐河断裂带南部，次级断裂构造较发育，区内多为隐伏断层，已发现有隐伏构造F1+F2、F4、F5、F14、F15 5条北西向次级断裂构造(图2)，均为顺层构造，上部表现为脆性，深部为韧性变形。主要特征如下：1)F1+F2断裂：走向320°，倾向南西，倾角35°～55°，构造总体表现为张—张扭性质，晚期有压—压扭性活动叠加；2)F4断裂总体走向320°，倾角45°～55°。区内钻孔ZK04—0701控制地层产状为45°，该断裂构造内未发现萤石矿化；3)F5断裂：总体走向320°，倾向南西，倾角35°～45°，已知主要萤石矿体(M5)赋存于该断裂中；4)F14断裂：总体走向330°，倾向南西，倾角35°～45°，新发现萤石矿体(M14)赋存于该顺层构造中。

2.3 岩浆岩

本区仅出露有新元古代双山细粒黑云正长岩(Pt3SHξπ)，面积0.071 km2，与南泥湖组侵入接触，距本区较近的有双山石英正长岩、塔山细粒黑云正长斑岩，都与萤石关系同样密切。区内钻孔未见岩浆岩。

2.4 地球物理特征

物性参数显示区内围岩碎裂浅粒岩、黑云变粒岩、黑云斜长变粒岩为相对“高阻”；黑云石英片岩、黑云斜长片岩、白云石大理岩、构造角砾岩具“中高阻”特征；炭质片岩、萤石矿具“低阻”特征(见表1)。

根据该区地质特点，矿体顶、底板围岩在地电断面上为“高阻”或“中高阻”中的相对“低阻”，是成矿有利地段，而炭质片岩和萤石矿则表现为“低阻”。

1.第四系；2.震旦系；3.新元古系栾川群煤窑沟组；4.栾川群南泥湖组；5.栾川群三川组；6.洛峪群三教堂组；7.洛峪群崔庄组；8.中元古系汝阳群北大尖组；9.汝阳群白草坪组；10.汝阳群云梦山组；11.官道口群龙家园组；12.官道口群高山河组；13.熊耳群马家河组；14.早白垩世牛心山中粗粒黑云二长花岗岩；15.新元古代双山黑云正长(斑)岩；16.双山石英正长岩；17.中元古代王家营片麻状正长花岗岩；18.背斜；19.逆断层；20.平推断层；21.平行不整合/角度不整合；22.产状；23.断层编号图1 区域构造纲要图(保安幅1∶5万地质图说明书)

岩(矿)石名称块数电阻率变化范围/(Ω·m)电阻率算数平均/(Ω·m)备注正长岩体61 943.9～1 945.71 944.5萤石矿石61 834.7～1 985.01 913.4大理岩45 028.6～5 082.35 060.3绢云石英片岩41 236.5～1 645.81 437.3碳质片岩45 385.4～5 408.55 398.8二云石英片岩422 683.5～25 440.924 250.9石英片岩425 096.3～31 484.828 687.2地层露头

3 矿床地质

3.1 矿脉特征

区内所有萤石矿脉均产于新元古界栾川群煤窑沟组(Pt3m)炭质白云母石英片岩、二云石英片岩、二云钾长变粒岩及白云石大理等层间部位，黑云钾长变粒岩中亦有产出，其产状与围岩一致，呈层状、似层状，矿脉连续性较好，浅部矿体形状、规模与层位相吻合，后期断层及脉岩对矿脉破坏较小，连续性较好。萤石矿脉总体走向北西—南东，倾向南西，倾角35°～47°，厚度1.01～3.40 m，变化较小，CaF2品位20.53%～58.92%，变化亦小。

1.萤石矿体；2.推测断层带；3.推测断层带边界；4.断层编号/矿体编号图2 矿区主要构造分布图

3.2 矿石特征

矿石以半自形—它形晶粒状结构为主，次为镶嵌、包含、交代、胶结结构、不等粒片状粒状变晶结构；矿石构造主要为条带状构造、致密块状构造。矿石中主要有用矿物为萤石；脉石矿物主要为云母、石英、方解石、白云石及少量长石、高岭石、榍石、磷灰石等；金属矿物含量较低，可见有少量黄铁矿、铅锌矿等。依据矿石主要矿物组合成分，区内萤石矿可分为萤石—石英型、石英—萤石型；按矿石的构造特征可分为条带状矿石(图3)和致密块状型矿石(图4)两种类型，区内矿石多以条带状为主。

3.3 矿体围岩及蚀变

该区经历了多期构造活动，既有区域变质作用，又有动力变质作用，矿体围岩未见热液蚀变，萤石矿化与硅酸盐中的石英脉、碳酸盐中的方解石细脉，彼此密切共生，呈复合体产出[2]，围岩中CaF2品位为0.15%～18.74%，局部片岩中可见黄铁矿化，CaF2品位略高，与萤石矿化有关的蚀变主要有钾化、硅化、绢云母化和碳酸盐化，蚀变带宽度与矿体厚度成正比。主要蚀变特征分述如下：

图3 条带状矿石

1)钾化：在近萤石矿体附近，多呈脉状，晶粒较好，局部交代萤石，致密坚硬，具工业价值，但矿体规模较小。

2)硅化：主要在片理的裂隙中发育，多呈石英细脉，也有细粒集合体交代围岩，常与绢云母、碳酸盐化伴生。

图4 致密块状矿石

3)绢云母化：绢云母沿围岩层理、片理分布，或呈集体交代围岩，而保留交代矿物的假象。

4)碳酸盐化：方解石充填于围岩裂隙和空洞中，也有填充于矿石的裂隙或孔洞中，并交代萤石和一些早期金属矿物。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

本区矿床成因为沉积改造型，特征反映如下：1)矿体形态呈层状、似层状产出，产状与煤窑沟组地层相一致，萤石矿体均赋存于构造虚脱部位。2)矿体(化)在绝大多数情况下与含矿地层无明显界线，并且近矿围岩未见热液蚀变，矿体下部变粒岩发育。3)顶底板围岩炭质白云母石英片岩、二云石英片岩、白云石大理岩和变粒岩，片岩不但构成矿体的顶、底板，而且为矿体中的主要夹层，侧面反映了矿石的矿物成分与含矿母岩只是在矿物含量上有所差异，彼此密切共生，呈复合体形式产出。4)区内有新元古代双山细粒黑云正长岩出露，岩浆作用与萤石矿的成矿关系密切，但本区已施工钻孔中未揭露岩浆岩。

矿体在一套滨—浅海相碎屑岩—碳酸盐岩沉积建造中形成，在成矿作用的开始阶段，含F的成矿物质由新元古代火山喷发、热水沉积[2]作用而存于栾川群地层中，在冷却过程中，温度降低、压力减小，被岩浆分离出来的F离子与碎屑岩—碳酸盐沉积建造中的Ca离子结合，形成CaF2，氟化钙与碳酸盐、碎屑物为同一时期沉淀物，呈化学凝胶物胶结碎屑物，或与碳酸盐在同一物化环境下的同期产物；成岩期，在区域变质作用下，再次通过运移—富集—交代等改造作用[3]，形成层状、似层状、脉状矿体，并与片状围岩的形态一致，属中低温形成的矿床。综上所述，矿床成因类型为碳酸盐岩石中的层控型层状、似层状萤石矿床。

4.2 找矿标志

1)构造标志：矿体形态呈层状、似层状产出，并受新元古界煤窑沟组沉积变质建造严格控制，产状与煤窑沟组地层相一致，区内构造发育，构造虚脱部位是萤石的主要容矿场所。

2)围岩标志：围岩蚀变主要有钾化、硅化、绢云母化和碳酸盐化，其中大理岩发育的地层上部，炭质片岩较发育的层位，均可见萤石矿体，与成矿关系较密切。

3)岩浆岩标志：区内仅出露新元古代双山细粒黑云正长岩，见矿钻孔中未揭露岩浆岩，岩体为萤石的成矿提供了热动力条件和物质来源，尚待进一步研究[4]。

4)地球物理标志：本区岩层不同岩性电阻率差异达5～20倍，矿体顶、底板围岩在地电断面上为“高阻”或“中高阻”中的相对“低阻”，是成矿有利地段，而炭质片岩和萤石矿则表现为“低阻”。可以利用异常分布形态(岩体异常形态无规律、矿体异常形态呈线性带状)划分岩层、构造等，提供了物理基础。

5)其他标志：因地下水中融释大量氟离子，当地村民多具氟斑牙，该特征在该区域十分明显，可作为找矿的间接标志。

5 结语

1)矿体受构造和层位双重控制，呈层状、似层状展布，属中低温形成的矿床。

2)本区矿体的地质特征，均反映其成因为沉积改造型，认为含矿岩系属火山喷发间歇期的沉积碎屑岩—碳酸盐沉积，矿层产在碎屑岩向碳酸盐岩过渡带。

3)片岩与大理岩之间的层间裂隙[5]是矿体在煤窑沟组中的重要赋存部位，炭质片岩作为典型特征岩石，在本区地层岩性电阻率差异中所具有的独特地球物理特征，为第四系浅覆盖区找矿提供了一种手段。