嵩县杨山—车村—方城县一带萤石矿成矿地质特征研究

段世轻 刘志如 谢朝永

（1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院；2.河南省地质调查院）

河南省萤石矿带分为华南陆块南缘和桐柏大别2 个成矿亚带［1］，北亚带包括合峪、车村、鲁山、方城、竹沟、尖山［2］。通过研究总结车村、木植街、南坪、大王沟及方城独树镇、汪庙、土门、大店、塔山等萤石矿区成矿地质特征，以期为该地区后续开展地质勘查工作提供指导。

1 成矿地质背景

该地区地处华北陆块南缘和北秦岭造山带2 个二级构造单元之间，属华北地层区豫西地层分区熊耳山地层小区。区域上岩浆活动剧烈，新元古代双山正长（斑）岩与方城萤石矿成矿关系密切［3］，中生代早白垩纪侵入岩与嵩县地区萤石矿成矿关系密切，广泛分布于区域中部合峪、车村、石人山和伏牛山一带，构成区内侵入岩主体，代表区内最主要的岩浆活动期。由一系列不同规模、不同期次的复式深成岩体组成，呈北西西—近东西向岩基、岩株状产出，约占区域面积的60%。岩石类型以二长花岗岩为主，其次为正长花岗岩，以及少量闪长岩和石英闪长岩等。按岩石谱系单位主要可分为姜家庄单元、天桥沟独立侵入体、合峪超单元、伏牛山序列、老君山超单元、石人山岩体和太山庙序列等。中生代的侵入岩为本区热液矿床的形成提供了热液及矿物质［4］。

2 矿体地质特征

嵩县杨山—车村萤石矿含矿岩系为燕山晚期花岗岩体中的构造角砾岩，围岩为蚀变中—粗粒花岗岩，胶结物为萤石，角砾为石英、蚀变花岗岩；出露长度200～4 000 m，走向北东、近东西、北西向，倾角陡倾斜。矿体厚度受断裂带宽度控制，厚度2.30～0.38 m，平均2.85 m 左右，品位36%～67.44%。矿体形态见车村萤石矿03矿脉28勘探线平面(图1)。

方城萤石矿含矿岩系为栾川群煤窑沟组一套滨—浅海相陆源碎屑碳酸盐沉积建造，围岩为大理岩、石英片岩。走向近南北、近东西，倾角35°～60°，个别陡倾斜。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、规模与层间构造相吻合。厚度1.3～10 m，平均4.50 m，品位33.31%～81.80%。矿体形态见独树镇萤石矿第00线勘探线剖面(图2)。

2.1 矿体厚度、品位特征

嵩县杨山—车村萤石矿体呈陡倾斜脉状产于燕山晚期中—粗粒花岗岩体断裂构造带中，矿体的产状、形态及分布严格受构造控制，表现为矿体产状不仅与构造产状高度一致，而且矿体厚度亦随构造厚度变化而变化。矿体最小厚度1.10 m，最厚可达17 m，品位22.5%～85%；嵩县萤石矿厚度变化：从西往东自合峪杨山萤石矿往东→车村、南坪→方城土门、大店萤石矿，平均厚度从1.10～10 m，厚度变大；品位从45.40%～81.8%，品位升高。嵩县—方城萤石矿厚度品位［5-7］变化示意图见图3。

2.2 矿石质量特征

2.2.1 矿物成分

嵩县大王沟—车村萤石矿区矿石矿物为萤石，脉石矿物为主要有玉髓（或微粒石英）、绿泥石、高岭土，少量绢云母和褐铁矿，局部见有方解石。矿石化学成分主要为SiO2与CaF2，SiO2与CaF2呈高低相对互为消长的关系；S 和BaSO4与CaF2含量无明显相依关系。

方城萤石矿区矿石矿物为萤石；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。矿石化学主要成分：CaF2为22.17%～51.45%、SiO2为10.63%～53.19%、CaO 为4.04%～44.91%、Al2O3为1.48%～14.93%、K2O 为1.24%～10.93%、MgO 为 0.71%～6.51%、Na2O 为0.04%～4.73%、P2O5为0.02%～0.91%、Tfe 为1.82%～8.25%、S为0.10%～0.75%，其他杂质含量甚微。

2.2.2 矿石结构构造

嵩县大王沟—车村萤石矿石结构主要有自形—半自形粒状、它形结构、微晶—胶状结构。矿石构造主要有块状、角砾状、条带状、角砾状、斑点—星点状构造和细脉状、网脉状构造。

2.2.3 矿石类型

依据矿物组合及结构构造特征，可将区内萤石矿划分为块状、胶结状、条带状、石英萤石矿、细脉状萤石矿5种。现将其特征分述如下。

（1）块状。由萤石单矿物组成，萤石含量在80%以上，矿石具不均匀粒状结构、块状构造，淡绿及灰白间有淡紫色，深紫色及无色者少量。萤石多呈半自形粒状或他形不规则状，少数呈自形立方体。颗粒大小以2～3 mm 和7～10 mm 者居多，少数自形晶可达20 mm以上。

（2）胶结状。即蚀变花岗岩角砾被萤石伴以少量玉髓充填胶结而成，也叫副角砾状萤石矿。矿石具清楚的角砾状构造，角砾成份以硅化及绿泥石化、高岭石化花岗岩为主，玉髓岩次之。角砾棱角明显，大小悬殊，一般5～10 cm，少数可达数十厘米乃至一米有余。角砾彼此互不相连，呈稀散状分布于矿石中。

（3）条带状。以紫色、浅色萤石及少量玉髓相间呈平行条带状产出为其特征，或以浅色、无色萤石矿与及蚀变花岗岩相间呈平行条带状产出为其特征。矿物组合以萤石单矿物型为主。石英萤石型次之。沿矿石条带的延伸方向，常显出流动构造的特点。该类矿石分布零星，主要分布于M03 与M11 矿体中深部。其CaF2含量一般较高达90%，矿物组合属石英—萤石型，但所占比例较小。

（4）石英萤石矿。矿石矿物为萤石和石英。二者呈无规律混生，多为条带状、团块状或不规则状。CaF2平均含量为22%～40%，多属贫矿。矿物组合属萤石—石英型。此类矿石主要分布在靠近块状萤石矿的边部或厚大矿体的浅部显示。

（5）细脉状。矿石以萤石为主间以少量玉髓，呈细脉状充填于蚀变花岗岩的裂隙中。萤石脉幅宽窄不一，一般在1～5 cm。此类矿石多分布于主矿体两侧靠近围岩附近，CaF2平均含量为20%～30%，多属贫矿。

2.2.4 矿化与围岩蚀变

矿化主要为萤石矿化，围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、高岭土化。其中硅化强处，矿化富集、品位较高。

3 成矿规律

3.1 成矿作用分析

嵩县大王沟—车村萤石矿出露岩体为燕山晚期花岗岩，归属太山庙岩体，岩性为黑云母二长花岗岩。黑云母是花岗岩中F 的重要携带者，黑云母含量多少对萤石的氟和氟化物的形成有重大作用。由表1 可知，燕山期酸性岩含氟最高，为成矿提供了丰富的氟物质来源。

方城萤石矿成矿物质的钙来源于栾川群煤窑沟组的大理岩，氟来源于新元古界岩浆热液中的卤水。低温热液顺层侵入大理岩热液交代形成萤石矿。

3.2 矿床成因

嵩县大王沟—车村一带萤石矿根据陈楼萤石矿山成矿温度测试资料，矿床形成温度为240～113 ℃，大致可划分为如下3个温度区间。

（1）240～225 ℃为成矿最高温度，形成紫色萤石，分布于矿体顶底板内侧和次级裂隙中。

（2）198～143 ℃为主要成矿温度，形成大量的淡紫色、淡绿色和灰白色块状萤石矿，分布于主矿体中央。

（3）115～113 ℃为成矿作用结束温度，形成淡绿色萤石和晶洞萤石。

含萤石矿断裂构造既是导矿断裂，又是容矿断裂。矿体产状与断裂一致，矿体呈脉状赋存在断裂带中。断裂带具有多期活动特征，矿化活动也具有多期性。嵩县大王沟—车村一带萤石矿体为中—低温热液裂隙充填型矿床。

方城萤石矿矿床成矿作用分析，含钙的成矿物质由火山喷发、热水沉积作用而存于栾川群地层中，形成一套滨—浅海相碎屑岩—碳酸盐岩沉积建造，同期由于新元古代火山喷发频繁。根据区内矿石矿物的特点、矿物成分、结构构造等特征分析，皆属中低温形成的矿床。碳酸盐岩石中的层控型层状、似层状萤石矿床，矿床成因类型应属沉积改造型。

4 找矿标志

4.1 热液充填型萤石矿找矿标志

（1）地球化学异常标志。氟的地球化学异常是寻找萤石矿的直接标志，收集的以往地质资料，特别是1989年河南省地矿厅区测队提交的《鲁山幅1:20万区域地球化学调查报告》，显示普查区内存在多处CaO、F 高含量区，且异常强度大，这些化学异常区既为普查提供了靶区，同时也是良好的找矿标志。

（2）地表矿化标志。地表萤石脉或石英萤石脉天然露头、转石、采矿遗址是普查区找矿直接标志之一。

（3）构造标志。普查区所有萤石矿脉均储存构造蚀变带内，其产状与构造带一致。这些构造既是成矿通道又是储矿场所，破碎带膨大部位、转折部位，或是构造交汇部位，是矿化富集的良好地段。因此，构造是最直接的找矿标志。

（4）围岩标志。围岩蚀变主要有硅化、绿泥石化，高岭石化，其次有绢云母化、褐铁矿化和方解石化。硅化与绿泥石化主要沿断裂构造带及矿脉两侧发育，与成矿关系较密切。方解石化多沿小裂隙分布，但是局部可见方解石和萤石共生，方解石可能是成矿过程产物，由此其对于萤石矿的寻找有积极作用。

（5）地貌标志。萤石矿赋存于构造蚀变带内，由于构造蚀变带内普遍存在高岭石化、绿泥石化等蚀变，其抗风化能力弱，易风化；而构造带围岩则是岩性坚硬的花岗岩，抗风化能力强，故地貌显示“凹”地形。此种地貌易于识别，是重要的找矿标志。

4.2 沉积改造型萤石矿找矿标志

（1）含矿岩系标志。①炭质白云母石英片岩与二云石英片岩、二云片岩等的互层部位；②区内构造发育，构造虚脱部位也是萤石的容矿场所；③区内大理岩发育的地层上部。

（2）地球物理异常标志。受炭质片岩和构造带的双重影响，地电断面上的“高阻”或“中高阻”的相对“低阻”，是成矿有利地段，是本区找矿的地球物理标志。

5 结论

热液充填型萤石矿大多产于张性裂隙中，受构造规模所限萤石矿体延伸长度、深度都不大，成矿规模有限；热液改造型萤石矿为层控矿床，成矿前景广阔，是萤石矿床找矿突破的方向。