江西云頂庵螢石礦床地質特征及成因分析

陳立泉，朱建林，劉春生，李淑琴，王 珍，羅 平，黃考輝

(1.江西省地質局第六地質大隊，江西 鷹潭 335001；2.江西省地質局第八地質大隊，江西 上饒 334001)

云頂庵螢石礦區位于上饒市城區南東 166°方向直距 24km 處，礦區共探獲礦石總量 115 萬 t，CaF2量 54.78 萬t，平均品位 47.61%，目前礦山年開采礦石8 萬t，屬中型礦山規模。地勘單位曾在北武夷山地區勘查發現了葛山塢螢石礦、銅鈸山螢石礦、五培塢螢石礦、篁碧螢石礦等多個礦床，使之成為江西省重要的螢石礦集區，并對該區的礦床分布及礦石特征進行了研究和總結[1-5]。云頂庵螢石礦作為新勘查發現的隱伏礦床，尚未有人對其礦床地質特征和成礦作用標志進行研究總結。筆者通過野外調查和綜合研究，總結了成礦地質特征，探討成因類型，對比區域上的螢石成礦規律，提煉找礦標志，為北武夷山地區下一步的找礦提供借鑒。

1 區域地質背景

云頂庵螢石礦床位于武夷山北部，大地構造位置處于萍鄉—廣豐深斷裂帶南側，位于饒南坳陷與武夷山隆起之間。

區域出露基底地層為新元古界青白口系周潭巖組、南華系萬源巖組。周潭巖組為一套深?！紊詈－h境形成的含中基性火山巖、鈣質巖層，萬源巖組為淺海相陸屑—火山碎屑建造，以變質較深的片巖、變粒巖、混合巖等為特征。蓋層主要為晚石炭世—中二疊世沉積的淺海碳酸鹽—碎屑巖建造，分布有石炭系藕塘底組、二疊系馬平組—車頭組、二疊系樂平—大隆組。晚二疊世—中三疊世，形成了一套海陸交互相泥沙質碎屑巖(含煤)建造樂平組、濱海相碳酸鹽—碎屑巖建造鐵石口組、楊家組。中生代的地層為侏羅系水北組—章平組砂巖、粉砂巖及白堊系的火山碎屑巖、紅色碎屑巖等。

區域構造運動及巖漿活動頻繁，自晉寧運動以來，多時期多階段的構造運動形成了區域上的基礎格架，斷裂構造以北西、北東及東西向為主。武夷山地區巖漿活動多期次，尤其燕山期大規模巖漿侵入形成了一系列侵入巖、火山巖、次火山巖，分布有嶺底巖體、桃家巖體、鐵山巖體等，主要巖性為黑云母花崗巖、二長花崗巖、石英閃長巖等。巖漿巖侵入過程中伴隨著熱液活動，為螢石礦的形成創造了條件(圖1)。

圖1 云頂庵螢石礦構造位置圖

2 礦區地質特征

2.1 地層

研究區出露地層主要為新元古界青白口系周潭巖組(Pt31az)、中生界下侏羅統水北組(J1s)(圖2)。

圖2 云頂庵礦區地質簡圖

周潭巖組巖性主要為絹云母片巖、二云(黑云)石英片巖、二云片巖、黑云(角閃)斜長變粒巖，呈帶狀分布于礦區北側，厚度大于 500m。

水北組(J1s)是區內的主要地層，與下伏周潭巖組地層呈角度不整合接觸關系。下段分布于礦區西側和北側，上段分布于礦區南側和東側。地層傾向主要為南東，傾角一般較緩，20°～40°為主，厚度大于1400m。下段巖性主要為灰白色中厚層細粒長石石英砂巖、細粒石英砂巖夾含礫細粒巖屑石英砂巖、粉砂巖以及灰白色—灰色含礫長石(石英)砂巖、細?！写至ｉL石(石英)砂巖以及少量粉砂質頁巖等。上段巖性主要灰黑色含炭粉砂巖、灰白—淺灰細粒長石石英砂巖、粉砂巖、巖屑石英砂巖、灰黑色含炭質頁巖、含炭質泥巖、細粒含炭質長石砂巖及粉砂質頁巖，微細水平層理發育。

2.2 構造

礦區內構造主要為北西西向斷裂F1、F2，控制著本區礦體的空間分布、規模及形態產狀。

F1 分布于礦區北側，走向長約460m，破碎帶寬2 ～5m，總體走向95°～117°，傾向南南西，局部傾向南東，傾角 68°～80°，為一正斷層。破碎帶內巖石硅化強烈，主要由石英脈、碎裂巖及構造角礫巖等組成，構造角礫呈次棱角狀至次圓狀，成分為粉砂巖、長石砂巖等，大小 2 ～15mm 不等，膠結物主要為硅質，部分石英脈體內發育石英晶洞，洞內可見 1 ～4mm 的石英晶簇。

F2 斷裂分布于中北部，分布在上侏羅統水北組地層中，為研究區V1 礦體和部分V2 礦體的控礦、容礦構造。區內走向長大于 1km，總體走向275°～290°，傾向北北東為主，傾角 63°～87°。一般以硅化破碎帶、碎裂巖帶形式產出，地表寬一般較窄(＜2m)，中深部變厚，一般厚 6 ～15m，最厚約 25m。斷面光滑，下盤斷面常發育有鏡面及擦痕，斷層性質以張性為主。破碎帶由構造角礫巖、碎裂巖、硅化石英脈、螢石石英脈及螢石脈等組成。構造角礫巖中角礫成分主要為長石砂巖、炭質頁巖，呈尖棱角狀—次棱角狀。硅化石英脈呈細脈狀、網脈狀及透鏡狀，脈寬一般 1 ～5cm。硅化石英脈、螢石石英脈常充填于構造角礫巖中充當膠結物。破碎帶寬度與螢石礦化厚度總體呈正相關，螢石礦化厚度在淺部一般較薄，中深部增厚，主要分布于+61 ～+261m。

2.3 巖漿巖

研究區內僅在鉆孔中見有中性巖脈閃長玢巖，巖石呈深灰綠色，斑狀結構，基質具細粒半自形粒狀結構，塊狀構造。由斑晶(12%)和基質(88%)組成，斑晶成分為斜長石，強絹云母化，呈淺灰渾濁狀?；|主要由斜長石及少量石英、黝簾石、方解石、綠泥石等組成。

2.4 圍巖蝕變

研究區圍巖蝕變種類主要有硅化、碳酸鹽化、高嶺石化、絹云母化等。①硅化：代表性蝕變巖呈不規則條帶狀和團塊狀在礦體頂底板石英砂巖中產出，具體表現形式為粗晶狀石英集合體、石英巖和玉髓團塊；其中硅化主要沿北西西向構造破碎帶呈線型分布，且往往從構造破碎帶中心向兩側硅化蝕變由強減弱。硅化帶由于抗風化，在地表呈現正地形“硅帽”；②碳酸鹽化：代表性蝕變巖呈不規則團塊狀或透鏡體沿構造裂隙帶分布或在螢石礦體的孔穴中產出，并且以分布范圍有限和產出規模較小為特征，具體表現形式為粗晶(偉晶)狀、柱狀或放射狀集合體；③高嶺石化：代表性蝕變巖呈不規則條帶狀或團塊狀在礦體頂底板巖屑砂巖、閃長玢巖中產出；④絹云母化：代表性蝕變巖呈不規則條帶狀、團塊狀和脈狀在礦體頂底板巖屑砂巖、閃長玢巖中產出，具體表現形式是各類長石類礦物為絹云母集合體所交代。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

區內勘查發現兩條螢石礦體V1 和V2，兩者大致平行分布，且均為隱伏礦體(圖3)。其中 V1 為主礦體(圖4)，位于 V2 的下部。V1 和部分V2 賦存在F2 斷裂帶中。礦體呈脈狀產出，容礦圍巖為長石細砂巖、炭質頁巖、炭質泥巖等，礦體與圍巖界線清晰。礦體沿張性斷裂帶充填的特征非常典型，礦脈兩側壁上可見斷層面。

圖3 3 號勘探線剖面圖

圖4 云頂庵螢石礦V1 礦體特征

主礦體V1 礦體賦存在 F2 斷裂帶中，其形態、產狀均受北西西向 F2 斷裂控制，呈陡傾斜脈狀產出，地表未出露螢石礦化露頭，為隱伏礦體。礦體總體走向 255°～287°，傾向北北東為主，傾角 65°～86°。礦體長 500m，延深一般為200m 左右( 最大247m)，埋藏深 84 ～311m，賦存標高+61 ～+285m。其頂底板圍巖多為硅化、螢石化構造角礫巖、硅質巖及碎裂巖，次為硅化炭質(泥)頁巖、長石砂巖，局部為碎裂閃長玢巖。礦體真厚度為1.00 ～11.15m，具較明顯的膨大縮小現象，平均3.82m， 厚度變化系數 71.52%，屬厚度變化中等類型；單樣 CaF2品位 20.28%～89.46%， 平均品位47.36%，品位變化系數為35.45%，屬有用組分分布較均勻型。

V2 礦 體 長106m， 傾 向 延 深 66 ～78m, 走向 北 西 西， 傾 向 南 南 西， 傾 角79° ～83°, 礦體 真 厚 度2.66 ～6.67m， 平 均4.67m, CaF2品位10.52% ～69.33%， 平 均36.35%, 賦 存 標 高+124 ～+222m，礦體規模較小。

螢石礦體由中心向兩側出現礦物分帶的現象，中心向兩側依次發育螢石脈→石英—螢石脈(條帶)→螢石—石英脈→硅化螢石化復合構造角礫巖→圍巖(長石砂巖、含碳砂巖、粉砂巖、閃長玢巖等)。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦物組成及結構構造

礦石礦物是螢石，脈石礦物有石英，局部含少量玉髓(蛋白石)、方解石等；螢石多呈乳白色、淡綠、翠綠，少量紫、暗紫、玫紅色等。礦石呈塊狀構造、角礫狀構造及條帶狀構造。深色螢石主要分布于礦脈兩側，淺色螢石主要分布于礦脈的中心部位，根據不同顏色螢石嵌布特征，淺色螢石結晶時間一般晚于深色螢石。石英為乳白色，半自形—他形晶體，多呈糖粒狀、梳狀、放射狀、纖維狀、隱晶質集合體，一般呈團塊或脈狀充填于螢石晶粒構成的空隙或其裂隙(碎裂面及解理縫)中，有時呈皮殼狀包繞螢石晶體，局部交代螢石礦。玉髓、方解石多在晚期形成，伴隨石英充填于螢石的裂隙和孔隙中。

3.2.2 礦石類型

按礦石的主要礦物組分及其結構構造特征，可劃分為螢石型礦石、石英—螢石型礦石及螢石—石英型三種類型(圖5、圖6)。①螢石型礦石：主要由螢石組成，含少量雜質，礦石呈淺綠、翠綠、灰白色，自形、半自形晶體，塊狀構造，螢石含量＞75%，該類型區內相對較少見，約占5%。②石英一螢石型礦石：為螢石含量大于石英含量的礦石，主要礦物成分為螢石、石英，礦石呈白色、灰白色、淺綠色，呈結晶粒狀結構、碎裂狀結構，條帶狀、環帶狀及角礫狀構造，螢石多呈半自形或他形粒狀，含量 50%～75%。石英主要為隱晶質玉髓，呈條帶狀或細脈狀穿插于螢石晶體間，少量為自形柱狀晶體，生長于晶洞中，形成晶簇，含量40%～25%。為區內第二主要類型，約占38%。③螢石—石英型：為石英含量大于螢石含量的礦石，主要礦物為石英、螢石，礦石呈白色、乳白色為主，呈角礫狀、條帶狀、塊狀構造。螢石呈自形、半自形粒狀或他形，以白色為主，含量20%～50%；石英主要為隱晶質玉髓，呈條帶狀或脈狀穿插于螢石晶體間，少量為自形柱狀晶體，含量40%～50%；次要礦物為硅化的圍巖角礫，為區內第一主要類型，約占57%。

圖5 云頂庵螢石礦照片

圖6 螢石礦鏡下照片

3.2.3 礦石化學成分

礦石中主要化學成分為CaF2和SiO2，少量Al2O3、CaCO3、Fe2O3等。CaF2含 量 一 般20.28% ～89.46%， 平 均 品 位47.76%；SiO2含量40.60% ～50.38%， 平 均46.43%；Al2O3含 量1.97%～2.09%，平均2.06%；CaCO3含量0.26%～1.14%，平均0.57%；Fe2O3含量0.16% ～1.16%，平均0.56%。礦石中有害雜質S、P 含量低，分別為0.17%和0.003%。

4 成因分析

已有研究將螢石礦床分為沉積改造型、熱液充填型和伴生型三種礦床類型[6-9]。熱液充填型螢石礦熱液主要來源于巖漿期后熱液和大氣降水，成礦物質則來源于巖漿及地層，其沉淀機制主要是由于水巖反應，熱液運移過程中溫度、壓力的變化[10-20]。

研究區的物質來源主要為巖漿熱液和地層。前人研究北武夷山地區的螢石礦特征，發現螢石礦物REE 配分模式與富氟花崗巖稀土模式相近似，標志著螢石與源巖相一致的礦物學和地球化學特征。故認為研究區的F 元素主要是中、酸性巖漿活動產生的巖漿熱液從地下深處攜帶而來的[21]。同時區內基底地層周潭巖組變質巖提供了一定的物質來源，有研究表明周潭巖組變質巖F 含量高，而且F 的滲出量也明顯高于上覆各時代地層和巖石中F的滲出量，客觀表明了周潭巖組基底變質巖系的富F 性能及對螢石礦成礦的貢獻與作用[22]。研究區外圍分布有石炭系灰巖，推測礦區深部應該發育晚古生代碳酸鹽建造，在熱液運移過程中進一步提供了豐富的Ca 元素。而賦礦地層侏羅系砂巖，沒有物質來源的基礎，只是作為容礦圍巖。研究區發育的北西西向斷裂深受北武夷山地區巖漿構造運動的影響，形成于成礦前，為含礦熱液運移，螢石礦沉淀提供了空間(圖7)。

圖7 云頂庵螢石成礦模式圖

綜上所述，本文認為燕山期武夷山地區發生大規模巖漿活動，部分巖漿熱液侵入云頂庵地區，活動過程中大量蠶食晚古生代碳酸鹽—碎屑巖建造，并萃取地層中的元素形成富含Ca2+、F-離子的熱液，含礦熱液進入地層的斷裂中，與大氣降水匯聚，混合熱液與圍巖發生強烈的水巖反應，溫度、壓力、鹽度等發生變化，最終沉淀形成螢石礦。礦體產于地層斷裂中，是典型的熱液充填型螢石礦。

5 結論

(1)云頂庵地區內勘查發現兩條大致平行分布的隱伏螢石礦體，賦存于侏羅系水北組巖層北西西向斷裂中，主要成分為螢石、石英、方解石等，頂底板為砂巖、粉砂巖等，礦體與圍巖界線清晰。

(2)云頂庵螢石礦形成于燕山期造山伸展環境，北武夷山大規模巖漿活動，侵入云頂庵地區，并萃取地層中的元素形成富含Ca2+、F-離子的熱液，含礦熱液運移至巖層斷裂，發生水巖作用，溫度、壓力、鹽度的變化，最終沉淀結晶形成螢石礦，是典型熱液充填型螢石礦。

(3)主要找礦標志是：①地表較為凸出的正地形的“硅帽”；②斷裂發育且周圍有巖體分布的部位；③地表齲齒狀“ 石英脈” 轉石、巖體破碎帶呈線性分布的硅化等蝕變分布區段；④硅化、玉髓化、高嶺石化、絹云母化和方解石化等圍巖蝕變發育地段。