矿床类型

如题所述

根据我国萤石矿床的基本地质特征及成因,将工业萤石矿床划分为4种类型:硅酸盐岩石中的热液充填型萤石矿床、碳酸盐岩石中的热液充填交代型萤石矿床、碳酸盐岩石中层控型萤石矿床、伴生型萤石矿床。

一、硅酸盐岩石中的热液充填型萤石矿床

该类型萤石矿床分布于中生代陆相火山岩系和酸-中酸性岩浆岩中,为我国萤石矿床最重要的类型,具有很大的工业意义。我国东部和东南部的中生代火山岩系和燕山期花岗岩体内集中了全国大多数的萤石矿床。火山岩系以凝灰岩、熔结凝灰岩类为主,其次为流纹岩、流纹斑岩、凝灰质砂岩、砂页岩以及有关的次火山岩;花岗岩类包括钾长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、石英二长岩等。

萤石矿床明显受断裂构造控制,控矿断裂构造可以有多种类型,东部沿海萤石矿床分布地区,几百个萤石矿床夹持于昭兴-江山-瑞金和丽水-大埔两条深大断裂之间的构造-岩浆带内,其中具体的控矿构造包括:区域性北东向压-压扭性断裂带,北西向张性断裂带,北北东和近东西向共轭断裂,各种断裂构造的复合部位,以及与火山口、次火山岩体有关的断裂构造。例如,浙江省武义-永康萤石矿田,控矿断裂构造有4组(图6-1):北东、北西、东西和南北方向,其中北东方向的矿脉最为重要,矿脉数占矿田内的53.1%,矿石储量所占比例高达86.4%。在非火山岩地区,如河南省信阳明港一带的萤石矿床,产于花岗体内及其接触带变质岩中,脉状矿体受北东东、北西、近东西和近南北方向等4组断裂构造控制,以前两组为主,总体上构成一个北西西向的脉体群。

矿体以脉状为主、次为透镜状,个别为囊状,矿脉可成群出现,矿脉相互平行或呈雁行排列。脉状矿体多陡倾斜,其长度由百米至几百米。矿体与围岩界线清楚,围岩有显著的蚀变,以硅化为主,伴有冰长石化、萤石化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化、碳酸盐化、重晶石化等,蚀变带与构造破碎带关系密切,距矿体愈近蚀变愈强。

图6-1 浙江武义-永康萤石矿田地质略图

(据吴自强等,1989)

1—上白垩统;2—上白垩统方岩组;3—下白垩统朝川组;4—下白垩统馆头组;5—上侏罗统磨石山组;6—流纹斑岩;7—安山玢岩;8—实测、推测断层;9—大型萤石矿床;10—中型萤石矿床;11—小型萤石矿床;12—萤石矿点;13—不整合界线;14—地质界线

矿石以块状、条带状、角砾状构造为主,次为晶簇状、环带状、球状、梳状、放射状构造,局部见皮壳状、葡萄状、网格状构造。矿石中组成矿物以萤石为主,脉石主要有石英、玉髓(少数矿床以粘土为主),其次有蛋白石、高岭石、黄铁矿、方解石、绿泥石、叶蜡石、绢云母、燧石或玛瑙、软锰矿及硬锰矿、锶钡石等,少数矿床伴有重晶石,个别矿床伴有方铅矿、闪锌矿及黄铜矿。萤石以浅绿-绿、粉红-紫、灰白-白色为主,次为浅黄、浅灰及灰色,少数为蓝、灰-灰黑色。按各矿区矿石中主要矿物组合,可以分为以下几种矿石类型:萤石型、石英-萤石型、萤石-石英型、水晶-萤石型、萤石-玉髓(蛋白石)型、重晶石-萤石型、方解石-萤石型、石英 冰长石 萤石型、黄铁矿萤石型、褐铁矿(针铁矿)-石英-萤石型、含铀萤石型。在上述类型中,以石英-萤石型分布最广;萤石型矿石质量最好,但仅局部出现;萤石-石英矿石质量较差,各矿区大量出现。矿床一般因多次成矿作用形成,越是大型矿床,矿石类型越复杂。

陆相火山岩的萤石矿床在我国浙江分布广泛,规模大型和小型皆有,具有重要工业意义。浙江省武义杨家、溪里等矿床可为典型矿床。

关于本类矿床的成因,以往根据矿床与火山岩密切的空间关系、矿床中热液作用的特点明显、火山岩含氟较高(0.1%~0.46%较其丰度值高2~8倍)等事实,认为属于火山热液型矿床。20世纪90年代以来,对武义中生代萤石矿田开展了地质、地球化学、同位素、萤石中包裹体、模拟实验等的综合研究,提出含矿地下热水循环汲取成矿的模式(图6-2)。

萤石矿床是在温度110~140℃和压力为4.7~42.6Pa的地表-近地表的条件下形成的,属于浅成低温热液矿床。成矿物质来源于下伏地层,特别是前震旦基底中黑云斜长片麻岩如区内陈蔡群变质岩氟丰度为0.094,黑片斜长片麻岩为0.12。其厚度大,分布广,氟源丰富,可能是成矿的矿源层。据萤石的包裹体的研究,δD值为-42‰~-68‰,δ18O值为-6.93‰~-2‰,反映了成矿流体为大气降水成因。此外,成矿年龄比火山岩低25Ma以上的事实也说明成矿与岩浆水无关。大气降水可沿构造裂隙向下渗流,至深处因地热影响而温度升高,与周围岩石发生水岩反应,使其上升至地表开放-半开放裂隙时,矿质沉淀形成萤石-石英矿脉。由于断裂带多次活动,所以成矿作用也表现为多阶段的特点。这种成矿模式是否有普遍意义,应进一步研究。

图6-2 武义矿田萤石矿床成矿模式

(据韩文彬等,1991)

1—第四系;2—下白垩统永康群;3—上侏罗统磨石山群;4—前震旦系陈蔡群;5—萤石矿脉;6—溶蚀带和蚀变带;7—地热泉;8—冷渗流地下水运移方向;9—含矿地热水运移方向;10—盆底或盆缘断裂;11—盆内含矿断裂;12—地热等温线;13—热源;14—岩(矿)石年龄

硅酸盐岩石中热液充填型萤石矿床另一类型是产于花岗质岩体中的矿床,另外还有一些产于砂岩、页岩和分布于造山带或活化地台基底的变质岩中。除产于花岗岩中的矿床外,矿床附近可见中-酸性浅成、中深成的侵入岩。矿体产于围岩的各种裂隙或破碎带中,其形状决定于裂隙的性质,从简单规则的脉状到各种不规则的脉状皆有。脉长由几十米到千米以上,厚几米到几十米,矿化深度百米到几百米。脉旁围岩蚀变以硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化较为普遍。矿石类型常见的有①萤石型;②石英萤石型或萤石石英型;③重晶石硫化物萤石型。

该类型矿床分布较广,多为中、小型,矿石质量较好,萤石储量由几十万吨到百万吨以上。有的矿床中含铅、锌、铜的硫化物、重晶石以及金、银和镉等有益组分,可综合利用。有的甚至成为含萤石的多金属矿床,萤石只为副产品。

由于矿床与中酸性侵入岩的空间关系密切,侵入岩中萤石的含量较高(有的达108.7g/t)的特点,推测大部分矿床属于低中温岩浆热矿床。

河南省嵩县陈楼萤石矿床可为典型矿床,是产于燕山期花岗岩体断裂带中的大型萤石矿床(图6-3)。此外,湖南衡南、湖北红安等萤石矿床也属此类型。

二、碳酸盐岩石中的热液充填交代型萤石矿床

主要分布于地台区,产于石灰岩或白云岩中(图6-4),矿床附近常出现基性岩脉、岩床。矿床明显受地质构造控制,包括褶皱轴部、断裂构造、层间破碎带、古喀斯特溶洞、塌陷角砾岩带等等。矿体呈脉状、筒状、似层状、透镜状、鞍状及囊状等,各种矿体都具有交代围岩的特点。近矿围岩有明显的热液蚀变,包括硅化、萤石化以及重结晶现象。矿石一般呈致密块状、角砾状、条带状、条纹状、浸染状以及生物残骸等构造。按矿石中的共生矿物,矿石类型常有以下几种:

(1)方解石-萤石型:以萤石、方解石为主,方解石含量可达30%以上。此外,还含少量石英、黄铁矿与铅锌硫化物,因此可综合利用。本类型矿石分布最广。

(2)重晶石-方解石-萤石型:与上相似,但含一定数量的重晶石。

(3)石英-萤石型:分布较广,可构成百万吨的萤石矿床。这类型矿床规模以中、小型为主,如云南富源老厂、江西德安、辽宁义县三宝屯等萤石矿床(图6-4)。国外以美国伊利诺伊-肯塔格地区、南非德兰士瓦马丽科(Marico)地区的萤石矿床较为有名。

图6-3 陈楼萤石矿物12号勘探线剖面图

(据吴自强等,1989)

1—花岗岩;2—绢云母化硅化花岗岩;3—萤石矿体

三宝屯萤石矿床被认为是碳酸盐岩石的充填交代型矿床,受背斜构造控制。

马丽科萤石矿床早期曾被认为属岩浆热液交代矿床,形成温度主要在150℃±20℃。近年来研究表明,矿床具一定的层位,矿石内发育有变质矿物如透闪石等说明矿化作用早于变质作用,矿床内虽有交代现象,但与岩浆活动无关,矿石内还见有具同生沉积组构的矿石,如变余的结核状矿石,层纹状的矿石,矿石具微细韵律薄层等等。因此,矿床被认为层控矿床,即来自低品位的同生沉积的萤石地层中的氟,在成岩与变质过程中进入溶液,沿各种构造裂隙活动并交代白云岩形成萤石矿床。

图6-4 三宝屯萤石矿Ⅶ号勘探线剖面图

(据吴自强等,1989)

1—第四系残积层;2—上侏罗统义县凝灰质角砾岩;3—蓟县系雾迷山组;4—角砾状微粒石英岩(硅化岩);5—燧石条带白云质灰岩;6—玢岩脉体;7—萤石矿体;8—不整合界线

三、碳酸盐岩石中层控型萤石矿床

这一类型仅见于内蒙古苏莫查干敖包矿区,是我国近期发现的新型萤石矿床。矿床分布于华北地台北缘。矿区内出露有下二叠统西里庙组,主要由海相酸性火山岩夹板岩及结晶灰岩组成。萤石矿床具有固定层位,产于结晶灰岩中。矿体呈层状,与围岩基本整合产出,顶板为炭泥质斑点板岩,底板为片理化流纹斑岩,围岩蚀变微弱。矿层走向50°,倾向北西,倾角30°~45°,地表矿层断续出露长达1900m,其中夹有结晶灰岩、矽卡岩,矿层延深500~800m,平均厚5m左右,最大厚度达29m。矿石矿物主要由糖粒状萤石组成,脉石矿物有石英、胶状硅质岩、方解石及少量浸染状黄铁矿等。矿石较纯,以富矿为主,含CaF2一般为40%~94%(平均67%),BaO、P2O5、Sb含量高于正常丰度值。矿层围岩中F的含量较高(流纹岩为0.17%~0.69%,板岩为0.20%~0.92%,结晶灰岩为0.28%~0.36%),表明矿层形成于高氟环境。层状糖粒状萤石的包裹体中,未见气体和含子矿物的包裹体。均一法测定的温度范围为85~270℃。

苏莫查干敖包矿区探明矿石储量预算在2000×105t以上,是我国罕见的大型萤石矿床。

对该萤石矿床的成因认识有两种不同观点,一种认为,矿床与海相火山喷发有关,在火山喷发间歇期,由于含氟的热水活动与沉积作用,形成海相层状萤石矿床即热水沉积矿床(李士勤,1983;曹俊臣,1987),以后遭受区域变质作用的改造进一步富集;另一种观点则认为,成矿物质主要来源于附近的燕山晚期花岗岩体,应属岩浆热液交代型层状萤石矿床。后一种观点不能合理地解释矿床呈层状稳定产出、矿石中残留有沉积的构造如条带和层纹等、在板岩中还见有萤石结核等地质事实。

四、伴生型萤石矿床

这类萤石矿床是指萤石以脉石矿物的形式赋存在其他金属矿床中,具有综合回收价值的低品位萤石。它不是独立的萤石矿床,而是加工金属矿石时的副产品。

我国有些铅锌硫化物矿床中伴生有萤石,如湖南桃林铅锌矿床,平均含CaF215.77%。湖南柿竹园钨锡多金属矿床中,一些金属矿石及蚀变岩普遍含萤石,CaF2含量由8%~25%;白云鄂博稀土铁矿床中,CaF2平均含量达17.6%~25.9%,萤石储量在一亿吨以上,是我国最大的伴生型萤石矿床。

五、碳酸岩-碱性杂岩体中热液交代型萤石矿床

这类型矿床分布于地台区或地台的边缘,沿深断裂有超基性-碱性岩体的侵入。杂岩体受交代作用后形成各种碳酸岩,在碳酸岩中可出现交代成因的萤石矿化,矿体呈脉状或透镜状。矿石中的组成矿物有萤石、赤铁矿、方解石、白云石、磷灰石、烧绿石以及铅、锌和铁的硫化物。在萤石中还有锶及稀有、稀土元素,有的矿石中还可出现稀土的氟化物和钽-铌酸盐等矿物。矿石中萤石的含量由22%~50%,矿石可综合利用。

根据少数矿床的研究,认为碳酸岩中的萤石是在低-中温含氟热液作用下碳酸岩遭受交代而形成的。

该矿床规模大,储量可达数百万吨以上,如著名的印度季拉特邦的恩巴顿加尔矿床、西南非的欧克普矿床、前苏联的大塔格纳矿床。我国还未发现这种萤石矿床。

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