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

林子华

中化地质矿山总局福建地质勘查院，福建 福州 350013

萤石矿是化工、冶金、陶瓷、玻璃等工业的重要原料之一，为区域工业建设中不可缺少的矿产资源。据2015年福建省矿产资源储量简表【1】，全省萤石矿区有83个（其中大型3处，中型16处），主要分布在闽北和闽西这2个地区。闽西清流—明溪地区萤石矿集中分布在闽西北隆起带与闽西南拗陷带接合部位，为近年来新发现的萤石矿集区。

本文对闽西清流明溪地区24个（中型12处）矿床及周边6处矿（化）点的70多个萤石矿体进行统计，所涉及的CaF2资源量达473.54万t，约占全省累计查明的1184.56万t的39.98%，现保有的CaF2资源量约 318.19万t， 约占全省保有的790.74万t的40.24%。 笔者侧重对其矿床特征及成矿条件进行分析总结，为闽西地区今后萤石的找矿和勘查工作提供资料。

1 区域成矿地质背景

研究区位于闽西北隆起带与闽西南拗陷带接合部，南平—宁化北东向深大断裂带南侧。区内断裂构造和岩浆岩十分发育，是北东—北东东向等多组断裂的交汇部位（图1）。

区内地层分布有中-新元古代中浅、浅变质岩系；晚古生代粗碎屑岩、碳酸盐岩、细碎屑岩；中生代浅海相细碎屑岩、陆相碎屑岩及陆相火山岩；新生代河谷盆地堆积物。

图1 闽西北地区萤石矿产分布示意图Fig.1 Fluorite mineral distribution in North Western Fujian

区内断裂构造发育，主要为北东向、北东东向及北西向断裂。断裂在空间上多呈雁行排列，具多期性活动的特点，早期为压扭性，后期具张性特征，结构面呈舒缓波状，挤压破碎带宽数米至数百米，长数公里，常被萤石—石英脉充填，为控矿构造。其中北东向区域性明溪下汴—清流桐坑F1断裂及次一级断裂，北东东向区域性明溪马山—清流雾露坑F2断裂及次一级断裂，北东东向F3断裂以及北西向F4～F8断裂不仅为岩浆期后含矿热液的上升提供了通道，同时也提供了良好的储矿空间，上述断裂为区域上萤石矿控矿及储矿构造。

侵入岩岩性主要为燕山早期的肉红色含斑中细粒含黑云母钾长花岗岩、肉红色少斑中粗粒钾长花岗岩。划分有胡坊岩体、莒林岩体和白莲岩体。这些岩体岩石兼具I、S型双重特点，物质来源于上地幔派生的岩浆，在侵入过程中受陆壳混染而成，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。据《福建省区域矿产总结》（1986年）资料，这些侵入岩中氟含量为0.161%～0.18%，为同类型侵入岩中氟克拉克值的6～7倍，为区内萤石矿形成提供了成矿热液和物质来源，是区内萤石矿成矿母岩。

2 矿床地质特征

研究区内盛产萤石矿，已发现萤石矿床24处（中型12处、小型12处）和矿（化）点6处，大部分萤石矿产正在开采利用。现开采的主要矿山有清流县方坑夹矿区、雾露坑矿区、黄东坑矿区、梧地矿区、汶溪矿区、桐坑矿区、东坑矿区和明溪县柏亨矿区、反修桥矿区、下汴矿区等等。

2.1 矿体形态、产状、规模及其空间分布

2.1.1 矿体形态 矿体形态总体上都比较简单，一般呈脉状或透镜状，但沿走向上常有胀缩及分叉复合现象。在主矿体的两侧普遍存在分支矿脉或大致与主矿体呈雁行排列的小矿脉（图2、3）。2.1.2 矿体产状 由于萤石矿体严格受断裂控制，产状与断裂构造带产状一致，在走向、倾向上均具有波状变化的特点。根据对区内70多个萤石矿体有关资料统计【2～25】，本区萤石矿体走向呈北东—北东东（40º～80º），其次为北北西走向。矿体倾向以北西或南东为主，倾角一般为50º～80º，偶有倾角大于85º。

图2 方坑夹矿区地质简图Fig.2 Geological sketch map in Fangkengjia deposit

图3 闽西清流—明溪地区萤石矿地质矿产图Fig.3 Fluorite ore geology and mineral resources map in Qingliu-Mingxi area

2.1.3 矿体规模 矿体地表走向长数米至数百米，最长达 800m（清流县雾露坑矿区），倾向延深数米至数百米不等，最大延深达430m（明溪县下汴矿区）。矿体厚度从1m到数10m不等，最大可达28.90m（清流县汶溪矿区），矿体厚度在走向、倾向上的变化情况一般中部变化最大，往两端变小，甚至尖灭。

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研究区内单矿体CaF2资源量大于20万t的有6个，其中清流县方坑夹矿区Ⅲ号矿体（31.96万t）、梧地矿区Ⅰ号矿体（30.95万t）、雾露坑矿区Ⅰ号矿体（30.67万t）和桐坑矿区Ⅰ号矿体（32.32万t）这4个大于30万t。

2.1.4 分布特征 本区萤石矿床主要分布在闽西北隆起带与闽西南拗陷带的接合部，矿体在空间上往往呈北东、北东东向成群成带分布，单矿床中一般都存在两个以上的矿体，它们走向上大致相互平行排列或雁形侧列（图 1、2、3）。区内萤石矿为单一矿种，矿体分布的地方均出露有燕山早期的花岗岩，与其关系密切。

2.2 矿石特征

2.2.1 颜色 萤石的颜色十分繁多且多彩艳丽，有白色、浅绿色、翠绿色、墨绿色、紫色、烟灰色、无色（透明）等，经长期风化作用普遍发生褪色，但总体上以绿色为主，次为白色。

2.2.2 结构构造 矿石结构主要为半自形粒状结构、它形粒状结构、碎斑（粒）结构，次为交代熔蚀、自形晶结构，此外尚见放射状、同心圆状、脑纹状等结构。矿石构造以致密块状、角砾状、条带状为主，网格状、环带状次之，风化后地表多呈褐灰（黑）色蜂窝状或炉渣状。

2.2.3 矿石矿物组成和化学成份 矿石的矿物成份主要为萤石，其次为石英，少量为蛋白石、玉髓、长石、绢云母、高岭土等。矿石的化学成份主要为氟化钙（CaF2），是唯一的有益组份，据70余个矿体统计，单样最高88.66%，最低21.05%，大部分在 40%～60%；主要有害成份为 SiO2、CaCO3、Fe2O3；其它有害组份铅锌、硫、硫酸钡、磷等一般甚微或没有。氟化钙与二氧化硅呈消长关系。

2.2.4 矿石类型和品级 按矿石的主要矿物组合划分，本区矿石类型主要为萤石型、石英—萤石型、萤石—石英型，多为普通萤石。品级贫、富矿都有，根据截止2015年底探明的资源/储量，富矿约占总量的25%左右。

2.3 围岩与蚀变特征

矿体围岩以花岗（质）岩为主、次有变质岩及沉积碎屑岩等。花岗（质）岩石是本区主要的围岩。

近矿围岩往往发生强烈的硅化，形成硅化岩或硅化角砾岩。其次是叶腊石化、绿泥石化及高岭土化，偶见黄铁矿化、绢云母化和碳酸岩化，每个矿床（点）都具有本身特色的1～3种蚀变组合。花岗（质）岩石一般比其他岩石的蚀变强，破碎带越宽大，越破碎，蚀变越强，反之则弱。蚀变带宽窄各矿床（点）差异较大，就是同一个矿床（点）在不同部位也差别很大，一般蚀变带宽度在20m之内，少数可达70～100m（清流黄家际、方坑夹等矿床）。

近地表围岩多风化为疏松多孔蜂窝状硅质岩或砂质粘土，部分蜂窝状硅质岩可见萤石颗粒流失后残留的立方形、六面体空洞并在空洞中充填有红色、黄褐色粘土。

2.4 矿床成因类型及工业类型

根据本区萤石矿床产生条件、形成方式、矿体形态以及围岩性质等特征，将本区萤石矿床划分为硅酸盐岩石中的充填型脉状萤石矿床和碳酸盐岩中的充填交代型脉状、透镜状萤石矿床二种工业类型，以前者为主要类型。

综上所述，区内萤石矿应为硅酸盐岩中的中-低温热液充填型脉状矿床。

2.5 找矿标志

2.5.1 地形标志 由于萤石矿与硅化破碎带关系密切，而硅化带不易风化，往往形成正地形。

2.5.2 围岩蚀变标志 硅化强烈且范围宽大，伴随着绿泥石化、叶腊石化的部位。

2.5.3 地表风化物标志 硅化强烈且范围宽大，伴随着绿泥石化、叶腊石化的部位。

3 成矿条件分析

3.1 矿床形成条件

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。

3.1.1 热源 据 1985年福建省地质矿产局《福建省区域地质志》【27】，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，同时在分异过程中质量调整，西倾的地幔斜坡正处在重力异常带上，地壳受到了由重力异常所产生的不平衡力的作用，在负异常区平衡力垂直向上作用于地壳。据有关计算结果，这种力作用产生了极大的挤压应力，从而产生可观的机械能；由于机械能、放射性衰变能和化学能的迭加集中，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。

3.1.2 成矿物质来源 地壳中微量元素F的克拉克值是0.045（黎彤，1976年），但是它的分布是不均匀的。根据福建省侵入岩、火山岩、沉积岩、变质岩F元素定量分析数据【27】，绝大多数岩类F含量均大于克拉克值，说明福建省处于 F高背景场。其中在福建省各类岩石中以花岗岩类含 F最高，为0.139%，是正长酸性岩0.08%（据维诺格拉多夫，1962年）的1.74倍，区内侵入岩F含量为 0.161%～0.18%，这说明区内这些侵入岩体不仅为萤石矿的形成提供了丰富的氟元素来源，同时在蚀变过程中也起到了活化和转移作用。钙元素可能来自围岩地层蚀变过程矿物析出的钙，也可来自矿体形成前的热液交代作用，使围岩中的含钙矿物分解，如花岗岩中的斜长石等。

据波卡诺夫研究，含氟热液既不来自某一侵入岩体，也不是来自分布在萤石矿床附近的火山岩，而是来自深部岩浆，深部岩浆发生分异的结果，依次分离出不同成分的花岗岩类，此后还析出含矿溶液，因此应当把萤石矿化与岩浆岩关系看作为共生关系。这一观点与区内萤石矿资料是相吻合的。

氧同位素数值表明地下热水参与了成矿作用。据邵武南山下萤石矿体中石英氧同位素样品，经宜昌地质研究所测定δ18O石英（‰）分别为+11.6和+12.4，经计算含矿热液的δ18O石英（‰）是 -8.66和 -7.86。并结合萤石形成的深度浅，认为萤石矿成矿热液中的水大量来自地表水。这与蓸俊臣（1994年）对全国（含闽浙赣在内）14个典型矿体进行萤石气液体包裹体氢氧同位素研究结论（萤石成矿溶液主要由大气降水组成，也不排除建造水和深部水的混入）是一致的。

3.1.3 矿液通道及储矿场所 综观区内萤石矿床(点)的空间分布无不与断裂有关，尤其是北东—北东东向压扭性断裂，它是含矿热液上升的通道，同时也是储矿的空间。

3.2 构造控矿条件

区内萤石矿主要受北东—北东东向压扭性断裂及其次生断裂控制。北东—北东东向断裂具有多期性、继承性和转换的特点，由于强烈挤压，多次活动，形成了宽大的构造破碎带，随之深部岩浆期后成矿热液不断上升，沉淀形成萤石矿床，它即是导矿构造又是贮矿构造。构造作用与成矿作用在时间上和空间上密切相关。

呈舒缓波状的破裂结构面的两盘凹面接触处往往产生宽厚的构造岩和空隙，有利于矿液上升、沉淀。而先于氟化钙沉淀的二氧化硅（强烈硅化作用）造成良好的封闭条件，因而矿体规模和富集一般与构造岩的规模和硅化强度成正比关系。矿体的形态、产状、规模受断裂性质、方向所制约。

由于断裂成群成带分布，受断裂控制的矿床（点）也成群成带分布。断裂破碎带的忽宽忽窄、尖灭再现、分支复合，造成萤石矿体有脉状、透镜状、不连续扁豆状等断续分布的特点，且具胀缩与分叉复合等现象（图2）。

3.3 围岩条件

闽西清流明溪地区萤石矿 95%以上的围岩为燕山期花岗岩，矿体和围岩接触界线清楚，近矿围岩往往发生了强烈的硅化、叶腊石化、绿泥石化等蚀变现象。围岩对矿体一般只起隔板作用。花岗岩类岩石是萤石矿的有利围岩。

4 结论

（1）区内萤石矿为单一矿种矿床，矿体分布的地方均出露有燕山早期的花岗岩，与其关系密切。矿体均受断裂构造控制，围岩蚀变以硅化为主，次有叶腊石化、绿泥石化及高岭土化等。成因类型为岩浆期后中–低温热液充填矿床。

（2）区内萤石中的氟元素主要来自侵入（花岗）岩体，钙元素可能来自围岩中，而北东—北东东向压扭性断裂为含矿热液上升提供通道，同时也是储矿的空间。因此区内北东—北东东向压扭性断裂是今后萤石找矿的重点，尤其是北东—北东东向断裂通过早期花岗岩的部位是萤石找矿的最好前景。另外，在控矿断裂中破碎带发育且宽大、蚀变（硅化）强烈的地段是成矿最有利地段。

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