萤石矿分为萤石矿为花岗岩、伟晶岩、正长岩中的副矿物。自然界中较常见的一种矿物,可以与其他多种矿物共生,世界多地均产,有5个有效变种。等轴晶系,主要成分是氟化钙(CaF₂) 。
萤石矿结晶为八面体和立方体。晶体呈玻璃光泽,颜色鲜艳多变,质脆,莫氏硬度为4,熔点1360℃,具有完全解理的性质。部分样本在受摩擦、加热、紫外线照射等情况下可以发光。
因质脆软而不常被用作宝石。在工业方面,萤石是氟的主要来源,能够提取制备氟元素及其各种化合物。而颜色艳丽,结晶形态美观的萤石标本可用于收藏、装饰和雕刻工艺品。
扩展资料
萤石的多数结晶为八面体和立方体,少见十二面晶体。也有八面体和立方体相交而成的组合晶体。解理痕迹在多数晶体上有呈现,从较大晶体上剥落的解理块也很常见。
在八面体结晶下,解理块较扁平、呈三角形;立方晶体的解理块为扁的长方体。萤石的晶体往往出现穿插双晶,即两个晶体相互贯穿所构成的双晶现象。也有团簇而成的共生立方晶体,或为颗粒状、葡萄状、球状或不规则大块。
萤石晶体结构为立方晶系,这种结构是以阳离子所形成的面心密堆为基础,其四面体间隙位置由阴离子填充。Ca2+离子位于立方面心的结点位置上,Ca2+配位数为8。F-离子位于立方体内8个小立方体的中心,而F-的配位数是4。
绿萤石是手链上面常用的一种石头,这种石头的绿色非常清透,戴在手上会给人一种很秀气的感觉,那么我们长期佩戴绿萤石有哪些功效与作用呢?
绿萤石的功效与作用
1、刺激在右脑一起发挥作用,让人加深思考能力,萤石对头痛,偏头痛,头痛涨闷具有奇效,帮助消除情绪困扰。
2、有助于排除身体上所积累的负能量,并且防止外在的负能量入侵。
3、戴着萤石办公、读书能够屏除杂乱思绪也不易受到外在意见的干扰,能有效得增进学习和工作效率。
4、可帮助人体气场消磁净化,去除不好的杂气晦气,清洁平衡各轮脉。
5、可增加人的审美观及亲和力。
6、可避免各场合不必要的骚扰。
绿萤石有哪些作用
1生理作用:对应第六轮-眉心轮,位置于两眉之间的第三眼地带,对应色彩为不急不徐的紫蓝色(红色与蓝色的结合,玩过水彩的人都知道,而红色代表温暖),第三眼是精神力量和更高直觉的中心,经由眉心轮的力量,能接收引导,并进而侧莽觉知至更高的自我(Higher Self),让人体验心电感应,神游太虚及对前世的认知。
2心理作用:可避免各场合不必要的骚扰,萤石的八面体有六个尖端,正巧可以代表第六轮。尖端可以创造显著的焦点及敏捷的思考,当思绪混淆不清,没有头绪时,握住萤石来冥想,可帮助思绪厘清。
绿萤石怎么保养
1绿萤石硬度较低,所以萤石手链保养很重要,佩戴的时候要注意避免相互之间的磨损,磕磕碰碰也会造成表面的损伤,在不佩戴的时候最好将它清洗干净放到首饰盒里面。
2绿萤石的最大特点在于它的荧光性,这也是萤石受到大家喜爱的主要原因。但是萤石的荧光性是具有条件的,在强光的照射下,萤石的紫色会褪去,逐渐变为淡绿色,这是一个不可逆的化学过程,所以在保养收藏萤石时要特别注意防止强光的照射。
萤石有哪些颜色
1、绿色萤石:蓝绿、绿、浅绿色。较常见的为晶簇。古有软水绿晶之说。
2、紫色萤石:深紫、紫常呈条带状分布。古有软水紫晶之称。
3、蓝色萤石:灰蓝、绿蓝、浅蓝往往表面深,中心浅。
萤石也叫氟化钙(CaF2),是一种常见的卤化物矿物,它是一种化合物
透明无色的萤石可以用来制作特殊的光学透镜。
萤石还有很多用途,如作为炼钢、铝生产用的熔剂,用来制造乳白玻璃、搪瓷制品、高辛烷值燃油生产中的催化剂等等。
1、绿色萤石:蓝绿、绿、浅绿色。较常见的为晶簇。古有软水绿晶之说,现已不用。
2、紫色萤石:深紫、紫。浅紫常呈条带状分布。古有软水紫晶之称,现已不用。
3、蓝色萤石:灰蓝、绿蓝、浅蓝,往往表面深,中心浅。
4、**萤石:桔黄至**,常呈条带状出现。
5、无色萤石:无色透明至半透明以单晶或晶簇出现。
你是不是想问萤石遇到火会变成粉色吗?会。
经查询中国地质网官网,萤石混有演化程度较高的有机质,以细小包裹体形式存在于萤石晶体中,导致萤石颜色变深,遇到火时可能会变成粉色。所以萤石遇到火会变成粉色。
萤石又称氟石。自然界中较常见的一种矿物,可以与其他多种矿物共生,世界多地均产。
萤石是含F的主要矿物,萤石的形成与氟的地球化学性状有密切关系。氟的克拉克值为008%,化学性质活泼,易与金属化合形成可溶性化合物。在岩浆中氟的含量很低,不能形成萤石,通常也不易形成独立矿物,而常常加入磷灰石晶格,形成氟磷灰石。伟晶期的氟浓度显著增大,但主要是与金属元素生成含挥发分的化合物,也可生成少量萤石,只在个别情况下,可形成伟晶岩型萤石矿床。
热液阶段氟的含量较高(部分来自含氟矿物的水解),呈HF、SiF4或碱金属氟化物形式出现。HF、SiF4等可与碳酸盐岩发生交代反应,大量生成萤石,形成矽卡岩型矿床,反应式为:
SiF4+2CaCO3=2CaF2+SiO2+2CO2↑
高温热液型矿床的围岩常为云英岩、矽卡岩,产在花岗岩与顶板的接触处,伴生矿物有云母、电气石、锡石、黄玉、冰晶石等。中温热液矿床的围岩为绢云母化、黄铁细晶岩化或硅化花岗岩。在低温热液矿床的矿脉中,包有围岩岩块的角砾。
外生条件下,在温湿气候环境中,含氟岩石及矿物易于被地表水和地下水溶解,溶解度随温度增高而增大,氟可随地表水及地下水转移,部分进入土壤中,为粘土矿物吸附,一些火山岩地区土壤中含氟量较高。一些萤石矿床经受风化作用,部分萤石被地下水溶解,在裂隙中再沉积结晶形成钟乳状、葡萄状萤石集合体。火山活动可提供大量氟,火山沉积岩中氟含量较高[(100~2900)× 10-6],可形成沉积型萤石矿床,萤石晶粒细小,有时为土状萤石,呈沉积碎屑的胶结物形式产出。
美国学者研究了美国西部萤石矿床后,指出了萤石矿床的形成与板块构造的关系,认为萤石矿床和斑岩钼矿的成矿环境相似。他们认为美国西部萤石矿床与碱性岩浆岩有关,并且推测钙碱性火成岩和碱性更强的岩石,是由于大洋岩石圈板块沿着陆壳下面的俯冲带熔化而形成的。熔化的深度大约超过300km。在这种环境下,富含K和F的金云母可被熔化,产生富K、F的岩浆。在岩浆上升过程中,大量的F以SiF4形式分配到蒸汽相中去。当SiF4通过与裂谷有关的构造上升到地壳上部时,与原生水和雨水接触,生成HF和SiO2,它们与Ca2+发生反应,导致CaF2和SiO2沉淀,形成萤石-石英矿床。
日本学者研究了矽卡岩型萤石矿床与花岗岩地球化学特征的关系后指出,萤石经常出现于Sn-W 矽卡岩矿床中。与形成萤石矿床有关的花岗岩含氟量高,F主要赋存在黑云母中,花岗岩的F含量与黑云母的Mg/Fe值有关。
综上所述,萤石矿床的主要成矿条件是:①大地构造条件。世界上主要的萤石矿床,分布在靠近大洋板块俯冲带,大陆壳边缘的褶皱带内的构造-岩浆活动带或裂谷带内。此外,也出现在古板块或断块边缘的构造-岩浆带内。在成因上与酸性和碱性岩浆岩有关。②断裂构造条件。AHGMitchell和MSGarson 1981年指出,萤石-重晶石矿床可产于火山岩区主要的裂谷断裂中。Van Alstine 1976年强调指出,美国西部很多萤石矿床与断裂带或区域断层线的成因关系,认为F来自地壳下部或地幔上部,断裂是通道,这些萤石矿床大多是浅成低温热液成因,或者是雨水下渗,与岩浆水掺和而成的。它们的分布受墨西哥到落基山断裂带的控制,重要萤石矿床都受断裂、破碎带控制。③围岩条件、硅酸盐岩和碳酸盐岩是CaO 的源泉,在含F热液作用下有利于生成萤石矿床。
二、矿床类型及矿床地质特征
按成因萤石矿床可分为热液型萤石矿床、矽卡岩型萤石矿床、伟晶岩型萤石矿床、湖相沉积型萤石矿床等多种类型,其中热液型萤石矿床为主要工业类型。
(一)热液型萤石矿床
1硅酸盐岩石中的裂隙充填型热液脉状矿床
该类型萤石矿床多分布于中生代陆相火山岩系和酸—中酸性岩浆岩中,为我国重要的萤石矿床类型。矿体常呈陡倾斜脉状产于沉积碎屑岩、变质岩、侵入岩及火山岩的断裂构造中,矿体形态取决于断裂的性质,从简单规则的单脉到各种不规则的复脉状和透镜状,常成群成带出现。矿体长一般100m 到几百米,少数千米以上,延深100m到数百米,厚度一般1~6m,矿床规模以中、小型为主,少数为大型。矿体与围岩界线清楚,围岩蚀变显著。据气液包裹体测温,成矿温度为99~360℃。矿石矿物组合简单,以萤石、石英为主,常组成萤石型、石英-萤石型等主要矿石类型,属易选矿石。这类矿床不仅是冶金用萤石块精矿的主要来源,也是生产化工用萤石粉精矿的重要类型。主要矿床有浙江武义杨家、湖南衡南、湖北红安、河南陈楼、甘肃高台等萤石矿床。
矿床实例:浙江武义萤石矿床
浙江武义杨家萤石矿床为单一脉状大型萤石矿床,其萤石产量在国内居于首位,产品远销日本等国。杨家矿床位于绍兴-江山和余姚-丽水基底断裂之间的北东向上虞-龙泉震旦纪-古生代隆起带。区内由于燕山运动的强烈影响,促使基底断裂继续活动,导致一系列北东向和北西向隆起、坳陷的出现,并伴有大规模的中酸性火山喷发与岩浆侵入,形成一套上侏罗统磨石山组的火山岩系,随后又有下白垩统馆头组、朝川组和方岩组的火山沉积岩系,并伴有潜火山岩侵入。杨家萤石矿主要赋存在上侏罗统磨石山组e段。上覆的下白垩统朝川组岩石在矿区内只有零星出露。矿带总长可达2km。矿体围岩以流纹质晶屑玻屑凝灰岩与熔结凝灰岩为主,次有流纹质玻屑凝灰岩、硅化灰岩或次生石英岩、凝灰质粉砂岩及灰岩透镜体,局部夹有页岩、泥岩等。矿区中部有潜火山岩相霏细岩侵入。区内北北东和北东向压性断裂对成矿起着重要控制作用(图9-1)。矿化蚀变带长达22~35km,单个矿体长达数百米。矿体呈似脉状产出,相邻矿体间隔15~26m,其间被硅化带相连接,矿体厚一般在23~58m,局部达7~8m。
本区萤石矿脉成群出现,组成走向NE40°左右,相互平行的一些矿带。矿脉形态通常简单,有的具有分叉现象。矿体围岩以流纹质晶屑玻屑凝灰岩和熔结凝灰岩为主,其次为硅化灰岩,凝灰质粉砂岩及泥岩等。围岩蚀变以硅化和高岭土化为主,伴有叶蜡石化、碳酸盐化、绿泥石化及黄铁矿化。其中矿体两侧硅化现象特别明显。一般硅化带宽05~1m,矿脉分支复合处可达2m。矿体下盘常可见厚约几米的由灰岩被交代而形成的次生石英岩。矿体自北东至南西方向,随着硅化作用变弱,矿化也变弱。
矿石类型以石英-萤石型和萤石-石英型为主,次有萤石型,局部见方解石-萤石型。矿石具自形结构、他形结构、隐晶结构及交代结构,构造以致密块状、条带状、环带状和角砾状构造为主。矿石矿物以萤石为主,脉石矿物以石英、玉髓及蛋白石为主,其次有方解石、重晶石、少量黄铁矿、磷灰石及高岭土等。萤石以浅绿至绿色为主,其次为白、紫、玫瑰、浅黄、蓝及无色者。
本区萤石中气液包裹体的均一温度多数为100~145℃,其次为150~230℃,少数为260~360℃。为中—低温火山热液型矿床。
大陆边缘火山带上萤石矿床模式
20世纪90年代以来,对产于我国东南沿海地区中生代以来的萤石矿床进行了地质、地球化学、同位素、萤石中包裹体、模拟实验等综合研究,提出了大陆边缘火山带上萤石矿床模式(图9-2)。
模式简要说明:成矿方式以热液充填为主。在晚侏罗世—早白垩世期间喷发的熔岩、火山碎屑岩或侵入体遭受风化剥蚀之后,大气降水下渗,并在火山岩及其下伏的前寒武系结晶基底中循环,汲取了F-,Ca2+等组分,形成含矿热液,上升后在浅部岩石的断裂中沉淀成矿。
图9-1 武义萤石矿床区域地质图
(据浙江区域地质调查队,1982)
1—第四系;2—嵊县组玄武岩;3 —白垩系;4—上侏罗统火山岩;5—上三叠—下侏罗统浅变质岩;6—前泥盆系陈蔡群;7—古生界;8—元古宇;9—中—酸性侵入岩;10—混合岩化花岗岩;11—火山洼地型盆地;12—压性断裂;13—性质不明断裂;14—深断裂;15—大型矿床;16—中型矿床
成矿时空演化:该类矿床的形成过程可分为如下3 个阶段。①火山喷发活动阶段(160~120M a):形成各种火山岩、侵入岩及火山沉积岩,并使基底构造活化,为后来的成矿活动提供能量和物质条件。②地热体系活动与成矿元素汲取阶段(120~90M a):随着岩浆喷发-侵入活动逐渐衰退和停息,断块升降和大陆风化剥蚀作用增强(断陷盆地红色碎屑岩系发育),大气降水在岩石中的渗流和聚集作用不断增强,在地热梯度和深部岩浆热源作用下,驱使地热水对流,从结晶基底(矿源)中不断淋滤汲取F-、Ca2+等组分,形成富含成矿物质的热水溶液。③成矿阶段(90~60Ma):由深部上升的含矿热液在地表或近地表的半开放断裂系统中,因温度、压力的突然降低,PH 值升高,或与近地表处温度较低的大气补给水混合,导致含矿流体中的成矿组分发生沉淀,形成矿床。
图9-2 大陆边缘火山带上萤石矿床模式图
(据李长江等,1991,简化)
成矿主要机制:①成矿年龄与赋矿岩浆岩之间存在40~70Ma的时差。萤石脉切穿的最新的地层为不含任何火山岩夹层的白垩纪红层。②主要成矿温度为100 ~200℃。③成矿流体δD=-754‰~430 ‰,δ18O =-84‰~37‰,与本区白垩纪大气降水在300 ℃和水/岩比值005~15条件下与岩石发生交换的平衡热水流体的氢氧同位素组成一致。④矿质具多来源特征。萤石的143Nd/144Nd(在成矿时期80Ma时的组成)和87Sr/86sr比值分别为0511868~05119369(平均为0511902)和07306~07710(平均为 07513),赋矿岩石(火山岩和沉积岩)在成矿时期的143Nd/144Nd和87Sr/86Sr值分别为0511186~0511495(平均0511340)和07081~07260(平均07140),基底变质岩为0511251~0512859(平均0512034)和07455~09094(平均07936)。这说明晶出萤石的成矿流体的钕和锶同位素组成与基底变质岩在成矿时期的钕和锶同位素组成较接近,而与赋矿岩石差异较大。岩石的F/Sr和F/Nd比值进行的同位素混合模型研究表明,氟主要(60%~78%)来自前寒武纪的基底变质岩,少部分来自赋矿的火山岩及沉积岩。⑤成矿方式为大气降水成因的地热水对成矿母岩进行淋滤汲取,形成携带矿质的流体,然后在断裂中充填形成矿体。
主要控矿因素:①深大断裂、控盆断裂及次级断裂和构造破碎带、岩体接触带断裂直接控制矿体的分布。②在前寒武系褶皱带上的大面积火山活动及中酸性火山岩广泛分布。
找矿主要标志:①线形展布的含萤石(在地表常被淋失而留下立方形和八面形空洞)硅化带。②F、CaO地球化学异常及萤石、重晶石重砂异常。③露头、老采坑、废石堆、转石等。
矿床主要实例:浙江武义杨家、遂昌湖山、龙泉八都及广东河源到吉和江西瑞金谢坊等萤石矿床。
2碳酸盐岩石中的充填交代型脉状、透镜状萤石矿床
主要分布于地台区,产于碳酸盐岩层的断裂构造带中,系成矿溶液同围岩发生交代又沿裂隙充填形成的萤石矿体。矿体形态复杂多样,常呈脉状、透镜状和囊状,甚至形成复杂的矿巢。矿体一般长数十到数百米,延深几十米到数百米,厚度一般为1~5m。矿床规模以中、小型为主,也有大型矿床。矿石矿物组合较复杂,有萤石、方解石、重晶石等,常组成石英-萤石型、重晶石-萤石型、方解石-重晶石-萤石型等矿石类型,一般属较难选矿石,部分矿石经手选也能获得高品位块精矿。例如,江西德安、云南老厂、四川彭水县二河水、贵州沿河县丰水岭、申基坡等萤石矿床。这类矿床多为共生矿床,而很少成为单一的萤石矿床,例如,四川二河水和贵州丰水岭为萤石、重晶石矿床,贵州晴隆大厂为辉锑矿、黄铁矿、萤石矿床等。
该类型矿床的围岩普遍发育硅化,有的硅化相当强烈,往往成为重要的找矿标志。此外,尚有粘土化、碳酸盐化、重晶石化、绿泥石化、黄铁矿化、绢云母化,较少见到云英岩化。其中重晶石化、碳酸盐化与矿化关系密切。
该类矿床成矿作用受构造控制十分明显。特别是褶皱构造的控制作用,较其他类型矿床更为突出。一般矿床均与背斜关系密切。矿体通常产于背斜轴部、近轴两翼的层间剥离或断裂破碎带中。
(二)碳酸盐岩石中的层控型层状、似层状萤石矿床
这是近年来发现的一种新型萤石矿床类型。矿床产于特定层位的碳酸盐岩层中,严格受层位或层间构造所控制,是近年来被肯定很有远景的萤石矿床类型。矿体常呈层状、似层状或透镜状产出。矿体长200~400m,个别达千米以上,延深几十米到数百米,厚度一般1~8米。矿床规模属大型。矿石矿物组合简单,以萤石型、石英-萤石型为主,原矿经手选即能获得w(CaF2)85%的块状富矿。
该种类型尽管分布并不广泛,国内仅见于内蒙古苏莫查干敖包矿区,但单个矿床规模大,沉积特点明显,成矿地质条件独特。矿床所在区域广泛发育海相中酸性熔岩,矿床赋存于下二叠统火山沉积岩系的碳酸盐岩夹层中,围岩为西里庙组片理化流纹岩、晶屑凝灰岩、英安岩、炭质板岩、结晶灰岩、大理岩等。矿体呈层状、脉状产出。层状矿体与围岩整合接触,矿石具有明显的层纹状构造。脉状矿体受褶皱构造和断裂控制明显。根据矿物包裹体测温,成矿温度较高(85~270℃,或者更高)。围岩蚀变相当微弱,仅轻微高岭土化和硅化。
矿床实例:内蒙古苏莫查干敖包萤石矿床(图9-3)内蒙古四子王旗苏莫查干敖包矿区,隶属内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗。位于艾勒格庙西7km东北距二连浩特90km。矿区内有苏莫查干敖包、敖包吐、伊和尔、额尔其格等矿床。其中苏莫查干敖包矿床已够特大型萤石矿床。根据野外观察到的矿体赋存状态,矿体与围岩之间的接触关系,可分为以下两种情况:①以额尔其格萤石矿床为代表。矿体严格受层位控制,呈层状产出,与围岩整合接触。含矿岩石为灰岩或薄层灰岩夹少量板岩透镜体。矿石呈层纹状或块状。②矿区内最大的苏莫查干敖包萤石矿床赋存在下含矿层中,矿体严格受构造裂隙控制。矿石除部分保留有原沉积层纹构造外,大部分不具原沉积特点。区内敖包吐北矿段也属此类型,该矿床产于西里庙组第三岩性段二云母角岩与第四岩性段长英角岩接触部位,并穿过了第四岩性段的长英岩。矿体形态极为复杂,与围岩之间均成不整合接触。
图9-3 内蒙古四子王旗苏莫查干敖包萤石矿床地质图
矿石矿物比较简单,主要由萤石组成,其次有少量粘土、铁质物或碳酸盐。矿石类型按矿物组合只有萤石型。按构造特征分为糖粒状矿石、角砾状矿石、条带状—条纹状矿石、骨架状矿石和伟晶状矿石。矿石结构有交代结构、交代残余结构。充填萤石是由于海底喷发作用,伴随有大量CO2,H2S,HF,SiF4等气体喷出,其中氟大部分暂封闭于海域中,这部分氟与海水中的硫酸盐、碳酸盐和卤化物等发生化学反应,夺取其中的Ca,形成CaF,而进行迁移。在火山喷发间隙期间所发生的海相化学沉积成岩过程中,已形成CaF2(包括沉积成岩作用期间形成的)与碳酸盐一起,以萤石形式沉淀下来,构成矿化层。这类矿层与岩层呈整合接触,构成层状或似层状矿体。这种由原始沉积形成的矿层,构成矿区内多处出现的改造矿床的物质基础。
近些年来,沉积萤石矿床已为世人广泛注意。由于它展布面积大,常有着巨大的CaF 2储量,具有胜过脉状矿床的重要的经济意义和科研价值。该矿床的成因与形成机制,不但在国内而且在世界上也具有一定的代表性。
(三)伟晶岩型矿床
只有部分矿床具有工业意义。如美国蒙大拿州的Crystal山矿床,在伟晶岩中有三条大的板状萤石矿体,共生矿物有黑云母、石英、长石等。俄罗斯产有与分异囊状伟晶岩有关的萤石矿床,萤石和水晶晶体共生,产于花岗伟晶岩内的晶洞和“晶囊”内,其中有光学级萤石。该区的分异囊状伟晶岩主要发育在侵入体顶部,尤其是花岗岩与变质岩的缓倾斜接触面上。这类分异囊状伟晶岩,可按矿物成分分为:石英-长石伟晶岩和石英-萤石-长石伟晶岩。含萤石晶体的矿巢和矿囊,主要分布在伟晶岩体中部的长石带和石英核的接触带内,根据光学萤石晶体中的气-液包裹体测温,其生成温度为98~145℃。
(四)矽卡岩型矿床
在日本,这种类型的萤石矿床已成为重要类型,包括Mihara、Zinbu、Hoei和KuSai-ban矿床。萤石矿体产于花岗岩与石灰岩接触带上,主要产于外接触带中。萤石呈浸染状产于矽卡岩中,伴生矿物有锡石、白钨矿、黄铜矿、闪锌矿等(KSato,1980)。
(五)残积矿床
这是在萤石矿床风化壳中的粘土和砂中残积的萤石富集体,也包括深度风化的萤石矿脉的上部(深度可超过30m)。美国伊利诺伊和肯塔基州以及英国都有这类矿床,并且有重要价值。法国中部地块的莫凡也有此类矿床。
(六)湖相沉积萤石矿床
意大利罗马北部的Castel Giuliano地区的几个湖泊里,有现代沉积的萤石矿床。萤石呈浸染状,散布在现代湖泊的未固结的火山灰及粘土质沉积物中。CaF2含量为35%~55%。计储量达800 万t。共生矿物有重晶石、磷灰石、解石,白云石和蛋白石。AHGMitchell等(1981年)也指出,在意大利罗马省有与第四系碱性火山岩有关的萤石矿化,在火山喷发中心之间的大盆地中,发育有来源于火山岩的河湖沉积。其中,重晶石、方解石和极细粒的萤石含量高达60%。非洲肯尼亚山马加迪湖内的萤石也属此类。
三、资源分布及成矿规律
我国萤石资源丰富,到目前为止,发现并已经地质勘查的萤石矿床约290个,探明储量达15亿t,居世界首位。中国萤石矿成矿时代主要为中生代,次为晚古生代末期,分布地区主要为东南沿海的浙江、福建及江西,次为中南地区的湖南、湖北、河南和华北地区的内蒙古、吉林;此外,广东、陕西、河北、山西、安徽、四川、云南、江苏、北京及贵州等地也有分布(图9-4)。
图9-4 中国萤石矿床分布示意图
(一)矿床的时空分布
中国萤石矿成矿大地构造单元主要为华南造山带和北山-内蒙古-吉林造山系,次为扬子准地台、祁秦造山系东段、华北准地台东北部及天山-兴安造山系。赋矿围岩主要为碳酸盐岩和硅质岩(沉积岩、变质岩、侵入岩及火山岩)。与成矿有关的岩浆岩主要为海西末期、印支期及燕山期中酸性侵入岩和火山岩。控矿构造主要为深大断裂及次级断裂。据空间分布特征及其与大地构造的关系,可划分出6个成矿区(带)(图9-5)。①东南沿海成矿带,范围基本与华南造山带吻合;呈NE向延伸,南西起自南宁,北东止于宁波,长约1800 km;北西起自长江,南东止于海边,最宽处约760 km。分布有萤石矿床70余个,主要为大中型,储量居全国之首,均为热液充填型,是我国最重要的萤石成矿带。②扬子成矿带,位于扬子准地台内,延伸方向呈NEE—SW W,与地台长轴方向相同,西起自昭通,东止于太湖,长约2080 km,宽约100~520 km。有萤石矿床40余个,主要为小型,部分为大中型,均为热液充填型。③东秦岭成矿带,位于昆祁秦造山系东段,延伸方向为NW—SE向;西起自西安,东止六安,长约1920 km,宽约120 km;有萤石矿床18个,其中大型3个,中型7个,小型8个,均为热液充填型。④内蒙古-吉林成矿带,位于北山-内蒙古-吉林造山系中,西起内蒙古达来呼布镇,东止吉林市,长约2800 km,宽约2400 km。有萤石矿20余个,以中大型矿床为主,全国最大的矿床(苏莫查干敖包萤石矿床)位于本区,有热水沉积型及热液充填型两成矿带。⑤兴安成矿区,主要位于天山-兴安造山系东端,延伸方向为北北东,长约800 km,宽约320 km。有萤石矿床8个,其中2个为中型,6个为小型,均为热液充填型。⑥华北成矿区,位于华北准地台东北部,长约800km,南北宽约280 km。有14个萤石矿床,其中1个大型,5个中型,8个小型,均为热液充填型。
图9-5 中国单一型萤石矿床成矿区带
(据徐少康等,2001)
Ⅰ—东南沿海成矿带;Ⅱ—扬子成矿带;Ⅲ—东秦岭成矿带;Ⅳ—内蒙古-吉林成矿带;Ⅴ—兴安成矿区;Ⅵ—华北成矿区
中国萤石矿床赋矿岩层从太古宇、元古宇至中生界都有,但比较集中于古生代的奥陶系、二叠系和中生界。从矿床成因考虑,萤石矿床(除沉积萤石矿床外)多在成岩以后,由热液活动引起。因此,即使矿床赋存于古老变质岩地层,其成矿时代也比较晚。经统计可知,我国萤石矿床的90%与中生代燕山期造山运动有关。同时在燕山期内,又以燕山晚期成矿最为有利。
(二)矿床的控矿因素
控制萤石成矿作用的主要是岩石类型和构造。适宜的岩相和岩性往往是萤石成矿物质来源的重要基础,褶皱和断裂为成矿溶液提供通道和有利的容矿空间。在这些因素中,对不同类型矿床而言,各自所起作用程度也不同。
1岩石类型的控矿作用
岩浆岩类型对萤石矿化的影响因矿床类型而异。一般与萤石矿化有关的岩浆岩多为酸性或中性,很少与基性岩浆岩有关,以酸性花岗岩(包括黑云母花岗岩、花岗斑岩)及某些中酸性岩石(如花岗闪长岩、闪长岩)等富SiO2的钙碱性岩石对成矿有利。碎屑岩有利于充填矿床的形成。
产于碳酸盐岩地区,与岩浆岩无成生联系的萤石矿床类型中,萤石矿化对围岩的依赖性更为显著,如川东南、黔东北地区广泛发育的萤石、重晶石矿化,主要集中在下奥陶统红花园组中-厚层较纯的生物碎屑灰岩中,而其上部的大弯组(或湄潭组)的灰岩、粉砂岩,含泥质灰岩夹页岩薄层的岩组,只在其底部,而且与红花园组联控条件下才有萤石矿化。红花园组下部分乡组和南津关组(或桐梓组)的灰质白云岩、白云质灰岩矿化很少,也只有与红花园组联控时,才有可能形成矿化或构成工业矿体。
2构造的控矿作用
构造对萤石矿床的控制作用极其明显,除部分产于沉积碳酸盐岩石中的矿床与背斜有关,产于背斜核部或两翼外,在我国萤石资源中占有重要地位的硅酸盐岩石中的矿床,均毫无例外的受断裂构造所控制,碳酸盐岩石中的充填交代型矿床,多数也与断裂构造有关。在一个矿床或矿田内,虽然可能有几组方向不同的矿脉,但总有一个方向的矿脉出现频率最高,规模最大,矿化最好,说明当几组合矿断裂并存时,通常只有某一方向的断裂含矿性最佳,这个方向的断裂往往成为矿区或矿田的主导控矿断裂或主要控矿断裂。
断裂裂隙既是成矿溶液的通道,又是容矿的空间,在相同条件下,断裂裂隙发育、岩石构造破碎的地区(地段)容易成矿。断裂裂隙的控矿对于各类萤石矿床均无例外,但主导断裂方向有差别。许多萤石矿床实例表明,在一个矿床或矿田内,尽管可以分布有许多不同产状的、相互间也有联系的断裂,但是总有一个方向的含矿最佳,往往成为矿区的主导控矿断裂。这种主导断裂,在那些与背斜有关的矿床内,往往垂直于背斜轴方向,少数与背斜平行。对一个较大地区范围内也有类似的规律。例如,中国东南部广大萤石分布地区,大部分含矿断裂为北东向或北北东向。如果按矿床规模统计含矿断裂走向,则893%的大型矿床主矿脉走向为北东向,少数大型矿床的矿脉走向为北西向,从更大范围看,华北的东部沿海、华中、华南、华东等大片中生代燕山期岩浆活动地带萤石矿主导矿脉方向多数也是北东向,少数为北西向,这表明我国东部大部分矿床含矿主导方向为北东向的规律,完全是受中国东部环太平洋西岸北东向构造方向制约。
黄岗式铁矿为共伴生锡、钨、锌、铜的矽卡岩型矿床。
一、矿床概况
黄岗铁矿位于内蒙古自治区克什克腾旗,属矽卡岩型铁矿床,查明铁资源储量为181亿吨,属大型矿床。平均品位TFe4087%、Mo0073%、Zn0172%、WO30051%、Sn0312%,Cu0019%,BeO0041%。共伴生锡金属量为2926667吨;WO3量为528502吨;锌金属量为104658吨;铜金属量为14259吨。
二、矿床地质特征
(一)矿区成矿及控矿条件
黄岗铁矿区地质图如图6-11所示。
1地层
在矿区范围内,除大面积分布第四系外,主要出露侏罗系上统白音高老组下段、侏罗系上统玛尼吐组、侏罗系中统新民组二段、二叠系上统林西组、二叠系下统黄岗梁组上段、二叠系下统大石寨组。矿体赋存于大石寨组和黄岗梁组中。
大石寨组下部为火山碎屑岩,向西相变为细碧岩、角斑岩夹凝灰岩、熔岩等海底火山喷发熔岩。上部的底部为火山碎屑岩夹粉砂岩、泥板岩和大理岩;顶部为火山熔岩夹火山碎屑岩。该组与钾长花岗岩接触,形成厚大的矽卡岩带和磁Ⅰ、Ⅵ、Ⅴ区南部矿体。厚约2000 m。
图6-11 黄岗铁矿区地质图
黄岗梁组主要分布在矿区中偏北部,由一套碳酸盐岩-火山碎屑沉积岩夹薄层火山熔岩组成。厚1120 m。该组下段和上段下部是控矿的有利层位,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区矿体赋存其内。
2岩浆岩
岩体主要为燕山早期第二阶段第二次侵入的钾长花岗岩、少量黑云母钾长花岗岩。脉岩不发育,有花岗斑岩、伟晶岩脉、流纹斑岩、闪长岩、细晶闪长岩及闪长玢岩和煌斑岩脉岩等,均呈脉状不同方向分布于矿区南侧的中生代地层中,与成矿关系不大。
3构造
矿区位于黄岗梁复式背斜北西翼,属单斜构造,与区域构造线基本一致,总体倾向NW,倾角50°~82°。区内断裂构造发育,根据断裂走向分(1)NE向压性兼扭性断裂,该组断裂长期多次活动,为本区成岩、成矿提供了有利条件,所以是控矿、导矿、容矿的主要构造。(2)NW向张性为主兼扭性断裂,该组断裂由于围岩条件不利,所以控矿性能不如NE向断裂。(3)近EW向正断层、NNE向平推断层,这两组断裂属成矿晚期断裂,但对矿体影响不大。
(二)矿体特征
矿体产于钾长花岗岩与大石寨组上部火山岩和黄岗梁组下部大理岩、上部含钙凝灰质粉砂岩接触带矽卡岩中。
矿床呈NE向展布,总体走向NE,倾向NW,倾角20°~80°。含矿带长19 km,宽02~25 km,划分为7个矿段,圈出铁矿体67个,铁锡矿体84个,铁锡钨矿体24个,锡矿体64个,其中Ⅰ矿段和Ⅲ矿段矿体最集中,且规模大。
矿体剖面如图6-12所示。矿体呈似层状、透镜状、马鞍状及楔状。矿体一般长300~400 m,最长达1475 m,厚几米至数十米。矿体多集中分布在海拔1000~1400 m之间,分段成群出现。矿体产出形式:(1)产于矽卡岩化安山岩中,与安山岩产状一致;(2)产于花岗岩与大理岩、安山岩接触带,矿体多卧伏于花岗岩顶部的界面上,矿体厚度大,局部可达100 m;(3)花岗岩与凝灰岩接触带附近的与凝灰岩产状一致的薄层小矿体。另有一些小矿体产于远离接触带的安山岩中。矿体产出部位以(1)、(2)类为主。
图6-12 5勘探线剖面图
(三)矿石特征
矿石矿物已查明约有60多种,金属矿物以磁铁矿、锡石、锡酸矿、闪锌矿、黄铜矿、斜方砷铁矿、白钨矿、辉钼矿为主,其次是毒砂、辉铜矿、斑铜矿、辉铋矿、方铅矿、黄铁矿。非金属矿物主要有石榴子石、透辉石、角闪石,其次为萤石、云母类、绿泥石、石英、方解石、符山石等。
矿石化学成分根据矿石化学全分析及光谱分析资料可知约有40余种元素,除铁、锡、钨为本区主要元素外,含量较高的伴生元素尚有:锌、砷、铅、铜、钼、铋以及稀有分散元素:镓、铟、镉、铍等。铁主要赋存于磁铁矿中,锡分布于铁锡矿及含锡矽卡岩中,主要矿物为锡石及锡酸矿(胶态锡)。钨为白钨矿,与萤石、闪锌矿伴生。锌呈闪锌矿产出。砷独立矿物有斜方砷铁矿及毒砂;此外镉铟在闪锌矿中富集。镓、铍、铟、镉、铋呈分散状态赋存于透辉石、普通角闪石、石榴子石等硅酸盐矿物中。
矿石工业类型:属需选矿石,进一步分为磁铁矿矿石、铁锡矿矿石、铁锡钨矿矿石,含锡矽卡岩矿石4种。
矿石自然类型:按脉石及金属矿物组合分7种类型:硅酸盐-磁铁矿矿石、锡石-磁铁矿矿石、硫化物-磁铁矿矿石、白钨矿-磁铁矿矿石、萤石-磁铁矿矿石、碳酸盐-磁铁矿矿石、锡石-矽卡岩矿石。按结构构造分5种类型:块状及致密块状矿石、浸染状及稠密浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石、斑杂状矿石等。
矿石结构构造:根据磁铁矿结晶程度和粒级分自形粒状结构、半自形粒状结构、他形-半自形粒状结构;根据磁铁矿形成方式分交代残余结构、假像结构。构造有块状构造、浸染状构造、条带状构造、角砾状构造、斑杂状构造。
(四)围岩蚀变
区内矽卡岩化强烈,钠长石化广泛,角岩化普遍。其次有绿帘石化、绿泥石化、硅化、萤石化、碳酸盐化、蛇纹石化等多种蚀变。
三、矿床成因与成矿模式
1成矿物质来源
黄岗梁矿床闪锌矿δ34S值为-15‰~+22‰,黄铜矿δ34S为-40‰~+34‰,方铅矿的δ34S值为-13‰~-02‰,黄铁矿δ34S值为+34‰,毒砂δ34S为+10‰,它们的δ34S值变化于-40‰~+34‰范围,均值为+033‰,接近零值,属深源硫,但其范围为-10‰~+45‰,比幔源硫的范围宽,表现出经过改造的混合硫的特征。
磁铁矿的δ18O值为-17‰~39‰,锡石的δ18O为+11‰,石英的δ18O值为+68‰~+96‰。长石石英锡石矿脉石英包裹体水的氢同位素值为-106‰,接近岩浆岩水的值,仅有少量地下水加入。而1号铁矿体矽卡岩蚀变矿物角闪石中水的氢同位素是大负值,为-182‰~-187‰,无疑来源于天水。这说明黄岗梁矿床成矿流体具有地层与岩浆的多来源性,即锡可能主要来自岩浆,而铁主要来自围岩。碳酸盐中氧同位素分析,1~4号铁矿体碳酸盐水的氧同位素值基本为小负值,从1~4号铁矿体,氧同位素减小。锡矿体碳酸盐(矽卡岩中的碳酸盐矿物)水的氧同位素为小的正值,可能说明锡矿体矽卡岩矿物中的水和1号铁矿体中的水相对更接近岩浆水,从1 ~4号铁矿体岩浆水的影响减小。
包裹体的气相分析结果表明,黄岗梁矿床铁矿体萤石中包裹体气相组分含非常丰富的CO2、N2、CO、H2S及C2H6、CH4等有机组分。锡矿脉石英中包裹体的气相组分与铁矿体萤石中包裹体气相组分的含量有很大差别,这可能是由于黄岗梁矿床铁主要来源于地层,这些气体组分参与了地层成矿物质的运移、沉淀,而锡石脉中的锡主要源于岩浆。
2成矿物理化学条件
石英包裹体均一温度和压力:矽卡岩阶段:温度660~460℃,压力小于1000×105 Pa;氧化物阶段:温度504~303℃,硫化物阶段:温度370~210℃,压力600×105 Pa。成矿流体pH值为449~404。
矿区靠近岩体的1号铁矿体早期萤石中包括了多种类型包裹体,流体包裹体均一温度范围较广,是多期、多阶段流体叠加成矿的特征,远离岩体的4号矿体晚期萤石中气体包裹体消失,子矿物包裹体减少,成矿期次减少,流体包裹体温度、盐度降低,表明从近岩体到远岩体成矿流体活动减弱及花岗岩体对成矿影响的减弱。锡石的均一温度高达573℃,盐度达1088%,是岩浆流体成矿的特点。2号、3号铁矿体的石英、碳酸盐、磷灰石等晚期蚀变矿物中的包裹体类型单一,气液比小,温度低,主要温度区间约为150 ~280℃,体现了晚期低温热液成矿流体的特征,也有可能有更晚的表生期流体的混入。
3成矿时代
为燕山晚期,辉钼矿Re-Os年龄1412±43 Ma(内蒙古地质调查院综合研究室,2009),岩体Rb-Sr等时线年龄1407 Ma,87Sr/86Sr初始比值为07028,矽卡岩中角闪石的K-Ar年龄为140~122Ma(裴荣富等,1995)。
4成矿机理及成矿模式
该矿床为钙矽卡岩型铁锡矿床。它的成矿作用分为二叠纪预富集和燕山期定型两个阶段。早二叠世海槽中的玄武质岩浆海底喷发过程中,形成与海相中基性火山喷发作用有关的贫铁矿层(品位低、厚度薄)。并且在下二叠统火山喷发沉积岩中锡、砷丰度较高(平均含锡7×10-6,含砷1123×10-6,浓集系数锡为35,砷为62)。因此,早二叠世海底火山作用不仅为燕山期热液成矿作用准备了足够的铁质,也提供了一定的锡。燕山期陆壳强烈活化。在基底(二叠系)隆起区含锡花岗岩浆沿区域大断裂上升并侵入于早二叠世地层中。岩浆期后高温热流体与围岩交代形成钙矽卡岩,并改造或汲取早二叠世火山岩中的贫铁矿层及锡金属,形成铁锡多金属的富集。燕山期矽卡岩成矿阶段的矿成矿模式如图6-13所示,经历了矽卡岩阶段、高温热液阶段和硫化物阶段。
矽卡岩阶段:高温(660~460℃)、高盐度、偏碱性的热流体,与富钙质围岩反应,首先形成钙铁榴石、透辉石-钙铁辉石及少量磁铁矿。其后流体碱度降低,出现角闪石、阳起石、绿帘石,磁铁矿矿物组合,锡主要呈锡酸矿赋存于矽卡岩矿物及磁铁矿中。
高温热液阶段(氧化物阶段):高温(504~303℃),盐度减小,形成石英、磁铁矿、锡石、萤石、毒砂(或斜方砷铁矿)组合,叠加于矽卡岩铁矿体上或它的外侧矽卡岩中。局部呈脉状,穿入离岩体较远的砂岩中,形成锡石石英脉。
硫化物阶段:随流体不断向外渗流,其温度降低(375~215℃),酸度增高(pH=449~404),盐度降低,出现石英、方解石、闪锌矿、黄铜矿等矿物组合,主要叠加于外侧矽岩铁锡矿体上。成矿介质水主要来自岩浆(δ18OH=108‰~5‰),只是在硫化物阶段有少量雨水渗入(δ18OH=37‰~20‰)。因此,从某种意义上来说,矿床是一个复合成因的矽卡岩型铁锡多金属矿床。其铁质主要来自早二叠世海底火山作用,锡主要来自燕山期岩浆作用(地层也提供少量的锡)。
图6-13 黄岗铁锡矿床模式图
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