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赣南地区萤石研究方向讨论

来源:核心论文发表 所属分类:理工论文 点击:次 时间:2019-11-26 09:26

  摘要:赣南地区萤石矿分布广泛,而且萤石常作为伴生矿物常出现在钨锡多金属矿床中。笔者广泛收集了国内外有关萤石的研究,对比分析萤石矿产出的一般地质环境。通过结合赣南地区相关资料,总结当地萤石矿的基本特征,笔者认为可将萤石矿作为切入口,从成因角度分析,系统总结与萤石矿相关的成矿系列,期望起到以点带面的效果,此可作为赣南地区萤石研究的下一步讨论方向。

赣南地区萤石研究方向讨论

  关键词:赣南;萤石;矿床成因;成矿系列

  《全国矿产资源规划(2016-2020 年)》提出,为保障国家经济安全和战略性新兴产业发展需求,将萤石等 24 种矿产列入战略性矿产目录,并作为 2016-2020 年矿产资源宏观调控和监督管理重点。赣南地区萤石矿产资源储量高且前景广阔,据江西省原国土资源厅 2012 年数据显示,至 2011 年底,江西省萤石保有资源储量在全国各省市排序中居第四位。赣州市已查明的萤石资源储量占全省总量的 47.02%。 2012 年以来,赣州内又发现了石城楂山里等一批萤石矿,赣南地区已经成为萤石矿重要产区。但是,目前对于萤石成矿规律的研究仍然不足,尤其缺少理论方面的系统总结。

  1 萤石国内外研究现状

  中国非金属矿床总体上明显受大地构造的控制,其成矿系列中矿种的组合规律主要是成因上的相互关联并在特定的部位成矿。需要指出的是,成矿系列的概念在非金属矿和金属矿领域重点关注的内容是不尽相同的。比如,在成矿物质来源方面,一般认为金属矿成矿系列具有相同或相近的来源,而非金属矿床成矿系列并不强调同源。控矿因素的微变化、成矿物理化学条件的变化是非金属矿床成矿系列的产生主要因素。

  在此基础上,曹俊臣系统总结了中国萤石矿和其他矿床的组合类型,包括八类,分别为:铅、锌 - 铜 - 氟组合(铅锌矿 - 黄铜矿 - 萤石矿);钡 - 氟组合(重晶石 - 萤石矿床或萤石 - 重晶石矿床);铁 - 锑 - 氟组合(黄铁矿 - 辉锑矿 - 萤石矿);铅、锌 - 钨 - 锡 - 氟组合(铅锌矿 - 白钨矿 - 锡矿 - 萤石矿);铅、锌 - 钨 - 金 - 氟组合(铅锌矿 - 白钨矿 - 金矿 - 萤石矿);铅、锌 - 钨 - 铜 - 组合(铅锌矿 - 白钨矿 -黄铜矿 - 萤石矿);铁 - 稀土 - 铌、钽 - 氟组合(磁铁矿 - 稀土矿 - 铌钽矿 - 萤石矿);铅、锌 - 汞 - 钡 - 氟组合(铅锌 - 汞矿 - 重晶石 - 萤石矿)[1]。其理论在中国的很多矿床中得到了有效验证,例如,萤石型金矿系的发现、银矿床中伴生萤石化的分布、钨锡矿床中伴随的萤石化等,均显示出萤石与其主成矿元素显示出相关性。此外,萤石还是热液铀矿床的典型“伴生”矿物。

  矿床分类是对矿床自然规律的理论概括,不同学者对萤石矿的分类有所不同。蔡国祥以成矿物质来源为基础,结合矿床成矿的地质条件,将世界范围内的萤石矿床划分为岩控类矿床、层控类矿床、变层控类矿床以及表生矿床 [2]。曹俊臣将中国层控萤石矿床分为沉积改造矿床和后成矿床 [3]。此后又按萤石矿床的含矿岩系特征进行分类,把中国萤石矿床划分为三类,其含矿岩系分别为:火山岩、次火山岩;中酸性 - 酸岩浆岩及其与围岩的接触带;碳酸盐岩及其他沉积岩。此外,王吉平按照矿床成因的不同,认为中国萤石矿床可分为三种类型,分别为:热液充填型萤石矿、沉积改选型萤石矿和伴生型萤石矿 [4]。

  萤石(亦名氟石)化学组成为 CaF2,由于离子半径相近,钙常被稀土元素(主要是钇、铈)所代替,当 YF3 质量分数或 CeF3 质量分数超过 10% 时,分别称为钇萤石和铈萤石。目前,通过稀土元素来示踪成矿流体的来源并在此基础上反演成矿作用的过程,这已经是非常成熟的方法。在热液矿床研究中,萤石中 LREE、HREE 的分异、铈和铕元素的异常、钇和钬元素比值等与热液体系的物理化学条件、流体组分等的变化关系密切。萤石中稀土元素特征还可作为热液矿床成因类型的判别标志(如 Y/La 原子数比值、Tb/ Ca-Tb/La 图解),并得到了广泛的应用。例如,HIill 通过对墨西哥西南地区不同类型矿床中萤石的综合研究发现,其稀土元素的部分异常特征与矿化关系密切,尤其是对于该区低盐度低温热液贵金属元素的矿化具有明显的指示意义 [5]。

  成矿年代学方面,热液萤石矿床成矿年代学研究较常用的方法有石英(萤石)裂变径迹法、石英电子自旋共振(ESR)法、萤石 Sm-Nd 等时线法、萤石(U-Th)/He 法等。

  萤石矿勘查方面,由于前些年过度开采,已知矿和露头矿逐渐减少,同时萤石矿的成矿深度一般较浅,因此浅覆盖区寻找新的萤石矿将是今后萤石矿勘查的重点。张寿庭等以隐伏 - 半隐伏萤石矿找矿预测为目的,通过多光谱遥感技术和多种轻便物化探仪器方法(主要包括高分辨率多光谱遥感技术(WorldView-2)、甚低频电磁法、便携式 X 射线荧光分析、地面伽玛能谱测量等)的科学系统的试验及成果的比对,总结出预测隐伏萤石矿矿体的仪器、技术方法的有效组合,并建立隐伏萤石矿体地物化遥综合找矿一般标志特征 [6]。董亮琼通过计算典型萤石矿床各重砂矿物报出率,分析得出三类萤石矿床相对应的自然重砂矿物组合和标型矿物组合,分别为:岩浆热液型萤石矿对应萤石、重晶石、锡石;岩浆期后热液型萤石矿对应萤石、重晶石、黑钨矿、锡石,其标型指示矿物为白钨矿;热液充填型萤石矿对应萤石、重晶石,其标型指示矿物为黄铁矿、方铅矿、黄铜矿 [7]。

  从此可以看出,三种类型的萤石矿床其自然重砂矿物组合与曹俊臣总结的中国萤石矿和其他矿床的组合类型具有相似性,但是也有不同的地方,特别是标型矿物组合的标定为研究提供了新的思路。因此,通过统计不同类型矿床的自然重砂矿物组合和标型矿物组合特征,对于萤石矿找矿预测具有明显的现实意义。

  2 赣南地区萤石成矿特征

  本区大地构造位于欧亚大陆板块与滨西太平洋板块消减带的内侧华夏板块东南造山带中武夷褶皱带中西部。

  张国伟认为,华南大陆构造的基本动力学机制是全球与区域板块构造动力学和扬子与华夏两地块从深层到陆壳上层长期相互作用的复合陆内驱动力 [8]。陈毓川从成矿地质构造环境角度分析,认为华南大陆在中生代形成了六个构造岩浆成矿带,分别为:长江中下游构造岩浆成矿带、赣东北(钦杭带东段)构造岩浆成矿带、江南隆起构造岩浆成矿带、南岭构造岩浆成矿带、武夷 - 云开构造岩浆成矿带、东南沿海构造岩浆成矿带 [9]。邓晋福以研究侵入岩时空演化为基础,发现 Pt3 时发育的残留侵入(岩)弧特征显示,传统上华夏古陆不应称为古陆块,而是在 Pt3 时期表现为古沟—弧—盆统的物质构成的类似于基底的地质体 [10]。

  中生代以来,华南大陆主要经历了由挤压向拉张的构造转换变化,由于 Laurasia 在中侏罗世开始裂解,此时在华南大陆引发岩石圈大规模拆沉、减薄及软流圈上涌,如此大规模的壳幔作用引起了该区强烈的岩浆活动以及长江中下游的准裂谷的形成,并以此造就了华南大陆中生代成矿大爆发,形成数以千计的金属矿床及萤石等非金属矿床。

  赣南地区的萤石矿床的围岩特征以震旦系和白垩系对矿床的控制最为明显;构造方面明显地受断裂构造控制,大部分含矿断裂为北东向和北北东向,按断裂性质,又以压扭性断裂有利于成矿;矿体形态方面垂向上主要分为四个部分,依次为顶盖、上部、中部矿和底部,各部分矿体内又具有不尽相同的特征。方贵聪、王登红等在研究南岭东段北部岩体的萤石成矿专属性时,按照产萤石与否,将两类花岗岩对比后发现:产萤石花岗岩多为黑云母花岗岩,具有高钾钙碱性特征;与非产萤石花岗岩相比,产萤石花岗岩具较高的 Mo 含量和较低的 Th/U 比值,其中黑云母更富 MgO、TiO2、F、Cl 而贫 Al2O3;产萤石花岗岩形成于相对高温、低压和高氧逸度的环境,岩浆来源主要为地壳,但有少量幔源参与 [11]。

  3 赣南地区萤石研究方向讨论

  在赣南地区,萤石矿床的研究程度整体仍不够深入,尤其是对成矿流体的性质、成矿物理化学条件的研究以及成矿物质在动力学背景下的迁移富集规律上远远不够,理论不够完善势必影响在此基础上开展的萤石矿床成矿系列研究及区域成矿预测。

  萤石是许多热液矿床中重要的脉石矿物,在不同的地质背景下会表现出相应的差异,而利用反演这种差异来还原成矿时的物理化学条件可以为实际找矿提供方向及依据。通过其稀土元素含量及相关参数(如 ∑ REE、LREE/HREE、Eu/Eu *、Ce/Ce *、Y/La、Tb/ Ca-Tb/La 图解等),可揭示成矿热液的性质、来源及其演化规律,并在此基础上为建立成矿模式提供有力依据,还可为区域成矿潜力预测与评价提供参考。但是需要注意的是,在使用萤石的稀土元素地球化学探讨相关地质问题前,有必要加强萤石矿物结构的观察、矿物成分标型特征和配套的流体包裹体以及相关同位素组成分析。通过系统分析流体包裹体特征、成分和 H-O-S 同位素特征,以期深入认识其成矿过程。

  4 结论

  结合赣南地区构造地质背景,大范围来说对于非金属矿产的研究重点,应该放在和岩浆热液成矿作用相关或接近的矿种上,如花岗岩有关的萤石矿,和伟晶岩有关的硼、高岭土矿、钾长石矿等,局部地区可以考虑与基底区域变质作用或者混合岩化相关的晶质石墨矿。赣南地区萤石矿分布广泛,而且萤石常作为伴生矿物出现在钨锡多金属矿床中,笔者利用萤石矿为切入口,系统地总结与萤石矿相关的成矿系列,希望起到以点带面的效果,在此基础上做成矿预测研究。

  赣南地区萤石研究方向讨论相关期刊推荐:《中国资源综合利用》(月刊)创刊于1982年,由中国物资再生协会、徐州北矿金属循环利用研究院主办。主要栏目有:新闻、法规介绍、垃圾处理、污水治理、综合利用、企业风采、科技信息、市场行情等。获奖情况:1996年获原国家物资部科技期刊三等奖。

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