浅析化探方法在武威市大口子萤石找矿中的应用

赵大燊

(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000)

全国矿产资源潜力评价工作小组曾对天祝斑阳河一带的萤石资源进行了评价，圈出8 个氟元素异常，其中F-1异常与武威市大口子区域关系最为密切。随后采用水系沉积物测量地球化学方法找寻萤石矿，完成了本区矿(床)点及氟元素异常调查和1 ∶2.5万地球化学样品(氟元素)分析，通过研究已知含矿构造与氟元素异常的关系，对未知异常进行岩屑剖面测量、地表槽探工程揭露，现已发现多条新的萤石矿体，取得了良好的找矿效果，实现该区萤石矿找矿工作的较大突破。

1 区域地质背景

武威市大口子萤石矿位于甘肃省武威市金山镇南西方向约10km，大地构造位置处于北祁连沟弧盆系(Ⅲ-2-2)之走廊弧后盆地(Ⅲ-2-2-1)(图1)，属河西走廊成矿带(Ⅲ-20)之酒泉—永昌—皇城成矿亚带(Ⅳ-20 ①)，焉支山—西营河萤石成矿区[1-2]。自新太古代以来，经历了多期构造运动，形成了区内北西西向区域断裂和形态复杂的褶皱构造，区域矿产资源丰富。

图1 区域地质简况

1.1 地层

区内出露地层主要为中上寒武统大黄山组(∈3-4d)，岩性为灰色变砂岩、千枚岩等，属于陆源碎屑浊积岩建造；中侏罗统窑街组(J2y)，主要为粗粒长石石英砂岩夹少量砾岩及煤层；上侏罗统享堂组(J3x)，岩性主要为砾岩、含砾粗砂岩等。此外见有第四系更新统冲洪积相(Qp3eol),主要为风积黄土层，位于山顶平缓处。

1.2 构造

区内构造复杂，发育有5条断层，分别为F1、F2、F3、F4、F5、F6。与矿体相关的断裂构造在空间上大致以北西55°方向展布，断裂地表残坡积物覆盖严重，沿断裂断续出露石英萤石(萤石石英)脉。特征如下。

F3 断层：位于工作区中部，北段被F2 断层所截，出露长度900m，产状156°～159°∠67°～72°，宽约1 ～2.5m。为正断层，上下盘均为中粗粒黑云二长花岗岩，萤石矿体(FL1)主要位于南西段，表现为构造角砾岩被萤石胶结。北东段仅见少量细小萤石脉呈紫色无规则充填在断层破碎带边界，宽约0.1 ～0.5cm。断层构造带裂隙面整体充填有褐铁矿化、硅化、高岭土化。

F4 断层：位于工作区东部，出露长度367m，产状161°∠75°。断层性质不明，上下盘均为多斑状中粒正长花岗岩，沿构造岩石破碎，局部形成构造角砾岩或充填萤石石英脉，带宽一般0.6 ～0.8m。萤石石英脉(FL2)赋存其中。

F5 断层：位于工作区南部，出露长度300m，产状147°～152°∠60°～67°，带宽约0.8 ～2.0m。断层性质不明，上下盘均为多斑状中粒正长花岗岩，萤石矿体(FL3)主要赋存其中，表现为构造角砾岩被萤石胶结。裂隙面整体充填有硅化、高岭土化。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩较为发育，寒武纪、奥陶纪、志留纪均有岩浆活动，主要侵入期为加里东期，多为简单的独立岩体，以小型岩株为主[3]。岩性主要为寒武纪中粗粒黑云二长花岗岩(ηγ∈)、多斑状中粒正长花岗岩(ξγSa)和奥陶纪中粒黑云母石英闪长岩(δoO)。其中，北部出露的多斑状中粒正长花岗岩与中粗粒黑云二长花岗岩呈断层接触。

区内发育的岩脉类型为闪斜煌斑岩脉(δχ)、细粒花岗岩脉(γ)、石英脉(q)。

1.4 矿体地质特征

矿体受断裂构造控制，呈透镜状、脉状产于岩体内外接触带及其附近的构造破碎带中，围岩主要为多斑状中粒正长花岗岩[4]。

目前区内已经发现萤石矿脉1 条，主要为FL1号矿脉：充填于F3 断层西段，矿体长度400m，产状156°～159°∠67°～72°，厚度0.8 ～2m，平均厚度约1.77m。CaF2品位17.86%～35.39%，平均品位22.33%。通过对沿构造带分布的氟异常向北东侧追索发现，推断矿化带长度可达570m。另见构造带中有少量细小萤石脉呈无规则充填在断层破碎带边界。

1.5 萤石矿石特征

区内发现的矿石类型既有萤石型、也有石英—萤石型，矿石矿物主要为萤石，粒度在1 ～20mm，粒状结构，块状构造、角砾状构造。围岩蚀变以硅化为主，伴有微量萤石化、高岭土化、绿泥石化、褐铁矿化、绢云母化等。

2 氟元素地球化学特征

2.1 采样布局及方法

通过水系沉积物测量，对采集样品进行氟元素含量分析，样品采集情况如下：开展1 ∶2.5 万水系沉积物地球化学测量，以0.25 km2为基本采样单元，采样点主要布置在一级水系口、二级水系中，采样部位一般选择在河床底部。采用一点多坑法，在采样点沿水系上下20～30m范围内进行多点(3～5点)采样，取-8 ～+30 目粒段物质拌匀混合成一个样品，采样深度一般距地表30 ～50cm。

2.2 分析方法及结果

通过元素含量分析，对氟元素以及与氟元素密切相关的钡元素、锡元素含量数据进行统计计算、成图处理[5]，其地球化学参数特征见表1、表2。

表1 矿区主要地球化学元素参数(单位：10-6μg/g)

表2 矿区地球化学元素异常特征值(单位：10-6μg/g)

2.3 异常特征

对样品进行氟元素分析得出，氟元素含量最高值2.31×10-3mg/g、最 低 值0.60×10-3mg/g，平 均 值1.344×10-3mg/g，氟元素含量变化较大，具有不均匀性(变异系数为0.80)和一定的相对富集趋势(浓集克拉克值1.58)，属高背景而变异系数较大的元素，由此看出区内成矿的可能性较大[6-7]。

根据工作区氟元素异常下限值1.0×10-3mg/g，共圈定6 个异常区(图2)，多具一定规模。空间展布以长条状、不规则状及小面积为主。其中HF-2 单异常规模最大，面积0.55km2，有2 个异常极值点分别为：1.58×10-3mg/g、1.21×10-3mg/g。

图2 工作区1 ∶2.5 万水系沉积物测量地球化学元素异常图

利用工作区水系沉积物测量3 种元素分析值作R 型因子分析，采用了正交旋转因子负载矩阵来划分元素组合[8]。将F、Ba、Sn 元素组合与地质条件结合，推测区域F 元素主要与热液、构造关系密切。岩浆或构造热液在扩散或渗透过程中，使上述元素迁移进入有利地质体及有利构造部位富集，从而形成矿(化)体或异常。在空间展布上，F、Ba、Sn 等元素异常形态大致呈不规则面状，面积与寒武纪中粗粒黑云二长花岗岩、志留纪多斑状中粒正长花岗岩接近。反映一组与岩浆后期热液型萤石矿有关的元素组合。

3 讨论

3.1 异常的解释

区内已知的FL1萤石矿脉，通过前期地质追索及槽探工程揭露，地表长度400m。在FL1萤石脉处圈出的氟异常有HF-2，呈不规则宽带状、南西—北东走向展布，面积较大、强度高，规模显著。其面积为0.55km2，2 处异常极值点峰值分别为1.58×10-3mg/g、1.21×10-3mg/g。该异常出露于寒武纪中粗粒黑云二长花岗岩岩体中，分布位置、展布方向与充填萤石矿脉的南西—北东走向的F3 断层吻合度较高，方向与断层走向一致。通过对氟元素异常HF-2 进行异常查证，FL1萤石矿脉东西走向延长至570m，推断矿化带长度大于570m。

通过对氟元素异常HF-3、HF-4 进行地表追索及槽探工程检查，新发现的石英萤石脉FL2、萤石矿脉FL3。FL2号矿脉充填于F4 断层中，长度338m，厚度0.6 ～0.8m，产 状161°∠67°，CaF2品 位13.54% ～28.45%，平均品位18.54%。FL3号矿脉充填于F5 断层中，矿体长度166m，东侧被第四系覆盖，产状147°～152°∠60°～67°，厚度0.4 ～1.5m，CaF2品位14.17%～89.20%，平均品位44.77%。氟元素异常HF-3、HF-4 均出露于志留纪多斑状中粒正长花岗岩岩体中，面积分别为0.068km2、0.079 km2。其氟元素异常分布位置、展布方向与充填矿脉的南西—北东走向的F4、F5 断层吻合度较高，方向与断层走向一致。

3.2 异常的指示意义

目前，通过对氟元素异常检查及槽探工程揭露，新发现萤石矿化带2 条，以往发现的FL1萤石矿脉的长度也由原来的400m 增大为570m，全区CaF2远景资源量达到8 万t 以上。

综合分析认为，该区域萤石矿床的形成多与志留纪岩体侵入时形成的岩浆热液有直接的关系，矿床类型多属于热液充填型萤石矿床，构造线的走向与萤石矿的形成规律密切相关[9-11]。断裂构造为含矿溶液提供了良好通道和有利的容矿空间，通过交代、结晶、分离作用，有用组分析出，形成矿体。志留纪多斑状正长花岗岩，为萤石成矿提供了丰富的物质来源，又为构造的形成提供动力[12-13]。

利用化探F 异常，搭配F、Ba、Sn 元素组合，指导本区地质找矿效果明显，萤石蚀变岩带是区内萤石矿(化)体的主要赋存形式。根据本区地质特征、氟元素化探异常和围岩蚀变情况，认为水系沉积物测量化探氟元素异常是本区内较好的间接找矿标志，构造石英脉带是本区重要的构造找矿标志[14-15]。

4 结语

(1)工作区主要是岩浆岩的浅覆盖区，采用水系沉积物测量地球化学方法圈定萤石矿氟元素异常区，探槽揭露基本符合实际情况。

(2)水系沉积物测量圈定的氟元素异常，浓集中心发现3 处萤石矿点，反映在水系沉积物迁移较弱的浅覆盖区，化探方法能有效地反映地表附近矿化情况，圈定的找矿范围及判定的主要矿种是准确的，表明了水系沉积物测量地球化学方法找寻萤石矿的方法可行，效果明显。

(3)工作区F 元素与Ba、Sn 元素组合套合较好，说明工作区萤石矿的矿化与Ba、Sn 密切相关，属于岩浆后期热液型萤石矿。