豫西合峪—车村地区萤石矿床地质特征及物质来源研究进展

图1 合峪—车村地区萤石矿床区域地质^[4]

Fig.1 Regional geological map of Heyu-Checun area fluorite deposit

合峪—车村地区出露地层简单,中元古界熊耳群火山岩在研究区北部大面积出露,主要岩性为安山岩、流纹岩;官道口群龙家园组分布在研究区西部,岩性主要为含燧石条带白云岩、白云岩;新元古界宽坪群四岔口岩组变质沉积碎屑岩系分布在栾川断裂带南侧,岩性以石英片岩、斜长角闪片岩及大理岩为主;栾川群南泥湖组在研究区西南部有小面积分布,岩性主要为石英片岩、大理岩、石英岩;在车村一带及沟谷洼地出露有少量第四系。合峪—车村地区断裂构造发育,按空间展布特征可划分为NW向、NE向、近EW向和近SN向4组,其中NW向、NE向断裂较为发育。区内岩浆活动具有规模大、类型多、活动周期长的特点,岩浆岩以侵入岩为主,呈NW向条带状展布,主要分布有太山庙岩体、老君山岩体、伏牛山岩体、合峪岩体及石人山岩体等。

2 矿床类型及空间分布特征

2.1 矿床类型

豫西合峪—车村地区萤石矿床与燕山期花岗岩侵入活动密切相关,矿体的产出受断裂构造控制,属于受断裂构造控制的、与燕山期花岗岩有关的中低温热液充填型脉状萤石矿。萤石矿主要为单一萤石矿,极少伴生型萤石矿。

合峪—车村地区萤石矿体按走向分为NW向、NE向、EW向和SN向4组,以NW向、NE向及EW向为主,矿体主要产于花岗岩、安山岩中发育的断裂构造内,规模较大的矿体多赋存于花岗岩体内的断裂带内。区内分布有大、中、小型萤石矿床30余个(图2、表1),其中马丢、杨山、车村、中兴及阳桃沟等萤石矿为大型矿床,马丢萤石矿CaF₂矿物量近500万t。

图2

图2 合峪—车村地区萤石矿床分布

Fig.2 Distribution mapof fluorite deposits in Heyu-Checun area

表1 合峪—车村地区萤石矿规模^[12]

Table 1 Thelist of fluorite deposits in Heyu-Checun area

序号	矿区名称	规模	序号	矿区名称	规模
1	吕布沟萤石矿	小型	18	马丢萤石矿	大型
2	顺达萤石矿	小型	19	古满沟萤石矿	小型
3	桑树沟萤石矿	小型	20	奋进萤石矿	小型
4	砭上萤石矿	中型	21	康达萤石矿	小型
5	水葫芦沟萤石矿	小型	22	阳桃沟萤石矿	大型
6	杨寺萤石矿	小型	23	两叉安通威萤石矿	小型
7	鸡爪沟萤石矿	小型	24	车村萤石矿	大型
8	杨山萤石矿	大型	25	竹园沟萤石矿	中型
9	小涩沟萤石矿	小型	26	龙脖凹萤石矿	小型
10	木植街萤石矿	中型	27	中兴萤石矿	大型
11	隆博萤石矿	小型	28	张元河南村萤石矿	小型
12	乱石沟萤石矿	小型	29	灰菜沟萤石矿	小型
13	玉新萤石矿	小型	30	栗扎坪萤石矿	小型
14	范进寺萤石矿	小型	31	六合萤石矿	小型
15	东草沟萤石矿	小型	32	陈楼萤石矿	大型
16	下马丢萤石矿	小型	33	段家庄萤石矿	小型
17	枣树凹萤石矿	小型

新窗口打开| 下载CSV

矿体形态简单,呈脉状和透镜状产出,矿体沿走向延伸一般200~700 m,延伸较大的矿床有陈楼萤石矿Ⅰ号矿体(延伸1 550 m)、车村M35支-Ⅰ矿体(延伸900 m)及杨山萤石矿Ⅲ₂号矿体(延伸812 m)。矿体沿倾向延伸一般100~300 m,延伸较大的矿床有马丢萤石矿柳扒店矿段Ⅱ₁号矿体(延伸560 m)和中兴萤石矿Ⅰ号矿体(延伸534 m)。矿体产状基本上与含矿断裂构造带一致,沿走向和倾向具膨大收缩、分支复合现象。矿体倾角一般50°~80°,为陡倾矿体,矿体厚度一般为1.00~3.00 m,矿体收缩位置厚度最小0.59 m,膨大位置厚度可达16.81 m(竹园沟萤石矿K₁矿体),整体上全区各矿体厚度变化较小,矿体形态复杂程度为简单—中等(西部合峪矿段矿体较稳定,厚度变化小,矿体形态简单;相比合峪矿段,东部车村矿段矿体厚度变化稍大,形态复杂程度为简单—中等)。矿体品位一般20.46%~72.36%,局部品位大于90%,平均品位大于35%,各矿体组分分布均匀—较均匀,东部车村矿段矿体品位变化大于西部合峪矿段。规模较大的矿床中矿石类型主要为块状萤石,该类矿石品位高,往往形成富矿体(w(CaF₂)﹥65%)。矿石的主要矿物组合有萤石、萤石+石英(玉髓)两种,围岩蚀变主要为硅化、高岭土化、绢云母化等。

2.2 矿床空间分布特征

豫西合峪—车村地区萤石矿床的分布与燕山期花岗岩、断裂构造关系密切。

2.2.1 矿床与花岗岩体的关系

合峪—车村地区萤石矿主要分布在鲁山—车村—庙子断裂带北侧,燕山期合峪、太山庙花岗岩体及其内外接触带(图1)。根据区域萤石矿床与燕山期花岗岩的位置关系,可划分为3类:燕山期花岗岩体内部(杨山,编号8;阳桃沟,编号22)、燕山期花岗岩体与中元古界熊耳群火山岩接触带(小涩沟,编号9)、中元古界熊耳群火山岩内部,其中大部分萤石矿产于燕山期花岗岩体内部。

2.2.2 矿床与含矿断裂构造关系

合峪—车村地区萤石矿的产出严格受含矿断裂构造控制,按含矿断裂构造产状可分为NE、NW、近EW向及近SN向4组。NE向含矿断裂主要有F11和F7;NW向含矿断裂主要有F13和F6;NEE-近EW向含矿断裂主要有F3 和F27;近SN向含矿断裂主要有F12等。其中,近EW向、NW向、NE向为主要含矿构造,近SN向构造规模较小。就单个含矿断裂来说,近EW向F3、NW向F13(古满沟)、NE向F11含矿断裂构造中萤石矿数量多,规模较大,其次为NW向F6、NE向F7等,如分布于EW向F3断裂带的中兴萤石矿(编号27,大型)、NW向F13断裂带的杨山萤石矿(编号8,大型)及古满沟萤石矿(编号19,小型)、NE向F7断裂带的竹园沟萤石矿(编号25,中型)及F7断裂带的阳桃沟萤石矿(编号22,大型)。

合峪—车村地区萤石矿的分布与区域性断裂构造的距离有一定关系。矿床大多分布于马超营断裂两侧3.0 km范围以内(主要分布于北侧),鲁山—车村—庙子断裂及其北侧2.5 km以内。

3 矿床地球化学特征

3.1 成岩成矿年龄

3.1.1 合峪岩体年龄

前人采用不同方法测定了合峪花岗岩体的年龄(表2),可以看出,合峪岩体经历了多期次岩浆活动的叠加,最老年龄(148.2±2.5)Ma,中期侵入年龄为131.8~144.4 Ma,合峪岩体中的细晶岩、花岗斑岩脉岩年龄可作为末期侵入时间上限,介于124.7~130.2 Ma。同时,老的Nd同位素两阶段亏损地幔模式年龄T_DM2(1.85~2.27 Ga)和负的ε_Nd(t)值(-16.4~-11.2)指示合峪花岗岩体物质来源可能主要来自古老的地壳;合峪岩体在Nd-Sr同位素图解上位于玄武岩源区与陆壳源区之间的过渡地带^[17],说明源岩可能有少量幔源岩浆加入。

表2 合峪岩体年龄测定统计

Table 2 Age determination statistics of Heyu pluton

岩体	序号	岩性	测试方法	年龄/Ma	误差/Ma	数据来源
合峪岩体	1	黑云母	黑云母Ar-Ar	131.8	0.65	张宗清等^[13]
	2	巨斑状黑云二长花岗岩	锆石U-Pb	127.2	1.4	李永峰^[14]
	3	黑云母	黑云母Ar-Ar	131.8	0.7	Han,et al^[15]
	4	黑云母	黑云母Ar-Ar	132.5	1.1	Han,et al^[15]
	5	黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	134.5	1.5	郭波等^[16]
	6	黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	135.4	5.4	高昕宇等^[17]
	7	黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	148.2	2.5
	8	黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	141.4	5.4
	9	黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	135.3	4.9
	10	多斑花岗斑岩	锆石U-Pb	136.1	1.4	李春艳等^[18]
	11	大斑多斑中粗粒黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	139.8	1.3
	12	大斑多斑中粗粒黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	143.5	1.3
	13	含中斑中粒黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	133.0	1.0
	14	正长花岗岩	锆石U-Pb	143.1	2.1	庞绪成等^[11]
	15	正长花岗岩	锆石U-Pb	144.4	4.0
	16	细晶岩脉	锆石U-Pb	128.1	2.9
	17	细晶岩脉	锆石U-Pb	130.2	2.7
	18	花岗斑岩脉	锆石U-Pb	124.7	2.9
	19	黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	134.0	3.0	Bao,et al^[19]
	20	黑云母二长花岗岩	锆石U-Pb	144.0	3.0	Bao,et al^[19]
太山庙岩体	21	碱长花岗岩	锆石U-Pb	115.0	2.0	叶会寿等^[20]
	22	中粗粒正长花岗岩	锆石U-Pb	123.1	3.0	高昕宇^[21]
	23	细中粒正长花岗岩	锆石U-Pb	121.3	3.0
	24	正长花岗斑岩	锆石U-Pb	112.7	5.0
	25	中粗粒钾长花岗岩	锆石U-Pb	121.0	2.2	齐玥^[22]
	26	中粗粒钾长花岗岩	锆石U-Pb	116.2	1.3
	27	中细粒钾长花岗岩	锆石U-Pb	121.7	2.5
	28	中细粒钾长花岗岩	锆石U-Pb	120.0	2.2
	29	细粒似斑状花岗岩	锆石U-Pb	122.0	1.6
	30	细粒似斑状花岗岩	锆石U-Pb	122.3	1.5

新窗口打开| 下载CSV

3.1.2 太山庙岩体年龄

叶会寿等^[20]、高昕宇^[21]、齐玥^[22]对太山庙岩体进行了黑云母Ar-Ar、花岗岩锆石U-Pb年龄测定。依据花岗岩的结构构造,太山庙岩体可划分出3种岩相:细粒似斑状花岗岩、中细粒钾长花岗岩和中粗粒钾长花岗岩,其平均锆石U-Pb年龄分别为122.2、120.9、118.6 Ma,在形成时间上细粒似斑状花岗岩最早,中细粒钾长花岗岩次之,中粗粒钾长花岗岩最晚。总的来说,锆石U-Pb定年结果表明复式太山庙岩体的岩浆活动具有多阶段、持续时间长的特征,形成年龄为115~123.1 Ma。因此认为太山庙岩体是在早白垩世晚期形成的,晚于合峪岩体的侵位年龄。

3.1.3 萤石成矿年龄

合峪—车村地区萤石成矿时代研究较少,庞绪成等^[10]、刘纪峰等^[23]对车村地区的康达、陈楼萤石矿采用Sm-Nd法测定了萤石成矿年龄,本次又对研究区东部的竹园沟萤石矿的成矿年龄进行了测定,年龄等时线MSWD均小于1,测试结果精度较高。康达、陈楼萤石矿分别位于鲁山—车村—庙子镇大断裂北侧的F11和F3次级断裂构造带上,测得二者的Sm-Nd同位素等时线年龄分别为(123±9.1)Ma、(120±17)Ma;竹园沟萤石矿分布于F7断裂构造带上,本次测得其萤石成矿年龄为(126.8±9.1)Ma。总的来说,合峪—车村地区萤石矿床主要形成于燕山期早白垩世,萤石成矿年龄介于120~126.8 Ma,说明成矿作用发生在合峪岩体侵入末期、太山庙岩体侵入早期。

3.2 流体包裹体特征

本次对东部车村矿段的陈楼萤石矿和西部合峪矿段马丢萤石矿的流体包裹体特征进行了统计分析,重点研究了包裹体的岩相学特征、温度、盐度及成矿深度。

3.2.1 包裹体岩相学特征

陈楼、马丢矿区萤石包裹体具有数量多、尺寸大、成群分布的特征,形状以椭圆状、似椭圆状及不规则状为主,说明成矿作用后期经历了一定构造改造作用^[9,24]。区内包裹体以纯液相和气液两相包裹体为主,还可见少量纯气相包裹体、富CO₂两相包裹体及裂隙较发育的包裹体,其中气液两相包裹体中气相体积占比5%~35%,少数包裹体相比可达55%。包裹体的大小尺寸变化范围较大,多数集中于2~30 μm之间,最大可达约50 μm。

3.2.2 包裹体温度和盐度

东部车村矿段陈楼矿区包裹体温度按不同成矿阶段统计^[25]。陈楼萤石矿成矿过程可划分为4个阶段:石英脉形成阶段(Ⅰ)、早期萤石形成阶段(Ⅱ)、萤石主成矿阶段(Ⅲ)和碳酸盐化阶段(Ⅳ)。萤石产出于第Ⅱ、Ⅲ成矿阶段,萤石包裹体温度测试结果表明,第Ⅱ成矿阶段包裹体均一温度主要集中于115.6~359.2 ℃,平均均一温度为235.6 ℃,冰点温度主要集中于-0.10~-0.95 ℃,平均冰点温度-0.35 ℃,计算获得成矿流体盐度介于0.18%~1.66% NaCl_eqv,平均盐度为0.71% NaCl_eqv,流体密度主要集中于0.62~1.00 g/cm³,平均密度值0.81 g/cm³;第Ⅲ成矿阶段包裹体均一温度主要集中于123.2~349.5 ℃,平均均一温度为187.7 ℃,冰点温度主要集中于-0.10~-3.33 ℃,平均冰点温度-0.38 ℃,计算获得成矿流体盐度介于0.17%~2.46% NaCl_eqv,平均盐度为0.67% NaCl_eqv,流体密度主要集中于0.61~1.00 g/cm³,平均密度值0.81 g/cm³。

西部合峪矿段马丢矿区同一成矿阶段萤石包裹体温度按不同中段(773、730、715 m)统计^[9]。773 m中段萤石包裹体均一温度范围为122.2~262.4 ℃,峰值主要介于140~160 ℃,冰点温度范围为-3.4~-0.1 ℃,峰值主要介于-0.8~-0.1 ℃,计算获得成矿流体盐度范围为0.18%~3.39%NaCl_eqv,峰值主要介于0.35%~1.56% NaCl_eqv,密度范围为0.77~0.959 g/cm³,平均密度值为0.909 g/cm³;730 m中段萤石包裹体均一温度范围为135.7~339.5 ℃,峰值主要介于140~160 ℃,冰点温度范围为-1.7~-0.1 ℃,峰值主要介于-1.2~-0.1 ℃,计算获得成矿流体盐度范围为0.18%~2.90% NaCl_eqv,峰值主要介于0.18%~2.07% NaCl_eqv,密度范围为0.62~0.949 g/cm³,平均密度值为0.879 g/cm³;715 m中段萤石包裹体均一温度范围为134.2~213.8 ℃,峰值主要介于160~180 ℃,冰点温度范围为-1.7~-0.1 ℃,峰值主要介于-0.6~-0.1 ℃,计算获得成矿流体盐度范围为0.18%~2.90% NaCl_eqv,峰值主要介于0.18%~1.05% NaCl_eqv,密度范围为0.85~0.959 g/cm³,平均密度值为0.919 g/cm³。对3个中段所有包裹体测温结果进行统计分析,包裹体均一温度主要集中于150~180 ℃,平均均一温度为176.3 ℃,计算获得成矿流体盐度介于0.53%~1.35% NaCl_eqv,平均盐度为1.14% NaCl_eqv,流体密度主要集中于0.81~0.94 g/cm³,平均密度值0.90 g/cm³。

不同成矿阶段和不同中段萤石包裹体温度、盐度、流体密度结果显示,合峪—车村地区萤石的均一温度范围为176.3~235.6 ℃,指示区内萤石矿床属于中低温热液矿床;成矿流体盐度介于0.67%~1.14% NaCl_eqv,盐度值变化范围较小,暗示矿床成矿流体在物质成分和物理化学状态上具有一致性;流体密度介于0.81~0.90 g/cm³,显示低密度流体特征,指示成矿流体可能来自上涌的热水溶液。因此,合峪—车村地区萤石矿成矿流体属于中低温、低盐度、低密度的NaCl-H₂O体系。

3.2.3 成矿深度

根据合峪—车村地区萤石包裹体的温度、盐度,计算得到车村矿段陈楼萤石矿第Ⅱ、Ⅲ成矿阶段的成矿压力为6.9~24.2 Mpa、7.3~20.0 MPa,相应成矿深度范围依次为0.69~2.42 km、0.73~2.00 km,平均值分别为1.47 km、1.17 km;合峪矿段马丢萤石矿773、730、715 m三个中段的成矿压力为22.4~30.4 MPa、22.4~29.5 MPa、22.4~29.5 MPa,相应成矿深度范围依次为0.75~1.03 km、0.75~0.99 km、0.75~0.99 km,平均值分别为0.84 km、0.82 km、0.81 km(表3)。

表3 合峪—车村地区萤石矿成矿压力及成矿深度估算^[8,11]

Table 3 Estimation table of metallogenic pressure and metallogenic depth of fluorite deposits in Heyu-Checun area

矿区	成矿阶段及位置	压力范围/Mpa	平均压力/Mpa	成矿深度范围/km	平均成矿深度/km
陈楼萤石矿	第Ⅱ成矿阶段	6.9~24.2	14.7	0.69~2.42	1.47
陈楼萤石矿	第Ⅲ成矿阶段	7.3~20.0	11.7	0.73~2.00	1.17
马丢萤石矿	773m中段	22.4~30.4	25.3	0.75~1.03	0.84
	730m中段	22.4~29.5	24.6	0.75~0.99	0.82
	717m中段	22.4~29.5	24.3	0.75~0.99	0.81

新窗口打开| 下载CSV

可以看出,区内萤石矿成矿深度介于0.81~1.47 km,符合中低温浅成热液型萤石矿床的特征。同时,萤石成矿作用过程中从早期萤石形成阶段到后期萤石主成矿阶段,成矿压力值具减小趋势,成矿深度亦相应减小,说明成矿热液随着成矿过程的进行,由深部逐渐向浅部运移。

3.3 稀土元素特征

合峪—车村地区萤石矿床赋矿围岩大多为合峪花岗岩体,少部分为太山庙花岗岩体。前人对合峪、太山庙花岗岩体的稀土元素特征开展了大量的研究^{[18,20,24,26-27]},绘制了两大岩体的球粒陨石标准化稀土元素分布模式(图3、图4),可以看出,合峪、太山庙花岗岩体均具有轻稀土富集、重稀土亏损的特点,在稀土元素球粒陨石标准化配分图上表现为显著的右倾趋势。合峪花岗岩体稀土元素总量(不包括Y)ΣREE平均值192.64×10^-6,轻重稀土比w(LREE)/w(HREE)平均值15.46,(La/Yb)_N平均值21.37,(La/Sm)_N平均值5.80,(Gd/Yb)_N平均值3.17,δEu平均值0.60,δCe平均值1.12;太山庙花岗岩体稀土元素总量(不包括Y)ΣREE平均值213.02×10^-6,轻重稀土比w(LREE)/w(HREE)平均值13.47,(La/Yb)_N平均值13.01,(La/Sm)_N平均值7.89,(Gd/Yb)_N平均值1.18,δEu平均值0.43,δCe平均值0.98。两大岩体轻重稀土发生不同程度的分馏,轻稀土和重稀土内部均发生了一定程度的分异作用,δEu值指示两大岩体具有显著Eu负异常特征,在其稀土元素球粒陨石标准化配分图上可观察到明显的“V”字形曲线,Ce异常不明显或表现为弱Ce正异常。

图3

图3 合峪花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图^{[18,24,26-27]}

Fig.3 Normalized REE distribution pattern of Heyu granite

图4

图4 太山庙花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图^[20]

Fig.4 Normalized REE distribution pattern of Taishanmiao granite

对合峪—车村地区陈楼、杨山、马丢、车村、竹园沟、奋进萤石矿50件萤石样品的稀土元素数据进行统计分析^[7,8,23,27],绘制了萤石球粒陨石标准化稀土元素配分图(图5),根据稀土元素配分曲线变化趋势可将样品分为3类。第一类13件样品的稀土元素配分曲线表现为略微左倾趋势,萤石稀土总量ΣREE(不包括Y)范围为35.03×10^-6~168.85×10^-6,轻重稀土比值w(LREE)/w(HREE)范围为0.57~0.90,平均值0.73;(La/Yb)_N比值范围为0.25~0.52,平均值0.33,轻重稀土发生了一定程度的分馏作用;(La/Sm)_N比值范围为0.53~1.62,平均值1.21,(Gd/Yb)_N比值范围为0.19~0.52,平均值0.29,轻稀土和重稀土内部发生了微弱的分异作用;δEu值介于0.34~0.67,平均值0.60,表现为Eu负异常,δCe值介于0.87~0.99,平均值0.92,整体表现为弱Ce负异常。第二类12件样品的稀土元素配分曲线较为平坦,萤石稀土总量相对较低,ΣREE(不包括Y)范围为16.23×10^-6~100.85×10^-6,轻重稀土比值w(LREE)/w(HREE)范围为1.07~1.56,平均值1.26;(La/Yb)_N比值范围为0.51~0.88,平均值0.71,轻重稀土发生了微弱分馏作用;(La/Sm)_N比值范围为0.84~2.84,平均值1.72,(Gd/Yb)_N比值范围为0.23~0.68,平均值0.47,轻稀土和重稀土内部发生了一定程度的分异作用;δEu值介于0.54~0.82,平均值0.64,表现为Eu负异常,δCe值介于0.84~1.19,平均值0.95,整体表现为弱Ce负异常。第三类25件样品的稀土元素配分曲线表现为右倾趋势,萤石稀土总量ΣREE(不包括Y)范围为10.46×10^-6~175.02×10^-6,轻重稀土比值w(LREE)/w(HREE)范围为1.79~13.30,平均值5.21;(La/Yb)_N比值范围为1.00~13.11,平均值4.52,轻重稀土发生了较强的分馏作用;(La/Sm)_N比值范围为1.61~11.14,平均值4.97,(Gd/Yb)_N比值范围为0.23~1.69,平均值0.64,轻稀土和重稀土内部发生了一定程度的分异作用;δEu值介于0.44~0.97,平均值0.77,表现为Eu负异常,δCe值介于0.79~1.37,平均值0.95,整体表现为弱Ce负异常。

图5

图5 合峪—车村地区萤石球粒陨石标准化稀土元素配分图^[7,8,23,27]

Fig.5 Normalized REE distribution pattern of fluoritein Heyu-Checun area

稀土元素的吸/解附、络合两个过程是轻重稀土发生分馏作用的主要原因^[27],当流体中的稀土元素以吸附作用为主存在时,会导致轻稀土富集,(La/Yb)_N>1;当流体中稀土元素主要以络合物的形式存在时,会导致重稀土富集,(La/Yb)_N<1。合峪—车村地区萤石的轻重稀土元素均发生了一定程度的分馏作用,其中第一、第二类萤石样品表现为重稀土富集,(La/Yb)_N<1,暗示这两类萤石中的稀土元素主要是以络合作用为主,指示成矿流体经历了较长时间的演化,稀土元素在流体中形成络离子并得到了充分的分异,代表流体演化后期的萤石成矿活动;第三类萤石样品表现为轻稀土富集,(La/Yb)_N>1,说明这类萤石中的稀土元素主要是以吸/解附作用为主,代表区域上萤石矿化的早期热液及成矿活动。

4 成矿物质来源探讨

合峪—车村地区的萤石稀土元素配分模式比较复杂,这与本区萤石多期次成矿有关,也指示萤石成矿物质来源具有多源性。第一、二类萤石稀土元素配分曲线显示为略微左倾型或平坦型,与幔源花岗岩稀土元素配分模式相似,认为可能是成矿热液对深源流体稀土元素特征的继承;第三类萤石稀土元素配分曲线表现为右倾型,与燕山期合峪、太山庙花岗岩的稀土元素配分模式相一致,且均显示出强Eu负异常和弱Ce负异常,说明成矿物质来源与燕山期花岗岩有关,即燕山期花岗岩对区域上萤石的形成提供了一定的物质来源。

同时,康达萤石矿床¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd测定值为0.511 666± 0.000 016,ε_Nd(t)值为-15.9,与合峪花岗岩体的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd初始比值0.511 715~0.511 982,ε_Nd(t)=-16.4~-11.2相近^[17,28],说明康达萤石矿床与合峪岩体有一定的成因联系。陈楼萤石矿床测得¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值为0.512 031±0.000 026,ε_Nd(t)比值为-8.8,与太山庙岩体的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd初始比值(0.511 653~0.512 506)和ε_Nd(t)值(-16.2~-7.5)相一致^[21],暗示陈楼萤石矿床和太山庙岩体在成因上关系密切。合峪、太山庙岩体与区内萤石矿床的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd初始比值和ε_Nd(t)值基本一致,且三者的ε_Nd(t)值均为负值,指示在物质来源上与两大岩体一致或相近,这与研究区岩(矿)石稀土元素分析结果相吻合。

萤石成矿作用过程中,一般具有就地取材的特点,成矿物质来源往往位于矿体附近^[29]。有专家学者研究发现,与花岗岩有关的萤石矿床的F元素主要来自花岗岩中的黑云母^[30],合峪—车村地区萤石矿主要赋存于合峪岩体和太山庙岩体,赋矿围岩主要为黑云二长花岗岩和钾长花岗岩,是典型的与花岗岩有关的萤石矿床。周坷^[31]对合峪岩体中的CaO和F含量进行了测定,合峪岩体的F平均含量较高(1 024×l0^-6),超过中国花岗岩中F平均含量(450×l0^-6)^[32]的两倍,成矿流体可以通过淋滤花岗岩为萤石成矿作用提供F元素。合峪岩体中CaO平均含量1.68%,略高于中国花岗岩CaO平均含量(1.35%)^[32],也可作为成矿元素Ca的来源之一。太山庙钾长花岗岩中黑云母和F含量相对较少,但也是区内萤石矿床成矿物质的重要来源。

5 结论

1)豫西合峪—车村地区萤石矿床主要以单一萤石矿为主,矿床主要分布于燕山期花岗岩体内及其内外接触带的断裂构造中,与燕山期岩浆活动及断裂构造关系密切。

2)合峪岩体经历了多期次岩浆活动的叠加,最老年龄(148.2±2.5)Ma,中期侵入年龄为131.8~144.4 Ma,末期侵入时间介于124.7~130.2 Ma;太山庙岩体形成年龄为115~123.1 Ma,晚于合峪岩体的侵位年龄。研究区萤石成矿年龄介于120~126.8 Ma,说明成矿作用发生在合峪岩体侵入末期、太山庙岩体侵入早期。

3)流体包裹体特征显示,合峪—车村地区萤石包裹体均一温度176.3~235.6 ℃,成矿流体盐度0.67%~1.14% NaCl_eqv,流体密度0.81~0.90 g/cm³;成矿流体属于中低温、低盐度、低密度的NaCl-H₂O体系,指示区内矿床为中低温浅成热液型萤石矿床。

4)合峪、太山庙岩体的稀土元素均具轻稀土富集、轻重稀土发生不同程度分馏的特点,其球粒陨石标准化配分曲线均表现为右倾型。研究区萤石具有多期次成矿的特点,其稀土元素球粒陨石标准化配分曲线可分为略微左倾型、平坦型及右倾型三类,以右倾型为主,略微左倾型、平坦型萤石成矿时间较晚,右倾型萤石代表早期成矿阶段。右倾型萤石的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线与燕山期合峪、太山庙花岗岩相似,且均表现为强Eu负异常和弱Ce负异常,说明萤石的部分成矿物质来源于燕山期花岗岩。萤石与合峪、太山庙岩体的成岩成矿年龄、¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值及ε_Nd(t)值相近,也说明成矿物质来源与燕山期花岗岩有关。

5)综合分析认为,成矿元素F可能主要来源于合峪、太山庙岩体,成矿元素Ca部分来源于花岗岩围岩。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

赵鹏, 郑厚义, 张新, 等.

中国萤石产业资源现状及发展建议

[J]. 化工矿产地质, 2020, 42(2):178-183.

Zhao

, Zheng

H Y

, Zhang

, et al.

Resource actualities and demand countermeasures of fluorite in China

[J]. Geology of Chemical Minerals, 2020, 42(2):178-183.

[2]

王吉平, 商朋强, 熊先孝, 等.

中国萤石矿床分类

[J]. 中国地质, 2014, 41(2):315-325.

Wang

J P

, Shang

P Q

, Xiong

X X

, et al.

The classification of fluorite deposits in China

[J]. Geology in China, 2014, 41(2):315-325.

[3]

王吉平, 商朋强, 熊先孝, 等.

中国萤石矿床成矿规律

[J]. 中国地质, 2015, 42(1):18-32.

Wang

J P

, Shang

P Q

, Xiong

X X

, et al.

Metallogenic regularities of fluorite deposits in China

[J]. Geology in China, 2015, 42(1):18-32.

[4]

胡呈祥

河南嵩县南坪地区萤石矿地质特征及成因

[J]. 现代矿业, 2016, 32(6):165-168.

C X

Geological characteristics and genesis of fluorite deposits in Nanping area,Songxian,Henan province

[J]. Modern Mining, 2016, 32(6):165-168.

[5]

邓红玲, 张苏坤, 汪江河, 等.

河南省栾川县杨山萤石矿床地质特征及成因研究

[J]. 中国非金属矿工业导刊, 2017(3):37-40.

Deng

H L

, Zhang

S K

, Wang

J H

, et al.

Geological characteristics and genesis of the Yangshanfluorite deposit in Luanchuan,Henan province

[J]. China Non-metallic Minerals Industry, 2017(3):37-40.

[6]

席晓凤, 吴林涛, 马珉艺.

杨山萤石矿矿床地质特征及围岩稀土元素地球化学特征

[J]. 中国矿业, 2018, 27(S1):147-150.

X F

, Wu

L T

, Ma

M Y

Geological characteristics and rare earth element geochemistry of Yangshan fluorite ore

[J]. China Mining Magazine, 2018, 27(S1):147-150.

[7]

冯绍平, 汪江河, 刘耀文, 等.

豫西杨山萤石矿稀土元素地球化学特征及其指示意义

[J]. 稀土, 2020, 41(5):50-58.

Feng

S P

, Wang

J H

, Liu

Y W

, et al.

Geochemical characteristics and indicative significance of rare earth elements in Yangshan fluorite deposit in western Henan province

[J]. Chinese Rare Earths, 2020, 41(5):50-58.

[8]

赵玉

. 河南栾川马丢萤石矿地质地球化学特征及成因探讨[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2016.

Zhao

. Geochemistry characteristics and genesis of Madiu fluorite deposits in Luanchuan region,Henan[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2016.

[9]

赵玉, 张寿庭, 裴秋明, 等.

河南栾川马丢萤石矿床流体包裹体研究

[J]. 矿物学报, 2015, 35(S1):649.

Zhao

, Zhang

S T

, Pei

Q M

, et al.

Study on fluid inclusions of Madiu fluorite deposit in Luanchuan,Henan province

[J]. Acta Mineralogica Sinica, 2015, 35(S1):649.

[10]

庞绪成, 司媛媛, 刘纪峰, 等.

河南嵩县康达萤石矿Sm-Nd同位素年龄及地质意义

[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2019, 38(3):534-538.

Pang

X C

, Si

Y Y

, Liu

J F

, et al.

Sm-Nd isotopic dating and geological significance of Kangda fluorite deposit in Songxian County of Henan Province

[J]. Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry, 2019, 38(3):534-538.

[11]

庞绪成, 董文超, 李文明, 等.

河南省嵩县萤石矿控矿因素及成矿机理研究报告

[R]. 焦作: 河南理工大学, 2018.

Pang

X C

, Dong

W C

, Li

W M

, et al.

Research report on ore controlling factors and metallogenic mechanism of fluorite deposit in Songxian,Henan province

[R]. Jiaozuo: Henan Polytechnic University, 2018.

[12]

杨东潮, 孟芳, 白德胜, 等. 河南省洛阳市合峪地区萤石矿整装勘查报告[R]. 郑州: 河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院, 2021.

Yang

D C

, Meng

, Bai

D S

, et al. Report on the whole loading exploration of fluorite ore in Heyu area,Luoyang City, Henan Province[R]. Zhengzhou: No.2 Institute of Geological & Mineral Resources Survey of Henan, 2021.

[13]

张宗清, 张国伟, 唐索寒. 南秦岭变质地层同位素年代学[M]. 北京: 地质出版社, 2002.

Zhang

Z Q

, Zhang

G W

, Tang

S H

. Isotopic geochronology of metamorphic strata in South Qinling[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2002.

[14]

李永峰

. 豫西熊耳山地区中生代花岗岩类时空演化与钼(金)成矿作用[D]. 北京: 中国地质大学, 2005.

Y F

. The temporal-spital evolution of Mesozoid granitoids in the Xiong’ershan area and their relationships to molybdenum-gold mineralization[D]. Beijing: China University of Geosciences, 2005.

DOI:10.1111/j.1755-6724.2007.tb00949.x URL [本文引用: 1]

[15]

Han

Y G

, Zhang

S H

, Franco

, et al.

Evolution of the Mesozoic granites in the Xiong'ershan-Waifangshan Region,Western Henan Province,China,and its tectonic implications

[J]. Acta Geologica Sinica, 2007, 81(2):253-265.

[16]

郭波, 朱赖民, 李犇, 等.

华北陆块南缘华山和合峪花岗岩岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成与成岩动力学背景

[J]. 岩石学报, 2009, 25(2):265-281.

Guo

, Zhu

L M

, Li

, et al.

Zircon U-Pb age and Hf isotope composition of the Huashan and Heyu granite plutons at the southern margin of North China Craton:Implications for geodynamic setting

[J]. Acta Petrologica Sinica, 2009, 25(2):265-281.

[17]

高昕宇, 赵太平, 原振雷, 等.

华北陆块南缘中生代合峪花岗岩的地球化学特征与成因

[J]. 岩石学报, 2010, 26(12):3485-3506.

Gao

X Y

, Zhao

T P

, Yuan

Z L

, et al.

Geochemistry and petrogenesis of the Heyu batholith in the southern margin of the North China block

[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010, 26(12):3485-3506.

[18]

李春艳, 吕宪河, 李瑞强, 等. 河南1︰5万合峪(I49E013016) 、木植街(I49E013017)、栗树街(I49E014016)、车村(I49E014017)、二郎庙幅(I49E014018) 区域地质矿产调查报告[R].郑州: 河南省地质调查院, 2016.

C Y

, Lyu

X H

, Li

R Q

, et al. 1∶50 000 regional geological and mineral survey report of Heyu(I49E013016),Muzhijie(I49E013017),Lishujie(I49E014016),Checun(I49E014017) and Erlaongmiao(I49E014018)in Henan Province[R].Zhegzhou:Henan Geological Survey Institute, 2016.

[19]

Bao

Z W

, Xiong

M F

, Li

Mo-rich source and protracted crystallization of Late Mesozoic granites in the East Qinling porphyry Mo belt (central China):Constraints from zircon U/Pb ages and Hf-O isotopes

[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2018, 160:322-333.

DOI:10.1016/j.jseaes.2017.12.022 URL [本文引用: 1]

[20]

叶会寿, 毛景文, 徐林刚, 等.

豫西太山庙铝质A型花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地球化学特征

[J]. 地质论评, 2008, 54(5):699-711.

H S

, Mao

J W

, Xu

L G

, et al.

SHRIMP zircon U-Pb dating and geochemistry of the Taishanmiao aluminous type granite in Western Henan Province

[J]. Geological Review, 2008, 54(5):699-711.

[21]

高昕宇

. 华北克拉通南缘外方山和伏牛山地区早白垩世花岗岩成因研究[D]. 广州: 中国科学院大学, 2012.

Gao

X Y

. Geochemistry,geochronology and petrogenesis of early Cretaceous granites in the southern margin of the NorthChina Craton[D]. Guangzhou: University of Chinese Academy of Sciences, 2012.

[22]

齐玥

. 东秦岭地区晚中生代老君山岩体和太山庙岩体成因[D]. 北京: 中国科学技术大学, 2014.

. Petrogenesis of Laojunshan and Taishanmiao granite plutons in eastern Qinling,central China[D]. Beijing: University of Science and Technology of China, 2014.

[23]

刘纪峰, 白德胜, 张凯涛, 等.

豫西陈楼萤石矿床地质特征及Sm-Nd同位素年龄

[J]. 矿物岩石, 2020, 40(1):69-75.

Liu

J F

, Bai

D S

, Zhang

K T

, et al.

Geological characteristics and Sm-Nd isotopic age of Chenlou fluorite deposit,Western Henan Province

[J]. Mineralogy and Petrology, 2020, 40(1):69-75.

[24]

李文明

. 豫西南陈楼萤石矿地质地球化学特征及深部远景[D]. 焦作: 河南理工大学, 2018.

W M

. Geological-geochemical characteristics and deep metallogenic prospect of fluorite depositin Chenlou,southwest Henan Province[D]. Jiaozuo: Henan Polytechnic University, 2018.

[25]

庞绪成, 李文明, 刘纪峰, 等.

河南省嵩县陈楼萤石矿流体包裹体特征及其地质意义

[J]. 河南理工大学学报:自然科学版, 2019, 38(1):45-53.

Pang

X C

, Li

W M

, Liu

J F

, et al.

Fluid inclusion and geological significance of Chenlou fluorite deposit in Songxian county,Henan province

[J]. Journal of Henan Polytechnic University:Natural Science, 2019, 38(1) :45-53.

[26]

席晓凤, 吴林涛, 张林飞.

马丢萤石矿矿床地质特征及围岩稀土元素地球化学特征

[J]. 中国矿业, 2019, 28(Z2):272-274.

X F

, Wu

L T

, Zhang

L F

Geological characteristics and REE geochemistry of Madiu fluorite deposit

[J]. China Mining Magazine, 2019, 28(Z2):272-274.

[27]

董文超, 庞绪成, 司媛媛, 等.

河南嵩县车村萤石矿床稀土元素特征及地质意义

[J]. 中国稀土学报, 2020, 38(5):706-714.

[本文引用: 5]

Dong

W C

, Pang

X C

, Si

Y Y

, et al.

REE geological characteristics of Checun fluorite deposit in Song county,Henanprovince

[J]. Journal of the Chinese Society of Rare Earths, 2020, 38(5):706-714.

[本文引用: 5]

[28]

王建其, 朱赖民, 郭波, 等.

华北陆块南缘华山、老牛山及合峪花岗岩体Sr-Nd,Pb同位素组成特征及其地质意义

[J]. 矿物岩石, 2015, 35(1):63-72.

Wang

J Q

, Zhu

L M

, Guo

, et al.

Characteristics of Sr-Nd and Pb isotopic composition and its geological significance of granitic plutons inthe Huashan,Laoniushan and Heyu area at the southern margin of north China Craton

[J]. Mineralogy and Petrology, 2015, 35(1):63-72.

[29]

曹俊臣

华南低温热液脉状萤石矿床稀土元素地球化学特征

[J]. 地球化学, 1995, 24(3):225-234.

Cao

J C

REE geochemical characteristics of epithermal vein fluorite deposits in south China

[J]. Geochimica, 1995, 24(3):225-234.

[30]

曹俊臣

热液脉型萤石矿床萤石气液包裹体氢、氧同位素特征

[J]. 地质与勘探, 1994, 30(4):28-29.

Cao

J C

Hydrogen and oxygen isotopic characteristics of fluorite gas liquid inclusions in hydrothermal vein fluorite deposits

[J]. Geology and Exploration, 1994, 30(4):28-29.

[31]

周珂

. 豫西鱼池岭斑岩型钼矿床的地质地球化学特征与成因研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2008.

Zhou

. Geology,geochemisty and metallogenesis of theYuchiling porphyry Molybdenum deposit,westernHenan province[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2008.

[32]

史长义, 鄢明才, 刘崇民, 等.

中国不同岩石类型花岗岩类元素丰度及特征

[J]. 物探化探计算技术, 2005, 27(3):256-262.

Shi

C Y

, Yan

M C

, Liu

C M

, et al.

Abundances of chemical elements indifeerent rock types of the granetoids of china and its characteristics

[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2005, 27(3):256-262.