叶孔凯
(中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001)
叶蜡石是制取功能陶瓷、新能源设备、高性能玻璃纤维、超硬材料等的重要原料矿产。我国是世界上叶蜡石矿资源最丰富的国家之一，福建省叶蜡石占全国总资源量50%以上，其中政和—建瓯为福建省最重要的叶蜡石成矿带，仅井后叶蜡石矿探明矿石资源量达4 500万t，是目前全世界已探明最大规模叶蜡石单体矿床[1]，占全国叶蜡石资源量40%[2]。“东部重点工作区脉石英石墨叶蜡石矿产资源调查”(项目编号DD20190817)项目，通过系统地质调查，对本地区矿床地质特征、成矿地质条件、矿床成因类型、成矿过程及找矿潜力进行了分析研究，总结出了找矿标志，划定了成矿远景区，对今后本地区叶蜡石地质找矿有一定指导意义。
研究区位于寿宁—华安断隆带(Ⅳ-52(1)a) 五级构造单元内，处政和—大浦深大断裂带与松溪—宁德断裂带交汇处南部，寿宁—梅林火山喷发带与松溪—宁德火山喷发带交汇处[3]。区内发育有2个大型火山机构，分别为：①仁山火山盆地(Ⅳ级)：火山喷发时期为晚侏罗世—早白垩世。火山活动受政和—大浦深大断裂带控制，岩浆沿断裂上升地表形成喷发带。②樟口(东坑)火山盆地(Ⅳ级)：属环状火山机构，受松溪—宁德断裂构造控制，火山喷发时期主要为晚侏罗世—早白垩世。火山机构及外围的地层以碎屑沉积—火山喷发岩系地层为主。区内断裂构造较发育，控制着区内地层及火山岩分布(图1)。其中火山机构、区域地层及构造为叶蜡石矿床的形成提供了物源条件、热动力、热液通道。
图1 福建省政和—建瓯叶蜡石成矿带区域地质图
2.1 矿体特征
目前政和—建瓯成矿带已发现4个叶蜡石矿床，其中井后叶蜡石矿位于仁山火山喷发盆地，龙井面、杨源、镇前叶蜡石矿位于樟口(东坑)火山盆地。各矿体地质特征见表1。
表1 政和县—建瓯市叶蜡石矿床地质特征
2.2 典型矿床特征
井后叶蜡石矿是区内发现的最大叶蜡石矿，在成矿带内具有代表性。
2.2.1 矿区地质特征
矿区位于仁山火山喷发盆地北侧。矿区内主要地层为上侏罗统南园组第二段(J3n2)、第四段(J3n4)地层、长林组地层(J3c)，地层产状基本一致，均为200°～270°∠5°～20°，朝向仁山火山中心方向，南园组第二段与第四段地层、南园组第二段与长林组地层均呈不整合接触(图2)。叶蜡石矿主要赋存于南园组第二段及第四段地层内，该两段地层常发育有叶蜡石化及硅化，叶蜡石化强烈处形成矿体。区域上揭露有脆—韧性剪切带经过矿区，矿区东部揭露有一张扭性断裂，倾向西，倾角约30～40°，为矿区主要导矿构造。野外调查发现矿体近地表处常发育有陡立解理面，主要倾向北东或北西，解理面光滑，显示剪切性质，其为热液与凝灰岩交代作用提供了空间(图3)。
图2 区域地层单位柱状图
图3 井后矿区地质简图(a)及剖面简图(b)
2.2.2 矿体地质特征
Ⅰ矿体：为矿区主矿体，资源量约3 200万t，赋存于上侏罗统南园组第二段(J3n2)地层内，围岩为流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩，矿体呈似层状，产状与地层产状相近，倾向200°～270°，倾角约5°～20°，局部呈舒缓波状起伏。矿体走向延伸约700m，倾向延伸约600m，厚度约5～84m，赋存标高为530～655m。
Ⅱ矿体：资源量约1 300万t，赋存于上侏罗统南园组第四段(J3n4)地层内，围岩为流纹英安质晶屑玻屑熔结凝灰岩，矿体位于Ⅰ号矿体上部，总体产状与Ⅰ号矿体相近，矿体走向延伸约700m，倾向延伸约500m，厚度约2～40m，赋存标高580～680m。
2.2.3 矿石质量特征
矿区内矿石以石英—叶蜡石型为主，呈灰白色、肉红色、浅绿色等。鳞片变晶结构、交代假象结构。块状构造、条纹状构造。根据矿粉X-射线衍射及岩矿鉴定分析结果显示：矿石主要矿物成分为叶蜡石(40%～95%)、石英(5%～45%)及少量水铝石、伊利石、地开石、赤铁矿、黄铁矿等[3]。全区矿石平均化学成分为Al2O3含量16.31%、SiO2含量75.85%、Fe2O3含量0.59%、K2O含量0.56%、Na2O含量0.10%、TiO2含量0.12%[2,4-5]。
2.2.4 围岩蚀变
矿区内火山碎屑岩普遍遭受不同程度蚀变，属火山岩期后热液交代产物，主要有叶蜡石化、次生石英岩化、赤铁矿化、黄铁矿化、水铝石化，并以叶蜡石化、次生石英岩化为主，叶蜡石化强烈处形成矿体。蚀变带分布特征为：叶蜡石化广泛分布于全区南园组地层，由矿体往外逐渐减弱。次生石英岩化与叶蜡石化呈负相关，在矿体外部蚀变强烈形成夹石，特别在顶板近地表处常形成硅帽。水铝石化常与叶蜡石化相伴出现。在矿体深部零星可见黄铁矿化，在矿体浅部火山碎屑岩中常出现赤铁矿化。
3.1 成矿地质条件
政和—建瓯成矿带内发现了多个叶蜡石矿床，包括世界上最大规模的叶蜡石单矿床，该成矿带具有得天独厚的叶蜡石成矿条件。
成矿构造：该成矿带位于政和—大浦深大断裂带与松溪—宁德断裂带交汇部南侧，大断裂次生的断裂构造非常发育，为叶蜡石成矿提供热液运输通道。目前发现的矿床都集中在区域大断裂交汇部位附近，火山构造洼地处。其中井后叶蜡石矿距政和—大浦深大断裂带仅5km。
成矿时期：晚侏罗—早白垩纪(燕山晚期)区域内火山运动频繁，为叶蜡石成矿提供了基础成矿背景，为叶蜡石成矿时期。
含矿建造：区内大面积分布的厚层南园组火山碎屑岩建造是叶蜡石矿床赋存的有利层位，该地层第二及第四段岩性主要为流纹质熔结凝灰岩和流纹英安质熔结凝灰岩，其中南园组第二段地层Al2O3含量为12.99%，第四段为13.15%[6]，为叶蜡石成矿提供了丰富的物质基础。
成矿物质来源：物质来源主要为原南园组地层内富铝的火山碎屑岩、地表及地下气水热液。
火山作用：区内主要发育有仁山和樟口2个火山机构。火山作用过程中火山气水热液不断上升，与地下水、地表水沿断裂、层间破碎带与南园组火山碎屑岩进行交代作用，持续的火山运动为叶蜡石矿床的形成提供了热动力和热液。
3.2 成矿模式
晚侏罗世火山运动频繁，政和—建瓯一带形成一套富铝的南园组(J3n)火山碎屑岩地层。后期至早白垩世持续的火山运动，为叶蜡石成矿提供了热动力。在火山喷发盆地、火山构造洼地中，地下水、地表水及岩浆气水混合热液通过断裂带、层间裂隙、层间薄弱面与熔结凝灰岩产生交代蚀变作用(图4)。交代过程中长石类晶屑及长英质碎屑、火山灰与气水热液交代形成叶蜡石，析出的硅导致围岩强烈的次生石英岩化，析出的铁质在矿体外围形成黄铁矿化。
图4 热液交代蚀变成因叶蜡石矿床成矿模式图
式 中：K[AlSi3O8]为 钾 长 石(或 其 他)；
Na[AlSi3O8]为钠长石(或其他)；
Ca[Al2Si2O8]为钙长石(或其他)；
Al2[Si4O10](OH)2为叶蜡石。
注：(或其他)是指以上化学式中反应过程不仅只有长石参与，还包括与长石化学式相同的火山灰、玻璃质、碎屑等物质。
3.3 矿床类型
我国叶蜡石矿床主要分为2大类、5亚类[7-8](表2)。福建省目前已发现的叶蜡石矿床几乎都为热液型(除漳州礁尾矿外)，并以热液交代型为主。政和—建瓯叶蜡石矿成矿带内目前揭露的4个矿床围岩蚀变均主要为叶蜡石化、次生石英岩化，在各矿体外围黄铁矿化常与次生石英岩化相伴，水铝石化常在矿体内部与叶蜡石化相伴，矿体外围局部出现高岭石化，内部局部出现明矾石化，结合矿床地质特征及岩石特征，该4个叶蜡石矿同属中—低温热液交代型叶蜡石矿[9-11]，成矿模式相近。
表2 叶蜡石矿床类型
4.1 找矿潜力
政和—建瓯叶蜡石成矿带处于政和—大浦深大断裂与松溪—宁德断裂交汇处，区内发现的叶蜡石矿全部为中低温热液交代型矿床，同时区内发现的几个金属矿床多为中低温热液充填型[12-14]。区内火山活动强烈，发育有两个大型火山机构，火山盆地内的南园组地层(福建省叶蜡石主要赋矿层位)分布广泛、断裂构造发育、岩层间解理裂隙发育。故从以上各条件分析，该区均为叶蜡石找矿的绝佳区域，找矿潜力大。
4.2 找矿标志
根据对区域地质特征和矿床地质特征分析，区内叶蜡石找矿标志为：①蚀变标志：直接为叶蜡石化、次生石英岩化、水铝石化，间接为黄铁矿化、高岭石化等。②构造及地层：仁山、樟口(东坑)火山盆地、火山构造洼地中的晚侏罗系南园组第二段及第四段地层。③硅帽地貌标志：叶蜡石矿外围近地表处常伴随强烈次生石英岩化现象，由于次生石英化岩石抗风化能力强于叶蜡石，故常风化形成高陡山岗，呈帽状。
4.3 成矿预测
根据成矿条件分析在研究区圈定建瓯水源叶蜡石找矿远景I区及政和杨源叶蜡石找矿远景Ⅱ区。划定依据为：①两远景区内均大面积分布晚侏罗系南园组第二段地层(J3n2)，属叶蜡石赋矿地层；
②两远景区均处大型火山喷发带内的火山盆地，为叶蜡石主要赋矿区位；
③两远景区均处于区域深大断裂附近，区内断裂构造、层面构造、层间破碎带均较发育，即叶蜡石矿控矿构造发育。
其中远景I区找矿潜力大于Ⅱ区。主要分析如下：①I区所属仁山火山机构规模远大于区Ⅱ区的樟口火山机构，即仁山火山机构火山口南侧及西侧广泛分布正长花岗岩，根据同位素测年结果显火山喷发时间为143.21±0.42Ma，正长花岗岩形成年代为133.78±0.39～139.29±0.54Ma[9]，推断该花岗岩为该仁山火山的岩基，表明该火山机构已出露规模达45×20km，远大于樟口火山机构；
②I区与火山口高差大。已发现的井后叶蜡石矿与仁山火山口高差达1 100米，其余3个矿体与樟口环状火山口高差均较小；
③I区构造更发育。I区距政和—大浦深大断裂带仅5km，区域上仅I区揭露到脆—韧性剪切带；
④I区已发现的井后叶蜡石床规模为Ⅱ区叶蜡石矿床的20～30倍。
(1)福建省政和县—建瓯市叶蜡石成矿带内已揭露有4个叶蜡石矿床，其中井后叶蜡石矿属超大型，其余3个为小—中型。
(2)福建省政和县—建瓯市叶蜡石成矿带内叶蜡石矿主要受区域深大断裂、火山碎屑岩建造、樟口及仁山大型火山机构控制。
(3)成矿带内叶蜡石矿主要为中低温热液交代型矿床。主要成矿模式为晚侏罗—早白垩纪区域火山运动形成一套富铝南园组地层，持续的火山运动提供热动力及部分流体，使得地表水、地下水、岩浆热液共同反复交代于南园组碎屑岩中，形成叶蜡石矿床。
(4)区内叶蜡石找矿潜力大，找矿标志主要有叶蜡石化蚀变、次生石英岩化蚀变、火山盆地或洼地内的南园组地层及“硅帽”地形标志等。
(5)根据区域成矿地质条件和找矿标志分析，分别在建瓯水源及政和杨源划定两处成矿远景区。由于远景I区所处火山机构规模更大、构造更发育，故找矿潜力大于Ⅱ区。
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