阿尔金盖吉克超大型萤石矿床的发现及其找矿意义

Graphical abstract

萤石是唯一一种可以提炼大量氟元素的矿物，因其在新能源、新材料等战略性新兴产业中不可或缺的地位（Hayes et al.， 2017； Zou et al.， 2020， 2022；陈军元等， 2021； 王春连等， 2022），而被欧美国家列入关键金属目录（张生辉等， 2022）.萤石是我国的优势矿产资源，储量约67 000 kt，其中，内蒙古、浙江、江西、福建等省（区）的萤石占全国储量的70%（邹灏等， 2012， 2016； 叶锡芳， 2014； 王吉平等， 2014， 2015）.总体来说，我国萤石矿具有单一型高品质萤石矿床数量多、储量小，而共（伴）生型矿床数量少、储量大的特征（张建芳等， 2024），制约了萤石资源的可持续开发与利用.

近年来，阿尔金地区的萤石找矿勘查取得重大突破，相继发现多个世界级萤石矿床.浙江省第十一地质大队沿卡尔恰尔‒阔什断裂率先发现了卡尔恰尔超大型萤石矿床，探明CaF2矿物量22 490 kt，平均品位33.91%（吴益平等， 2021， 2022）.新疆维吾尔自治区地质局区域地质调查中心沿盖吉勒断裂依次发现了皮亚孜达坂（CaF2矿物量5 100 kt，平均品位30%）和盖吉克超大型萤石矿（CaF2矿物量5 850 kt，平均品位26.12%）（新疆地矿局第一区域地质调查大队，2024，新疆若羌县皮亚孜达坂萤石矿勘探报告； 刘兵等， 2025），以及亚干布阳大型萤石矿（新疆地矿局第一区域地质调查大队，2022，新疆若羌县亚干布阳萤石矿普查报告； 汪东等， 2024）.最近，中国地质调查局西安矿产资源调查中心在卡尔恰尔‒阔什断裂西段的小白河沟萤石矿床勘查取得突破，预计探明萤石资源量可达超大型规模（马庆等， 2025）.尽管如此，阿尔金萤石成矿带的关键控矿要素、找矿标志及成矿规律尚不清楚，本文以新发现的盖吉克超大型萤石矿床为研究对象，阐述其矿体特征和矿石组构，分析关键控矿要素，总结找矿标志，旨在深化阿尔金成矿带的勘查工作，并为全球同类萤石资源的找矿勘查提供参考.

1 区域地质背景

研究区位于青藏高原北部边缘，地处塔里木克拉通与柴达木‒祁连地块接合部位，大地构造位置处于阿尔金造山带的中部（Dong et al.， 2021；Dong and Wei， 2025；图1a）.阿尔金造山带主体由太古代结晶基底、太古代‒元古代变质岩、寒武纪‒早古生代蛇绿岩以及早古生代花岗岩类构成（高永宝等， 2023；图1b）.新太古界‒古元古界阿尔金岩群主要为一套黑云斜长片麻岩、斜长角闪片岩等变质岩；中元古界蓟县系塔昔达坂群为一套碎屑岩和碳酸盐建造；新元古界青白口系索尔库里群为一套弱变质的碳酸盐岩、碎屑岩夹少量火山碎屑岩建造.此外，研究区发育了新元古代‒早古生代由基质岩石和构造透镜体组成的高压‒超高压变质杂岩（张建新等， 2010）.早古生代花岗岩类广泛发育，主要由黑云母二长花岗岩和石英闪长岩组成（赵辛敏等， 2023）.区域构造主要为一系列走向NEE、多以北倾为主的区域性逆冲推覆断裂与走滑断裂系统，尤其是北东东向的卡尔恰尔‒阔什断裂、北东向的盖吉勒断裂等断裂与成矿关系密切，控制了超大型萤石矿床的空间分布（图1b）.根据1∶25万苏吾什杰幅的水系沉积物测量结果，区域F元素异常沿北东向断裂呈规律性带状分布，盖吉克‒皮亚孜达坂‒亚干布阳萤石矿带处于F⁃13单元素异常区内，异常极大值为 15 588×10^-6，表明其具有较好的地球化学成矿背景.

2 矿床地质特征

盖吉克矿区主要出露新太古界‒古元古界阿尔金岩群，岩性组合为黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、斜长角闪片麻岩、石英片岩、变粒岩和大理岩.矿区侵入岩主要为古元古代花岗闪长岩，以及中奥陶世二长花岗岩.萤石矿脉大多数分布于中奥陶世二长花岗岩体及内外接触带，北东向的盖吉勒断裂控制了盖吉克萤石矿床的空间产出位置（图2a）.矿体主要分布于55至80勘查线之间，总体呈“脉状”产出，区内共圈出萤石矿体42条，包括隐伏矿体27条，属单一脉型萤石矿，盖吉勒断裂南北两侧的Ⅰ、Ⅱ号带内矿体规模大、数量多、分布密集，是矿区最重要的矿体分布带（图2a）.

Ⅰ号萤石矿带位于盖吉勒断裂北侧（图2a），长度约2 140 m，宽度为40~150 m，控制最大延伸 437 m，呈带状分布，延伸稳定，总体走向61°，倾向 306°~357°，倾角45°~85°，主要受盖吉勒断裂北侧的次级裂隙控制，带内共圈定矿体23条，包括隐伏矿体16条，主矿体包括Ⅰ⁃2、Ⅰ⁃3、Ⅰ⁃4和Ⅰ⁃5号脉（图2b）.其中，Ⅰ⁃5号脉为半隐伏矿体，产于中奥陶世二长花岗岩中，矿体长度1 404 m，在平面上沿北东东‒北东向展布，呈“长脉状”产出，具有“略微膨大缩小”变化现象，倾向306°~351°，在剖面上呈“脉状‒板状”分布，倾向北，倾角45°~85°，厚度局部明显膨大，Ⅰ⁃5号矿体估算矿石量约1 660 kt，CaF₂资源量约400 kt.

Ⅱ号萤石矿带位于盖吉勒断裂南侧（图2a），长度约3 160 m，宽度为50~75 m，控制最大延伸 580 m，呈带状分布，延伸稳定，矿体总体走向64°，倾向120°~175°，倾角42°~87°，带内圈定矿体19条，包括隐伏矿体11条，主矿体为Ⅱ⁃1和Ⅱ⁃2号脉.其中，Ⅱ⁃1号矿体分布在矿区中部，长度为 1 479 m，平均厚度为4.06 m，向深部延伸580.14 m，为矿区规模最大的矿体，平面上近北东向展布，呈脉状产出，西部略微膨大，向东收窄变薄至尖灭，倾向120°~175°，剖面上呈“板状”分布，倾向南，倾角68°~85°，最大延伸至500 m以下，Ⅱ⁃1号矿体估算矿石量约4 900 kt，CaF₂资源量约1 300 kt.

矿石类型为萤石‒方解石型，属单一型萤石矿.矿物成分主要为萤石和方解石，其次为石英、钾长石、黑云母，另外可见微量的斜长石、绿泥石、磷灰石、重晶石、白云母、白云石、角闪石、绿帘石、氟碳铈矿、独居石、锆石等矿物.矿石构造比较简单，主要为团块状构造、角砾状构造、块状构造、脉状构造、条带状、斑杂状构造等（图3）.其中，团块状和角砾状矿石常出现于矿体内部，而条带状矿石常出现于矿体边部；厚大矿体以团块状‒角砾状矿石为主，狭窄矿体则变化为角砾状‒条带状矿石.矿石结构主要包括他形粒状结构、自形‒半自形粒状结构、填隙结构、伟晶结构、斑状结构、包含结构、碎裂结构等（图3），由于受后期构造挤压应力作用影响，矿石中多数萤石矿物具有不同程度压碎和挤压变形.围岩蚀变较为发育，包括绿帘石化、碳酸盐化，以及少量硅化和黄铁矿化等.

3 关键控矿要素与找矿标志

阿尔金萤石成矿带位于阿尔金造山带的阿中地块，区域性的卡尔恰尔‒阔什大断裂及其次级断裂控制了各萤石矿的空间展布（图1b）；其中，卡尔恰尔‒阔什断裂是多期次活动的复合型断裂，走向 50°~75°，倾向北西，倾角50°左右，经历了逆冲挤压、左行走滑、右行走滑、脆性变形的构造演化过程，是阿尔金岩群和塔昔达坂群之间的分界线，卡尔恰尔、小白河沟萤石矿均沿该大断裂分布；同时，卡尔恰尔‒阔什大断裂南部发育多条北东向次级断裂，皮亚孜达坂、盖吉克和亚干布阳萤石矿明显受其次级盖吉勒断裂控制，其余萤石矿点也均沿更南侧的次级断裂展布；此外，区域氟异常分布与断裂构造线的展布一致，因此，断裂构造是阿尔金萤石成矿带最重要的控制因素.盖吉克萤石矿床的萤石‒方解石矿以角砾状构造为主，表明断裂带不仅可以作为成矿流体运移的通道，也可为萤石的沉淀提供良好的空间.

岩浆岩可以为区域萤石成矿提供物源和热源，前人报道了卡尔恰尔萤石矿的碱长花岗岩锆石 U⁃Pb年龄为（455.8±2） Ma（赵辛敏等， 2023），库木塔什的碱长花岗岩锆石U⁃Pb年龄为（450.0±2.7） Ma（高永宝等， 2023），与萤石共生的磷灰石U⁃Pb年龄为（448±27） Ma（高永宝等， 2024），限定了阿尔金萤石成矿带的成岩时间为460~ 450 Ma，这与阿尔金早古生代洋盆闭合时间一致（李卫东等， 2012），指示阿尔金萤石矿形成于洋盆闭合后的碰撞造山背景.值得注意的是，碱长花岗岩富含F等组分，表明矿区碱长花岗岩可能为萤石成矿提供F元素.此外，阿尔金岩群变质岩中夹碳酸盐岩建造，可为萤石成矿提供必要的Ca元素.

盖吉克萤石矿主要找矿标志包括：（1）化探异常标志：F元素化探异常与萤石矿脉分布十分吻合，是重要的地球化学找矿标志；（2）构造标志：萤石矿带受盖吉勒断裂控制，萤石‒方解石角砾岩型矿石与断裂活动有关，盖吉勒断裂之间的构造裂隙发育地段，是成矿有利地段；（3）岩浆岩标志：碱长花岗岩可以提供F元素，侵入岩构造体系也有利于萤石矿脉的赋存；（4）地层标志：新太古界‒古元古界阿尔金岩群变质岩中的碳酸盐建造夹层，可以提供Ca元素；（5）围岩蚀变标志：围岩破碎程度高，普遍发育萤石化、碳酸盐化、绿帘石化、绿泥石化等，为重要找矿标志；（6）地貌标志：萤石矿体地表抗风化能力明显高于周围岩石，地表呈向外凸出“陡崖”、“岩块”，具“球状”风化，表层浅灰黄色、浅灰白色，线性特征明显，是重要的地貌找矿显著标志.

4 矿床的发现历程及找矿意义

盖吉克矿区位于阿尔金造山带中部西段，区域地质研究和勘查程度较低.区域地质调查工作始于1958年，在20世纪60至80年代形成了一批区域地质调查资料.20世纪90年代至今，地勘单位和科研院所相继开展了区域性地物化遥工作，提升了区域地质研究和勘查工作程度.盖吉克超大型萤石矿的发现，大体经历了5个阶段：（1）1∶100万区域地质调查基本确定了区内地层、岩浆岩、变质岩及构造等，为进一步工作提供了依据；（2）1∶50万和1∶20万化探扫面在矿区一带圈定了F地球化学异常，为下一步找矿指明了方向；（3）2017—2019年，新疆地矿局第一区域地质调查大队承担了新疆地质勘查基金项目管理中心的《新疆若羌县巴什布拉克一带1∶5万矿产地质调查》（项目编号：K17⁃1⁃XJ04）项目，首次发现盖吉克萤石找矿线索，并圈定矿化带；（4）2019年，新疆地矿局第一区域地质调查大队通过《新疆若羌县皮亚孜达坂一带萤石、稀有、钨矿预普查》（项目编号：K17⁃3⁃XJ101）项目，扩大了盖吉克萤石矿带规模（长约1 300 m，宽约120 m，走向60°~80°；带内共圈出矿体13条，地表矿体9条，隐伏矿体4条，估算CaF₂资源量1 660 kt，规模达大型）；（5）2023—2025年，引进社会资金开展了《新疆若羌县盖吉克萤石矿勘探》项目，提高了资源储量级别，圈定萤石矿体42条，估算CaF₂（探明+控制+推断）资源量约5 850 kt，平均品位约26.12%，规模达到超大型.

盖吉克超大型萤石矿床的发现，连同已探明的卡尔恰尔超大型萤石矿床（吴益平等， 2021）、皮亚孜达坂超大型萤石矿床（新疆地矿局第一区域地质调查大队，2024，新疆若羌县皮亚孜达坂萤石矿勘探报告）、亚干布阳大型萤石矿床（新疆地矿局第一区域地质调查大队，2022，新疆若羌县亚干布阳萤石矿普查报告），以及正在勘查中的小白河沟超大型萤石矿床，累计探明CaF₂矿物量接近50 000 kt.这些萤石矿床总体受区域性大断裂构造控制，在空间上与碱性花岗岩密切相关，矿物组合以萤石‒方解石为主，属于单一型萤石矿床，共同构成了一条长约150 km、宽约50 km的世界级萤石成矿带.阿尔金萤石成矿带的发现，彻底改变了我国西北地区萤石资源相对匮乏的格局，突破了以往萤石资源主要集中分布于内蒙古、浙江、江西、福建等地的传统认知（邹灏等， 2012； 王吉平等，2015）.继阿尔金古生代锂矿取得找矿突破后（王核等， 2023； 王敬国等， 2024），本次古生代萤石矿的重大找矿进展，进一步提升了阿尔金成矿带作为我国锂、萤石等战略矿产资源接续基地的重要地位，为国家新一轮找矿突破战略行动提供了新的勘查靶区与资源支撑.该成果对服务国家“固疆强边”战略、推动南疆经济欠发达地区快速发展，具有重要的现实与战略意义.

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基金资助

国家自然科学基金项目(42222205)

新疆维吾尔自治区重大科技专项(2023A03004⁃2)

第三次新疆综合科学考察项目(2022xjkk1301)

新疆维吾尔自治区“天池英才”和“新疆领军人才计划”项目