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2005 年 9 月第 25 卷第 3 期 四川地质学报 Vol.25 No.3 Sep.,2005 萤石成矿机制的探讨 郑大中, 郑若锋 (成都综合岩矿测试中心, 成都 610081) 　　摘要:对萤石成矿物质的物理化学性质、矿物流体包裹体化学成分、萤石矿物不同颜色的原因、光学萤石与晶洞的 相关性和主要共、伴生矿物组合的研讨, 结合其成矿的地质背景, 认为:在地球内部单质氟(F2)不可能存在;气态 SiF4 是氟的主要迁移形式;SiF4 与 CaH2 一道从地球深部随岩浆、热气迁移至地壳浅部, 被氧化、分解成矿, 或与围岩、热液 中有关成分作用成矿。 关键词:萤石矿床;四氟化硅;钙氢化物;成矿机理 中图分类号:F619.21+5 　　文献标识码:A 　　文章编号:1006-0995(2005)03 -0149-07 萤石广泛用于化工、冶金、陶瓷、水泥、玻璃、光学仪器、宝石等领域[ 1] 。浙江、福建、广东、江西、湖南、安 徽、山东等地是环太平洋矿带最著名的萤石矿产地之一[ 2 ～ 4] 。四川汉源县阳山坡有无色透明中型光学萤石 矿床产出[ 5] ;四川冕宁县牦牛坪、内蒙古白云鄂博、山东郗山等地的稀土矿床中均有萤石产出 ,有部分氟碳铈 矿—萤石型矿石[ 6 ～ 7] ;四川、浙江还产出氟镁石—萤石型金矿床[ 8] ;湖南柿竹园产出钨铂锡铋—萤石巨型矿 床[ 9] ;湖南桃林铅锌矿床中产有大量萤石、重晶石脉[ 10] 。我国南岭花岗岩型和火山岩型铀矿床中铀矿物常 与萤石共生[ 11] ;我国的一些钼矿床中亦有萤石产出[ 12] ;世界最大的钨矿之一 ,西华山钨矿床的白钨矿常与萤 石伴生,萤石、石英等几乎贯穿于整个成矿过程[ 13] 。 目前 ,对萤石成矿的物质来源 ,主要迁移形式 ,沉淀富集机制等还存在不同的观点, 因此 ,对其进行综合 性、多角度研讨 ,具有重要的理论与实践意义。 1 有关成矿物质的物理化学性质 单质氟是化学元素中最活泼、氧化性最强的氧化剂 ,其标准电极电位为 : F2 +2e =2F - E0 =2.87V F2 +2H+ +2e =2HF E0 =3.06V 因此 ,化学方法不能将F - 氧化成 F2 ,只能用电解氧化 KHF2 —HF 人工制得。单质氟遇水能燃烧 ,其反应 式为 :2F2 +2H2 O =4HF +O2 。除生成 HF 、O2 外, 还能生成 OF2 、H2 O2 、O3 等。即使在液态空气那样的低温 (-192.0 ℃)下 ,单质氟与氢仍可发生爆炸式的化合反应[ 14] :F2 +H2 =2HF 。在有水 、H2 、CO 、H2 S 、CH4 、C2 H6 、 C3H8 等碳氢化物、硫化物、低价氧化物大量存在的强还原环境下,不可能有氧化性极强的单质氟存在 。有学 者对橄榄石、辉石内含有众多还原物质的流体包裹体, 测得 F2 的摩尔分数高达 20.70 %[15] ,对此笔者将另文 商榷。 四氟化硅的熔点为-90.2 ℃,沸点为-86 ℃,密度 4.69 g L , 有刺激性臭味 ,可溶于水并水解 :SiF4 +2H2O =4HF +SiO2 ,SiF4 +3H2 O =4HF +H2 SiO3 ,SiF4 +4H2O =4HF +H4 SiO4 ,3SiF4 +4H2 O =2H2 SiF6 +H4SiO4 。 四氟化硅与氢氟酸作用可生成氟硅酸:SiF4 +2HF =H2SiF6 。SiF4 、HF 、H2 sSiF6 与 Ca2 + 、CaO 、Ca(OH)2、 CaCO3 、CaH2 作用均能生成CaF2 。 在一些矿物流体包裹体液相中检出F - ,然而它是从液相中迁移 ,远不及SiF4 呈气相 ,高渗透扩散迁移来 得快速有效。此外, 液相中化学障较多,Fe2 + 、Fe3 + 、Pb2 + 、U4 + 、Th4 + 、RE3+ 碱土金属均能与其生成难溶性氟化 物;Al3 + 、Na +与 F -生成难溶的Na3AlF6 (冰晶石)。因此其对萤石成矿难以作出太大的贡献。 氢化钙熔点 816 ℃,密度 1.7 g cm3 ,纳米微粒 CaH2 的熔点显著降低 ,按纯金的宏观块体熔点为 1 063 ℃,  收稿日期:2005 -03 -29 作者简介:郑大中(1937 -), 男, 四川资中人, 教授级高级工程师, 主要从事岩矿测试及地球化学研究  149 萤石成矿机制的探讨 纳米金粒的熔点为 327 ℃[16] 的比例计算 ,纳米粒 CaH2 的熔点约为 251 ℃。CaH2 具强还原性, 易氧化性, 可溶 于