西華山花崗巖成巖成礦及礦化模型

周玉振，高承樹，洪應龍，韓志新，溫隆輝

（江西西華山鎢業(yè)有限公司，江西 大余 341500）

西華山花崗巖體作為內(nèi)接觸帶脈型鎢礦床成礦巖體研究的典型案例，其成巖成礦作用（尤其是巖體侵入期次劃分）一直是人們不斷深入研究的課題。原冶金工業(yè)部長沙勘探公司201隊［1］、原江西省地質(zhì)局908隊［2］、吳永樂等［3］、李華芹等［4］、劉家齊等［5］、劉家遠等［6］、王勇等［7］先后對西華山花崗巖進行研究，就花崗巖侵入期次劃分、成礦作用等方面提出相應觀點。筆者在礦山長期觀察與研究基礎上，結(jié)合近年來勘查研究新成果，提出西華山花崗巖的成巖成礦特征新認識與礦化模型。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

西華山復式花崗巖體地處濱太平洋（環(huán)太平洋）構(gòu)造域（一級構(gòu)造）中生代構(gòu)造帶的南東部，南嶺東西向構(gòu)造帶（二級構(gòu)造）東段北側(cè)，江西南部北東向池江大斷裂的北西盤。巖體周圍的地層為寒武系淺變質(zhì)砂泥質(zhì)巖系，花崗巖侵入時代為燕山期。巖體呈橢圓形巖株狀產(chǎn)出，軸向NNW，出露面積約20km2（圖1）?；◢弾r為高硅（SiO2＞75％）、富堿（Na20+K2O=8.36％，K2O＞Na20）、鋁過飽（Al2O3＞K2O+Na2O+CaO）巖石系列，并具貧Fe、Mg、Ca、Ti及W、Sn、Mo、Be等成礦元素豐度較高特點。各期花崗巖有較為相似的稀土配分形式，Eu虧損顯著，多呈“V”形。

西華山復式花崗巖體邊部分布著6個鎢礦床，西華山鎢礦床位于巖體的西南部，為江西南部西（華山）—楊（眉寺）區(qū)北東向鎢錫成礦帶上最南端一個礦床。西華山鎢礦為石英脈或長石石英脈大脈型黑鎢礦床。礦床賦存于中粒黑云母花崗巖及斑狀中粒黑云母花崗巖體內(nèi)，近EW向的F2和F3斷裂制約了礦體的展布。礦脈成群成組近地表密集分布，走向近東西，傾向北，傾角75～85°。工業(yè)礦脈700余條，脈長一般為200～600m，脈幅一般為0.2～0.6rn，工業(yè)礦化深度一般為60～200rn。脈側(cè)上部圍巖蝕變有較強的云英巖化和硅化，下部則主要是堿性長石化。礦床規(guī)模為特大型，礦床類型屬巖漿-高溫熱液裂隙充填型石英脈或長石石英脈黑鎢礦床。

圖1 西華山花崗巖體地質(zhì)圖

2 西華山花崗巖的成巖成礦特征

2.1 花崗巖期次劃分的主要觀點

西華山花崗巖成巖作用的多階段性—侵入期次劃分，各個時期有所差異。大致可以分為三個時期、三個主要觀點。

2.1.1 原908隊“五階段”劃分方案被廣泛采用

20世紀70年代以前對西華山花崗巖侵入期次進行劃分的主要有：原冶金工業(yè)部長沙勘探公司201隊（將巖體劃分為三期）、南京大學地質(zhì)系［8］（將巖體劃分為三期六個階段以及二期巖脈，每一階段又可分為前峰階段及“主侵入”階段）和原江西省地質(zhì)局908地質(zhì)隊等，后者的劃分方案被廣泛采用。

原908隊將西華山花崗巖的侵入劃分為5個階段：第一階段（γ52a）為斑狀中粒黑云母花崗巖；第二階段（γ52b）為中粒黑云母花崗巖；第三階段（γ52c）為斑狀中細粒黑云母花崗巖；第四階段（γ52d）為細粒石榴石二母花崗巖；第五階段（γ52e）為花崗斑巖。認為“花崗巖的成礦作用是成巖作用的繼續(xù)和發(fā)展”，明確提出了西華山多次成巖多次成礦觀點，并強調(diào)指出第二階段侵入成巖的成礦作用最強。

2.1.2 吳永樂等“二期四個階段六次侵入”劃分最為詳盡

20世紀80年代對西華山花崗巖侵入期次進行劃分的主要有吳永樂等、朱焱齡等［9］、赫英［10］、李億斗［11］等，而以吳永樂等人的研究最為詳盡。

吳永樂等將西華山花崗巖體劃分為早晚兩期、四個階段、六次侵入，即：燕山早期三個階段和燕山晚期一個階段，其中，燕山早期二、三個階段又分別細分為“主侵入”與“附加侵入”。燕山早期：第一階段為斑狀中粒黑云母花崗巖（γ52-1），第二階段為中粒黑云母二長花崗巖（主侵入，γ52-2a）和細粒含斑二云母堿長花崗巖（附加侵入，γ52-2b），第三階段為中細粒斑狀黑云母二長花崗巖（主侵入，γ52-3a）和細粒含石榴石二云母花崗巖（附加侵入，γ52-3b）。燕山晚期：細粒斑狀花崗巖（γ53-1）。除強調(diào)多期多階段成巖多次成礦的觀點外，首次提出了附加侵入的概念。西華山和蕩坪礦區(qū)存在與兩期主侵入體伴生的附加侵入體，構(gòu)成早期同源侵入體內(nèi)的晚期隱伏小巖體。

2.1.3 20世紀90年代以后以“三期次”劃分為主

20世紀90年代以后，對西華山巖體劃分有二次、三次之分。李華芹等和劉家齊等將西華山花崗巖體分為兩期，第一期為中?！屑毩０郀詈谠颇富◢弾r（γ52-1），第二期為中?！屑毩：谠颇富◢弾r（γ52-2）。王德滋等［12］認為可劃分三個階段，第一階段為中粒黑云母二長花崗巖（γ52a），第二階段為中粒黑云母二長—堿長花崗巖（γ52b），第三階段為斑狀—細粒黑云母二長花崗巖（γ52c）。

劉家遠將西華山、蕩坪礦區(qū)的花崗巖分別稱為西華山雜巖體和蕩坪雜巖體。西華山雜巖體形成時代為燕山早期第二階段（162～150Ma），第一次早期侵入體為中粒斑狀黑云母二長花崗巖（相當于γ52a），第二次主侵入體為中粒黑云母二長花崗巖（相當于γ52b），第三次附加侵入體為細粒含斑二云母堿長花崗巖（相當于γ52b）。蕩坪雜巖體形成時代為燕山早期第三階段（142～135Ma），第一次早期侵入體為深色中細粒一細粒斑狀黑云母二長花崗巖（呈包體或捕虜體產(chǎn)出，相當于γ52c），第二次主侵入體為中細粒斑狀黑云母二長花崗巖（相當于γ52c），第三次附加侵入體為細粒含石榴石二云母堿長花崗巖（相當于γ52d）。原劃第四階段花崗巖（相當于γ52e）主要為細粒狀云母二長花崗巖和花崗斑巖，其時代為燕山晚期第一階段（＜130Ma），故其代號應改為γ53-1。

王勇等將西華山復式花崗巖分為三期：第一期為斑狀中粒黑云母花崗巖（γ52—1a）與斑狀細粒黑云母花崗巖（γ52-1b），斑狀中粒黑云母花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為（152.6±2.1）Ma；第二期為中粒黑云母花崗巖（γ52—2a）與細粒石榴石-二云母花崗巖（γ52-2b），中粒黑云母花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為（150.3±2.2）Ma；第三期為花崗斑巖（γ53）。前兩期花崗巖與鎢礦化關(guān)系密切。

“三期次”劃分的共同的特點，就是將西華山的第一期（γ52a）和蕩坪的第一期（γ52c）都劃為第一期，將兩地的第二期劃為第二期，將花崗斑巖作為第三期。

2.2 對西華山花崗巖體期次劃分的討論

2.2.1 期次劃分的特點

（1）上述對西華山花崗巖體侵入期次劃分方案雖有差異，但共識有二：一是都將似斑狀中粒黑云母花崗巖（相當于γ52a）劃為燕山早期第一期或第一階段的侵入體；二是將花崗斑巖（斑狀細粒黑云母花崗巖，相當于γ52e）作為燕山早期的最后一次或作為燕山晚期的侵入體。

（2）與成礦關(guān)系最為密切的中粒黑云母花崗巖雖然從順序上都劃為第二次侵入（相當于γ52b），但描述有異：原908隊、王勇等稱為燕山早期第二期侵入體，吳永樂等稱為燕山早期第二階段的主侵入體，南京大學地質(zhì)系稱為第一期的主侵入中粒黑云母花崗巖，劉家遠稱為西華山雜巖體中的燕山早期第二次主侵入體。

（3）似斑狀中細粒黑云母花崗巖（相當于γ52c）劃分觀點不盡相同。原908隊稱為燕山早期第三次侵入體，吳永樂等稱為燕山早期第三階段的主侵入體，劉家齊、李華芹、王德滋、王勇將其與似斑狀中粒黑云母花崗巖合列第一期，劉家遠稱其為蕩坪雜巖體第一次早期侵入體。

（4）中細粒含石榴石二云母花崗巖的劃分意見有異。20世紀90年代以前多將其劃為第四期（次）侵入體。劉家齊、李華芹、王德滋、王勇將其劃為第二期，劉家遠稱之為蕩坪雜巖體第二次附加侵入體。

2.2.2 對期次劃分方案的評述

縱觀這些劃分方案，各有側(cè)重，各有短長，大致走過了簡單—復雜—簡單的過程。各個時期不同的劃分方案，是研究工作不斷深入的結(jié)果。吳永樂的劃分方案是花崗巖研究水平的時代標志，具有深遠的理論意義；原908隊的劃分方案，被廣泛采用，已成為習慣；以后的同位素等時年齡測試的數(shù)據(jù)雖然不盡相同，但都與巖體穿插侵入先后順序是基本吻合的。近年來，二、三期次劃分方案，使研究工作跨上新臺階，具有重要的理論意義和實用價值。

2.2.3 本文的劃分方案

在以上大量而深入研究的基礎上，結(jié)合勘查開發(fā)實踐，筆者對西華山復式巖體侵入期次的劃分簡述為“燕山早晚二期、三階段、五次侵入”方案，見表1。

表1 西華山花崗巖侵入期次劃分

2.3 成巖與成礦的關(guān)系

2.3.1 成礦從巖漿后期已經(jīng)開始

長期以來，西華山鎢礦床被認為屬巖漿期后高溫熱液礦床。近年研究表明，鎢成礦作用始于巖漿期。常海亮等［14］在西華山綠柱石—黑鎢礦石英脈的綠柱石中，發(fā)現(xiàn)了與氣液包裹體共生的熔融包裹體和流體-熔體包裹體，說明西華山鎢礦床的成礦流體不是單一的水溶液，而是由硅酸鹽熔融體與超臨界水溶液共存的巖漿-熱液過渡性流體。郭文魁［15］在對西華山鎢礦床金屬成礦作用論述中，強調(diào)礦脈形成是在“巖漿后期”而不是在巖漿期后充填，并指出鎢的礦化作用可能在造巖礦物結(jié)晶時已開始。

坑道揭露的石英脈可以看到，含黑鎢礦石英脈的組成礦物十分復雜，幾乎包括花崗巖中的所有硅酸鹽礦物及副礦物，并含大量的礦石礦物，同時還呈現(xiàn)與偉晶巖類似的結(jié)晶分異演化趨勢及晶洞狀構(gòu)造。盡管含礦石英脈不像偉晶巖那樣出現(xiàn)明顯的分帶現(xiàn)象，但礦脈自上而下呈現(xiàn)硅酸鹽→氧化物→硫化物→碳酸鹽的演化關(guān)系。由脈壁至脈體中部，大致相繼出現(xiàn)輝鉬礦-綠柱石-錫石-黑鎢礦-鐵鋰云母-毒砂-黃銅礦-黃鐵礦的沉淀分帶；在垂直方向上，由上往下相繼出現(xiàn)錫石-綠柱石-黑鎢礦-輝鉬礦-黃銅礦（黃鐵礦）-閃鋅礦（方鉛礦）-方解石的沉淀分帶，表明礦脈是由熔體-溶液一次性充填而成，并且是由上往下、由邊部往中間逐步冷卻結(jié)晶的。在299號、266號等較大礦脈的中上部位和脈體的上盤還經(jīng)常出現(xiàn)直徑為15～100cm（一般為20～60cm）的晶洞，其形態(tài)有橢圓形、啞鈴狀或不規(guī)則狀，表明成礦作用是在較封閉環(huán)境中進行的，并不存在大量流體補充和逃逸的跡象［16］?？拥乐锌梢娏严冻涮蠲}體由花崗巖脈→長石石英（或似偉晶巖）脈→石英脈的漸變過渡的現(xiàn)象。

宏觀現(xiàn)象和微觀測試資料表明，西華山鎢成礦在巖漿后期就已開始，是巖漿-熱液過渡期的產(chǎn)物，成礦與成巖是不能截然分開的，成礦是花崗巖形成作用一脈相承連續(xù)演化的發(fā)展和繼續(xù)?？蓪⒊蓭r成礦過程歸納為如下演化順序：含礦花崗巖漿侵入定位初步形成侵入體→巖漿后期活動和殘余巖漿分異并產(chǎn)生早期礦化→熱液活動成礦元素結(jié)晶并形成工業(yè)礦床三個階段，成巖與成礦的連續(xù)性和階段性相對應。

2.3.2 多次成巖相應多次成礦作用

西華山花崗巖體成巖與鎢成礦的同位素等時年齡相差了2～10Ma［17］，顯示出各期次花崗巖獨立成巖成礦有充足的時間。西華山鎢礦區(qū)的似斑狀中粒黑云母花崗巖（γ52—1a）和中粒黑云母花崗巖（γ52—1b）各自侵入之后都伴隨著一次礦化。當γ52—1b（相當于γ52b）侵入時，γ52-1a（相當于γ52a）已基本凝固，在晚期巖漿分異與巖漿期后熱液的交代下，γ52-1a（相當于γ52a）中礦化業(yè)已形成，之后才形成γ52—1b（相當于γ52b）的礦化層，這從坑道揭露的大量的巖體和礦脈的穿插切割關(guān)系可以得到證實。應該指出的是299號等為數(shù)不多幾條礦脈，穿入兩期花崗巖，并非一次成礦，而是隨著溫度的下降，γ52-1a（相當于γ52a）上層已固化的部分冷卻收縮產(chǎn)生張裂隙，或在構(gòu)造應力作用下產(chǎn)生各種各樣的破裂面，當隨后的γ52-1b（相當于γ52b）再次侵入時，在強大的構(gòu)造作用力的影響下，γ52-1a（相當于γ52a）中裂隙再次活躍起來，或單獨形成石英脈或與原充填的較大石英脈形成復脈［3，9］。這就造成了299號等脈上下貫穿兩層花崗巖的現(xiàn)象。

在長期觀察研究中發(fā)現(xiàn)，各期次花崗巖具有明顯的界面控礦特征。花崗巖中礦脈到達變質(zhì)巖時驟然變小或尖滅，極少進入變質(zhì)巖；中?；◢弾r中礦脈很少進入細粒花崗巖，更未見及進入似斑狀中粒黑云母花崗巖，各期次成巖形成的鎢礦脈被限制在本期次巖體界面之內(nèi)，稱為界面控礦。中?；◢弾r與似斑狀中粒黑云母花崗巖、及其與細?；蛩瓢郀罴毩：谠颇富◢弾r間等，界面具有明顯的控礦作用。這些界面之間常常發(fā)育了一條寬度不等或不完整的細?；◢弾r帶或似偉晶巖殼，構(gòu)成了γ52—1b（相當γ52b）的遮蓋層，分散了構(gòu)造作用力，限制了裂隙的成生，阻擋了礦液的溢散，形成良好的封閉系統(tǒng)，促成了礦液在其巖體的界面內(nèi)沉淀［17］。顯示了成巖與成礦相應關(guān)系。這是西華山復式花崗巖體期次劃分的重要依據(jù)，亦是多次侵入多次成礦的佐證。

王澤華等［17］研究發(fā)現(xiàn)的西華山兩期花崗巖兩層礦化特征，也反映了巖體具多次成巖成礦特征。指出西華山花崗巖體的中粒黑云母花崗巖γ52—1b（相當于γ52b）和似斑狀中粒黑云母花崗巖γ52—1a（相當于γ52a）兩期巖體，由于成巖和成礦在時間、空間和成分上的差異，兩期礦脈分上下兩層產(chǎn)出，互不連通，各自形成獨立的工業(yè)礦體和富礦帶，中間為無礦帶或貧礦帶隔開，形成兩層礦化構(gòu)式。而且兩期花崗巖中礦脈礦化特征有明顯差異。似斑狀中粒黑云母花崗巖γ52—1a（相當于γ52a）中礦脈變化大，礦化不均勻，分段富集明顯，品位較低；中粒黑云母花崗巖γ52—1b（相當于γ52b）中礦脈品位較高而且變化較小，礦脈厚度較穩(wěn)定，延深和延長較大。兩層礦化的形成不僅反映了巖體的多次成巖與多次成礦相應特征，而且也是西華山多期次花崗巖成巖成礦的縮影。

3 礦化模型

3.1 西華山兩期花崗巖頂面形態(tài)及礦化

西華山礦區(qū)兩期花崗巖體地表出露部分東西寬2.0km，南北長2.1km，最高海拔標高828m，最低250m，中間高而四周低，平面上呈向西北偏斜的橢圓形，立體上略呈軸向NNW的饅頭狀。北部從頂峰向下100m陡坡后，與較為平緩的γ52e巖體接觸；東部與γ52a、γ52e巖體接觸；西部花崗巖往W、SW、SSW方向以25～50°傾角側(cè)伏于變質(zhì)巖之下（遇F2、F7斷層直降100m）。從凸峰起往南，巖體呈波狀起伏態(tài)勢，并作階梯狀下降，形成三個頂面較為平緩的臺階，北、中、南三個區(qū)段的脈組就產(chǎn)于這三個臺階之中。再往南為F1斷層阻隔，切斷了巖體和礦脈的南延。

如此高侵位的花崗巖，促成了石英脈的廣泛分布。柳志青［18］認為，花崗巖侵位較高時，花崗巖與角巖的接觸面便成了分散構(gòu)造作用于力的“安全帽”，力分散了，形成的裂隙也就必然分散。這樣在大多數(shù)情況下，就造成了石英脈呈面形分布于接觸面之下。因而，從巖體的頂面往下均有含礦石英脈賦存。巖體頂面的平緩地段往往是礦脈產(chǎn)布較為密集之地，富礦段一般產(chǎn)于平緩與陡坡相接處。工業(yè)礦脈產(chǎn)出最高上限標高828m，最低下限臨界標高-100m；石英脈的下限臨界標高-300m；工業(yè)礦脈垂直幅度80～200m，石英脈垂直幅度100～400m；工業(yè)礦脈走向延長20～500m。

3.2 “西瓜皮”礦化特征

西華山鎢礦床不論是整個礦床還是單礦脈，其礦化深度都大大地小于礦化的長度，而且石英脈深度大于含礦深度。礦脈群限于巖體頂面向下垂深200～300m，沿巖體頂面構(gòu)成一淺薄礦化層，稱為“西瓜皮”式的礦化。根據(jù)這一認識，在礦山建礦初期，將探礦深孔改為淺孔，大大提高了獲礦效果?！拔鞴掀ぁ笔降牡V化認識只限于礦化淺薄和等深的特征，而不能說明它的深度變化規(guī)律和礦化趨勢。

3.3 “月牙形”礦化模型

勘查開采實踐表明，西華山鎢礦床的礦化不是等深的“西瓜皮”，在巖體的不同部位礦化深度和強度是不同的。一般的規(guī)律是，巖體中部礦化深、強度大，側(cè)部礦化淺而弱，向兩端趨于尖滅。巖體頂面產(chǎn)狀變化拐點（最高處）內(nèi)側(cè)的礦化深度最大，即侵位高的部位礦化深且強度大，侵位低的地方礦化淺且強度弱。礦化的深度和強度，隨著巖體侵位的高度降低而變淺、變?nèi)?，縱、橫剖面上呈現(xiàn)了“月牙形”規(guī)律變化，這一認識是“西瓜皮”式礦化特征的進一步深化，概括為“月牙形”礦化模型。

“月牙形”礦化模型是西華山鎢礦床礦化特征的整體概括。西華山礦區(qū)礦化最深最強位置處在巖體的凸峰處向下的部位，向兩側(cè)隨巖體頂面標高下降礦化由深變淺，直至尖滅。從巖體侵位最高處沿中脊（NNW方向）線往南至F1斷層，礦化深度一般150～100m。礦區(qū)東、西部的礦化深度亦隨著巖體侵位降低而變淺，東南部礦化的臨界下限為50～0m標高。礦區(qū)西部近年來大量勘查資料表明，礦化隨著花崗巖向西側(cè)伏而側(cè)伏，當花崗巖侵位側(cè)伏到-100m標高（130勘探線）以下時，則呈現(xiàn)有脈無礦或無脈無礦，礦化尖滅。

對單體礦脈來說，只要是通過巖體中脊部的較大礦脈，其產(chǎn)出及礦化特征大多符合“月牙形”礦化模型，尤其是西華山乃至贛南的名牌礦脈——299號脈，則是“月牙形”礦化模型的典型例證。299號脈在巖體最高處石英脈向下延深了400m，礦化深度大于250m，向兩側(cè)逐漸變淺，縱剖面上構(gòu)成了一個向西偏斜的月牙形（圖2）。

圖2 299號礦脈礦化特征圖

“月牙形”礦化模型顯示，西華山鎢礦床礦化態(tài)勢受巖體侵位高低制約，是巖體頂面形態(tài)及其與構(gòu)造應力場空間配置的結(jié)果。據(jù)原中國有色金屬工業(yè)總工司南嶺地區(qū)重點鎢礦區(qū)外圍成礦預測研究專題組（1985年）資料：深部花崗巖漿沿斷隆構(gòu)造呈面型頂蝕或灌入上侵時，總的趨勢是中部地段侵位較高，向兩端降低，形成了巖體中部裂隙張開幅度比邊部大的特點。吳永樂等認為，299號礦脈的形成溫度隨深度而升高，每百米升高35～45℃，以中部富礦帶的石英包裹體的均一溫度最高，高溫區(qū)的石英均一溫度（240～270℃）與鎢富集區(qū)大體相吻合。因此，在巖體中部溫度較邊部高，下降慢，距離巖漿-礦液源又近，自然聚集了多種成礦組分，也利于組分之間置換、交代，這就是巖體中部礦化強（深）向兩側(cè)逐漸變?nèi)酰\）呈現(xiàn)“月牙形”礦化的原因。

4 結(jié)語

（1）勘查開發(fā)與研究表明，西華山花崗巖體劃分為燕山早晚兩期、三個階段、五次侵入體方案合理適用。除燕山晚期花崗斑巖γ53—1（相當γ52e）外，其他燕山早期的四次侵入均有黑鎢礦-石英脈的礦化，最為重要的是燕山早期第一階段第二次侵入花崗巖γ52—bb（相當于γ52b）。

（2）西華山鎢礦床的礦化作用從巖漿后期就已開始，是巖漿-熱液過渡期的產(chǎn)物。成礦是成巖作用的發(fā)展和繼續(xù)，每次成巖都有一次相應的成礦作用相伴隨。

（3）根據(jù)礦化與巖體侵位高度的相關(guān)性，總結(jié)出“月牙形”礦化模型，是“西瓜皮”式礦化特征認識的進一步深化，這一模型對找礦評價有一定的實際意義。

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