江西大余牛嶺鎢錫礦成礦裂隙研究

吳至軍，范世祥，侯珊珊，徐敏林

（1.江西省冶金設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江西 南昌 330001；2.江西省地質(zhì)勘查局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西 贛州 341000）

0 引言

牛嶺鎢錫礦位于江西大余縣城51°方向24km處，是近年發(fā)現(xiàn)的一處中型鎢錫礦，屬花崗巖內(nèi)接觸帶石英脈型。

大多數(shù)的花崗巖內(nèi)接觸帶石英脈型礦體延深僅100m左右，規(guī)模小且儲(chǔ)量少，如下壟鎢礦［1］。而牛嶺礦區(qū)礦體延深200～250m，延長(zhǎng)500～800m，規(guī)模較大，礦體之間具明顯的等距性，查明資源已達(dá)中型［2］。因此研究牛嶺鎢錫礦的成礦裂隙有重要價(jià)值。

成礦裂隙是該類(lèi)礦床的重要控礦因素。本文通過(guò)牛嶺鎢錫礦成礦裂隙的研究，對(duì)其產(chǎn)布特征、成因力學(xué)、富礦機(jī)制進(jìn)行分析與總結(jié)，從而為礦區(qū)的后續(xù)勘查以及類(lèi)似條件地區(qū)勘查提供借鑒［3］。

1 地質(zhì)背景

牛嶺礦區(qū)地處南嶺鎢錫多金屬成礦帶西華山—楊眉寺鎢錫礦集區(qū)的東部，為下壟—墨煙山復(fù)式背斜的南端（圖1）。

圖1 牛嶺礦區(qū)及外圍地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)大面積出露震旦紀(jì)、寒武紀(jì)基底巖系，巖層遭受了加里東期強(qiáng)烈褶皺變形，形成了下壟—墨煙山背斜，斷裂主要為北北東向、東西向。北東部出露紅桃?guī)X巖體，同位素年齡151.4Ma，為燕山期巖侏，成分為中粒（中細(xì)粒）斑狀黑云母花崗巖，屬重熔“S”型花崗巖，是區(qū)內(nèi)鎢錫礦的成礦母巖。

紅桃?guī)X巖體呈北北東向延伸，北高南低，北部的墨煙山和下壟出露標(biāo)高+600m，中部的中牛嶺、牛嶺出露標(biāo)高+310m，南部的樟斗在深部標(biāo)高-150m，再往南西的左拔巖體頂面標(biāo)高—50m，巖體沿線產(chǎn)出一批鎢礦床（點(diǎn)），自北向南有紅桃?guī)X鎢礦、下壟鎢礦、牛嶺鎢礦、樟斗鎢礦，近等距分布［4］。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 基礎(chǔ)地質(zhì)

礦區(qū)屬中低山地貌，主要礦化區(qū)海拔標(biāo)高+500～+200m。

礦區(qū)地層簡(jiǎn)單，大部分范圍為震旦紀(jì)、寒武紀(jì)淺變質(zhì)巖系，為一套韻律清楚的類(lèi)復(fù)理石建造。

下壟—墨煙山復(fù)式背斜的軸部通過(guò)礦區(qū)中部，為一同斜復(fù)背斜褶皺，其軸部南端軸向約為30°，至中部軸向近于正北，紅桃?guī)X以北軸向則轉(zhuǎn)為350°。軸部和兩翼地層均由震旦系和寒武系組成，巖性為石英質(zhì)砂巖夾薄層狀板巖，西側(cè)地層倒轉(zhuǎn)，兩翼地層均傾向南東。

礦區(qū)有3條北北東向大斷裂（F2、F3、F4），控巖控礦作用明顯，延長(zhǎng)大于2km，屬燕山期形成的區(qū)域性斷裂，在成礦前和成礦后均有活動(dòng)跡象。

礦區(qū)花崗巖屬紅桃?guī)X巖體的組成部分，多呈隱伏狀，僅3處呈巖滴出露（橋孜坑、牛嶺、中牛嶺），成分為中細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖，巖體富含W、Sn、Pb、Ag等成礦元素，是該區(qū)成礦母巖。巖體頂部東西向裂隙密集發(fā)育，為后期含礦石英脈的充填提供了良好空間，鉆孔揭露隱伏花崗巖體面積達(dá)2km2（圖2）。

圖2 牛嶺礦區(qū)成礦巖體頂板等值線圖

2.2 礦化特征

礦區(qū)表現(xiàn)為石英脈型鎢錫礦化，礦體產(chǎn)于紅桃?guī)X巖體之中，其上為震旦紀(jì)、寒武紀(jì)之淺變質(zhì)巖系蓋層，花崗巖頂板至其下的200m范圍為富礦段，礦體成組產(chǎn)出，組與組之間相距200余m，密-疏-密近等距分布［5］。

共發(fā)現(xiàn)石英脈型鎢錫礦體近百條，有工業(yè)礦體18條，其中7條主要工業(yè)礦體查明資源量較多：V4、V5、V6、V6支1、V6支2、V7、V8。礦體延長(zhǎng)500～800m，延深140～300m，傾向0～5°，傾角72～78°，產(chǎn)狀較一致。脈幅0.10～0.40m，最大厚度1.05m。平均品位WO31.449％、Sn0.541％（圖3）。

圖3 牛嶺礦區(qū)典型剖面圖

礦脈具分枝復(fù)合、尖滅側(cè)現(xiàn)等現(xiàn)象，在水平方向和垂直方向上常呈右型前側(cè)，向北側(cè)距數(shù)厘米至數(shù)十厘米。礦石礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、白云母、螢石、黑鎢礦、錫石、黃銅礦、輝鉬礦等，顯示出上錫下鎢的垂向分帶特征。

3 成礦裂隙研究

3.1 成礦裂隙特征

成礦裂隙在花崗巖中成組成帶產(chǎn)出，局部可延伸至上覆的變質(zhì)巖中數(shù)十米，是礦區(qū)主要的容礦構(gòu)造。

成礦裂隙產(chǎn)狀較一致，均呈近東西走向，傾向北，傾角70～80°，細(xì)分為3類(lèi)：①傾向358～360°，傾角65～83°，大多數(shù)礦脈屬此類(lèi)型。②傾向350～355°，傾角65～75°，主要為Ⅱ、Ⅲ脈組一些礦脈。③傾向5～10°，傾角70～80°，主要為Ⅳ、Ⅴ脈組一些礦脈。

成礦裂隙延長(zhǎng)可達(dá)1000m，延深可達(dá)200～300m，規(guī)模較大，為含礦石英脈的充填提供了空間，成組出現(xiàn)，組與組之間具“右型-斜列”組合型式，自南往北的橋孜坑—牛嶺—中牛嶺—上牛嶺，呈北北東向排列，數(shù)組礦脈有右型側(cè)列現(xiàn)象，等距性明顯，間距約200m，往北、往南方向仍有發(fā)現(xiàn)新裂隙組的可能。

3.2 成礦裂隙成因機(jī)制

3.2.1 力學(xué)性質(zhì)

在礦區(qū)野外勘查見(jiàn)到成礦裂隙平直深長(zhǎng)，具疏密韻律，成組成帶展布，呈現(xiàn)剪切帶的顯著特征，充填石英脈，脈石與圍巖易分離，據(jù)現(xiàn)有資料分析其力學(xué)過(guò)程是壓-扭-張。

在區(qū)域應(yīng)力背景下，礦區(qū)沿東西方向產(chǎn)生擠壓力，并沿北東—南西方向有一定的扭動(dòng)，先剪后張，剪扭性特征明顯。東西向裂隙帶成組產(chǎn)出［5］，剪扭性促使裂隙延長(zhǎng)、延深均較大［3］，改變了傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)“內(nèi)帶石英脈型鎢礦脈延深一般不超過(guò)200m”（圖4）。

圖4 成礦裂隙力學(xué)示意圖

東西向裂隙是礦區(qū)鎢錫礦脈的容礦構(gòu)造，其成因有深遠(yuǎn)的區(qū)域因素，遍布贛南乃至華南［1］。

3.2.2 形成時(shí)間

據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所豐成友等2005年研究成果，礦區(qū)的花崗巖年齡為151.4Ma（鋯石，U-Pb法），礦脈年齡為150.1Ma（輝鉬礦，Re-Os法），紅桃?guī)X巖體是礦區(qū)的成礦母巖，裂隙的形成時(shí)間應(yīng)為成巖之后、成礦之前。

3.2.3 演化過(guò)程分析

燕山期在南嶺巖漿-構(gòu)造-成礦帶的大環(huán)境下，由前泥盆系地層重熔形成的富含W、Sn的花崗巖漿沿下壟—墨煙山背斜軸部應(yīng)力薄弱處涌動(dòng)，侵入就位于牛嶺古地表下5～10km處，并受制于北東向大斷裂。巖漿侵入時(shí)有部分大氣降水、部分圍巖礦質(zhì)的參與，巖漿內(nèi)部結(jié)晶分異逐漸成巖，并在頂部分異形成富含W、Sn的成礦流體。同時(shí)，在巖漿的冷凝過(guò)程中，在應(yīng)力作用下，先剪后張，形成了規(guī)模較大的東西向剪切裂隙系統(tǒng)，剪切裂隙延長(zhǎng)可達(dá)1 000m，延深可達(dá)300m，成組出現(xiàn)，為含礦熱液的充填提供了空間。富含W、Sn的成礦流體選擇減壓部位運(yùn)動(dòng)、充填，通過(guò)追蹤、改造、充填已有的容礦裂隙而形成礦脈。構(gòu)造-巖漿事件持續(xù)影響，可造成多次充填而疊加形成含礦石英大脈。

3.3 成礦裂隙與礦化富集的關(guān)系

礦脈賦存于花崗巖內(nèi)接觸帶，嚴(yán)格受花崗巖的起伏控制，在其頂峰部位有利于形成鎢錫礦脈，自花崗巖頂面200～300m范圍為富礦段。礦脈在變質(zhì)巖中垂向延伸數(shù)米至數(shù)十米，多數(shù)急劇尖滅，表現(xiàn)為云母線、石英線稀疏狀產(chǎn)出，少數(shù)呈石英細(xì)脈產(chǎn)出。

礦區(qū)石英脈型礦體成組產(chǎn)出，組與組間有等距性特點(diǎn)。地表表現(xiàn)為云母線、石英線產(chǎn)于變質(zhì)巖中；向下進(jìn)入花崗巖后變?yōu)槭⒓?xì)脈，成為工業(yè)礦體；再往下逐漸增大成大脈，花崗巖頂面至其下200～300m范圍最具工業(yè)價(jià)值；再往下即進(jìn)入大脈尖滅帶，垂向上具“五層樓”模式（圖5）。

圖5 牛嶺礦區(qū)成礦模式圖

4 結(jié)論與討論

（1）牛嶺礦區(qū)的成礦裂隙是主要容礦構(gòu)造，呈成組成帶展布，具疏-密韻律，延長(zhǎng)延深均較大，剪扭性特征明顯，是區(qū)別于其他礦區(qū)的主要特點(diǎn)。

（2）成礦裂隙充填石英脈形成工業(yè)礦體，平面上呈“右型側(cè)列”組合型式，剖面上具“五層樓”結(jié)構(gòu)模式，礦化富集于花崗巖頂面至其下的200～300m范圍。

（3）礦區(qū)是否有“樓下樓式”的新一期成礦巖體，從而賦存有新一期的內(nèi)帶石英脈礦體，今后值得研究。

（4）根據(jù)礦區(qū)“右型—斜列”規(guī)律及預(yù)測(cè)成果，在礦區(qū)北東部的大壟、南西部的雷屋近年發(fā)現(xiàn)了新的礦化標(biāo)志帶，其中雷屋經(jīng)鉆孔揭露在巖體頂面之下約200m處厚達(dá)數(shù)米的含鎢石英脈帶，有較大找礦潛力。

［1］毛景文，謝桂青，李曉峰，等.華南地區(qū)中生代大規(guī)模成礦作用于巖石圈多階段伸展［J］.地學(xué)前緣，2004，（1）：45-55.

［2］楊明桂，曾載淋，賴志堅(jiān)，等.江西鎢礦床“多位一體”模式與成礦熱動(dòng)力過(guò)程［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2008，14（3）：12-15.

［3］李四光.地質(zhì)力學(xué)概論［M］.北京：地質(zhì)出版社，1981.

［4］華仁民，陳培榮，張文蘭，等.華南中、新生代與花崗巖有關(guān)的成礦系統(tǒng)［J］.中國(guó)科學(xué)，2003，4（2）：335-343.

［5］陳培榮，華仁民，章邦桐，等.南嶺燕山早期后造山花崗巖類(lèi)：巖石學(xué)制約和地球動(dòng)力學(xué)背景［J］.中國(guó)科學(xué)，2002，（2）：279-289.