桂北牛塘界鎢礦床成礦地質(zhì)特征及成因

羅 捷,馮佐海,牛鵬飛,付 偉,康志強(qiáng),張成龍

(桂林理工大學(xué) a.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林 541004)

桂北牛塘界鎢礦床成礦地質(zhì)特征及成因

羅 捷,馮佐海,牛鵬飛,付 偉,康志強(qiáng),張成龍

(桂林理工大學(xué) a.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林 541004)

牛塘界鎢礦產(chǎn)于桂北越城嶺加里東期花崗巖體西南外接觸帶,礦體呈層狀、似層狀或透鏡狀賦存于寒武系清溪組第二段中。礦石類型以矽卡巖型為主,次為石英脈型和花崗巖型,礦石品位以石英脈型較高(w(WO3)>8%); 礦石以交代結(jié)構(gòu)和稀疏浸染狀構(gòu)造為主,礦石礦物有白鎢礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等。礦石主要礦物形成階段為區(qū)域變質(zhì)和熱變質(zhì)階段、矽卡巖階段、氧化物階段、石英硫化物階段及碳酸鹽階段。電子探針顯微分析表明:白鎢礦的主要組分WO3、CaO含量分別為75.29%～80.04%、18.91%～19. 49%;Mo、 Cu含量與南嶺及鄰區(qū)白鎢礦相比偏低(MoO3含量低于檢測(cè)限, CuO 0～0.03%), 因此本礦床的白鎢礦純度更高。研究認(rèn)為，牛塘界鎢礦成礦物質(zhì)與花崗巖關(guān)系最為密切,礦石鉛同位素顯示,方鉛礦模式年齡為516～608 Ma,成礦物質(zhì)可能來(lái)源于上地殼,礦區(qū)矽卡巖為熱液蝕變作用的產(chǎn)物,礦石中含有大量熱液石英,且白鎢礦常與石英、螢石伴生,推測(cè)鎢的搬運(yùn)形式為含F(xiàn)-、Cl-等陰離子的絡(luò)合物。

白鎢礦;礦床成因;牛塘界鎢礦床;桂北

牛塘界鎢礦地處桂北資源和興安兩縣交界處,是桂北已知最大的白鎢礦床。前人對(duì)該礦床的控礦條件及成礦時(shí)代等進(jìn)行了一定程度的研究[1-3],但對(duì)該礦床、礦體及礦石特征研究相對(duì)薄弱。本文在野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上,結(jié)合巖(礦)石微量元素、稀土元素分析及特征礦物電子探針?lè)治龅冉Y(jié)果,探討了該礦床成礦物質(zhì)來(lái)源及其礦床成因。

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

牛塘界鎢礦在大地構(gòu)造上位處江南造山帶西南段的桂北隆起區(qū)東部[4-5], 越城嶺花崗巖體的西南緣(圖1a)。礦區(qū)內(nèi)斷層按走向大致分為NNE向(F1、 F2、 F6)、 NE向(F3、 F7)、 NW向(F5、 F8)和近EW向(F4)4組，在平面上構(gòu)成近于封閉的環(huán)狀展布(圖1b)。 礦區(qū)總體位于NNE向越城嶺復(fù)式背斜的西南傾伏端附近, 礦區(qū)內(nèi)發(fā)育數(shù)個(gè)軸向NNE且平行排列的平緩-開(kāi)闊次級(jí)褶皺。 礦區(qū)出露地層主要為寒武系邊溪組(∈b)和清溪組(∈q)。礦體主要賦存于清溪組第二段(∈q2)這一特定層位中, 該層位巖性為灰黑色變質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)絹云板巖夾大理巖或矽卡巖化大理巖。礦區(qū)巖漿巖主要為黑云母花崗巖。巖石呈淺灰色,細(xì)-中粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;巖石主要由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母組成;副礦物有鋯石、磷灰石、獨(dú)居石、磁鐵礦、電氣石、石榴子石、鈦鐵礦、褐簾石等。最新的年代學(xué)研究表明,礦區(qū)內(nèi)花崗巖的年齡為429.6±4.3 Ma[6]和421.8±2.4 Ma[2],白鎢礦的Sm-Nd同位素年齡為431±12 Ma[6]和421±24 Ma[2],成巖與成礦年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致,均為加里東晚期巖漿事件的產(chǎn)物。

圖1 牛塘界鎢礦礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a、b)及155號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖(c)(據(jù)文獻(xiàn)[7]修編)

2 成礦地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

牛塘界鎢礦礦體主要呈層狀、似層狀和透鏡狀,走向或傾向上常有分支復(fù)合現(xiàn)象,局部見(jiàn)白鎢礦石英脈交切礦層。鎢礦體由下而上被劃分為A、B兩個(gè)礦組。A礦組產(chǎn)于寒武系清溪組第二段下部,即該段之第一巖性層(∈q2-1),厚度一般60～130 m,巖性為變質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)絹云板巖,夾1～2層厚1～5 m的大理巖或矽卡巖化大理巖,礦組內(nèi)有礦層2～3層,各礦層之間距離10～30 m,該礦組工業(yè)礦體有28個(gè),礦體平均走向長(zhǎng)度60～150 m,平均傾向延伸40～735 m,厚度0.55～8.23 m;B礦組產(chǎn)于寒武系清溪組第二段上部,即該段之第三巖性層(∈q2-3),礦組厚一般50～80 m,巖性組合與A礦組基本相同,產(chǎn)礦層3～4層,各礦層之間距離2～31 m不等,該礦組工業(yè)礦體有14個(gè),礦體平均走向長(zhǎng)度120～330 m,平均傾向延伸90～480 m,厚度0.35～16.53 m。A、B礦組之間為未被礦化的寒武系清溪組第二段第二巖性層(∈q2-2)(圖1c)。兩礦組礦體產(chǎn)出特征一致,均順層產(chǎn)出,礦體(層)產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀相協(xié)調(diào),總體傾向200°～240°,傾角一般10°～40°。由于受次級(jí)褶皺的影響,礦體與圍巖發(fā)生同步褶皺,風(fēng)化剝蝕后,礦體在平面上呈現(xiàn)同心環(huán)帶狀分布特征(圖1b)。

2.2 礦石特征

根據(jù)礦物共生組合的不同,將牛塘界鎢礦原生礦石分為以下5種類型。

(1)碳酸鹽化硅化矽卡巖型鎢礦石:礦石呈灰綠色,硅化、碳酸鹽化蝕變強(qiáng)烈(圖2a);野外觀察可見(jiàn)白鎢礦主要呈浸染狀或小團(tuán)窩狀分布,多見(jiàn)白鎢礦石英小脈或細(xì)脈穿插(圖2b)。石英不均勻分布,常呈現(xiàn)顏色深淺相間的條帶。此類礦石為礦區(qū)主要礦石類型,品位較富,WO3含量0.4%～3%,富集處在5%以上。

(2)硅化矽卡巖化粉砂巖型鎢礦石:較少見(jiàn),偶爾出現(xiàn)在富礦體與圍巖的過(guò)渡帶,呈灰至淺灰色,顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)。礦石主要由石英、絹云母、綠泥石組成(圖2c),含少量方解石、黃鐵礦等。白鎢礦呈極細(xì)脈狀或星點(diǎn)狀分布于礦石中。礦石品位較低,WO3含量0.1%～0.25%。

(3)硅化矽卡巖化大理巖型鎢礦石: 一般呈條帶、 團(tuán)塊或透鏡體狀?yuàn)A于碳酸鹽化硅化矽卡巖型鎢礦石中(圖2d)。礦石呈暗灰色或白色, 白鎢礦呈稀疏浸染狀分布,常與方鉛礦、 閃鋅礦、 黃鐵礦等金屬礦物相伴。礦石WO3含量0.1%～0.4%。

(4)石英脈型鎢礦石: 石英脈長(zhǎng)一般幾至十幾米, 脈幅1～30 cm。白鎢礦顆粒粗大, 常富集于石英脈壁或裂隙發(fā)育處(圖2e)。白鎢礦顆粒一般由脈體至圍巖逐漸變小, 含量變少。此類礦石為礦區(qū)中最富礦石類型, 部分WO3含量超過(guò)8%。

(5)硅化弱蝕變細(xì)粒(鉀長(zhǎng))花崗巖型鎢礦石: 該類型礦石產(chǎn)于花崗巖脈中, 花崗巖脈呈淺灰至灰白色(圖2f), 脈長(zhǎng)一般幾米至幾十米, 脈幅多在10～50 cm。主要礦物為正長(zhǎng)石、石英,其次為斜長(zhǎng)石。 礦石中可見(jiàn)少量綠簾石、 方解石沿裂隙充填。 白鎢礦、 黃鐵礦星點(diǎn)狀散充于礦石中, 礦化較弱,WO3含量0.1%～1%。

圖2 牛塘界鎢礦礦石野外或手標(biāo)本照片

礦石主要呈交代結(jié)構(gòu), 石英、 方解石等不同程度地交代早期矽卡巖礦物(圖3a、b、c); 次為半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu), 由石榴子石、 透輝石、 白鎢礦、 黃鐵礦等晶粒構(gòu)成(圖3a、b、d、f)。 細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu), 見(jiàn)于硅化弱蝕變細(xì)粒(鉀長(zhǎng))花崗巖型鎢礦石中(圖2f)。 碎裂結(jié)構(gòu), 石榴子石、 方解石等遭受強(qiáng)烈擠壓, 呈碎裂狀(圖3a、b)。礦石構(gòu)造以稀疏浸染狀構(gòu)造為主, 白鎢礦或部分金屬硫化物(黃鐵礦、 黃銅礦等)呈星點(diǎn)狀浸染于矽卡巖礦物粒間或熱液石英脈中(圖3d); 次為脈狀穿插構(gòu)造, 石英、 方解石、 綠泥石等單礦物細(xì)脈縱橫穿插于礦石中(圖2b、d, 圖3a、b)。 條帶狀或微層狀構(gòu)造, 透輝石、 石榴子石、 石英等礦物相間或斷續(xù)相間, 呈平行層理的條帶狀分布, 白鎢礦、 黃鐵礦、 方鉛礦等常沿條帶或微層理定向分布(圖2d、圖3a、圖3b)。礦石中金屬礦物主要有白鎢礦、 黃鐵礦、 方鉛礦、 閃鋅礦等; 非金屬礦物主要有石英、 石榴子石、 透輝石、 符山石、 陽(yáng)起石、 方解石、 綠泥石、 螢石、 磷灰石、 長(zhǎng)石等。鎢礦體圍巖蝕變主要有矽卡巖化、 硅化、 碳酸鹽化及綠泥石化, 其次可見(jiàn)絹云母化。

根據(jù)礦物特征及其結(jié)構(gòu)構(gòu)造等,文獻(xiàn)[7]將礦石主要礦物生成順序由早到晚分為6個(gè)階段,即:區(qū)域變質(zhì)和熱變質(zhì)階段、早期矽卡巖階段、晚期矽卡巖階段、氧化物階段、石英硫化物階段及碳酸鹽階段。

圖3 牛塘界鎢礦礦石顯微照片

3 花崗巖與礦石地球化學(xué)特征

牛塘界鎢礦花崗巖及白鎢礦石微量元素和稀土元素的測(cè)試分析均在澳實(shí)分析檢測(cè)集團(tuán)廣州澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)試采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS),相對(duì)偏差小于5%。分析結(jié)果表明(表1),花崗巖明顯富集W元素(w(W)=(3～294)×10-6),F含量高(w(F)=(1～14)×10-3),與華南地區(qū)富W花崗巖相似[8]; 在富鎢與貧鎢花崗巖的Rb-Zr與Ba-Rb關(guān)系圖(圖4)中, 礦區(qū)樣品點(diǎn)大部分落在富鎢花崗巖內(nèi)。其次, 礦區(qū)花崗巖 Rb/Sr和Rb/Ba值變化范圍分別為2.49～55.78和0.52～3.76,顯示巖漿經(jīng)歷了高度分異演化[9]。

礦區(qū)花崗巖稀土元素總量∑REE為18.69×10-6～194.15×10-6;輕重稀土比值LREE/HREE為2.13～9.86(表1),表現(xiàn)為輕稀土富集的特點(diǎn)；

表1 牛塘界鎢礦花崗巖與礦石微量、稀土元素分析結(jié)果

注: 花崗巖樣品NTJ05取自礦區(qū)北東約600 m的S202省道旁(東經(jīng) 25°50′36.5″, 北緯 110°34′59.4″); NTJ14和NTJ16分別取自A礦組312中段和321中段; NTJ18-1和NTJ18-2取自B礦組680中段; 鎢礦石樣品NTJ10-1和NTJ10-3取自A礦組303中段; NTJ15、 NTJ17和NTJ17-2取自A礦組321中段; NTJ19-4取自B礦組680中段。 測(cè)試單位: 廣州澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室, 2012。

圖4 牛塘界鎢礦富鎢與貧鎢花崗巖的Ba-Rb關(guān)系圖(a)和Rb-Zr關(guān)系圖(b)(仿文獻(xiàn)[11])

(La/Yb)N值為1.73～13.33, 稀土分餾明顯; δEu為0.13～0.48, 顯示出Eu負(fù)異常(圖5), 反映出巖漿經(jīng)歷了強(qiáng)烈的分離結(jié)晶演化。 這些特征表明礦區(qū)花崗巖為經(jīng)歷高度分異演化的上地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。

圖5 牛塘界鎢礦礦石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖

礦石微量元素分析結(jié)果顯示,牛塘界鎢礦中石英脈型鎢礦石最富(WO3含量1.02%～11.45%), 次為碳酸鹽化硅化矽卡巖型鎢礦石(WO3含量1.15%～4.07%), 最貧為硅化弱蝕變細(xì)粒(鉀長(zhǎng))花崗巖型鎢礦石(WO3含量1.43%)和硅化矽卡巖化大理巖型鎢礦石(WO3含量0.72%)。除W外,礦石明顯富集As、Cu、Pb、Sn等元素,表明礦石中含有較多的金屬硫化物。

礦石稀土元素總量∑REE為(12.28～67.28)×10-6(表1), 輕稀土元素LREE為(10.76～60.12)×10-6, 重稀土元素HREE為(1.52～11.2)×10-6, 表明稀土元素分餾強(qiáng)烈; (La/Sm)N為2.28～5.50, (Gd/Yb)N為0.90～1.85,表明輕稀土元素較重稀土元素分餾更強(qiáng)烈。此外,矽卡巖型及石英脈型礦石的δEu為1.28～3.47,顯示出Eu正異常(圖5)。根據(jù)Sverjensky[10]的觀點(diǎn)可知,牛塘界鎢礦石英硫化物階段屬于溫度相對(duì)較高且還原的環(huán)境,該環(huán)境可以使Eu3+被還原為Eu2+;此外，后期碳酸鹽階段Eu2+大量取代Ca2+進(jìn)入石榴子石晶格中,從而呈現(xiàn)Eu的正異常。

4 礦石礦物化學(xué)特征

本次研究的電子探針?lè)治鲞x擇了礦床中的白鎢礦、石榴子石、輝石作為特征礦物,測(cè)試在廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,儀器為JXA-8230型電子探針顯微分析儀(EPMA)。測(cè)試加速電壓：硅酸鹽15 kV,含氧鹽20 kV;束電流20 nA,束斑直徑1～5 μm,校正方法ZAF法,檢出限為0.002%。所測(cè)特征礦物的電子探針顯微分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

白鎢礦呈白色-黃白色, 自形-半自形粒狀, 粒徑0.2～2 mm(圖3)。 電子探針顯微分析矽卡巖型(NTJ10-2)、 大理巖型(NTJ24)和石英脈型(NTJ15)鎢礦石各1塊。 由表3的測(cè)定結(jié)果可看出, 氧化物階段白鎢礦主要組分WO3、CaO含量分別為75.29%～77.36%、 18.91%～19.49%, 低于白鎢礦理論組成; 硫化物階段白鎢礦主要組分WO3、 CaO含量分別為78.64%～80.04%、 19.41%～19.43%, 與白鎢礦理論組成比較接近(白鎢礦Ca(WO4)理論組成WO3為80.6%、 CaO為19.4%)。白鎢礦中MoO3含量低于檢測(cè)限, 含有微量的ReO2、 CuO,部分Ca可能被Cu或稀土元素代替而總量減少。 與南嶺及鄰區(qū)白鎢礦主要組分相比[12], 牛塘界鎢礦白鎢礦的純度更高,尤其是Mo和Cu含量較低,而W含量相當(dāng)。

表2 牛塘界鎢礦白鎢礦電子探針顯微分析結(jié)果

注: *據(jù)文獻(xiàn)[12]; TFeO—全鐵氧化物; 分析精度為10-4; 測(cè)試單位: 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2013年。

表3 牛塘界鎢礦石榴子石、輝石及綠泥石電子探針顯微分析結(jié)果

續(xù)表3

注: TFeO—全鐵氧化物; And—鈣鐵榴石; Gro—鈣鋁榴石; Spe—錳鋁榴石; Pyr—鎂鋁榴石; Hd—鈣鐵輝石; Di—透輝石; Jo—錳鈣輝石;T-a=319 {AlⅣ/2+0.1[Fe/(Fe+Mg)]}-69(據(jù)文獻(xiàn)[13]);T-b=321.98 AlⅣ/2-61.62(據(jù)文獻(xiàn)[14])。 分析精度為10-4; 測(cè)試單位: 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 2013年。

根據(jù)電子探針顯微分析結(jié)果,白鎢礦含有微量的FeO、CuO、Cr2O3等。按礦物晶體化學(xué)通式2個(gè)陽(yáng)離子和考慮電價(jià)平衡,以O(shè)=4為基準(zhǔn)計(jì)算,求得氧化物階段的白鎢礦晶體化學(xué)式為Ca1.024[Fe0.002Cr0.003W0.989O4],硫化物階段的白鎢礦晶體化學(xué)式為Ca1.024[Cu0.001W0.989O4]。

輝石由于受到后期熱液蝕變的影響,多呈港灣狀,少量可見(jiàn)柱狀或局部集合體放射狀,被方解石、石英、螢石等充填交代(圖3c)。鏡下為無(wú)色或淺綠色,正高突起,輝石式解理。采用陰離子法(O=6)計(jì)算礦物端元組分為Di38.79～41.45Hd53.97～55.38Jo4.58～6.06(Di為透輝石,Hd為鈣鐵輝石,Jo為錳鈣輝石)。由圖6a及表3可知,牛塘界鎢礦輝石中鈣鐵輝石(Hd)含量屬次透輝石(Hd=53.97%～55.38%)。

圖6 牛塘界鎢礦輝石(a)和石榴子石(b)組分分布

圖7 牛塘界鎢礦綠泥石分類圖解(仿文獻(xiàn)[15])

石榴子石呈淺紅褐色, 自形-半自形粒狀;鏡下為無(wú)色, 正高突起, 無(wú)解理, 晶體中發(fā)育不規(guī)則裂理, 具均質(zhì)性。大部分石榴子石被交代或溶蝕, 呈細(xì)小粒狀包裹在石英顆粒中(圖3a、 b)。 采用化學(xué)計(jì)量性通用公式計(jì)算石榴子石中Fe均為Fe3+, 以陰離子法(O=12)計(jì)算礦物端元組分為And11.64～26.52Gro72.70～85.34(Pyr+Spe)0.78～3.38(And為鈣鐵榴石, Gro為鈣鋁榴石, Pyr為鎂鋁榴石, Spe為錳鋁榴石)。由圖6b及表3可知, 石榴子石組分以鈣鋁榴石為主(Gro=72.70%～85.34%), 其次為鈣鐵榴石(And=11.84%～26.52%)。 綠泥石呈顯微葉片狀,鏡下為淺綠色。綠泥石中FeO含量變化范圍23.77%～28.21%;MgO含量變化范圍11.58%～14.75%。 TFeO與SiO2含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系, MgO與SiO2含量呈正相關(guān)關(guān)系; Mg與Fe離子數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。 在綠泥石分類圖解(圖7)中, 牛塘界鎢礦綠泥石落點(diǎn)全部位于鐵鎂綠泥石范圍。研究表明,利用蝕變成因綠泥石礦物中特征陽(yáng)離子數(shù)可以估算綠泥石化熱液蝕變的形成溫度。本文采用Jowett[13]和Cathelineau[14]提出的公式,分別計(jì)算得到牛塘界鎢礦綠泥石化熱液蝕變形成的溫度為270～321 ℃和265～313 ℃(表3),兩種計(jì)算方法獲得較為一致的溫度。根據(jù)成礦階段劃分,推測(cè)牛塘界鎢礦氧化物階段的末期和石英硫化物階段早期的溫度約265～320 ℃。

5 礦床成因分析

近些年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),矽卡巖礦物形成的溶液介質(zhì)不僅可以是中、高溫的巖漿熱液,也可以是中、低溫等其他性質(zhì)的熱液[16]。梁祥濟(jì)等[17]通過(guò)巖石學(xué)、礦物學(xué)和成巖成礦實(shí)驗(yàn)等研究證實(shí),矽卡巖礦物可以由中低溫?zé)崴黧w作用形成。研究發(fā)現(xiàn),牛塘界鎢礦礦體分布與矽卡巖關(guān)系密切,矽卡巖礦物中存在綠泥石等巖漿熱液蝕變的產(chǎn)物,顯示成礦過(guò)程中經(jīng)歷了典型的與巖漿作用有關(guān)的高溫蝕變向低溫蝕變退化的過(guò)程。因此,該礦區(qū)矽卡巖可能為熱液蝕變作用的產(chǎn)物。

本文根據(jù)廣西第一地質(zhì)隊(duì)分析的牛塘界鎢礦巖礦石鉛同位素原始數(shù)據(jù)[18]重新進(jìn)行特征值計(jì)算和分析(表4), 以探討牛塘界鎢礦的成礦物質(zhì)來(lái)源。 結(jié)果顯示, 礦石中方鉛礦的鉛同位素組成較為一致,變化范圍小。特征參數(shù)ψ值為0.616～0.625,說(shuō)明鉛來(lái)源較單一;μ值為9.49～9.86,顯示μ值鉛特征。在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb構(gòu)造分配模式圖解(圖8)中,樣品點(diǎn)大多落在上地殼演化曲線附近;在鉛Δβ-Δγ成因分類圖解(圖9)中,2個(gè)樣品點(diǎn)落在上地殼鉛范圍,2個(gè)落在上地殼和地幔混合的俯沖帶范圍,且靠近上地殼鉛，反映出牛塘界鎢礦的礦石鉛來(lái)源較淺,成礦物質(zhì)可能來(lái)源于上地殼。

表4 牛塘界鎢礦礦石鉛同位素組成

注: 原始Pb同位素組成資料來(lái)源于文獻(xiàn)[18]。

圖8 牛塘界鎢礦206Pb/204Pb-207Pb/204Pb構(gòu)造分配模式圖解(仿文獻(xiàn)[19])

圖9 牛塘界鎢礦鉛Δβ-Δγ成因分類圖解(仿文獻(xiàn)[20])

前人的研究成果證實(shí),鎢礦的成礦物質(zhì)來(lái)源與花崗巖體有關(guān)[21-25]。牛塘界鎢礦礦石微量元素、稀土元素組成與花崗巖基本一致,顯示礦區(qū)花崗巖可能為鎢礦床的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。此外,礦區(qū)花崗巖分異程度高、Rb/Sr值高,在巖石學(xué)及地球化學(xué)特征方面與南嶺含鎢花崗巖演化晚期的特征[26]相一致。

牛塘界鎢礦的成因與花崗巖關(guān)系密切。加里東晚期桂北地區(qū)處于同碰撞的擠壓向后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)換的過(guò)程中[27-28],由陸殼深部巖漿房分異出來(lái)的高熱中酸性巖漿沿著早期形成的越城嶺復(fù)式背斜核部侵位,在背斜西南傾伏端附近(即牛塘界礦區(qū))侵入了數(shù)個(gè)規(guī)模較小的花崗巖株和數(shù)目眾多的巖枝、巖脈。此次巖漿侵入在牛塘界地區(qū)寒武系清溪組第二巖性段含鈣泥砂粉砂巖等有利部分形成了層狀矽卡巖,并伴隨鎢的礦化。

鎢在花崗巖熔漿結(jié)晶過(guò)程中優(yōu)先進(jìn)入殘留熔體,特別是晚期的富F-、Cl-等揮發(fā)分的熱液中[29],因此在巖株、巖脈頂部鎢的含量最高。牛塘界鎢礦礦石中含有大量熱液石英,且白鎢礦常與石英、螢石伴生,由此推測(cè)鎢的可能搬運(yùn)形式為含F(xiàn)-、Cl-等陰離子絡(luò)合物;牛塘界鎢礦成礦經(jīng)歷了矽卡巖-氧化物-石英硫化物-碳酸鹽階段,從早到晚當(dāng)溶液溫度、壓力降低時(shí),絡(luò)合物配體從溶液中逸出,使絡(luò)合物分解,鎢開(kāi)始富集沉淀形成白鎢礦。

6 結(jié) 論

(1)牛塘界鎢礦礦體均賦存于寒武系清溪組第二段(∈q2)這一特定層位中,由下而上可劃分為A、B兩個(gè)礦組,兩組礦體產(chǎn)出特征一致,礦體主要呈層狀、似層狀或透鏡體狀順層產(chǎn)出。碳酸鹽化硅化矽卡巖型鎢礦是礦區(qū)主要礦石類型,石英脈型鎢礦石為最富礦石類型。礦石以交代結(jié)構(gòu)為主,次為半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu)、細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)等;礦石構(gòu)造以稀疏浸染狀構(gòu)造為主,次為脈狀穿插構(gòu)造、條帶狀或微層狀構(gòu)造等。

(2)礦床處于成礦溫度相對(duì)較高且還原的環(huán)境,加之晚期碳酸鹽階段Eu2+大量取代Ca2+進(jìn)入石榴子石晶格,進(jìn)而導(dǎo)致矽卡巖型和石英脈型礦石顯示Eu正異常。

(3)牛塘界鎢礦石榴子石組分以鈣鋁榴石為主(72.70%～85.34%), 次為鈣鐵榴石(11.84%～26.52%); 輝石中鈣鐵輝石(53.97%～55.38%)屬次透輝石,綠泥石組分以鐵鎂綠泥石為主。與南嶺及鄰區(qū)白鎢礦主要組分相比,牛塘界鎢礦體中的白鎢礦純度更高。

(4)礦區(qū)矽卡巖為熱液蝕變作用的產(chǎn)物,礦床形成與花崗巖關(guān)系密切,礦區(qū)花崗巖富W,且經(jīng)歷了強(qiáng)烈的分離結(jié)晶演化,為鎢礦床形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ);成礦物質(zhì)可能來(lái)源于上地殼,鎢的可能搬運(yùn)形式為含F(xiàn)-、Cl-等陰離子的絡(luò)合物。

研究過(guò)程中得到了美國(guó)緬因州大學(xué)普雷斯克艾爾分校王春增教授的大力幫助，在此表示衷心感謝。

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Geology and ore genesis of Niutangjie tungsten deposit,northern Guangxi

LUO Jie,FENG Zuo-hai,NIU Peng-fei,FU Wei,KANG Zhi-qiang,ZHANG Cheng-long

(a.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposit Exploration;b.College of Earth Sciences, Guilin University of Technology,Guilin 541004,China)

The Niutangjie tungsten deposit is located in the southwestern outer contact zone of the Yuechengling Caledonian granitic pluton in northern Guangxi, China. Orebodies are layered or lenticular in shape and hosted by the Second Member of the Cambrian Qingxi Group. Ore types are mainly of skarn type with minor quartz-vein and granite types. The higher ore grade is seen in quartz-vein type (w(WO3)> 8%). The ores show metasomatized alteration texture and are sparsely disseminated. The orebodies are composed of scheelite, pyrite, galena, and sphalerite. The deposit has experienced regional and thermal metamorphic stage, skarn stage, oxides stage, quartz sulfide stage, and carbonate stage. According to the micro-probe analysis results, concentrations of WO3and CaO are 75.29%-80.04% and 18.91%-19.49% respectively in scheelite. Compared to scheelite reported from Nanling and adjacent areas, the scheelite in Niutangjie deposit has higher purity due to its lower concentrations of Mo and Cu (The concentrations of MoO3are lower than detection limit and the concentrations of CuO are 0-0.03%). Based on data obtained in this study, the source of ore-forming material is closely related to the granite and may be derived from the upper crust. The lead isotopic data show galena model ages of 516-608 Ma. The skarn is the product of hydrothermal metasomatic alteration between the granite and its wall rocks. The ore contains a large volume of hydrothermal quartz. The scheelite is associated with quartz and fluorite, suggesting that the tungsten was likely transported in a media with F-and Cl-complexes.

scheelite;ore genesis;Niutangjie tungsten deposit;northern Guangxi

1674-9057(2015)04-0701-11

10.3969/j.issn.1674-9057.2015.04.007

2015-05-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41162005；41572191)；廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(2015GXNSFDA139029)

羅 捷(1989—)，男，碩士研究生，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)，253506623@qq.com。

馮佐海,博士，教授，fzh@glut.edu.cn。

羅捷,馮佐海,牛鵬飛,等.桂北牛塘界鎢礦床成礦地質(zhì)特征及成因[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015,35(4):701-711.

P618.67

A