江西大湖塘鎢礦區(qū)礦化蝕變與成礦機(jī)制初析

黃廣文，劉赫顯，張亮亮，牟　平

（1.東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西南昌330013；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)<北京>地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；3.核工業(yè)二四三大隊(duì)，內(nèi)蒙古赤峰024006）

江西大湖塘鎢礦區(qū)礦化蝕變與成礦機(jī)制初析

黃廣文*1，劉赫顯2，張亮亮3，牟平1

（1.東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西南昌330013；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)<北京>地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；3.核工業(yè)二四三大隊(duì)，內(nèi)蒙古赤峰024006）

大湖塘鎢礦田是新近發(fā)現(xiàn)的世界級(jí)超大型鎢礦，礦床類型多樣。選取礦區(qū)出露的燕山期花崗巖及晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖為研究對(duì)象，利用偏光顯微鏡，在巖相學(xué)蝕變方面進(jìn)行微區(qū)分析。得出區(qū)內(nèi)發(fā)育多種礦化蝕變現(xiàn)象，云英巖化、鈉長(zhǎng)石化是形成細(xì)脈浸染狀白鎢礦的最主要礦化蝕變。另外，結(jié)合前人的相關(guān)研究成果，對(duì)成礦機(jī)制做初步總結(jié)，晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖發(fā)育云英巖化及鈉長(zhǎng)石化時(shí)，釋放出賦存在斜長(zhǎng)石中Ca2+，并與燕山中期花崗巖成礦流體中的WO42-結(jié)合，形成細(xì)脈—微脈浸染狀白鎢礦，后在雙橋山群淺變質(zhì)巖蓋層的保護(hù)下，使內(nèi)外接觸帶裂隙內(nèi)生成的白鎢礦不易被剝蝕，導(dǎo)致該區(qū)形成以細(xì)脈浸染狀白鎢礦為主的超大型鎢礦。

礦化蝕變；成礦機(jī)制；大湖塘鎢礦

江西大湖塘鎢礦床位于九嶺山脈的北部，武寧、修水、靖安三縣交界區(qū)域，是近年來新發(fā)現(xiàn)的世界級(jí)超大型鎢礦床，并伴生鎢鉬錫等多金屬，其WO3金屬量達(dá)到110.47×104t（平均品位0.185%），銅金屬量達(dá)65.2×104t（平均品位0.16%），該礦床的發(fā)現(xiàn)徹底打破了江西“南鎢北銅”的傳統(tǒng)資源格局，同時(shí)為今后找尋鎢礦戰(zhàn)略由南向北逐步轉(zhuǎn)變［1-3］。隨著勘查區(qū)工作的不斷推進(jìn)，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者在礦區(qū)地質(zhì)特征、控礦因素、找礦遠(yuǎn)景區(qū)域劃分、巖石地球化學(xué)、礦床地球化學(xué)及同位素地球化學(xué)方面取得了較多成果，并刊登于國(guó)內(nèi)外各地學(xué)期刊［1-13］。

但就目前礦區(qū)研究進(jìn)展來看，在蝕變巖相學(xué)與沉淀機(jī)制等方面相對(duì)較為薄弱，作者多次前往礦區(qū)，進(jìn)行實(shí)地踏勘，并從導(dǎo)師在研項(xiàng)目中選取了礦區(qū)代表性巖礦石樣品，初步從微觀巖相學(xué)方面入手，論述礦區(qū)發(fā)育的礦化蝕變現(xiàn)象，且結(jié)合前人的相關(guān)研究成果，對(duì)礦區(qū)的成礦機(jī)制做簡(jiǎn)要論述。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

大湖塘鎢礦處于下?lián)P子成礦省江南地塊中生代銅鉬金銀鉛鋅成礦帶中［14］.大湖塘—同安鎢（錫）、鉭鈮多金屬礦帶的北段［4］。揚(yáng)子板塊東南緣江南地塊中段，屬欽杭結(jié)合帶的北側(cè)［15］.九嶺—鄣公山隆起之西部中北段，北鄰修水—武寧滑覆坳陷帶，近東西向斷裂帶與北北東向走滑沖斷—伸展構(gòu)造復(fù)合部位［5］（圖1）。

區(qū)域地層為雙橋山群淺變質(zhì)巖，為一套低綠片巖相變質(zhì)的含少量火山物質(zhì)的復(fù)理石建造體［16］.，是以變質(zhì)砂巖、千枚狀頁巖和板巖為主的淺變質(zhì)巖系。起初雙橋山群一直被認(rèn)為是中元古代的產(chǎn)物［17］.，但最新研究結(jié)果表明雙橋山群為一套新元古代地層［18-19］。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為晉寧期中—粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和少量燕山期花崗巖。晉寧期花崗閃長(zhǎng)巖為該區(qū)主要的容礦圍巖，燕山期花崗巖為主要的成礦母巖［3-7，11］。

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造為九嶺復(fù)式褶皺中的靖林—操兵場(chǎng)背斜的東延部分，軸向?yàn)镹NE向［5］。蔣少涌等（2015）認(rèn)為區(qū)內(nèi)共發(fā)育有4組斷裂，即NEE向斷裂、NENNE向斷裂、NW向斷裂和SN向斷裂。其中區(qū)內(nèi)NEE向斷裂、NE-NNE向斷裂規(guī)模最大，也是大湖塘礦區(qū)最重要的控巖控礦斷裂［3］（圖1）。

2　礦床地質(zhì)特征

大湖塘礦集區(qū)內(nèi)發(fā)育有多期次侵入的燕山期巖漿巖，同時(shí)也是區(qū)內(nèi)最主要的成礦巖漿巖，呈巖株、巖枝、巖脈等產(chǎn)出。巖性以中細(xì)粒黑云母花崗巖、白云母花崗巖、二云母花崗巖、花崗斑巖、隱爆角礫巖等，具多期多階段特征。前人將該區(qū)侵入巖劃分為3個(gè)階段，即燕山早期第三階段、燕山晚期第一階段、燕山晚期第二階段，各階段代表巖性分別為似斑狀白云母花崗巖、細(xì)粒黑云母花崗巖和花崗斑巖［1，5］。黃蘭椿和蔣少涌（2012，2013）對(duì)大湖塘獅尾洞礦床的似斑狀白云母花崗巖進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年，得出似斑狀白云母花崗巖的年齡為144.2Ma±1.3Ma，花崗斑巖的年齡為134.6Ma±1.2Ma［6-7］。除燕山晚期第二階段花崗斑巖為成礦后巖漿活動(dòng)產(chǎn)物外，其余均與成礦關(guān)系密切，其中似斑狀白云母花崗巖中鎢鉬銅含量較高，與成礦關(guān)系極為密切，可能是主要成礦母巖。

圖1　大湖塘鎢礦床區(qū)域地質(zhì)略圖［11］

大湖塘礦集區(qū)以細(xì)脈浸染型、蝕變花崗巖型黑（白）鎢礦為主體，兼有石英大脈型、云英巖型及隱爆角礫巖型等礦床類型，屬一元“多位一體”礦田（表1、圖2）。在成礦母巖燕山早期花崗巖體內(nèi)接觸帶形成有蝕變花崗巖型黑鎢礦礦床，以東陡崖鎢錫礦床為代表；在接觸帶上形成有云英巖型黑鎢礦礦床，如石門寺黑鎢礦礦床；在外接觸帶晉寧期黑云母花崗巖中形成以細(xì)脈浸染型、石英大脈型黑鎢礦礦床，如大嶺上、蓑衣洞大脈型黑鎢礦礦床等。另外燕山期含礦巖體侵入形成隱爆角礫巖筒，構(gòu)成隱爆角礫巖型的黑鎢礦礦床。近期在獅尾洞礦區(qū)發(fā)現(xiàn)有細(xì)脈浸染型白鎢礦，主要賦存在石英大脈的兩側(cè)，與石英大脈緊密相伴，且儲(chǔ)量巨大，正處于坑道開采階段，已探明WO3金屬量31.09× 104（122b+333）［20］。通過鉆孔及坑道作業(yè)后發(fā)現(xiàn)，該區(qū)燕山期巖漿巖以巖株、巖瘤或巖枝產(chǎn)出，巖性見中—細(xì)粒黑云母花崗巖、細(xì)粒白云母花崗巖、似斑狀白云母花崗巖及花崗斑巖［3］。

前人根據(jù)該區(qū)出露的礦物共生組合與礦脈交代疊加之間的關(guān)系，劃分出3個(gè)主要成礦階段：第一階段（黑鎢礦—錫石—石英階段）主要形成含鎢石英脈型鎢礦石；第二階段（白鎢礦—黑鎢礦—輝鉬礦—黃銅礦階段）通常交代疊加第一階段，形成蝕變花崗巖型鎢鉬礦石，該階段為大湖塘礦區(qū)主成礦階段；第三階段（黃銅礦、斑銅礦—輝鉬礦—白鎢礦、黑鎢礦階段）大多交代和疊加前2個(gè)階段，形成鎢多金屬礦石。從3個(gè)礦化階段來看，成礦依次由高溫氧化物階段向低溫硫化物階段過渡，較高溫的綠柱石、錫石、黑鎢礦、白鎢礦緊密共生，而中（低）溫的鉬、銅、鋅等關(guān)系密切的后期礦物往往交代前期礦物產(chǎn)出。從礦物縱向分布來看，較高溫的礦物分布于礦脈的最上部，向下則逐漸貧化，中（低）溫礦物則多富集于下部，整體呈現(xiàn)出逆向分帶的現(xiàn)象［1］。

表1　大湖塘鎢地區(qū)礦床類型一覽表［21］

圖2　大湖塘鎢礦集區(qū)成礦模式圖［21］

3　巖相學(xué)及其蝕變與礦化關(guān)系

3.1巖相學(xué)特征

晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖具斑狀結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。石英呈聚斑產(chǎn)出，主要礦物由石英（22%～30%）、堿性長(zhǎng)石（5%～10%）、斜長(zhǎng)石（35%～55%）組成；次要礦物為黑云母（5%～15%）、白云母（3% ～5%）組成；副礦物多為后期硫化物黃鐵礦（2%～4%）。石英多以聚斑形式展布，斜長(zhǎng)石呈板條狀，可見聚片雙晶，絹云母化強(qiáng)烈，且淺色的斜長(zhǎng)石呈細(xì)脈狀、棒狀分布于深色的鉀長(zhǎng)石主晶中形成細(xì)脈狀條紋長(zhǎng)石。堿性長(zhǎng)石（條紋長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石）發(fā)育不同程度粘土化，黑云母呈鱗片狀，邊緣多與細(xì)小白云母交生在一起。巖石受燕山期花崗巖侵入影響，普遍發(fā)育多種高—中溫?zé)嵋航淮g變現(xiàn)象，如鈉長(zhǎng)石化、黑云母化、云英巖化、黃鐵絹英巖化及絹云母化等；其中鈉長(zhǎng)石化、黑云母化、云英巖化及黃鐵絹英巖化為該區(qū)重要的成礦蝕變。

燕山期似斑狀（斑狀）白云母花崗巖具中—細(xì)（中—粗）粒不等粒粒狀結(jié)構(gòu)、似斑狀（斑狀）結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物由酸性斜長(zhǎng)石（25%～40%）、鉀長(zhǎng)石（8% ～15%）、石英（30%～35%）組成；次要礦物由黑云母（5%～8%）、白云母（4%～6%）組成；副礦物見后期硫化物黃鐵礦。黑云母富Fe、貧Mg、高Ti及F含量高等特點(diǎn)，經(jīng)全鐵分析得出，黑云母為鐵質(zhì)黑云母，結(jié)晶時(shí)氧逸度低，屬還原環(huán)境，并且指示成巖物質(zhì)來源于上地殼［6］。該區(qū)巖石中普遍發(fā)育弱綠泥石化蝕變現(xiàn)象；同時(shí)發(fā)育有較強(qiáng)鉀長(zhǎng)石化、云英巖化及絹云母化等蝕變現(xiàn)象。

3.2蝕變與礦化關(guān)系

梅勇文（1987）對(duì)脈側(cè)蝕變與鎢的成礦關(guān)系所做的云英巖化實(shí)驗(yàn)表明，富云母云英巖形成在富鋁富鉀氧逸度高的并有揮發(fā)分參與的堿質(zhì)交代環(huán)境中，而富石英云英巖是貧鋁富硅弱酸性環(huán)境硅質(zhì)交代的結(jié)果。當(dāng)成礦流體的大量堿質(zhì)帶入圍巖，在揮發(fā)組分較多的情況下，則形成白云母化，外側(cè)由于揮發(fā)分減少，往往出現(xiàn)鉀長(zhǎng)石化；在揮發(fā)組分缺乏時(shí)，形成黑云母化，并從圍巖中帶出硅質(zhì)，往往在晚期或外側(cè)出現(xiàn)硅質(zhì)交代。當(dāng)成礦流體的大量硅質(zhì)進(jìn)入圍巖，在揮發(fā)分作用下使圍巖硅化，從圍巖帶出堿質(zhì)、鋁質(zhì)和鎂鐵組分，其外側(cè)常表現(xiàn)黑云母化或白云母化，這時(shí)熱液堿性離子含量高，弱堿性，非常有利于白鎢礦沉淀［22］。

大湖塘礦集區(qū)內(nèi)晉寧期巖體是重要的含礦圍巖，普遍發(fā)育鈉長(zhǎng)石化、黑云母化及云英巖化蝕變現(xiàn)象，無疑對(duì)成礦起著不可替代的作用。而燕山期巖體作為礦區(qū)最直接的成礦母巖，普遍發(fā)育有強(qiáng)烈云英巖化蝕變現(xiàn)象，以及在大湖塘礦集區(qū)石門寺礦段和獅尾洞礦段揭露的坑道作業(yè)中常見有硅質(zhì)及堿質(zhì)（以堿性長(zhǎng)石為主）條帶展布。所以推測(cè)上述云英巖化實(shí)驗(yàn)結(jié)果也適用于大湖塘礦集區(qū)，同時(shí)也是礦集區(qū)形成大量白鎢礦的重要論證之一。

4　討論

4.1成礦機(jī)制初析

細(xì)脈浸染型白鎢礦主要賦存于燕山期似斑狀黑云母花崗巖體外接觸帶的晉寧晚期花崗閃長(zhǎng)巖中，并且晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖巖石化學(xué)特點(diǎn)之一就是富CaO，F(xiàn)eO+Fe2O3［8］，而其中的Ca質(zhì)大都賦存于斜長(zhǎng)石中，在云英巖化及鈉長(zhǎng)石化過程中，賦存在斜長(zhǎng)石中的Ca2+被釋放出來，與來自燕山中期花崗巖成礦流體中的WO42-結(jié)合形成細(xì)脈—微脈浸染狀白鎢礦［23］。另外，礦區(qū)晉寧晚期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖巖性致密，吸水率明顯低于燕山中期似斑狀黑云母花崗巖、細(xì)粒黑云母花崗巖及花崗斑巖，對(duì)成礦流體具有良好的屏蔽作用［8］，使接觸帶成礦時(shí)壓力較長(zhǎng)時(shí)間保持在促進(jìn)蝕變和成礦的范圍內(nèi)。在雙橋山群淺變質(zhì)巖蓋層良好的保護(hù)基礎(chǔ)上，使內(nèi)外接觸帶裂隙內(nèi)生成的白鎢礦不易被剝蝕，可能是該區(qū)形成以細(xì)脈浸染狀白鎢礦為主的超大型鎢礦的重要因素之一。

在中國(guó)東南大陸邊緣燕山中期由陸內(nèi)拼貼碰撞造山向伸展擴(kuò)張轉(zhuǎn)換的構(gòu)造背景下，當(dāng)九嶺礦集區(qū)地殼不斷減薄、斷裂下切至燕山期花崗巖株頂部時(shí)，液態(tài)揮發(fā)組分瞬間氣化，發(fā)生熱液隱爆作用，形成熱液隱爆角礫巖型鎢銅礦體［8］。同時(shí)，在高濃度揮發(fā)分作用下，巖漿結(jié)晶分異后期的殘漿和燕山期花崗巖發(fā)生云英巖化、絹英巖化、硅化和綠泥石化、鈉長(zhǎng)石化、黑云母化等。另外燕山期似斑狀黑云母花崗巖中的黑云母富鐵貧鎂高鈦，F(xiàn)含量高，且全鐵分析為鐵質(zhì)黑云母［6］，反映出F可能是揮發(fā)分，表明蝕變時(shí)F（O2）低，還原環(huán)境，蝕變后熱液弱堿性，殘余熱液中豐富的堿、鐵組分，與鎢結(jié)合沉淀，形成了部分以黑鎢礦為主要礦石礦物的蝕變巖型鎢礦床和云英巖型鎢礦床。

4.2成礦物質(zhì)來源

前人研究認(rèn)為，大湖塘礦集區(qū)的形成與燕山期巖漿熱液活動(dòng)是分不開的，并認(rèn)為成礦與燕山期似斑狀白云母花崗巖存在密切關(guān)系，可能是該區(qū)的成礦巖體，且鎢銅等成礦元素的初始來源也許與該區(qū)新元古代的雙橋山群地層有關(guān)［6-7］。王輝等（2015）對(duì)不同礦脈中的石英氫、氧同位素及黑鎢礦氧同位素研究后表明成礦流體為巖漿水［13］。阮昆等（2015）針對(duì)大湖塘石門鎢礦床碳、氧、硫同位素研究后認(rèn)為，石門寺礦段的成礦物質(zhì)主要來源于大湖塘燕山期S型花崗巖巖漿，但不排除成礦流體在上升的過程中萃取了一部分圍巖的成礦物質(zhì)［12］。前人的研究均表明該區(qū)出露的燕山期似斑狀花崗巖與成礦存在密切關(guān)聯(lián)，可能是最主要的成礦母巖［1，3，6-8，10-11］。

5　結(jié)語

（1）區(qū)內(nèi)發(fā)育的云英巖化、鈉長(zhǎng)石化、絹云母化、硅化、鉀長(zhǎng)石化、黑云母化、黃鐵絹英巖化等礦化蝕變現(xiàn)象是成礦的重要蝕變，且云英巖化、鈉長(zhǎng)石化是形成細(xì)脈浸染狀白鎢礦的最主要礦化蝕變。

（2）晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖發(fā)育云英巖化及鈉長(zhǎng)石化時(shí)，釋放出賦存在斜長(zhǎng)石中Ca2+，并與燕山中期花崗巖成礦流體中的WO42-結(jié)合，形成細(xì)脈—微脈浸染狀白鎢礦，后在雙橋山群淺變質(zhì)巖蓋層的保護(hù)下，使內(nèi)外接觸帶裂隙內(nèi)生成的白鎢礦不易被剝蝕，導(dǎo)致該區(qū)形成以細(xì)脈浸染狀白鎢礦為主的超大型鎢礦。

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P61

A

1004-5716（2016）03-0131-05

2015-11-10

2015-11-11

國(guó)家重點(diǎn)基金項(xiàng)目（U1403292）資助。

黃廣文（1991-），男（漢族），青海西寧人，東華理工大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。