江西香爐山鎢礦床構(gòu)造-流體-成礦系統(tǒng)淺析

王 凱，李 峰，范敦賓

（昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

江西香爐山鎢礦床構(gòu)造-流體-成礦系統(tǒng)淺析

王 凱，李 峰，范敦賓

（昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

通過對香爐山鎢礦床的構(gòu)造及流體進(jìn)行剖析，研究了其構(gòu)造-流體-成礦系統(tǒng)三者之間的關(guān)系，旨在加深對其成礦的過程認(rèn)識，并為今后礦山的研究及找礦工作提供思路。香爐山夕卡巖型白鎢礦床受構(gòu)造控制明顯：隱伏巖體頂面接觸帶構(gòu)造為最重要的控礦構(gòu)造，褶皺控巖，為成礦物質(zhì)的來源提供保障，裂隙及層間破碎帶不僅為成礦物質(zhì)的運(yùn)移提供運(yùn)移通道，也是較重要的儲礦場所，但后期發(fā)育的裂隙具破礦性；流體與該礦床的形成息息相關(guān)，其中的石英-白鎢礦階段及石英-硫化物-白鎢礦階段為礦床的主要成礦期；香爐山夕卡巖型白鎢礦床的構(gòu)造-流體-成礦三者之間具有高度的協(xié)調(diào)性及關(guān)聯(lián)性，對形成香爐山大型白鎢礦床極為有利。

夕卡巖；構(gòu)造-流體-成礦系統(tǒng)；香爐山

0 引言

20世紀(jì)以前，江西絕大部分鎢礦資源均來源于贛南，其以大吉山、西華山、巋美山、盤古山等大型礦床為代表的大脈型黑鎢礦；21世紀(jì)以來，贛西北越來越多的斑巖-夕卡巖型的鎢礦資源相繼被發(fā)現(xiàn)，如：大湖塘和朱溪等，標(biāo)志著我國鎢礦的地質(zhì)找礦水平仍然處于世界領(lǐng)先地位[1]。香爐山是贛西北地區(qū)較早發(fā)現(xiàn)的一大型夕卡巖鎢礦床，前人對該礦山做過許多研究，包括地質(zhì)特征的研究；成因、成礦模式及找礦標(biāo)志的研究[2-4]；與成礦有關(guān)的巖體、白鎢礦和石英礦物的年代學(xué)研究[5]；成礦流體的研究[6-7]及資源預(yù)測[8]等方面。筆者在前人研究的基礎(chǔ)之上，應(yīng)用翟裕生提出的構(gòu)造—流體—成礦系統(tǒng)的研究思路[9]，對礦區(qū)內(nèi)的成礦過程進(jìn)行系統(tǒng)剖析，期望對礦床的進(jìn)一步研究及今后的找礦工作產(chǎn)生一定的影響。

1 礦區(qū)地質(zhì)

香爐山鎢礦床地處揚(yáng)子板塊北部江南地塊（圖1），九嶺-鄣公山隆起帶之九宮山隆起的西段南坡[4]。區(qū)內(nèi)金屬礦產(chǎn)眾多，從江西西北部延伸至安徽南部，發(fā)育有一系列重要的斑巖-夕卡巖型W-Mo礦床，香爐山、大湖塘、朱溪、東源、百丈崖和高家塝等鎢礦床均包括在此成礦帶中[10]，圖1（b）。

礦區(qū)內(nèi)出露的主要為寒武系地層，圖1（c），由老到新依次為：寒武系下統(tǒng)觀音堂組含炭泥巖；寒武系中統(tǒng)楊柳崗組含炭泥質(zhì)灰?guī)r、不純灰?guī)r及含炭硅質(zhì)巖，且該層為香爐山鎢礦的主要含礦巖體；寒武系上統(tǒng)華嚴(yán)寺組泥質(zhì)條帶灰?guī)r，致密塊狀結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，巖石普遍發(fā)生角巖化。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育。斷裂主要發(fā)育有NE、NW及SN向3組。其中，以NE向斷裂發(fā)育最為廣泛，該組斷裂早期主要為壓扭性，晚期發(fā)生張性破碎，控制了大多數(shù)中生代巖體及礦體的分布[11]；褶皺構(gòu)造以幕阜山—九嶺元古界組成區(qū)域性復(fù)式背斜為一級褶皺，NE向香爐山—太陽山背斜為礦區(qū)的一級褶皺，次級的NNE向等系列的背、向斜發(fā)育，這些褶皺意義重大，為礦田的主體構(gòu)造，對巖體的就位和成礦過程起著主導(dǎo)作用；此外接觸帶外側(cè)的地層中發(fā)育的幾到幾十厘米的擠壓破碎帶對鎢礦脈的形成也起著明顯的控制作用。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要由三大巖體組成，自西向東依次為任家山巖體、高湖巖體及太陽山巖體[6]。主要就位于各組斷裂之間與NE向香爐山-太陽山背斜及NNE向次級褶皺的虛脫部位[4]。其中，與香爐山鎢礦床密切相關(guān)的巖體為任家山巖體，出露于礦區(qū)的東北部，向西南部緩慢下傾，與圍巖接觸面近于平行，巖性為燕山期黑云母花崗巖。除此之外，細(xì)晶巖脈及輝綠巖沿NE向斷裂，成群出現(xiàn)，長幾十米至數(shù)千米不等，斜切花崗巖體和鎢礦體，具破礦性。其主要分布在香爐山背斜的東南翼。

圖1 中國大陸板塊構(gòu)造格局（a）、長江中下游斑巖-夕卡巖多金屬礦床分布（b）及香爐山礦區(qū)及外圍地質(zhì)略圖（c）Fig.1 Tectonic outline of China（a），Map showing the distribution of the porphyry-skarn mineral deposits along the Middle-lower Yangze River（b），Geological sketch map of the Xianglushan deposit and surrounding area（c）

2 構(gòu)造與成礦的關(guān)系

香爐山鎢礦是典型的夕卡巖型鎢礦床，主礦體就位于酸性巖與不純碳酸鹽巖的接觸部位。各級構(gòu)造為成礦物質(zhì)的運(yùn)移及儲存發(fā)揮著重要作用：首先，各級背斜構(gòu)造控制著巖體的走向，為成礦物質(zhì)的富集提供了重要的場所；其次，礦區(qū)內(nèi)NE向、NW向、近SN向的裂隙系統(tǒng)為熱液的運(yùn)移提供通道，是重要的導(dǎo)礦、控礦構(gòu)造；再次，圍巖及巖體的接觸構(gòu)造帶與層間擠壓破碎帶（圖2），特別是軸線由緩向下轉(zhuǎn)為急陡處，是高品位礦體產(chǎn)出的有利部位（例如，香爐山礦床西段礦體均產(chǎn)于香爐山背斜軸部及其傾伏端部位）；最后，作為圍巖的不純灰?guī)r呈條帶狀產(chǎn)出的炭、硅、泥質(zhì)物，密度高、密封性好，為成礦和交代作用的充分進(jìn)行提供天然屏障，同時又是白鎢礦的有效沉淀劑。

2.1 接觸帶控礦

礦體主要產(chǎn)于任家山隱伏花崗巖與楊柳崗組不純碳酸鹽巖的接觸部位，為典型的夕卡巖型礦床。由于巖體的侵入，在接觸帶附近的碳酸鹽巖經(jīng)交代作用形成夕卡巖帶，再由含鎢熱液作用，最終形成鎢礦床。香爐山鎢礦床的主要礦體均產(chǎn)在接觸帶上或接觸帶附近（如圖2）。

圖2 香爐山鎢礦床12線剖面圖Fig.2 CrosssectionofprospectinglineNo.12,XianglushanWdeposit

2.2 褶皺控巖及儲礦

褶皺為礦區(qū)的首要控礦構(gòu)造，區(qū)域上形成幕阜山—九嶺元復(fù)式背斜，礦區(qū)內(nèi)形成香爐山—太陽山背斜及一系列次級的北北東向背、向斜，這些褶皺控制著香爐山復(fù)式雜巖體及白鎢礦床的展布。各級背斜構(gòu)造控制著礦體的儲存和礦化富集，其中往往形成較大的層狀礦床。且礦體形態(tài)往往與褶皺的發(fā)育形態(tài)相似。

2.3 裂隙導(dǎo)礦及容礦

裂隙這里主要指斷層及解理。礦區(qū)內(nèi)NE向、NW向、近SN向的裂隙系統(tǒng)較為發(fā)育，為成礦物質(zhì)的運(yùn)移提供通道，且為礦體的儲存提供了空間?？臻g上表現(xiàn)為一系列的脈狀—細(xì)脈狀礦脈，使白鎢礦的形成不再僅僅局限于巖體與圍巖的接觸帶上，在局部裂隙系統(tǒng)發(fā)育的地段，往往也可形成可觀的高品位白鎢礦體。成礦后期形成的一些斷裂也對礦體形成具有一定破壞性，為破礦構(gòu)造，值得引起注意。

2.4 層間擠壓破碎帶容礦

巖體就位于香爐山—太陽山背斜或其次級背斜核部的同時，致使圍巖巖層發(fā)生破碎并剝落，從而形成接觸構(gòu)造帶及層間擠壓破碎帶，這種層間擠壓破碎帶往往發(fā)育于巖石物理性質(zhì)有較大差異的巖石之間（巖石硬度有差異的泥巖—砂巖—硅質(zhì)巖—灰?guī)r），礦區(qū)內(nèi)震旦系各巖層之間及震旦系與寒武系地層之間尤為發(fā)育這兩種構(gòu)造，這種結(jié)構(gòu)面導(dǎo)致礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模大小等與接觸帶構(gòu)造及層間構(gòu)造破碎帶的高度協(xié)調(diào)[4]。部分礦體呈大脈狀或大透鏡狀產(chǎn)于其中，應(yīng)該給予重視。

2.5 圍巖儲礦

礦區(qū)內(nèi)與鎢成礦有關(guān)的主要是蓋層為寒武系地層，尤其是中寒武統(tǒng)楊柳崗組的那套炭、硅、泥質(zhì)灰?guī)r的組合，與成礦密切有關(guān)。其原因為：首先，灰?guī)r中所含的鈣質(zhì)是白鎢礦的有效沉淀劑，由于灰?guī)r與成礦花崗巖大面積接觸，其內(nèi)往往形成鈣硅角巖型鎢礦（灰?guī)r不純凈，混有炭、硅、泥質(zhì)），局部形成夕卡巖型白鎢礦體（灰?guī)r較為純凈）[4]。其次，不純灰?guī)r的密度更高、密封性更好，為成礦和交代作用的充分進(jìn)行提供天然屏障。故此，圍巖無論從直接還是間接方面，對礦體的形成均有重大影響。

3 各階段流體對成礦的影響

前人[6-7]對礦區(qū)流體包裹體的成分（拉曼探針分析）、溫度、鹽度等進(jìn)行了相關(guān)的測試及分析：夕卡巖化階段，流體包裹體液相為H2O，氣相為H2O、CH4及一定量的N2，流體具中高溫—中低鹽度的性質(zhì)；石英—白鎢礦階段，氣相為H2O、CH4，液相為H2O，流體具中低溫—中低鹽度的性質(zhì)；石英—硫化物—白鎢礦階段與石英—白鎢礦化流體成分一致，氣相為H2O、CH4及少量N2，液相為H2O，流體具中低溫—中低鹽度的性質(zhì)；成礦后期碳酸鹽化階段的流體成分主要為H2O，流體性質(zhì)為低溫—低鹽度流體[6]。熊欣等[7]對礦區(qū)包裹體的研究也得出了一致的結(jié)論，區(qū)別在于，夕卡巖化階段及石英—硫化物—白鎢礦階段流體中未檢測到N2，且未對成礦后期碳酸鹽化階段的流體成分進(jìn)行分析。本文在前人的基礎(chǔ)之上，將香爐山鎢礦分為三個成礦時期：成礦前期—成礦期—成礦后期；四個流體作用階段：夕卡巖形成階段、石英—白鎢礦形成階段、石英—硫化物—白鎢礦形成階段、碳酸鹽化階段，并將各階段流體特征進(jìn)行對比（見表1），揭示流體各階段演化與成礦的關(guān)系。

表1 香爐山各階段流體特征及對比Tab.1 Characteristics and comparison of the Xianglushan deposit fluid in each stage

3.1 夕卡巖階段

該階段主要在成礦前期，巖漿中富含成礦元素的流體隨著裂隙進(jìn)入到鈣質(zhì)圍巖中，在其接觸面發(fā)生交代蝕變，形成以透輝石、石榴石、透閃石等礦物組合的夕卡巖。此時的流體性質(zhì)：溫度209～383℃之間，鹽度0.35%～5.26%之間，屬于中高溫—中低鹽度流體。此時的流體具有很強(qiáng)的金屬元素攜帶能力，從而使成礦元素有效地從巖漿中分離出來。但由于物理化學(xué)環(huán)境的限制，成礦元素仍很難從流體中沉淀下來。

3.2 石英—白鎢礦階段

該階段為主要的成礦元素沉淀階段，絕大部分白鎢礦在此階段形成，為主要的成礦期。該階段的流體溫度在163～278℃之間，鹽度在0.35%～5.86%之間，屬中低溫—中低鹽度流體。此時的流體一方面仍具使成礦元素富集的特性，另一方面與鈣質(zhì)圍巖發(fā)生交代蝕變，形成以云英巖化為特性的云英巖，并有大量的白鎢礦發(fā)生沉淀。該過程具體表現(xiàn)為：云英巖化一方面在氟-鎢形成絡(luò)合物遷移過程中，導(dǎo)致F元素進(jìn)入了白云母礦物晶格生成Fe、Mn離子，從而為鎢元素提供了沉淀劑，隨著流體的物理化學(xué)環(huán)境的改變，結(jié)果導(dǎo)致pH值升高、氧逸度降低和F-等絡(luò)合物增多，進(jìn)而促使白鎢礦發(fā)生富集、沉淀[12-14]。

3.3 石英—硫化物—白鎢礦階段

該階段為主要的成礦元素沉淀階段，白鎢礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等的成礦階段，仍屬于成礦期。該階段的流體溫度在204～284℃之間，鹽度在0.7%～9.21%之間，屬中低溫—中低鹽度流體。白鎢礦在石英-白鎢礦階段大量沉淀后，物理化學(xué)條件的改變使含礦熱液演變?yōu)橄鄬Ω涣蚯页嗜跛嵝?，流體中的硫化物及少量鎢元素發(fā)生沉淀，疊加于早階段形成的白鎢礦化之上。此時的圍巖蝕變表現(xiàn)為硅化+綠泥石化+高嶺土化+螢石化的蝕變礦物組合。

3.4 碳酸鹽化階段

該階段形成于熱液流體作用的末期，主要表現(xiàn)為普遍的碳酸鹽化，此時的流體溫度在143～235℃之間，鹽度在0.35%～2.07%之間，屬低溫—低鹽度流體。成礦元素在前兩個階段幾乎沉淀完畢，流體性質(zhì)不再具備使成礦元素富集的特性，故此該階段對白鎢礦的形成意義不大。

4 結(jié)論

通過對香爐山夕卡巖型白鎢礦床構(gòu)造—流體—成礦系統(tǒng)的研究，得出了以下主要結(jié)論：

（1）隱伏巖體頂面接觸帶構(gòu)造為最重要的控礦構(gòu)造，褶皺控巖，為成礦物質(zhì)的來源提供保障，裂隙及層間破碎帶不僅為成礦物質(zhì)的運(yùn)移提供運(yùn)移通道，也是較重要的儲礦場所，但后期發(fā)育的裂隙具破礦性。

（2）流體是夕卡巖型白鎢礦床礦床形成的關(guān)鍵，礦區(qū)內(nèi)的流體演化分為夕卡巖階段、石英—白鎢礦階段、石英—硫化物—白鎢礦階段及碳酸鹽化四個階段，各個階段具有不同的特性，其中的石英—白鎢礦階段及石英—硫化物—白鎢礦階段為礦床的成礦期，與礦床的形成息息相關(guān)。

（3）香爐山夕卡巖型白鎢礦床的構(gòu)造—流體—成礦三者之間具有高度的協(xié)調(diào)性及關(guān)聯(lián)性，對形成香爐山大型白鎢礦床極為有利。

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Analysis the Structure-Fluid-Ore Forming System of the Xianglushan Skarn Tungsten Deposit in Xiushui,Jiangxi Province

WANG Kai,LI Feng,FAN Dunbin
(School of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,Yunnan,China)

For the purpose of deepening the understanding of the ore-forming process,and offered the thinking for prospecting work in the future,this paper analyzed the structure and fluid of the Xianglushan tungsten deposit,and the relationship of structure-fluid-ore forming.The Xianglushan tungsten deposit is obviously controlled by the structure,fold,fracture(fault and cleavage),contact zone structure,interlayer fracture zone and wall-rock lithology, which affect the formation of the ore-body.Fluid is also closely related to the formation of the deposit with the phase of the quartz-scheelite and quartz-sulfide-scheelite occuring during metallization period.The structure-fluidore forming systems have a high degree of coordination and connection,which is the key to form large scheelite deposit in the Xianglushan.

skarn;structure-fluid-ore forming system;Xianglushan

10.3969/j.issn.1009－0622.2016.02.001

P618.67；TF041

A

2015-07-20

國家自然科學(xué)基金項目（41363002）

王 凱（1989-），男，江西宜春人，碩士研究生，研究方向：成礦規(guī)律與找礦預(yù)測。

李 峰（1957-），男，云南昆明人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事成礦學(xué)的教學(xué)與科研工作。