江西崇仁聚源鎢礦床地質(zhì)特征及成因探討

陳立泉，劉春生，李宗朋，周先軍

（江西有色地質(zhì)勘查一隊，江西 鷹潭 335003）

聚源鎢礦位于贛中地區(qū)，原為二十世紀五十年代末發(fā)現(xiàn)的一小型白鎢礦床，2016年經(jīng)江西有色地質(zhì)勘查一隊重新勘查評價，資源儲量已達大型規(guī)模。前人對贛中鎢礦的研究多集中于下桐嶺鎢礦[1-4]、滸坑鎢礦[5-7]、大王山鎢礦[8-9]、徐山鎢礦[10-12]。聚源鎢礦由于近年才取得找礦突破，作為較為典型的外接觸帶細脈帶型白鎢礦床，韋星林[13]、何發(fā)林等[14]、蘇曄[15]對其地質(zhì)特征作了初步論述。筆者在野外調(diào)查基礎(chǔ)上，對礦床成礦特征深入研究，對其成因進行探討，這對深化贛中地區(qū)鎢礦地質(zhì)認識、豐富江西鎢礦地質(zhì)研究具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)

聚源鎢礦位于武功山—會稽山成礦帶，構(gòu)造巖漿復(fù)雜，已勘查發(fā)現(xiàn)有下桐嶺鎢礦、滸坑鎢礦、徐山鎢礦等大中型礦床，成礦背景好。區(qū)域出露地層有庫里組和上施組，為元古代裂谷海盆環(huán)境下形成的火山沉積碎屑巖。其上疊有晚三疊世—早侏羅世含煤礦碎屑巖和晚白堊世—古近紀紅層碎屑巖以及第四紀沉積。加里東期、印支期的構(gòu)造運動造成區(qū)域地層褶皺與多層次推覆、滑脫構(gòu)造發(fā)育。燕山期巖體侵入，同生構(gòu)造發(fā)育，后期熱液活動劇烈，為鎢錫礦的形成創(chuàng)造了良好條件。紫云山巖體內(nèi)外接觸帶中發(fā)育一系列近北東向的中、高溫石英脈型鎢礦床（點），如徐山、聚源、火燒皮、蕉坑等，成礦條件優(yōu)越（圖1）。

圖1 聚源鎢礦區(qū)域地質(zhì)圖[14]Fig.1 Geological map of Juyuan tungsten ore area

2 礦床地質(zhì)

2.1 地 層

圖2 聚源鎢礦地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological sketch of Juyuan tungsten deposit

2.2 侵入巖

礦區(qū)出露有王元巖體，為紫云山巖體的組成部分。紫云山巖體K-Ar法同位素年齡值為143～155 Ma，其侵位于三疊系安源群中，為晚侏羅世。紫云山巖體為葛仙山序列S型花崗巖，屬于燕山期第三階段酸性侵入巖類。

王元巖體巖性為二長花崗斑巖，在礦區(qū)呈北東-南西展布，出露長約900 m。二長花崗斑巖為灰白色，中粒斑狀結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分有石英、斜長石、鉀長石、黑云母及白云母，副礦物鋯石、獨居石、磷灰石、褐簾石等，蝕變礦物白云母、石英、綠泥石、方解石、黃鐵礦等。巖石化學(xué)特征，SiO2含量72.6%～75.6%，屬于酸性巖類。巖漿類型里特曼指數(shù)ζ值為2.11，屬鈣堿性類。含鋁度（A/KNC）為1.68，屬鋁過飽和型。微量元素含量總體顯示親石元素，Cr、Li較富，Sn、W趨向富集。巖石特征與南嶺地區(qū)成鎢花崗巖的特征相似。巖體鋒部由于氣水熱液的交代蝕變，形成一定范圍的云英巖化帶，與鎢礦的形成關(guān)系密切。

2.3 構(gòu) 造

礦區(qū)位于羅山復(fù)式背斜南翼，巖層中剪切面理Sc與糜棱巖面理Ss十分發(fā)育，與層理近直交。加里東期的區(qū)域擠壓應(yīng)力使巖層硅化、片理化，局部產(chǎn)生了動力變質(zhì)，以礦區(qū)北東角最為明顯。擠壓變質(zhì)帶巖性顏色加深，形成云母線和石英透鏡體，變質(zhì)分異產(chǎn)生了系列石英脈，走向北東。加里東期的構(gòu)造運動奠定了該區(qū)的基礎(chǔ)構(gòu)造形態(tài)。

F1斷裂產(chǎn)于礦區(qū)中部，走向北東，傾向南東，傾角40°，其控制了礦區(qū)次級構(gòu)造的總體展布。F1是礦區(qū)最主要斷裂構(gòu)造，在燕山期巖漿侵入階段和成巖成礦期后存在進一步活動。F1內(nèi)可見較多捕獲圍巖角礫的花崗巖以及碎裂的花崗巖。

礦區(qū)歷經(jīng)多期次構(gòu)造運動，在層間擠壓帶基礎(chǔ)上疊加發(fā)育以破碎帶、滑斷面、裂隙帶等構(gòu)造組合形式的層間斷裂帶，結(jié)構(gòu)面總體走向北東30°～60°，傾向南東，傾角40°～70°。層間斷裂走向北東，傾向南東，傾角 20°～50°，淺部稍陡，深部變緩，與地層產(chǎn)狀一致，構(gòu)成層間斷裂帶，為主要容礦構(gòu)造?；瑪嗝嫫毡榭梢婋A步、擦痕；裂隙可分為北東、北北東、北西、北西西、南北向等多組，其中北東向裂隙最為發(fā)育，也是礦區(qū)主要含礦裂隙之一。含鎢石英細脈、網(wǎng)脈分別充填于北東走向?qū)娱g斷裂的滑斷面、破碎帶和裂隙中，總體傾向與巖體侵入方向一致，顯示兩者之間密切的關(guān)系。巖漿固結(jié)后形成的節(jié)理與圍巖中的裂隙產(chǎn)狀相近，但是充填石英脈脈幅較小。層間斷裂產(chǎn)狀平行或近于平行，產(chǎn)生于巖性薄弱面，熱液充填其中，形成了近平行的含鎢石英脈帶。區(qū)域性節(jié)理則以北東、北西為主，熱液充填其中，形成了含鎢石英網(wǎng)脈。

2.4 圍巖蝕變

巖體侵入對圍巖產(chǎn)生了影響，地層巖石角巖化，發(fā)生明顯重結(jié)晶，普遍可見硬綠泥石變斑晶。巖石面理退化，巖石色率增大，顯微花崗結(jié)構(gòu)發(fā)育，產(chǎn)生了綠簾石、綠泥石、黏土等蝕變礦物?；◢弾r與圍巖均可見方解石化，賦存于裂隙中，較多淡粉色含錳方解石?；◢彴邘r頂部大多云英巖化，局部蝕變較弱，可見較多黑云母，局部可見低溫高嶺土化。

礦體圍巖蝕變礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、白鐵礦、白云母、綠泥石、硬綠泥石、綠簾石、電氣石、螢石、方解石、高嶺土?？傮w上，蝕變礦物黃鐵礦、磁黃鐵礦等金屬蝕變礦物較多區(qū)域，鎢礦品位更高。石英脈兩側(cè)多有云英巖化，白云母鑲邊。磁黃鐵礦多見于孔深60～250 m中，與黃鐵礦此消彼長。磁黃鐵礦屬于低硫硫化物，往往在高溫階段形成。礦區(qū)頂部以及底部通常以黃鐵礦為主，到中部區(qū)域主要為磁黃鐵礦，也往往是白鎢礦比較多的區(qū)域。黃銅礦少量，與磁黃鐵礦、黃鐵礦共生。

2.5 礦體特征

礦區(qū)產(chǎn)出鎢礦化類型有石英脈帶型、云英化細脈浸染型及石英單脈型3種，以石英細脈帶型為主、云英化細脈浸染型為次。礦區(qū)共圈定礦體43個，其中石英細脈-網(wǎng)脈帶型礦體30個，云英巖化細脈浸染型礦體13個。

石英脈帶型鎢礦體產(chǎn)于王元二長花崗斑巖體上盤（南東盤）庫里組變質(zhì)巖中，受層間斷裂帶控制，形態(tài)較簡單，一般間距10～20 m呈似層狀平行疊置產(chǎn)出。礦體主要由含鎢石英脈帶及石英網(wǎng)脈組成，石英脈幅多為1～5 cm，石英脈的密集程度左右著礦體的貧富，富礦包常產(chǎn)于兩組石英脈交匯處，礦脈彎曲及產(chǎn)狀變化地段，礦脈分支復(fù)合、膨大縮小以及斜列及羽列發(fā)育處，復(fù)脈發(fā)育處。礦體走向北東，傾向南東，傾角30°～60°。礦體長度一般 700～1000m，最長1 080m，傾斜延深一般200～400m，最大延深470m，單工程礦體厚度一般1～14 m，最大厚度18.04 m，平均厚度3.32 m，厚度變化系數(shù)66.61%，單工程礦體WO3平均品位0.141%～0.432%，最高16.55%，品位變化系數(shù)106.22%（圖3）。

云英巖化細脈浸染型礦體分布于二長花崗斑巖體內(nèi)的云英巖化帶中，該類型礦體總體規(guī)模較小，品位較低，呈板狀或透鏡狀產(chǎn)出。白鎢礦賦存于石英細脈和強云英巖化花崗斑巖中。礦體產(chǎn)狀與石英脈產(chǎn)狀基本一致，走向北東，傾向南東，傾角30°～50°。系由于花崗巖冷凝收縮產(chǎn)生的裂隙被含礦石英細脈所充填交代形成礦體。巖體中的含鎢石英脈寬度通常不超過2 cm，走向延伸穩(wěn)定。強云英巖化花崗斑巖中的白鎢礦呈星散狀，與細脈鎢礦共同構(gòu)成礦體。

圖3 聚源鎢礦1號勘探線剖面Fig.3 Section 1 of exploration line of Juyuan tungsten mine

2.6 礦石特征

礦區(qū)礦石呈脈狀、塊狀構(gòu)造，脈礦石呈現(xiàn)典型的白云母鑲邊。礦物成分比較簡單，除白鎢礦及少量黑鎢礦外，其他礦物主要為石英、白云母、長石、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、綠泥石等。白鎢礦集合體主要呈小團塊狀賦存于石英脈中，大者可達2 cm（圖4）。白鎢礦晶體呈半自形粒狀、不規(guī)則粒狀，與黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦緊密伴生。白鎢礦他形粒狀集合體常被晚期黃鐵礦包裹，局部可見白鎢礦與磁黃鐵礦互相鑲嵌，黃銅礦沿白鎢礦裂隙分布。鎢礦石主要化學(xué)成分為 SiO2、Al2O3、Fe2O3，礦石中主要有用元素為WO3，分布較均勻。云英巖中的白鎢礦呈浸染狀、星散狀。白鎢礦晶體以他形粒狀為主，粒徑0.01～0.2mm。白鎢礦通常分布在白云母及石英粒間。

圖4 聚源礦區(qū)礦石特征Fig.4 Ore characteristics of Juyuan mining area

3 成因探討

3.1 成礦模式

鎢礦的成礦物質(zhì)主要來源于前寒武紀變質(zhì)基底部分熔融產(chǎn)生的巖漿[16]。華南地區(qū)鎢礦的形成與地殼W元素的豐度和燕山期殼熔S型花崗巖具有密切關(guān)系。徐克勤等[17]、劉英俊等[18]認為，華南的一些地層存在含鎢建造，尤其前寒武紀的地層含鎢豐度高。華仁民等[19]認為W、Sn在上地殼最豐富，W、Sn為親石元素，與地殼成熟度具有相關(guān)性，華南地區(qū)地層的鎢背景值都比較高。

根據(jù)遲清華等[20]匯編的中國東部主要構(gòu)造單元結(jié)晶基底巖石的微量元素含量情況，華南地區(qū)地殼演化程度最高，Sn、W和其他稀有金屬的含量也在華南的揚子地塊東部和華南褶皺帶這兩個構(gòu)造單元中最高（表1）。它們中的一部分在地殼（地層）重熔時進入花崗巖，使花崗巖具有較高的鎢含量；另一部分在花崗巖侵入后由于流體作用而活化，參與成礦。

表1 中國東部主要構(gòu)造單元結(jié)晶基底巖石的微量元素含量[20] ×10-6Tab.1 Microelement contents in crystalline basement rocks of major tectonic units in eastern China

燕山中期的165～145 Ma，華南陸殼重熔型花崗巖類有關(guān)的W-Sn-稀有金屬成礦為代表，形成了華南地區(qū)第二次大規(guī)模成礦作用，而且是鎢最重要的成礦期。燕山期進入后碰撞伸展構(gòu)造背景環(huán)境中，軟流圈地幔上涌、構(gòu)造變形及減壓等條件導(dǎo)致溫度升高[21]，富含鎢、錫的地殼層部分發(fā)生重熔形成殼源S型巖漿。S型花崗質(zhì)巖漿經(jīng)高度分異演化后，形成大量的富礦巖漿熱液向上運移，在層間斷裂帶等有利空間聚集，交代、充填成礦。

萬大理[10]測得贛中地區(qū)庫里組地層含鎢豐度較高，達到背景值的10倍以上。聚源礦區(qū)賦礦圍巖為元古界庫里組地層，其含鎢元素豐度高，提供了成礦物質(zhì)來源。蘇曄[15]測得聚源鎢礦巖體W含量介于3.0×10-6～38×10-6之間，平均為 11.4×10-6，遠高于華南花崗巖W的平均含量（3.44×10-6），顯示出富鎢的特征。劉穎[22]、唐傲等[23]通過對對紫云山花崗巖中的黑云母進行詳細的巖相學(xué)觀察和礦物化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)其FeOTot為20.34%～21.81%，ω（Al2O3）為117.11%～17.67%，ω（TiO2）為 3.26%～3.91%，ω（MgO）為 6.33%～7.26%，F(xiàn)eO/（FeO+MgO）為0.74～0.76，指示紫云山花崗巖屬于殼源S型花崗巖。蘇曄[15]利用鋯石U-Pb同位素測定聚源礦區(qū)含鎢花崗斑巖的形成年齡為152.36±0.97Ma。由此認為，聚源鎢礦形成于燕山期。構(gòu)造伸展環(huán)境中軟境中軟流圈地幔上涌，地層重熔形成殼源巖漿，向上侵位過程中分異演化，成巖成礦（圖5）。

圖5 聚源鎢礦成礦模式圖[24]Fig.5 Metallogenic model of tungsten source deposits

3.2 成礦機制

熱液礦床本質(zhì)是含礦氣水熱液在各種不同的地質(zhì)環(huán)境中運移時，隨著物理化學(xué)條件（溫度、壓力、濃度等）的不斷變化，在有利的地質(zhì)條件下，成礦組分通過交代圍巖或者充填于圍巖中而形成。華南石英脈型鎢礦床的成礦流體主要以SiO2為主，富含揮發(fā)組分和成礦元素[25-29]。燕山期含鎢低熔巖漿侵入聚源礦區(qū)，酸性巖漿攜帶著H2O、H2S、CO2等富含揮發(fā)性物質(zhì)以及成礦元素在構(gòu)造通道中運移。隨著花崗巖的結(jié)晶析出，揮發(fā)性組分和成礦元素逐漸富集，且更富于流動性，侵入圍巖斷裂構(gòu)造中，并與斷裂周圍的巖石發(fā)生強烈的交代蝕變作用，形成云英巖化。云英巖化使造巖礦物長石在蝕變過程中逐漸被交代，最終分解成石英和白云母[30]。

運移蝕變過程中，水/巖體系物理化學(xué)條件發(fā)生改變，流體pH值升高，近地表溫度、壓力的降低，圍巖與流體之間不斷有元素間的交換，Ca2+、Fe3+等離子部分從圍巖進入到流體中，使流體中的鎢絡(luò)合物與Ca2+、Fe3+結(jié)合，并最終在層間斷裂及節(jié)理中沉淀而晶出并富集成礦。

4 結(jié)論

（1）聚源鎢礦產(chǎn)于巖體外接觸帶中，礦體由含鎢石英脈帶組成，底板為含碳千枚巖。其屬于典型的外接觸帶石英脈帶型白鎢礦床。

（2）聚源鎢礦為燕山期S型花崗質(zhì)巖漿侵入基底地層而形成。巖漿期后氣水熱液在運移的過程中與圍巖發(fā)生交代反應(yīng)，在容礦構(gòu)造中析出成礦。