贛中聚源大型石英脈型白鎢礦床含鈾富鎢礦物初步研究*

尹曉燕 李光來 劉曉東 蘇曄 鄔斌 韋星林 李成祥

1. 東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點實驗室，南昌 330013 2. 江西省核工業(yè)地質(zhì)局，南昌 330046

鎢礦床具有多種礦化類型，其中工業(yè)意義最大的鎢礦主要為矽卡巖型和石英脈型鎢礦。矽卡巖型鎢礦床礦石礦物主要為白鎢礦，而石英脈型鎢礦床礦石礦物主要為黑鎢礦(徐克勤等，1959；江西省礦產(chǎn)地質(zhì)志編輯委員會，2015)。聚源鎢礦是華南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的為數(shù)不多的大型石英脈型白鎢礦礦床之一，以礦石礦物主要為白鎢礦區(qū)別于大多數(shù)石英脈型鎢礦床，其平均WO3品位約為0.245%，WO3資源量約12.6萬噸(江西有色地質(zhì)勘查一隊，2015(1)江西有色地質(zhì)勘查一隊. 2015. 江西省崇仁縣聚源鎢礦儲量核實報告)，達到大型規(guī)模。

除了白鎢礦和黑鎢礦之外，聚源鎢礦成礦過程中是否還結(jié)晶了其他含鎢礦物呢？這些含鎢礦物具有怎樣的時空演化規(guī)律呢？筆者在詳細的野外調(diào)查基礎(chǔ)上，利用α徑跡蝕刻、電子顯微鏡、掃描電鏡以及電子探針等實驗手段，對其鎢礦石開展了鎢礦物的精細礦物學(xué)的研究工作，在此基礎(chǔ)上，探討了聚源鎢礦成礦過程中鎢的礦物學(xué)行為。

1 礦床地質(zhì)特征

聚源鎢礦地處江西中部，揚子陸塊和華夏陸塊交匯部位的中東段，是欽杭成礦帶江西段的重要鎢礦床之一(楊明桂和梅勇文，1997；余達淦等，2006)。礦區(qū)內(nèi)出露的地層比較簡單，主要為震旦系沅里組，泥盆-石炭系以及第四系衢江群。震旦系沅里組地層主要由石英砂巖與石英片巖組成；泥盆-石炭系地層主要巖性為炭質(zhì)頁巖、石英礫巖以及砂巖；第四系衢江群主要發(fā)育有紅色砂礫巖和粗砂巖。區(qū)內(nèi)發(fā)育的巖漿巖以燕山期花崗巖-花崗斑巖為主，侵入沅里組變質(zhì)石英砂巖和石英片巖之中，出露面積不大，最長處不超過1300m，最寬處不超過1000m。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，北東向為主，其次為北西向(圖1)。

圖1 聚源鎢礦地質(zhì)簡圖(a,據(jù)楊明桂和梅勇文，1997；李光來等，2011修改；b, c,據(jù)江西有色地質(zhì)勘查一隊，2015修改)(a)欽杭成礦帶鎢礦床分布簡圖；(b)聚源鎢礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖；(c)聚源鎢礦5號勘探線剖面圖. 1-第四系衢江群；2-震旦系沅里組下段變質(zhì)石英砂巖、石英片巖；3-燕山期焦坑單元花崗巖-花崗斑巖；4-鎢礦體；5-低品位鎢礦體；6-斷層；7-勘探線及編號；8-鉆孔；9-平硐Fig.1 The geological map of the Juyuan tungsten deposit (a, modified after Yang and Mei, 1997；Li et al., 2011)

聚源鎢礦礦體主要為石英細脈-網(wǎng)脈帶型，其次為石英大脈型和云英巖化細脈浸染型，礦體圍巖主要為震旦系沅里組下段變質(zhì)石英砂巖和石英片巖以及燕山期焦坑單元花崗巖-花崗斑巖。礦石以脈狀礦石為主，主要礦石礦物為白鎢礦，伴生少量黑鎢礦，前者在紫外燈下發(fā)出藍紫色的熒光(圖2)；脈石礦物以石英、長石、白云母為主，其次為黑云母、絹云母、方解石、磷灰石、黃鐵礦、綠泥石等。

圖2 聚源鎢礦白鎢礦石手標(biāo)本照片Qtz-石英；Sch-白鎢礦Fig.2 Photos of scheelite ore samples of the Juyuan tungsten deposit

2 樣品與測試方法

樣品取自聚源鎢礦井下和鉆孔巖心。前文已述及，鈮礦物通常具有含鎢的特征，同時，鈮礦物中還常富含U、Th等放射性元素(Belkasmietal.，2000；Huangetal.，2002；Ercit，2005；Bermanecetal.，2008；Wuetal.，2017)，正因如此，富Nb礦物常被用來開展 U-Pb同位素定年(范宏瑞等，2002；Wangetal.，2014；Rossonietal.，2017)。利用這類礦物富含U、Th元素的特征，本文設(shè)計了α徑跡蝕刻實驗，配合掃描電鏡能譜實驗，來尋找富鎢含鈮富鈾礦物。

具體實驗流程簡述如下：利用化學(xué)試劑去除膠片薄膜后，將其裁剪至合適大小，與薄片固定后接受輻射27天；取下膠片，置蝕刻溶液中進行蝕刻，詳細實驗流程見文獻趙鳳民等(1988)及秦艷等(2009)。根據(jù)膠片上蝕刻點的密集程度與位置，通過電子顯微鏡在探針片上篩選富含U、Th等放射性元素的疑似含鎢礦物；然后，利用掃描電鏡進一步篩選，挑選出富W礦物；同時采集特征礦物的背散射電子圖像；最后，利用電子探針對篩選出的礦物進行化學(xué)成分定量分析。

所有測試工作均在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點實驗室進行。背散射電子圖像(BSE)在SEM450場發(fā)射掃描電鏡下完成，實驗條件為：加速電壓15kV，工作電流2.0×10-8A，電子束斑直徑為4μm；礦物成分定量分析使用的儀器為JXA-8100型電子探針，實驗條件：加速電壓15kV，電流2.0×10-8A，電子束斑直徑小于1μm。測試數(shù)據(jù)皆通過ZAF校正，以氧原子個數(shù)為基準(zhǔn)計算礦物晶體化學(xué)式，鐵均以二價計算。選取標(biāo)樣：瀝青鈾礦(U，Th)、稀土磷酸鹽(REE)、紅鈦錳礦(Ti，Mn)、鈮酸鍶鋇(Nb，Sr，Ba)、托帕石(Al)、斜長石(Na，Ca)、鎂鋁石榴子石(Fe，Mg，Si)、白鎢礦(W)。

3 含鎢礦物的礦物學(xué)特征

根據(jù)W在礦物晶格中的占位情況，可以將含鎢礦物分為獨立鎢礦物和富鎢礦物兩大類。在聚源鎢礦礦石中，本次實驗發(fā)現(xiàn)的獨立鎢礦物有：白鎢礦、黑鎢礦和騎田嶺礦，W在其晶格中有固定的占位；富鎢礦物主要有鈮鐵礦族礦物和易解石族礦物，W以類質(zhì)同象置換的方式替代Nb、Ti等元素進入礦物晶格。其中鈮鐵礦族礦物和易解石族礦物成分非常復(fù)雜，且各自存在多個變種。

3.1 獨立鎢礦物

聚源鎢礦中的獨立鎢礦物有三種，白鎢礦、黑鎢礦以及騎田嶺礦，其產(chǎn)狀和化學(xué)成分分述如下:

3.1.1 白鎢礦

白鎢礦是聚源鎢礦中最主要的礦石礦物，據(jù)其產(chǎn)狀，可以劃分出三個形成階段。第一階段的白鎢礦(Sch-Ⅰ)粒徑較小，從幾微米至十幾微米，含量較少，常被其他礦物(如：黃鐵礦、鈮鐵礦、易解石、磷灰石等)包裹(圖3a, b, d)；第二階段白鎢礦(Sch-Ⅱ)顆粒粗大，大量產(chǎn)出，黃鐵礦、黑鎢礦、鈮鐵礦、易解石等礦物常被其包裹(圖3a, c-e)；第三階段白鎢礦(Sch-Ⅲ)，呈極細的脈狀穿插第二階段白鎢礦(Sch-Ⅱ)(圖3f)。

圖3 聚源鎢礦三階段白鎢礦背散射及光薄片照片Y-Aes-釔易解石；Fcl-鈮鐵礦；Py-黃鐵礦；Wf-黑鎢礦；Bt-黑云母；Ap-磷灰石；Sch-Ⅰ-第一階段白鎢礦；Sch-Ⅱ-第二階段白鎢礦；Sch-Ⅲ-第三階段白鎢礦Fig.3 BES and slice photos of three stage scheelites in the Juyuan tungsten deposit

白鎢礦的化學(xué)成分分析結(jié)果如表1所示，第一階段白鎢礦由于含量少，且顆粒較小，此次實驗沒有測到其化學(xué)組成，以4個氧原子為基礎(chǔ)計算其陽離子數(shù)，所得其實際化學(xué)式如下：

第二階段(Ca0.993, Mg0.001,Fe0.002,Mn0.001)0.997(W,Nb0.001, Mo0.001)1.002O4

第三階段(Ca0.990, Mg0.001,Fe0.002,Mn0.002)0.995(W1.001,Ta0.001,Nb0.001,Mo0.001)1.004O4

鎢和鉬由于電價相同，原子半徑、離子半徑以及絡(luò)陰離子半徑均十分接近，在結(jié)晶性質(zhì)方面相似，二者在四次配位晶格位置上常進行類質(zhì)同象置換，因此，白鎢礦中鉬一般較為富集(劉英俊和馬東升，1987)。鎢礦床中也常伴生鉬，如：贛中的下桐嶺鎢礦、昆山鎢鉬銅礦床以及紅花爾基白鎢礦床等。白鎢礦中，鉬的含量也可高達1.22%～4.05%(趙一鳴等，1990；陳思佳等，2015)。然而聚源鎢礦床白鎢礦中鉬的含量并不高，大多低于檢測限，最高也只有0.14%，這可能是因為成礦流體中鉬的濃度較低，或者結(jié)晶環(huán)境沒有滿足鉬置換鎢的條件。

3.1.2 黑鎢礦

聚源鎢礦中黑鎢礦含量不高，粒徑從幾十到上百微米不等，且明顯被Sch-Ⅱ包裹(圖3c、圖4)，表明黑鎢礦形成時間在Sch-Ⅱ之前。黑鎢礦理想化學(xué)式為(Fe,Mn)WO4，王濮等(1982)根據(jù)Fe、Mn相對原子比，將黑鎢礦分為三個亞種：鎢錳礦亞種((Fe0.0-0.2,Mn1.0-0.8)WO4或MnWO4)、鎢錳鐵礦亞種((Fe0.2-0.8,Mn0.8-0.2)WO4或(Fe,Mn)WO4或(Mn,Fe)WO4))、鎢鐵礦亞種((Fe0.8-1.0,Mn0.2-0.0)WO4或FeWO4)。據(jù)電子探針數(shù)據(jù)(表1)計算得到聚源鎢礦中黑鎢礦實際化學(xué)式為(Fe0.813,Mn0.220,X0.028)1.061(W0.975,Z0.005)0.980O4(X=Mg, Ca；Z=Ta, Mo, Nb)，歸屬于鎢錳鐵礦亞種。

圖4 聚源鎢礦白鎢礦與黑鎢礦伴生背散射電子圖像Fig.4 BES photos of associated scheelite and wolframite in the Juyuan tungsten deposit

3.1.3 騎田嶺礦

騎田嶺礦于1985年在騎田嶺花崗巖中首次被發(fā)現(xiàn)(楊光明等，1985)，其理想礦物分子式為(Fe,Mn)2(Nb,Ta)2WO10。除騎田嶺之外，目前報道過的發(fā)現(xiàn)騎田嶺礦的地方僅有四處：捷克Cínovec Sn-W-Li礦床以及巴西Breves Cu-Au-(W-Bi-Sn)礦床均在云英巖中發(fā)現(xiàn)該礦物，且Cínovec Sn-W-Li礦床、英格蘭Hensbarrow黃玉花崗巖體以及中國湖南癩子嶺在花崗巖中也發(fā)現(xiàn)騎田嶺礦(Williamsonetal.，1997，Tallaricoetal.，2004；Breiteretal.，2017；Xieetal.，2018)。Xieetal.(2018)還發(fā)現(xiàn)騎田嶺礦一般與鈮鐵礦族礦物、黑鎢礦、鎢鈮鐵礦生長在一起，但并沒有明顯的先后關(guān)系。

在聚源鎢礦的研究過程中，同樣發(fā)現(xiàn)了騎田嶺礦，多生長于鈮鐵礦邊部，以交代鈮鐵礦形式產(chǎn)出，顆粒較小(<20μm)(圖5a)，化學(xué)組成如表2，Nb2O5：41.76%～43.35%，F(xiàn)eO：12.85%～15.42%，MnO：3.63%～6.20%，Ta2O5：0.23%～0.38%，TiO2：3.75%～4.93%，WO3：26.74%～29.68%，UO2：0.08～0.27%。以10個氧原子為基礎(chǔ)，計算該礦物陽離子數(shù)，得到該礦物的實際化學(xué)分子式為(Fe1.231,Mn0.422,Sc0.227,X0.152)2.032(Nb1.950,Ti0.346,Ta0.008)2.304W0.740O10，其中X=∑REE, Mg, Na, Al, Ba, Ca, Si, Sr, U, Th, Ba。

圖5 聚源鎢礦含鎢礦物背散射照片Qtl-騎田嶺礦；Zrn-鋯石；Mcl-鈮錳礦；Ti-Y-Aes-鈦-釔易解石；Thr-釷石；Par-氟碳鈣鈰礦Fig.5 BSE photos of W- and U-bearing minerals in the Juyuan tungsten deposit

續(xù)表2

3.2 富鎢含鈾鈮酸鹽礦物

聚源鎢礦中的富鎢含鈾礦物有鈮鐵礦族礦物和易解石族礦物兩大類，其化學(xué)成分復(fù)雜，均存在多個變種。

3.2.1 鈮鐵礦族礦物

鈮鐵礦族礦物理想礦物分子式為(Fe,Mn)2(Nb,Ta)2O6，王濮等(1982)根據(jù)Fe、Mn和Nb、Ta原子百分數(shù)，將鈮鐵礦族礦物分為以下幾個亞種：鈮鐵礦(Nb>Ta，F(xiàn)e>Mn)、鈮錳礦(Nb>Ta，F(xiàn)eMn)、鉭錳礦(Nb

圖6 聚源鎢礦鈮鐵礦族礦物亞種劃分四方投影圖解(據(jù)饒燦，2009)Fig.6 Classification of the columbites in the Juyuan tungsten deposit (after Rao, 2009)

王濮等(1982)還根據(jù)鈦、鎢和錫的富集特征，單獨分出：鈦-鈮鐵礦、鎢-鈮鐵礦、錫-鈮鐵礦，聚源鎢礦存在鈦-鈮鐵礦(TiO2>10%)和鎢-鈮鐵礦(WO3>10%)。計算出的鈮鐵礦族礦物實際化學(xué)分子式為：鈦-鈮鐵礦(Fe0.625,Mn0.114,Si0.081,Y0.060,Sc0.054,Ca0.038,X0.109)1.081(Nb1.409,Ti0.497,W0.061,Ta0.012)1.979O6，X=∑REE, Na, Mg, Al, Th, Sr, Ba, U；鎢-鈮鐵礦(Fe0.751,Mn0.192,Sc0.066,Dy0.023,Z0.054)1.086(Nb1.518,Ti0.263,W0.163,Ta0.018)1.962O6；鈮鐵礦(Fe0.747,Mn0.213,Sc0.039,Dy0.028,Z0.034)1.061(Nb1.766,Ti0.138,W0.054,Ta0.017)1.975O6；鈮錳礦(Mn0.577,Fe0.351,Dy0.094,Sc0.023,Z0.040)1.085(Nb1.808,Ti0.086,W0.036,Ta0.017)1.947O6；Z=∑LREE, Na, Mg, Al, Th, Sr, Ba, U, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Si。

鈮鐵礦族礦物中大多含鎢，但含量一般不會太高，Tarantino and Zema(2005)研究了多地的鈮鐵礦族礦物，WO3含量最高不超過0.96%，而聚源鎢礦區(qū)中該礦物最高可達10.97%，顯示其極有可能為一種新礦物，其出現(xiàn)可能是因為成礦流體中鎢含量較高，具有相對充足的W與Nb、Ti之間進行類質(zhì)同象置換。

鈮鐵礦族礦物中礦物不同程度含鈾，其中鈮鐵礦UO2含量從低于檢測限到0.21%，鈮錳礦中UO2含量為0.04%,鈦鈮鐵礦的UO2含量為：0.33%～1.45%；鎢鈮鐵礦的UO2含量為0.35%。

3.2.2 易解石族礦物

易解石族礦物，分子通式為AB2O6，是一種富含Nb、Ti、Ta、REE的氧化物礦物，其陽離子之間有著普遍的類質(zhì)同象置換關(guān)系，所以化學(xué)組成比較復(fù)雜，占據(jù)A位的元素一般包括∑Ce、∑Y、Fe、U、Th、Ca等，B位的元素一般包括Ti、Nb、Ta、W、Si等(王濮等，1982；張靜，1988；Gieré and Williams，1992；楊主明等，2003)。聚源鎢礦中發(fā)現(xiàn)了一類礦物，REE2O3總量在5.43%～39.57%之間，富Nb(Nb2O5含量為20.01%～49.53%)、Ti(TiO2含量在15.59%～49.13%之間)等元素，個別分析點Ti含量極低(TiO2含量為0.34%)，可以判定為易解石族礦物。該類礦物粒徑一般在200μm以下，多形成單獨的礦物顆粒，偶見其與鈮鐵礦共生(圖5b)。

A位稀土元素主要為∑Ce或∑Y，據(jù)此可以將易解石族礦物分為兩個礦物種，一般易解石稀土成分以Ce族為主，而釔易解石則以Y族稀土為主(王濮等，1982)。聚源鎢礦區(qū)易解石族礦物有明顯的富Y貧Ce的特征(表2)，屬于釔易解石礦物種，計算出的分子式如下：(Y0.526,Ce0.049,Fe0.135,Ca0.117,U0.048,Mn0.020,Th0.013,Sc0.004,Ba,0.008,Na0.004,Mg0.004)0.927(Nb0.908, Ti0.924, Si0.143,W0.077,Ta0.036)2.088O6。

易解石族礦物中常常出現(xiàn)復(fù)雜變種(王濮等，1982；張靜，1988；Bonazzi and Zoppi，2002；楊主明等，2003)，此次研究發(fā)現(xiàn)一類富鈦(32.36%～49.13%)貧REE(5.43%～10.49%)的特殊變種，稱之為富鈦釔易解石(表2)，實際化學(xué)式為：(Y0.143,Ce0.027, Fe0.270,Ca0.119,U0.044,Na0.030,Th0.018,Mg0.015,Mn0.014, Ba,0.008,Sc0.002)0.690(Ti1.594,Nb0.499,Si0.264,W0.038,Ta0.035)2.430O6。

圖7 聚源鎢礦中部分副礦物背散射電子圖像Fig.7 BSE photos of some accessory minerals from Juyuan tungsten deposits

聚源鎢礦易解石WO3含量介于1.63%～9.80%之間，這一含量高于大多數(shù)地區(qū)的易解石，非常富鎢。聚源鎢礦易解石族礦物中富鎢的原因可能為成礦流體中鎢的濃度更高。

從分析結(jié)果上看，聚源鎢礦的易解石族礦物極度富鈾，其中釔易解石中UO2含量：0.45%～7.55%，鈦-釔易解石UO2含量：2.78%～4.73%。

4 討論

鎢是一種重要的戰(zhàn)略性資源，而江西地區(qū)是我國重要的鎢礦產(chǎn)地。贛南地區(qū)鎢多以黑鎢礦形式存在，如西華山鎢礦、茅坪鎢礦、漂塘鎢礦等，向北白鎢礦比重逐漸上升，如香爐山鎢礦，大湖塘鎢礦，甚至在贛中地區(qū)出現(xiàn)了聚源石英脈型白鎢礦床，鎢平均品位約為WO3：0.245%，WO3資源量126182噸(江西有色地質(zhì)勘查一隊, 2015)，工業(yè)規(guī)模達到大型。這種礦床類型較為特殊，在整個華南地區(qū)也實屬罕見。

4.1 富鎢含鈾鈮酸鹽礦物的結(jié)晶時段及其地質(zhì)意義

鎢礦床的形成往往具有多期多階段性(張勇等，2019)，通過對聚源鎢礦白鎢礦石開展礦相學(xué)及精細礦物學(xué)等方面的研究，可以發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的交代、穿插現(xiàn)象，如第二階段白鎢礦交代黑鎢礦(圖3c、圖4)，騎田嶺礦交代鈮鐵礦(圖5a)，黃鐵礦穿插釔易解石、鈦-釔易解石(圖5c, d)，鈦-釔易解石交代釔易解石(圖5c, e, f)，釷石交代鋯石(圖7a, b)，黃鐵礦包裹釷石(圖7c, d)，黃鐵礦穿切磷灰石(圖7e)，釷石包裹磷灰石(圖7f)。

根據(jù)這些特征，聚源鎢礦中鎢的成礦過程可劃分為四個階段(圖8)：第一階段，鎢以類質(zhì)同象的形式進入鈮鐵礦、釔易解石等富鎢礦物，這些礦物同時還具有不同程度富鈾的特征，另外，極少量的鎢形成了黑鎢礦和斑點狀白鎢礦；第二階段，流體對第一階段形成的礦物進行交代，在此過程中鈮鐵礦被進一步交代形成騎田嶺礦以及鈮錳礦，有的學(xué)者將騎田嶺礦稱為“富鎢鈮鐵礦”(Johan and Johan，1994)，且此次研究發(fā)現(xiàn)騎田嶺礦多生長于鈮鐵礦邊部以交代鈮鐵礦形式產(chǎn)出(圖5a)，也印證了這一觀點。而流體中的Ti與釔易解石中的Nb進行置換，在釔易解石邊部則會出現(xiàn)富鈦環(huán)邊，形成變種鈦-釔易解石。易解石族礦物B位的Nb和(Ti+Si)在含量上存在明顯的此消彼長關(guān)系，呈負相關(guān)(圖9)，這也說明了Nb和Ti在礦物晶格中占有相同的位置，印證了之前的結(jié)論；第三階段，鎢形成主要礦石礦物Sch-Ⅱ，這一階段也是鎢的最主要的礦化階段；第四階段，鎢以極細的脈狀白鎢礦形式礦化，且對Sch-Ⅱ有明顯的穿插(圖3f)。

圖8 聚源鎢礦中含鎢礦物的成礦過程示意圖Fig.8 Diagram of metallogenic process of tungsten bearing minerals in the Juyuan tungsten deposit

圖9 聚源鎢礦易解石族礦物Nb-(Ti+Si)含量相關(guān)性圖解Fig.9 Nb vs. Ti+Si correlation of aeschynites in the Juyuan tungsten deposit

以上說明，成礦流體演化的過程中，鈮酸鹽礦物結(jié)晶早于鎢的主成礦階段，這一過程中鎢和鈾同在鈮酸鹽礦物中有所富集。

鎢與鈮鉭伴生的礦床，空間上鈮鉭與深部蝕變巖體關(guān)系更為密切，而鎢不僅可以與深部巖體空間上疊置，而且在外接觸帶可以形成更富的石英脈型礦化。典型的如：橫峰葛源稀有金屬礦床從上部到下部，依次發(fā)育有細脈帶型鎢錫礦，細脈帶型鉬鎢礦，偉晶巖“殼”型鈮鉭多金屬礦，云英巖化花崗巖型鈮鉭礦化，鈉長石化花崗巖型鈮鉭礦化(伴生鎢)(江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，2018(2)江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院.2018.江西省橫峰縣松樹崗礦區(qū)鉭鈮礦勘探報告)；大吉山鎢礦，上部發(fā)育脈型鎢礦，而深部的“69號巖體”則為鈮鉭礦體。這種空間上的關(guān)系，很可能是時間關(guān)系的間接反應(yīng)，可能與鈮酸鹽相對較早結(jié)晶有關(guān)，因為對于巖漿熱液體系而言，鉀長石化、鈉長石化、云英巖化通常較石英脈的形成更早。

值得注意的是鈮鉭鐵礦中可以含WO3高達2.83%，鉭鈮鐵礦中WO3含量稍低，也可達到0.75%(曾慶友等，2020)。鈮鉭礦中伴生鈾的情況也屢見不鮮，典型的如：我國內(nèi)蒙的801鈮鉭稀土多金屬礦，伴生的鈾已可以綜合利用(齊玲和張輯，2020)。而葛源鈮鉭礦中的細晶石中UO2可以高達12.15%(曾慶友等，2020)。冶煉鈮鉭礦的爐渣中高度富集U和W(黃臏，2020)。這些現(xiàn)象均反映了鈮鉭礦物對鎢和鈾的富集作用，今后勘探鈮鉭礦的過程中可增加對鎢鈾的綜合評價。

4.2 含鎢礦物種類及其形成原因初探

鎢在元素周期表中位于第六周期第VI副族，地殼條件下大多以+6價存在(Erteletal.，1996)。在六次配位晶格位置上W6+經(jīng)常與Nb5+、Ta5+和Ti4+發(fā)生類質(zhì)同象置換，而在四次配位晶格位置上可以與Mo6+發(fā)生置換(劉英俊和馬東升，1987；Belkasmietal.，2000；Huangetal.，2002)，因此，含鎢礦物種類較多，其中，鎢礦石中比較常見的有白鎢礦(CaWO4)、黑鎢礦((Mn,Fe)WO4)，另外還有騎田嶺礦((Fe,Mn)2(Nb,Ta)2WO10)、鉬白鎢礦(Ca(W,Mo)O4)、鎢鉛礦(PbWO4)以及鎢鉍礦(BiWO4)等。

富鎢礦物中的W常以類質(zhì)同象置換的方式進入礦物晶格，如：鈮鐵礦族礦物、易解石族礦物、黑稀金礦、細晶石等，這些礦物通常還富鈾釷以及稀土元素。

此次在聚源鎢礦中發(fā)現(xiàn)的含鎢礦物種類也比較豐富，鎢礦物主要有白鎢礦、黑鎢礦、騎田嶺礦，而富鎢礦物有鈮鐵礦族礦物和易解石族礦物等。其中易解石族礦物均為釔易解石，且產(chǎn)生少量變種，變種中Ti元素含量較高，Nb、REE隨之減少，稱之為鈦-釔易解石。鈦-釔易解石與釔易解石空間關(guān)系較為密切，多存在于釔易解石邊緣部分或裂隙中。在背散射電子圖像中，由于鈦-釔易解石相較于釔易解石稀土元素較虧損而略暗于釔易解石，呈包裹狀(圖5c, e, f)。而鈮鐵礦族礦物有鈮鐵礦和鈮錳礦兩個礦物種，且部分鈮鐵礦變生為鈦-鈮鐵礦和鎢-鈮鐵礦。除了黑鎢礦與白鎢礦之外，騎田嶺礦、鈮鐵礦族礦物與易解石族礦物均不同程度表現(xiàn)出富鈾的特征。

4.3 鈮鐵礦與易解石變種及形成原因

在自然界中，鈮鐵礦族礦物與易解石族礦物均易形成變種，這是由于W與Nb、Ti之間存在普遍的類質(zhì)同象置換關(guān)系，這一點通過元素周期表對角線規(guī)則也可以得到驗證，W與Nb、Ti呈對角線位置關(guān)系，呈現(xiàn)相似性。除此之外，變價Fe、U和REE的氧化會造成化合價升高，為了維持電價守恒，其他價態(tài)較低的離子含量隨之增加，導(dǎo)致礦物化學(xué)成分發(fā)生改變。再有，放射性元素U和Th的衰變也會影響礦物晶格的穩(wěn)定性，形成礦物變種。而易解石族礦物顆粒周圍常出現(xiàn)放射狀裂隙(圖4c, f、圖7d)，這也與U和Th的衰變有直接關(guān)系。易解石晶體結(jié)構(gòu)允許放射性元素U和Th的進入，U和Th進行放射性衰變，產(chǎn)生α粒子，造成礦物蛻晶化，礦物體積膨脹，從而形成放射狀裂隙(陶克捷和張培善，1994)。

5 結(jié)論

(1)聚源鎢礦中的含鎢礦物分為鎢礦物和富鎢礦物。鎢礦物包括白鎢礦、黑鎢礦、騎田嶺礦；富鎢礦物包括鈮鐵礦、鈦-鈮鐵礦、鎢-鈮鐵礦、鈮錳礦、釔易解石、鈦-釔易解石，其中騎田嶺礦與鈮錳礦是鈮鐵礦進一步交代的結(jié)果，鈦-釔易解石是釔易解石進一步交代的結(jié)果，另外騎田嶺礦是除白鎢礦和黑鎢礦之外鎢含量最高的含鎢礦物。

(2)鎢的成礦分為四個階段：第一個階段，鎢進入富含Nb、Ti的氧化物礦物，形成鈮鐵礦、釔易解石等富鎢礦物，另外還有極少量的鎢進入黑鎢礦和斑點狀白鎢礦；第二個階段，鈮鐵礦與釔易解石被后期流體交代形成騎田嶺礦、鈮錳礦以及鈦-釔易解石；第三個階段，鎢進入Sch-Ⅱ，這也是鎢最主要的存在形式；第四個階段，鎢進入脈狀白鎢礦。在成礦流體演化過程中，絕大多數(shù)W首先進入的是富含Nb、Ti的氧化物礦物和黑鎢礦，白鎢礦在其后形成。

(3)鈮鐵礦族礦物、易解石族礦物變種的形成因素主要有W與Nb、Ti之間的類質(zhì)同象置換關(guān)系，變價Fe、U和REE的氧化以及放射性元素U和Th的衰變。U和Th的衰變還會造成易解石周圍出現(xiàn)放射狀的裂隙。

致謝江西省有色地質(zhì)勘查局有色一隊的周先軍總工以及聚源鎢礦的領(lǐng)導(dǎo)在野外工作期間提供了大量幫助；浙江大學(xué)饒燦教授指導(dǎo)了實驗數(shù)據(jù)的解釋；東華理工大學(xué)張展適教授參與了成文過程的討論；研究生劉朕語、陳光旭和宋炎指導(dǎo)了部分實驗；匿名審稿人提出了寶貴的修改意見；謹向以上單位和個人致以誠摯的謝意。