陜西南秦嶺東陽(yáng)大型鎢礦床地質(zhì)特征及成因探討

段湘益，董王倉(cāng)

(1.自然資源陜西省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心，陜西 西安 710100；2.陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068)

為了提高資源安全供應(yīng)能力和開發(fā)利用水平，中國(guó)、美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家和地區(qū)，將鎢列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源目錄(彭齊鳴，2017)。同時(shí)，鎢也是中國(guó)西北地區(qū)的重要礦產(chǎn)之一(楊合群，2017)。中華人民共和國(guó)成立前，陜西省未見發(fā)現(xiàn)鎢礦的資料記載。新中國(guó)成立后，曾開展了鎢的找礦工作，但一直無(wú)重大突破，發(fā)現(xiàn)的鎢礦規(guī)模小，且以伴生礦為主，鎢礦的研究成果也較少。2000年地質(zhì)大調(diào)查以來(lái)，陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心、陜西省地質(zhì)調(diào)查院等十多家單位先后在南秦嶺鎮(zhèn)安西部開展鎢鉬等多金屬礦勘查與評(píng)價(jià)，2016年發(fā)現(xiàn)了陜西省首個(gè)大型鎢礦床-鎮(zhèn)安縣東陽(yáng)鎢礦(陜西省國(guó)土資源廳，2018)。該礦床具有接觸交代型、巖漿熱液(石英)脈型和殘坡積型“一礦三型”的成礦特點(diǎn)，即3種礦床類型共存于同一礦床，殘坡積型鎢礦在陜西屬首次發(fā)現(xiàn)，在全國(guó)也比較少見。筆者論述陜西省鎮(zhèn)安縣東陽(yáng)大型鎢礦床地質(zhì)特征，并進(jìn)行成因探討，希望能為南秦嶺成礦帶及其他地區(qū)的鎢礦勘查，以及研究中國(guó)“南鎢北擴(kuò)”等相關(guān)工作提供參考資料和有益啟示。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

1.泥盆系古道嶺組灰?guī)r、鈣質(zhì)絹云母板巖，大理巖；2.泥盆系大楓溝組長(zhǎng)石石英雜砂巖，石英巖，二云方解石英片巖；3.奧陶系兩岔口組二云方解石英片巖；4.奧陶系白龍洞組大理巖；5.寒武、奧陶系石甕子組白云巖、白云石大理巖；6.寒武系水溝口組硅質(zhì)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖；7.震旦系燈影組白云巖、白云石大理巖；8.燕山期黑云二長(zhǎng)花崗巖；9.石英脈；10.二長(zhǎng)花崗巖脈；11.含鎢矽卡巖化帶；12.實(shí)測(cè)地質(zhì)界線；13.斷層；14.地層產(chǎn)狀圖1 (a) 區(qū)域大地構(gòu)造位置、(b)構(gòu)造單元?jiǎng)澐峙c(c)礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)陜西省地質(zhì)調(diào)查院，2017；路永安等，2016，有修改)Fig.1 (a) Regional geotectonic location (b)structural unit division and (c) geological sketch of mining area

2.2 礦體特征

礦區(qū)已圈定7條鎢礦體和10條鎢礦化體，有接觸交代型、巖漿熱液(石英)脈型和殘坡積型3種礦化類型。其中，接觸交代型和殘坡積型鎢礦體規(guī)模較大，巖漿熱液(石英)脈型鎢礦體規(guī)模較小。礦區(qū)已查明鎢資源儲(chǔ)量(WO3)52 630 t(陜西省國(guó)土資源廳，2018；路永安等，2016)，WO3平均品位為1.185%；伴生銀資源儲(chǔ)量7.2 t，Ag平均品位為1.618×10-6；鎵資源儲(chǔ)量77.9 t，Ga平均品位為0.0018%。

接觸交代型鎢礦體產(chǎn)于懶板凳巖體、直溝巖枝與石甕子組(∈1O2s)外接觸帶的層間構(gòu)造蝕變帶和層狀矽卡巖化帶上，礦體頂、底板圍巖為石甕子組(∈1O2S)白云巖、白云石大理巖(圖2a、圖2b)。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀為80°～100°∠45°～72°，地表出露長(zhǎng)度大于1 000 m，控制最大斜深300 m，最大厚度超過(guò)15 m(圖3)。礦體品位WO3為0.285%～1.745%，伴生銀平均品位Ag 1.57×10-6，伴生鎵平均品位Ga 0.001 8%，查明鎢資源儲(chǔ)量超過(guò)4萬(wàn)t(路永安等，2016)，伴生銀資源儲(chǔ)量大于5 t，伴生鎵資源儲(chǔ)量大于60 t。

a、c.自然光；b、d.紫外燈照射圖2 野外礦體照片(據(jù)王潔明，2015)Fig.2 Photos of field ore body

巖漿熱液(石英)脈型鎢礦體(圖2c、圖2d)產(chǎn)于接觸交代型鎢礦體及其附近斷裂裂隙，受石英脈控制。容礦圍巖為石甕子組(∈1O2s)白云巖、兩岔口組(O2-3l)及大楓溝組(D2d)二云方解石英片巖。礦體呈透鏡狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀為10°～74°∠33°～73°，地表出露最大長(zhǎng)度150 m，控制最大斜深40 m左右，厚度1.0 m左右，礦體品位WO3為0.098%～ 1.170%。

1.第四系；2.兩岔口組；3.白龍洞組；4.石甕子組；5.坡積物；6.白云巖；7.大理巖；8.白云石大理巖；9.二云方解石英片巖；10.鎢礦體；11.地層分界線；12.實(shí)測(cè)、推測(cè)斷層；13.鉆孔位置及編號(hào)；14.產(chǎn)狀圖3 39號(hào)勘探線剖面示意圖(據(jù)路永安等，2016，有修改)Fig.3 Profile of exploration line 39

殘坡積型鎢礦體位于接觸交代型鎢礦體南側(cè)(下游)數(shù)百米由陡變緩的山坡，整體沿丘陵地形呈面狀分布，系接觸交代型礦體在形成過(guò)程中經(jīng)地表風(fēng)化破碎、近距離搬運(yùn)、就近堆積而成。礦體賦存于第四系坡積物中下部的砂礫層、礫石層中，礦層上部為泥砂層、黏土層及礫石層，礦層下部為泥砂層、白云巖及白云質(zhì)大理巖。地表出露長(zhǎng)度約70 m，寬度約25 m?？刂频V體長(zhǎng)度約500 m，寬度約300 m，最大厚度約14 m。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，受底板基巖面起伏影響，沿走向及傾向具波狀起伏、膨大狹縮現(xiàn)象。礦體品位WO3為0.120%～6.323%，已查明鎢資源儲(chǔ)量超過(guò)1.2萬(wàn)t(路永安等，2016)，伴生銀資源儲(chǔ)量約2 t，伴生鎵資源儲(chǔ)量約16 t。

2.3 礦石礦物成分

接觸交代型鎢礦、殘坡積型鎢礦二者的礦石礦物成分基本相同，礦石礦物主要為白鎢礦，其次為黃鐵礦、黃銅礦和黑鎢礦。次生礦物主要為褐鐵礦、鎢華；脈石礦物主要為金云母、白云母、斜長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、透閃石，其次為石英、鋇冰長(zhǎng)石、鉻云母、榍石、石榴子石、磷灰石、透輝石、方解石、螢石，少量方柱石、方鉛礦、磷釔礦。巖漿熱液脈型鎢礦的礦石礦物主要為白鎢礦，黃鐵礦、輝鉬礦、黑鎢礦和綠柱石次之；脈石礦物為石英、方解石、絹云母、白云母、螢石、綠泥石等。主要礦石礦物及顯微鏡下特征見圖4。

a.綠柱石；b.金云母；c.透閃石；d.螢石；e(1.符山石；2.透輝石；3.白鎢礦)；f(1.透輝石；2.螢石；3.斜長(zhǎng)石；4.石英)；g(1.白云母；2.絹云母；3.石英；4.石榴子石)；h(1.絹云母；2.方解石；3.長(zhǎng)石；4.榍石)圖4 礦石野外和顯微照片(據(jù)王潔明，2014，2015)Fig.4 Field and micrograph of ore

2.4 礦石化學(xué)成分

據(jù)原礦鎢物相分析結(jié)果(表1)，礦石中有用組分主要為WO3，且主要賦存于白鎢礦中。據(jù)原生礦石組合分析結(jié)果(路永安等，2016)，接觸交代型、巖漿熱液(石英)脈型、殘坡積型3種礦床類型的礦石中均伴生有Au、Ag、Ga。其中，Au在3種類型中的平均含量均低于伴生有用組分綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)0.1×10-6，Ag在3種類型中的平均含量依次為1.57×10-6、1.82×10-6和1.79×10-6，高于綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)1.0×10-6。金、銀在鎢精礦中的富集比特別低，說(shuō)明二者可能來(lái)源于其他礦物。Ga在3種類型中的平均含量依次為0.001 8%、0.001 3%和0.001 6%，稍高于綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值。礦石中有害組分硫、磷含量稍高，但二者可在選礦過(guò)程中予以脫離，其他有害元素的含量低微。

表1 原礦鎢物相分析結(jié)果(%)Tab.1 Results of tungsten phase analysis from raw ore(%)

2.5 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

接觸交代型鎢礦：礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形粒狀結(jié)構(gòu)-他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)，其次為包含結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要以浸染狀、透鏡狀、土狀構(gòu)造為主，次為條帶狀構(gòu)造。

巖漿熱液(石英)脈型鎢礦：礦石具粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀、浸染狀構(gòu)造。

殘坡積型鎢礦：礦石具半自形粒狀、不規(guī)則粒狀、交代殘余、變晶和包含結(jié)構(gòu)，浸染狀、透鏡狀、條帶狀、礫狀和膠結(jié)狀構(gòu)造。

3 礦床成因及成礦模式

3.1 成礦地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境

陜西秦嶺造山帶經(jīng)歷了地殼早期(新太古代—新元古代青白口紀(jì))、板塊構(gòu)造(新元古代南華紀(jì)—中生代晚三疊世)和陸內(nèi)造山(中生代晚三疊世—新生代第四紀(jì))等三大地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展演化階段。印支晚期-燕山期以來(lái)，受特提斯和濱太平洋兩大構(gòu)造域交替作用或聯(lián)合控制，在深部熱動(dòng)力影響下，中下地殼部分熔融，繼之伸展減薄，包括本區(qū)在內(nèi)的南秦嶺發(fā)生大規(guī)模、多期次構(gòu)造-巖漿侵入為特征的陸內(nèi)造山作用，形成東江口和胭脂壩為主的復(fù)式巖體，以及懶板凳巖體、四海坪和直溝等小規(guī)模二長(zhǎng)花崗巖巖枝(株)。上述中酸性巖漿侵入作用，不僅是已有成礦物質(zhì)再富集的控制因素之一，也是重要的成礦物質(zhì)來(lái)源(趙東宏等，2019)，從而為鎢鉬多金屬礦產(chǎn)的形成與分布創(chuàng)造了有利的成礦地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。

3.2 成礦流體性質(zhì)

據(jù)礦區(qū)礦物流體包裹體測(cè)溫顯示(劉茜，2013)，矽卡巖化成礦期的均一溫度為220～300℃，平均為259.5℃，鹽度w(NaCleqv)為4.96%～11.93%，平均為6.9%；熱液成礦期的溫度主要集中在220～280℃，鹽度w(NaCleqv)為3.32%～12.05%，平均為8.42%?？傮w說(shuō)明成礦期的流體屬中溫、中低鹽度熱流體。流體包裹體的氣相成分以CO2、N2、CH4、H2O為主，液相成分主要為H2O；石英中流體包裹體氣相成分以CO2為主，液相成分以H2O和CO32-為主；白云母H-O同位素組成δDv-smow為-76.4‰～-75.9‰，δ18Ov-smow為12‰～13.8‰，δ18OH2O為9.6‰～11.4‰，顯示成礦流體為巖漿水，有少量大氣降水加入。

3.3 成礦物質(zhì)來(lái)源

通過(guò)對(duì)懶板凳巖體地球化學(xué)特征進(jìn)行分析，該巖體屬?gòu)?qiáng)酸高鉀過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖，形成于板內(nèi)環(huán)境，巖漿可能來(lái)源于中深部地殼熔融。巖體中鎂指數(shù)Mg2+/[Mg2++Fe2+(全鐵)]×100=9.15～31.01，平均值為20.4，低于45(Rapp R P et al.，1995)，說(shuō)明巖漿主要來(lái)源于地殼熔融。有學(xué)者通過(guò)分析研究礦區(qū)內(nèi)(87Sr/86Sr)i與ξNd(t)值的相互關(guān)系，并結(jié)合鋁飽和指數(shù)，推測(cè)巖漿為殼源熔融的產(chǎn)物，也可能由巖石圈地幔巖漿演化而來(lái)(劉茜，2013)。近年來(lái)，也有學(xué)者提出Eu異常δ(Eu)是判斷成礦物質(zhì)來(lái)源及成礦地質(zhì)作用的重要地球化學(xué)參數(shù)(劉敬黨等，2005)，殼源巖漿δ(Eu)值較小(約0.45)，幔源巖漿接近1.0，殼幔巖漿δ(Eu)值為0.45～1.0(朱賴民等，2008)。而懶板凳巖體的Th/U值高，輕、重稀土分異明顯，δ(Eu)值為0.08～0.50(標(biāo)準(zhǔn)化球粒隕石REE豐度值來(lái)源于Taylor等，1985)，平均值為0.23，表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)Eu異常，斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶程度高，暗示巖漿源區(qū)為地殼。又據(jù)近年來(lái)鄰區(qū)核桃坪鎢礦研究資料，在氧化物早期階段，鎢、鈹?shù)瘸傻V物質(zhì)以深源酸性巖漿為主；在氧化物晚期階段，Ca、Mg等來(lái)自地層的成礦物質(zhì)逐漸增多，表明巖漿來(lái)自殼源的可能性大，即有巖漿分異來(lái)源也有地層的來(lái)源(代鴻章等，2019)。東陽(yáng)鎢礦床與核桃坪鎢鈹?shù)V相距約15 km，且處于同一成礦帶，二者成礦地質(zhì)條件基本相同，推測(cè)2個(gè)地區(qū)的成礦物質(zhì)來(lái)源也大致相同。綜上所述，東陽(yáng)鎢礦床的成礦物質(zhì)主要來(lái)源于地殼，同時(shí)有地層的帶入。

3.4 成礦期次及礦化階段

據(jù)前人資料總結(jié)(江磊等，2012；劉茜，2013)，并結(jié)合礦物共生組合、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、圍巖蝕變、脈體穿切關(guān)系等因素，將鎢礦床形成過(guò)程劃分為3個(gè)成礦期：矽卡巖化成礦期、熱液成礦期和表生成礦期。

(1)矽卡巖化成礦期，形成接觸交代型鎢礦體，可進(jìn)一步劃分3個(gè)成礦階段。

第一階段——干矽卡巖階段，形成以石榴子石、透輝石為代表的無(wú)水硅酸鹽礦物，其受后期熱液溶蝕，礦物自形程度較差，顆粒較小。

第二階段——濕矽卡巖階段，形成大量含水硅酸鹽礦物，如陽(yáng)起石、透閃石、綠簾石等，白鎢礦開始形成。陽(yáng)起石、金云母呈放射集合體產(chǎn)出,透閃石呈柱狀產(chǎn)出,綠簾石自形程度較高，多以粒狀集合體產(chǎn)出。

第三階段——氧化物階段，為鎢的主要成礦階段。主要形成白鎢礦、磁鐵礦、石英、酸性斜長(zhǎng)石、云母類礦物及螢石等礦物。

(2)熱液成礦期，形成石英脈型鎢礦體。主要礦物有石英、白鎢礦、斜長(zhǎng)石、黃鐵礦、磁黃鐵礦、綠泥石、云母、方解石等。

(3)表生成礦期，形成殘坡積型鎢礦體。原生接觸交代型及石英脈型鎢礦體，在地表及近地表遭受風(fēng)化、剝蝕和重力作用影響，在礦體附近有利地形地貌條件下，聚集形成殘坡積型鎢礦。

3.5 成礦時(shí)代

區(qū)內(nèi)接觸交代型與石英脈型鎢礦的形成主要與印支晚期—燕山早期的巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，礦化主要發(fā)生在懶板凳、直溝巖體的外接觸帶及圍巖中。根據(jù)懶板凳巖體鋯石年齡值(206～197) Ma、(200±4.0) Ma、(166.4±2.8) Ma，以及礦區(qū)似層狀接觸交代型鎢礦體中輝鉬礦Re-Os同位素年齡值(198±2.7)Ma(劉茜，2013)，推測(cè)接觸交代型與石英脈型鎢礦的成礦時(shí)代為燕山期(早侏羅世)。殘坡積型砂鎢礦的形成主要與新生代的表生地質(zhì)作用有關(guān)，其成礦時(shí)代為喜馬拉雅期。

3.6 礦床成因類型

由東陽(yáng)鎢礦床的地質(zhì)特征、成礦期次及成礦時(shí)代可以看出，該礦床的形成經(jīng)歷了先期巖漿作用和后期表生作用先后2期成礦作用，包含接觸交代型、巖漿熱液脈(石英脈)型和殘坡積型等3種成因類型。

巖漿成礦作用，是區(qū)內(nèi)鎢礦的主要成礦作用，又可分出早期巖漿熱液交代成礦作用和晚期巖漿熱液充填成礦作用。巖漿熱液交代成礦作用，主要發(fā)育于燕山期懶板凳、直溝黑云二長(zhǎng)花崗巖與石甕子組白云巖、白云石大理巖外接觸帶附近，巖漿熱液使圍巖發(fā)生強(qiáng)烈接觸交代變質(zhì)作用，形成金云母-透輝石鎂矽卡巖化及似層狀、層狀鎢礦體，此類鎢礦的成因類型屬典型的接觸交代型礦床；巖漿熱液充填成礦作用，主要發(fā)育于懶板凳、直溝黑云二長(zhǎng)花崗巖體頂部、外接觸帶及圍巖中，含礦熱液沿?cái)嗔?、?jié)理隙裂隙發(fā)生充填作用，形成脈狀鎢礦體(含白鎢礦石英脈)。此類鎢礦的成因類型屬典型的巖漿熱液(石英)脈型礦床。

表生成礦作用，在區(qū)內(nèi)鎢礦床的形成中占有較重要地位，它是接觸交代型鎢礦體在形成過(guò)程中發(fā)生的一種次生富集成礦作用。其主要發(fā)生于接觸交代型鎢礦體下游附近低緩山丘地帶，系原生鎢礦體(石)受物理風(fēng)化作用及重力作用影響，沿山坡向下游發(fā)生崩塌、運(yùn)移、就近堆積而成。

此類鎢礦的成因類型屬典型的風(fēng)化殘坡積型礦床。

3.7 成礦模式

印支晚期，伴隨華北板塊與揚(yáng)子板塊的俯沖碰撞，區(qū)內(nèi)發(fā)生了大規(guī)模地殼熔融及中酸性巖漿侵入作用，形成胭脂壩花崗巖基和懶板凳花崗巖體等侵入體；燕山期，巖漿持續(xù)侵入，并分異出高溫氣化熱液，其沿著近東西向構(gòu)造裂隙運(yùn)移，在巖體與碳酸鹽巖接觸帶發(fā)生熱液交代作用，形成層狀、似層狀矽卡巖及鎢礦體(圖5a)。隨著物理化學(xué)條件的改變及大氣降水的加入，含礦熱液沿矽卡巖帶及圍巖中的近南北向、北東向和北東東向斷裂及節(jié)理、裂隙發(fā)生熱液充填成礦作用，形成巖漿熱液脈(石英脈)型鎢礦體(圖5a)；喜馬拉雅期，出露地表的鎢礦體在表生地質(zhì)作用影響下，發(fā)生機(jī)械破碎、重力坍塌、近距離搬運(yùn)及堆積，形成殘坡積型鎢礦體(圖5b)。

1.第四系(Qp)；2.石甕子組大理巖(∈1O2s)；3.燕山期黑云二長(zhǎng)花崗巖(ηγT)；4.地質(zhì)界線；5.斷層；6.古風(fēng)化面；7.近代風(fēng)化面；8.接觸交代型礦體；9.石英脈型礦體；10.殘坡積型礦體；11.礦液流動(dòng)方向；12.巖塊、礦塊剝蝕搬運(yùn)方向；13.大氣降水；a.燕山期花崗巖體侵入成礦；b.喜山期表生風(fēng)化-殘坡積成礦圖5 東陽(yáng)鎢礦床成礦模式圖Fig. 5 Metallogenic model of Dongyang tungsten deposit

4 結(jié)論

(1)東陽(yáng)大型鎢礦床是近年來(lái)陜西南秦嶺地區(qū)地質(zhì)找礦的重大發(fā)現(xiàn)。該礦床的形成與南秦嶺陸內(nèi)造山階段燕山期構(gòu)造-巖漿作用關(guān)系密切，其經(jīng)歷了先期巖漿成礦作用和后期表生成礦作用兩大成礦期，具有接觸交代型、巖漿熱液(石英)脈型和殘坡積型等3種成因類型共存一體的“一礦三型”成礦特點(diǎn)。其中，接觸交代型礦體產(chǎn)于巖體與碳酸鹽巖地層接觸帶附近的近東西向矽卡巖帶中，巖漿熱液(石英)脈型礦體則主要賦存于巖體外接觸帶北東向、北北東向斷裂裂隙中，殘坡積型礦體主要分布于接觸交代型鎢礦體下游附近低緩山丘地帶。該礦床的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于促進(jìn)陜西南秦嶺乃至整個(gè)秦嶺造山帶的鎢礦勘查工作均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和引領(lǐng)作用。

(2)中國(guó)以往發(fā)現(xiàn)的鎢礦床(點(diǎn))主要集中分布于中國(guó)南部和東部地區(qū)，大部分鎢礦以白鎢礦為主，優(yōu)質(zhì)易采選的黑鎢礦資源比較緊缺，而且主要產(chǎn)于南嶺地區(qū)。此次在陜西南秦嶺地區(qū)的東陽(yáng)鎢礦床中發(fā)現(xiàn)了一定占比的黑鎢礦，而且在該礦床及周邊地耳溝、核桃坪、金盆等地的石英脈型鎢礦體中還發(fā)現(xiàn)有綠柱石與其伴生，與贛南、粵北地區(qū)的情況相似。進(jìn)一步說(shuō)明黑鎢礦已經(jīng)跨過(guò)長(zhǎng)江到達(dá)秦嶺地區(qū)(代鴻章等，2017)，是“南鎢北擴(kuò)，東鎢西擴(kuò)”的重要標(biāo)志之一(王登紅等，2012)。因此，通過(guò)該礦床的研究，對(duì)于深化中國(guó)“南鎢北擴(kuò)，東鎢西擴(kuò)”認(rèn)識(shí)，以及在中國(guó)北方和西部地區(qū)開展鎢礦找礦工作具有一定的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

致謝：在成文過(guò)程中得到了陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心王潔明高級(jí)工程師、郭岐明高級(jí)工程師的大力幫助，在此致以衷心的感謝。