福建漳平福坪白鎢礦床地質(zhì)特征及成因探討

傅宗瑚

(福建省核工業(yè)二九五大隊(duì)，龍巖，364000)

矽卡巖型白鎢礦礦床是目前世界上最重要的鎢礦床類(lèi)型之一[1]。漳平福坪白鎢礦床是在尋找鐵礦過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的熱液接觸交代矽卡巖型白鎢礦床，經(jīng)詳查地質(zhì)工作，發(fā)現(xiàn)白鎢礦資源量達(dá)到中型規(guī)模。白鎢礦肉眼難以辨認(rèn)，需采用熒光燈照射才能分辨出礦石，普查工作早期找鐵礦過(guò)程中側(cè)重于利用熒光燈尋找透輝石矽卡巖中的白鎢礦，隨著后期地質(zhì)工作的不斷深入，發(fā)現(xiàn)鐵錳礦化的地表氧化帶中貯存著大量的白鎢礦，這種氧化白鎢礦即使利用熒光燈也無(wú)法辨認(rèn)。筆者通過(guò)分析礦床的成礦地質(zhì)背景、礦體特征及圍巖蝕變等，總結(jié)白鎢礦床的找礦標(biāo)志。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)位于閩東火山斷坳帶壽寧—華安斷隆帶南段[2]，區(qū)域大面積出露二疊紀(jì)、三疊紀(jì)以及侏羅紀(jì)地層。區(qū)域線性斷裂構(gòu)造以北東向大型斷裂帶為主，次為北西向、東西向和南北向斷裂；區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁，巖漿巖分布廣泛，主要為花崗巖沿?cái)嗔褞Ъ皹?gòu)造交會(huì)部位上侵，與二疊紀(jì)和三疊紀(jì)含鈣地層接觸部位常形成矽卡巖，中低溫?zé)嵋何g變現(xiàn)象普遍且強(qiáng)烈，鐵、錳、銅、鉬、鉛鋅等多金屬礦(化)點(diǎn)星羅棋布，已發(fā)現(xiàn)鐵、錳、鉛鋅等多個(gè)礦(化)點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)具有較好的中低溫?zé)嵋航佑|蝕變型多金屬礦床的成礦地質(zhì)條件。

1.1 地層

礦區(qū)地層出露簡(jiǎn)單，主要有中二疊世童子巖組、早三疊世溪口組、晚三疊世文賓山組和第四系(圖1)。

圖1 漳平福坪礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Fuping deposit in Zhangping city1—第四系；2—晚三疊世文賓山組；3—早三疊世溪口組(矽卡巖)；4—中二疊世童子巖組；5—早白堊世正長(zhǎng)花崗巖；6—白鎢礦體及編號(hào)；7—地質(zhì)界線；8—地層產(chǎn)狀；9—斷裂構(gòu)造及編號(hào)；10—勘探線及編號(hào)；11—見(jiàn)礦鉆孔編號(hào)；12—未見(jiàn)礦鉆孔編號(hào)；13—礦區(qū)范圍

中二疊世童子巖組：巖性以灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)板巖為主，夾黑色頁(yè)巖或石墨層，為海陸交互相沉積，巖層傾向南東，傾角55°。區(qū)內(nèi)出露厚度200 m以上。

早三疊世溪口組：溪口組被巖體侵入，呈舌狀殘留體殘留于早白堊世正長(zhǎng)花崗巖之上。溪口組原巖為石灰?guī)r。根據(jù)鉆孔資料，地層很薄，厚度一般為0～50 m，最厚為153.97 m。巖石已全部矽卡巖化，地表全風(fēng)化，從地表至底部主要巖性依次為全風(fēng)化透輝石矽卡巖、透輝石矽卡巖和石榴石矽卡巖，局部還發(fā)育大理巖(分布于0～3線的低洼部位)和硅灰石矽卡巖(僅于鉆孔ZK1103可見(jiàn))。其中透輝石矽卡巖是硅化、鉛鋅礦化、磁鐵礦化、白鎢礦化發(fā)育的主要巖性，是尋找白鎢礦的主要對(duì)象。

晚三疊世文賓山組：巖性為灰白色、深灰色砂礫巖，含礫粗砂巖，粉砂巖夾細(xì)砂巖，泥巖和煤層、煤線。巖層傾向南東，傾角50°～75°。

第四系：分布于礦區(qū)地勢(shì)低凹處，由砂礫、亞黏土、含泥砂卵石組成。厚度0～9.19 m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，以斷裂構(gòu)造為主，受斷裂構(gòu)造影響，地層出露不完整。主要的斷裂構(gòu)造有北東向斷裂，出露于礦區(qū)的東南角，主要發(fā)育在早白堊世正長(zhǎng)花崗巖中。斷裂構(gòu)造總體走向北東向，傾向南東，傾角75°左右。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)的巖漿巖主要為早白堊世正長(zhǎng)花崗巖與少量晚期的酸性或中酸性小巖脈，偶見(jiàn)少量基性巖脈。早白堊世正長(zhǎng)花崗巖成因類(lèi)型為“S”型花崗巖，呈巖基、巖株、巖瘤或巖枝狀產(chǎn)出，巖石呈肉紅色-淺肉紅色，中-細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要礦物成分為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母。

巖漿巖的侵入與區(qū)域內(nèi)生金屬成礦有密切關(guān)系，其外接觸帶及其附近往往形成矽卡巖型鐵、錳、銅、鉬、鉛鋅等多金屬礦(化)點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦(化)點(diǎn)主要有鐵、錳、鉛鋅等多金屬礦產(chǎn)，均與侵入巖有著密切的成因聯(lián)系。礦區(qū)內(nèi)早白堊世正長(zhǎng)花崗巖在空間上與白鎢礦關(guān)系密切，花崗巖與溪口組石灰?guī)r的外接觸帶形成矽卡巖，白鎢礦主要貯存在巖體外接觸帶的透輝石矽卡巖中。

1.4 地球化學(xué)特征

礦區(qū)于2010年開(kāi)展1∶1萬(wàn)土壤化探測(cè)量，圈定出W、Ag、Fe和Mn異常(圖2)。其中W異常規(guī)模最大，呈北北東向帶狀展布于矽卡巖中，異常控制總面積為0.49 km2，W含量最高為3 892×10-6，濃集中心明顯，且具有濃度分帶特征(圖2b)；Ag異常呈北北東向條帶狀展布于矽卡巖中，與W異常套合較好，異?？刂瓶偯娣e為0.19 km2，Ag含量最高為32×10-6(圖2c)；Fe異常呈條帶狀斷續(xù)展布于矽卡巖中，但異常特征值均較低，異常濃集中心不明顯；Mn異?？傮w呈帶狀展布于矽卡巖中。異?？刂瓶偯娣e為0.33 km2，與W、Ag異常套合較好，局部呈透鏡狀分散展布于花崗巖中。異常分布表明，W、Ag、Mn異常套合好。經(jīng)此次研究，福坪礦區(qū)W異常主要分布在早白堊世正長(zhǎng)花崗巖與溪口組的接觸帶中及其附近，白鎢礦體主要分布在W異常濃集中心內(nèi)(圖2)，分析表明研究區(qū)的W異常應(yīng)是礦致異常。

圖2 漳平福坪礦區(qū)地球化學(xué)剖析圖Fig.2 Geochemical analysis diagram of Fuping deposit in Zhangping city1—第四系；2—晚三疊世文賓山組；3—早三疊世溪口組(矽卡巖)；4—中二疊世童子巖組；5—早白堊世正長(zhǎng)花崗巖；6—白鎢礦體及編號(hào)；7—地質(zhì)界線；8—地層產(chǎn)狀；9—斷裂構(gòu)造及編號(hào)； 10—礦區(qū)范圍

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體規(guī)模、形態(tài)特征

2.1.1 礦床氧化帶劃分及其礦化特征

根據(jù)地表及各鉆孔中礦石內(nèi)黃鐵礦等金屬硫化物氧化程度，確定了礦體氧化帶界線[3]，區(qū)分礦體的氧化帶和原生帶。礦區(qū)中部氧化帶發(fā)育，主要分布于地表至潛水面。氧化帶發(fā)育深度隨地形的變化而變化，其厚度多數(shù)為9.19～37.75 m，局部地段為50.05～98.43 m。分布標(biāo)高為525～600 m。

氧化帶的礦化特征主要是暴露于地表的礦體經(jīng)風(fēng)化剝蝕作用，內(nèi)部發(fā)生變化，一方面是礦體出露地表的部分，風(fēng)化成碎塊，以殘積或坡積物的形式存在于地表。另一方面出露地表或靠近地表的礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化，原生白鎢礦與地表水和大氣作用形成鎢華[4]。圈定礦體為Ⅰ白鎢礦體。原生帶的礦化特征為礦體均位于潛水面之下，礦區(qū)圈定的Ⅱ1、Ⅱ2白鎢礦體處于原生帶中。

2.1.2 礦體特征

白鎢礦體主要貯存在早白堊世正長(zhǎng)花崗巖與溪口組石灰?guī)r外接觸帶的透輝石矽卡巖中，呈北北東向延伸，長(zhǎng)約1 250 m，地表出露寬度0～300 m，傾向100°～120°，傾角12°～45°，向深部逐漸變薄尖滅，沿傾斜方向延伸20～50 m。白鎢礦主要分布于乳白色微細(xì)晶石英、透輝石顆粒之間。根據(jù)區(qū)內(nèi)白鎢礦(化)的形態(tài)、產(chǎn)狀特征，認(rèn)為早白堊世正長(zhǎng)花崗巖和早三疊世溪口組接觸帶嚴(yán)格控制著礦體的分布。通過(guò)工程控制，已圈定2個(gè)主礦體Ⅰ、Ⅱ1和一個(gè)小礦體Ⅱ2(圖3)。

圖3 福坪礦區(qū)0線地質(zhì)剖面圖Fig.3 Diagram showing the geological profile in the No.0 of Fuping deposit1—第四系殘坡積土；2—氧化白鎢礦；3—原生白鎢礦；4—透輝石矽卡巖；5—石榴石矽卡巖；6—大理巖；7—早白堊世正長(zhǎng)花崗巖；8—褐鐵礦/硬錳礦；9—石英/綠泥石；10—方鉛礦/閃鋅礦；11—鉆孔位置及編號(hào)

Ⅰ氧化白鎢礦體：該礦體是礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的礦體，呈似層狀分布于8～19線。經(jīng)深部鉆探工程控制，礦體走向南南西-北北東，傾向100°～120°，傾角0°～30°，最大為35°。礦體單工程厚度為1.00～29.90 m，平均厚度為10.29 m，厚度變化系數(shù)77.70%，屬較穩(wěn)定；礦體單工程WO3品位0.120%～0.619%， 平均品位為0.284%，品位變化系數(shù)為59.03%，屬較均勻類(lèi)型。礦體貯存于透輝石矽卡巖全風(fēng)化帶，其頂板為第四系殘坡積土或透輝石矽卡巖，底板為透輝石矽卡巖或大理巖，埋藏深度為0～30.19 m。

Ⅱ1原生白鎢礦體：該礦體位于Ⅰ礦體下部，呈似層狀分布于8～11線，傾向100°～120°，傾角4°～35°，最大傾角為41°，沿傾斜方向延伸300 m左右。礦體單工程厚度為2.00～15.55 m，平均厚度為5.47 m，厚度變化系數(shù)76.03%，屬較穩(wěn)定礦體單工程WO3品位為0.070%～1.158%， 平均品位為0.266%，品位變化系數(shù)為98.99%，屬較均勻類(lèi)型。礦體貯存于透輝石矽卡巖中，其頂板主要為透輝石矽卡巖，底板一般為透輝石矽卡巖，局部(ZK102)為大理巖，埋藏深度為5.13～68.46 m。

Ⅱ2原生白鎢礦體：該礦體位于Ⅱ1礦體下部，呈透鏡狀分布于0～1線，傾向南東東或北西西，與花崗巖侵入形態(tài)相關(guān)，傾角為10°～35°，沿傾斜方向延伸350 m左右。礦體單工程厚度為1.54～16.40 m，平均厚度為5.19 m，厚度變化系數(shù)為107.19%，屬不穩(wěn)定。礦體單工程WO3品位為0.118%～0.708%， 平均品位為0.269%，品位變化系數(shù)為85.71%，也較為均勻。礦體貯存于透輝石矽卡巖中，其頂板為大理巖或透輝石矽卡巖，底板主要為透輝石矽卡巖，埋藏深度為28～92 m。

2.2 礦石特征

根據(jù)礦石礦物組合、有用組分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，礦石自然類(lèi)型可劃分為細(xì)脈浸染狀透輝石矽卡巖白鎢礦石、小斑狀透輝石矽卡巖白鎢礦石、條帶狀透輝石矽卡巖白鎢礦石以及氧化白鎢礦石。

原生透輝石矽卡巖白鎢礦石呈淺灰綠色，柱粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石硅化、綠泥石化較強(qiáng)，白鎢礦石主要呈浸染狀、局部小斑狀、條帶狀分布于石英脈或團(tuán)塊狀石英集合體中。

氧化白鎢礦石呈褐黃色、灰黑色，松散土狀構(gòu)造，白鎢礦以顆粒形式被黏土及鐵錳氧化物吸附而聚集在黏性土及鐵錳礦化層中。

礦石主要有柱狀變晶結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)及柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為松散土狀、浸染狀、細(xì)脈狀、條帶狀和小斑狀。

礦石中金屬礦物主要為白鎢礦，少量的磁鐵礦，偶見(jiàn)微量的方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦；脈石礦物有透輝石、石英、石榴石、螢石、斜長(zhǎng)石等。白鎢礦為無(wú)色透明、半透明或乳白色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，粒徑為0.3～2.0 mm，與石英相似，肉眼難以區(qū)別。在熒光燈照射下，透輝石矽卡巖硅化發(fā)育部位常見(jiàn)淡藍(lán)色浸染狀及星點(diǎn)狀白鎢礦，石英脈發(fā)育部位可見(jiàn)明顯的淡藍(lán)色小斑狀或條帶狀白鎢礦集合體。白鎢礦在透輝石矽卡巖中的石英脈或地表鐵錳礦化地段較富集，局部含量可達(dá)2%。

2.3 圍巖蝕變

礦體嚴(yán)格受花崗巖溪口組石灰?guī)r的外接觸帶控制，貯存在透輝石矽卡巖帶及其全風(fēng)化帶中，與礦化有關(guān)的圍巖蝕變主要有矽卡巖化、硅化、鐵錳礦化和鉛鋅礦化，次有黃鐵礦化、螢石化、碳酸鹽化、綠泥石化及絹云母化等。其中，透輝石矽卡巖中的硅化與原生白鎢礦關(guān)系密切，地表的鐵錳礦化與氧化白鎢礦關(guān)系密切。

矽卡巖化主要沿著花崗巖外接觸帶普遍發(fā)育，矽卡巖的組分較為簡(jiǎn)單，主要有透輝石、石英、硅灰石、螢石、石榴石、方解石等。一般形成透輝石矽卡巖和石榴石矽卡巖。硅化主要發(fā)育于透輝石矽卡巖和花崗巖體內(nèi)。透輝石矽卡巖中的硅化主要表現(xiàn)為呈石英細(xì)脈穿插在透輝石矽卡巖中或呈團(tuán)塊狀不規(guī)則分布于透輝石矽卡巖中；花崗巖體內(nèi)硅化主要沿裂隙和破碎帶充填，形成細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、透鏡狀、不規(guī)則樹(shù)枝狀的石英脈。鐵錳礦化大面積發(fā)育于礦區(qū)地表氧化帶中，主要為矽卡巖、原生黃鐵礦和軟錳礦、硬錳礦風(fēng)化形成及地表風(fēng)化淋濾富集形成。鉛鋅礦化主要發(fā)育于花崗巖外接觸帶的矽卡巖中，與鐵礦化和白鎢礦化關(guān)系密切。方鉛礦和閃鋅礦均呈不規(guī)則細(xì)粒狀分布于巖石中，局部呈脈狀、角礫狀充填于巖石裂隙中。黃鐵礦化主要發(fā)育于原生矽卡巖中或呈他形粒狀嵌布于矽卡巖礦物粒間。

3 礦床成因討論

基于中國(guó)矽卡巖型白鎢礦礦床成礦基本地質(zhì)特征的大背景，系統(tǒng)分析了漳平福坪白鎢礦床礦體地質(zhì)特征，并與閩北建甌上房礦區(qū)矽卡巖型白鎢礦床和江西香爐山礦區(qū)矽卡巖型白鎢礦床進(jìn)行對(duì)比討論，厘定福坪白鎢礦床成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦物化條件和成礦階段。

(1)成礦物質(zhì)來(lái)源：區(qū)域上早白堊世正長(zhǎng)花崗巖中鎢含量為1.0×10-6～3.6×10-6，平均為2.22×10-6，高于中國(guó)東部出露地殼(去碳酸鹽巖)鎢豐度值為0.97×10-6[5]，富集系數(shù)2.3，表明礦區(qū)早白堊世正長(zhǎng)花崗巖(S型)中鎢具有顯著富集的特征。前人研究表明，矽卡巖型白鎢礦礦床的鎢主要來(lái)源于燕山期中酸性花崗巖類(lèi)且主要為改造型(大陸地殼重熔或S型花崗巖)[6]。礦區(qū)白鎢礦體發(fā)育在早白堊世正長(zhǎng)花崗巖(S型)外接觸帶周邊分布，推測(cè)礦區(qū)鎢主要來(lái)源于早白堊世正長(zhǎng)花崗巖。礦區(qū)圍巖為早三疊世溪口組，原巖為石灰?guī)r。早白堊世正長(zhǎng)花崗巖侵入早三疊世溪口組石灰?guī)r，發(fā)生接觸熱變質(zhì)作用，致使區(qū)內(nèi)巖石蝕變?yōu)槲◣r或大理巖，這與典型矽卡巖型白鎢礦床的圍巖特征較為相似，推測(cè)鈣元素主要來(lái)源于早三疊世溪口組石灰?guī)r。此外，內(nèi)接觸帶的早白堊世正長(zhǎng)花崗巖鉀化明顯，鈣還可能部分來(lái)源于內(nèi)接觸帶的早白堊世正長(zhǎng)花崗巖的堿質(zhì)交代作用[7]。

(2)成礦物化條件：礦區(qū)內(nèi)白鎢礦體埋藏深度為0～68.6 m，礦體埋藏淺。矽卡巖型白鎢礦床的形成溫度變化范圍較大。一般矽卡巖形成溫度為400～500℃，硫化物形成溫度200～350℃，白鎢礦形成溫度為200～320℃[6]。白鎢礦形成過(guò)程中有CO2產(chǎn)生，降低了H+的濃度，表明成礦過(guò)程是在弱堿性條件下進(jìn)行的。成礦晚期隨著溫度的降低，礦床中出現(xiàn)有少量的方鉛礦、閃鋅礦等金屬硫化物。

(3)成礦階段劃分：根據(jù)礦石礦物的共生組合、脈體產(chǎn)狀、穿插關(guān)系及圍巖蝕變特征，大致推斷該礦床的礦物生成順序?yàn)槲◣r→白鎢礦、石英→方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦→鎢華。礦床成礦過(guò)程劃分為熱液期和表生期。

①熱液期是主要的成礦期，又可劃分為3個(gè)階段[8]。

第一階段：矽卡巖階段，該階段主要表現(xiàn)為早期巖漿侵入圍巖，巖漿熱液向圍巖擴(kuò)散和滲透形成矽卡巖；主要為透輝石矽卡巖，少量石榴石矽卡巖，局部見(jiàn)硅灰石矽卡巖及大理巖等，該階段基本沒(méi)有白鎢礦等金屬礦物出現(xiàn)。

第二階段：白鎢礦-石英-硫化物階段，是白鎢礦形成的主要階段。巖漿侵入晚期，巖漿熱液及鎢的絡(luò)合物形成的成礦流體在接觸帶內(nèi)，與圍巖發(fā)生接觸交代作用，形成白鎢礦，內(nèi)接觸帶主要表現(xiàn)為硅化；硫化物階段主要表現(xiàn)為形成方鉛礦、閃鋅礦、細(xì)粒黃鐵礦等金屬硫化物。

第三階段：碳酸鹽階段，主要表現(xiàn)為透輝石被大量方解石充填交代。

②表生期：原生白鎢礦床形成以后，在地質(zhì)作用下，礦體暴露于地表，經(jīng)風(fēng)化剝蝕作用，礦體內(nèi)部發(fā)生變化。

(4)成因探討：以早白堊世正長(zhǎng)花崗巖為主的中酸性巖漿侵入帶來(lái)大量的成礦元素鎢，鎢與氧、氯或氟等元素化合，形成WO2Cl2和WO2F2等絡(luò)合物[9-10]，與巖漿期后熱液一起形成成礦流體，在弱堿性和中高溫度的物化條件下與早三疊世溪口組石灰?guī)r在接觸帶內(nèi)發(fā)生交代作用，從而在成礦有利部位沉淀富集形成白鎢礦，其反應(yīng)式如下：

WO2Cl2+2CaCO3—→CaWO4(白鎢礦)+ CaCl2+2CO2

WO2F2+2CaCO3—→CaWO4(白鎢礦)+ CaF2+2CO2

4 找礦標(biāo)志

(1)白鎢礦具有熒光反應(yīng)，在熒光燈照射下顯淡藍(lán)色，是地表基巖露頭尋找白鎢礦的直接找礦標(biāo)志。

(2)區(qū)內(nèi)土壤鎢的異常濃集中心是尋找白鎢礦的重要標(biāo)志。

(3)區(qū)內(nèi)原生白鎢礦均分布于透輝石矽卡巖中，透輝石矽卡巖是尋找白鎢礦的重要找礦標(biāo)志。

(4)早三疊世溪口組石灰?guī)r與早白堊世正長(zhǎng)花崗巖外接觸帶及其地表氧化帶是白鎢礦成礦的有利部位。

(5)區(qū)內(nèi)鐵錳礦化是尋找地表氧化白鎢礦的重要標(biāo)志；透輝石矽卡巖中的硅化是尋找白鎢礦的重要標(biāo)志。

此文是在福建省漳平市福坪礦區(qū)鐵多金屬礦詳查工作總結(jié)而成，系項(xiàng)目組集體勞動(dòng)的成果。文章編寫(xiě)過(guò)程中承蒙福建省核工業(yè)二九五大隊(duì)林國(guó)榮教授級(jí)高工審閱并提出寶貴的意見(jiàn)和建議，在此深表感謝！