朱溪超大型鎢（銅）多金屬礦床蝕變礦物學(xué)特征及其地質(zhì)意義*

王 慧 吳德海 王宇飛 華國歡 張 蕊,2 張棟梁,2 劉 斌

（1.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2.自然資源部離子型稀土資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院資源環(huán)境與珠寶學(xué)院；4.會(huì)昌縣自然資源局）

朱溪鎢（銅）礦床目前已探明WO3資源量達(dá)344萬t，銅資源量為10萬t，是世界上最大的鎢礦床。該礦床位于塔前—賦春多金屬成礦帶，自新元古代以來經(jīng)歷了多期構(gòu)造—巖漿事件，成礦條件極為有利，存在矽卡巖型、石英脈型、石英—白云母脈型和蝕變花崗巖型等多種不同成因類型的鎢礦體。其中，矽卡巖型礦化占據(jù)重要地位，研究其礦物學(xué)特征對該礦床找礦以及后續(xù)科研方向具有重要的指導(dǎo)意義。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

朱溪礦區(qū)地處欽—杭結(jié)合帶的江西段，欽—杭結(jié)合帶由揚(yáng)子板塊與華夏板塊兩大古板塊俯沖碰撞拼接而成。目前普遍認(rèn)為，中生代時(shí)期欽州灣—杭州灣結(jié)合帶經(jīng)歷了構(gòu)造轉(zhuǎn)換事件，導(dǎo)致其構(gòu)造背景由碰撞擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)殛憙?nèi)巖石圈伸展拉張，長期經(jīng)歷著構(gòu)造—巖漿—變質(zhì)等事件，地質(zhì)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，其中最為著名的是燕山期成礦大爆發(fā)［1-3］。

區(qū)域出露地層包括早元古代雙溪鎢群火山碎屑巖、中元古代的田里片巖、中—新元古代變質(zhì)沉積巖與少量的蛇綠巖體，寒武系到上三疊統(tǒng)的海相碎屑巖和碳酸鹽巖，中三疊統(tǒng)到下侏羅統(tǒng)的近海碎屑巖，中—上侏羅統(tǒng)的沉積巖和火山巖，以及NE向展布的陸內(nèi)拉分盆地內(nèi)沉積的白堊系紅色砂巖［4-5］。

研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，歷經(jīng)了晉寧期、加里東期、華力西—印支期以及燕山期等多階段的大規(guī)模構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)斷裂構(gòu)造盤根錯(cuò)節(jié)，極為復(fù)雜，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NE向構(gòu)造斷裂，橫穿整個(gè)研究區(qū)，基本控制了礦床的形成和展布［6］。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，以晉寧期與燕山期中—酸性花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)最為活躍，其中，燕山期巖漿活動(dòng)與成礦緊密相關(guān)。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)地層主要由以下兩部分構(gòu)成，中—新元古代（Pt3w）的變質(zhì)巖基底以及石炭系—白堊系的沉積巖蓋層，沉積巖蓋層與變質(zhì)巖基底呈角度不整合接觸。目前已探明白鎢礦化主要發(fā)育在中石炭統(tǒng)的黃龍組（C2h）、船山組（C2c）以及下二疊統(tǒng)的棲霞組（P2q）、茅口組（P2m），這些地層的W、Cu、Zn等成礦元素背景值均較高，是中國東部地殼元素豐度值的數(shù)倍至數(shù)十倍［6-7］。朱溪礦區(qū)主要發(fā)育有NE向、NW向、近EW向3組方構(gòu)造，以NE向?yàn)橹鳌?/p>

朱溪礦區(qū)巖漿活動(dòng)發(fā)育且復(fù)雜，以黑云母花崗巖為主體，埋藏層位較深，地表露頭少。新鮮花崗巖中并未見有白鎢礦化，主要在部分蝕變花崗巖中或者晚期流體與花崗巖的接觸部位可見明顯或者微弱的星散浸染狀白鎢礦。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

朱溪礦床大部分為隱伏礦體，埋藏較深，鎢、銅礦體總體產(chǎn)狀與所賦地層大致相同，走向NE，傾向NW。鎢礦體主要賦存在黃龍組（C2h）與船山組（C2c）下部，礦體形態(tài)以似層狀、透鏡狀為主；銅礦體賦礦層位較鎢礦化更淺或更深，呈似層狀或透鏡狀；鎢銅礦體分布層位主要在黃龍組（C2h）及其與船山組（C2c）或酸性花崗巖的接觸帶附近［8］。鎢成礦階段可分為矽卡巖階段（早期矽卡巖階段、晚期矽卡巖階段）、熱液礦化階段（石英—白云母脈型、石英脈型）、蝕變花崗巖階段。

2.2 礦物特征

朱溪鎢（銅）礦床主要礦石礦物為白鎢礦、黃銅礦、黃鐵礦，其它常見金屬礦物還包括閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、輝鉍礦、毒砂等；脈石礦物包括石榴子石、單斜輝石、硅灰石、符山石、石英、長石、云母、蛇紋石、透閃石、綠泥石、綠簾石、絹云母及方解石等。礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、溶蝕交代結(jié)構(gòu)和固溶體分離結(jié)構(gòu)；構(gòu)造以細(xì)脈浸染狀為主，其次為浸染狀、團(tuán)斑狀、塊狀—團(tuán)塊狀構(gòu)造、脈狀等。各階段礦物生成順序見圖1。

2.3 圍巖蝕變特征

朱溪礦區(qū)圍巖蝕變主要有接觸交代變質(zhì)和熱液蝕變2種方式［9］。碳酸鹽巖常見的蝕變種類有脈狀碳酸鹽蝕變、硅化、大理巖化、石英—白云母化、矽卡巖化、角巖化、綠泥石化、蛇紋石化等；深部花崗巖的蝕變類型有硅化、伊利石化、綠泥石化等。

3 矽卡巖礦物特征

輝石主要形成于早期矽卡巖階段，符山石主要形成于晚期矽卡巖階段，符山石在早期矽卡巖階段也有生成，可反映流體從早期矽卡巖階段到晚期矽卡巖階段的演化特征。電子探針分析在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和自然資源部離子型稀土資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院）完成。

3.1 輝石

朱溪鎢（銅）礦床中輝石與石榴子石關(guān)系密切，均為矽卡巖早期階段主要脈石礦物。朱溪礦床主要為透輝石與鈣鐵輝石，鈣鐵輝石主要分布在淺部以石榴子石為主的肉紅—亞麻色塊狀矽卡巖中，透輝石主要分布在深部以輝石為主的透綠色—墨綠色脈狀矽卡巖中，2種輝石在顯微鏡下光學(xué)特征相似，在單偏光下呈無色或者綠色，呈透明—半透明，干涉色二級(jí)藍(lán)綠—橙黃，自形程度較高，多呈粒狀、柱狀。鈣鐵輝石SiO2含量在48.79%～55.66%，CaO含量在23.20%～25.18%，F(xiàn)eOT含量在0.04%～23.79%，MgO含量在0.04%～18.02%，MnO含量在0.01%～4.70%，Al2O3含量在0.01%～0.93%，Na2O含量在0.01%～0.27%；透輝石SiO2含量在52.41%～55.46%，CaO含量在25.54%～27.00%，F(xiàn)eOT含量在0.21%～6.35%，MgO含量在12.60%～17.88%，MnO含量在0.02%～1.36%，Al2O3含量在0.05%～2.12%，Na2O含量在0～0.13%。

從輝石電子探針數(shù)據(jù)分析結(jié)果（表1）和端元成分三角圖解（圖2）可看出，朱溪礦床輝石屬于透輝石—鈣鐵輝石系列，主要為透輝石（Di含量為0.25%～99.84%，平均57.95%），鈣鐵輝石次之（Hd含量為0.12%～89.08%，平均35.47%），以及少量的鈣錳輝石（Jo含量為0～16.93%，平均6.57%）。對比觀察同一鉆孔（ZK5409）不同深度的輝石，從深部到淺部輝石的顯微特征變化趨勢表現(xiàn)為較強(qiáng)蝕變→弱蝕變或無蝕變→較強(qiáng)蝕變，化學(xué)成分分析呈現(xiàn)出端元組分Di先降低后升高再降低，Hd先升高后降低再升高的變化規(guī)律。主量元素計(jì)算結(jié)果表明，朱溪礦床鈣鐵輝石中鐵元素基本上都為Fe2+，流體環(huán)境偏還原，透輝石大多為Fe3+，流體環(huán)境偏氧化。輝石的端元成分表明，較深部3個(gè)樣品大多集中在透輝石（Di）一側(cè)，較淺部4個(gè)樣品更傾向于鈣鐵輝石（Hd），且部分有向鈣鐵輝石過渡的趨勢，亦表明朱溪鎢（銅）礦床中矽卡巖從深部到淺部流體逐漸從氧化向還原演化［10］。

3.2 符山石

符山石主要形成于退化蝕變矽卡巖階段，常與石榴子石、螢石共生，交代早期石榴子石，被晚期螢石、白鎢礦以及石英等礦物交代，符山石蝕變程度不等，有無—較弱蝕變或者蝕變程度中等—強(qiáng)。單偏光下礦物為無色—淺黃色，具有環(huán)帶狀構(gòu)造，呈粒狀、柱狀或者放射狀集合體產(chǎn)出，自形程度較好，同一切面上常見到干涉色不均勻的現(xiàn)象，干涉色為Ⅰ級(jí)灰，偶見白色、靛藍(lán)等異常干涉色。符山石電子探針分析結(jié)果表2顯示，CaO含量在39.11%～34.03%，SiO2含量在34.76%～36.93%，Al2O3含量在15.94%～19.57%，F(xiàn)eOT含量在0.70%～8.80%，MgO含量在0～2.80%，MnO含量在0.04%～4.69%，其中揮發(fā)分F含量在0～2.31%，Cl含量在0～0.13%，F(xiàn)元素含量（均值1.50%）較高，表明揮發(fā)性成分在矽卡巖早期流體中含量相對充足。對比觀察同一鉆孔不同深度的符山石，從深部到淺部符山石化學(xué)成分分析整體上呈現(xiàn)出MgO組分先降低后升高再降低，F(xiàn)eOT組分先升高后降低再升高的變化規(guī)律，分別與輝石Di與Hd的組分變化對應(yīng)一致，說明輝石與符山石為同源產(chǎn)物。

4 地質(zhì)意義討論

矽卡巖礦物學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)深部輝石是以Fe3+為主的透輝石，淺部輝石是以Fe2+為主的鈣鐵輝石，表明朱溪鎢（銅）礦床矽卡巖流體從深部到淺部逐漸從氧化向還原演化。符山石礦物F含量（均值1.50%）較高，說明在早期矽卡巖階段—晚期矽卡巖階段流體揮發(fā)性成分相對充足。一方面，F(xiàn)元素充足的流體，流體的黏度較低，為成礦物質(zhì)的長距離運(yùn)輸提供了十分便利、穩(wěn)定的流體環(huán)境，并且可在白鎢礦沉淀的過程中可以充當(dāng)氧化劑，促進(jìn)物質(zhì)沉淀［11］，白鎢礦與螢石的常見伴生現(xiàn)象也佐證了這一點(diǎn)；另一方面，結(jié)晶作用晚期揮發(fā)性元素的飽和促使巖漿去氣作用的發(fā)生并出溶流體，揮發(fā)分常具較強(qiáng)的金屬搬運(yùn)能力而其又趨向于在流體相中富集，使得多種金屬元素在熱液系統(tǒng)中聚集成礦［12-14］。朱溪礦床中符山石、磷灰石、螢石等富F或P元素的礦物廣泛發(fā)育。W具有離子半徑小、電價(jià)高、極化能力強(qiáng)的特點(diǎn)，一般不易與F、Cl等元素形成絡(luò)合物，而是以［WO4］2-、（Na、K）2WO4、H2WO4等形式被搬運(yùn)遷移［15］，在巖漿—熱液體系中，W和Cu可能是由烷烴、氟化物和磷酸鹽配合物搬運(yùn)的，在達(dá)到合適沉淀的條件之前可進(jìn)行長時(shí)間長距離的運(yùn)移。

5 結(jié) 論

（1）成礦早期矽卡巖階段主要礦物組合為石榴子石+單斜輝石（鈣鐵輝石/透輝石）+硅灰石+橄欖石+少量符山石；晚期矽卡巖階段，礦物組合為白鎢礦+螢石+透閃石+黃銅礦+蛇紋石+磷灰石+符山石；熱液礦化階段又可具體化分為石英—白云母型與石英脈/石英硫化物脈型2種，石英—白云母階段的典型組合為石英+白云母+白鎢礦+螢石；石英—硫化物階段脈石礦物主要為石英、螢石，硫化物在此階段大量形成。

（2）朱溪礦床輝石屬于透輝石—鈣鐵輝石系列，主要為透輝石（Di平均57.95%），鈣鐵輝石次之（Hd平均35.47%），以及少量的鈣錳輝石（Jo平均6.57%）。電子探針主量元素結(jié)果分析表明，較淺部鈣鐵輝石主要為Fe2+，較深部透輝石主要為Fe3+，表明朱溪鎢（銅）礦床中矽卡巖從深部到淺部流體逐漸從氧化向還原演化；符山石礦物學(xué)研究顯示F含量（均值1.50%）較高，表明在早期矽卡巖階段—晚期矽卡巖階段流體揮發(fā)性成分相對充足。