湘東鎢礦礦床地質(zhì)特征及深部找礦預(yù)測

黃德晶

(江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料技術(shù)系，廣東 江門 529000)

隨著多年來國內(nèi)礦山開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，相當(dāng)一部分礦山資源接近枯竭，已逐漸步入資源危機(jī)礦山行列[1-3]。湘東礦區(qū)自20世紀(jì)50年代投產(chǎn)以來已經(jīng)連續(xù)開采60余年，探明的可采鎢礦資源已接近枯竭[4]，加強(qiáng)礦區(qū)深部及其外圍找礦勘查工作，對于進(jìn)一步增加資源儲量，延長礦山服務(wù)年限大有裨益。湘東鎢礦地處湘贛邊界的茶陵縣高隆鎮(zhèn)境內(nèi)，位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊結(jié)合帶，鄧阜仙—諸廣山NW向和陵縣—臨武NE向構(gòu)造巖漿巖帶交匯處，為石英脈型鎢礦床[5]。受燕山期構(gòu)造活動影響，礦區(qū)構(gòu)造相互疊加，褶皺與斷裂發(fā)育，形成了以NW向斷裂為基底、NE向斷裂為骨架的構(gòu)造格局。區(qū)內(nèi)出露晚三疊世—晚侏羅世花崗巖體，巖體與成礦作用密切，特別是巖漿活動與構(gòu)造的相互作用，成為南嶺地區(qū)成礦的重要控制因素。近年來，大量學(xué)者對礦區(qū)構(gòu)造活動、巖漿活動與成礦作用的關(guān)系進(jìn)行了大量研究，盡管成果豐碩，但也存在明顯的爭議[6]，申維[7]認(rèn)為老山坳斷裂與成礦無關(guān)，基于礦脈容礦構(gòu)造而形成了成礦巖體的原生節(jié)理；譚滿堂等[8]認(rèn)為湘東礦區(qū)的老山坳斷裂發(fā)育于礦床成礦后期，不但未起到成礦作用，反而破壞了礦床成礦地質(zhì)條件；王登紅等[9]認(rèn)為湘東礦區(qū)內(nèi)早古生代—晚中生帶的區(qū)域構(gòu)造均與成礦有關(guān)?？傮w上，湘東鎢礦受限于地形構(gòu)造，區(qū)內(nèi)老山坳斷層的構(gòu)造屬性和成礦關(guān)系并未確定，深部找礦并未有較大突破。本研究通過對礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征進(jìn)行詳細(xì)分析，并對礦區(qū)深部進(jìn)行找礦預(yù)測，為礦區(qū)后續(xù)找礦勘探工作提供可靠依據(jù)。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

湘東鎢礦礦區(qū)內(nèi)褶皺與斷裂較發(fā)育，屬華南活化區(qū)[10]。礦區(qū)受燕山期構(gòu)造活動影響，構(gòu)造相互疊加，形成了以NW向斷裂為基底、NE向斷裂為骨架的構(gòu)造格局。其中，NE向斷陷盆地由白堊系構(gòu)造層形成，同時伴隨多火山作用，存在明顯的印支期復(fù)合巖體的侵入現(xiàn)象；在NW向斷裂帶南部存在廣泛的加里東期萬洋山巖體，同時存在錫田巖體侵入現(xiàn)象。由NE、NNE斷裂帶形成了湘東鎢礦主要的成巖成礦構(gòu)造，區(qū)內(nèi)主要的成礦巖體為鄧阜仙復(fù)式巖體，分布于太和仙穹窿部位，此外，錫田巖體分布也較多，為印支—燕山早期巖漿侵入形成。早期巖體侵入大，形成顯著的分帶性結(jié)構(gòu)，呈灰白色細(xì)粒和中細(xì)粒黑云母花崗巖巖性；晚期巖體規(guī)模較小，形成巖枝狀灰白色中—中細(xì)粒二云母花崗巖，巖體屬超酸性巖體，鎢、錫成礦條件優(yōu)良。區(qū)內(nèi)巖體表現(xiàn)為自變質(zhì)作用，有鈉長石化、黑云母化、白云母化等。礦區(qū)東南側(cè)圍巖中伴隨有較弱的熱變質(zhì)作用，形成了角巖、大理巖。區(qū)內(nèi)鎢、錫、銅、鉛等有色金屬礦產(chǎn)分布廣泛，貴金屬礦產(chǎn)有金、銀等，稀有金屬礦產(chǎn)主要有鈮、鉭、鋯英石等，煤、鐵資源也較為豐富，其中已探明的有色金屬礦產(chǎn)主要集中于巖體內(nèi)外接觸帶區(qū)域，煤炭資源和鐵礦主要集中于二疊系和泥盆系中。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

2.2 構(gòu) 造

礦區(qū)內(nèi)主要的斷層走向?yàn)镹EE向和NW向。其中，規(guī)模較大的斷層帶為EW向老山坳斷層(F1)以及NE向金竹壟斷層(F2)，形成了主要的成礦斷裂帶。老山坳斷層(F1)為礦區(qū)內(nèi)最大的斷裂構(gòu)造，整體長度達(dá)到10 km，出露于礦區(qū)中部的老山、竹山一帶，主要分布于中粒二云母花崗巖邊部區(qū)域。該斷層地表以溝谷為主，斷層特征顯著，斷裂面、斷層泥發(fā)育。斷層主體走向NEE傾向SSE，傾角為30°～40°。根據(jù)相關(guān)資料，該斷層由斑狀花崗巖漿入侵后形成，受多期次的影響作用，花崗巖漿的細(xì)粒、中粒狀結(jié)構(gòu)依次脈動上侵。 金竹壟斷層(F2)走向NE，屬逆斷層，主要分布于礦區(qū)金竹壟一帶，長約2 km，深部可見細(xì)粒白云母花崗巖充填，斷層傾向SE，傾角變化較大(30°～50°)，屬細(xì)粒白云母花崗巖導(dǎo)巖構(gòu)造。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)發(fā)育的巖體主要包括印支期巖體和燕山期巖體。其中，印支期巖體呈馬蹄形分布于鄧阜仙復(fù)式巖體周邊，占地面積130 km2，分布于礦區(qū)東部、南部地區(qū)，燕山期中細(xì)粒花崗巖穿插其中(圖1)。印支期巖體巖性以中粗粒斑狀黑云母花崗巖為主，巖體風(fēng)化面顯現(xiàn)出黃褐色，新鮮面呈現(xiàn)出淺灰色。巖體礦物組分以鉀長石、斜長石、石英、黑云母為主，含量分別為40%、26%、22%、12%。印支期似斑狀粗粒花崗巖內(nèi)發(fā)育有流面形葉理構(gòu)造和片麻理葉理構(gòu)造，以片麻理構(gòu)造為主，呈壓扁拉長的橢圓狀或條狀。燕山早期巖體成株?duì)?，出露于礦區(qū)西南、東南和中部區(qū)域，被細(xì)粒白云母花崗巖穿插侵入，巖性以塊狀結(jié)構(gòu)的中粒二云母花崗巖為主，巖體風(fēng)化面呈灰色，新鮮面為灰白色。巖體礦物組分以石英、鉀長石、斜長石、白云母、黑云母為主，含量分別為40%、25%、15%、10%～15%、3%～5%。石英粒徑為1～3 mm，以粒狀為主；鉀長石粒徑為1～3 mm，呈板狀；白云母為片狀結(jié)構(gòu)，顆粒感較大。燕山晚期巖體規(guī)模較小，呈零星狀分布于大斷層附近。

圖1 花崗巖樣品Fig.1 Granite samples

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)北礦脈圍巖硅化和絹云母化受蝕變作用影響強(qiáng)烈，黑色硅質(zhì)充填接觸帶附近發(fā)育密集網(wǎng)脈或細(xì)脈帶結(jié)構(gòu)，并在局部地區(qū)產(chǎn)生了明顯的碎裂現(xiàn)象(圖2(a))，形成次棱角狀或次圓狀角礫結(jié)構(gòu)。硅質(zhì)充填物由粒徑50 μm的石英微晶組成，晶體呈等軸粒狀三連邊結(jié)構(gòu)。對比北礦脈特征可知，南礦脈表現(xiàn)出輕微圍巖蝕變特征，且存在未被填充的破裂帶(圖2(b))。

圖2 礦脈圍巖蝕變特征Fig.2 Alteration characteristics of thesurrounding rock of ore veins

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

湘東鎢礦是一個典型的花崗巖體內(nèi)生石英脈型鎢礦床，礦體位于礦區(qū)NW向斷裂帶內(nèi)，由30余條具有開采價值的石英脈構(gòu)成，受老山坳斷層(F1)以及NEE向次級裂隙構(gòu)造共同控制。礦脈以F1斷層為界，分為南礦脈和北礦脈。南礦脈位于礦區(qū)中南部，呈NE走向，傾向NW，傾角為65°～80°，長300～ 1 800 m；南礦脈總體平直穩(wěn)定，整體結(jié)構(gòu)較簡單，常見塊狀構(gòu)造。礦脈組成以黑鎢礦、灰白石英為主，同時夾有少量硫化物。其中，黑鎢礦晶體成放射狀聚集，占礦脈體絕大部分，周邊分布有少量石英和硫化物，w(WO3)為0～33.69%，礦化較不均勻，變異系數(shù)為1.7～4，礦脈厚0.1～0.6 m，總體變化趨勢較穩(wěn)定。北礦脈位于礦區(qū)西北部，呈NE走向，傾向SE，傾角為45°～70°，礦脈數(shù)量較大，礦化不均勻度較大，礦體分布較為分散，并分布有較多的含硫化物。北礦脈寬度為數(shù)厘米至數(shù)十厘米，具有尖滅再現(xiàn)特征。綜合分析南北2組礦脈特征可知，湘東鎢礦具有典型的“五層樓分帶”模式[11]，F(xiàn)1斷層附近礦脈錯位頻繁，而遠(yuǎn)離斷層區(qū)礦脈趨于穩(wěn)定；礦脈垂直段上部以薄脈為主，由上往下脈幅增加。

3.2 礦石特征

礦區(qū)礦石構(gòu)造以浸染狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀、團(tuán)斑狀為主[12]，礦石中的金屬礦物主要為黑鎢礦、黃銅礦、閃鋅礦以及輝銀礦，同時含有少量白鎢礦、褐鐵礦和輝銅礦。黑鎢礦呈黑色或灰黑色，少部分呈淺灰白色油脂光澤，顆粒較小，粒徑通常小于0.2 mm，呈自形—半自形板柱狀或針狀，主要集中于石英脈邊沿和垂直段，形成梳狀構(gòu)造結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)V體圍巖為斜長角閃片巖時，則近片巖礦化體中黑鎢礦含量較高，遠(yuǎn)離片巖區(qū)域的礦化體中黑鎢礦的含量則會隨著距離的延長而下降。呈浸染狀的黑鎢礦賦存于榴子石、符山石等石英細(xì)脈內(nèi)以及石英脈與矽卡巖接觸帶中。黑鎢礦呈浸染狀嵌入石英脈顆粒和黃銅礦、磁黃鐵礦顆粒間，沿黑鎢礦解理或邊緣可見黃鐵礦、黃銅礦(圖3)。

圖3 礦石構(gòu)造特征Fig.3 Ore structural characteristics

4 深部找礦預(yù)測

4.1 找礦方向

礦區(qū)內(nèi)小規(guī)模的NE—NNE向斷裂帶和次級構(gòu)造間隙以及區(qū)域性NE—NNE向老山坳斷裂共同構(gòu)成了成礦構(gòu)造。特別是分布于斷裂帶周邊的脆性破裂，與斷裂帶共同構(gòu)成了容礦構(gòu)造。湘東鎢礦南北礦脈與老山坳斷層(F1)形成過程中派生出的R、R′脆性破裂層保持了相同傾向，表明在R、R′脆性破裂層以及2組礦脈傾向的延伸方向是礦區(qū)后期找礦的重要區(qū)域。

礦區(qū)深部勘探資料分析表明，區(qū)內(nèi)老山坳斷層(F1)周邊礦化增強(qiáng)特征明顯，蝕變規(guī)模較大，礦化體厚度增加，表現(xiàn)出顯著的礦脈發(fā)育特征。結(jié)合成礦結(jié)構(gòu)面特征，預(yù)測該斷層深部破碎發(fā)育區(qū)可能存在石英脈型鎢礦體。

礦區(qū)南礦脈SS2、SS3出露連續(xù)，礦脈規(guī)模較大。SS2礦脈平均厚度為0.46 m，w(WO3)為0.442%，局部礦化強(qiáng)；礦脈體東端較厚，裂隙由西向東逐漸開闊，并發(fā)育條帶構(gòu)造，圍巖破碎硅化蝕變強(qiáng)烈，石英細(xì)脈發(fā)育；SS3礦脈淺部厚度大，礦化較均勻，富集明顯，總體礦化較均勻，深部 ZK40001、ZK40601鉆孔均見礦，礦化較好，w(WO3)為0.560%，礦化局部呈細(xì)短脈狀分布，圍巖硅化強(qiáng)，石英細(xì)脈發(fā)育。SS3礦脈南向F8斷層為硅化破碎帶，帶內(nèi)可見石英脈充填，為硅化蝕變帶，F(xiàn)8斷層?xùn)|端有一采坑曾開采出少量鎢礦石，西端也表現(xiàn)強(qiáng)烈的礦化現(xiàn)象。經(jīng)綜合分析，可推測SS2、SS3礦脈東端和深部區(qū)域存在較大的成礦潛力，F(xiàn)8斷層深部可能存在石英脈，找礦潛力巨大。

4.2 找礦靶區(qū)

根據(jù)湘東礦區(qū)成礦地質(zhì)特征以及區(qū)內(nèi)物化探數(shù)據(jù)，圈定了1處找礦靶區(qū)。該靶區(qū)位于礦區(qū)F8斷層以南3 km處，呈NW—ES向展布，處于老山坳斷層(F1)上盤。由于靠近F8斷層，該靶區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，表現(xiàn)出平行的條帶狀構(gòu)造(圖4)，條帶厚度不等，寬度為1～5 cm。

圖4 靶區(qū)礦化斷層結(jié)構(gòu)Fig.4 Mineralization fault structure of target area

靶區(qū)內(nèi)蝕變以硅化和絹云母化為主，在F8斷層接觸帶附近圍巖呈現(xiàn)出多向性，且破裂帶被黑色硅質(zhì)填充而形成復(fù)雜的網(wǎng)脈狀特征(圖5)，局部出現(xiàn)明顯的破裂現(xiàn)象，大部分角礫呈多次棱角狀和次圓狀，硅質(zhì)填充物由粒徑約為50 um的等軸粒狀微晶組成，表現(xiàn)出明顯的三連邊結(jié)構(gòu)。

圖5 網(wǎng)狀硅質(zhì)黑色細(xì)脈Fig.5 Silvery black veins with network structure

對靶區(qū)巖體的地球化學(xué)特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，該區(qū)巖體顯現(xiàn)出明顯的富鉀及堿特性，燕山期花崗巖w(SiO2)為65%～74.6%，w(Al2O3)為12.68%～15.69%，w(TiO2)為0.02%～0.3%，w(MgO)為0.02%～0.3%，w(Na2O)為2%～12.28%，w(K2O)為0.2%～7.31%，w(Na2O+K2O)為8.23%～12.43%。巖體的鋁飽和指數(shù)A/CNK值分析表明，靶區(qū)鄧阜仙燕山期花崗巖具有較高的分異程度。靶區(qū)內(nèi)發(fā)育條帶狀構(gòu)造，圍巖破碎且硅化蝕變強(qiáng)烈，石英細(xì)脈發(fā)育，同時具有較好的化探異常特征，W、Fe、Pb、Mn異常套合較好，礦化異常明顯，礦脈所處的硅化破碎帶為硅化蝕變帶，并表現(xiàn)出明顯的石英脈充填特征，深部找礦前景較好，值得進(jìn)一步開展工作。

5 結(jié) 語

對湘東鎢礦礦區(qū)地質(zhì)特征及礦床地質(zhì)特征進(jìn)行了詳細(xì)剖析，并圈定了1處位于礦區(qū)F8斷層以南3 km處的找礦靶區(qū)。經(jīng)過對靶區(qū)地層、巖性特征以及物探異常的綜合分析可知，該靶區(qū)找礦前景較好。此外，礦區(qū)值得進(jìn)一步開展工作的區(qū)域有：①R、R′脆性破裂層與南北礦脈傾向一致，兩者傾向的延伸方向；②礦區(qū)老山坳斷層(F1)下盤深處破裂發(fā)育區(qū)，SS2、SS3礦脈東端及深部、F8斷層深部以及同方向、不同類型和級別的斷裂裂隙交匯處，斷裂裂隙帶轉(zhuǎn)折部位以及波狀起伏地段；③深部含礦熱液中富含豐富的S2-的區(qū)域，構(gòu)造圍巖和蝕變巖接觸帶下盤以及礦脈石英結(jié)晶程度較高的區(qū)域。

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