湖南省崇陽坪地區(qū)寨溪山鎢礦床圍巖蝕變與礦化規(guī)律研究

李永德，呂書君*，蘇康明，周 云

LI Yong-De1,Lyu Shu-Jun1*,SU Kang-Ming1,ZHOU Yun2

(1.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇七隊(duì)，懷化418000；2.中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205）

（1.No.407 team of Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Hunan Province,huaihua 418000,China;2.Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,China）

湖南省崇陽坪地區(qū)位于揚(yáng)子地塊與華南裂陷槽的過渡地帶——雪峰加里東褶皺帶[1-5]，該區(qū)經(jīng)歷了雪峰、加里東、印支、燕山等幾次大的地殼運(yùn)動(dòng)，褶皺、斷裂發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，地層廣泛出露，成礦條件優(yōu)越（圖1），分布有上茶山鎢礦、寨溪山鎢礦、中村鎢礦、沙溪鎢礦、牛角界鎢礦等眾多鎢礦床。寨溪山鎢礦床位于湖南省邵陽市，地處雪峰加里東褶皺帶南緣，空間上產(chǎn)于崇陽坪巖體內(nèi)，分為苦梨樹礦段和紅巖礦段，分別位于巖體東部和南部之內(nèi)接觸帶上。2010年11月以來，湖南省地勘局四〇七隊(duì)在該區(qū)開展了勘查工作，發(fā)現(xiàn)多個(gè)鎢礦（化）體，見礦厚度2.70～28.20 m，品位0.070%～0.327%，礦床規(guī)模為中型[6]。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變強(qiáng)烈，由花崗巖到礦化體具有明顯的蝕變分帶。迄今對(duì)礦區(qū)與花崗巖成礦有關(guān)的圍巖蝕變研究基本空白。因此，對(duì)礦區(qū)圍巖蝕變、礦化富集規(guī)律進(jìn)行研究，將有利于了解蝕變與成礦的關(guān)系，并對(duì)進(jìn)一步指導(dǎo)找礦工作具有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

寨溪山鎢礦床大地構(gòu)造位置位于雪峰加里東褶皺帶南緣。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、古近系和第四系等，其中以南華系、震旦系、寒武系和奧陶系為主，主要為一套淺變質(zhì)的中細(xì)碎屑巖建造，巖性主要為砂巖、砂質(zhì)板巖、板巖、硅質(zhì)巖及少量灰?guī)r等[7-9]。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要為北東向褶皺、斷裂，南北向、北西向斷裂次之，其中規(guī)模較大的有北東向羅翁-隴城深斷裂和南北向鐵山廟-武陽深大斷裂，它們對(duì)崇陽坪地區(qū)酸性巖體及賦存于巖體中的鎢礦起控制作用（圖1）。

圖1 湖南省崇陽坪地區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)略圖Fig.1 Regional geological sketch map of Chongyangping,Hunan

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，以酸性巖為主，從北向南依次為中華山、崇陽坪、瓦屋塘巖體，它們沿鐵山廟-武陽斷裂侵入，形成近南北向展布、延伸長(zhǎng)150 km的構(gòu)造巖漿巖帶，呈巖基、巖株產(chǎn)出。巖性主要為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，它們成為崇陽坪地區(qū)最主要的地質(zhì)體和礦化圍巖，圍繞它們發(fā)現(xiàn)有多處鎢、錫、鉛、鋅、銀、金等礦床（點(diǎn)）及礦化點(diǎn)[6]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

寨溪山鎢礦區(qū)地層主要出露震旦系、寒武系、奧陶系、第四系，震旦系主要出露于礦區(qū)的北部，自上而下分別為陡山沱組和留茶坡組，陡山沱組以砂質(zhì)板巖、白云巖為主，留茶坡組由硅質(zhì)巖、炭質(zhì)板巖組成。寒武系小煙溪組在礦區(qū)北部小面積分布，由硅質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖組成。奧陶系白水溪群主要出露于礦區(qū)南部，由板巖、砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖組成。地層由北向南逐漸變新，由于受崇陽坪花崗巖體的侵入接觸變質(zhì)作用影響，區(qū)內(nèi)形成了廣泛的角巖、大理巖。

寨溪山礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育北東向、北西向、近東西向等節(jié)理裂隙，以北東向節(jié)理裂隙為主，是礦區(qū)鎢礦的控礦構(gòu)造，傾向南東，傾角46°～88°寨溪山鎢礦區(qū)產(chǎn)于崇陽坪巖體內(nèi)，分為苦梨樹礦段和紅巖礦段，分別位于巖體東部和南部之內(nèi)接觸帶上（圖2）。崇陽坪巖體呈巖株?duì)罨驇r脈狀出露，侵入于震旦系、寒武系及奧陶系之中，其巖性主要為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，呈灰白色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母，副礦物有鋯石、電氣石、磷灰石、堇青石等。巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)表明，礦區(qū)花崗巖為過鋁質(zhì)的S型花崗巖，是地殼物質(zhì)重熔產(chǎn)物，花崗巖侵位年齡214.2±1.7 Ma，為印支期侵入巖[6]。

3 礦床地質(zhì)特征

鎢礦化主要賦存于巖體與地層接觸帶附近的細(xì)粒、中細(xì)粒花崗巖內(nèi)。礦區(qū)分布含鎢礦化帶3條（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），礦化帶長(zhǎng)2400～3100 m，寬2～100 m，主要由石英細(xì)脈、電氣石石英細(xì)脈及中細(xì)粒（斑狀）花崗巖組成，細(xì)脈寬一般0.2～3.0 cm，密度一般1～13條/m，在細(xì)脈分支復(fù)合、膨大縮小頻繁、細(xì)脈分布密集等部位，礦化相對(duì)較富集。主要礦體長(zhǎng)1500～2600 m，厚2.70～28.20 m，品位0.070%～0.327%，礦體傾向南東，傾角75～88°。礦石中金屬礦物主要有白鎢礦、黃鐵礦、黑鎢礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、輝鉬礦，非金屬礦物以石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、電氣石、白云母、方解石等為主。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形、他形晶粒結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為脈狀、浸染狀、團(tuán)塊狀（圖3）。

圖2 寨溪山礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological sketch map of Zhaixishan mine

4 圍巖蝕變分帶與礦化階段

該礦區(qū)白鎢礦體主要賦存于花崗巖中的石英電氣石脈內(nèi)，各種蝕變主要分布在石英電氣石脈兩側(cè)（圖 4）。

4.1 主要蝕變類型

礦區(qū)內(nèi)石英電氣石脈側(cè)（以下簡(jiǎn)稱脈側(cè)）的圍巖蝕變主要有云英巖化、鉀長(zhǎng)石化、硅化、電氣石化、鈉長(zhǎng)石化等，各蝕變類型特征如下：

(1)電氣石化與鎢礦化空間上密切共生，大多與石英一起構(gòu)成電氣石石英脈，巖石經(jīng)電氣石化后顏色變深。

(1)云英巖化為礦區(qū)內(nèi)分布較為廣泛的一種脈側(cè)蝕變，主要發(fā)育在白鎢礦成礦階段，在脈兩側(cè)可見不同規(guī)模、不同強(qiáng)度的云英巖化出現(xiàn)，一般寬幾厘米，常常與鉀長(zhǎng)石化、硅化一起構(gòu)成脈側(cè)蝕變。云英巖化最直觀的反映是原巖退色，暗色礦物如黑云母含量明顯變少，原巖顏色變淺，而石英、白云母含量增高。

(2)鉀長(zhǎng)石化主要分布于脈兩側(cè)，以兩種形式出現(xiàn)：一種分布于脈與云英巖化之間，為“內(nèi)鉀長(zhǎng)石化帶”，鉀長(zhǎng)石有時(shí)呈顆粒狀分布在脈內(nèi)，有時(shí)形成寬0.5-2厘米的鉀長(zhǎng)石脈或鉀長(zhǎng)石-石英脈；一種以云英巖化帶外側(cè)的鉀長(zhǎng)石化邊形式出現(xiàn)，一般寬度較窄，僅0.5-1厘米。經(jīng)過鉀長(zhǎng)石化后的巖石中鉀長(zhǎng)石的含量增加明顯，有時(shí)甚至增至81%。在野外及顯微鏡下多處見到白鎢礦顆粒分布在鉀長(zhǎng)石粒間的現(xiàn)象。

(3)硅化主要分布在脈兩側(cè)，寬度一般幾厘米，鏡下可見石英交代鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石。硅化巖石的顏色較正?；◢弾r淺些，有些巖石退色嚴(yán)重，變?yōu)闇\灰白色。

4.2 圍巖蝕變分帶與礦化階段

(1)圍巖蝕變分帶

圍巖蝕變水平分帶，主要有三種形式，有時(shí)也為這三種形式中的某種或任意幾種的疊加：①石英電氣石脈→鉀長(zhǎng)石化→云英巖化花崗巖→正常花崗巖。②石英電氣石脈→硅化→云英巖化→鉀長(zhǎng)石化邊→正常花崗巖。③石英電氣石脈→硅化花崗巖→正?；◢弾r。目前礦區(qū)垂直方向的蝕變分帶特征不太明顯，根據(jù)野外觀察及巖礦鑒定結(jié)果，大致歸納了一些規(guī)律，即脈中上部云英巖化、硅化、鉀長(zhǎng)石化相對(duì)較強(qiáng)，大多為這幾種蝕變的疊加。脈中下部蝕變相對(duì)較弱，僅局部脈側(cè)見弱云英巖化。

圖3 寨溪山礦區(qū)白鎢礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造野外及顯微鏡下照片F(xiàn)ig.3 Field and microscope photographs for structure of scheelite ore in the Zhaixishan ore district

(2)礦化階段

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，礦物共生組合以及穿插關(guān)系，可將成礦過程劃分為以下四個(gè)階段：

（Ⅰ）硅酸鹽階段，主要形成鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母等硅酸鹽礦物。

（Ⅱ）氧化物階段：主要形成黑鎢礦、錫石、石英、鉀長(zhǎng)石、電氣石，少量白鎢礦、白云母等，為黑鎢礦的主要形成階段。

（Ⅲ）硫化物階段：主要形成石英、白鎢礦、輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂、白云母等，形成白鎢礦的主要階段。

（Ⅳ）碳酸鹽階段：主要形成方解石、綠簾石、絹云母、沸石等。

5 蝕變帶巖石物質(zhì)組分變化特征

蝕變和礦化的實(shí)質(zhì)就是成礦過程中物質(zhì)組分帶入帶出的結(jié)果，研究各蝕變帶的地球化學(xué)特征和元素遷移規(guī)律，有助于了解寨溪山白鎢礦床成礦物質(zhì)來源、成礦流體系統(tǒng)特征及其成礦作用過程[10-11]。

本次研究共采了7件蝕變帶巖石樣品，樣品編號(hào)ZXS13～ZXS18。測(cè)試主量元素采用ME-XRF26硅酸鹽巖主微量精密分析—X熒光光譜儀熔融法，分析誤差＜5%，測(cè)試在澳實(shí)分析檢測(cè)（廣州）有限公司澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成。巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理及作圖采用路遠(yuǎn)發(fā)的Geokit軟件[12]。

5.1 蝕變巖石特征

鈉長(zhǎng)石化白云母化鉀長(zhǎng)巖：斜長(zhǎng)石多被白云母、鈉長(zhǎng)石與少量絹云母集合體交代，僅見部分殘余。黑云母全被白云母微量石英集合體交代呈假象。鉀長(zhǎng)石他形粒狀鑲嵌。白云母鱗片變晶交叉分布鉀長(zhǎng)石間，鈉長(zhǎng)石半自形板狀變晶，多分布白云母集合體中（圖 5A、a）。

圖4 寨溪山礦區(qū)脈側(cè)圍巖蝕變及白鎢礦野外照片F(xiàn)ig.4 Field photographs for rock alteration and tungstite in the Zhaixishan ore district

鉀長(zhǎng)石化花崗巖：鉀長(zhǎng)石、石英粒狀，顆粒之間為緊密鑲嵌的鋸齒狀邊，鉀長(zhǎng)石可見錯(cuò)動(dòng)形成的構(gòu)造雙晶，交代斜長(zhǎng)石，有些呈斜長(zhǎng)石假象；石英具明顯的波狀消光（圖5B、b）。

鉀長(zhǎng)石化云英巖化花崗巖：鉀長(zhǎng)石多呈他形粒狀，靠近石英電氣石脈中及附近呈殘余狀、碎粒狀分布于石英間或被電氣石膠結(jié)包裹。次生石英，呈他形粒狀鑲嵌，波狀消光，多包裹電氣石，有的包裹鉀長(zhǎng)石。電氣石呈粒狀、柱狀、針狀，多集中呈脈狀，部分包裹石英。斜長(zhǎng)石被鉀長(zhǎng)石、石英、白云母等所交代（圖 5C、c）。

硅化花崗巖：斜長(zhǎng)石半自形—自形板狀，絹云母化；石英他形粒狀，重結(jié)晶明顯，交代鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石；鉀長(zhǎng)石他形粒狀，見包裹細(xì)粒斜長(zhǎng)石、黑云母（圖 5D、d）。

各種交代蝕變巖石主要礦物列于表1。

表1 寨溪山鎢礦區(qū)各種交代蝕變巖石主要礦物含量（%）Table 1 Content table for main mineral of various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

5.2 蝕變帶巖石物質(zhì)組分變化

蝕變帶巖石樣品分析數(shù)據(jù)列于表2。本文運(yùn)用Grant(1986)的計(jì)算方法來確定各蝕變巖石物質(zhì)成分的遷移情況[13]，其計(jì)算公式如下：

△C=（CiF/CiA）×（CA-CF）

式中：CiF和CiA分別為未蝕變巖石和蝕變巖石惰性組分的含量，CF和CA分別為未蝕變巖石和蝕變巖石某組分的含量值，△C為蝕變巖石相對(duì)于未蝕變巖石某組分的遷移量。選擇P2O5作為不活潑元素來計(jì)算各蝕變帶巖石組分遷移量（表2，表3）。

糜棱巖和硅化花崗質(zhì)碎裂巖的SiO2富集明顯，Al2O3、TFe、Na2O、K2O 都有不同程度的虧損，W富集不明顯，含量分別為 1.0×10-6、1.45×10-6；鈉長(zhǎng)石化鉀長(zhǎng)巖和鉀長(zhǎng)石化電氣石化花崗巖Al2O3、K2O有一定程度的富集，SiO2、TFe虧損明顯，W富集明顯，含量分別為 5.1×10-6、14.2×10-6；而電氣石化硅化花崗巖SiO2、K2O有一定程度的富集，Al2O3、TFe、Na2O呈現(xiàn)虧損，W具一定富集明顯，含量為3.6×10-6，說明W的富集與鉀長(zhǎng)石化、電氣石化密切相關(guān)（圖6）。另外，根據(jù)T·巴爾特法計(jì)算的巖石化學(xué)式分別列于表3，從表中看出與原花崗巖的巖石化學(xué)成分及T·巴爾特法計(jì)算的巖石化學(xué)式化學(xué)式相比，鈉長(zhǎng)石化鉀長(zhǎng)巖K2O的含量高于6%，Na2O稍高，帶入K離子數(shù)高達(dá)75個(gè)，帶入Na離子數(shù)高達(dá)10個(gè)，表明鉀長(zhǎng)石化較強(qiáng)，鈉長(zhǎng)石化相對(duì)較弱；糜棱巖與硅化花崗質(zhì)碎裂巖中的K2O的含量偏低，SiO2含量偏高，分別帶入Si離子數(shù)88、63個(gè)，表明硅化較強(qiáng)。且蝕變花崗巖中揮發(fā)分B含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原花崗巖，以上這些現(xiàn)象說明花崗巖經(jīng)過蝕變，帶出部分 Ca、Mg、Fe2+、Fe3+及少量 Ti組分進(jìn)入成礦溶液中，這與野外及室內(nèi)所觀察到的斜長(zhǎng)石、黑云母被鉀長(zhǎng)石、石英、白云母、電氣石交代，部分呈殘余，且局部發(fā)生脫鈣現(xiàn)象而造成折射率降低等現(xiàn)象相符，同時(shí)，還釋放出部分成礦元素W等組分。在形成鎢礦的過程中，除了需要豐富的鎢元素外，還需有大量的鐵、鈣質(zhì)。綠泥石、絹云母是黑云母的蝕變礦物，在蝕變過程中析出Fe2+與礦液中的WO42-結(jié)合形成黑鎢礦；在鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、云英巖化的過程中，斜長(zhǎng)石發(fā)生蝕變，被釋放出來的Ca2+與WO42-結(jié)合形成白鎢礦，進(jìn)而在內(nèi)接觸帶的印支期花崗巖中形成白鎢礦體，這一特點(diǎn)與贛北大湖塘超大型鎢礦床一致[14-15]。

在花崗巖的Q-Ab-Or等壓平衡圖中（圖7），可以看出：巖石發(fā)生鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、云英巖化后，蒸氣壓相對(duì)升高，尤其是鉀長(zhǎng)石化花崗巖的投影蒸氣壓可達(dá)到或超過4000 kg/cm2。在這種環(huán)境中，H2O、Na、K、F、B等揮發(fā)分和鎢等成礦元素高度集中[16]。

圖5 寨溪山鎢礦區(qū)各種交代蝕變巖石野外及室內(nèi)顯微鏡照片F(xiàn)ig.5 Field and microscope photographs for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

表2 寨溪山鎢礦區(qū)各種交代蝕變巖石主量元素測(cè)試結(jié)果Table 2 Data of the main element for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

表3 寨溪山鎢礦區(qū)各種交代蝕變巖石組分遷移結(jié)果（%）Table 3 Component migration results for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

表4 寨溪山鎢礦區(qū)各種交代蝕變巖石T?巴爾特法計(jì)算的巖石化學(xué)式Table 4 Rock chemical formula for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

圖6 寨溪山鎢礦區(qū)不同蝕變巖石組分遷移量圖Fig.6 Migration of major and trace elements for the different alteration zones in the Zhaixishan scheelite district

6 結(jié)論

（1）寨溪山鎢礦區(qū)內(nèi)熱液蝕變作用比較強(qiáng)烈，蝕變類型多樣，主要有云英巖化、鉀長(zhǎng)石化、硅化、電氣石化、鈉長(zhǎng)石化等，圍巖蝕變具有一定的水平分帶，主要有三種形式：①電氣石化→鉀長(zhǎng)石化→云英巖化花崗巖→正?；◢弾r。②電氣石化→硅化→云英巖化→鉀長(zhǎng)石化邊→正?；◢弾r。③硅化花崗巖→正?；◢弾r。鎢礦化主要賦存在鉀長(zhǎng)石化、電氣石化、云英巖化蝕變花崗巖中。

（2）蝕變花崗巖在蝕變過程中主量元素除TiO2、MnO、MgO外，其他元素遷移量發(fā)生了明顯的改變，尤其是 SiO2、Al2O3、K2O、B 等元素富集或虧損明顯，W在鉀長(zhǎng)石化、電氣石化蝕變花崗巖中富集明顯。

圖7 寨溪山鎢礦區(qū)花崗巖Q-Ab-Or等壓平衡圖Fig.7 Isobaric equilibrium diagram for granite in the Zhaixishan scheelite district

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