湖南川口白水礦區(qū)鎢礦成礦機(jī)制研究

李 成，趙芳芳，周旭林，劉正軍，方 琴

（1.湖南省煤炭地質(zhì)勘查院，湖南 長沙 410000；2.湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇一大隊(duì)，湖南 長沙 410000；3.湖南省國土資源規(guī)劃院，湖南 長沙 410007）

湖南川口鎢礦田位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)南緣湘東斷隆區(qū)，處于常德—安仁北西向基底大斷裂與茶陵—郴州北東向基底大斷裂交匯處[1]。該區(qū)是鎢、錫、銅、鉛、鋅、金、銀等有色金屬成礦的有利地段[2]，目前已發(fā)現(xiàn)有楊林坳、三角潭、塘江沅等多個(gè)鎢礦區(qū)，找礦潛力較大[3]。白水鎢礦是近年來財(cái)政找礦項(xiàng)目在該區(qū)新發(fā)現(xiàn)的一重要鎢礦區(qū)，該區(qū)與周邊其他鎢礦床的成礦特點(diǎn)有所區(qū)別，本研究通過野外地質(zhì)工作，結(jié)合前人資料，對礦區(qū)和外圍開展深入的找礦調(diào)查研究，探討其控礦因素及成礦機(jī)制，旨在為本區(qū)后續(xù)找礦工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

礦區(qū)出露地層較簡單，只有青白口系高澗群架枧田組及少量第四系沉積。高澗群架枧田組出露于礦區(qū)東部，為一套海相沉積的泥砂質(zhì)碎屑巖系，主要有灰綠色、暗灰色薄層條帶狀絹云母板巖、綠泥石絹云母板巖、含凝灰質(zhì)砂巖等。澗群架枧田組板巖既是成礦母巖又是成礦的圍巖。

1.2 巖漿巖

本區(qū)區(qū)域上巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要出露有屬晚三疊世花崗巖的五峰仙巖體、將軍廟巖體以及屬中侏羅世花崗巖的川口巖體群。礦區(qū)出露巖體為川口巖體群的一部分，與三角潭鎢礦和塘江沅鎢礦的屋背沖地段同處于一個(gè)小巖體內(nèi)，主要出露于礦區(qū)西部，大致呈南北向展布。巖性有中粗粒黑云母花崗巖、中-細(xì)粒白云母花崗巖，分別屬中侏羅世巖前單元、中侏羅世道士仙單元。其中，中侏羅世道士仙單元中-細(xì)粒白云母花崗巖，在地表鮮有出露，在深部呈巖脈侵位于中侏羅世巖前單元中，為本礦區(qū)的賦（含）礦巖體。中侏羅世巖前單元，出露于地表，賦礦不明顯。

1.3 構(gòu)造

礦區(qū)位于川口隆起中次級隆起的核部，褶皺構(gòu)造不甚發(fā)育，主要表現(xiàn)在斷裂構(gòu)造上下盤附近的小的褶皺構(gòu)造。斷裂構(gòu)造經(jīng)多期活動(dòng)交叉復(fù)合，形跡繁雜，數(shù)量較多。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀

礦區(qū)內(nèi)的鎢礦（化）體主要集中在中部的白水次級窿起地段，賦存于花崗巖次級隆起的頂部以及花崗巖與板巖內(nèi)接觸帶中，沿巖體界線局部見較好的鎢礦化。鎢礦體與蝕變巖密切相關(guān)，礦石和圍巖肉眼上難以區(qū)別。自上而下分布Ⅹ、ⅩⅠ、ⅩⅡ、ⅩⅢ、ⅩⅤ5條主要礦體，礦體呈似層狀、厚板狀、楔狀，沿走向、傾向厚度變化較大，有膨脹收縮和分支復(fù)合的現(xiàn)象。礦體沿走向延長約800m，沿傾向控制寬度約為500m，平均品位為0.12%～0.4%。

礦區(qū)鎢礦化類型以巖體型鎢礦為主，其次為石英脈型鎢礦。巖體型鎢礦賦存于花崗巖類侵入體頂部，常為隱伏礦床，礦體是巖體的一部分，含礦花崗巖既是成礦的母巖，也是礦體的圍巖。石英脈型鎢礦礦體品位富，礦體賦存于花崗巖體內(nèi)外接觸帶附近，與花崗巖體密切相關(guān)，礦體主要受一組北東向石英脈帶控制。

2.2 礦石礦物成分

礦石金屬礦物主要有黑鎢礦、白鎢礦、黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦、輝銻礦等；非金屬礦物主要有石英、方解石、云母、電氣石、重晶石、石榴子石。相對而言，巖體型鎢礦石中云母類礦物較多，且含較多長石。

圖1 湖南川口鎢礦田構(gòu)造圖

黑鎢礦：黑色，呈脈狀、板狀、條帶狀、短柱狀、粒狀、放射狀等，褐黑色金屬光澤，多垂直或斜交脈壁生長（圖2），礦化集中，品位富。

白鎢礦：淡黃白色，呈粒狀、細(xì)脈狀、小塊狀，常發(fā)育于石英脈中黑鎢礦邊部（圖3）。

圖2 黒鎢礦垂直石英脈生長

圖3 黒鎢礦邊部的小塊狀白鎢礦

2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

白鎢礦呈它形-半自形粒狀集合體，呈不規(guī)則團(tuán)塊狀或星點(diǎn)狀或細(xì)脈狀分布于含鎢巖體及周邊的石英脈帶中；黑鎢礦呈他形粒狀星散狀分布于石英、云母等礦物間隙或被包裹于蝕變礦物中。相對而言，巖體型的礦石以鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)、變余花崗結(jié)構(gòu)、片粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，而石英脈型的礦石以粒柱變晶結(jié)構(gòu)、柱纖變晶結(jié)構(gòu)、鱗片粒柱變晶結(jié)構(gòu)為主。

礦石構(gòu)造以浸染狀構(gòu)造為主，黑鎢礦、白鎢礦、金屬硫化物等星點(diǎn)狀分散分布于礦石中。另外，時(shí)有塊狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造等。

2.4 圍巖蝕變

主要為巖體自變質(zhì)及沿?cái)嗔褬?gòu)造圍巖蝕變，主要有云英巖化、鈉長石化、鉀長石化、硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、白云母化、黑云母化、電氣石化、團(tuán)塊狀偉晶巖化、局部鉀長石化等，其中以云英巖化分布最廣，蝕變強(qiáng)度大。

3 礦化富集規(guī)律和控礦條件分析

3.1 礦化富集規(guī)律

3.1.1 巖體型鎢礦富集規(guī)律

巖體型鎢礦礦體呈層狀、似層狀賦存于板巖與花崗巖的接觸界面附近，巖漿侵位于高澗群板巖地層中，接觸面呈波浪式起伏。往往波峰部位為礦體的賦存地段。各種蝕變分帶界線不明顯，多為漸變過渡并且多種蝕變常組合在一起，巖體型鎢礦礦體主要產(chǎn)于云英巖化、鉀長石化帶中。

3.1.2 石英脈型鎢礦富集規(guī)律

石英脈型鎢礦礦體呈脈狀賦存于高澗群架枧田組板巖地層的邊部的破碎帶中及其附近的云英巖化帶中，主要分布在巖體型鎢礦化的上部。

3.2 控礦條件分析

3.2.1 成（控）礦地層

成（控）礦有利地層主要為高澗群架枧田組，該地層不僅有豐富的成礦物質(zhì)而且有促進(jìn)成礦的礦化劑，尤其是高澗群及其更古老的結(jié)晶基底地層，是巖體重熔巖漿的物質(zhì)基礎(chǔ)，為巖體及其晚期成礦流體提供了豐富的鎢源及礦化劑。架枧田組板巖在礦田及其外圍大多數(shù)礦床（點(diǎn)）的鎢礦化當(dāng)中，主要起著隔擋礦液的逸散而集中向低壓擴(kuò)容空間運(yùn)移作用，并與成礦流體交換成礦物質(zhì)和礦化劑，使之流體成礦物質(zhì)和礦化劑濃度更高，更有利于成礦。

因此，高澗群架枧田組地層是礦床控礦、成礦重要因素，尤其是熱力及氣化—熱液變質(zhì)較強(qiáng)的接觸變質(zhì)帶內(nèi)，變質(zhì)程度深，斷裂構(gòu)造發(fā)育，高-中溫?zé)嵋夯顒?dòng)強(qiáng)烈而普遍的地層是有利的成礦地區(qū)。

3.2.2 成（控）礦花崗巖

中侏羅世道士仙單元中-細(xì)粒白云母花崗巖含有豐富的成礦物質(zhì)和礦化劑，是鎢成礦的有利巖體。巖體的成礦有利部位從平面上看，鎢礦體位于板巖與花崗巖的接觸界面附近，界面向花崗巖內(nèi)帶80m～300m范圍內(nèi)為礦體集中區(qū)。在剖面上，鎢礦體多位于花崗巖侵入體“背形”構(gòu)造的頂部；礦體呈層狀或似層狀，賦存于細(xì)粒白云母花崗巖層上部，近似平行于巖體接觸帶，呈類“蘑菇”形態(tài)。這表明了成礦物質(zhì)主要來源于巖漿熱液，巖漿活動(dòng)同時(shí)為鎢的成礦提供了礦質(zhì)活化、遷移、聚集所必需的熱液、熱動(dòng)力等。

4 成礦機(jī)制

巖體的成礦有利部位是花崗巖的隆起部位。其隆起部位亦即圍巖地層的褶皺隆起，此類隆起易于產(chǎn)生虛脫空間，有利于巖體晚期高溫含礦氣-液的聚集，且?guī)r體的隆起部位易產(chǎn)生“Q型”原生橫向張節(jié)理而給礦化流體的灌入留有空間。有利于鎢礦富集。

礦區(qū)受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下，深部高溫幔汁或巖漿沿?cái)嗔褬?gòu)造減壓帶向上侵入高澗群基底過程中發(fā)生重熔，使高澗群富鐵錳質(zhì)和富鈣質(zhì)組分轉(zhuǎn)入巖漿巖中，為形成白鎢礦準(zhǔn)備了物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著深度變淺，溫度稍降低，氧逸度增高，云英巖化增強(qiáng)。

同時(shí)對從巖體溢散而出的揮發(fā)組分、含礦汽液有更強(qiáng)的屏閉作用，使巖體作為一個(gè)成礦體系，維持壓力相對穩(wěn)定，富含成礦物質(zhì)的汽化熱液及揮發(fā)組分自下而上濃度逐步升高，以致熱液交代蝕變作用在巖體空間上發(fā)生分帶，鎢礦化亦隨之分帶富集。在時(shí)間上從早到晚，空間上從下到上發(fā)育有鉀長石化、鈉長石化、二云母化、白云母化、淺色云母化、云英巖石化等?；◢弾r漿結(jié)晶分異晚期—堿交代作用期：當(dāng)花崗巖中的黑云母、斜長石等被大規(guī)模的鉀交代時(shí)，常使相當(dāng)數(shù)量造礦元素（如TR、Be等）浸出活化轉(zhuǎn)移；在鈉長石化期開始有更高溫成礦元素（如Nb、Ta）集中；到巖漿期后氧化熱液作用期：二云母化、鋰白云母化、淺色云母化階段有W更大富集，這是形成巖體型鎢礦體主要時(shí)段；云英巖化階段亦有W、Be等大量晶出，因此在空間上具明顯的垂直分帶現(xiàn)象。

當(dāng)上侵到高澗群架枧田組板巖層是的花崗巖漿進(jìn)一步冷卻時(shí)，巖漿結(jié)晶固態(tài)體發(fā)生收縮，不僅在接觸面形成一定的虛脫空間，而且在巖體頂部、邊部產(chǎn)生垂直巖體長軸的橫節(jié)理，致使礦液從上而下倒貫充填節(jié)理、裂隙中，當(dāng)溫度及壓力等物理化學(xué)條件發(fā)生變化時(shí)，鎢礦從含量礦熱液中沉淀富集，形成石英脈型鎢礦。

5 找礦標(biāo)志

（1）巖石標(biāo)志。區(qū)內(nèi)重要成礦地層巖石為高澗群架枧田組砂質(zhì)板巖；成礦花崗巖是中侏羅世道士仙單元中-細(xì)粒白云母花崗巖，尤其是云英巖化的白云母花崗巖均為成礦有利巖石。

（2）構(gòu)造標(biāo)志。①在礦田及其外圍地區(qū)注意尋找次級小的隆起，特別是花崗巖穹窿構(gòu)造的次級隱伏的隆起部位，此類巖體的穹窿大多是鎢礦化的有利部分，可形成富大的花崗巖內(nèi)帶型的鎢礦體。②在高澗群組成的次級小隆起邊緣或與其復(fù)合的斷裂帶，經(jīng)變質(zhì)作用，可形成網(wǎng)脈狀鎢礦化，熱變質(zhì)程度高的地段則礦床規(guī)模大。

（3）接觸變質(zhì)及氣化—熱液變質(zhì)標(biāo)志。①在外接觸帶，鎢礦化地段一般發(fā)育云英巖化、角巖化，表明附近或其深部有隱伏花崗巖，若為白云母花崗巖穹窿則鎢礦化的可能性較大。②在外接觸帶見線型云英巖化帶、石英（硅化）細(xì)脈帶應(yīng)注意沿走向追索或考慮下部有否有大脈型的鎢礦化，進(jìn)而尋找離巖體近的鎢礦。

6 結(jié)論

（1）鎢礦成礦受高澗群架枧田組板巖及中侏羅世道士仙單元中-細(xì)粒白云母花崗巖控制明顯。澗群架枧田組板巖既是成礦母巖又是成礦的圍巖，脆性巖石易于產(chǎn)生破碎、斷裂及（層間）破碎帶，形成導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。成礦物質(zhì)主要來源于巖漿熱液，巖漿活動(dòng)同時(shí)為鎢的成礦提供了礦質(zhì)活化、遷移、聚集所必需的熱液、熱動(dòng)力等。

（2）研究區(qū)的鎢礦成礦機(jī)制是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下，深部高溫幔汁或巖漿沿?cái)嗔褬?gòu)造減壓帶向上侵入高澗群基底過程中發(fā)生重熔，形成物質(zhì)基礎(chǔ)，并使地層產(chǎn)生褶皺隆起變形、破碎等，給礦化流體的灌入留有空間。在上侵過程中，隨著深度變淺，溫度稍降低，氧逸度增高，云英巖化增強(qiáng)，到巖漿期后氧化熱液作用期，鎢大量富集，形成巖體型鎢礦體。在上侵的花崗巖漿冷卻過程中，巖漿結(jié)晶固態(tài)體發(fā)生收縮，不僅在接觸面形成一定的虛脫空間，而且在巖體頂部、邊部產(chǎn)生垂直巖體長軸的橫節(jié)理，致使礦液從上而下倒貫充填節(jié)理、裂隙中，當(dāng)溫度及壓力等物理化學(xué)條件發(fā)生變化時(shí)，鎢礦從含量礦熱液中沉淀富集，形成石英脈型鎢礦。

（3）礦區(qū)的找礦標(biāo)志主要有高澗群架枧田組砂質(zhì)板巖與云英巖化的白云母花崗巖接觸帶、花崗巖穹窿構(gòu)造的次級隱伏的隆起部位等。