川口礦田塘江沅微晶石英脈型鎢礦化特征及成礦機(jī)理

蔡富成，覃金寧，朱成生，陳 旭，葉國阜

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇六大隊，湖南 衡陽 421008）

石英脈型鎢礦在川口礦田各個礦區(qū)（點）均有產(chǎn)出，具有規(guī)模的主要有楊林坳、窯木嶺石英脈帶型鎢礦及三角潭大脈型鎢礦[1，2]。20世紀(jì)80年代塘江沅礦區(qū)開展過鎢礦調(diào)查評價工作，原為一處小型的石英脈型鎢礦，近年在礦田外圍找礦過程中對該礦區(qū)又有了新的認(rèn)識，通過與南嶺各大石英脈型黑鎢礦對比分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)礦體特征及縱向變化規(guī)律與“五層樓”成礦模式有一定的差異，主要呈現(xiàn)“上脈下體”的賦存規(guī)律，具有尋找?guī)r體型鎢礦的地質(zhì)條件。本文在詳實的野外地質(zhì)調(diào)查和主要探礦工程詳細(xì)編錄基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了該礦床成礦地質(zhì)背景、微晶石英脈的時空分布特征，并對石英脈型及巖體型鎢礦的成因關(guān)系及變化規(guī)律進(jìn)行了分析，表明其對深部找礦有重要的指示意義，以期為礦田外圍乃至南嶺成礦帶鎢礦地質(zhì)工作提供新的思路。

1 地質(zhì)背景

川口礦田位于揚子準(zhǔn)地臺南緣湘東斷隆區(qū)，欽（州）-杭（州）結(jié)合帶中部，南嶺成礦帶中段北部，NW向常德—寧鄉(xiāng)—汝城基底大斷裂、NE向潘家沖—水口山大斷裂、耒臨SN向構(gòu)造帶疊加復(fù)合部位[3，4]，五峰仙巖體北部，湘東新華夏系瀏陽—衡東隆起帶、將軍廟巖體南部（圖1-a）。礦田礦化類型主要有巖體型和石英脈型，石英脈型鎢礦按其產(chǎn)出圍巖及花崗巖的空間關(guān)系可分花崗巖內(nèi)帶型、外帶型和內(nèi)外接觸帶型，每一類型又據(jù)鎢礦成因及產(chǎn)出形態(tài)分“大脈充填型”和“交代蝕變巖型（含細(xì)脈充填交代型）”[5]。

塘江沅地處川口礦田的中東部，楊林坳大型鎢礦床NNE向6km處，包括塘江沅及屋背沖兩個地段（圖1-b）。出露的地層主要為新元古界青白口系冷家溪群（QbL）板巖、砂質(zhì)板巖，為一套類復(fù)理石建造。

圖1 塘江沅礦區(qū)地質(zhì)略圖

礦區(qū)處于川口單斜隆起東側(cè)，構(gòu)造形跡主要為次級褶皺構(gòu)造、規(guī)模較小的斷裂構(gòu)造和節(jié)理裂隙，其間發(fā)育若干個軸面傾向北西，兩翼不對稱的次級褶皺，斷裂構(gòu)造主要有NW向的龍王廟斷裂（常德—寧鄉(xiāng)—汝城基底大斷裂的一部分）及NE向的磴子嶺斷裂，出露的巖漿巖主要為晚三疊世（T3）黑云母二長花崗巖、二云母二長花崗巖及白云母二長花崗巖，川口巖體黑云母二長花崗巖的成巖年齡為（223.1±0.78）Ma，巖體型鎢礦成礦年齡為（224.6±1.31）Ma（筆者在＜中國地質(zhì)＞即將發(fā)表數(shù)據(jù)），三角潭石英脈型鎢礦成礦年齡（224.9±1.3）Ma[6]，均為印支期成巖成礦。圍巖蝕變以硅化、云英巖化最為常見，蝕變與黑鎢礦的富集關(guān)系密切，其中云英巖化多發(fā)育花崗巖圍巖中，其它蝕變有絹云母化、綠泥石化、葉蠟石化、鉀長石化等。

2 微晶石英脈型鎢礦化特征

2.1 礦帶空間分布特征

礦區(qū)礦化類型以巖體型鎢礦為主，次為石英脈型鎢礦，石英脈型鎢礦主要產(chǎn)于巖體型鎢礦的上部，呈“上脈下體”的分布規(guī)律。

微晶石英脈型黑鎢礦主要分布于屋背沖地段，根據(jù)地表地質(zhì)工作和深部鉆探驗證，查明了含礦石英脈的分布特征，垂向上（由上往下）可分為粗晶石英脈帶（Ⅰ）、微晶石英脈帶（Ⅱ）、粗晶石英脈帶（Ⅲ）（圖2）。Ⅰ號脈帶位于花崗巖外帶，礦體圍巖為新元古界青白口系冷家溪群板巖；Ⅱ號脈帶分布于花崗巖接觸界面上下50m范圍，花崗巖頂部常發(fā)育云英巖化帶，云英巖化帶與微晶石英脈的疊加有利于黑鎢礦化富集；Ⅲ號礦帶位于Ⅱ號礦帶的下部，該礦帶微晶石英脈逐漸變小甚至尖滅，脈帶變窄，脈體內(nèi)礦化減弱，但常出現(xiàn)厚度較大的巖體型鎢礦體。

圖2 塘江沅礦區(qū)石英脈帶空間分布示意圖

微晶石英脈呈細(xì)脈帶產(chǎn)出，屋背沖地段發(fā)現(xiàn)近于平行的含鎢石英脈11組，脈組寬2m～10m，走向NNW，傾向235°～252°，傾角48°～82°。

單脈寬0.05m～0.30m，脈間距0.1m～1.0m不等，巖體內(nèi)脈體走向上延伸較穩(wěn)定，進(jìn)入板巖內(nèi)脈體常呈尖滅再現(xiàn)、尖滅側(cè)現(xiàn)。

2.2 礦石特征

礦石主要呈煙灰色，偶見灰白色、黑色，有碎裂結(jié)構(gòu)、交代充填結(jié)構(gòu)、半自形-他形晶結(jié)構(gòu)；塊狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、星散浸染狀構(gòu)造及晶洞構(gòu)造，含少量長石和磁鐵礦，SiO2含量79.93%～95.61%。

鎢礦石中各期次脈體活動穿插關(guān)系明顯（圖3），以高溫?zé)嵋盒纬傻拇志⒆钤?，中低溫?zé)嵋旱亩啻位顒臃謩e形成了灰白色微晶石英、灰黑色微晶石英及梳狀石英，脈體局部可見重晶石和螢石脈切穿整個脈體，早期粗晶石英脈和花崗巖碎塊常殘留于灰白色微晶石英脈中。

圖3 微晶石英脈型鎢礦石照片和素描圖

2.3 礦石礦物成分

礦石礦物主要為黑鎢礦及少量白鎢礦，次為輝鉬礦、磁鐵礦、黃鐵礦；脈石礦物以石英為主，次為長石、重晶石、白云母、電氣石。

黑鎢礦：黑鎢礦呈自形-半自形鑲嵌于微晶石英脈中，部分脈體可見細(xì)脈狀黑鎢礦發(fā)育。

白鎢礦：沿石英脈中晶洞分布，或呈細(xì)小單晶粒分布，常與黑鎢礦伴生，部分白鎢礦包裹黑鎢礦。

2.4 熱液蝕變期次劃分

塘江沅礦區(qū)低—中—高熱液活動均有發(fā)育。氣成—高溫?zé)嵋浩冢阂曰◢弾r接觸界面附近的云英巖化及花崗巖晚期堿交代（鉀長石化、鈉長石化）為主；中—高溫?zé)嵋浩冢喊êu石英脈高溫?zé)嵋浩诤椭袦厥ⅰu—多金屬硫化物熱液期兩個期次五個階段，以含鎢中—高溫粗晶石英脈及其云英巖化為主，并發(fā)育一系列的高—中溫多金屬硫化物的共生和伴生礦化。微晶石英脈型鎢礦化屬中—低溫石英脈—鎢—多金屬硫化物熱液期的含鎢石英脈—多金屬硫化物階段。

3 成礦地球化學(xué)特征

3.1 成礦物理化學(xué)環(huán)境

前人對微晶石英脈中的包裹體進(jìn)行了顯微激光拉曼光譜測試[7]，微晶石英脈中包裹體是以H2O為主的氣液、氣體，成分較簡單，富含CH4、CO2及少量N2，未發(fā)現(xiàn)H2S和CO，表明鎢成礦為富含H2O和CH4等還原性氣體的揮發(fā)性流體，包體均一溫度為231℃～253℃，屬中—低溫環(huán)境。

3.2 鎢與各成礦元素的關(guān)系

成礦流體中鎢主要以鎢酸鹽離子對（NaHWO4、NaWO4-）和鎢酸（H2WO4、HWO4-、WO42-）進(jìn)行遷移[8]，黑鎢為由鎢鐵礦和鎢錳礦兩種組分構(gòu)成的類質(zhì)同象連續(xù)固溶體[9]。

鎢礦的主要成礦元素有W、Mn、Fe、Ca。巖漿上侵致使部分上覆地層發(fā)生重熔，巖漿冷凝過程在巖體頂部出現(xiàn)面型白云母化和鉀交代，使流體中的K、Na析出，Mn、Fe、Ca溶度增加，隨著溫度的降低，黑鎢礦和石英相繼晶出。礦石化學(xué)成分主要為石英，ω(SiO2)%為65.11%，礦石中有用元素為WO3，ω(WO3)%為12.92%（表1），為主要回收元素?；瘜W(xué)成分主要為FeMnWO4，本區(qū)黑鎢礦錳含量略大于鐵含量，屬富鐵鎢錳礦范圍。

表1 微晶石英脈化學(xué)全分析結(jié)果表（ω%）

3.3 鎢與微量元素的關(guān)系

相關(guān)分析是度量兩個連續(xù)變量之間相關(guān)程度的統(tǒng)計分析方法，其相關(guān)系數(shù)是用于度量兩個變量之間線性相關(guān)程度和相關(guān)方向的指標(biāo)[10]。

通過研究微晶石英脈中鎢元素與各元素相關(guān)系數(shù)，了解鎢與各元素之間關(guān)系的親疏程度，解釋成礦元素的分散、集中規(guī)律，確定成礦物質(zhì)基礎(chǔ)。

通過分析W元素與Li、Mo、Cu、Pb、Zn中度相關(guān)，與Cd、Tl、Cs高度相關(guān)。與W元素高度相關(guān)的元素可作為本區(qū)找礦指示元素。

4 成礦機(jī)理探討

4.1 微晶石英脈鎢礦成因機(jī)理

華夏與揚子板塊碰撞后擠壓環(huán)境下，致使川口地區(qū)局部隆起，形成局部地溫梯度異常，深部地層發(fā)生重熔并產(chǎn)生水—巖交換，巖漿冷凝過程中，巖漿體系自身的結(jié)晶分異作用導(dǎo)致大量揮發(fā)性組分在巖漿房頂部或旁側(cè)發(fā)生富集作用，出現(xiàn)自變質(zhì)的鉀化和云英巖化，攜帶的金屬元素不斷析出，在最后階段形成了非均勻的富含成礦元素W揮發(fā)分和SiO2的熔漿—溶液[11]。巖漿上侵及高溫?zé)幔猓┮合蛏暇奂?，在超臨界溫度和壓力環(huán)境下，使巖體頂部圍巖引起破裂產(chǎn)生裂隙，之后隨著巖漿的冷凝收縮，加之與圍巖的接觸及后期的大氣降水的混入，使頂部形成低溫低壓環(huán)境，巖漿中的揮發(fā)分和富硅成礦熱液沿構(gòu)造薄弱地帶充填，形成一系列近于垂直巖體頂部界面的含礦石英脈、細(xì)脈、網(wǎng)脈和線脈狀微晶石英脈。

4.2 石英脈型與巖體型鎢礦的成因聯(lián)系

較石英大脈型鎢礦而言，微晶石英脈鎢礦形成于圍巖塑性較強(qiáng)的相對封閉環(huán)境內(nèi)，有利于阻止含礦熱液的逸散，無法逸散的揮發(fā)分和成礦物質(zhì)在巖體上部聚集形成巖體型（云英巖型）鎢礦。

微晶石英脈型鎢礦對巖體型鎢礦有重要的指示作用，但微晶石英脈鎢礦過于發(fā)育時，巖漿中有限的含礦熱液又不利于形成厚大的巖體型鎢礦，二者呈“此消彼長”之勢，因此微晶石英脈的迅速尖滅，指示了深部厚大的巖體型鎢礦的產(chǎn)出。

5 結(jié)論

（1）微晶石英脈型黑鎢礦主要呈細(xì)脈狀產(chǎn)出，黑鎢礦呈顯微—次顯微晶鑲嵌于微晶石英脈中，屬富鐵鎢錳礦范圍。

（2）微晶石英脈形成于相對穩(wěn)定的中—低溫環(huán)境，形成溫度主要為231℃～253℃，細(xì)脈、網(wǎng)脈帶發(fā)育巖體接觸界面上下50m范圍內(nèi)，這表明巖漿侵入時圍巖的封閉性較好，為巖體內(nèi)部的體型鎢礦的富集成礦提供了必備的條件。

（3）塘江沅鎢礦是與印支期花崗巖類侵入體有關(guān)的熱液型礦床，呈“上脈下體”的賦存規(guī)律，石英脈型鎢礦，尤其是微晶石英脈型鎢礦對深部隱伏的巖體型鎢礦有較好的指示作用。川口礦田印支期花崗巖類侵入巖分布廣泛，深部與塘江沅出露的花崗巖連成一片，且多個礦點均有石英脈型鎢礦的發(fā)育，是尋找隱伏巖體型鎢礦床的有利地段。