四川小金縣小草壩鎢礦床礦石礦物特征及成礦階段初步認識

柴重陽，宋立強，姬寅東，宋瑋，呂國營

(1.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，鄭州 450001；2.河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室，鄭州 450001；3.河南省地質(zhì)調(diào)查院，鄭州 450001)

0 引言

小草壩鎢礦床位于四川省小金縣撫邊鄉(xiāng)北西部，是近期新探明的一個大型鎢礦床。礦區(qū)地處松潘-甘孜造山帶東南緣，屬松潘—壤塘印支—喜馬拉雅期金鐵錳稀有金屬成礦帶。區(qū)內(nèi)地質(zhì)找礦程度相對較低，僅進行了礦化點統(tǒng)計及遠景區(qū)劃分，地質(zhì)找礦工作依賴于小比例物化探異常綜合成果；該區(qū)周邊探礦權(quán)少，勘查礦種以銅、鉛多金屬礦為主，勘查程度較低。小草壩鎢礦床的發(fā)現(xiàn)，是近年來該區(qū)地質(zhì)找礦工作的重大突破。本文通過小草壩鎢礦床礦石礦物特征及成礦階段研究，以期能夠為該區(qū)及區(qū)域上進一步地質(zhì)找礦提供有益信息。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于甘孜—理塘縫合帶以東、龍門山斷裂以西，松潘—甘孜造山帶的東南緣(圖1a)。區(qū)內(nèi)地層分區(qū)歸屬巴顏喀拉地層區(qū)金川小區(qū)[1-2]。區(qū)域上，該區(qū)地層主要出露三疊系西康群，為一套較深水環(huán)境形成的盆地-斜坡向碎屑巖復(fù)理石建造、局部夾碳酸鹽巖；斷裂構(gòu)造相對不甚發(fā)育，主要表現(xiàn)為一系列呈NW-SE向復(fù)式褶皺；巖漿活動強烈，主要出露有燕山期萬里城巖體、葫蘆海子巖體[3-4]。區(qū)內(nèi)三疊系碎屑巖復(fù)理石沉積經(jīng)歷了低綠片巖相變質(zhì)作用，其主要巖石類型有變質(zhì)(雜)砂巖、板巖、千枚巖，屬金川—理縣變質(zhì)巖帶；受巖漿活動影響、經(jīng)接觸變質(zhì)作用改造，在巖體外接觸帶上形成一套淺-中深變質(zhì)的角巖化(類)巖石[5]。成礦區(qū)劃屬萬里城—葫蘆海子鉬多金屬礦綜合遠景區(qū)的東南緣，有1處白鎢礦、鈦鐵礦重砂異常區(qū)，該異常分布于葫蘆海子巖體內(nèi)外接觸帶上，并在該異常南部有一個輝鉬礦點(圖1b)，成礦地質(zhì)條件相對優(yōu)越[7]。

圖1 小草壩礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造簡圖(據(jù)文獻[6]，修編)Fig.1 The regional tectonic sketch of Xiaocaoba W deposit

1.2 礦區(qū)地質(zhì)概述

礦區(qū)地層主要出露西康群侏倭組(T3zh)，為一套區(qū)域淺變質(zhì)砂泥巖。實測地層剖面出露主要巖性為灰-深灰色、薄-厚層狀變質(zhì)石英砂巖、變質(zhì)長石石英砂巖與砂質(zhì)板巖、絹云千枚巖組成的頻率韻律式互層(俗稱斑馬紋)，其中夾泥灰?guī)r薄層或透鏡體。每個韻律層厚度15～95 m，砂巖與板巖厚度之比在1∶1～3∶1之間[8]。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，以褶皺構(gòu)造為主，受鍋圈巖“M”型復(fù)式背斜作用，表現(xiàn)為一系列斜歪褶皺、層間“M”型褶皺，整體褶皺軸向呈NW-SE向。鍋圈巖復(fù)式背斜中部被葫蘆海子巖體吞噬中斷，在葫蘆海子巖體上侵形態(tài)和鍋圈巖復(fù)式背斜的共同塑造下，巖體東側(cè)地層外傾，傾向75°～110°，傾角23°～75°。

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，出露葫蘆海子巖體，巖性主要為黑云母(正長)花崗巖；巖體的內(nèi)、外接觸蝕變帶明顯。在巖體外接觸帶發(fā)育白鎢礦化角巖，內(nèi)接觸帶上硅化較強、發(fā)育輝鉬礦化石英脈。據(jù)此推測，葫蘆海子巖體為區(qū)內(nèi)鎢礦化提供了部分礦質(zhì)來源。

區(qū)內(nèi)區(qū)域變質(zhì)巖發(fā)育，主要為侏倭組(T3zh)低綠片巖相絹云母-綠泥石，變質(zhì)礦物組合為石英+絹云母+綠泥石[9]。在區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用基礎(chǔ)上，葫蘆海子巖體上侵，圍巖在接觸變質(zhì)作用下沿巖體外接觸帶形成各種角巖類和角巖化巖石。角巖巖石類型特征，見表1所述，其中鈣硅酸角巖類為區(qū)內(nèi)主要賦礦巖石類型。

表1 小草壩礦區(qū)接觸變質(zhì)巖主要巖石類型特征Table 1 The main metasomatic rock types of Xiaocaoba W deposit

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 巖石地球化學(xué)特征

本次選取與鎢礦化相關(guān)的巖體及圍巖樣品共計7件，其中花崗巖類4件、鈣硅酸角巖類3件，進行了全巖主量元素測試研究，以期了解含礦圍巖及花崗巖體在成礦階段的作用。

(1)鈣硅酸鹽角巖類

礦區(qū)內(nèi)侏倭組與鎢礦床關(guān)系密切，該組巖石相對于澳大利亞后太古宇頁巖(PAAS，通常被認為代表上地殼的平均化學(xué)成分)具富SiO2(均值64.38%)、CaO(6.78%)的特點。區(qū)內(nèi)已有的探礦成果顯示，鎢礦床主要賦存于鈣硅酸鹽角巖帶內(nèi)，主礦體受特定巖性控制。3件取自施工鉆孔礦化段的鈣硅酸鹽角巖類樣品的主量元素化學(xué)分析測試數(shù)據(jù)見表2。

表2 小草壩礦區(qū)與成礦相關(guān)地層主量元素分析結(jié)果Table 2 The major element analysis of the ore-related strata

從表2可知，區(qū)內(nèi)鈣硅酸鹽角巖與侏倭組巖石相比具有富SiO2(64.63%～69.71%)、CaO(5.13%～7.89%)、Na2O(2.45%～3.77%)，貧K2O(0.92%～1.31%)的特點。ACF圖解顯示樣品中2件落在3區(qū)(原巖為泥灰?guī)r)，1件落在了3區(qū)與5區(qū)的重疊區(qū)域(圖2)，可大致推斷區(qū)內(nèi)鈣硅酸鹽角巖原巖為泥灰?guī)r。白鎢礦的形成需要一定的鈣源，而侏倭組中含鈣質(zhì)的巖石(以泥灰?guī)r更為有利)可成為有利的成礦圍巖，為白鎢礦的形成提供鈣源。

圖2 小草壩礦區(qū)鈣硅酸鹽角巖ACF圖解(據(jù)Winkler, 1976)Fig.2 ACF diagram of Calcium silicate horn stone in Xiaocaoba W deposit1.富鋁黏土和頁巖；2.黏土和頁巖(含碳酸鹽0～35%)；3.泥灰?guī)r(含碳酸鹽35～65%)；4.雜砂巖；5.玄武巖和安山質(zhì)巖；6.超鎂鐵巖

(2)花崗巖類

礦區(qū)內(nèi)出露燕山期葫蘆海子巖體，其與鎢礦化關(guān)系密切。本次研究工作，在地質(zhì)剖面測量中選取了4件巖體樣品進行主量元素化學(xué)分析。樣品室內(nèi)鏡下鑒定命名為黑云母正長花崗巖，主要礦物成分有堿性長石(35%～40%)、斜長石(20%±)、石英(30%±)、黑云母(5%～8%)及少量副礦物等。4件花崗巖樣品的主量元素化學(xué)分析測試數(shù)據(jù)見表3。

從表3可知，葫蘆海子巖體樣品w(SiO2)=72.85%～74.92%，w(K2O+Na2O)=8.71%～9.43%，w(K2O)/w(Na2O)=1.16～1.49(相對富鉀)，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)在1.04～1.15之間?；◢弾r全堿-硅圖解樣品投點顯示，樣點均落于堿性花崗巖范圍內(nèi)(圖3a)；花崗巖樣品具較高的堿度率，將樣品進行花崗巖硅堿分類圖解投點，樣品均落于堿鈣性區(qū)域內(nèi)(圖3b)。綜上，區(qū)內(nèi)花崗巖具有高硅、高鉀、堿性、過鋁質(zhì)的特征[10]。

圖3 小草壩礦區(qū)花崗巖分類圖解Fig.3 Plot showing classification of granite in Xiaocaoba areaa.全堿-硅圖解(據(jù)Wilson,1989；Cox等,1979)；b.花崗巖分類圖解(據(jù)Frost,2001)

表3 小草壩礦區(qū)葫蘆海子巖體主量元素分析結(jié)果Table 3 The major element analysis of Huluhaizi intrusive body in Xiaocaoba area

前人認為我國矽卡巖型白鎢礦床的形成多與亞堿性花崗巖有關(guān)，其中鈣堿質(zhì)巖石、堿鈣質(zhì)巖石占有較大優(yōu)勢，而鎢元素的富集與巖漿分異晚期形成的高溫氣化熱液關(guān)系密切[11]。結(jié)合工作區(qū)白鎢礦的賦存狀態(tài)及巖體內(nèi)接觸帶的白鎢礦化、輝鉬礦化特征，認為區(qū)內(nèi)巖漿活動不僅為成礦作用提供熱源，還促使含鎢建造中成礦元素的活化轉(zhuǎn)移，并提供一定的成礦物質(zhì)。

2.2 礦體特征

小草壩礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)主要鎢礦體1個，礦體編號W1。鎢礦體主要賦存于鈣硅酸鹽角巖帶內(nèi)，伴生鉬，層控特征明顯，與地層產(chǎn)狀近乎一致，整體傾向70°～95°，傾角35°～50°，橫剖面上整體形態(tài)呈西部發(fā)散、中部匯聚厚大、東部收斂的特征(圖4)。W1礦體規(guī)模達到Ⅰ類型，已控制走向最大長度約960 m，傾向最大延伸約1022 m，礦體單工程平均真厚度51.02 m(算術(shù)平均值)，w(WO3)平均值為0.17%，w(Mo)=0.03%。W1礦體現(xiàn)階段的資源量——WO3探明+控制資源量，已達到大型規(guī)模。

圖4 小草壩礦區(qū)鎢礦體形態(tài)特征示意圖(橫剖面)Fig.4 Sketch showing morphological feature of W ore bodies in Xiaocaoba W deposit

2.3 礦石組構(gòu)特征

礦石礦物主要為白鎢礦、輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等，另有少量閃鋅礦、方鉛礦等；脈石礦物主要為石英、透輝石、鉀長石、斜長石、石榴子石，另有陽起石、綠簾石、方柱石、螢石、方解石、云母、角閃石及少量磷灰石、榍石等；其中有用金屬礦物主要是白鎢礦、輝鉬礦。礦石結(jié)構(gòu)以結(jié)晶結(jié)構(gòu)為主，少量金屬硫化物可見交代結(jié)構(gòu)和固溶體分離結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造以浸染狀構(gòu)造(圖5)、脈狀構(gòu)造為主。

圖5 小草壩礦區(qū)礦石構(gòu)造Fig.5 Ore structure of Xiaocaoba W deposita.浸染狀構(gòu)造；b.條帶狀構(gòu)造

2.4 主要金屬礦物特征

通過對小草壩鎢礦區(qū)礦石標(biāo)本的光薄片鑒定及能譜分析，確定金屬礦物10余種，主要有用金屬礦物為白鎢礦、輝鉬礦。

(1)白鎢礦

白鎢礦是該區(qū)主要金屬礦物，紫外線照射下發(fā)淺藍-藍白熒光，隨鉬鈣分子含量的增加，熒光顏色從淺藍色變?yōu)樗{白色[12]，電子探針測試白鎢礦內(nèi)w(MoO3)值為0.07%～1.73%(表4)。

表4 小草壩礦區(qū)白鎢礦電子探針測試結(jié)果Table 4 Electronic probe analysis of sheelite from Xiaocaoba W deposit

薄片中白鎢礦為無色透明，正極高突起，最高干涉色達一級橙紅；光片中反射光下呈淡灰白色。白鎢礦粒徑一般在0.074～1.168 mm，以他形粒狀為主，多呈浸染狀、細脈狀產(chǎn)出。常見白鎢礦與石榴石(石榴石能譜結(jié)果顯示以鈣鋁榴石為主)連生，少量以包裹體形式存在于石榴石顆粒中；部分白鎢礦與輝鉬礦連生存在于石英、方解石脈中(圖6)。依據(jù)白鎢礦的賦存形態(tài)，推測白鎢礦形成于2個成礦期次：早期矽卡巖階段、晚期熱液階段，以矽卡巖階段為主。

圖6 小草壩礦區(qū)白鎢礦顯微照片F(xiàn)ig.6 Micrograph of sheelite from Xiaocaoba W deposita.白鎢礦(Sht)呈粒狀結(jié)構(gòu)分布在石英(Qz)、綠泥石(Chl)等脈石礦物中；b.白鎢礦以包裹體形態(tài)分布于石榴石(Gr)顆粒中；c.白鎢礦與石英脈連生；d.白鎢礦中包裹輝鉬礦(Mo)，沿裂隙充填磁黃鐵礦(Po)顆粒

(2)輝鉬礦

輝鉬礦是該區(qū)重要礦物，呈淺灰色，在薄片中不透明，在反射光下呈灰白色，反射多色性變化顯著(灰白色-灰?guī)У{色)。輝鉬礦主要呈彎曲鱗片狀或葉片狀(圖7)，集合體可見束狀，呈稀疏浸染分布在黑云母花崗巖、石英、長石脈中，或沿各種脈體與圍巖的接觸部位呈細脈狀展布。

圖7 小草壩礦區(qū)輝鉬礦顯微照片F(xiàn)ig.7 Micrograph of molybdenite from Xiaocaoba W deposita.輝鉬礦(Mo)呈鱗片狀分布；b.輝鉬礦集合體裂隙中充填磁黃鐵礦(Po)

3 成礦階段劃分

小草壩鎢礦床受地層、巖體作用，主要礦體賦存于鈣硅酸角巖帶內(nèi)。該礦床的地質(zhì)特征、礦物共生組合、穿插關(guān)系等特征研究表明，小草壩鎢礦床的形成是多階段礦化的結(jié)果，初步劃分為矽卡巖階段、熱液階段[13]。

(1)矽卡巖階段

根據(jù)巖漿活動不同階段礦物的特征，將小草壩鎢礦床矽卡巖階段可進一步分為早期矽卡巖階段和晚期矽卡巖階段。

早期矽卡巖階段。巖漿侵位于三疊系西康群中，產(chǎn)生巨大熱能，受巖漿熱能烘烤，形成寬度不一的熱接觸變質(zhì)帶。熱接觸變質(zhì)效應(yīng)使元素活化遷移、礦物重新組合、含礦巖石發(fā)生重結(jié)晶，區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為形成大量的角巖類巖石。根據(jù)原巖及變質(zhì)標(biāo)志礦物的不同，區(qū)內(nèi)出露的角巖可分為云母角巖類、長英質(zhì)角巖類、鈣硅酸鹽角巖類。該階段形成石榴子石(能譜分析結(jié)果以鈣鋁榴石為主)、透輝石(能譜分析結(jié)果顯示含F(xiàn)e類質(zhì)同象，形成透輝石-鈣鐵輝石的類質(zhì)同象礦物系列)、方柱石、硅灰石等無水硅酸鹽礦物。

晚期矽卡巖階段。巖漿期后高溫-氣化熱液交代早期形成的鈣硅酸鹽角巖類巖石及泥灰?guī)r，形成類矽卡巖。前人定義類矽卡巖是由不純碳酸鹽巖(如泥灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖等)變質(zhì)而成，在成分上與矽卡巖相類似的巖石，且這類巖石也可以稱為鈣-硅酸角巖[14]。本次工作中將該階段形成的類矽卡巖稱為鈣硅酸角巖，且該階段形成陽起石、透閃石、角閃石、綠泥石等含水硅酸鹽礦物。結(jié)合現(xiàn)階段綜合地質(zhì)成果，推測工作區(qū)巖漿上侵定位過程中攜帶了鎢等成礦物質(zhì)，巖漿作用萃取圍巖中的成礦元素，使其活化隨熱液遷移，在巖漿期后高溫氣化熱液中富集。晚矽卡巖階段當(dāng)高溫氣化熱液交代圍巖形成類矽卡巖(鈣硅酸角巖)時，伴隨著成礦流體的釋放、溫度的降低，在矽卡巖期后形成浸染狀白鎢礦化[15]。

(2)熱液階段

小草壩鎢礦床在熱液階段主要形成白鎢礦、輝鉬礦、雌黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等金屬礦物和石英、螢石、方解石等大量非金屬礦物，據(jù)不同礦物組合進一步分為石英-氧化物階段、石英-硫化物階段[16-17]。

石英-氧化物階段。巖漿期后高-中溫?zé)嵋鹤饔迷趲r體外接觸帶形成石英-白鎢礦脈，不受地層巖性控制。巖漿上侵冷卻過程中，溫度、壓力的變化促使圍巖薄弱層位形成脈狀裂隙，該階段含礦流體沿裂隙充填形成脈狀礦化體，在各類角巖中均有分布，起到疊加礦化作用。白鎢礦在脈體中呈稀疏浸染狀或細脈狀分布，粒度相對較小。

石英-硫化物階段。區(qū)內(nèi)金屬硫化物主要生成階段，其中有用金屬礦物為輝鉬礦，呈稀疏或極稀疏浸染狀分布在石英、長石及碳酸鹽脈中，也可見輝鉬礦沿各種脈體與圍巖接觸部位呈細脈狀展布，該部分輝鉬礦鱗片粒徑較大，結(jié)晶程度高。結(jié)合光薄片鑒定結(jié)果，初步判斷金屬硫化物生成順序為黃鐵礦-輝鉬礦-磁黃鐵礦-黃銅礦。

4 結(jié)論

小草壩鎢礦床是萬里城—葫蘆海子鉬多金屬礦綜合遠景區(qū)發(fā)現(xiàn)的首個大型白鎢礦床，研究該礦床的礦石礦物特征及成礦階段，可為區(qū)域上進一步開展地質(zhì)找礦提供有益信息。

(1)小草壩鎢礦床產(chǎn)出受地層、巖體控制，在巖體上侵時交代外接觸帶泥灰?guī)r形成鈣硅酸角巖帶為主要賦礦層位。

(2)礦床有用金屬為鎢、鉬，主要以白鎢礦、輝鉬礦形式存在；礦石結(jié)構(gòu)以結(jié)晶結(jié)構(gòu)為主；礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造。

(3)該礦床成礦階段可初步分為矽卡巖階段(包括早期矽卡巖階段和晚期矽卡巖階段)、熱液階段(包括石英-氧化物階段和石英-硫化物巖階段)。