江西大湖塘钨矿区矿化蚀变与成矿机制初析

2016-09-22黄广文刘赫显张亮亮

西部探矿工程 2016年3期

黄广文，刘赫显，张亮亮，牟　平

（1.东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西南昌330013；2.中国地质大学<北京>地球科学与资源学院，北京100083；3.核工业二四三大队，内蒙古赤峰024006）

江西大湖塘钨矿区矿化蚀变与成矿机制初析

黄广文*1，刘赫显2，张亮亮3，牟平1

大湖塘钨矿田是新近发现的世界级超大型钨矿，矿床类型多样。选取矿区出露的燕山期花岗岩及晋宁期黑云母花岗闪长岩为研究对象，利用偏光显微镜，在岩相学蚀变方面进行微区分析。得出区内发育多种矿化蚀变现象，云英岩化、钠长石化是形成细脉浸染状白钨矿的最主要矿化蚀变。另外，结合前人的相关研究成果，对成矿机制做初步总结，晋宁期黑云母花岗闪长岩发育云英岩化及钠长石化时，释放出赋存在斜长石中Ca2+，并与燕山中期花岗岩成矿流体中的WO42-结合，形成细脉—微脉浸染状白钨矿，后在双桥山群浅变质岩盖层的保护下，使内外接触带裂隙内生成的白钨矿不易被剥蚀，导致该区形成以细脉浸染状白钨矿为主的超大型钨矿。

矿化蚀变；成矿机制；大湖塘钨矿

江西大湖塘钨矿床位于九岭山脉的北部，武宁、修水、靖安三县交界区域，是近年来新发现的世界级超大型钨矿床，并伴生钨钼锡等多金属，其WO3金属量达到110.47×104t（平均品位0.185%），铜金属量达65.2×104t（平均品位0.16%），该矿床的发现彻底打破了江西“南钨北铜”的传统资源格局，同时为今后找寻钨矿战略由南向北逐步转变［1-3］。随着勘查区工作的不断推进，国内很多学者在矿区地质特征、控矿因素、找矿远景区域划分、岩石地球化学、矿床地球化学及同位素地球化学方面取得了较多成果，并刊登于国内外各地学期刊［1-13］。

但就目前矿区研究进展来看，在蚀变岩相学与沉淀机制等方面相对较为薄弱，作者多次前往矿区，进行实地踏勘，并从导师在研项目中选取了矿区代表性岩矿石样品，初步从微观岩相学方面入手，论述矿区发育的矿化蚀变现象，且结合前人的相关研究成果，对矿区的成矿机制做简要论述。

1　区域地质背景

大湖塘钨矿处于下扬子成矿省江南地块中生代铜钼金银铅锌成矿带中［14］.大湖塘—同安钨（锡）、钽铌多金属矿带的北段［4］。扬子板块东南缘江南地块中段，属钦杭结合带的北侧［15］.九岭—鄣公山隆起之西部中北段，北邻修水—武宁滑覆坳陷带，近东西向断裂带与北北东向走滑冲断—伸展构造复合部位［5］（图1）。

区域地层为双桥山群浅变质岩，为一套低绿片岩相变质的含少量火山物质的复理石建造体［16］.，是以变质砂岩、千枚状页岩和板岩为主的浅变质岩系。起初双桥山群一直被认为是中元古代的产物［17］.，但最新研究结果表明双桥山群为一套新元古代地层［18-19］。

区内岩浆活动强烈，主要为晋宁期中—粗粒黑云母花岗闪长岩和少量燕山期花岗岩。晋宁期花岗闪长岩为该区主要的容矿围岩，燕山期花岗岩为主要的成矿母岩［3-7，11］。

区内褶皱构造为九岭复式褶皱中的靖林—操兵场背斜的东延部分，轴向为NNE向［5］。蒋少涌等（2015）认为区内共发育有4组断裂，即NEE向断裂、NENNE向断裂、NW向断裂和SN向断裂。其中区内NEE向断裂、NE-NNE向断裂规模最大，也是大湖塘矿区最重要的控岩控矿断裂［3］（图1）。

2　矿床地质特征

大湖塘矿集区内发育有多期次侵入的燕山期岩浆岩，同时也是区内最主要的成矿岩浆岩，呈岩株、岩枝、岩脉等产出。岩性以中细粒黑云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩、花岗斑岩、隐爆角砾岩等，具多期多阶段特征。前人将该区侵入岩划分为3个阶段，即燕山早期第三阶段、燕山晚期第一阶段、燕山晚期第二阶段，各阶段代表岩性分别为似斑状白云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩和花岗斑岩［1，5］。黄兰椿和蒋少涌（2012，2013）对大湖塘狮尾洞矿床的似斑状白云母花岗岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb定年，得出似斑状白云母花岗岩的年龄为144.2Ma±1.3Ma，花岗斑岩的年龄为134.6Ma±1.2Ma［6-7］。除燕山晚期第二阶段花岗斑岩为成矿后岩浆活动产物外，其余均与成矿关系密切，其中似斑状白云母花岗岩中钨钼铜含量较高，与成矿关系极为密切，可能是主要成矿母岩。

图1　大湖塘钨矿床区域地质略图［11］

大湖塘矿集区以细脉浸染型、蚀变花岗岩型黑（白）钨矿为主体，兼有石英大脉型、云英岩型及隐爆角砾岩型等矿床类型，属一元“多位一体”矿田（表1、图2）。在成矿母岩燕山早期花岗岩体内接触带形成有蚀变花岗岩型黑钨矿矿床，以东陡崖钨锡矿床为代表；在接触带上形成有云英岩型黑钨矿矿床，如石门寺黑钨矿矿床；在外接触带晋宁期黑云母花岗岩中形成以细脉浸染型、石英大脉型黑钨矿矿床，如大岭上、蓑衣洞大脉型黑钨矿矿床等。另外燕山期含矿岩体侵入形成隐爆角砾岩筒，构成隐爆角砾岩型的黑钨矿矿床。近期在狮尾洞矿区发现有细脉浸染型白钨矿，主要赋存在石英大脉的两侧，与石英大脉紧密相伴，且储量巨大，正处于坑道开采阶段，已探明WO3金属量31.09× 104（122b+333）［20］。通过钻孔及坑道作业后发现，该区燕山期岩浆岩以岩株、岩瘤或岩枝产出，岩性见中—细粒黑云母花岗岩、细粒白云母花岗岩、似斑状白云母花岗岩及花岗斑岩［3］。

前人根据该区出露的矿物共生组合与矿脉交代叠加之间的关系，划分出3个主要成矿阶段：第一阶段（黑钨矿—锡石—石英阶段）主要形成含钨石英脉型钨矿石；第二阶段（白钨矿—黑钨矿—辉钼矿—黄铜矿阶段）通常交代叠加第一阶段，形成蚀变花岗岩型钨钼矿石，该阶段为大湖塘矿区主成矿阶段；第三阶段（黄铜矿、斑铜矿—辉钼矿—白钨矿、黑钨矿阶段）大多交代和叠加前2个阶段，形成钨多金属矿石。从3个矿化阶段来看，成矿依次由高温氧化物阶段向低温硫化物阶段过渡，较高温的绿柱石、锡石、黑钨矿、白钨矿紧密共生，而中（低）温的钼、铜、锌等关系密切的后期矿物往往交代前期矿物产出。从矿物纵向分布来看，较高温的矿物分布于矿脉的最上部，向下则逐渐贫化，中（低）温矿物则多富集于下部，整体呈现出逆向分带的现象［1］。

表1　大湖塘钨地区矿床类型一览表［21］

图2　大湖塘钨矿集区成矿模式图［21］

3　岩相学及其蚀变与矿化关系

3.1岩相学特征

晋宁期黑云母花岗闪长岩具斑状结构、似斑状结构，块状构造。石英呈聚斑产出，主要矿物由石英（22%～30%）、碱性长石（5%～10%）、斜长石（35%～55%）组成；次要矿物为黑云母（5%～15%）、白云母（3% ～5%）组成；副矿物多为后期硫化物黄铁矿（2%～4%）。石英多以聚斑形式展布，斜长石呈板条状，可见聚片双晶，绢云母化强烈，且浅色的斜长石呈细脉状、棒状分布于深色的钾长石主晶中形成细脉状条纹长石。碱性长石（条纹长石、钾长石）发育不同程度粘土化，黑云母呈鳞片状，边缘多与细小白云母交生在一起。岩石受燕山期花岗岩侵入影响，普遍发育多种高—中温热液交代蚀变现象，如钠长石化、黑云母化、云英岩化、黄铁绢英岩化及绢云母化等；其中钠长石化、黑云母化、云英岩化及黄铁绢英岩化为该区重要的成矿蚀变。

燕山期似斑状（斑状）白云母花岗岩具中—细（中—粗）粒不等粒粒状结构、似斑状（斑状）结构，块状构造。主要矿物由酸性斜长石（25%～40%）、钾长石（8% ～15%）、石英（30%～35%）组成；次要矿物由黑云母（5%～8%）、白云母（4%～6%）组成；副矿物见后期硫化物黄铁矿。黑云母富Fe、贫Mg、高Ti及F含量高等特点，经全铁分析得出，黑云母为铁质黑云母，结晶时氧逸度低，属还原环境，并且指示成岩物质来源于上地壳［6］。该区岩石中普遍发育弱绿泥石化蚀变现象；同时发育有较强钾长石化、云英岩化及绢云母化等蚀变现象。

3.2蚀变与矿化关系

梅勇文（1987）对脉侧蚀变与钨的成矿关系所做的云英岩化实验表明，富云母云英岩形成在富铝富钾氧逸度高的并有挥发分参与的碱质交代环境中，而富石英云英岩是贫铝富硅弱酸性环境硅质交代的结果。当成矿流体的大量碱质带入围岩，在挥发组分较多的情况下，则形成白云母化，外侧由于挥发分减少，往往出现钾长石化；在挥发组分缺乏时，形成黑云母化，并从围岩中带出硅质，往往在晚期或外侧出现硅质交代。当成矿流体的大量硅质进入围岩，在挥发分作用下使围岩硅化，从围岩带出碱质、铝质和镁铁组分，其外侧常表现黑云母化或白云母化，这时热液碱性离子含量高，弱碱性，非常有利于白钨矿沉淀［22］。

大湖塘矿集区内晋宁期岩体是重要的含矿围岩，普遍发育钠长石化、黑云母化及云英岩化蚀变现象，无疑对成矿起着不可替代的作用。而燕山期岩体作为矿区最直接的成矿母岩，普遍发育有强烈云英岩化蚀变现象，以及在大湖塘矿集区石门寺矿段和狮尾洞矿段揭露的坑道作业中常见有硅质及碱质（以碱性长石为主）条带展布。所以推测上述云英岩化实验结果也适用于大湖塘矿集区，同时也是矿集区形成大量白钨矿的重要论证之一。

4　讨论

4.1成矿机制初析

细脉浸染型白钨矿主要赋存于燕山期似斑状黑云母花岗岩体外接触带的晋宁晚期花岗闪长岩中，并且晋宁期黑云母花岗闪长岩岩石化学特点之一就是富CaO，FeO+Fe2O3［8］，而其中的Ca质大都赋存于斜长石中，在云英岩化及钠长石化过程中，赋存在斜长石中的Ca2+被释放出来，与来自燕山中期花岗岩成矿流体中的WO42-结合形成细脉—微脉浸染状白钨矿［23］。另外，矿区晋宁晚期黑云母花岗闪长岩岩性致密，吸水率明显低于燕山中期似斑状黑云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩及花岗斑岩，对成矿流体具有良好的屏蔽作用［8］，使接触带成矿时压力较长时间保持在促进蚀变和成矿的范围内。在双桥山群浅变质岩盖层良好的保护基础上，使内外接触带裂隙内生成的白钨矿不易被剥蚀，可能是该区形成以细脉浸染状白钨矿为主的超大型钨矿的重要因素之一。

在中国东南大陆边缘燕山中期由陆内拼贴碰撞造山向伸展扩张转换的构造背景下，当九岭矿集区地壳不断减薄、断裂下切至燕山期花岗岩株顶部时，液态挥发组分瞬间气化，发生热液隐爆作用，形成热液隐爆角砾岩型钨铜矿体［8］。同时，在高浓度挥发分作用下，岩浆结晶分异后期的残浆和燕山期花岗岩发生云英岩化、绢英岩化、硅化和绿泥石化、钠长石化、黑云母化等。另外燕山期似斑状黑云母花岗岩中的黑云母富铁贫镁高钛，F含量高，且全铁分析为铁质黑云母［6］，反映出F可能是挥发分，表明蚀变时F（O2）低，还原环境，蚀变后热液弱碱性，残余热液中丰富的碱、铁组分，与钨结合沉淀，形成了部分以黑钨矿为主要矿石矿物的蚀变岩型钨矿床和云英岩型钨矿床。

4.2成矿物质来源

前人研究认为，大湖塘矿集区的形成与燕山期岩浆热液活动是分不开的，并认为成矿与燕山期似斑状白云母花岗岩存在密切关系，可能是该区的成矿岩体，且钨铜等成矿元素的初始来源也许与该区新元古代的双桥山群地层有关［6-7］。王辉等（2015）对不同矿脉中的石英氢、氧同位素及黑钨矿氧同位素研究后表明成矿流体为岩浆水［13］。阮昆等（2015）针对大湖塘石门钨矿床碳、氧、硫同位素研究后认为，石门寺矿段的成矿物质主要来源于大湖塘燕山期S型花岗岩岩浆，但不排除成矿流体在上升的过程中萃取了一部分围岩的成矿物质［12］。前人的研究均表明该区出露的燕山期似斑状花岗岩与成矿存在密切关联，可能是最主要的成矿母岩［1，3，6-8，10-11］。

5　结语

（1）区内发育的云英岩化、钠长石化、绢云母化、硅化、钾长石化、黑云母化、黄铁绢英岩化等矿化蚀变现象是成矿的重要蚀变，且云英岩化、钠长石化是形成细脉浸染状白钨矿的最主要矿化蚀变。

（2）晋宁期黑云母花岗闪长岩发育云英岩化及钠长石化时，释放出赋存在斜长石中Ca2+，并与燕山中期花岗岩成矿流体中的WO42-结合，形成细脉—微脉浸染状白钨矿，后在双桥山群浅变质岩盖层的保护下，使内外接触带裂隙内生成的白钨矿不易被剥蚀，导致该区形成以细脉浸染状白钨矿为主的超大型钨矿。

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