宝山花岗岩与矽卡岩钨矿的关系分析

2011-06-12刘荣军唐赣勇

有色金属（矿山部分） 2011年1期

刘荣军，唐赣勇

(江西荡坪钨业有限公司，江西大余 341514)

引言

宝山矿床位于江西南部崇义县境内，是一个以白钨矿为主的矽卡岩型多金属矿床，矿山自1967年正式投产至今已有40余年的开采历史。矿床的形成与宝山花岗岩有密切联系，研究宝山花岗岩与钨矿的关系，对矿山地质工作具有指导意义，对矿山生产也是十分必要的。

1 地质概况

1.1 地层

矿区位于一中生代构造运动形成的南北向狭长断陷盆地中,其东西两侧的震旦系地层，各沿一条近SN走向的F1、F2逆冲上升,形成海拔超过千米的雄伟高山[1]。盆地中出露一套走向340°、倾向NE、倾角25°～40°的单斜晚古生代沉积地层。盆地西部为泥盆系石英砂岩、粉砂岩夹薄层泥质灰岩；中部为石炭系下统梓山组粉砂岩、板岩、碳质页岩，中统黄龙组白云质灰岩、大理岩，上统船山组条带状结晶灰岩、大理岩，第四系冲积、坡积层；东部为二叠系下统栖霞组含燧石灰岩和茅口组砂岩页岩互层夹不规则透镜状煤层(见图1)。

1.2 构造

矿区位于南岭复杂构造带东段，诸广山隆起带的铅厂断陷盆地内。断裂较为发育，除控制盆地的F1、F2两条大断裂外，还有走向亦近SN的F4及一些NE向的F5逆断层，它们常形成陡峻的断崖，这些断层均为成矿后断层，但对矿体破坏性不大。裂隙以近EW向组最为发育，与成矿关系也最密切，这组裂隙走向为70°～108°，倾向S(或N)，倾角55°～85°，主要分布在花岗岩与围岩接触带附近，远离接触带则发育较差，力学性质属张剪性，形态不规则，宽度从几mm蚀变线到厚达两m的大脉不等，一般延长﹤200 m，均被各种岩脉或石英硫化物脉充填。

1.3 矿石类型

本矿床直接产于花岗岩与石炭系灰岩接触带凹部或附近。矿体围绕花岗岩呈透镜状、似层状、囊状、锯齿状、不规则状断续产出，形态极其复杂。矿石类型可分为矽卡岩矿石和硫化物矿石二大类，矿化不均匀，品位不稳定。金属矿物主要有磁黄铁矿、黄铁矿、白钨矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、银黝铜矿、脆银矿、深红银矿等；非金属矿物主要有石英、长石、方解石、辉石、石榴石、硅灰石、透辉石、萤石、白云母、绢云母等。

2 花岗岩与钨矿关系

2.1 花岗岩矿物成分、化学成分与钨矿关系

1)造岩矿物与钨矿关系

经镜下鉴定，三种花岗岩造岩矿物含量及副矿物见表1。

表1 宝山花岗岩主要造岩矿物含量和副矿物表

将表1中三种花岗岩的造岩矿物石英(Q)、钾长石(A)、斜长石(P)含量投影到中酸性侵入岩类命名图解中[2]，投影点均落在二长花岗岩区间内(见图1)。且三种花岗岩主要暗色矿物均为黑云母，含量都在5%左右，故将它们命名为黑云母二长花岗岩，且副矿物中有钨矿物，说明花岗岩的造岩矿物对钨矿形成有利。

2)化学成分与钨矿关系

花岗岩的化学成分由原中国有色金属工业总公司江西地质勘探公司地质研究所采用全岩分析法测定，其结果和特征值见表2，宝山花岗岩属硅酸过饱和、富铝的钙碱性岩石[3]，化学成分也有利于成矿。

表2 宝山三种花岗岩的化学成分﹡

注﹡宝山三种花岗岩的化学成分据江西崇义宝山白钨铅锌矿区找矿评价地质报告(1982)。

图1 中酸性侵入岩类命名图解

2.2 花岗岩岩性、成矿元素与钨矿关系

2.2.1 花岗岩岩性划分

根据相变关系、穿插关系、化学成分和铝饱和系数(表2)、石英包裹体温度等，按朱焱龄等岩浆活动旋迴序列划分方案，宝山花岗岩属于燕山早期第三阶段第三次岩浆侵入的产物，由其侵入期次和岩性可细分为同源二期、三次侵入[4]，即为：第一期第一次侵入：中粗粒花岗岩(γ52-3a)；第一期第二次侵入：细粒斑状花岗岩(γ52-3b)；第二期第三次侵入：细粒花岗岩(γ52-3c)。

2.2.2 成矿元素特征

1)花岗岩含矿的依据

①江西地质局研究结果指出“赣南钨矿主要产于黑云母花岗岩中”，宝山花岗岩系黑云母二长花岗岩，是与钨矿化有密切关系的岩石，并具钨的成矿专属性；

②花岗岩钨矿化判别值：朱焱龄等(1981)运用数学地质方法求出花岗岩钨矿化判别值[1]：R矿化=309.632；R0=303.550；R无矿化=297.225。由上述计算公式求得宝山三种花岗岩钨矿化判别值分别为R中粗=305.692；R细斑=305.009；R细粒=310.535，均大于判别分界值，说明均属于含钨岩石；

③主要成矿元素含量测定：原中南矿冶学院中心实验室采用光谱定量分析法对宝山花岗岩微量元素含量进行测定(1983)。表3数据显示，三种花岗岩主要成矿元素含量均较高[4]，大部分高于贫钙花岗岩的数值。

表3 三种花岗岩中主要成矿元素含量表

﹡贫钙花岗岩的元素含量据黎彤等(1981)。

2)主要成矿元素特点

①据钨矿化判别值，花岗岩形成越晚，钨含量也越高，其中细粒花岗岩最高；表3数据显示：随着岩浆的演化，钨有逐步富集的趋势。中粗粒花岗岩形成最早，钨含量最低；而细粒花岗岩形成最晚，钨含量最高。

②主要成矿元素W、Pb、Zn、Cu含量大部分高于贫钙花岗岩。

2.2.3 花岗岩岩性、主要成矿元素与成矿关系

宝山三种花岗岩的钨矿化判别值，均大于钨矿化判别分界值，且以细粒花岗岩最高(高出判别分界值2.3%)。主要成矿元素含量进行比较得出(参见表3)，宝山花岗岩W平均含量超过贫钙花岗岩的21.5，是贫钙花岗岩的近二倍；Pb平均含量超过60.5，是贫钙花岗岩的4.2倍；Zn平均含量超过34.6，是贫钙花岗岩的1.9倍；Cu平均含量超过8.4，是贫钙花岗岩的1.8倍。综上分析，表明宝山花岗岩是宝山矿床成矿物质的主要来源，与钨矿关系密切。

2.3 花岗岩与钨矿的时间关系

从以下分析中，可以了解两者在时间上的关系

1)岩浆挥发分是成矿的矿化剂：岩浆的演化促进了矿化剂的集中，尤其是晚期次更甚，它们对成矿元素的迁移、富集起着非常重要的作用。宝山花岗岩中，细粒花岗岩较细粒斑状花岗岩、中粗粒花岗岩更富钠质及挥发分，这对成矿有着举足轻重的作用。从宝山探矿和生产实践反映，开采的矿体主要赋存于细粒花岗岩、细粒斑状花岗岩与灰岩接触带或附近。在矿区内，凡挥发分造成的各种蚀变强烈及萤石等含挥发分矿物大量出现的地方，均有富厚矿体产出。

2)岩矿生成序列性，表明两者时间上的密切关系：根据井下观察，花岗岩、岩脉、矽卡岩及矿脉的空间穿插位置关系，可知它们的生成顺序为中粗粒花岗岩→细粒斑状花岗岩→细粒花岗岩→似伟晶岩壳→岩脉、早期矽卡岩→晚期矽卡岩(矿体)→含矿石英脉。花岗岩、岩脉及矿体在形成时间上是紧密联系的，它们系岩浆演化过程中不同阶段的产物。

3)矿床成因类型，也表明两者时间上的密切关系：前人研究结果，宝山矿床是岩浆期后汽化—高温热液阶段中成矿溶液与碳酸盐围岩产生接触交代作用形成的，白钨矿是接触交代作用形成的标型矿物，因此宝山矿床是典型的矽卡岩矿床。这充分说明两者在时间上的密切关系。

综上分析，宝山花岗岩与钨矿生成在时间上是紧密相联的，它们是花岗岩形成在前，钨矿形成略后。

2.4 花岗岩与钨矿的空间关系

宝山矿区40余年生产实践与探矿资料，证明花岗岩表面形态对成矿起着控制作用，尤其花岗岩凹部直接控制矿体的形态、产状、规模和矿化强度。

2.4.1 花岗岩表面形态对成矿的影响

宝山矿床的矽卡岩矿体主要产在花岗岩与灰岩的接触带，脉状石英硫化物矿体则主要赋存于接触带附近的花岗岩及灰岩中，其空间分布均与花岗岩相关。适宜含矿汽液活动和矿质充填空间的各种裂隙、汽液积集是成矿的两个重要条件，而这两者均与花岗岩的表面形态息息相关。花岗岩表面形态对成矿控制影响是：

1)影响矿液运移上升通过的裂隙发育程度，岩浆冷凝收缩时产生的应力在其表面形成原生节理，在花岗岩凹部及中等倾斜接触面受这种应力较强而裂隙发育。

2)影响矿液的积集与扩散，在花岗岩凸部，矿液易散失不利成矿，而在花岗岩凹部及花岗岩超复灰岩处，则有利于矿液大量积集成矿。

3)影响蚀变及成矿条件反应进行的时间与空间。花岗岩凹部及捕虏体周边反应面积大，热液集中而且不易散失，使得反应持续时间长，对成矿有利。

2.4.2 花岗岩顶面凹部与成矿关系

上述原因使宝山矿床主要受接触带凹部构造控制，它决定了矿体的形态、产状及规模。花岗岩顶面形态的复杂性反映了花岗岩与灰岩接触带的复杂性，由顶面凹部控制的矿体(图2)，初步归纳对成矿有利的接触带[5]是：1)形态复杂的接触带；2)花岗岩超复形成的内凹或岩枝下插腋部；3)接触带拐弯部位的内湾及由陡变缓处；4)接触带与成矿裂隙交汇部位；5)中等倾斜的接触带；6)接触带与灰岩层间破碎相交的部位。

由接触带凹部控制的矿体形态也是十分复杂的，有透镜状、盆状、囊状、巢状、锯齿状及其它不规则状等。

2.4.3 花岗岩上下凹槽构造与钨矿化强度关系

探矿资料和生产实践证明，在垂直方向上宝山花岗岩东区存在二个大的凹槽构造，即650～350 m标高和210～-150 m标高，它们对成矿都有利，但对矿化强度有着不同的影响，上部凹槽对钨矿化相对较差，对硫化物更为有利；下部凹槽则对钨矿化更为有利，对硫化物相对较差[6](表4)。

图2 花岗岩顶面凹部控矿形式

表4上下部矿体平均品位表

Table4Theaveragegradeofupanddownorebody

矿体WO3/%Pb/%Zn/%Cu/%Ag/(g/t)备注上部矿体0.3803.3202.5300.200195.7北京矿产地质研究所(1988,12)下部矿体0.4821.0930.9310.089107.6矿山生产探矿资料平均(1993～2008年)

从表4中，可以知道上部以白钨硫化物矿石为主，其Pb、Zn、Cu、Ag品位较高；下部以白钨矽卡岩矿石为主，其Pb、Zn、Cu、Ag品位较低，而WO3品位增高并且相对稳定。这是由于深部温度、压力较高，矿液早期酸性强，不利于硫化物形成的缘故。花岗岩表面形态在同一凹槽内，往往有次一级超复及岩凹等控矿构造。

2.5 花岗岩形成深度、剥蚀程度与钨矿的关系

2.5.1 花岗岩形成深度与钨矿的关系

一般来说，花岗岩的侵位深度可根据其侵位时覆盖在其上的盖层厚度进行推算。宝山花岗岩于侏罗纪末期侵入石炭系中，并以二叠系为其顶盖。本区晚二叠世至三叠纪沉积地层的总厚度约1.5～1.9 km，可作为宝山花岗岩侵入时其顶部盖层的厚度，应属浅成相侵入的花岗岩。目前，矿区的上二叠统、三叠系已被剥蚀，仅残留厚约500 m的下二叠统。

宝山花岗岩呈小岩株产出，主要为中粗粒及细粒斑状结构，花岗岩内接触带岩石结构变化大，顶部有似伟晶岩壳，花岗岩热接触变质带较窄，各种岩脉发育，多种交代作用强烈等，表现出浅成侵入相特征。

矽卡岩矿床的形成应是浅～中成相中酸性花岗岩与碳酸盐围岩接触交代蚀变的产物。一般认为，方解石在中等深度(压力)条件下可分解为CaO和CO2，有利于矽卡岩矿物的生成。白钨矿反应式[7]：

WO2F2+2CaCO3→CaWO4+CaF2+2CO2↑

如果花岗岩侵位深，压力大，上述反应难进行，但侵位太浅则CO2易失，也不利白钨矿形成，因此，通常认为1.3～3 km的浅～中深条件是形成矽卡岩矿床的适宜深度，而宝山能形成以白钨矿为主的矽卡岩型多金属矿床，说明宝山花岗岩的侵位深度是对白钨矿形成有利的，进而推测宝山花岗岩的侵位深度为1.5～1.9 km是适当的。宝山矿床空间分布特点，一方面证实了花岗岩确系浅成相，另一方面也说明在其下部1.5 km范围内均属形成白钨矿矽卡岩矿床的有利深度，在其它条件具备的地方，仍可形成工业矿体，因此向更深部位找白钨矿是有可能的。

2.5.2 花岗岩剥蚀程度与钨矿的关系

通常认为，脉状石英硫化物矿体一般集中于花岗岩上部。宝山矿区630中段，矿脉密集出现，最厚的矿脉达1 m以上，远较下部中段发育，说明这属花岗岩上部，由此可见宝山花岗岩的剥蚀深度不大。位于宝山顶部的地表风化花岗岩中，有密集细小石英脉，破碎带中有矽卡岩及围岩残留存在；花岗岩西部铁石岭有古采场，考虑到当时生产能力及技术水平，也佐证宝山花岗岩遭受剥蚀程度较小，进而推测原花岗岩形态及剥蚀情况见图1，据此推测宝山花岗岩的剥蚀深度<200 m。

朱焱龄等(1981)指出：“钨矿床工业矿化一般赋存于岩体的中上部，而顶部、下部矿化较差，无工业矿体”由此也可说明宝山矿床形成后遭受风化蚀剥较轻破坏不大，主要矿体保存较为完好。