易伟平,周冬梅

(湖南省有色地质勘查局一总队,湖南郴州 423000)

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汝城钨矿矿床地质特征及边深部找矿预测

易伟平,周冬梅

(湖南省有色地质勘查局一总队,湖南郴州 423000)

在总结汝城钨矿成矿地质背景及矿床地质特征的基础上,对矿区成矿规律进行了总结,认为汝城钨矿边深部成矿地质条件优越,具有良好的矽卡岩型白钨矿、石英脉型黑钨矿和蚀变花岗岩型钨矿找矿前景,并由此圈定了3处边深部找矿预测区。

钨矿;地质特征;边深部找矿;汝城钨矿

汝城钨矿又称白云仙钨矿,位于汝城县南西二十公里处小垣镇,多年来与宜章县瑶岗仙、茶陵县邓埠仙被业界并称为湖南钨矿“三仙”,与赣南钨矿“三山”同为南岭黑钨矿床的典型代表。区内矿床类型较多,其中石英脉型黑钨矿为矿山主要开采对象。经多年开采,原探明的工业储量已基本消耗殆尽,矿山接替资源勘查已成为日益迫切需要解决的问题。

本文在综合分析地勘单位地质资料、矿山生产勘探资料及民采最新揭露的地质现象的基础上,对矿区控矿因素、成矿规律进行初步总结,并对矿区边深部的石英脉型黑钨矿、矽卡岩型白钨矿床及蚀变花岗岩型钨矿床的找矿远景提出了预测。

1 地质概况

1.1 区域地质背景

汝城钨矿位于湘赣台向斜的东南翼,田庄-延寿大向斜南段的扬起端,九峰花岗岩体边缘。矿田内发育有加里东期北西西向构造、印支期南北向构造及燕山期新华夏系构造三种构造体系,北西西向构造为基底构造,南北向构造及新华夏系构造为盖层构造,以燕山期新华夏系构造最为发育。区内金属矿床均产在九峰岩体边缘、岩脉顶部或紧靠岩体的围岩接触带中。

1.2 矿区地质特征

1.2.1 地 层

矿区出露地层主要是震旦系砂岩、泥盆系中统下部跳马涧组砂岩、泥盆系中上统棋梓桥组-佘田桥组灰岩,地质简图如图1所示[1]。

震旦系是本区出露的最老地层,构成基底构造,主要分布于大蒲、大围山等地和西部小五指峰一带。区内震旦系可分为下组(Z1)和中组(Z2)。

震旦系下组分布较为广泛,是矿区内石英脉型黑钨矿床的主要成矿围岩,也是蚀变花岗岩型钨矿床的成矿围岩,原岩主要为灰绿色砂质板岩,次为粉砂质板岩、板岩。

震旦系中组主要为灰绿色变质砂岩、变质长石石英砂岩。

泥盆系中统下部跳马涧组(D2t),不整合覆盖于震旦系浅变质岩层之上,底部为砂砾岩,砾岩成分主要是石英,其次为前泥盆纪浅变质石英砂岩。部分石英细脉型黑钨矿产于跳马涧组砂岩中。

泥盆系中上统棋梓桥组-佘田桥组灰岩(D2q+ D3s),整合覆盖于跳马涧组之上,其下部为中厚层条带状不纯灰岩,上部为薄层灰岩和钙质砂页岩,厚600 m左右。为矿区矽卡岩型钨矿和铅锌矿体的主要赋矿围岩。

泥盆系中统锡矿山组(D3x),在矿区出露很少,主要在清江一带。下部以中厚层状灰岩为主,含燧石条带,上部主要为薄层泥灰岩、泥灰岩夹石英砂岩、砂质页岩。

1.2.2 构 造

矿区褶皱构造为白云仙复式背斜和清江复式向斜。矿区成矿期构造示意图如图2所示。

图1 汝城钨矿地质简图

图2 矿区成矿期构造示意图

断裂构造在矿区较为发育,按形成时间与配套关系,均系新华夏系构造。以成矿前构造最为发育,矿区内有F19、F17、F15、F39等,控制了矿区内的构造轮廓和岩浆岩侵入方向;成矿期构造其强度大为减弱,但具有成群、成带、成组出现,局部集中,等距分布的特点,控制了含钨矿脉的展布,系容矿构造,大体可划分为五个密集地段[2～5]:

1.大蒲-白云仙一带:主要有北北东、北东—北东东、北北西三种方向。

2.将军寨-铁丝坪一带:从东至西,裂隙方向依次为北北西、北西、北西西,具有扇形分布的特点。

3.黄竹坑-大岭背一带:为成群、成组分布在花岗岩中的东西向裂隙系统。

4.杨东山-上山一带:有一组呈北西西向展布的裂隙系统,发育于花岗岩中。

5.清江-大山一带:在碳酸盐岩中,发育着三种方向控制白钨石英脉的成矿裂隙。即近南北向,北北东向,北北西向。

矿区石英脉型黑钨矿床主要受1、2组成矿期构造控制,5组控制了矿区石英脉型白钨矿床和铅锌矿床的产出。而头天门北北东向的蚀变花岗岩钨矿,呈岩脉、岩墙状产出,则受1组北北东压性断裂控制。

矿区成矿后期构造极其微弱,为一些错断矿脉的小断层。

1.2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩广泛出露,多集中在矿区的西部和南部,属九峰岩体的一部分。矿区岩浆活动频繁,具有多期、多次侵入的特点,形成一个同源多期次的复式岩体。主要可分为燕山早期第一阶段(γ52-1)、第二阶段(γ52-2)两个阶段。

γ52-1:呈岩基产出。该期侵入体为九峰岩体的主体,绝对年龄值为175～165百万年,主体岩性为中粒斑状黑云母花岗岩。岩石呈灰-灰白色,主要由石英、长石及黑云母组成。

γ52-2:呈岩株和岩舌产出,主要分布在矿区东部的龙虎洞及矿区南部的大岭背-界头一带。其绝对年龄值为165～155百万年。主要为中细粒二云母花岗岩及中细粒少斑状黑云母花岗岩。岩石呈灰白色、肉红色。主要由石英、长石及黑云母组成。

除上述后,矿区内尚有少量燕山晚期的花岗斑岩脉、辉绿岩脉等。分布、规模不一,宽数厘米到数十米不等,一般延伸几十米至几百米。

矿区岩浆岩微量元素含量列于表1,据表1资料[6],微量元素含量以中细粒少斑状黑云母花岗岩(γ52-2)最高,中粒斑状黑云母花岗岩次之,花岗斑岩则较低。另据副矿物分析结果,燕山早期第一阶段花岗岩钨矿物含量远远低于燕山早期第二阶段花岗岩。这说明燕山早期第二阶段花岗岩的中细粒少斑状黑云母花岗岩是本区各类钨矿床的成矿母岩,为本区钨矿床的形成提供了物质来源。

表1 岩浆岩微量元素含量

1.2.4 变质作用与围岩蚀变

本区自震旦纪以来,经历了多次的复杂的构造运动,并伴以强烈的岩浆活动及成矿作用,致使矿区内地层和各类岩石,普遍发生了强度不等,类型不一的变质作用,形成了多种类型的变质岩类。矿区内主要变质作用有区域变质作用、热接触变质作用、接触交代变质作用、热液蚀变作用。与矿区成矿有关的主要是接触交代变质作用和热液蚀变作用。

接触交代变质作用在本区主要表现为矽卡岩化,是矿区强度最大、与成矿最为密切的变质作用。矽卡岩化是在酸性岩浆侵入后,结晶晚期析出挥发组份对矿区碳酸盐岩、钙质页岩进行选择性交代,形成矽卡岩等。

热液蚀变作用是岩浆期后热液对岩石产生的蚀变作用。主要为云英岩化及钠长石化,其次有绢云母化、绿泥石化、电气石化、硅化及硫化物矿化等。

2 矿床地质特征

2.1 矿体地质特征

汝城钨矿包含有大蒲、将军寨、头天门、大山、大围山、塘丘等矿段,矿床类型主要有:石英脉型黑钨矿床、矽卡岩型白钨矿床、蚀变花岗岩钨矿床、中温热液型铅锌钨多金属矿床等,各矿床地质特征见表2。

表2 汝城钨矿主要矿床类型地质特征

2.2 矿石特征

矿区主要矿石类型有石英脉型黑钨矿石、岩体型钨矿石、矽卡岩型钨矿石、铅锌矿石等。岩体型钨矿石主要有用金属矿物为白钨矿、辉钼矿、辉铋矿;石英脉型黑钨矿石主要有用金属矿物为黑钨矿,次为白钨矿、辉钼矿、辉铋矿;矽卡岩型钨矿石主要有用矿物为白钨矿、锡石;石英方解石脉型白钨矿石主要有用金属矿物为白钨矿,次为黑钨矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等;铅锌矿矿石主要有方铅矿、铁闪锌矿等。

矿石结构主要有自形～半自形晶结构、它形晶结构及交代残余结构等。矿石构造主要为块状构造、条带状构造及浸染状构造等。

3 探矿因素和矿床成因

3.1 控矿因素

3.1.1 岩浆岩的控矿作用

矿区成矿作用与中细粒二云母花岗岩有关(γ52-2)。据汝城县幅、大坪幅区域地质调查报告认为[2],矿化以燕山早期第二阶段最强、分布最广泛;在各阶段的侵入岩中,W、Sn、Mo、Bi等微量元素以燕山早期第二阶段含量最高;矿区含钨石英脉已切穿燕山早期第二阶段岩体。

矿床受九峰岩体向北倾斜的影响,一般都向北侧伏。

综上所述,矿区钨(锡钼铋)矿的成矿期应为燕山早期第二阶段末,燕山早期第二阶段(γ52-2)中细粒二云母花岗岩为矿区各种钨矿床的成矿母岩。

3.1.2 构造的控矿作用

白云仙复式背斜或次级背斜控制了石英脉型黑钨矿矿床的产出空间位置。矿区已发现的大蒲、大围山、头天门石英脉型黑钨矿矿床都产在白云仙复式背斜轴部附近,将军寨矿床则产在白云仙复式背斜的次级背斜轴部。

石英脉白钨矿体及铅锌多金属矿体则产在泥盆系棋梓桥组及佘田桥组地层中发育的北北东或近南北向断裂中。

3.1.3 围岩对成矿的影响

震旦系变质砂岩和泥盆系中统下部跳马涧组砂岩其化学性质不活泼,岩石性脆,裂隙很发育,是石英脉型黑钨矿的主要赋矿围岩。在泥盆系跳马涧石英砂岩中,矿脉短小、密集,断续出现,矿物成分简单。震旦系砂质板岩中矿脉相对集中,幅度增大,矿物成分较为复杂。矿脉在花岗岩内发育稳定,呈细脉状密集出现。

泥盆系棋梓桥组下段的薄层泥质条带灰岩为含矿矽卡岩形成提供了良好的围岩介质条件,棋梓桥组灰岩为矿区矽卡岩型钨矿的主要赋矿围岩。铅锌矿体主要产于泥盆系佘田桥组中段的泥质条带大理岩及大理岩灰岩中。

3.2 成矿物质来源及矿床成因

3.2.1 成矿物质来源

从南岭地区的钨矿形成来看,普遍认为前寒武系地层中硅铝质岩石中钨丰度值高,为钨的矿源层。燕山期九峰岩体为壳源花岗岩,在岩浆形成时因同化高丰度钨的地层而形成较高的原始丰度。在岩浆上升过程中,可继续从高丰度钨的地层中吸收一部分钨,提高其丰度。随着花岗岩从γ52-1向γ52-2演化,花岗岩浆钨的丰度进一步提高,形成矿化花岗岩浆,矿化花岗岩浆上升后在冷却过程中分离出含矿矿液,构成矿区钨矿床的主要物质来源。

含矿热液在上升过程中,也可以从有利围岩中萃取一部分钨,构成矿床中的钨的另一来源。

3.2.2 矿床成因

矿区成矿作用具有多期、多阶段特征,因而形成从气化高温热液阶段到高、中温热液阶段多种类型共生的矿床。各类型矿床形成过程推测如下:

在燕山早期第一阶段,中粒斑状黑云母花岗岩(γ52-1)由于钨丰度不高,主要为使矿区岩性有利的岩石形成简单矽卡岩化。

在燕山早期第二阶段,中细粒少斑状黑云母花岗岩(γ52-2)体积相对较小但钨丰度高,在热液从硅铝质运移到钙镁质岩石时,发生一系列物理化学变化,特别利于析出钨形成矿化,这些矿化叠加于早期矽卡岩上形成矽卡岩型钨矿体。

在气化高温热液阶段,矿液在岩体顶部和上部使花岗岩遭受蚀变形成云英岩化,矿化强时形成蚀变花岗岩型矿体,主要矿物有石英、白云母、电气石、白钨矿等。

随着矿液的冷却,矿液在震旦系变质砂岩、泥盆系中统下部跳马涧组及花岗岩中形成石英细脉-大脉黑钨矿床。

随后进入白钨矿化阶段,使石英脉和花岗岩脉中黑钨普遍不同程度受白钨矿交代,在大理岩破碎带,形成白钨矿石英脉,并使矽卡岩型白钨矿进一步叠加富集。

随着矿液的进一步冷却,金属硫化物沿破碎带进行充填交代形成中温热液阶段的硫化物矿床。硫化物阶段在矽卡岩和矽卡岩化大理岩中较常见,所形成的矿物有方铅锌矿、闪锌矿、黄铁矿等。

4 边深部找矿预测

汝城钨矿边深部找矿预测示意图如图3所示,根据对矿区各区段地质资料的分析,圈定出几个矿山边深部找矿预测区,供今后在矿区边深部找矿进行参考。

1.大山-清江钨多金属矿预测区。在大山-清江一带,有深大断裂纵贯全区作为导矿构造、有燕山早期第二阶段(γ52-2)花岗岩岩枝侵入、碳酸盐岩地层分布广泛等,铅锌铜钨异常叠加。在大山的12线/CK2[7]及清江的50线/CK2[5]等钻孔均见到了产在接触带上的矽卡岩型白钨矿。其成矿条件与西面的砖头坳大型白钨矿区类似,在大山-清江一带有望寻找类似砖头坳的大型白钨矿床。汝城钨矿大山矿段12线地质剖面图如图4所示。

图3 汝城钨矿边深部找矿预测示意图

图4 汝城钨矿大山矿段12线地质剖面图

2.将军寨深部预测区。据对南岭地区黑钨矿脉成矿规律总结[8],认为含矿石英脉进入其成矿母岩后,其延深一般不超过100 m。在将军寨矿段,矿山目前已开采至810 m标高,矿脉较稳定,围岩为燕山早期第一阶段(γ52-1)中粒斑状黑云母花岗岩,尚未进入成矿母岩,据此推测将军寨矿段深部还有一定找矿空间。

3.大蒲-白云仙边深部预测区。该区域位于白云仙复式背斜轴部,原有地质工作程度较低,有望通过进一步工作寻找震旦系变质岩中的石英大脉型黑钨矿和花岗岩中的石英细脉型黑钨矿,扩大资源远景。

另据相邻的瑶岗仙矿区危机矿山找矿成果,在瑶岗仙矿区成矿岩体上窿内接触带附近新发现蚀变岩体型钨钼矿[9]。类比瑶岗仙矿区勘查成果,认为在白云仙复式背斜向北延伸部位具有寻找隐伏蚀变花岗岩型钨(锡)矿床可能。

[1] 丁锡广,刘亚新,刘礼生,等.湖南省汝城县塘丘矿区钨矿详细普查地质报告[R].郴州:湖南省地质矿产局湘南地质队, 1987.

[2] 丁锡广,李守贤,曹文斌,等.湖南省汝城县头天门矿区钨矿详细普查地质报告[R].郴州:湖南省地质矿产局湘南地质队,1986.

[3] 肖祖颖.湖南白云仙钨矿将军寨矿区地质勘探总结报告[R].郴州:湖南冶金206队,1965.

[4] 肖祖颖.白云仙钨矿大蒲矿区地质勘探储量报告书[R].郴州:湖南冶金206队,1964.

[5] 黄启康,苏中.湖南省汝城县清江铅锌矿评价报告书[R].郴州:湖南冶金206队,1967.

[6] 彭继述,刘光明.中国人民共和国区域地质调查报告1∶50 000汝城县幅、大坪圩幅[R].长沙:湖南省地质矿产局,1985.

[7] 彭忠山,曹梦皎,陈初晟.湖南省汝城钨矿大山矿区1号～白钨方解石石英脉补勘报告[R].郴州:汝城钨矿,1977.

[8] 谭运金.论南岭地区黑钨矿山的二轮找矿[J].中国钨业, 2000,15(6):9-13.

[9] 郭伟革,蒋加燥,甘先平.湖南瑶岗仙钨矿床地质特征及成矿模式探讨[J].矿产与地质,2010,24(4):309-313.

Abstract:Based on metallogenic geological background and geological characteristics of Rucheng tungsten deposit, it summarized the metallogenic regularities of the deposit.It is supposed that edge and deep area of Rucheng tungsten deposit has good geological condition,and has good prospects of skarn type scheelite,quartz type wolframite and altered granite type tungsten ore,and thus delineated the 3 boundary prediction for deep ore prospecting area.

Key words:tungsten ore;characteristics of geological;prospecting of edge and deep area;Rucheng tungsten deposit

Geological Characteristics and Prospecting Prediction of Edge and Deep Area in Rucheng Tungsten Deposit

YI Wei-ping,ZHOU Dong-mei
(General Team One,Hunan Provincial Nonferrous Geological Exploration Bureau,Chenzhou423000,China)

TD15

A

1003-5540(2012)04-0001-05

2012-06-06

易伟平(1971-),男,工程师,主要从事地质勘查技术工作。