川口礦田塘江沅微晶石英脈型鎢礦化特征及成礦機理

蔡富成，覃金寧，朱成生，陳 旭，葉國阜

（湖南省核工業地質局三〇六大隊，湖南 衡陽 421008）

石英脈型鎢礦在川口礦田各個礦區（點）均有產出，具有規模的主要有楊林坳、窯木嶺石英脈帶型鎢礦及三角潭大脈型鎢礦[1，2]。20世紀80年代塘江沅礦區開展過鎢礦調查評價工作，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又有了新的認識，通過與南嶺各大石英脈型黑鎢礦對比分析，認為區內礦體特征及縱向變化規律與“五層樓”成礦模式有一定的差異，主要呈現“上脈下體”的賦存規律，具有尋找巖體型鎢礦的地質條件。本文在詳實的野外地質調查和主要探礦工程詳細編錄基礎上，系統總結了該礦床成礦地質背景、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系及變化規律進行了分析，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工作提供新的思路。

1 地質背景

川口礦田位于揚子準地臺南緣湘東斷隆區，欽（州）-杭（州）結合帶中部，南嶺成礦帶中段北部，NW向常德—寧鄉—汝城基底大斷裂、NE向潘家沖—水口山大斷裂、耒臨SN向構造帶疊加復合部位[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出圍巖及花崗巖的空間關系可分花崗巖內帶型、外帶型和內外接觸帶型，每一類型又據鎢礦成因及產出形態分“大脈充填型”和“交代蝕變巖型（含細脈充填交代型）”[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、砂質板巖，為一套類復理石建造。

圖1 塘江沅礦區地質略圖

礦區處于川口單斜隆起東側，構造形跡主要為次級褶皺構造、規模較小的斷裂構造和節理裂隙，其間發育若干個軸面傾向北西，兩翼不對稱的次級褶皺，斷裂構造主要有NW向的龍王廟斷裂（常德—寧鄉—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＞即將發表數據），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系密切，其中云英巖化多發育花崗巖圍巖中，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于巖體型鎢礦的上部，呈“上脈下體”的分布規律。

微晶石英脈型黑鎢礦主要分布于屋背沖地段，根據地表地質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，脈體內礦化減弱，但常出現厚度較大的巖體型鎢礦體。

圖2 塘江沅礦區石英脈帶空間分布示意圖

微晶石英脈呈細脈帶產出，屋背沖地段發現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，巖體內脈體走向上延伸較穩定，進入板巖內脈體常呈尖滅再現、尖滅側現。

2.2 礦石特征

礦石主要呈煙灰色，偶見灰白色、黑色，有碎裂結構、交代充填結構、半自形-他形晶結構；塊狀構造、細脈狀構造、星散浸染狀構造及晶洞構造，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系明顯（圖3），以高溫熱液形成的粗晶石英最早，中低溫熱液的多次活動分別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，部分脈體可見細脈狀黑鎢礦發育。

白鎢礦：沿石英脈中晶洞分布，或呈細小單晶粒分布，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

塘江沅礦區低—中—高熱液活動均有發育。氣成—高溫熱液期：以花崗巖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—高溫熱液期：包括含鎢石英脈高溫熱液期和中溫石英—鎢—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 成礦地球化學特征

3.1 成礦物理化學環境

前人對微晶石英脈中的包裹體進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，未發現H2S和CO，表明鎢成礦為富含H2O和CH4等還原性氣體的揮發性流體，包體均一溫度為231℃～253℃，屬中—低溫環境。

3.2 鎢與各成礦元素的關系

成礦流體中鎢主要以鎢酸鹽離子對（NaHWO4、NaWO4-）和鎢酸（H2WO4、HWO4-、WO42-）進行遷移[8]，黑鎢為由鎢鐵礦和鎢錳礦兩種組分構成的類質同象連續固溶體[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生重熔，巖漿冷凝過程在巖體頂部出現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。化學成分主要為FeMnWO4，本區黑鎢礦錳含量略大于鐵含量，屬富鐵鎢錳礦范圍。

表1 微晶石英脈化學全分析結果表（ω%）

3.3 鎢與微量元素的關系

相關分析是度量兩個連續變量之間相關程度的統計分析方法，其相關系數是用于度量兩個變量之間線性相關程度和相關方向的指標[10]。

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

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

4 成礦機理探討

4.1 微晶石英脈鎢礦成因機理

華夏與揚子板塊碰撞后擠壓環境下，致使川口地區局部隆起，形成局部地溫梯度異常，深部地層發生重熔并產生水—巖交換，巖漿冷凝過程中，巖漿體系自身的結晶分異作用導致大量揮發性組分在巖漿房頂部或旁側發生富集作用，出現自變質的鉀化和云英巖化，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揮發分和SiO2的熔漿—溶液[11]。巖漿上侵及高溫熱（氣）液向上聚集，在超臨界溫度和壓力環境下，使巖體頂部圍巖引起破裂產生裂隙，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境，巖漿中的揮發分和富硅成礦熱液沿構造薄弱地帶充填，形成一系列近于垂直巖體頂部界面的含礦石英脈、細脈、網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的相對封閉環境內，有利于阻止含礦熱液的逸散，無法逸散的揮發分和成礦物質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出。

5 結論

（1）微晶石英脈型黑鎢礦主要呈細脈狀產出，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定的中—低溫環境，形成溫度主要為231℃～253℃，細脈、網脈帶發育巖體接觸界面上下50m范圍內，這表明巖漿侵入時圍巖的封閉性較好，為巖體內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的熱液型礦床，呈“上脈下體”的賦存規律，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育，是尋找隱伏巖體型鎢礦床的有利地段。