湖南桃江縣木瓜園斑巖型鎢礦礦床成因及找礦方向

陳文輝，劉鐵生，劉浩，李惠純，楊斌，周鑫

（1.湖南省地質礦產勘查開發局四一八隊，湖南 婁底 417000；2.湖南省地質礦產勘查開發局四〇八隊，湖南 郴州 423000；3.湖南省核工業地質局304大隊，湖南 長沙 410019；4.中南大學有色金屬成礦預測教育部重點實驗室，湖南 長沙 410083）

0 引言

木瓜園鎢礦位于湖南省桃江縣城北西直距約14 km處，隸屬桃江縣修山鎮管轄。地理坐標東經112°03′13″～112°04′43″，北緯28°38′30″～28°40′00″。2012—2015年，湖南省地質礦產勘查開發局四一八隊在該礦區開展金礦普查工作時發現了湖南省首例斑巖型鎢礦體（劉茂強和陳文輝，2014）。2013年7月，該礦區施工的首個驗證鉆孔即揭露到厚達370 m的花崗斑巖體，三氧化鎢品位0.02×10-2～1.55×10-2，并伴有鉬、金、銅礦化。2012—2015年，該礦區累計投入鉆探工作量6856 m，其中見礦鉆孔9個，見礦率90%，工業鎢礦體最大厚度達282.8 m，最高品位2.046×10-2。據現有工程經初步估算，礦區鎢資源量已達中型以上規模。唐勇明等（2016）、羅仕長和舒成樑（2017）對木瓜園成礦地質特征進行了初步的分析和探討，認為木瓜園鎢金礦處安化-瀏陽東西向構造帶鎢、銻、金成礦帶中段，金礦主要發育于北西西向花橋港斷裂及其次級斷裂內，鎢礦賦存于花橋港斷裂下盤花崗斑巖體內，二者為異體共生礦；李洪英等（2019）對木瓜園鎢礦床及成礦巖體成巖時代進行了系統研究，表明該礦床形成于晚三疊世，其形成環境為印支晚期后碰撞環境；陜亮等（2019）對木瓜園鎢多金屬礦成巖年代、區域成礦作用等方面進行了研究，認為成巖成礦年齡為印支期，含礦巖體巖漿源區主要為元古代古老地殼巖石的重熔。而北東向鎢礦帶成巖成礦集中于燕山期，推測湖南省東北部地區存在一次晚三疊世大規模成巖與局部鎢鉬多金屬成礦過程，且具有較大的找礦潛力。李曉宇和陸建軍（2019）對木瓜園鎢礦形成過程的礦物學制約進行研究，三仙壩花崗斑巖的長石富Ca，黑云母富W、F，磷灰石富Mn、F，指示其巖漿富Ca、W、F，且相對還原。前人對木瓜園鎢金礦的成礦區域背景、礦床地質特征、賦礦斑巖的成巖成礦年齡、成礦物質來源、礦物學特征等進行了研究，但對礦床成因、找礦標志及找礦方向缺乏研究。

本文在總結區域地質背景的基礎上，分析了礦床的地質特征，探討了礦床成因，總結找礦標志，提出了找礦方向，這能夠促進斑巖型鎢礦的找礦成果，為礦山帶來良好的經濟效益。

1 區域地質背景

木瓜園礦區位于洞庭盆地與雪峰構造帶結合處，屬于安化-瀏陽東西向鎢、銻、金礦帶中（圖1，湖南省地質礦產局，1988①；湖南省地質調查院，2017②）。

圖1 木瓜園金礦區區域地質略圖

區域地層有冷家溪群、板溪群，次為零星發育的震旦系、寒武系、志留系及白堊系（湖南省地質局區測隊，1972③）。冷家溪群和板溪群主要為一套淺變質碎屑巖建造，屬廣闊淺海相槽地沉積，是鎢、金等內生礦床產出和賦存的重要層位。區域構造以近東西向、北西西向為主，次為北東向。區域巖體主要為印支期桃江巖體、巖壩橋巖體，呈巖基狀或巖株狀產出。巖石類型有角閃石黑云母花崗閃長巖、角閃石黑云母石英閃長巖、黑云母花崗閃長巖、角閃石黑云母二長花崗巖、二長花崗巖、二云母二長花崗巖等，各巖體中常見石英閃長巖的包體。巖體中的花崗閃長巖具有相同的巖石成因，為高分異的I型花崗巖，以富含暗色微量包體為特征，說明巖漿為幔源。區內印支期花崗斑巖脈（γπ）主要分布在修山-新橋河一帶，距離桃江巖體2～10 km。呈北西西向，帶狀分布于冷家溪群和板溪群中。花崗斑巖脈中普遍含鎢，部分見有自然金，花崗斑巖脈與礦區鎢、金的成礦作用具成因聯系（李洪英等，2019）。

桃江幅1∶5 萬區域地質調查（全明生等，1988④），在花橋港-毛塘沖—帶圈出一面積達65 km2、呈不規則狀的水系沉積物金元素異常，主要分布在冷家溪群地層中，局部在板溪群地層中。該異常受地層、斷裂、巖脈控制明顯，總體走向與北西向花崗斑巖脈走向一致。高含量異常點基本沿北西向斷裂兩側分布，濃度分帶較好，形成3個濃集中心，金異常平均值4.5×10-9，峰值140×10-9。金異常與巖金、砂金礦點位置吻合良好。

區域礦產主要有鎢、金礦，次為銻、鐵、錳等，其中鎢礦分為斑巖型鎢礦（木瓜園鎢礦）和石英脈型鎢礦（修山鎢礦、白巖村鎢礦）。

2 礦區地質特征

2.1 礦區地層

木瓜園鎢礦區位于桃江巖體北部、柳溪-花果山背斜北側。礦區地層較簡單，構造較發育，巖脈發育（圖2）。

圖2 木瓜園礦區地質略圖

礦區出露地層由老到新為青白口系冷家溪群上組（QbL3）、青白口系板溪群馬底驛組（Qbm）和第四系。冷家溪群上組（QbL3）分布于礦區四周，主要為粉砂質板巖、絹云母板巖等，厚649.2 m；板溪群馬底驛組（Qbm）分布于礦區中部，為礦區的主要賦金礦層位，其上部主要為淺灰色、灰綠色粉砂質板巖，風化后呈灰黃色、紫紅色，下部見有巖屑砂巖或長石石英砂巖，假整合于冷家溪群上組之上，厚度229.4 m。第四系（Q）多為殘、坡積層，不整合于上述各地層之上，厚度0～10 m。青白口系地層巖石中含鎢較高，高于地球克拉克值數倍至數十倍。

礦區最大的褶皺位于礦區中部，為花橋港向斜。核部為馬底驛組灰綠色、紫紅色粉砂質板巖組成，兩翼為冷家溪群上組。軸線總體走向295°，與Ⅰ號含礦斷裂走向基本一致。礦區次級褶皺發育，影響范圍較小，受斷裂影響局部被破壞。

礦區主要斷裂為F2、F3。花橋港斷裂F2分布于礦區中部，貫穿整個礦區，總體走向295°，厚0.15～0.80 m，傾向北北東，傾角65°～88°，一般在80°以上，局部倒轉。主要由碎裂化板巖、石英脈、斷層泥及少量構造角礫巖等組成，屬壓性斷裂。沿斷裂斷續見花崗斑巖分布。斷裂頂底板面光滑平直，局部波狀彎曲，多期構造活動明顯。

F3切割了F2，錯距不清。走向長600 m，總體走向約60°，傾向北西，傾角56°～80°，一般60°～70°。厚0.2～3.0 m，一般0.2～0.5 m，局部具有膨大窄縮、分支復合現象。主要由碎裂化板巖、石英脈、斷層泥和少量構造角礫巖組成。

礦區花崗斑巖主要分布于礦區東部木瓜園一帶，其次為礦區中部三仙壩一帶，另在礦區西部沿F2斷裂也有零星出露；侵入時代均為印支期；僅三仙壩處花崗斑巖體具鎢礦化。

木瓜園一帶的花崗斑巖脈：地表已發現8條，均呈北西向展布，近平行產出，長600～900 m，寬10～50 m，間距50～100 m。巖脈地表風化強烈，具斑狀結構和塊狀構造，斑晶含量10%～15%，以石英為主，次為長石，斑晶大小1～6 mm，基質為微晶質長石和石英；經系統采樣分析，不具鎢礦化。

含礦花崗斑巖體主要分布于三仙壩BT1附近，沿F2斷裂分布，出露寬度約50 m，長約200 m，斷續出露。花崗斑巖灰白色，風化后灰黃色，風化較強烈，具斑狀結構和塊狀構造，斑晶為石英、長石，含量20%～60%，大小0.2～3 mm，石英呈他形粒狀結構，長石為自形-半自形板柱狀結構；基質為微晶質長石和石英。巖石蝕變較弱，主要為絹云母化、硅化、云英巖化、黃鐵礦化、綠泥石化等。副礦物以鋯石、黃鐵礦（褐鐵礦）、赤鐵礦、硬錳礦、電氣石為主，銳鈦礦、金紅石、磁鐵礦、獨居石較少。三仙壩花崗巖普遍具鎢礦化，三氧化鎢品位為0.01×10-2～2.046×10-2不等。

礦區西部沿F2斷裂零星出露有花崗斑巖脈，巖性與三仙壩一帶的巖脈相同，長達150 m，出露寬小于20 m，位于F2斷裂下盤，經采樣分析不具鎢礦化。

礦區圍巖蝕變主要為高嶺土化、絹云母化、硅化、云英巖化、鉀長石化、黃鐵礦化、黃銅礦化、綠泥石化等，其中硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化、絹云母化與鎢礦化關系密切。

2.2 花崗斑巖地球化學特征

三仙壩巖體與巖壩橋巖體桃江巖體常量元素特征見表1。

表1 三仙壩巖體與巖壩橋巖體桃江巖體常量元素特征表/%

從表1可以看出，三仙壩含礦花崗斑巖體中SiO2占74%，比巖壩橋和桃江巖體高6%～8%；TiO2占0.42%，比巖壩橋和桃江巖體低0.12%～0.14%；A12O3占12.6%，比巖壩橋和桃江巖體低2.6%～2.7%；Fe2O3占1.47%，比巖壩橋和桃江巖體高0.58%～0.84%；FeO比巖壩橋和桃江巖體低3.44%～3.76%；MnO占0.03%，比巖壩橋和桃江巖體低0.05%；MgO占0.55%，比巖壩橋和桃江巖體低1.59%～1.15%；CaO占1.08%，比巖壩橋和桃江巖體低2.96%～2.73%；Na2O占2.73%，比巖壩橋和桃江巖體低0.50%～0.44%；K2O占2.95%，比巖壩橋和桃江巖體低0.08%～0.21%；P2O5比巖壩橋和桃江巖體低0.09%～0.11%。與巖壩橋巖體、桃江巖體的主量元素相比，三仙壩含礦花崗斑巖相對富硅、為酸性巖，富三價鐵，貧鈦、二價鐵、錳、鈣、鈉、鉀、磷等氧化物；（Na2O+K2O+MgO）的含量為6.23%，A12O3含量大于（Na2O+K2O+MgO）含量，為鋁過飽和類型；里特曼指數δ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43)=1.041＜3.3，為鈣堿性巖石系列（賴紹聰，2016）。鎢礦等金屬礦物多產于酸性花崗巖內，三仙壩花崗巖是有利于白鎢礦形成的礦源層（唐勇明等，2014⑤）。

三仙壩花崗斑巖微量元素主要有Ba、As、Pb、Ga、Mn、W、Cr、Bi、Ti、Mo、Y、Cu、Zn、Co，與同期花崗斑巖相比，三仙壩巖體明顯富W、As、Bi、Mo、Co、Cu，而Ti、Cr、Ni相對較少，Ga、Pb含量較高，表明三仙壩巖體花崗斑巖成巖元素為中高溫元素組合，顯示三仙壩礦化花崗斑巖具中高溫熱液蝕變。在區內花崗斑巖及石英脈中，發現W、Au、Ag、Sb、Mo、Cu等礦化，并已發現較好的鎢礦體，局部發育鉬礦體。

三仙壩微量元素聚類分析圖結果顯示相關系數大于0.5的明顯分為兩組：一組為Ti、Ga、Zr、Nb、Th、Rb、Ba、S，另一組為V、Mn、Sr、Ce、W、Hf、Cu、Sb、Zn、As、Bi、Tl、Br、U、Pb，第二組元素與W存在較密切的關系，特別是Ce、Sr、Mn、Hf，具有明顯的正相關關系（圖3）。

圖3 區域花崗斑巖微量元素聚類分析譜系圖

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

鎢礦體主要分布于三仙壩花崗斑巖體中，巖體主要沿F2斷裂展布，鎢礦體大致呈似層狀產出。主體位于0線至4線（圖4），主礦體向西側伏，側伏角45°；向東收縮分叉，漸變為巖脈，直至尖滅。現有工程控制的花崗斑巖最低標高為-754 m，深部巖體單孔進尺長度數米至數百米，最大為480 m，其中在0線和4線巖體鉛直厚度為160～480 m，20°方向水平厚度為40～280 m。經鉆孔和地表工程控制，圈出白鎢礦主礦體3個，厚4.50～132.65 m，WO3品位0.064×10-2～2.046×10-2，平均0.22×10-2。

圖4 木瓜園鎢礦體縱剖面示意圖

3.2 礦石特征

礦石中金屬礦物主要為白鎢礦、黃鐵礦，少量輝鉬礦，偶見毒砂；非金屬礦物主要為長石、石英、絹云母，局部含高嶺土，偶見綠泥石、方解石。白鎢礦：灰白色、米白色、淡黃色，半自形粒狀，粒徑0.1～3 mm，在紫外線下發出淡藍色熒光，多呈浸染狀（圖5a、d）、斑狀（圖5b）、脈狀（圖5c）分布于花崗斑巖或石英脈內，多處于脈的中部。輝鉬礦：淺灰色，強金屬光澤，硬度低，底面解理極完全，多呈鱗片狀集合體，集合體多分布于石英脈邊緣；裂隙面內偶見輝鉬礦薄膜，薄膜較彎曲。

礦石結構有斑狀結構、充填結構；礦石構造有塊狀構造、星點狀、斑點狀、浸染狀構造。

礦石類型按礦石的礦物組成可劃分為石英-黃鐵礦-白鎢礦礦石，石英-毒砂-白鎢礦礦石，石英-白鎢礦礦石等；按賦礦巖石類型可劃分為花崗斑巖型礦石，次為石英脈型礦石；按照礦石（共）伴生有用組分劃分，礦石類型主要為單一白鎢礦礦石，次為白鎢礦石和輝鉬礦石（圖5）。

圖5 木瓜園巖礦石結構構造

礦體圍巖與夾石：礦體多賦存于花崗斑巖內、石英脈和石英團塊中，與圍巖的界限明顯。礦體中品位不均勻，穩定性差，夾石一般為花崗斑巖，產于絹云母化帶、高嶺土化帶和貧石英帶中，厚度變化較大。

3.3 成礦階段

礦區熱液成礦可劃分為4個階段（李洪英等，2019）。

（1）早期的鉀硅酸鹽階段：主要形成黑云母等含鉀礦物，該階段鉀長石均發生了絹云母化；礦物組合為石英+云母+綠泥石，見有少量的白鎢礦。

（2）白鎢礦-石英階段：主要形成石英、白鎢礦為主的脈體，脈中也可見少量黑云母、鐵礦等礦物，該階段也發育蝕變礦物磁鐵礦和黑云母，礦物組合為白鎢礦+石英。

（3）白鎢礦-硫化物-石英階段：該階段共產出2種脈體，分別為石英+黃鐵礦+白鎢礦和石英+黃鐵礦+輝鉬礦+白鎢礦脈；其中，石英+黃鐵礦+白鎢礦脈體中金屬礦物呈線狀連續或不連續分布于脈體中心或邊緣。鎢礦物為白鎢礦，硫化物種類主要有黃鐵礦、輝鉬礦和黃銅礦。

（4）晚期青磐巖化階段：主要發育于礦床的淺部及外圍，屬于整個蝕變帶的外帶，該蝕變發育較強，主要組成礦物為綠泥石、綠簾石和絹云母等，該帶中白鎢礦化弱。

4 礦床成因及找礦標志、找礦方向

4.1 礦床成因

地層及巖壩橋巖體鎢元素光譜分析未出譜，而桃江巖體含鎢30×10-6，花崗斑巖含鎢17×10-6，桃江巖體、花崗斑巖可能為鎢礦提供了成礦物質來源。三仙壩花崗斑巖全巖鎢礦化，離三仙壩花崗斑巖較遠的ZK0702內粉砂質板巖中鎢含量為5×10-6～25×10-6，而位于三仙壩花崗斑巖體上部的粉砂質板巖中W含量可達100×10-6以上，且花崗斑巖內W含量可達礦化，自巖體至兩側圍巖W元素含量總體呈降低趨勢，故推測礦區鎢礦的成礦物質來源可能為三仙壩花崗斑巖體。

據李洪英等（2019）對三仙壩巖體的Re-Os同位素測定結果顯示，木瓜園礦區三仙壩巖體形成時代為（222±1）～（219±3）Ma，木瓜園鎢礦床成礦時間為228～223 Ma，成巖年齡與成礦年齡基本一致，表明木瓜園鎢礦的形成與三仙壩巖體存在密切的成因聯系；并通過測定輝鉬礦中Re質量分數，顯示木瓜園鎢礦床成礦物質主要為殼幔混合來源。

湖南省東北部地區存在一次印支期區域成巖與局部鎢鉬成礦過程（陜亮等，2019）。據李曉宇和陸建軍（2019）的研究，三仙壩花崗斑巖的長石富Ca，黑云母富W、F，磷灰石富Mn、F，指示其巖漿富Ca、W、F相對還原。巖漿鋯石的成分變化指示隨著巖漿分異，P、Th、U、Y、REE、Nb、Ta、W等逐漸在殘余熔體中富集。早期巖漿熱液流體中富Th、U、Y、REE、Nb、Ta和W，熱液鋯石中明顯富集這些元素。鋯石的Ce異常表明早期巖漿熱液流體相對還原。早期巖漿熱液流體引起了綠泥石化，沉淀生成獨居石、磷釔礦及富W、Nb、Ta的金紅石等礦物。云英巖化階段成礦流體也來自巖漿熱液流體，相對還原。該階段磷灰石與巖漿磷灰石具有相同成分，富Mn、F，金紅石與早期金紅石成分類似，富W、Nb、Ta；毒砂的As溫度計指示云英巖化階段流體的溫度為522～551 ℃。絹英巖化階段的成礦流體來自于演化的巖漿熱液流體并有大氣降水加入，相對低溫、氧化。毒砂的As溫度計指示該階段流體溫度為491 ℃，磷灰石相對貧Mn、Fe。蝕變作用在木瓜園鎢礦的成礦過程中起到了重要作用，在云英巖化階段和絹英巖化階段，斜長石被蝕變分解，釋放Ca進入流體。隨著溫度、壓力的降低，流體中的Ca2+與WO42-結合，在三仙壩巖體的裂隙或細脈中沉淀形成白鎢礦。

綜合上述資料分析，晚三疊世時期，湖南省東北部地區花崗巖漿活動強烈，區內大量花崗斑巖脈（體）自地幔沿深大斷裂不斷上涌，再順北西西向、北東向斷裂侵入。而三仙壩巖體順F2斷裂上侵，在巖體侵入（未冷凝）同時，花崗斑巖內部存在豐富的含W、Au巖漿熱液。熱液運移分兩部分：一部分在花崗斑巖體內運移，熱液在運移過程中，由于溫度壓力變化，含W高溫熱液在巖體中部及邊部鎢元素沉淀形成白鎢礦體，由于與花崗斑巖接觸的冷家溪群、板溪群砂質板巖、板巖孔隙度低，這部分熱液運移受阻，僅在部分裂隙中發育少量規模較小的含鎢石英脈；而另一部分高溫熱液通過北東向組、北西西向組斷裂運移；熱液通過斷裂與冷家溪群、板溪群砂質板巖、板巖接觸，并帶入豐富的Au元素，在各斷裂淺部，熱液中金元素沉淀形成金礦（圖6）。

圖6 木瓜園礦區金鎢成礦模式示意圖

4.2 找礦標志

巖石標志：花崗斑巖中石英斑晶含量高者鎢礦化強。

蝕變標志：花崗斑巖或石英脈中，硫化物化（毒砂、黃鐵礦）、絹云母化、高嶺土化、白鎢礦化都是礦區較好的找礦標志。

構造標志：花崗斑巖中石英細脈發育部位是較好的找礦空間。

地球化學標志：地球化學異常圖中W異常較好，而且伴生有Cu、Mo等元素異常共同出現的部位是找礦的重點位置。

4.3 找礦方向

區域巖體分布中，續海金等（2004）測得的桃江巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡為（210±3）Ma；Wang et.al（2012）測得區域上桃江巖體鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為（219±3）Ma；巖壩橋巖體的成巖年齡為（220.7±1.0）Ma（吳能杰，2020）；木瓜園礦區三仙壩巖體形成時代為（222±1）～（219±3）Ma，桃江巖體、巖壩橋巖體、三仙壩巖體成巖年齡相近。木瓜園鎢礦成巖成礦均在印支期，不同于周邊大型鎢礦，其主成礦期為燕山期，如湖南的虎形山鎢礦（徐軍偉等，2017）、廣東的蓮花山鎢礦（倪守斌等，1983）、江西的陽儲嶺鎢礦（楊明桂等，2004）、大湖塘鎢礦（胡正華等，2020）和安徽的東源鎢礦（秦燕等，2010）均形成于燕山期。

區域內已知鎢礦床（點）分布于桃江巖體、巖壩橋巖體與F2斷裂、泥港沖-三官橋斷裂所挾區塊內，該區塊印支期巖漿活動頻繁，北西西向、北東向構造較發育，具有良好的找白鎢礦潛力。

據前述礦體分布特征，三仙壩花崗斑巖鎢礦體主要富集于多斑花崗斑巖中，重點對礦區內F2斷裂帶中的相似花崗斑巖進行工程驗證。據3線、7線鉆孔數據，部分石英脈中見白鎢礦化，ZK0703中石英脈內白鎢礦品位達0.92%；三仙壩鎢礦體具有向西側伏的規律，側伏角45°，礦區3線及3線以西施工的鉆孔均為淺孔，可根據礦體的側伏規律實施中深部鉆探，礦體往西及往深部均有擴大規模的可能。同時，沿F2斷裂帶兩側的與三仙壩巖體類似的多斑花崗斑巖，是找礦有利的目標地質體。綜上所述，木瓜園斑巖型鎢礦有望成為大型斑巖型鎢礦床。

5 結論

木瓜園斑巖型鎢礦發育于三仙壩花崗斑巖體內，受北西西向F2斷裂控制，呈似層狀產出，主礦體位于0線至4線之間，礦體厚度為4.50～132.65 m，三氧化鎢平均品位為0.22×10-2，向西側伏；冷家溪群、板溪群淺變質細碎屑巖對成礦起到了屏蔽作用；礦石礦物為白鎢礦，具斑狀、似斑狀結構和浸染狀構造。

礦床形成印支期（228～223 Ma），成礦流體來源于三仙壩花崗斑巖。成礦階段可以分為鉀硅酸鹽階段、白鎢礦-石英階段、白鎢礦-硫化物-石英階段、青磐巖化階段。巖性、構造、蝕變與成礦關系密切，花崗斑巖中的石英細脈、粗大的石英斑晶顆粒、硅化都為礦床的找礦標志。

礦區內三仙壩鎢礦體向北西側伏方向有進一步擴儲的可能，北西西向F2斷裂及兩側多斑花崗斑巖具有較好的找礦潛力。區域上，桃江巖體、巖壩橋巖體與F2斷裂、泥港沖-三官橋斷裂所挾區塊具有較好的找礦前景。

致謝本文在撰寫過程中，得到了虞有光教授級高級工程師的悉心指導，特此致謝!

注 釋

①湖南省地質礦產局.1988.湖南省區域地質志[M].北京:地質出版社,3901-3914.

②湖南省地質調查院.2017.中國區域地質志·湖南志[M].北京:地質出版社,913-1029.

③湖南省地質局區測隊.1972.安化幅1∶20萬區域地質報告[R].

④全明生,龍會清,黃兆泉.1988.桃江縣幅、益陽市幅、石牛江幅、滄水鋪幅1∶5萬區域地質調查報告[R].

⑤唐勇明,趙喬輝,楊勝.2014.湖南省桃江縣木瓜園礦區金礦普查2014年度工作總結[R].