湖北通城县大坪钨矿地质特征及找矿方向

尹 近，徐兴宽，张文胜，田彩霞，薛 哲，龙兴跃

（1.湖北省地质局第四地质大队，湖北 咸宁 437100；2.云南省地质矿产勘查院，云南 昆明 650000）

大坪钨矿位于湖北省通城县城西北约15 km的东冲水库—花墩桥村一带，行政区划隶属于通城县大坪乡内冲村管辖。2009年12月，湖北省第四地质大队对1∶50 000水系沉积物异常查证发现大坪钨矿点并随后开展大坪矿区普查工作，提交了一处小型钨矿产地。研究依托“湖北省通城县大坪矿区钨矿普查”项目成果，总结矿床地质特征，探讨矿床成因，指出下一步找矿方向，希望对后续地质工作有所帮助。

1 区域地质背景

图1 区域地质简图Fig.1 Geology sketch of teh region

矿区大地构造位置隶属于下扬子陆块幕阜山被动边缘褶冲带，位于九宫山后碰撞岩浆杂岩北西边缘与通山台缘褶冲带的接触部位。区域地层属扬子地层区江南分区，出露地层有上元古界青白口系、上元古界南华系、震旦系、下古生界寒武系、中生界晚白垩系至早第三系、新生界第四系地层（图1）。区域构造形迹较为复杂，经历了多次构造运动与变形，主要表现为北东向褶皱与一系列张性断裂、裂隙为主的构造形式。区域岩浆活动强烈，南部侵入岩大面积分布，为幕阜山燕山期“S”型壳源花岗岩岩基，由燕山旋回晚期同源岩浆多次侵入体组成，属燕山晚期中酸性花岗岩[1]。岩性多为成矿有利的黑云母二长花岗岩，具有高SiO2含量和高碱质的特征[2-3]。岩石主要造岩矿物为石英、碱性长石、斜长石，占总量90%以上，暗色矿物以黑云母为主，占3%左右，副矿物＜1%，见褐铁矿、钛铁矿，岩石SiO2占71%、K2O+Na2O占6%～10%，而FeO、Fe2O3、CaO含量低。脉岩以花岗斑岩脉、花岗伟晶岩脉、石英脉、云英岩化花岗岩脉出露为主。区内矿产资源丰富，有钨、铌、钽、独居石、长石等矿床（点）。

2 矿区地质特征

大坪矿区位于四甲铺花岗岩接触带北外缘，含矿云英岩化花岗岩脉群走向与接触带平行，距接触界面约1.4 km。

2.1 地层

矿区出露地层为青白口系冷家溪群小木坪组、大药姑组，为一套具复理石韵律特征的浅变质岩系，另有新生界第四系地层局部发育（图2）。现由老至新叙述如下：小木坪组（Pt2xm），大面积分布于区内西北部及北东角，构成大药姑倒转向斜的两翼，地层总体倾向南西，倾角45°～70°，岩性为黄绿色变泥质不等粒长石石英砂岩、杂砂质板岩及变质砂岩、粉砂质板岩、变泥质粉砂岩、千枚岩；大药姑组（Pt2dy），分布于区内北东角，构成大药姑倒转向斜的核部地层，总体倾向南西，倾角45°～60°，岩性为灰绿色厚层变质砂岩，具条纹状构造，含星点状黄铁矿，底部有数层不稳定的灰褐色中厚—厚层变质砾岩；第四系（Q），主要分布在矿区南部及沟谷中，厚1～3 m，岩性为砾石层、砂质黏土层，黏土质含砾砂层，为山麓冲洪积堆物及残坡积物。局部沟谷的砾石层中含白钨矿。

2.2 构造

矿区位于大药姑倒转向斜南端的南翼部分，该向斜组成区域基底褶皱，南端受燕山期花岗岩体的侵位改造影响，在南部形成近东西向的弧形接触带。

2.2.1 褶皱

分布于矿区北东部六房屋场—干冲一带，长2.5 km，轴迹走向130°～150°，轴面南倾，枢纽平直；核部由大药姑组的变质砾岩、变质含砾砂岩组成，两翼为小木坪组的变质砂岩、砂质板岩。南翼地层正常、北翼地层倒转，整体岩层倾向220°，倾角40°～60°。

2.2.2 断裂

区内断裂构造较为发育，主要有北西向（F1、F2）、近南北向（F3）两组。现将断裂分述如下：

北西向断裂（F1、F2）：发育于矿区中北部西冲一带小木坪组中，区内延伸2 km，为同一组近平行逆断层，间距700～750 m，断面倾向南西，倾角65°～83°。该组断裂形成在岩脉侵入之后，F1在西冲切断云英岩化花岗岩脉（νσγ），断距在15 m，对含矿岩脉有破坏；ZK802于635 m处揭到F2，推断其在深部对含矿岩脉亦有一定的破坏作用。

图2 大坪钨矿区地质简图Fig.2 Simply geological map of Daping tungsten deposit

近南北向断裂（F3）：发育于矿区东部田庄水库—梯坪一带，斜切小木坪组及大药姑组，延伸长3.5 km。南部北北西向，向北慢慢转为北北东向没入田庄水库内，平面上呈舒缓波状，断面倾向东，倾角85°，为一平移（压性）断裂，断距 20～30 m，破碎带内见硅化、黄铁矿化。

2.3 岩浆岩

2.3.1 四甲铺岩体

四甲铺岩体出露于矿区南部，属幕阜山“S”型壳源花岗岩基的组成部分。幕阜山岩体为一复式岩体，在通城地区出露广泛，占通城县总体面积80%以上，以燕山晚期侵入岩为主。其侵入期次大致可分为四次侵入，岩石类型以酸性、中酸性为主，第一次侵入为黑云母花岗闪长岩体、第二次侵入为黑云母二长花岗岩体、第三次侵入为二云母二长花岗岩体、第四次侵入为细粒二云母二长花岗岩体。其中以第二次侵入体最为广泛，四甲铺岩体则属于燕山晚期第二次侵入的产物。

岩性为中细粒斑状黑云母二长花岗岩，浅灰-灰白色，中细粒花岗结构、斑状结构，块状构造。岩石中见有10%左右的钾长石斑晶，具明显的环带状构造。矿物成分：斜长石含量37%，自形板柱状；钾长石35%，半自形宽柱状；石英含量22%，他形粒状；黑云母含量4%；白云母含量1%；副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石等，含量低于1%。四甲铺岩体的岩石化学成分如下表1所示，具有SiO2含量中等偏高（68.33%～70.56%），Na2O+K2O含量较高（6.66%～7.66%），且 K2O＞Na2O，钙含量相对较高，Al2O3含量较高（14.79%～15.78%），A/CNK值大于1而小于1.1，为弱过铝质[4-5]。和江西地区樟东坑、樟斗、西华山、九龙脑等典型成矿花岗岩对比，具有相似的岩石化学特征[6-7]。

表1 岩石化学成分分析结果Tab.1 Analysis results of rock chemical composition

2.3.2 脉岩

矿区内脉岩较为发育，主要有花岗斑岩脉、云英岩化花岗岩脉、石英脉。

花岗斑岩脉：主要发育于矿区西南角花墩桥一带，呈条带状，岩脉具斑状、似斑状结构，微粒花岗结构。斑晶为奥长石、黑云母，少量白云母。基质主要由细小的奥长石、石英构成，其次为黑云母。

云英岩化花岗岩脉（νσγ）：沿坳上屋—西冲—东冲水库—杉木墩一带呈北东向展布，岩性为云英岩化中细粒花岗岩，属后期侵入形成，主要成分为长石、石英、白云母等矿物，偶见少量黑云母。主要有两条，北部岩脉长3.1 km，宽13～60 m，出露较连续，倾向南东，倾向60°～75°；南部岩脉长4.5 km，宽10～40m，断续出露。脉体整体碎裂，内部裂隙发育，普遍见云英岩化，局部见硅化、绿泥石化。其中云英岩化与白钨矿化关系密切，岩脉中矿化极不均匀，蚀变较弱处WO3含量低于边界品位，蚀变强烈处矿化较好，WO3含量可达0.064%～2.961%。

石英脉（q）：早期石英脉广泛分布在地层及云英岩化花岗岩脉中，脉体规模小，长仅数米，宽0.3～1 cm，颜色为深灰色，无蚀变和矿化。

晚期石英脉主要分布在云英岩化花岗岩脉中，呈形态较简单的规则板状、透镜状，个别有分枝复合、膨胀收缩现象，倾向北东，倾角 30°～45°，长度一般为10～30 m，宽2～4 cm。主要成分为石英，次为微斜长石、钾长石、白云母、钠长石等组成，含少量褐铁矿、白钨矿及绿帘石等矿物，具有不同程度的白钨矿化。石英脉本身并不能圈定工业矿体，但在石英脉的两侧云英岩化作用往往较强，导致钨矿化较为富集。

2.4 蚀变

区内蚀变类型较为丰富，主要有云英岩化、硅化、萤石化、绿泥石化、角岩化。

图3 云英岩化花岗岩露头Fig.3 Greisen alteration of surface

云英岩化：主要分布在矿区中部（图3），花岗岩脉全岩均具云英岩化蚀变作用，且蚀变强度极不均匀，沿裂隙及石英脉附近往往蚀变强度较高。岩石中W元素含量与云英岩化强度呈正比，蚀变程度越高其含矿性越好。云英岩化花岗岩中主要成分为奥长石（白云母化）43%、白云母25%、石英30%，黑云母、绿帘石、磷灰石、褐铁矿等矿物成分较少。岩石以自形-半自形板状奥长石、他形粒状石英和片状白云母为主。岩中奥长石白云母化普遍；石英有原生石英和云英岩化石英两种，原生石英粒径（0.24～1.04）mm×1.60 mm，云英岩化石英小于 0.24 mm，多与白云母共生，局部可见石英穿插于奥长石之中；云母常沿原岩矿物粒间分布和交代，并常有粒状绿帘石伴生。岩中因碱性长石未见，很大可能是由于钾长石全部转化为白云母所致。

硅化：发生在云英岩化之后，以石英的重结晶或呈团块状产出。主要沿岩体接触带和岩体内部分布。

萤石化：以浅绿色为主，少量浅紫色萤石，局部可见紫红色，萤石晶粒大小1～3 mm。常与白云母、石英伴生。萤石矿化部位往往钨矿化弱。

绿泥石化：主要出现在岩体和浅变质岩后期构造裂隙面上，由富含铁镁的硅酸盐矿物经热液交代蚀变而成，常与绢云母化、硅化共生。

角岩化：主要为云英岩化花岗岩脉及四甲铺岩体与围岩的接触蚀变。云英岩化花岗岩脉周围常形成二云母角岩，成分以黑云母、绢云母为主，含少量石英、白云母，越靠近岩脉蚀变越强。四甲铺岩体周围常形成堇青石角岩和云母石英角岩。堇青石大部分已蚀变，为黑云母、绿泥石和绢云母变斑晶（集合体）所代替，残余部分呈梅花状、显微鳞片状集合体。云母石英角岩中主要矿物为石英、白云母、绿泥石，石英成它形，粒径0.05～0.1 mm，彼此镶嵌，白云母、绿泥石呈片状分布于石英颗粒之间。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

图4 大坪钨矿区8号勘探线剖面图Fig.4 Profile view of No.8 exploration line in Daping tungsten mining area

全区共圈出白钨矿体6个，编号W1～W6，剖面图见图4，含矿地质体为侏罗纪晚期侵入的云英岩化花岗岩脉，含矿岩性均为云英岩化花岗岩，钨矿体WO3品位0.065%～2.961%。6条钨矿体沿坳上屋—东冲水库一带呈近东西向展布，多数矿体被F1错断。W1和W4为该区主要矿体。

W1：为该区主矿体，西起15线、东止8线，长1367m，形态呈长条形细脉状。含矿岩性为云英岩化花岗岩，矿体与矿化围岩无自然界线靠样品圈定。矿体总体走向 68°，倾向南东，倾角 52°～82°，地表出露不连续，在西冲附近被F1错断，分为东西两段，断距约10 m。W1西段东西走向控制长446m，控制斜深 530～648 m，平均 589 m，厚 0.43～2.43 m，平均1.16 m，WO3品位0.078～0.353%，平均0.168%。W1东段在8线附近厚度变大，继而向东狭缩变窄，沿倾向矿体厚度品位具逐渐变薄贫化趋势，东端及倾向上有分枝出现。W1东段走向控制长567 m，控制斜深58～73 m，平均65 m，矿体厚0.56～13.51 m，平均厚5.08 m，WO3品位0.154%～0.226%，平均0.219%。

W4：亦为该区主矿体，西起11线、东至8线，断续出露长1 152 m，与W1大致平行产出，其形态呈长条形细脉状，矿体总体走向68°，倾向南东，倾角60°～88°，地表断续出露，在西冲附近被F1错断，分为东西两端，断距约10 m。矿体厚0.73～13.34 m，平均3.05m，WO3品位0.076%～0.728%，平均0.201%，含矿岩性为云英岩化花岗岩。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石成分

矿石自然类型为云英岩化花岗岩白钨矿石。矿石矿物成分有白钨矿、黄铁矿、褐铁矿，其中白钨矿含量为0.12%，呈无色透明颗粒状。脉石矿物为奥长石（37%）、石英（30%）、白云母（15%）、黑云母（5%）、钾长石（4%）、绿帘石（2%）、榍石（2%）、绿泥石（2%），含少量白钛石、磷灰石、萤石、绢云母、锆石等，其含量均小于1%。

矿石化学成分主要为 SiO2（70.09%）、Al2O3（16.32%）、TFe（1.73%）、CaO（0.33%）、MgO（0.73%）、P2O5（0.017%）、WO3（0.102%）、S（0.005%）等；通过物相分析，钨主要以白钨（0.093%）、黑钨（0.008%）和钨华（0.003%）形式存在。根据钨精矿分析结果，矿石有用组分WO3占80.15%、CaO占19.3%，其他微量元素 Pb（0.003 5%）、Mn（0.003%）、V（0.001%）、Fe（0.001%～0.01%）、Al（0.01%～0.05%）、Si（0.01%～0.1%）、Cu（0.001%），Y、Ti、Zr、Ce等元素含量均小于0.01%。

3.2.2 矿石结构、构造

矿石结构有粒状结构、镶嵌结构、变余花岗结构及交代结构（图5）。粒状结构：白钨矿呈半自形晶粒状结构，呈稀疏浸染状分布，一般0.1 mm×0.1 mm，最大粒径可达2.5 cm×3.5 cm，主要存在于原生裂隙发育的强云英化蚀变带中，分布于云英岩化生成的石英颗粒间，在荧光灯下发出蓝光。镶嵌结构：主要为粗晶白钨矿，呈半自形，分布于石英脉及其边缘，主要产于石英颗粒间。变余花岗结构及交代结构：多为细粒白钨矿，主要是交代蚀变的产物，产于云英岩化蚀变带中，分布于新生梳状云母及裂隙状白云母颗粒间，偶见嵌于新生石英中。白钨矿矿石构造主要为浸染状和块状构造。从矿石中白钨矿的产出特征可知，白钨矿应该是在云英岩化过程中与蚀变矿物同步结晶形成。

图5 荧光灯下的白钨矿石Fig.5 The scheelite ore under fluorescent light

4 控矿因素

4.1 地层对矿体的控制

矿区出露地层为青白口系冷家溪群浅变质岩系，据普查工作所取原生晕样品统计结果，地层W含量一般（3～8）×10-6，最高 30×10-6，高于地壳克拉克值[8]。众多学者研究表明，地层中钨的含量直接关系到花岗岩体中钨的丰度，并且大多数钨矿的形成都是在地层含钨背景较高的基础上慢慢发展，不断富集的结果[9-10]。因此，该区地层可能为成矿提供了部分的物质来源。

区内地层岩性为变质粉砂岩、千枚岩等，岩石活性较差，对成矿气液运移具有屏蔽作用，给成矿物质在破碎花岗岩脉体内聚集提供了较好的封闭条件。在ZK1501钻孔中石英千枚岩之下蚀变花岗岩钨矿化强，WO3含量可达0.102%，在接触面之下矿化迅速变弱，WO3含量仅0.006%。

4.2 构造对矿体的控制

北东向展布的云英岩化花岗岩脉为该区唯一的含矿地质体，脉体整体破碎、内部裂隙发育。推测此处早期浅变质岩中节理、裂隙发育，为岩浆的侵入提供了通道，使花岗岩脉就位于冷家溪群地层中。蚀变花岗岩中普遍发育北西—南东向原生张性裂隙、后期张扭性裂隙及压性裂隙。其中，张扭性裂隙最为常见，张扭性裂隙发育部位，云英岩化作用增强，含矿性越好，在探槽裂隙中取样，WO3含量最高可达6%左右。区内与成矿有关的断裂为F1、F2，均为成矿后构造，切断早期形成的矿体，对矿床有一定的破坏作用。

4.3 岩浆岩对矿体的控制

矿区岩浆岩为燕山期“S”型花岗岩，据众多学者研究表明，此类花岗岩具有钨、锡、钼等成矿专属性，江西省香炉山、大湖塘等大型钨矿床均是如此[11-14]。据区内资料显示，花岗岩本身W含量高达32.77×10-6，为地壳克拉克值的29倍，认为成矿物质钨主要来自花岗岩，是控制钨矿的主要因素。矿区花岗岩CaO含量为1.8%，云英岩化花岗岩（白钨矿石）CaO含量为0.33%，推测花岗岩在云英岩化过程中，部分长石被交代带出CaO，为白钨矿形成提供了钙质来源。岩浆多期次侵入带来成矿物质的同时，同时也提供了大量的热源，促使云英岩化等蚀变，驱动成矿物质迁移与富集成矿。

矿床定位于幕阜山岩基四甲铺黑云母二长花岗岩边缘，矿体无一例外全部产于云英岩化花岗岩体内部，而没有一个矿体产于围岩中。花岗岩是控制着区内钨成矿的首要因素。

4.4 矿床成因

四甲铺黑云母二长花岗岩具有多次活动及高SiO2和高碱质的特征，岩体本身钨含量较地壳克拉克值高出数十倍，为区内成矿母岩。燕山期的花岗岩浆侵入至冷家溪群浅变质岩之中，由于地层岩性多为变质粉砂岩、砂质板岩等活性较差的岩石，为成矿气液在岩体顶部集聚提供了较好的封闭环境，使花岗岩脉上部发生云英岩化，长石被交代析出的CaO与成矿流体中的钨结合成白钨矿沉淀，产生浸染状矿化，形成了白钨矿体的雏形[7]。蚀变岩脉由于冷凝收缩和外力作用的不均匀性而碎裂，后期含矿热液沿构造裂隙交代充填，并伴随着石英脉的贯入。石英脉两侧叠加了云英岩化和白钨矿化，叠加云英岩化越强钨矿化亦强。大坪矿区多期多阶段构造岩浆活动促使钨等成矿物质运移、聚集，最终在碎裂的云英岩化花岗岩中富集成矿，该区钨矿床属高温热液云英岩型白钨矿床。

5 找矿方向

5.1 找矿标志

花岗岩标志：区内四甲铺岩体为燕山晚期“S”型花岗岩，是成矿母岩，是成矿物质和成矿介质的来源。因此花岗岩应是区内钨矿找矿选区的首要标志。

蚀变标志：区内与钨矿形成有关的蚀变为云英岩化。钨矿体由云英岩化花岗岩和云英岩组成，且表现为云英岩化越强WO3含量越高的特征，因此云英岩化是该区找矿探矿的直接标志。

图6 大坪钨矿区1∶50 000水系沉积物测量钨元素异常图Fig.6 Anomaly chart of tungsten element measurement of 1∶50 000 water deposits in Daping tungsten mining region

地化标志：云英岩化花岗岩脉内W元素含量高，且矿化均产于该岩脉内，通过水系沉积物测量、岩石测量等化探手段，均可形成明显的W异常。在进行1∶50 000水系沉积物测量时，该区W异常规模大，强度高。按照W含量 7.2×10-6、14.4×10-6、28.8×10-6，分别圈定异常的外带、中带、内带，发现该区具三级浓度分带且浓集中心明显，是找矿的重要标志（图6）。在矿区开展岩石剖面测量（点距20 m）时，小木坪组地层W元素含量一般在（3～8）×10-6，最高30×10-6，云英岩化花岗岩W元素含量一般在（21～200）×10-6之间，平均含量为104×10-6，最高 522.43×10-6，岩石地球化学测量是有效的找矿方法之一。

5.2 找矿方向

根据区内的控矿因素和找矿标志，研究提出了三个找矿有利地段。

（1）矿区已知矿体的深部。从区内的勘查现状来看，含矿云英岩化花岗岩脉延深并未控制到边，在深部可能有较大的找矿潜力。

（2）田庄水库以东的蚀变花岗岩岩脉。田庄水库以东，已发现一条走向东西向的云英岩化花岗岩脉，应为矿区南部云英岩化花岗岩脉在东部的延伸。该处成矿地质条件与区内已发现矿体一致，由于前期勘查重点不在此处，并未投入工作量。且该区在前人1∶50 000水系沉积物测量中也显示出较好的异常，是良好的找矿地段。

（3）四甲铺岩体与围岩接触带附近。四甲铺岩体为区内的成矿母岩，大坪矿区含矿蚀变花岗岩脉应是四甲铺岩体侵入演化分异的产物，沿四甲铺岩体接触带内外寻找含钨蚀变脉岩，特别是接触带冷家溪群浅变质岩角岩化并有化探异常显示地段找隐伏半隐伏含矿岩体亦是区域找钨的重要方向。