川口矿田塘江沅微晶石英脉型钨矿化特征及成矿机理

蔡富成，覃金宁，朱成生，陈 旭，叶国阜

（湖南省核工业地质局三〇六大队，湖南 衡阳 421008）

石英脉型钨矿在川口矿田各个矿区（点）均有产出，具有规模的主要有杨林坳、窑木岭石英脉带型钨矿及三角潭大脉型钨矿[1，2]。20世纪80年代塘江沅矿区开展过钨矿调查评价工作，原为一处小型的石英脉型钨矿，近年在矿田外围找矿过程中对该矿区又有了新的认识，通过与南岭各大石英脉型黑钨矿对比分析，认为区内矿体特征及纵向变化规律与“五层楼”成矿模式有一定的差异，主要呈现“上脉下体”的赋存规律，具有寻找岩体型钨矿的地质条件。本文在详实的野外地质调查和主要探矿工程详细编录基础上，系统总结了该矿床成矿地质背景、微晶石英脉的时空分布特征，并对石英脉型及岩体型钨矿的成因关系及变化规律进行了分析，表明其对深部找矿有重要的指示意义，以期为矿田外围乃至南岭成矿带钨矿地质工作提供新的思路。

1 地质背景

川口矿田位于扬子准地台南缘湘东断隆区，钦（州）-杭（州）结合带中部，南岭成矿带中段北部，NW向常德—宁乡—汝城基底大断裂、NE向潘家冲—水口山大断裂、耒临SN向构造带叠加复合部位[3，4]，五峰仙岩体北部，湘东新华夏系浏阳—衡东隆起带、将军庙岩体南部（图1-a）。矿田矿化类型主要有岩体型和石英脉型，石英脉型钨矿按其产出围岩及花岗岩的空间关系可分花岗岩内带型、外带型和内外接触带型，每一类型又据钨矿成因及产出形态分“大脉充填型”和“交代蚀变岩型（含细脉充填交代型）”[5]。

塘江沅地处川口矿田的中东部，杨林坳大型钨矿床NNE向6km处，包括塘江沅及屋背冲两个地段（图1-b）。出露的地层主要为新元古界青白口系冷家溪群（QbL）板岩、砂质板岩，为一套类复理石建造。

图1 塘江沅矿区地质略图

矿区处于川口单斜隆起东侧，构造形迹主要为次级褶皱构造、规模较小的断裂构造和节理裂隙，其间发育若干个轴面倾向北西，两翼不对称的次级褶皱，断裂构造主要有NW向的龙王庙断裂（常德—宁乡—汝城基底大断裂的一部分）及NE向的磴子岭断裂，出露的岩浆岩主要为晚三叠世（T3）黑云母二长花岗岩、二云母二长花岗岩及白云母二长花岗岩，川口岩体黑云母二长花岗岩的成岩年龄为（223.1±0.78）Ma，岩体型钨矿成矿年龄为（224.6±1.31）Ma（笔者在＜中国地质＞即将发表数据），三角潭石英脉型钨矿成矿年龄（224.9±1.3）Ma[6]，均为印支期成岩成矿。围岩蚀变以硅化、云英岩化最为常见，蚀变与黑钨矿的富集关系密切，其中云英岩化多发育花岗岩围岩中，其它蚀变有绢云母化、绿泥石化、叶蜡石化、钾长石化等。

2 微晶石英脉型钨矿化特征

2.1 矿带空间分布特征

矿区矿化类型以岩体型钨矿为主，次为石英脉型钨矿，石英脉型钨矿主要产于岩体型钨矿的上部，呈“上脉下体”的分布规律。

微晶石英脉型黑钨矿主要分布于屋背冲地段，根据地表地质工作和深部钻探验证，查明了含矿石英脉的分布特征，垂向上（由上往下）可分为粗晶石英脉带（Ⅰ）、微晶石英脉带（Ⅱ）、粗晶石英脉带（Ⅲ）（图2）。Ⅰ号脉带位于花岗岩外带，矿体围岩为新元古界青白口系冷家溪群板岩；Ⅱ号脉带分布于花岗岩接触界面上下50m范围，花岗岩顶部常发育云英岩化带，云英岩化带与微晶石英脉的叠加有利于黑钨矿化富集；Ⅲ号矿带位于Ⅱ号矿带的下部，该矿带微晶石英脉逐渐变小甚至尖灭，脉带变窄，脉体内矿化减弱，但常出现厚度较大的岩体型钨矿体。

图2 塘江沅矿区石英脉带空间分布示意图

微晶石英脉呈细脉带产出，屋背冲地段发现近于平行的含钨石英脉11组，脉组宽2m～10m，走向NNW，倾向235°～252°，倾角48°～82°。

单脉宽0.05m～0.30m，脉间距0.1m～1.0m不等，岩体内脉体走向上延伸较稳定，进入板岩内脉体常呈尖灭再现、尖灭侧现。

2.2 矿石特征

矿石主要呈烟灰色，偶见灰白色、黑色，有碎裂结构、交代充填结构、半自形-他形晶结构；块状构造、细脉状构造、星散浸染状构造及晶洞构造，含少量长石和磁铁矿，SiO2含量79.93%～95.61%。

钨矿石中各期次脉体活动穿插关系明显（图3），以高温热液形成的粗晶石英最早，中低温热液的多次活动分别形成了灰白色微晶石英、灰黑色微晶石英及梳状石英，脉体局部可见重晶石和萤石脉切穿整个脉体，早期粗晶石英脉和花岗岩碎块常残留于灰白色微晶石英脉中。

图3 微晶石英脉型钨矿石照片和素描图

2.3 矿石矿物成分

矿石矿物主要为黑钨矿及少量白钨矿，次为辉钼矿、磁铁矿、黄铁矿；脉石矿物以石英为主，次为长石、重晶石、白云母、电气石。

黑钨矿：黑钨矿呈自形-半自形镶嵌于微晶石英脉中，部分脉体可见细脉状黑钨矿发育。

白钨矿：沿石英脉中晶洞分布，或呈细小单晶粒分布，常与黑钨矿伴生，部分白钨矿包裹黑钨矿。

2.4 热液蚀变期次划分

塘江沅矿区低—中—高热液活动均有发育。气成—高温热液期：以花岗岩接触界面附近的云英岩化及花岗岩晚期碱交代（钾长石化、钠长石化）为主；中—高温热液期：包括含钨石英脉高温热液期和中温石英—钨—多金属硫化物热液期两个期次五个阶段，以含钨中—高温粗晶石英脉及其云英岩化为主，并发育一系列的高—中温多金属硫化物的共生和伴生矿化。微晶石英脉型钨矿化属中—低温石英脉—钨—多金属硫化物热液期的含钨石英脉—多金属硫化物阶段。

3 成矿地球化学特征

3.1 成矿物理化学环境

前人对微晶石英脉中的包裹体进行了显微激光拉曼光谱测试[7]，微晶石英脉中包裹体是以H2O为主的气液、气体，成分较简单，富含CH4、CO2及少量N2，未发现H2S和CO，表明钨成矿为富含H2O和CH4等还原性气体的挥发性流体，包体均一温度为231℃～253℃，属中—低温环境。

3.2 钨与各成矿元素的关系

成矿流体中钨主要以钨酸盐离子对（NaHWO4、NaWO4-）和钨酸（H2WO4、HWO4-、WO42-）进行迁移[8]，黑钨为由钨铁矿和钨锰矿两种组分构成的类质同象连续固溶体[9]。

钨矿的主要成矿元素有W、Mn、Fe、Ca。岩浆上侵致使部分上覆地层发生重熔，岩浆冷凝过程在岩体顶部出现面型白云母化和钾交代，使流体中的K、Na析出，Mn、Fe、Ca溶度增加，随着温度的降低，黑钨矿和石英相继晶出。矿石化学成分主要为石英，ω(SiO2)%为65.11%，矿石中有用元素为WO3，ω(WO3)%为12.92%（表1），为主要回收元素。化学成分主要为FeMnWO4，本区黑钨矿锰含量略大于铁含量，属富铁钨锰矿范围。

表1 微晶石英脉化学全分析结果表（ω%）

3.3 钨与微量元素的关系

相关分析是度量两个连续变量之间相关程度的统计分析方法，其相关系数是用于度量两个变量之间线性相关程度和相关方向的指标[10]。

通过研究微晶石英脉中钨元素与各元素相关系数，了解钨与各元素之间关系的亲疏程度，解释成矿元素的分散、集中规律，确定成矿物质基础。

通过分析W元素与Li、Mo、Cu、Pb、Zn中度相关，与Cd、Tl、Cs高度相关。与W元素高度相关的元素可作为本区找矿指示元素。

4 成矿机理探讨

4.1 微晶石英脉钨矿成因机理

华夏与扬子板块碰撞后挤压环境下，致使川口地区局部隆起，形成局部地温梯度异常，深部地层发生重熔并产生水—岩交换，岩浆冷凝过程中，岩浆体系自身的结晶分异作用导致大量挥发性组分在岩浆房顶部或旁侧发生富集作用，出现自变质的钾化和云英岩化，携带的金属元素不断析出，在最后阶段形成了非均匀的富含成矿元素W挥发分和SiO2的熔浆—溶液[11]。岩浆上侵及高温热（气）液向上聚集，在超临界温度和压力环境下，使岩体顶部围岩引起破裂产生裂隙，之后随着岩浆的冷凝收缩，加之与围岩的接触及后期的大气降水的混入，使顶部形成低温低压环境，岩浆中的挥发分和富硅成矿热液沿构造薄弱地带充填，形成一系列近于垂直岩体顶部界面的含矿石英脉、细脉、网脉和线脉状微晶石英脉。

4.2 石英脉型与岩体型钨矿的成因联系

较石英大脉型钨矿而言，微晶石英脉钨矿形成于围岩塑性较强的相对封闭环境内，有利于阻止含矿热液的逸散，无法逸散的挥发分和成矿物质在岩体上部聚集形成岩体型（云英岩型）钨矿。

微晶石英脉型钨矿对岩体型钨矿有重要的指示作用，但微晶石英脉钨矿过于发育时，岩浆中有限的含矿热液又不利于形成厚大的岩体型钨矿，二者呈“此消彼长”之势，因此微晶石英脉的迅速尖灭，指示了深部厚大的岩体型钨矿的产出。

5 结论

（1）微晶石英脉型黑钨矿主要呈细脉状产出，黑钨矿呈显微—次显微晶镶嵌于微晶石英脉中，属富铁钨锰矿范围。

（2）微晶石英脉形成于相对稳定的中—低温环境，形成温度主要为231℃～253℃，细脉、网脉带发育岩体接触界面上下50m范围内，这表明岩浆侵入时围岩的封闭性较好，为岩体内部的体型钨矿的富集成矿提供了必备的条件。

（3）塘江沅钨矿是与印支期花岗岩类侵入体有关的热液型矿床，呈“上脉下体”的赋存规律，石英脉型钨矿，尤其是微晶石英脉型钨矿对深部隐伏的岩体型钨矿有较好的指示作用。川口矿田印支期花岗岩类侵入岩分布广泛，深部与塘江沅出露的花岗岩连成一片，且多个矿点均有石英脉型钨矿的发育，是寻找隐伏岩体型钨矿床的有利地段。