樊培賀，魏迎雨，王兆軍，韓方法，邊雄飛，張紅晨

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，山東 威海 264200)

0 引言

津巴布韋南部緊鄰南非，西部與博茨瓦納、納米比亞接壤，北部緊鄰贊比亞，東部與莫桑比克毗鄰[1]。主要由前寒武紀(jì)變質(zhì)巖和結(jié)晶巖組成，屬于南部非洲典型的克拉通塊體，其境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富,主要礦種有金、鉑、鈀、鎳、鉻鐵礦、鎢、銅、金剛石等[2]。本文通過(guò)對(duì)津巴布韋東北部地區(qū)南十字(Southern Cross)礦區(qū)鎢礦床的整體剖析研究，探討了該區(qū)鎢礦成礦過(guò)程及其元素富集規(guī)律(1)山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，津巴布韋東馬紹納蘭省UMP地區(qū)南十字區(qū)鎢金礦勘查項(xiàng)目，2019年。。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

該區(qū)大地構(gòu)造位置位于津巴布韋克拉通東北部丹迪-芒特達(dá)爾文(Dindi-Mount Darwen)綠巖帶與近EW向展布的新太古代贊比西活動(dòng)帶相接部位(圖1)[3]。

1—蓋層；2—元古代造山帶；3—大巖墻；4—新太古代造山帶；5—花崗質(zhì)片麻狀雜巖；6—太古代綠巖帶；7—研究區(qū)位置圖1 津巴布韋大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐致詧D(據(jù)曲紅軍等，2012改編)

丹迪(Dindi)綠巖帶內(nèi)新太古代布拉瓦約群(Bulawayo)和沙姆瓦(Shamva)群，兩者呈角度不整合接觸。布拉瓦約群主要由超鎂鐵質(zhì)熔巖、凝灰?guī)r、科馬提質(zhì)巖和鐵鎂質(zhì)-長(zhǎng)英質(zhì)火山巖、礫巖夾條帶狀鐵質(zhì)建造及碎屑巖組成[3]。沙姆瓦群為中酸性火山熔巖與硬砂巖、粗砂巖互層，最上部為灰?guī)r。

區(qū)域褶皺及斷裂構(gòu)造極其發(fā)育，總體表現(xiàn)為近EW向，其北翼被區(qū)域性的南十字-奇坂達(dá)大壩(Southern Cross-Chiban-daDam)逆沖推覆斷層帶所破壞[4]；發(fā)育以近EW向展布為主的脆—韌性剪切帶和脆性斷裂構(gòu)造，局部發(fā)育NE向和近SN向斷裂構(gòu)造。D.P.F Darbyshive[5]認(rèn)為，區(qū)域性構(gòu)造變形帶初期以左旋運(yùn)動(dòng)為主，后期以右旋運(yùn)動(dòng)為主。

區(qū)域巖漿侵入活動(dòng)較為強(qiáng)烈，主要為太古代花崗質(zhì)雜巖體和古元古代基性脈巖等。太古代期間花崗巖質(zhì)侵入體，主要巖石類型有花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖等。以花崗巖為主體，絕大多數(shù)花崗巖已片麻巖化。巖體多呈橢圓形巖基產(chǎn)出，巖體之間為綠巖帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層主要為新太古代布拉瓦約群和新生代第四紀(jì)全新統(tǒng)。新太古代布拉瓦約群豐戈維變質(zhì)單元，巖性主要為黑云母斜長(zhǎng)片巖(片麻巖)、絹云母石英片巖、石英角閃片巖及花崗偉晶巖。巖石受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，變形強(qiáng)烈且普遍遭受混合巖化。偉晶巖主要分布在礦區(qū)北部，出露形狀不規(guī)則，一種覆蓋在片麻巖或花崗閃長(zhǎng)巖上，形成大小不等的巖被，其產(chǎn)狀較緩，與片麻巖呈不整合接觸。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于區(qū)域性邊界斷裂南十字-奇坂達(dá)大壩逆沖推覆斷層帶上芒特達(dá)爾文(Mount Darwin)深大斷裂中部，受其影響，除發(fā)育近EW向展布的褶皺構(gòu)造外，沿巖漿巖與片巖接觸帶還發(fā)育一組以近EW向展布為主的脆—韌性剪切帶和脆性斷裂構(gòu)造，成為區(qū)內(nèi)主要的控礦構(gòu)造(F1)(圖2)。礦區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造,按照構(gòu)造與成礦的時(shí)間關(guān)系，可分為成礦前構(gòu)造(近EW向壓扭性、張扭性構(gòu)造)、成礦期構(gòu)造、成礦后構(gòu)造。

1—片巖；2—花崗閃長(zhǎng)巖；3—偉晶巖；4—片巖質(zhì)絹英巖化碎裂巖；5—石英脈；6—實(shí)測(cè)地質(zhì)界線；7—實(shí)測(cè)、推測(cè)斷層與編號(hào)；8—G片理化帶；9—構(gòu)造裂隙產(chǎn)狀；10—片理產(chǎn)狀；11—采坑位置；12—勘探線位置與編號(hào)圖2 南十字礦區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

成礦前構(gòu)造為花崗閃長(zhǎng)巖體侵入的構(gòu)造，為一組近EW向展布的脆—韌性剪切帶和逆沖推覆構(gòu)造。成礦期構(gòu)造繼承了成礦前構(gòu)造并經(jīng)再次構(gòu)造活動(dòng)形成，伴隨成礦熱液的多次充填，主要表現(xiàn)為近EW向構(gòu)造和NE向構(gòu)造(F1斷裂構(gòu)造、F2斷裂構(gòu)造、G1片理化帶)，是主要的控礦、賦礦構(gòu)造。成礦后構(gòu)造是成礦期構(gòu)造之后發(fā)育的構(gòu)造，為晚期構(gòu)造，主要為NE，NNW向構(gòu)造(F3斷裂、F4斷裂)。主要表現(xiàn)為切斷了成礦期構(gòu)造，以破碎斷裂構(gòu)造形式出現(xiàn)，破碎帶內(nèi)未見(jiàn)蝕變現(xiàn)象，對(duì)礦區(qū)內(nèi)的鎢礦體起到一定的破壞作用。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)侵入巖主要為新太古代中酸性侵入巖，呈筒狀NE向傾伏。巖性以片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖為主。分布于礦區(qū)中南部，與圍巖布拉瓦約群為侵入接觸關(guān)系，局部為斷層接觸。受區(qū)域多期次變形、變質(zhì)作用影響，礦區(qū)內(nèi)巖漿巖已經(jīng)普遍片麻理化，巖體呈不規(guī)則狀巖基產(chǎn)出，局部夾雜布拉瓦約群地層。巖體南北兩側(cè)與布拉瓦約群地層接觸部位破碎蝕變較強(qiáng)，形成了絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖，此類碎裂巖及其發(fā)育的硅化石英脈與礦區(qū)內(nèi)鎢礦化關(guān)系較為密切。

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)礦體圍巖主要為絹英巖化片巖質(zhì)碎裂巖和絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖，蝕變類型主要為硅化、絹云母化、鉀化(黑云母化)、綠泥石化、黃鐵礦化，此外局部見(jiàn)黃銅礦化、輝鉬礦化等。蝕變巖中出現(xiàn)較多含水礦物，如綠泥石、云母類礦物，一般是由中高溫礦物經(jīng)退變質(zhì)作用形成的，在鎢礦品位較高地段以硅化為主。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體空間分布特征

礦區(qū)圈定4個(gè)鎢礦體，編號(hào)為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，其中Ⅰ號(hào)礦體為主礦體。礦體主要濃集在巖體與地層的層間滑脫帶內(nèi)，與太古代花崗閃長(zhǎng)巖為斷層接觸，巖體頂部及緩接觸帶內(nèi)帶部位，由F1構(gòu)造破碎帶及其下盤(pán)的絹英巖化帶控制，礦體主要富存于距F1構(gòu)造破碎帶底界面60m以內(nèi)的絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖和石英脈內(nèi)，礦體形態(tài)隨F1構(gòu)造和巖性界面變化而變化。通過(guò)研究區(qū)坑道地質(zhì)編錄和地表鉆探施工發(fā)現(xiàn)，巖體呈現(xiàn)出由西向東側(cè)伏的特點(diǎn)，與巖體展布形態(tài)相一致(圖3)。

1—第四系；2—綠泥石片巖；3—花崗閃長(zhǎng)巖；4—絹英巖化片巖質(zhì)碎裂巖；5—絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖；6—巖性界線；7—F1構(gòu)造破碎帶；8—鉆孔深度及傾角；9—鎢礦體及編號(hào)；10—鉆孔位置及編號(hào)圖3 4號(hào)勘探線線和12號(hào)線勘探線聯(lián)合剖面圖

Ⅰ號(hào)礦體分布于礦區(qū)中部和東部，探礦工程控制礦體長(zhǎng)度為600m，沿傾向控制斜深為240m，控礦標(biāo)高470～700m，礦體呈脈狀、豆莢狀，連續(xù)性較好，由西向東傾角逐漸變陡，產(chǎn)狀332°～26°∠14°～75°，局部膨大呈豆莢狀或分支復(fù)合產(chǎn)出，賦存于構(gòu)造接觸面之下40m內(nèi)的絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖和石英脈中，局部石英脈呈大脈狀產(chǎn)出。礦體鎢品位為0.07%～0.72%，平均品位0.2%，西段平均鉛垂厚度為8.1m，東段平均水平厚度為7.9m。

Ⅱ號(hào)礦體位于礦區(qū)中部，為盲礦體，控制礦體長(zhǎng)度為80m,沿傾向控制礦體斜深為60m,賦存于F1構(gòu)造破碎帶內(nèi)含石英脈絹英巖化碎裂巖中，礦體呈脈狀產(chǎn)出。礦體鎢品位0.06%～0.35%，平均品位0.31%，礦體平均厚度為3.5m。

Ⅲ號(hào)礦體位于礦區(qū)中部偏西，局部膨大呈豆莢狀產(chǎn)出，賦存于構(gòu)造接觸面之下60m內(nèi)的絹英巖化碎裂巖和石英脈中，局部石英脈呈大脈狀產(chǎn)出，受F1脆—韌性剪切構(gòu)造帶控制。礦體呈脈狀，分布穩(wěn)定，連續(xù)性較好，產(chǎn)狀345°～25°∠45°～79°。礦體鎢品位0.07%～1.13%，平均品位0.25%，平均水平厚度為11.6m。

Ⅳ號(hào)礦體位于礦區(qū)東部，為盲礦體，鉆孔控制礦體長(zhǎng)度為80m，沿傾向控制斜深60m，控礦標(biāo)高570～600m。礦體呈透鏡體狀，產(chǎn)狀為350°∠64°，賦存于花崗閃長(zhǎng)巖中石英脈內(nèi)，石英細(xì)脈大小不等，連續(xù)性差，受F1構(gòu)造破碎帶控制，沿內(nèi)接觸帶產(chǎn)出。礦體鎢平均品位0.18%，平均水平厚度為2.594m。

3.2 礦石自然類型

區(qū)內(nèi)礦石類型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，根據(jù)礦石礦物組合、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、蝕變破碎程度等因素，將區(qū)內(nèi)礦石自然類型劃分為絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖型和石英脈型兩種類型。其中絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖型礦石為區(qū)內(nèi)的主要礦石類型，礦石中富含石英脈，礦石的變形變質(zhì)程度越高、絹英巖化越強(qiáng)烈、石英脈多、硫化物相對(duì)比較明顯時(shí)，礦石有用元素含量就越高；石英脈型礦石主要為鎢鉬礦石英脈，呈細(xì)脈狀布于巖體之中，細(xì)脈狀礦石中鎢鉬含量相對(duì)較高。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

從礦物結(jié)晶形態(tài)看，白鎢礦主要呈他形粒狀結(jié)構(gòu)，半自形及自形晶粒狀結(jié)構(gòu)較少，白鎢礦呈細(xì)脈狀(照片1)、他形粒狀(照片2)、集合體狀分布在其他非金屬礦物粒間。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、微—細(xì)脈狀構(gòu)造為主，白鎢礦呈微—細(xì)脈狀或網(wǎng)脈狀分布。

照片1 細(xì)脈狀白鎢礦(Sh)及他形粒狀黃鐵礦(Py)

照片2 他形粒狀白鎢礦(Sh)及閃鋅礦(Sp)

根據(jù)光譜分析結(jié)果(表1)，礦石中主要微量元素為Bi(28.1×10-6)，Li(60×10-6)，Nb(11.3×10-6)，Cr(83.7×10-6)，其在礦石中的變化趨勢(shì)為遠(yuǎn)離構(gòu)造主界面，微量元素含量均不斷下降。

表1 礦石微量元素平均含量(10-6)

3.4 礦石化學(xué)成分

各元素在分布分配上嚴(yán)格受區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造控制，且不同巖性間有著不同的分布分配特征[6]。在距離構(gòu)造蝕變帶下界面20m，40m，60m，80m處的絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖中采取巖礦石樣品進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)化學(xué)全分析結(jié)果，礦石中有用組分以WO3為主，伴生有益組分為Au，Mo(表2)，達(dá)到規(guī)范可綜合利用指標(biāo)，可綜合回收利用。

表2 礦石化學(xué)成分

由圖4可知，隨著離主界面距離的不斷加大，礦石中主要有用有益組分的含量不斷降低。

圖4 構(gòu)造主界面不同距離處主要元素變化趨勢(shì)圖

4 礦床成因探討

南十字礦床有用組分主要為鎢，伴生組分為金和鉬；礦石自然類型為絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖型和石英脈型。石英脈型礦石分為石英細(xì)脈浸染型礦石和厚大石英脈型礦石，石英細(xì)脈浸染型礦石主要為含鎢石英細(xì)脈，呈細(xì)脈浸染狀分布于巖體中；厚大石英脈型礦石和絹英巖化碎裂巖型礦石主要分布在逆沖推覆構(gòu)造帶內(nèi)主界面處，有用組分為鎢，局部伴生金和鉬。近EW向展布的逆沖推覆構(gòu)造帶內(nèi)主界面附近鎢礦化強(qiáng)烈，遠(yuǎn)離逆沖推覆構(gòu)造帶主界面，礦化逐漸變?nèi)酢?/p>

礦床是細(xì)脈浸染型、石英脈型、絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖型多位一體的復(fù)合型礦床，控礦因素復(fù)雜，受巖體接觸帶、構(gòu)造裂隙及圍巖性質(zhì)等因素綜合控制[7-12]。

4.1 物源

D．P．FDarbyshive[5]通過(guò)對(duì)津巴布韋綠巖帶多個(gè)典型鎢金礦床中白鎢礦樣品Sr同位素測(cè)試，發(fā)現(xiàn)Sr87/Sr86值變化范圍很大(0.7012～0.7195)。白鎢礦中Sr87/Sr86低值說(shuō)明成礦流體可能來(lái)自花崗閃長(zhǎng)巖體，或者與侵入體有物質(zhì)交換；0.7012的比值可能是多種流體混合的結(jié)果，或者是圍巖蝕變中有Sr的加入；Sr87/Sr86高值說(shuō)明Sr可能為蝕變成因，來(lái)源古老地殼，或者來(lái)源于幾個(gè)不同的成礦階段。研究認(rèn)為區(qū)內(nèi)含鎢花崗閃長(zhǎng)巖元素Nb/Ta接近于9，為殼源巖體，是深部硅鋁層重熔巖漿侵入而成，成礦方式以充填為主，成礦作用過(guò)程中揮發(fā)組分起到一定的作用，鎢的主要礦源層來(lái)自重熔前的礦源層。因此研究區(qū)鎢礦的主要物源為礦區(qū)內(nèi)的花崗閃長(zhǎng)巖巖體(a為初始礦源層；b為早期成巖成礦形成的鎢礦體，作為鎢的次生礦源層)，礦區(qū)內(nèi)及周圍出露的太古代布拉瓦約群地層(綠巖帶)。

4.2 成礦作用及成礦階段劃分

津巴布韋大規(guī)模綠巖帶主要發(fā)育2個(gè)晚太古代金-鎢礦化過(guò)程[5]，主要成礦階段為2.67±0.06Ga，與晚太古代TTG事件時(shí)代大致相同；第二階段為2.41±0.07Ga，與克拉通期后大巖墻侵位時(shí)代相仿[5]，伴隨區(qū)域性的左旋扭張作用和斷續(xù)的巖漿活動(dòng)。竇偉[13]通過(guò)對(duì)采自津巴布韋太古代克拉通剪切控制礦化帶內(nèi)的單個(gè)樣品，測(cè)得該樣品的熱液磁黃鐵礦形成時(shí)代1.936±0.05Ga，與共生的更早期電氣石形成時(shí)代2.026±0.02Ga，表明元古代克拉通內(nèi)存在多次熱液活動(dòng)。研究區(qū)位于贊比西壓扭性活動(dòng)帶，近EW向切穿大巖墻，局部構(gòu)造具有右旋運(yùn)動(dòng)特征，嚴(yán)格控制巖體的產(chǎn)出形態(tài)，綜合研究認(rèn)為，鎢礦成礦階段在大巖墻侵位之后，屬于晚太古代末期成礦，并在元古代多期次熱液活動(dòng)中疊加成礦。

晚太古代至新元古代時(shí)期，區(qū)域上發(fā)育一組近EW向展布的脆—韌性剪切帶和逆沖推覆構(gòu)造帶(包含南十字-奇坂達(dá)大壩逆沖推覆斷層帶)，受其影響，除發(fā)育近EW向展布的褶皺構(gòu)造外，沿巖漿巖與片麻巖接觸帶還發(fā)育一組近EW向展布的脆—韌性剪切帶和脆性斷裂構(gòu)造，為區(qū)內(nèi)花崗閃長(zhǎng)巖體提供侵入通道，成為主要的控礦構(gòu)造。該區(qū)構(gòu)造活動(dòng)形成的近EW向構(gòu)造帶(俯沖帶)及伴隨巖漿侵入是構(gòu)造—巖漿熱液成礦系統(tǒng)形成的基礎(chǔ)和前提條件。

早期形成了韌性剪切帶、緊密的線型褶皺疊加韌性—脆性構(gòu)造變形；與脆—韌性變形帶同期或稍晚期發(fā)育的脆性構(gòu)造對(duì)成礦元素的活化、遷移和富集也起到積極的作用[14]。晚期出現(xiàn)了一系列疊加在韌性變形帶上的滑覆構(gòu)造，構(gòu)成了該區(qū)的推覆構(gòu)造帶。該區(qū)維持整體相對(duì)獨(dú)立穩(wěn)定，內(nèi)部顯示既封閉(擠壓片理)又開(kāi)放(巖體侵入)的構(gòu)造環(huán)境，組成了特定時(shí)空的構(gòu)造—巖漿熱液的統(tǒng)一整體。含礦巖體(花崗閃長(zhǎng)巖)上侵之前處俯沖帶下部，上侵之后形態(tài)產(chǎn)狀受俯沖帶控制，形成向東側(cè)伏的形態(tài)。

礦區(qū)鎢礦成礦可分2個(gè)階段：

(1)鎢礦主成礦階段：花崗閃長(zhǎng)巖體沿近EW向F1構(gòu)造破碎帶侵入過(guò)程中，攜帶含礦熱液，且在巖體上升侵入過(guò)程中，不斷活化、萃取沿途經(jīng)過(guò)的圍巖中的鎢元素。巖漿熱液富含的揮發(fā)組分集中巖體上部與俯沖帶的接觸部位，在中淺部隨著壓力減少，巖漿及熱液中元素組合才得已卸載。這就是該區(qū)成礦巖體對(duì)于主要礦產(chǎn)在主要成礦階段空間定位所產(chǎn)生的作用，它不僅是成礦的物質(zhì)源，而且是礦床的熱動(dòng)力源。最終在巖體與圍巖緩接觸部位內(nèi)接觸帶發(fā)生鎢礦的富集。鎢(鉬)高溫成礦元素(即初始礦源層a)伴隨花崗閃長(zhǎng)巖的侵入而富集，形成Ⅱ期成礦的鎢礦體及礦化體。

(2)鎢礦弱成礦階段：區(qū)域近EW向展布的脆—韌性剪切構(gòu)造和逆沖推覆構(gòu)造具有多期活動(dòng)特點(diǎn)，巖漿侵入后，構(gòu)造持續(xù)活動(dòng)，形成與F1主構(gòu)造近于平行的次級(jí)構(gòu)造(F1-2斷裂)，Ⅱ期弱鎢礦成礦作用形成了沿F1-2分布的小規(guī)模鎢礦化體。Ⅲ期成礦在近EW向構(gòu)造繼續(xù)發(fā)育，形成與F1主構(gòu)造小角度相斜交的次級(jí)構(gòu)造(F2節(jié)理密集帶)，之后的Ⅲ期含礦流體順F2節(jié)理密集帶充填，形成順F2節(jié)理密集帶展布的細(xì)脈浸染型鎢礦。在Ⅱ期、Ⅲ期成礦作用過(guò)程中，早期形成的鎢礦體作為次生礦源層，為新礦體的形成提供物質(zhì)來(lái)源。

5 結(jié)論

(1)南十字礦區(qū)鎢礦床的形成與新太古代的中酸性侵入巖、太古宙的綠巖帶有密切關(guān)系，鎢礦體嚴(yán)格受控于近EW向展布的脆—韌性構(gòu)造帶F1，且具有多期性和多階段性。

(2)鎢礦主要賦存在片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖與布拉瓦約群構(gòu)造接觸面之下60m內(nèi)的絹英巖化碎裂巖和石英脈中，受F1脆—韌性剪切構(gòu)造帶控制，屬于絹英巖化花崗閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖型鎢礦和石英脈型鎢礦，且圍巖蝕變發(fā)育，硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化等蝕變與鎢礦化關(guān)系密切。

(3)鎢礦體的形成主要分為2個(gè)階段，即主成礦階段(Ⅰ期)和弱成礦階段(Ⅱ，Ⅲ期)。主成礦階段巖漿熱液富含的揮發(fā)組分集中巖體上部與俯沖帶的接觸部位，壓力減少，巖漿及熱液中成礦元素組合在此富集成礦，形成早期的鎢礦礦源層及礦化帶。Ⅱ，Ⅲ期成礦在Ⅰ期成礦階段的基礎(chǔ)上繼續(xù)疊加成礦。

(4)鎢元素的主要物質(zhì)來(lái)源于區(qū)內(nèi)的花崗閃長(zhǎng)巖巖體、太古代布拉瓦約群地層。