胡緒云,王 強,唐 堯,范宏鑫，黃馳軒

(1.湖南省自然資源調(diào)查所,湖南婁底 417000；2.成都理工大學地球科學學院,四川成都 610059)

0 引言

華南南嶺成礦帶是我國重要的鎢礦產(chǎn)地，由贛南、閩西、粵北、滇東南、桂北及湘南等部分組成(袁順達,2017)。祥霖鋪地區(qū)位于南嶺成礦帶中部，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)韭菜嶺錫鎢礦、魏家鎢礦等十余處礦床(點)。魏家鎢礦床是湖南省地調(diào)院在2008年主持的“湖南銅山嶺地區(qū)錫多金屬礦遠景調(diào)查”項目中新發(fā)現(xiàn)礦點的基礎上，于2010年經(jīng)湖南省地勘局418隊鉆探驗證發(fā)現(xiàn)了厚大隱伏鎢礦體(劉繼順,2011)，埋深>500 m，經(jīng)估算其鎢資源量11.6萬噸，達到了大型鎢礦規(guī)模(李福順等,2012)，獲評中國地質(zhì)調(diào)查局“2010中國地質(zhì)調(diào)查十大進展”。此后，不同學者針對該礦床在成礦地質(zhì)背景和找礦前景(李福順等，2012)、礦床地球化學和成礦機制(楊沖等，2012)、隱伏鎢錫礦找礦指示元素(張爽，2013)、區(qū)域成礦規(guī)律(胡緒云等， 2015)、成礦巖體年代學、巖石地球化學和成因研究(Zhao et al.，2016;黃旭棟等，2017;黃旭棟，2018)和礦化富集規(guī)律(蘇特等，2019;張怡軍等，2014)等方面開展了研究，積累了大量礦床地質(zhì)研究資料，以及礦床地球化學、含礦巖體地球化學及同位素研究數(shù)據(jù)，為礦床成因的深入認識，以及礦床外圍、深部和區(qū)域找礦勘查工作的部署，奠定了深厚基礎。本文重點針對該礦床兩類隱伏矽卡巖型礦體的礦體地質(zhì)、控礦因素方面開展了研究，并綜合前人部分研究成果討論分析了礦床的成因，對該地區(qū)鎢礦成礦作用提出了一些認識，旨在為后續(xù)研究與找礦勘探提供基礎資料。

1 成礦地質(zhì)背景

南嶺地區(qū)位于華南陸塊中部，魏家鎢礦地處其成礦構造帶中部，區(qū)域上處于華夏板塊與揚子板塊的拼接處(Shu et al.,1994;袁順達等,2013;Yuan et al.,2018)(圖1a)。該區(qū)域可見有大面積古-中生界和新生界地層露頭，其中泥盆-三疊系地層巖性主要是一套厚層狀的碳酸鹽巖，為淺海環(huán)境沉積形成，其次為海陸交互相或濱海相的陸源碎屑巖(李福順等,2012)。石炭系石磴子組、泥盆系錫礦山組和棋梓橋組的灰?guī)r與白云巖是該地區(qū)鎢錫礦的重要賦礦地層。區(qū)域構造活動強烈，主要發(fā)育近NE、SN、NW及EW向四組斷裂構造；巖漿活動頻繁，常見大面積花崗巖出露，巖漿活動時限從早古生代至白堊紀，尤其以侏羅紀花崗巖為主，且與鎢錫多金屬礦床的成礦關系密切(圖1b)。區(qū)域以鎢錫銅鉛鋅為主要礦產(chǎn)(李尚淮等,1989)，次為鉬、金、銻等，主要礦床有魏家鎢礦、銅山嶺銅礦、玉龍鉬礦、江永鉛鋅銀礦等(李兄等,2017；王云峰等,2017；劉創(chuàng)脫,2019)。

圖1 南嶺中段魏家鎢礦床區(qū)域和礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)注釋①修改)

魏家鎢礦床位于祥霖鋪背斜西翼，礦區(qū)主要出露第四系和泥盆系棋梓橋組灰?guī)r，下伏泥盆系黃公塘組白云巖。侏羅紀祥霖鋪花崗斑巖由多個小巖脈、巖枝組成，侵入層位為泥盆系棋梓橋組(圖1c)，整體呈近東西向排列，出露總面積1.3 km2，以土嶺巖脈規(guī)模最大，其上下接觸帶鎢礦化好。礦區(qū)內(nèi)主要變質(zhì)作用均與巖漿熱液活動有關(Wu et al.,2019)，巖漿活動引起的熱接觸變質(zhì)作用以及接觸交代變質(zhì)作用使圍巖發(fā)生蝕變，主要有碳酸鹽化、石榴石化、蛇紋石化、硅化以及絹云母化等(蘇特等,2019)，交代變質(zhì)作用和熱接觸變質(zhì)作用與鎢礦體的礦化有緊密聯(lián)系(張爽,2013)。根據(jù)鉆孔揭露情況，巖體與棋梓橋組灰?guī)r和黃公塘組白云巖接觸分別形成鈣質(zhì)矽卡巖(化)和鎂質(zhì)矽卡巖(化)(圖2)，礦體均可產(chǎn)于兩類矽卡巖內(nèi)。

圖2 魏家鎢礦床勘探線聯(lián)合縱剖面圖(據(jù)楊沖等,2012修改)

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

白鎢礦化圍繞祥霖鋪花崗斑巖集中分布于第5號至第13號線之間，有產(chǎn)于花崗巖體與泥盆系棋梓橋組灰?guī)r接觸帶及灰?guī)r中的鈣質(zhì)矽卡巖型鎢礦體和產(chǎn)于黃公塘組白云巖層間破碎帶及矽卡巖中的鎂質(zhì)矽卡巖型鎢礦體兩種(蘇特等,2019)。礦區(qū)內(nèi)總計圈定50余個鈣質(zhì)矽卡巖型礦體，規(guī)模最大的為3號礦體；圈定了2個鎂質(zhì)矽卡巖型礦體，其中規(guī)模最大為第4號礦體。

3號鈣質(zhì)矽卡巖型白鎢礦體：于土嶺花崗斑巖體與棋梓橋組灰?guī)r接觸帶上部產(chǎn)出，屬隱伏礦體，礦體產(chǎn)狀與灰?guī)r地層產(chǎn)狀一致，主要呈層狀至似層狀、不規(guī)則狀和透鏡狀，在巖體內(nèi)彎處厚度較大、礦化最強，總體走向近于SW，傾向W，傾角較小，平均為19°，礦體分支較多。單工程礦體厚度不一，變化較大，最薄處為0.57 m，最厚處達到75.20 m，平均礦體厚度為27.95 m，厚度變化率為56.00%；WO3單工程最低品位0.150%，最高品位0.389%，礦體平均品位0.233%，其品位變化率52.55%(蘇特等,2019)。3號礦體為礦區(qū)內(nèi)礦化較均勻、厚度系數(shù)較為穩(wěn)定的礦體。

4號鎂質(zhì)矽卡巖型白鎢礦體：產(chǎn)于祥霖鋪花崗斑巖體下部稍遠接觸帶的層間破碎帶內(nèi)，受層間破碎帶與巖體和圍巖接觸帶共同控制，集中分布于第6號至第12號線之間，屬隱伏礦體。礦體主要呈似層狀、不規(guī)則狀和透鏡狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與巖層一致，在巖體內(nèi)彎處厚度較大、礦化最強。礦體總體上呈南北向延伸，傾向為西，平均傾角18°(圖3)。礦體最大分支南北長480 m，東西寬460 m，傾向上延伸達到了100 m，礦體橫向變化較大，厚度變化范圍為1.22～100.18 m，平均厚度22.22 m，鎢品位變化于0.200%～ 0.354%之間，平均品位0.216%。

圖3 魏家鎢礦床10號勘探線剖面圖(據(jù)注釋①修改)

2.2 礦石特征

兩類矽卡巖型鎢礦石結構構造相似，礦石成分略有差異(表1)。礦石構造復雜多樣，主要有條帶狀、塊狀、層狀、浸染狀和不規(guī)則狀等；礦石結構有它形粒狀變晶結構、柱狀變晶結構、交代蠕蟲結構和交代殘余結構等。

表1 兩類鎢礦石礦物種類對比表(據(jù)蘇特等,2019)

鈣質(zhì)礦石中含有較多白鎢礦、褐鐵礦、磁鐵礦和錫石等金屬氧化物礦物，白鎢礦為主要的礦石礦物，還含有種類繁多的金屬硫化物礦物，包括毒砂、閃鋅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦及磁黃鐵礦等。脈石礦物主要為矽卡巖特征礦物，包括鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、輝石以及碳酸鹽巖礦物(方解石和鐵白云石)，其次為石英、螢石、黑云母、硅灰石、綠泥石、絹云母等(鄧麗紅等,2016;蘇特等,2019)。白鎢礦主要沿石英微脈及巖石微裂隙分布，在紫外光下沿巖石微裂隙呈藍白色的星點狀或小微脈狀(圖4a)，掃描電鏡下見其嵌布于石榴石、透輝石(圖4b)、硅灰石、螢石礦物顆粒之間，與螢石關系密切，部分與螢石共生，肉眼較難觀察。白鎢礦化學組成為Ca(WO4)，為四方晶系，其晶胞中的W元素可被Mo元素置換，形成類質(zhì)同象替代，在掃描電鏡圖象中?？梢姲祖u礦與鉬鎢鈣礦組成共結邊結構(圖4c)。

鎂質(zhì)礦石中主要的含鎢礦物也為白鎢礦，其次為一些硫化物，包括黃銅礦、雌黃鐵礦、輝鉬礦以及閃鋅礦，再其次為方鉛礦等。金屬氧化物礦物以白鎢礦為主，還有如磁鐵礦、錫石、鈦鐵礦和硬錳礦等。脈石礦物主要為碳酸鹽礦物(包括鎂質(zhì)的白云石和鈣質(zhì)的方解石)、螢石以及蛇紋石，其次為石榴子石、透輝石、云母、綠泥石以及粒硅鎂石等(蘇特等,2019)。白鎢礦分散分布于巖石微裂隙及巖石中矽卡巖脈、綠泥石脈中，在紫外光下沿巖石微裂隙發(fā)藍白色熒光的星點(圖4d)或小微脈，與螢石關系密切，肉眼較難觀察。掃描電鏡下見其成群浸染狀嵌布于螢石、蛇紋石(圖4e)和符山石中(圖4f)。

圖4 兩類鎢礦石手標本及掃描電鏡下特征

2.3 礦化階段及礦物生成順序

根據(jù)實地露頭踏勘和顯微鏡下鑒定，可將魏家鎢礦成礦作用劃分為兩個期次：矽卡巖期和石英-硫化物期。矽卡巖期又可細分為矽卡巖早階段(又稱無礦階段)、矽卡巖晚階段(磁鐵礦階段)和氧化物階段(白鎢礦階段)(表2)。

表2 礦物生成順序表

鈣質(zhì)矽卡巖(圖5a)：矽卡巖期矽卡巖早階段(無礦階段)的礦物組合為硅灰石+石榴石+角閃石(主要為透閃石)+輝石+符山石，據(jù)鏡下穿插關系分析透輝石形成時間最早，其次為石榴石等，透閃石最晚形成；在矽卡巖晚階段(磁鐵礦階段)，礦物為角閃石+陽起石+簾石類+磁鐵礦組合；在氧化物階段(白鎢礦階段)，金屬氧化物礦物變多，如白鎢礦、磁鐵礦、螢石等，發(fā)生交代作用較強，白鎢礦與螢石普遍交代早期形成的硅酸鹽礦物。石英-硫化物期中二氧化硅通常不再與Al、Fe、Mg及Ca等元素構成矽卡巖特征變質(zhì)礦物，這一期發(fā)生較強硅化、綠泥石化以及碳酸鹽化，從而形成大量石英、綠泥石、碳酸鹽礦物和金屬硫化物礦物。此后形成的礦物主要呈細脈狀穿插早期形成的礦物，主要的礦物為綠泥石、石英、蛇紋石以及硫化物礦物(包括黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等)。

鎂質(zhì)矽卡巖(圖5b)：矽卡巖期矽卡巖早階段的礦物主要為透輝石+符山石組合，這一階段一般只形成無用礦物；矽卡巖晚階段(磁鐵礦階段)：礦物組合為磁鐵礦+蛇紋石+硅鎂石+角閃石+云母類；氧化物階段(白鎢礦階段)開始出現(xiàn)螢石以及含鎢的白鎢礦等礦物，與鈣質(zhì)矽卡巖類似，硅酸鹽礦物不常見，普遍發(fā)生礦化與螢石化。氧化物階段(白鎢礦階段)與鈣質(zhì)矽卡巖類似。石英-硫化物期礦物主要形成絹云母、石英、蛇紋石與硫化物礦物(主要為毒砂、黃銅礦和黃鐵礦等)。這些礦物后期被大量的脈體所穿插，經(jīng)鏡下觀察主要為石英脈和方解石脈。這一期次發(fā)生的圍巖蝕變主要是綠泥石化、絹云母化和蛇紋石化。

圖5 魏家鎢礦床鈣質(zhì)矽卡巖(a)和鎂質(zhì)矽卡巖(b)礦石

3 成礦控制因素

3.1 構造對成礦控制

據(jù)前人統(tǒng)計，南嶺地區(qū)斷裂構造直接控制了80余處大-中型礦床和十多個鎢錫礦化帶的形成，礦化相對密集的發(fā)生在不同斷裂的交點②。區(qū)內(nèi)魏家鎢礦處于EW向與NW向基底斷裂交匯部位，具體定位在蓋層NNE向區(qū)域斷裂上盤，祥霖鋪背斜核部，巖體接觸帶上及稍遠離巖體與圍巖接觸帶的層間破碎矽卡巖帶中，為深大斷裂控礦-區(qū)域性次級斷裂導礦-次級接觸帶構造容礦的構造-成礦體系。

構造不僅能為礦化作用提供有利賦存空間，還能對不同類型礦化的分布進行直接控制。矽卡巖型礦床的形成受中-酸性巖體與碳酸鹽巖接觸帶構造控制。在區(qū)域構造應力作用下，魏家鎢礦區(qū)在第6號線與第12號線間的巖層發(fā)生了較強的破裂，使巖漿及其熱液容易向上運移，接觸帶上凹陷、內(nèi)彎和凹凸不平的部位常有富礦體分布，層間破碎構造是矽卡巖型鎢礦床的重要控礦構造之一(胡緒云等,2015)，直接控制了礦體的產(chǎn)出形態(tài)，有利于形成富礦體。

3.2 地層對成礦控制

礦區(qū)巖性組合為海陸交互相環(huán)境沉積的陸源碎屑巖-碳酸鹽巖組合，對于矽卡巖型礦床形成有天然的優(yōu)勢。①碳酸鹽巖其化學活性較強，具有完全解理且具有脆性，容易沿解理發(fā)生破碎，具有強滲透性，同時富含鈣鎂的氧化物而容易發(fā)生交代作用，形成不同類型的矽卡巖；②區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖為薄層狀，成分比較雜亂，可細分為泥質(zhì)及白云質(zhì)灰?guī)r和含有機質(zhì)灰?guī)r等，與厚層及成分單一的灰?guī)r相比，前者對成礦作用的發(fā)生更為有利；③碳酸鹽巖、粉砂巖和頁巖形成互層，由于不同巖層間能干性差異明顯，軟硬巖層面之間的結合比較弱，對于熱水溶液的傳導更為有利，因而較薄層灰?guī)r更容易被熱液交代形成矽卡巖進而成礦；④碳酸鹽巖巖性不同，形成的礦體類型不同，當接觸圍巖為偏鈣質(zhì)的灰?guī)r時形成鈣質(zhì)矽卡巖型白鎢礦，當接觸圍巖為鎂質(zhì)的白云巖時形成鎂質(zhì)矽卡巖型白鎢礦。

3.3 巖漿巖對成礦控制

銅山嶺花崗閃長斑巖于161～165 Ma的中-晚侏羅世侵入結晶形成，而祥霖鋪花崗斑巖于158 Ma左右的晚侏羅世形成。主微量元素測定顯示二者具有完全不同的地球化學特征，Sm-Nd-Hf同位素特征表明二者花崗巖漿起源深度不同(黃旭棟等,2017)。在兩類花崗巖的侵入接觸帶上，分別以產(chǎn)銅鉛鋅多金屬礦和鎢礦為主，與南嶺地區(qū)中-晚侏羅世含W和含Cu、Pb、Zn多金屬的不同類型花崗巖進行對比顯示：銅山嶺花崗閃長斑巖源于下地殼鐵鎂質(zhì)變質(zhì)基底部分發(fā)生重熔而形成的準鋁質(zhì)花崗閃長(斑)巖，特點是含角閃石，其發(fā)生了較弱的巖漿結晶分異演化，為典型的I型花崗巖，有利于Cu、Pb、Zn成礦作用的發(fā)生。而祥霖鋪花崗斑巖源于中-上地殼富含白云母的變質(zhì)沉積基底，發(fā)生部分重熔而形成的過鋁質(zhì)花崗斑巖巖漿結晶分異及演化程度較高，為典型S型花崗巖，有利于鎢礦的形成(徐克勤等,1982；劉希禹,1985；李尚淮和王連忠,1989；黃旭棟等,2017)。

4 礦床成因探討

4.1 硫同位素特征

據(jù)相關文獻①對礦區(qū)鎢礦石和1件碳酸鹽圍巖樣品的S同位素測試分析顯示，礦石δ34S多為正值，介于-0.6‰～3.8‰之間，接近隕石硫同位素值。這與黃旭棟(2018)測得銅山嶺矽卡巖型銅多金屬礦床硫同位素組成0.2‰～5.0‰和蝕變花崗閃長巖硫同位素組成3.9‰相近。碳酸鹽圍巖δ34S為7.85‰，顯著高于礦石δ34S值，表明礦石硫受圍巖影響較小，可能主要來源于深部中酸性巖漿。根據(jù)礦石硫同位素頻率分布直方圖具有典型塔式分布特征，也同樣表明深源熱液S特征(祝新友等,2014)。由此可見，礦石中的硫并非來自圍巖，可能與深部巖漿有關。

4.2 成礦物理化學條件

該礦床白鎢礦石中伴生大量螢石，并且兩者化學成分WO3與CaF2含量呈明顯正相關(圖6)，表明含鎢熱液是一種高氟成礦流體。由于含氟礦物其氟濃度可以指示熱液礦床形成時的溫度(Munoz,2018)，黃旭棟(2018)根據(jù)巖體中含氟礦物(如黑云母、白云母)氟含量與不同熱液礦床的關系，測出魏家花崗斑巖中白云母氟含量介于0.15 ～1.47 wt.%之間，計算出其氟截距值(IV(F))為1.19～2.54，投點落在鎢錫礦成礦系列之間，計算出斑巖基質(zhì)中白云母結晶溫度介于300 ℃～600 ℃，可代表礦床的形成溫度大致范圍。相關研究①對不同矽卡巖礦物的爆裂溫度測試結果顯示，早矽卡巖階段中鈣鋁榴石和鈣鐵榴石爆裂溫度介于400 ℃～460 ℃之間，而測得晚期矽卡巖階段中螢石的爆裂溫度介于300 ℃～400 ℃之間。如前所述，白鎢礦形成于石榴石結晶之后，與螢石共生或關系密切，據(jù)此基于以上兩種測試分析結果，推斷鎢礦形成溫度在300 ℃～400 ℃，表明其形成于高溫熱液環(huán)境。

圖6 螢石與白鎢礦含量相關性圖(據(jù)黃旭棟，2018)

4.3 成礦時代

在魏家鎢礦礦區(qū)進行的輝鉬礦Re-Os測年結果顯示，鎢礦的成礦年齡為159.0±5.6 Ma(趙盼撈等,2016)，屬于晚燕山期。該年齡結果與鎢礦化相關的花崗斑巖鋯石U-Pb年齡(158.3±2.2 Ma;趙盼撈等,2016)，在誤差允許的范圍內(nèi)基本一致，表明成巖成礦屬同一事件，花崗斑巖為鎢礦成礦母巖。

4.4 礦床成因

綜合上述礦床地質(zhì)特征，魏家鎢礦床具有如下成礦特點：(1)鎢礦成礦年齡與祥霖鋪高分異花崗斑巖成巖年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致，成巖與成礦屬同一事件；(2)白鎢礦賦礦構造為巖體侵入接觸帶及接觸帶附近的層間破碎帶；(3)鎢礦化的典型礦化蝕變礦物組合為白鎢礦+螢石+石榴子石+透輝石。

根據(jù)以上特點，魏家鎢礦床成因類型屬于典型矽卡巖型。其成礦作用可歸納為：含礦巖漿沿基底拉張斷裂帶交匯部位及蓋層深大斷裂帶侵位上升至淺部，隨著巖體冷卻結晶分異，揮發(fā)組分不斷富集，形成含鎢富氟熱液(席斌斌等,2007；方貴聰?shù)?2016)，在巖體接觸帶碳酸鹽巖中發(fā)生矽卡巖化，當富氟礦物逐漸形成，熱液中氟濃度降低，則觸發(fā)白鎢礦沉淀(Guo et al.,2016)，形成礦區(qū)矽卡巖型白鎢礦。

5 結論

(1)魏家鎢礦體均為隱伏礦體，主要呈似層狀、透鏡狀，形態(tài)與產(chǎn)出受侏羅紀花崗斑巖與碳酸鹽圍巖接觸帶構造和碳酸鹽中層間破碎帶控制明顯，與矽卡巖化蝕變關系密切。

(2)礦體有鈣質(zhì)矽卡巖型礦體和鎂質(zhì)矽卡巖型礦體兩類，成礦過程經(jīng)歷了矽卡巖期和石英硫化物期兩期，白鎢礦主要形成于矽卡巖期的晚矽卡巖階段，與螢石關系密切。

(3)成礦流體源自巖漿熱液，成礦時代與巖體的成巖時代一致，礦化母巖為祥霖鋪花崗斑巖。

(4)花崗斑巖體分異產(chǎn)生含鎢富氟熱液與碳酸鹽巖圍巖交代，導致了矽卡巖與鎢礦化的形成，礦床成因為矽卡巖型鎢礦床。

[注 釋]

① 吳迎春，胡緒云. 2017. 湖南銅山嶺-祥霖鋪地區(qū)鎢多金屬礦礦床成因與成礦模式研究[R]. 婁底:湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊.

② 湯吉方. 2008. 南嶺地區(qū)有色金屬礦床的構造控制特征及分布規(guī)律[R]. 武漢:地質(zhì)礦產(chǎn)部宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.