郭 聰,趙 正**,劉戰(zhàn)慶,吳小輝,劉 洋
(1 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,自然資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037;2 桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西桂林 541004;3 瑤崗仙礦業(yè)有限責(zé)任公司,湖南宜章 424209)
瑤崗仙礦床作為南嶺地區(qū)最大的鎢多金屬礦床之一,礦區(qū)石英脈型黑鎢礦(23.6 萬噸WO3,Zhao et al.,2021)和矽卡巖型白鎢礦(約31 萬噸WO3,Zhao et al.,2017)均達(dá)超大型規(guī)模。然而,關(guān)于礦區(qū)出露的復(fù)式花崗巖巖體與兩類鎢礦成因關(guān)系問題爭論頗多,部分學(xué)者依據(jù)花崗巖與鎢礦化空間關(guān)系,認(rèn)為西段中粒黑云母二長花崗巖和東段細(xì)粒二云母二長花崗巖分別為石英脈型黑鎢礦和矽卡巖型白鎢礦的成礦巖體(董少花等,2014;祝新友等,2014;李順庭等,2015)。Wang 等(2018)根據(jù)礦區(qū)石英脈型黑鎢礦與細(xì)粒二云母二長花崗巖中熱液鋯石相近的年齡與εHf(t)值,認(rèn)為石英脈型鎢礦礦化與細(xì)粒二云母二長花崗巖更為密切;Li 等(2020)根據(jù)所測礦區(qū)細(xì)粒二云母二長花崗年齡(157 Ma)相比于中粒黑云母二長花崗巖(161 Ma)更為接近石英脈型黑鎢礦化年齡(158 Ma),認(rèn)為隨著細(xì)粒二云母二長花崗巖侵位,同時(shí)形成石英脈型黑鎢礦與矽卡巖型白鎢礦。上述觀點(diǎn)主要依據(jù)成巖成礦時(shí)空關(guān)系得出,但所獲得的同位素年齡在誤差范圍內(nèi)差別不大,無法區(qū)分哪一階段花崗巖與鎢礦化更為密切,由于石英脈型鎢礦與矽卡巖型鎢礦具有不同的控礦要素和勘查標(biāo)識,上述爭論也限制了礦區(qū)進(jìn)一步勘查部署。
黑云母和石榴子石作為酸性巖漿巖常見的礦物,其特殊的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)使其成為巖漿-熱液過程的“記錄者”(Speer,1984;Pownall et al.,2023;Zhao et al.,2023a)。黑云母中F、Cl 含量能夠表征流體中相關(guān)揮發(fā)分的富集程度(Munoz,1984;Zhu et al.,1991),其Fe3+/Fe2+比值是估算巖漿氧逸度的有效手段(David et al.,1965;Borisov et al.,1990;林文蔚等,1994)。石榴子石是Zr、Hf、Y、V 和HREE 的重要載體,其微量元素組成是示蹤巖漿-熱液體系演化的有效手段(Gaspar et al.,2008;Baghban et al.,2016;Zhao et al.,2023b)。本文利用花崗巖中的黑云母、石榴子石礦物地球化學(xué)成分探討了兩階段巖漿體系的氧逸度、揮發(fā)分、結(jié)晶分異程度等的差別,最后分析了復(fù)式巖體與鎢成礦的關(guān)系,為礦區(qū)進(jìn)一步勘查提供理論基礎(chǔ)。
瑤崗仙鎢礦床是湘南礦集區(qū)的重要組成,大地構(gòu)造上位于華夏地塊西北部(Wang et al.,2008)。
區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較為齊全,除缺失奧陶系和志留系外,從早到晚由震旦系至第四系皆有發(fā)育(圖1)。其中寒武系碎屑巖和泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組石英砂巖為區(qū)域內(nèi)石英脈型鎢礦化的主要賦礦層位;泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組白云質(zhì)灰?guī)r、上統(tǒng)佘田橋組泥質(zhì)條帶灰?guī)r是區(qū)域內(nèi)矽卡巖型鎢礦化的主要賦礦地層。
圖1 湘南瑤崗仙鎢礦構(gòu)造位置及湘南區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)黃革非等,2003改編)1—上三疊統(tǒng)—古近系砂巖和粉砂巖;2—泥盆系—下三疊統(tǒng)灰?guī)r和頁巖;3—震旦系—寒武系板巖和變質(zhì)砂巖;4—燕山早期花崗巖;5—印支期花崗巖;6—加里東期花崗閃長巖;7—花崗斑巖;8—花崗閃長斑巖;9—斷裂;10—不整合界線;11—金屬礦床Fig.1 Tectonic position of Yaogangxian tungsten deposit and regional geological map of southern Hunan(modified after Huang et al.,2003)1—Upper Triassic to Paleogene sandstone and siltstone; 2—Devonian to Lower Triassic limestone and shale; 3—Sinian to Cambrian slate and meta-sandstone;4—Early Yanshanian granite;5—Indosinian granite;6—Caledonian granodiorite;7—Granite porphyry;8—Granodiorite porphyry;9—Fault;10—Unconformity;11—Metal deposit
區(qū)域上經(jīng)歷了加里東期、海西—印支期、燕山期、喜馬拉雅期多構(gòu)造旋回作用,從而造就了區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造格局主要以北東向、北西向、東西向?yàn)橹?,局部地區(qū)發(fā)育有南北向斷裂。北東向斷裂為該區(qū)最重要的構(gòu)造帶,自東向西主要包括桂東-汝城斷裂、彭公廟-瑤崗仙斷裂、茶陵-郴州斷裂、攸縣-耒陽斷裂(舒良樹,2006),總體走向約NE 30°。
區(qū)域巖漿活動頻繁,花崗巖出露面積廣泛,火山、淺火山巖出露面積較小?;◢弾r時(shí)代上由早到晚可劃分為加里東期、印支期、燕山期,其中燕山期花崗巖與W、Sn 成礦最為密切,多呈巖墻、巖脈、巖株、巖瘤等形式產(chǎn)出,如千里山巖體、瑤崗仙巖體、香花嶺巖體等。
區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富,有色金屬(鎢、錫、鈹、銅、鉛、鋅、銻等)為該區(qū)優(yōu)勢資源,其中又以鎢錫礦最負(fù)盛名,該區(qū)匯聚了50 多處以鎢錫多金屬礦化為主的礦床。區(qū)域鎢礦床以內(nèi)生成因?yàn)橹?,個別為外生成因。內(nèi)生成因鎢礦床又可細(xì)分為接觸交代矽卡巖型、沿層交代矽卡巖型、石英脈型、云英巖-石英脈型、面狀云英巖型等,其中當(dāng)屬石英脈型、云英巖-石英脈型礦體品位最高,平均品位:WO30.49%~2.47%、Mo 0.05%~0.20%、Bi 0.05%~0.50%(張怡軍等,2014)。鎢礦床(礦點(diǎn)、礦化點(diǎn))主要分布于東南側(cè)加里東隆起帶,但整體礦化規(guī)模較??;中-大型規(guī)模礦床多分布于中部隆起-拗陷過渡帶,如柿竹園、瑤崗仙等超大型礦床。
根據(jù)瑤崗仙各類花崗巖侵位關(guān)系、巖體地質(zhì)和巖相學(xué)特征,將礦區(qū)巖漿巖劃分為4個階段:①中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖;②中粒黑云母二長花崗巖;③細(xì)粒二云母二長花崗巖;④石英斑巖(圖2)。中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖為礦區(qū)第一階段花崗巖,產(chǎn)出于巖體NW 端及巖體頂部。中粒黑云母二長花崗巖為礦區(qū)第二階段花崗巖,巖體北側(cè)、南側(cè)分別侵入跳馬澗組砂巖和佘田橋組灰?guī)r中。細(xì)粒二云母二長花崗巖為礦區(qū)第三階段花崗巖,分布于復(fù)式巖體南東側(cè),呈楔形北東向展布于中粒黑云母二長花崗巖與跳馬澗組砂巖間。前人野外考察見該階段巖體侵入中粒黑云母二長花崗巖中,表明其形成時(shí)代稍晚于后者,在后者未完全固化之前侵位而成(李順庭等,2011)。石英斑巖主要分布于礦區(qū)南部,整體呈NW 向延伸,地表未見出露,僅在楊梅嶺地區(qū)坑道內(nèi)揭露,從其穿插早期形成的黑鎢礦石英脈現(xiàn)象推測其為成礦后階段產(chǎn)物,與成礦關(guān)系不大。各階段花崗巖整體表現(xiàn)為高鉀鈣堿性、弱過鋁質(zhì)、相對富集重稀土元素、高分異的特征(陳依壤,1988;孫健等,2009;董少花等,2014;Li et al.,2020),第一階段花崗巖體形成于170 Ma(董少花等,2014),與礦區(qū)成礦時(shí)代相差甚遠(yuǎn),后三階段花崗巖體形成時(shí)代較為接近,集中于157~161 Ma(李順庭等,2011;Li et al.,2020),中粒黑云母二長花崗巖、細(xì)粒二云母二長花崗巖與礦區(qū)鎢礦化最為密切。
圖2 瑤崗仙鎢礦床礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)湖南瑤崗仙礦業(yè)有限責(zé)任公司未公布數(shù)據(jù),2013修改)1—第四系;2—侏羅系下統(tǒng)砂巖;3—石炭系下統(tǒng)灰?guī)r;4—石炭系下統(tǒng)頁巖;5—泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組和上統(tǒng)佘田橋組灰?guī)r;6—泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組砂巖;7—寒武系變質(zhì)砂巖;8—矽卡巖化板巖;9—燕山期第一階段花崗巖;10—燕山期第二階段花崗巖;11—燕山期第三階段花崗巖;12—石英斑巖;13—石英脈型黑鎢礦體;14—矽卡巖型白鎢礦體;15—斷層;16—不整合界線Fig.2 Geological map of the Yaogangxian tungsten deposit(modified after unpublished data provided by Hunan Yaogangxian Mining Co.Ltd.,2013)1—Quaternary;2—Lower Jurassic sandstone;3—Lower Carboniferous limestone;4—Lower Carboniferous shale;5—Middle Devonian Qiziqiao Formation and Upper Devonian Shetianqiao Formation limestone;6—Middle Devonian Tiaomajian Formation sandstone;7—Cambrian meta-sand‐stone;8—Slate with skarnization;9—First stage Yanshanian granite;10—Second stage Yanshanian granite;11—Third stage Yanshanian granite;12—Quartz porphyry;13—Quartz vein-type wolframite orebodies;14—Skarn-type scheelite orebodies;15—Fault;16—Unconformity
圖3 瑤崗仙礦區(qū)代表性巖漿巖巖相學(xué)照片a.中粒黑云母二長花崗巖手標(biāo)本照片;b.細(xì)粒二云母二長花崗巖手標(biāo)本照片;c.中粒黑云母二長花崗巖中他形黑云母和白云母,正交偏光;d.中粒黑云母二長花崗巖中黃鐵礦-黃銅礦-閃鋅礦礦物組合,反射光;e.細(xì)粒二云母二長花崗巖中他形黑云母填隙生長于石英粒間,正交偏光;f.細(xì)粒二云母二長花崗巖中的環(huán)狀石榴子石,正交偏光Qz—石英;Kf—鉀長石;Pl—斜長石;Bt—黑云母;Mus—白云母;Grt—石榴子石;Ccp—黃銅礦;Py—黃鐵礦;Sp—閃鋅礦Fig.3 Petrographic characteristics of typical granitoids from the Yaogangxian deposita.Hand specimen photograph of medium-grained biotite monzogranite;b.Hand specimen photograph of fine-grained two-mica monzogranite;c.An‐hedral biotite and muscovite in medium-grained biotite monzogranite,cross-polarized;d.Assemblage of pyrite-chalcopyrite-sphalerite in mediumgrained biotite monzogranite,reflected light;e.Anhedral biotite precipitates within the interstices of quartz grains in fine-grained two-mica monzo‐granite,cross-polarized;f.Ring garnet in fine-grained two-mica monzogranite,cross-polarizedQz—Quartz;Kf—K-feldspar;Pl—Plagioclase;Bt—Biotite;Mus—Muscovite;Grt—Garnet;Ccp—Chalcopyrite;Py—Pyrite;Sp—Sphalerite
中粒黑云母二長花崗巖呈白色,中粒-中細(xì)粒,斑狀結(jié)構(gòu),斑晶為斜長石、鉀長石,斑晶粒徑為2~4 mm,基質(zhì)為中?;◢徑Y(jié)構(gòu)(圖3a)。主要礦物石英(30%~35%)、鉀長石(他形,20%~25%)、斜長石(板狀、柱狀,25%~30%)、云母(5%~10%)、石榴子石及少量硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦)(圖3c、d)。蝕變類型主要為鉀長石的泥化和鈉長石化、斜長石的絹云母化。云母類型以黑云母為主,自形程度較好,單偏光下呈褐色,蝕變較弱;白云母含量甚微,原生白云母更為少見,多數(shù)受熱液蝕變而成。細(xì)粒二云母二長花崗巖呈淺灰白色,細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu)(圖3b),主要礦物為鉀長石、斜長石、石英、云母,礦物粒徑集中于1~2 mm。鉀長石,半自形,部分區(qū)域發(fā)育有卡納復(fù)式雙晶,含量25%~30%。斜長石,半自形板狀,聚片雙晶明顯,含量約25%。石英,含量約35%,呈他形粒狀分布,表面較為干凈。云母,含量約5%。黑云母邊緣多呈鋸齒狀,石英、長石等環(huán)繞其分布,表明其形成早于石英、長石,邊緣形態(tài)受后期熱液溶蝕所致;白云母分為原生與次生兩種類型,次生白云母由黑云母蝕變而成,多分布于黑云母附近或呈黑云母假晶(圖3e)。副礦物主要為石榴子石(含量約1%),呈環(huán)狀產(chǎn)出(圖3f),單偏光下可見正極高突起。
石英脈型黑鎢礦圍繞第二階段巖體NW 端分布于內(nèi)外接觸帶中,平面上自東向西依次發(fā)育NNW向、NW 向、NWW 向3 組脈體,主要分布于蛤蟆石、荒山、大巖門、楊梅嶺等地區(qū)。NNW 向礦脈主要分布于蛤蟆石-大巖門一帶,絕大部分產(chǎn)于跳馬澗組砂巖中。蛤蟆石附近脈體走向NW 340°~NNE 5°,傾角陡立,一般>70°;大巖門附近脈體走向345°~360°,傾向SW、傾角65°~85°,脈寬集中于0.2~0.3 m,厚0.15~1.20 m,地表出露長度最大達(dá)800 m。NW 向脈體主要產(chǎn)于荒山附近,脈體走向315°~345°,傾向以SW 為主,偶見NE,傾角70°~85°,礦脈延深、延長巨大,地表長度最長達(dá)1200 m,延深最深為800 m,厚0.1~1.8 m。NWW 向脈體分布于大巖門-楊梅嶺一帶,以楊梅嶺為主。大巖門附近脈體走向285°~315°,傾向SW或NE,傾角60°~80°,平均厚度0.48~0.90 m,其中包括礦區(qū)“王牌”礦脈501、501-XM細(xì)脈帶等,厚度最大者達(dá)22.03 m,脈體沿走向最長達(dá)920 m;楊梅嶺附近脈體走向290°~317°,傾向NE,傾角60°~84°,脈體沿走向最長達(dá)600 m,厚度一般為0.24~1.45 m。三組礦脈地表呈大致等距、自SE向NW散開的帚狀,從地表向下縱貫?zāi)嗯柘?、寒武系蓋層,脈體總體呈直立產(chǎn)出,向下延伸較大,由地表的密集細(xì)、線脈帶向下逐漸歸并、變大,分支復(fù)合現(xiàn)象明顯(圖4a)。石英脈型礦化礦物組合主要為黑鎢礦+錫石+輝鉬礦+黃銅礦+毒砂+黃鐵礦,一般油脂光澤強(qiáng)烈的石英脈里鎢礦化都較好,結(jié)晶粒度粗大,常與硫化物共生,黑鎢礦晶體呈板狀平行于石英脈邊緣垂直生長。
圖4 瑤崗仙礦床石英脈型礦化剖面示意圖(a)與矽卡巖型白鎢礦床1號勘探線圖(b,據(jù)湖南瑤崗仙礦業(yè)有限責(zé)任公司未公布數(shù)據(jù)修改,1954)1—中泥盆統(tǒng)棋梓橋組碳酸鹽巖;2—中泥盆統(tǒng)跳馬澗組砂巖;3—寒武系變質(zhì)砂巖;4—燕山期第一階段花崗巖;5—燕山期第二階段花崗巖;6—燕山期第三階段花崗巖;7—石英斑巖;8—石英脈型黑鎢礦體;9—矽卡巖型白鎢礦體;10—細(xì)脈浸染型白鎢礦體;11—云英巖型礦體;12—鉆孔及編號Fig.4 Sketch cross section of quartz vein-type mineralization(a)and cross section at No.1 exploration line of skarn-type scheelite ores through the Yaogangxian deposit(b,modified after unpublished data provided by Hunan Yaogangxian Mining Co.Ltd.,1954)1—Middle Devonian Qiziqiao Formation carbonate;2—Middle Devonian Tiaomajian Formation sanstone;3—Cambrian meta-sandstone;4—First stage Yanshanian granite;5—Second stage Yanshanian granite;6—Third stage Yanshanian granite;7—Quartz porphyry;8—Quartz vein-type wolframite orebodies;9—Skarn-type scheelite orebodies;10—Veinlet disseminated-type scheelite orebodies;11—Greisen-type orebodies;12—Drill hole and its numbers
矽卡巖型白鎢礦分布于礦區(qū)東段“和尚灘”地區(qū),形成于棋梓橋組灰?guī)r與跳馬澗組砂巖接觸部位,走向NE 30°~35°,傾向SE,傾角30°~35°,距離花崗巖體80~240 m,其間以跳馬澗組砂巖相隔。此外,跳馬澗組砂巖層還發(fā)育有細(xì)脈砂巖型貧白鎢礦礦體,礦體順層產(chǎn)出,呈似層狀和透鏡狀分布(圖4b)。礦區(qū)發(fā)育2期矽卡巖型白鎢礦,早期白鎢礦晶型發(fā)育較好,呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu),整體呈條帶狀;晚期白鎢礦自形程度較差,以半自形粒狀為主,整體分布呈浸染狀(于志峰等,2022),常見其與方解石共生,鎢燈照射下白鎢礦顯示出特征性藍(lán)色,方解石為紅色。
中粒黑云母花崗巖采集于蛤蟆石附近的23 中段(N 25°39′10″,E 113°18′57″,H 543 m),采樣位置遠(yuǎn)離脈體,受后期熱液活動影響較小,樣品整體較為新鮮。細(xì)粒二云母二長花崗巖采集于和尚灘附近的26 中段(N 25°38′50″,E 113°19′45″,H 421 m),采樣位置遠(yuǎn)離脈體,樣品較為新鮮。
通過顯微鏡下鑒定,選擇干涉色均一且在背散射上顯示化學(xué)成分均一的黑云母,自形程度良好、蝕變較弱的石榴子石進(jìn)行電子探針分析。電子探針測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,黑云母和石榴子石成分分析采用日本電子JOEL 公司生產(chǎn)的JXA-8230 型電子探針分析儀,加速電壓為15 kV,束流為20 nA,束斑大小為5 μm,數(shù)據(jù)校正采用ZAF 校正程序。黑云母測試項(xiàng)包括SiO2、Al2O3、TiO2、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、F、Cl 等,石榴子石測試項(xiàng)包括SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、F、Cl、Nb2O5等,標(biāo)樣采用天然礦物或合成金屬氧化物國家標(biāo)準(zhǔn),分析精度約為0.01%。
黑云母和石榴子石原位微量分析于國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。測試儀器為Agilent 8900 串聯(lián)四級桿ICP-MS,配套激光剝蝕系統(tǒng)為NWR 193TM。實(shí)驗(yàn)室采用He 作為載氣,激光豎斑直徑為40 μm、剝蝕時(shí)間為40 s,微量元素處理過程選用NIST SRM 610 玻璃作為外標(biāo),采用ICPMS‐DataCal 11.4軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
黑云母、石榴子石電子探針化學(xué)成分與相關(guān)計(jì)算結(jié)果見表1、2,采用林文蔚等(1994)計(jì)算方法計(jì)算黑云母的Fe3+和Fe2+值,并以22 個氧原子為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算黑云母的陽離子數(shù)及相關(guān)參數(shù),石榴子石相關(guān)參數(shù)基于12 個氧原子計(jì)算獲得。黑云母、石榴子石各微量元素詳情見表3、表4。
表1 瑤崗仙礦區(qū)黑云母主量元素及相關(guān)計(jì)算結(jié)果Table 1 Major elements and calculation results of biotite from the Yaogangxian deposit
表2 瑤崗仙礦區(qū)石榴子石主量元素(w(B)/%)及相關(guān)計(jì)算結(jié)果Table 2 Major elements(w(B)/%)and calculation results of garnets from the Yaogangxian deposit
表3 瑤崗仙礦區(qū)黑云母微量元素測試結(jié)果(w(B)/10-6)Table 3 Trace elements results (w(B)/10-6) of biotite from the Yaogangxian deposit
表4 瑤崗仙礦區(qū)石榴子石微量元素(w(B)/10-6)測試結(jié)果Table 4 Trace elements(w(B)/10-6)of garnet from the Yaogangxian deposit
中粒黑云母花崗巖中黑云母w(SiO2)為34.94%~37.96%,平均36.68%;w(FeO)22.34%~25.52%,平均23.92%;w(TiO2)為1.37%~3.31%,平均2.37%;w(MgO)為2.47%~3.80%,平均3.01%;Fe/(Fe+Mg)比值變化范圍0.75~0.81,平均0.79;Mg/(Fe+Mg)比值變化范圍0.19~0.25,平均0.21;AlⅥ+Fe3++Ti 變化范圍1.58~1.95,平均1.74;Fe2++Mn 變化范圍2.53~2.97,平均2.75。細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母w(SiO2)為34.98%~38.76%,平 均 36.70%;w(FeO)21.80%~27.83%,平均25.12%;w(TiO2)為0.81%~3.61%,平均2.27%;w(MgO)為0.92%~1.56%,平均1.19%;Fe/(Fe+Mg)比值變化范圍0.89~0.93,平均0.91;Mg/(Fe+Mg)比值變化范圍0.07~0.11,平均0.10;AlⅥ+Fe3++Ti 變化范圍1.61~2.17,平均1.85;Fe2++Mn 變化范圍2.54~3.31,平均2.99。兩階段巖體中黑云母整體上表現(xiàn)為富Fe、Ti 和貧Mg 的特征,且中粒黑云母花崗巖中的黑云母MgO 含量明顯高于細(xì)粒二云母花崗巖。在云母分類圖解上(圖5),兩者均投影于鐵葉云母區(qū)域。w(MnO)隨w(MgO)降低而逐漸增加(圖6b),細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母w(MnO)普遍高于中粒黑云母花崗巖,w(FeOT)整體也呈現(xiàn)相同的趨勢(圖6e),而w(TiO2)(圖6a)、w(Al2O3)(圖6c)、w(K2O)(圖6d)、w(SiO2)(圖6f)變化規(guī)律不明顯。兩階段巖體黑云母Fe2+/(Mg+Fe2+)比值較為集中(0.75~0.93),表明黑云母并未遭受后期流體的改造(Stone,2000)。
圖5 瑤崗仙礦區(qū)黑云母分類圖解(a,據(jù)Rieder et al.,1998;b,據(jù)Foster,1960)Fig.5 Classification diagrams of biotite from the Yaogangxian deposit(a,after Rieder et al.,1998;b,after Foster,1960)
圖6 瑤崗仙礦區(qū)黑云母中主量元素圖解Fig.6 Major elements diagrams of biotite from the Yaogangxian deposit
中粒黑云母花崗巖中黑云母w(F)為0.47%~1.06%,平均0.79%,w(Cl)變化范圍0.01%~0.11%,平均0.04%;細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母w(F)變化范圍0.55%~1.17%,平均0.80%,w(Cl)變化范圍0.02%~0.13%,平均0.05%;整體上后者具有比前者更高的F和Cl 值。此外,黑云母中F、Cl 含量還受Mg/Fe 比值的控制,高M(jìn)g/Fe 比值會導(dǎo)致F 含量增高,低Mg/Fe比值會導(dǎo)致Cl 含量增高,因此,為消除Mg、Fe 含量對F、Cl 的影響,Munoz(1984)提出利用F、Cl 的截距值Ⅳ(F)、Ⅳ(Cl)和Ⅳ(F/Cl)值代表云母中的鹵素相對富集程度(Ⅳ代指各元素或元素比值截距值),Ⅳ(F)和Ⅳ(Cl)值越小,表明其富集程度越高,Ⅳ(F/Cl)值越小,表明F/Cl 比值越高。中粒黑云母花崗巖中黑云母Ⅳ(F)值為1.32~1.73,平均1.50;Ⅳ(Cl)值為-3.39~-2.3,平均-2.83;Ⅳ(F/Cl)值為3.72~4.92,平均4.34。細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母Ⅳ(F)值為1.17~1.49,平均1.34;Ⅳ(Cl)值為-3.22~-2.61,平均-2.78;Ⅳ(F/Cl)值為3.86~4.71,平均4.13[Ⅳ(F)等指標(biāo)計(jì)算公式見表1 注釋,下同]。整體上后者擁有比前者更低的Ⅳ(F)和Ⅳ(F/Cl)值(圖7)。
圖7 瑤崗仙礦區(qū)黑云母Ⅳ(F)-Ⅳ(Cl)(a)、Ⅳ(F)-Ⅳ(F/Cl)(b)、log(fH2O/fHF)fluid-log(fH2O/fHCl)fluid(c)和log(fH2O/fHF)fluid-log(fHF/fHCl)fluid(d)相關(guān)性圖解Fig.7 Diagrams of Ⅳ(F)versus Ⅳ(Cl)(a),Ⅳ(F)versus Ⅳ(F/Cl)(b),log(fH2O/fHF)fluid versus log(fH2O/fHCl)fluid(c)and log(fH2O/fHF)fluid versus log(fHF/fHCl)fluid(d)of biotite from the Yaogangxian deposit
與此同時(shí),黑云母中鹵素含量可以較好估算巖漿或相關(guān)熱液中鹵素的富集程度(Speer,1984;Zhu et al.,1992)。Zhu 等(1992)提出了黑云母和流體F-Cl-OH 分配系數(shù)的計(jì)算方法,隨后Munoz(1992)對數(shù)值進(jìn)行了校正。中粒黑云母花崗巖中的黑云母log(fH2O/fHF)fluid值為4.07~4.82,平均4.41;log(fH2O/fHCl)fluid值為3.88~5.08,平均4.46;log(fHF/fHCl)fluid值為-0.41~0.78,平均0.05。細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母log(fH2O/fHF)fluid值為3.83~4.67(其中YGX-26-1-10 點(diǎn)號數(shù)據(jù)偏差過大,未參與統(tǒng)計(jì),下同),平均4.25;log(fH2O/fHCl)fluid值為3.82~4.70,平均4.34;log(fHF/fHCl)fluid值為-0.36~0.49,平均0.08。后者具有比前者更低的log(fH2O/fHF)fluid與log(fH2O/fHCl)fluid值,高的log(fHF/fHCl)fluid值(圖7a~d)。
多元素上地殼標(biāo)準(zhǔn)化圖(圖8)顯示,瑤崗仙礦區(qū)兩階段花崗巖中黑云母均表現(xiàn)為富集Li、Rb、Nb、Cs、Ta、Sn、W,強(qiáng)烈虧損Sr,相對虧損Ba 等元素;稀土元素含量均較低,大多數(shù)元素含量低于檢測限。中粒黑云母花崗巖中的黑云母w(Li)為4718.56×10-6~7236.20×10-6,平均 5813.01×10-6,w(Rb) 為530.97×10-6~4717.09×10-6,平均2779.94×10-6,w(Cs)為30.35×10-6~1668.43×10-6,平均897.10×10-6,w(Ta)為2.10×10-6~133.14×10-6,平均33.48×10-6,w(Sn) 為136.38×10-6~227.81×10-6,平均172.73×10-6,w(W) 為0.87×10-6~30.49×10-6,平均 12.33×10-6,w(Sr) 為0.30×10-6~2.17×10-6,平均0.89×10-6,w(Ba)為79.80×10-6~5920.78×10-6,平均1868.42×10-6。細(xì)粒二云母花崗巖中的黑云母w(Li) 為5729.58×10-6~8197.05×10-6,平均6620.40×10-6,w(Rb) 為1405.22×10-6~5837.80×10-6,平均3900.49×10-6,w(Cs) 為85.65×10-6~2900.84×10-6,平均950.90×10-6,w(Ta) 為4.89×10-6~158.96×10-6,平均48.62×10-6,w(Sn) 為323.16×10-6~571.22×10-6,平均481.15×10-6,w(W) 為1.71×10-6~26.22×10-6,平均9.19×10-6,w(Sr) 為0.09×10-6~0.41×10-6,平均 0.16×10-6,w(Ba) 為 4.66×10-6~4324.51×10-6,平均672.19×10-6。此外,中粒黑云母花崗巖中黑云母的K/Rb 比值為15.88~140.05,平均48.48;細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母K/Rb 比值為14.70~61.21,平均28.60??傮w上,細(xì)粒二云母花崗巖中的黑云母相較于中粒黑云母花崗巖中的黑云母,擁有更高的Li、Rb、Cs、Nb、Ta、Sn 含量,低的Sr、Ba含量與K/Rb比值。
圖8 瑤崗仙礦區(qū)花崗巖中黑云母的多元素上地殼標(biāo)準(zhǔn)化圖解(各元素上地殼值來自Rudnick et al.,2003)Fig.8 Upper Crust-normalized multi-element diagrams of bio‐tite in the Yaogangxian granites(Upper Crust data are from Rudnick et al.,2003)
中粒黑云母花崗巖中石榴子石w(SiO2)為35.35%~35.85%,平均35.54%;w(Al2O3)為19.14%~19.57%,平均19.34%;w(FeO)為18.83%~20.84%,平均20.00%;w(MnO)為21.13%~21.70%,平均22.61%;w(MgO) 為0.10%~0.25%,平均0.18%;w(CaO) 為0.90%~2.02%,平均1.54%。細(xì)粒二云母花崗巖中石榴子石w(SiO2)為34.05%~34.39%,平均34.21%;w(Al2O3)為18.29%~18.80%,平均18.60%;w(FeO)為18.44%~19.17%,平均18.87%;w(MnO)為24.11%~24.60%,平均24.37%;w(MgO)為0.08%~0.11%,平均0.09%;w(CaO)為1.04%~1.29%,平均1.13%。兩者主量元素差異較大,尤其表現(xiàn)在中粒黑云母花崗巖中石榴子石w(MnO)顯著低于細(xì)粒二云母花崗巖?;?2 個氧原子的石榴子石計(jì)算結(jié)果,投圖表明兩階段巖體中的石榴子石均為錳鋁榴石(圖9)。兩階段花崗巖石榴子石w(MnO)均大于20%,w(CaO)絕大部分小于2%,w(MgO)均小于1%,整體表現(xiàn)為高錳、低鈣、低鉀的特征,為典型的巖漿成因石榴子石(高利娥等,2012;付建剛等,2022;Zhao et al.,2023b),這與鏡下觀測到石榴子石晶型發(fā)育完整,無明顯生長環(huán)帶特征相一致。中粒黑云母花崗巖至細(xì)粒二云母花崗巖中的石榴子石,隨著w(MnO)的遞增,w(CaO)、w(FeO)、w(MgO)逐漸降低(圖10a~c);Mn/(Mn+Fe)比值隨w(MgO)降低而逐漸升高(圖10d)。
圖9 瑤崗仙礦區(qū)花崗巖中石榴子石三角分類圖解(底圖據(jù)Smith et al.,2004)Alm—鐵鋁榴石;Spe—錳鋁榴石;Pyr—鎂鋁榴石Fig.9 Triangle classification diagram of garnet in granites from the Yaogangxian deposit(base map after Smith et al.,2004)Alm—Almandine;Spe—Spessartite;Pyr—Pyrope
圖10 瑤崗仙礦區(qū)花崗巖中石榴子石主量元素圖解Fig.10 Major elements diagrams of in granites from the Yaogangxian deposit
瑤崗仙礦區(qū)中粒黑云母花崗巖、細(xì)粒二云母花崗巖中石榴子石明顯富集稀土元素(REE),虧損高場強(qiáng)元素(HFSE)和大離子親石元素(LILE)。稀土元素整體表現(xiàn)為明顯的“左傾型”,負(fù)Eu 異常顯著(圖11d)。中粒黑云母花崗巖中石榴子石稀土元素總量w(REE)、輕稀土元素總量w(LREE)、重稀土元素總量w(HREE)、w(Zn)、w(Sc)、w(Y)分別為3661.26×10-6~5127.51×10-6、11.92×10-6~12.67×10-6、3648.75×10-6~5114.84×10-6、94.29×10-6~117.49×10-6、97.47×10-6~106.46×10-6、8661.07×10-6~10216.19×10-6,細(xì)粒二云母花崗巖中石榴子石稀土元素總量w(REE)、輕稀土元素總量w(LREE)、重稀土元素總量w(HREE)分別為 5883.24×10-6~8758.85×10-6、13.06×10-6~35.92×10-6、5870.18×10-6~8738.89×10-6、126.93×10-6~140.16×10-6、145.81×10-6~202.37×10-6、10599.53×10-6~14045.94×10-6。
圖11 瑤崗仙礦區(qū)花崗巖中石榴子石微量元素圖解Fig.11 Trace elements diagrams of garnet in granites from the Yaogangxian deposit
從圖11 可知,中粒黑云母花崗巖至細(xì)粒二云母花崗巖中的石榴子石,Zn、Sc、Y、HREE 含量表現(xiàn)為逐漸升高,且Sc、Y、HREE 含量隨Zn 含量的升高而升高,兩者之間具有良好的正相關(guān)性(圖11a~c)。
花崗質(zhì)巖漿及成礦流體中F 含量是制約石英脈型鎢礦化類型的重要因素(譚運(yùn)金,1999),石英脈型黑鎢礦成礦母巖多為高F花崗巖,白鎢礦成礦母巖F含量相對較低。具體解釋如下:元素晶體化學(xué)性質(zhì)表明,F(xiàn)-與Ca2+負(fù)電性差值為1956.24 kJ/mol,彼此以離子鍵結(jié)合成螢石(CaF2)的成功率為93%,其穩(wěn)定性較高;WO2-4與Ca2+負(fù)電性差值為618.64 kJ/mol,彼此以離子鍵結(jié)合成白鎢礦(CaWO4)的成功率為18%,穩(wěn)定性較低。因此,當(dāng)成礦流體中F-、Ca2+、WO2-4共存時(shí),F(xiàn)-傾向于優(yōu)先與Ca2+結(jié)合形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的螢石(CaF2);只有當(dāng)體系Ca2+濃度高、F-濃度低時(shí),Ca2+才有可能與WO42-結(jié)合形成白鎢礦。在高F成礦流體環(huán)境中,先沉淀的螢石、黃玉、鐵鋰云母等礦物會形成阻擋層,使圍巖的Ca2+無法進(jìn)入體系與WO2-4結(jié)合生成白鎢礦,且F 的存在有利于W 的運(yùn)移:①通過形成穩(wěn)定的含水絡(luò)合物來增加W 的溶解度;②從流體中萃取W 并為其提供流體通路(Xing et al.,2019)。實(shí)驗(yàn)研究同樣表明石英脈型鎢礦床中F-與Ca2+的優(yōu)先結(jié)合會極大程度地抑制白鎢礦的結(jié)晶,從而導(dǎo)致富F 流體中鎢礦化以黑鎢礦為主,在酸性至近中性pH 條件下,鎢主要以H3WO4F2-的形式溶解在富F 流體中,且富F 流體沉淀W 的能力高達(dá)無F 流體的10 倍(Wang et al.,2021)。因此,石英脈型鎢礦與矽卡巖型鎢礦類型上不僅取決于圍巖巖性(徐克勤,1957),還取決于花崗質(zhì)巖漿-熱液體系中F的含量。
由以上分析可知,瑤崗仙礦區(qū)西側(cè)石英脈型黑鎢礦成礦母巖及后期成礦流體應(yīng)為高F 體系,石英脈型黑鎢礦頂部以毒砂-黃玉層與上覆碎屑巖層位相隔,祝新友等(2015)認(rèn)為毒砂-黃玉層與石英脈型黑鎢礦歸屬同一成礦體系,其由黑鎢礦成礦熱液直接演化而來,這是成礦體系富F 的直接表現(xiàn)。此外,礦區(qū)中部兩組產(chǎn)于碎屑巖與變質(zhì)砂巖的238 脈、239脈各中段均可見黑鎢礦與螢石共生現(xiàn)象(圖12a、b),更加說明成礦體系高度富集揮發(fā)分(F)。與此同時(shí),鑒于礦區(qū)東段矽卡巖型白鎢礦多與螢石共生,其成礦相關(guān)巖體F含量也應(yīng)較高,但后期出溶的含F(xiàn)流體進(jìn)入富Ca灰?guī)r地層后,因F-濃度相對Ca2+較低,不能形成隔擋層,使圍巖的Ca2+大量進(jìn)入熱液中,為白鎢礦的形成提供了條件。
圖12 瑤崗仙礦區(qū)238脈、239脈礦化照片a.17中段(778 m)239脈黑鎢礦-硫化物-螢石共生;b.21中段(620 m)238脈中螢石分布較為集中,旁側(cè)有黑鎢礦化Wf—黑鎢礦;Fl—螢石;Sul—硫化物Fig.12 Photographs showing mineralization of the 238 vein and 239 vein in the Yaogangxian deposita.Wolframite-fluorite-sulfide assemblage in 239 vein,at 17 level(778 m elevation);b.Fluorite in 238 vein is concentrated with wolframite mineralization on the side,at 21 level(620 m elevation)Wf—Wolframite;Fl—Fluorite;Sul—Sulfide
黑云母中F、Cl 含量對巖漿(或熱液)揮發(fā)分富集程度有較好的指示作用,因?yàn)楹谠颇钢宣u素的含量很大程度上代表了與之最后平衡流體的鹵素濃度(Munoz et al.,1981)。對瑤崗仙礦區(qū)兩階段巖體中的黑云母電子探針分析及相關(guān)計(jì)算表明,細(xì)粒二云母花崗巖中的黑云母擁有比中粒黑云母花崗巖中黑云母更低的Ⅳ(F)和更高的log(fHF/fHCl)fluid值,大部分log(fHF/fHCl)fluid大于0(圖7),指示體系揮發(fā)分以F 為主且F 含量在前者中的富集程度更高。
花崗質(zhì)巖漿中黑云母形成機(jī)制有如下幾種:①從寄主巖漿中結(jié)晶出來的巖漿黑云母;②深熔作用后殘留的黑云母(Chappell et al.,2012);③取代包晶礦物的次生黑云母(Lavaure et al.,2011);④巖漿侵位過程中從圍巖捕獲的黑云母?,帊徬傻V區(qū)黑云母普遍較低的結(jié)晶溫度(均低于700 ℃)與Mg#值[=100×MgO/(MgO+FeOT)、3.42~13.67]以及缺乏明顯的包晶礦物、圍巖捕虜體和交代結(jié)構(gòu),故能排除黑云母的后三種成因(Sun et al.,2019)。與此同時(shí),瑤崗仙礦區(qū)黑云母多呈自形,與石英、鉀長石等共生且黑云母結(jié)晶溫度低于全巖溫度(698~724℃,董少花等,2014),表明其為巖漿結(jié)晶形成。黑云母成分投圖(圖13a、b)顯示,其寄主花崗巖為過鋁質(zhì)花崗巖類。這種過鋁質(zhì)花崗質(zhì)巖漿可通過以下3 種途徑生成:①富鋁變質(zhì)沉積巖的部分熔融(Sylvester,1998);②地殼條件下準(zhǔn)鋁質(zhì)玄武巖向安山質(zhì)巖石的部分熔融(Sisson et al.,2005);③鋁未飽和的原始巖漿中貧鋁礦物的分離結(jié)晶(Zen,1986)?,帊徬傻V區(qū)花崗巖后兩種成因可能性不大,因?yàn)榛◢弾r全巖成分(圖14)顯示其主要屬于長英質(zhì)泥質(zhì)巖,而明顯區(qū)別于角閃巖熔體,這也與其低Mg#值(3.42~13.67)和高A/CNK 比值(1.56~2.16)的特征相一致,表明瑤崗仙花崗巖體由長英質(zhì)泥質(zhì)巖部分熔融而成。F 在地殼中的含量高達(dá)553×10-6(Rudnick et al.,2003),地殼物質(zhì)遭受部分熔融過程中,揮發(fā)性組分表現(xiàn)出不相容的特征,會被分配到熔體相中并隨巖漿上升,因此,瑤崗仙礦床巖漿-熱液體系中揮發(fā)性組分(F)可能來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。綜合以上分析,石英脈型黑鎢礦和矽卡巖型白鎢礦均與細(xì)粒二云母花崗巖在成因上密切相關(guān)。無獨(dú)有偶,黑鎢礦、白鎢礦及其共生石英中流體包裹體LA-ICP-MS 分析同樣表明,兩種類型鎢礦化成礦流體源于相同的巖漿流體(Li et al.,2023)。
圖13 瑤崗仙礦區(qū)黑云母化學(xué)成分圖a.MgO-FeO-Al2O3三元圖解;b.FeO-Al2O3關(guān)系圖(底圖據(jù)Abdel-Rahman,1994)Fig.13 Chemical composition diagrams of biotite in granites from the Yaogangxian deposita.Ternary MgO-FeO-Al2O3 diagram;b.Diagram of FeO versus Al2O3(base map after Abdel-Rahman,1994)
圖14 瑤崗仙礦區(qū)花崗巖化學(xué)成分圖(底圖據(jù)Pati?o,1999;花崗巖全巖數(shù)據(jù)來源于王艷麗,2014;李順庭等,2015)Fig.14 Chemical composition diagrams of granites from the Yaogangxian deposit(base map after Pati?o,1999;the bulk rock data of the Yaogangxian granites are from Wang,2014;Li et al.,2015)
矽卡巖型鎢礦床根據(jù)礦物組合(亞鐵質(zhì)或鐵質(zhì)),寄主巖石組分(碳質(zhì)或鐵質(zhì))和相對形成深度被分為還原型(W-Sn-F)和氧化型(W-Mo-Cu)(New‐berry et al.,1991;Meinert et al.,2005)。還原型矽卡巖主要發(fā)育鈣鋁榴石而氧化型矽卡巖則以鈣鐵榴石為主(Misra,2000;Lu et al.,2003),且往往前者鎢礦化規(guī)模更大(Zhao et al.,2017)?,帊徬砂祖u礦區(qū)矽卡巖石榴子石端員組分主要為鈣鋁榴石(77.88%,趙一鳴,1990),常見白鎢礦與螢石共生產(chǎn)出(于志峰等,2022),白鎢礦儲量達(dá)超大型規(guī)模(約31 萬噸WO3,Li et al.,2020),表明瑤崗仙礦區(qū)矽卡巖型白鎢礦床為還原型,形成于氧逸度較低的環(huán)境。白鎢礦流體包裹體研究表明成礦熱液主要來源于巖漿,大氣降水占比微乎其微(王巧云等,2007;于志峰等,2022),表明其相應(yīng)的母巖漿也應(yīng)具有較低的氧逸度。與此同時(shí),大量對西段石英脈型黑鎢礦流體包裹體研究表明,成礦流體主要來源于巖漿且CH4含量較高(于志峰等,2013;Pan et al.,2019;Xiao et al.,2019),石英脈型黑鎢礦表現(xiàn)出明顯的負(fù)Eu 異常(Ji‐ang et al.,2022),加之黑鎢礦與錫石共生產(chǎn)出,表明成礦流體氧逸度較低(Sun et al.,2015;Pignatelli et al.,2016)。祝新友等(2015)指出石英脈型黑鎢礦成礦系統(tǒng)較為封閉,受外界影響較小,巖漿-熱液系統(tǒng)有較好的繼承性,因此,其成礦母巖漿的氧逸度也應(yīng)較低。
對礦區(qū)兩階段花崗巖中黑云母的研究顯示,在Fe3+-Fe2+-Mg2+三元圖解(圖15a)中,兩階段花崗巖黑云母位于HM 緩沖線與NNO 緩沖線之間,細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母相較于中粒黑云母花崗巖中黑云母更靠近Fe2+端員,表明其氧逸度更低(David et al.,1965),成礦巖漿趨于還原態(tài)。Wones 等(1965)研究表明巖漿系統(tǒng)氧逸度的升高會抑制Fe2+對Mg2+的置換,從而使黑云母XMg[Mg/(Mg+Fe)]隨巖漿或熱液氧逸度升高而升高。黑云母XMg值已被廣泛用于鎢礦床巖漿氧逸度特征研究(Zhang et al.,2016;Jin et al.,2018;蔣華等,2018)。瑤崗仙礦區(qū)兩階段巖體中的黑云母中XMg相差較為明顯,細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母XMg值(0.07~0.11)普遍低于中粒黑云母花崗巖中的黑云母XMg值(0.19~0.25)(圖15b),進(jìn)一步說明細(xì)粒二云母花崗巖巖漿體系擁有更低的氧逸度特征而中粒黑云母花崗巖巖漿體系趨于氧化態(tài)。與此同時(shí),巖漿氧逸度的高低控制著成礦元素Au-Cu-Mo-W-Sn的富集,W-Sn成礦相關(guān)的巖體顯示出具有比Au-Cu 成礦相關(guān)巖體更低的氧逸度(Sun et al.,2015),在還原條件下,鎢在晶體-熔體分配過程中顯示為不相容元素,隨著巖漿結(jié)晶分異在殘余熔體中不斷富集(Candela,1992)。綜合以上分析,筆者認(rèn)為石英脈型黑鎢礦和矽卡巖型白鎢礦與細(xì)粒二云母花崗巖在成因上具有密切的聯(lián)系,與揮發(fā)分得出的結(jié)論一致。
圖15 瑤崗仙礦區(qū)黑云母Fe3+-Fe2+-Mg2+圖解(a,據(jù)David et al.,1965)和XMg與兩階段巖體中黑云母的相關(guān)圖解(b)Fig.15 Fe3+-Fe2+-Mg2+diagram of biotite(a,after Davidet al.,1965)and biotite XMg correlation diagram of the two stage granites(b)from the Yaogangxian deposit
華南地區(qū)鎢的成礦普遍認(rèn)為與高分異花崗巖有關(guān)(毛景文等,2007;Zhao et al.,2017;Ni et al.,2023)。本次對瑤崗仙主體花崗巖體的精細(xì)礦物學(xué)工作表明,細(xì)粒二云母花崗巖相較于中粒黑云母花崗巖,前者中的石榴子石擁有更高的Sc、Zn、Y、HREE 含量和Mn/(Mn+Fe)比值,更低的CaO、MgO含量,黑云母擁有更高的Rb、Cs、Nb、Ta 含量和更低的K/Rb 比值,這些指標(biāo)均指示細(xì)粒二云母花崗巖演化程度要高于中粒黑云母花崗巖(高利娥等,2012;付建剛等,2022)。與此同時(shí),在中粒黑云母花崗巖至細(xì)粒二云母花崗巖演化過程中,W 開始聚集(Zhao et al.,2018),先期侵入的中粒黑云母花崗巖伴隨圍巖大量裂隙的形成(Zhao et al.,2017),但礦化作用非常微弱,后期細(xì)粒二云母花崗巖侵位并伴隨大規(guī)模礦化的發(fā)生:富含成礦元素(W)、揮發(fā)分(F)的巖漿流體向西運(yùn)移于先存圍巖與巖體裂隙中形成石英脈型黑鎢礦,往東運(yùn)移與碳酸鹽巖發(fā)生接觸交代形成矽卡巖型白鎢礦,這也解釋了石英脈型黑鎢礦在中粒與細(xì)粒花崗巖中均有分布的現(xiàn)象。因此,細(xì)粒二云母花崗巖在成因上與W 礦化更為相關(guān),同時(shí)本身也能作為尋找石英脈型黑鎢礦的勘查標(biāo)志。
大根壟位于瑤崗仙礦區(qū)西部,地表沒有巖體出露。晏月平等(2010)研究顯示該區(qū)存在顯著航磁與重力異常,且異常范圍內(nèi)伴隨有鎢、錫、銻等化探異常與相應(yīng)礦化蝕變,后經(jīng)鉆孔驗(yàn)證,在距地表215 m 左右揭露含鎢石英脈,470 m 以下黃鐵礦化更為強(qiáng)烈并伴隨有明顯的鎢銻礦化。上述現(xiàn)象暗示該區(qū)域深部存在隱伏巖突,筆者推測其為巖漿由SE 往NW 運(yùn)移(郭偉革等,2010;李順庭等,2015)過程中形成的一處“前鋒”,呈巖突形式產(chǎn)出,與瑤崗仙復(fù)式巖體深部相連。楊梅嶺區(qū)域地表也無巖體出露,勘查工作顯示該區(qū)19 中段穿脈揭露有花崗巖枝和云英巖脈(何小平,2002),區(qū)域斷裂成礦前后均有活動,其間填充有后期石英斑巖,這些現(xiàn)象指示該區(qū)深部存在隱伏巖體,推測深部隱伏巖體同樣以巖突形式產(chǎn)出,為巖漿侵位過程中形成的第二處“前鋒”。大巖門-蛤蟆石附近脈組圍繞瑤崗仙復(fù)式巖體分布于內(nèi)外接觸帶中,含礦巖漿經(jīng)NW 向區(qū)域深大斷裂運(yùn)移于此,經(jīng)后期剝蝕而出露地表。對于礦區(qū)東段和尚灘矽卡巖型白鎢礦區(qū),其巨量成礦規(guī)模表明深部必然存在提供物質(zhì)來源與熱量供給的隱伏巖體,推測深部存在另一處巖突“前鋒”。綜上所述,根據(jù)一系列物化探異常、鉆探信息、地質(zhì)現(xiàn)象等,筆者建立了瑤崗仙復(fù)式巖體“多前鋒巖突”形式:巖漿向上侵位過程中于大根壟、楊梅嶺、大巖門-蛤蟆石、和尚灘區(qū)域形成多處“巖突前鋒”,其深部相連一體,各類型鎢多金屬礦化緊密圍繞巖突部位產(chǎn)出(圖16)。
圖16 瑤崗仙鎢成礦地質(zhì)模型1—第四系;2—侏羅系下統(tǒng)砂巖;3—石炭系下統(tǒng)灰?guī)r;4—石炭系下統(tǒng)頁巖;5—泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組灰?guī)r;6—泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組砂巖;7—寒武系變質(zhì)砂巖;8—矽卡巖化板巖;9—第一階段花崗巖體;10—第二階段花崗巖體;11—第三階段花崗巖體;12—石英斑巖;13—石英脈型黑鎢礦體;14—矽卡巖型白鎢礦體;15—細(xì)脈浸染型白鎢礦體;16—云英巖型礦體;17—斷層;18—不整合界線Fig.16 Metallogenic geological model of the Yaogangxian tungsten deposit1—Quaternary;2—Lower Jurassic sandstone;3—Lower Carboniferous limestone;4—Lower Carboniferous shale;5—Middle Devonian Qiziqiao Formation limestone;6—Middle Devonian Tiaomajian Formation sandstone;7—Cambrian meta-sandstone;8—Slate with skarnization;9—First stage granite;10—Second stage granite;11—Third stage granite;12—Quartz porphyry;13—Quartz vein-type wolframite orebodies;14—Skarntype scheelite orebodies;15—Veinlet disseminated-type scheelite orebodies;16—Greisen-type orebodies;17—Fault;18—Unconformity
大根壟區(qū)域地表未見脈體出露,從剝蝕角度分析,同一礦區(qū)剝蝕程度相同,瑤崗仙礦區(qū)從東往西蛤蟆石-大巖門-楊梅嶺間的脈體大致呈等距分布,按理西側(cè)大根壟區(qū)域地表也應(yīng)出露一組脈體與之呈等距排列。細(xì)粒二云母花崗巖與石英脈型鎢礦密切相關(guān),應(yīng)特別關(guān)注其深部延展方向。根據(jù)等距原則,大根壟深部應(yīng)該有一組含鎢石英脈圍繞細(xì)粒二云母花崗巖巖突產(chǎn)出,該區(qū)位于瑤崗仙背斜南西傾伏端與東西向斷裂疊加部位,可能受復(fù)合構(gòu)造影響導(dǎo)致此處黑鎢礦石英脈并未出露地表,區(qū)別于礦區(qū)其他典型“五層樓”樣式脈體。
此外,由于受圍巖阻擋屏蔽,花崗巖體頂部常經(jīng)歷自蝕變作用而形成云英巖型鎢礦化。典型礦床有湖南柿竹園深部云英巖型礦化、湖南香花嶺錫鎢鈮鉭礦床和江西洪水寨鎢礦床等(趙正等,2017;蔣少涌等,2020)?,帊徬傻V區(qū)目前此類型礦化僅在大巖門16 中段附近見有揭露,呈云英巖析離體產(chǎn)出(祝新友等,2015),因此,大根壟、楊梅嶺等地區(qū)深部巖突與寒武系砂巖接觸部位具有良好的找礦前景,其上方寒武系砂巖起到很好的阻擋作用,有望在巖體頂部探尋到云英巖型鎢礦,與前人提出的“五層樓+地下室”(許建祥等,2008)與“上脈下體”勘查模型(華仁民等,2015)相符合。
東段和尚灘矽卡巖型白鎢礦化受巖體延展情況與地層接觸界面的形態(tài)影響,其東南側(cè)細(xì)粒二云母花崗巖與泥盆系灰?guī)r接觸部位是良好的找礦區(qū)位,應(yīng)多加關(guān)注其深部延伸情況。與此同時(shí),瑤崗仙兩階段花崗巖體黑云母中均蘊(yùn)含有極高的L(iw(Li)為4718.56×10-6~8197.05×10-6,平均6180.01×10-6,表3),相對于全巖(w(Li)為112×10-6~367×10-6,平均189×10-6,董少花等,2014)富集將近33 倍,遠(yuǎn)高于Li在黑云母與熔體間的分配系數(shù)(DLi黑云母/熔體=0.8~1.67,Icenhower et al.,1995),Li含量甚至高于印度最大的鎢礦床Degana,該礦床黑鎢礦礦化同樣以石英脈型為主,Li 主要賦存于鐵鋰云母中(w(Li)=3383×10-6~6124×10-6,平均4917×10-6,Ghosh et al.,2023)。瑤崗仙花崗巖體黑云母中Li 換算成Li2O,品位為1.32%,滿足Li2O 邊界品位條件(>0.5%),具有潛在的綜合利用價(jià)值。
(1)瑤崗仙中粒黑云母花崗巖與細(xì)粒二云母花崗巖中黑云母均為鐵葉云母,黑云母成分特征指示細(xì)粒二云母花崗巖較中粒黑云母花崗巖成巖環(huán)境具有更低的氧逸度和更高的F含量。
(2)瑤崗仙中粒黑云母花崗巖與細(xì)粒二云母花崗巖中石榴子石均為巖漿成因的錳鋁榴石,細(xì)粒二云母花崗巖較中粒黑云母花崗巖演化程度更高,更有利于鎢的富集。
(3)瑤崗仙鎢礦區(qū)細(xì)粒二云母花崗巖與石英脈型鎢礦和矽卡巖型鎢礦化成因關(guān)系更為密切,中粒黑云母花崗巖主要為賦礦巖體,綜合礦床地質(zhì)研究建立了瑤崗仙鎢礦勘查模型,提出大根壟深部、楊梅嶺深部、和尚灘南東側(cè)分別為石英脈型黑鎢礦、云英巖型、矽卡巖型白鎢礦有利找礦靶區(qū)。
致 謝本文野外工作得到了瑤崗仙礦業(yè)有限責(zé)任公司的支持與幫助;實(shí)驗(yàn)工作得到了陳振宇老師、李超老師等多位實(shí)驗(yàn)室老師的指導(dǎo);審稿專家提出了諸多建設(shè)性意見,在此一并致以最誠摯的謝意。