贛中徐山鎢多金屬礦床成礦流體性質及其演化特征研究

王旭東，張東亮，盧克豪，李明永

（1.紹興文理學院 元培學院，浙江 紹興 312000；2.中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410083；3.江西漂塘鎢業有限公司，江西 贛州 341515）

江西是我國鎢資源儲量最大的省份，贛南地區鎢礦開采、研究歷史悠久，近年來，隨著大湖塘[1-5]、朱溪[6-10]等超大型鎢多金屬礦床的發現，贛西北、贛東北也成為新的鎢礦床研究熱點地區，不僅重塑了我國鎢礦分布的格局，更形成了對鎢多金屬礦床的成礦規律、成礦動力學背景以及成礦過程的新認識[11-14]。相對于贛南與贛西北-贛東北地區的鎢礦床，江西省內其他區域的鎢多金屬礦床分布集中性差且研究較為薄弱，加強這些區域鎢多金屬礦床的研究，不僅有利于更為全面的認識鎢多金屬礦床成礦規律，也有利于建立不同成礦帶之間的成因聯系。

自20世紀80年代起，包括徐山鎢礦在內的石英脈礦床深部的非脈狀礦體逐漸被關注，這些非脈狀礦體包括云英巖礦體、花崗巖礦體、夕卡巖礦體等[15-19]。在2000年以來的找礦工作中，針對這一類由多種類型礦體組成的礦床以及不同類型礦體之間的空間關系，又提出了“五層樓”+“地下室”的找礦模型[20-21]。但與之前針對石英脈鎢礦床在找礦工作中形成的“五層樓”模式一樣[22]，“五層樓”+“地下室”模型被認為是一種找礦模式，并不具成因意義。華仁民等[23]通過對贛南茅坪鎢礦的研究，提出了“上脈下體”成礦模型，并指出石英脈礦體與下部的非脈狀礦體具有密切的成因聯系。

徐山鎢礦位于江西省中部豐城市南約45 km處，介于南嶺鎢錫成礦帶與贛西北-贛東北成礦帶之間。礦床由石英脈、夕卡巖、花崗巖三類礦體構成，具明確的“上脈下體”特征[23]。與贛南以及贛西北-贛東北地區的鎢礦床相比，針對徐山鎢礦的研究工作相對薄弱，主要集中于20世紀80年代前后，研究內容包括金屬礦物的礦相學[24]、不同礦石類型中黑鎢礦的對比[16]、礦床構造控礦作用[25]、含鎢石英脈的顯微組構[26]、元素地球化學暈[27]等方面。2010年以來，李光來等[28]報道了徐山礦床的成礦年齡，胡聰聰、周文婷等[29-30]對該礦床石英脈礦體開展了流體包裹體的研究工作，而花崗巖、夕卡巖礦體的流體研究工作還尚未開展。石英脈礦體僅為徐山鎢礦的組成部分之一，為全面揭示徐山鎢礦床的成礦條件，探討不同礦體成礦流體特征的異同以及不同類型礦體的成因聯系，進一步完善此類礦床的成礦模式，綜合開展產于同一礦床不同類型礦體流體包裹體的對比研究，是極為必要的。

本文以石英脈礦體和花崗巖礦體石英中的流體包裹體為研究對象，以流體包裹體巖相學為基礎，采用流體包裹體組合（FIA）研究方法[31-33]，通過流體包裹體顯微測溫和激光拉曼光譜測試，以獲取兩種類型礦體的成礦流體性質、流體演化特征、金屬元素在流體中的沉淀機制等信息，進而探討兩類礦體的成因聯系，構建成因模式。

1 區域及礦床地質概況

徐山鎢礦處于華南加里東褶皺帶北緣（圖1），區內出露從震旦系至三疊系、第三系及第四系地層，巖性為千枚巖、凝灰巖、粉砂巖等，石英脈礦體深部有隱伏的紫云山花崗巖體。年代學研究表明，紫云山巖體經歷了至少三次巖漿作用，與三次巖漿作用相對應的產物分別為中粗粒斑狀黑云二長花崗巖、中細粒少斑二云二長花崗巖和中細粒含斑二云鉀長花崗巖，單顆粒鋯石U-Pb年齡分別為158 Ma、155 Ma和153 Ma[34]。區內的褶皺構造有軸向近SN向的黃金嶺-老虎山向斜以及軸向近NE向的一些次級褶皺。斷裂構造分為NE向、近SN向、NW向、近EW向4組，從斷裂構造與礦體的產狀關系上看，斷裂構造主要為成礦后構造。

圖1 徐山鎢礦大地構造位置圖[28]Fig.1 Geotectonic location map of Xushan tungsten deposit

徐山礦床含礦石英脈產于紫云山花崗巖外接觸帶，其圍巖為震旦系板溪群淺變質巖。主要含礦石英脈有27條，脈長500～1 000 m，脈寬10～30 cm。礦脈總體走向 NE-NNE，傾向 SE，傾角 30°～60°。根據礦脈在礦區的分布特征，可分為南、中、北3組，中組規模最大（圖2）。石英脈礦體具有多階段成礦的特征，根據野外產出狀態及控礦構造特征，可以分為：（1）黑鎢礦-硫化物階段；（2）白鎢礦-硫化物階段；（3）硫化物-螢石-碳酸鹽階段[33]。其中黑鎢礦-硫化物階段最具工業意義，硫化物主要為黃銅礦，該階段的礦體是目前礦山主要開采對象。

圖2 徐山鎢礦區地質平面簡圖[26]Fig.2 Geological plane diagram of Xushan ore district

夕卡巖礦體在空間上產于花崗巖礦體上部，石英脈礦體的中下部，花崗巖礦體位于隱伏的紫云山花崗巖體頂部（圖3）。

圖3 徐山鎢礦床0線剖面圖[27]Fig.3 Profile of line 0 of Xushan tungsten deposit

截至目前，徐山鎢礦共發現14個夕卡巖礦體，其中3個規模較大，以似層狀、透鏡狀產出。夕卡巖礦體圍巖為透輝石-柘榴石夕卡巖和符山石（陽起石）-柘榴石夕卡巖。夕卡巖礦體與石英脈礦體相互穿插，暗示兩類礦體形成時代接近，此類礦體因規模小、連續性差，目前尚不具工業意義。

花崗巖鎢礦體產于含礦石英脈群收縮部，賦存在隱伏花巖頂凸部云英巖化花崗巖中。其中規模較大的為GrⅠ和GrⅡ，GrⅠ產于中組石英礦脈根部，占花崗巖礦體總儲量的90%；GrⅡ產于南組礦脈根部，儲量較小。限于開采及分選工藝，目前花崗巖礦體尚未被利用。

三種類型礦體的主要含鎢礦物為黑鎢礦和白鎢礦，主要的硫化物礦物為黃銅礦。其次還有黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂等。含鎢礦物在不同類型礦體中分布差異明顯，黑鎢礦主要產于石英脈礦體中，白鎢礦則主要產于花崗巖和夕卡巖礦體中。3類礦體中黃銅礦的含量均較高，在一些年度，礦山銅精礦的年產量近于鎢精礦的3倍[35]。

三類礦體即三種含礦巖石，礦石脈石礦物組合有明顯差異。石英脈礦石脈石主要是石英，花崗巖礦石脈石礦物為石英、白云母、長石等造巖礦物；夕卡巖礦石的脈石礦物由石榴石、透輝石、符山石、透閃石等夕卡巖礦物組成。

含礦石英脈兩側發育電氣石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變；隱伏花崗巖頂凸部鈉長石化、云英巖化，強礦化部位為具有工業意義的花崗巖礦體；夕卡巖礦體為強礦化夕卡巖，其往往伴有碳酸鹽化、黃鐵礦化蝕變。

石英脈礦石主要是結晶結構，塊狀構造和條帶狀構造；花崗巖型和夕卡巖型兩類礦石以交代溶蝕結構為主，浸染狀構造、細脈浸染狀和塊狀構造。

石英脈礦體單顆粒白云母Rb-Sr等時線年齡147.1±3.4 Ma，略晚于紫云山巖體年齡[27]?；◢弾r礦體、夕卡巖礦體的成礦年齡則尚未被報道。

2 樣品特征與分析方法

因夕卡巖礦體規模小且尚不具工業意義，并且同一礦床中夕卡巖礦體與石英脈礦體的成因關系早已明確[36]，因此，本次研究樣品分別采自黑鎢礦-硫化物階段的石英脈礦體和花崗巖礦體，圖4為所采樣品的典型照片。石英脈典型礦石標本中礦石礦物主要為黑鎢礦與黃銅礦。黑鎢礦呈黑色、黑褐色，以厚板狀、板柱狀、針狀產出（圖4（a））。黃銅礦呈銅黃色，以團塊狀產出（圖4（b））?；◢弾r礦石礦物顆粒明顯小于石英脈礦石，黃銅礦主要呈細粒浸染狀、少數呈細脈浸染狀產出，細粒粒徑0.05～1 mm不等，黑鎢礦呈他形粒狀、板狀、半自形薄板狀產出，粒徑最大3 mm左右。對花崗巖礦石的鏡下觀察見圖5，含礦花崗巖為細粒結構，可見石英、鈉長石、白云母、黑鎢礦等礦物。黑鎢礦呈填隙狀、不規則狀分布，并常包裹有白云母、石英及鈉長石等造巖礦物，表明黑鎢礦的形成晚于上述造巖礦物（圖5（b））。對花崗巖礦石中黑鎢礦的拉曼測試也檢測出了典型的黑鎢礦的譜峰（329 cm-1，400 cm-1，881 cm-1）（圖 5（c））。

圖4 徐山鎢礦礦石標本Fig.4 Samples of Xushan tungsten deposit

圖5 花崗巖礦體礦石結構特征及黑鎢礦拉曼譜圖Fig.5 Ore structural characteristics of granite ore body and Raman spectrum of wolframite

本文的包裹體顯微測溫和激光拉曼測試在南京大學內生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室開展。所采用的儀器及其參數為：英國Linkam-THMS600冷熱臺（-196～+600℃），分析精度：＜30℃，±0.2℃，＜300℃，±1℃，300～600℃，±2℃；英國Renishaw RM2000，試驗條件：溫度23℃，Ar離子激光器（514 nm），風冷，狹縫寬 50 μm，光柵 1 800，掃描時間60 s，掃描次數為1次。

3 流體包裹體研究

3.1 流體包裹體巖相學

巖相學顯示，石英脈礦石中石英中能觀察到的流體包裹體數量較多，花崗巖礦石的石英中能觀察到的流體包裹體數量較少。根據Roedder[37]和盧煥章等[38]提出的流體包裹體的分類準，對兩種類型礦體中的包裹體類型進行劃分。

3.1.1 石英脈礦體

徐山鎢礦石英脈石英中僅發現富液相兩相水溶液包裹體，為與花崗巖礦體中流體包裹體相區別，將石英脈型礦體中流體包裹體命名為IQ型。按流體包裹體產出狀態，可分為孤立分布（圖6（a））、隨機分布（圖 6（b））和成小群分布（圖 6（c）、圖 6（d）、圖 6（e））分布的原生包裹體以及沿未切穿石英顆粒邊界、呈串珠狀分布的假次生包裹體（圖6（f）），將成小群分布原生包裹體和假次生包裹體劃分為一個流體包裹體組合（FIA），同一流體包裹體組合內的包裹體氣相百分數相近。IQ型包裹體長徑0.5～20 μm，氣相百分數5%～10%不等，形狀一般為不規則狀、橢圓形、長條形及少數石英負晶形。

圖6 石英脈礦體石英中流體包裹體Fig.6 Fluid inclusions in quartz from quartz vein ore body

3.1.2 花崗巖礦體

徐山鎢礦花崗巖礦體產出富液相兩相水溶液包裹體和富氣相兩相水溶液包裹體。為與石英脈礦體中流體包裹體分類相區別，將富液相兩相水溶液包裹體命名為IG型，將富氣相兩相水溶液包裹體命名為ⅡG型，在數量上，IG型包裹體明顯多于IQ型包裹體。

IG型包裹體：一般成孤立狀（圖7（a））或成小群（圖 7（b）、圖 7（c））分布，其中成小群分布的包裹體群中包裹體具有相近的氣相百分數上，可以劃分為一個流體包裹體組合（FIA），長徑 0.5～30 μm，絕大多數為5～10 μm，氣相百分數20%～30%不等，形狀一般呈橢圓形、圓形、不規則狀、石英負晶形等。

圖7 花崗巖礦體石英中流體包裹體Fig.7 Fluid inclusions in quartz from granite ore body

ⅡG型：多呈不規則狀、圓形、橢圓形產出，長徑2～10 μm，氣相百分數50%～70%不等，與IG型包裹體產于同一視域內但不具有明顯的同時捕獲特征（圖7（d）），即不能與同一視域內的IG劃為同一流體包裹體組合。

3.2 流體包裹體顯微測溫

流體包裹體顯微測溫的對象為石英脈礦石中的IQ型包裹體，花崗巖礦石中的IG型、ⅡG型包裹體。需要指出的是，因本次工作中IQ型包裹體體積較小，部分此類包裹體僅測到均一溫度，并沒有獲得準確的冰點溫度，導致本次測溫結果的冰點溫度少于均一溫度。同樣，ⅡG型包裹體型包裹體數量較少，并且液相比例小，也沒有測到此類包裹體準確的冰點溫度。包裹體鹽度的計算采用Hall等的公式[39]：wNaCl=0.00+1.78Tm-0.044 2 Tm2+0.000 557Tm3，其中Tm為冰點下降溫度。測溫及鹽度計算結果見表1，利用測試得到的和計算得到的溫度鹽度數據作圖，見圖8、圖 9。

表1 徐山鎢礦流體包裹體測溫結果Tab.1 Summary of microthermometric data for fluid inclusions in Xushan tungsten deposit

圖8 徐山鎢礦床流體均一溫度、鹽度直方圖Fig.8 Histogram of fluid homogenization temperature and salinity in Xushan tungsten deposit

圖9 徐山鎢礦流體包裹體拉曼圖譜Fig.9 Raman spectra of fluid inclusions in Xushan tungsten deposit

綜合圖表可以看到花崗巖礦體石英中流體包裹體的均一溫度明顯高于石英脈礦體。從分布特征上看，石英脈礦體的均一溫度分布范圍為165～374℃，集中分布于250～310℃，花崗巖礦體均一溫度分布范圍為274～575℃，絕大部分高于360℃，石英脈礦體流體包裹體鹽度分布范圍較寬，花崗巖礦體的鹽度集中分布在10%～16%（質量分數，下同）NaCl eqv。

3.3 流體包裹體拉曼測試

對石英脈礦體中IQ型包裹體及花崗巖礦體中IG和ⅡG型包裹體進行了激光拉曼測試，兩類包裹體中均僅檢測到了寬泛的液相H2O的包絡峰（圖10（a）、圖10（b）），拉曼測試的結果與巖相學觀察以及顯微測溫過程中所觀察到的相變特征是相符的。

圖10 徐山鎢礦流體包裹體均一溫度與鹽度圖Fig.10 Homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions in Xushan tungsten deposit

4 成礦流體特征和演化

徐山鎢礦流體包裹體測溫及鹽度計算結果顯示，與石英脈礦體相關的流體為中高溫、中低鹽度的NaCl-H2O流體；與花崗巖礦體相關的流體則為高溫、中低鹽度的NaCl-H2O的流體?；◢弾r礦體的均一溫度明顯高于石英脈礦體，鹽度總體上高于石英脈礦體。值得注意的是，無論是本研究，還是胡聰聰、周文婷等對徐山鎢礦石英脈礦體流體包裹體的研究結果[29-30]，石英脈中大部分流體包裹體的鹽度明顯高于南嶺成礦帶上的石英脈型鎢礦床[40-47]、江南鎢礦帶的鎢多金屬礦床[10，48-49]。與同樣是上部石英脈礦體、下部花崗巖礦體的大吉山鎢礦也明顯不同，后者與兩類礦體相關的流體體系表現出明顯不同的演化過程[50]?？赡芘c礦床所處的區域構造背景和礦床礦化類型不同有關，也不排除為流體中可能含有少量的Ca2+離子導致。

石英脈礦體中流體包裹體類型單一，均一方式為均一到液相，表明流體包裹體捕獲于均勻的流體?；◢弾r礦體有少量均一到氣相的富氣相兩相水溶液包裹體，揭示了與花崗巖礦體相關的流體在演化過程中局部發生過沸騰作用，從花崗巖礦體絕大多數流體包裹體均一到液相的結果上看，并沒有發生過大規模的沸騰作用。

徐山鎢礦兩類礦體流體包裹體均一溫度與鹽度圖顯示（見圖10），隨著溫度的降低，兩類礦體鹽度沒有明顯的降低趨勢，相對于花崗巖礦體，石英脈礦體鹽度分布范圍更為寬泛。值得注意的是，花崗巖礦體和石英脈礦體均一溫度與鹽度的變化呈現出一定的連續性，并且兩者流體包裹體的均一溫度與鹽度有重疊的部分。本次開展測溫的花崗巖礦體中流體包裹體，在巖相學上不具有次生成因的典型特征，因此可以排除花崗巖礦體部分與石英脈型礦體均一溫度、鹽度重疊的流體包裹體是次生的流體包裹體。兩類礦體中包裹體測溫結果表明兩者的成礦過程存在一定的連續性，兩類礦體可能為同一成因流體在不同演化階段的產物。從兩類礦體均一溫度降低而鹽度沒有明顯變化的特征可以看出，盡管兩類礦體的流體性質不同，但經歷的流體演化過程是相近的，即均經歷了流體冷卻的過程[35]。

5 礦床的成因機制

研究表明，流體體系的冷卻作用是鎢在流體中沉淀的主要機制之一[51-54]。作者對贛南地區含鎢石英脈流體包裹體的研究也表明流體體系的冷卻作用是鎢在流體中沉淀的主要因素[40，43-44]。與在溫度升高過程中，黑鎢礦、白鎢礦等鎢礦物在流體中溶解度也相應增大的試驗結果是相符的[55]，表明流體體系溫度的降低在鎢從流體中沉淀的過程中發揮著重要的作用。本次對徐山礦區石英脈鎢礦體及花崗巖鎢礦體的流體包裹體研究表明，冷卻作用是兩類礦體的主要成礦機制。

盡管缺乏對花崗巖礦體的年代學數據，但從花崗巖礦體與紫云山巖體的產狀關系上看，其形成應晚于紫云山巖體中晚階段的中細粒含斑二云鉀長花崗巖。結合紫云山巖體的成巖年齡及石英脈礦體的成礦年齡[27，33]，花崗巖礦體的形成年齡略早于石英脈礦體。依據徐山鎢礦夕卡巖礦體與石英脈礦體的產狀關系以及同一礦床中石英脈礦體與夕卡巖礦體的成因關系[36]，石英脈礦體和夕卡巖礦體的形成年齡應是非常接近的?；◢弾r礦體與石英脈礦體流體包裹體類型及均一溫度、鹽度特征表明，兩類礦體為同源的成礦流體在不同成礦階段連續成礦作用的產物，花崗巖礦體形成于更深的部位和更高的溫度條件下。

綜合認為，徐山鎢礦可能的成礦過程如下：在紫云山花崗巖體成巖末期，由花崗巖巖漿結晶分異出的、含金屬元素和揮發份的巖漿水，經過堿性長石化作用后，流體中的金屬元素進一步富集，形成含礦流體，其后，隨著流體體系的冷卻，由于溫度的降低引起金屬在流體中溶解度的降低，含礦流體過飽和，金屬元素在花崗巖礦物顆粒間沉淀，形成花崗巖礦體。其后，成礦流體繼續向上運移，在運移過程中，與含鈣巖石發生交代形成含礦夕卡巖；進入礦區內裂隙中的流體，隨著溫度進一步的降低，金屬元素與石英逐漸沉淀，形成含礦石英脈。

6 結論

（1）徐山鎢礦床石英脈礦體的成礦流體為中-高溫、中低鹽度的NaCl-H2O體系，花崗巖礦體的成礦流體為高溫、中低鹽度的NaCl-H2O體系。

（2）成礦流體在演化過程中，經歷了流體體系的冷卻作用，溫度的降低是金屬元素在流體中沉淀的主要因素。

（3）三類礦體為同源流體在不同演化階段連續成礦作用的產物，花崗巖礦體成于花崗巖成巖末期自變質交代過程中，夕卡巖礦體形成與流體與含鈣巖石發生交代作用有關，石英脈礦體形成于含礦流體充填裂隙的過程中。