粵北鎢礦成礦特征及“一體多位”區域成礦模式

楊大歡, 古志宏

(廣東省地質調查院,廣東 廣州 510080)

0 引言

粵北屬于南嶺地區,礦產資源豐富,是我國有色金屬工業的重要基地之一。該區鎢礦床(點)較多,是我國鎢礦床集中分布的區域之一?；洷钡貐^的鎢礦主要與殼源巖漿活動有關[1],礦床類型以巖漿熱液石英脈型為主,也有蝕變花崗巖型(巖體型)、矽卡巖型和細脈浸染型(前人認為是斑巖型)。前人總結出熱液石英脈型鎢礦“五層樓”式的分帶規律[2],隨著鄰區深部找礦的開展,曹鐘清[3]提出“五層樓+基座”找礦模型,許建祥等[4-5]提出“五層樓+地下室”找礦模型,華仁民等[6]提出了“上脈下體 ”成礦模式。針對不同地區的鎢礦床在成礦模式、成礦規模、礦床成因之間存在差異性的問題,本文通過對粵北鎢礦區域成礦規律進行研究和總結,結合對粵北不同規模、地域的鎢礦床對比研究,認為這些礦床是在統一的巖漿作用過程中,不同就位條件造成的。最后,建立粵北鎢礦一體多位區域成礦模式,以期對該地區鎢礦成礦模式的認識有所裨益。

1 成礦地質背景

粵北地區位于華夏地塊西緣,屬南嶺成礦帶。區域地層發育較全,巖漿活動強烈,構造復雜(圖1)。

1.1 地層

出露地層以晚古生界為主,次為早古生界、中—新生界和震旦系。震旦系及早古生界屬淺?！肷詈Ｏ鄰屠硎ㄔ?為一套淺變質巖系,以變質長石石英砂巖、板巖為主,局部夾碳酸鹽巖。晚古生界屬陸相、潮坪相、臺地相沉積,為碳酸鹽巖和碎屑巖組合。中—新生界主要為湖泊相碎屑巖。

寒武系和奧陶系是本區鎢礦的主要賦礦層位,泥盆系是本區淺成中—低溫熱液型鉛鋅礦的主要賦礦層位。

圖1 粵北地區區域地質圖

1.2 區域巖漿巖

區內巖漿活動強烈,主要表現為多期次、多階段巖漿侵入活動。區內南、北兩側呈EW向展布著巖漿巖帶——北部為九峰—諸廣山構造巖漿巖帶,南部為大東山—貴東構造巖漿巖帶。巖漿巖主體為燕山一期中粗粒、中粒斑狀黑云母花崗巖、二長花崗巖,燕山三期、四期中細粒、細粒黑云母花崗巖、二長花崗巖則呈巖株產于燕山一期花崗巖巖基中。此外,花崗斑巖、石英斑巖、英安斑巖、閃長玢巖、閃長巖、輝綠巖也較發育,呈巖脈、巖墻或小巖株產出。燕山三期、四期花崗巖常常具有高硅(w(SiO2)>73%)、富堿(w(K2O+Na2O)>7.5%)、W、Sn、Bi、Mo等元素豐度值偏高等特征,與鎢錫多金屬成礦關系密切。

1.3 區域構造

本區發育NE、近EW、近SN和NW向斷裂構造。由北向南分布近EW向的九峰—諸廣山構造巖漿巖帶、大東山—貴東構造巖漿巖帶。西部的NNE、NE向斷裂是區域性郴州—懷集斷裂帶的組成部分,中部的一系列NE、NNE向斷裂是區域性吳川—四會斷裂帶和贛江斷裂帶的組成部分,東部的NE向斷裂是新豐—連平斷裂帶的組成部分。近SN向和NW向褶皺發育。礦床主要產于區域性斷裂帶旁側或不同方向斷裂(構造)帶交匯區域,斷裂破碎帶、(褶皺的)層間滑動帶以及多組斷裂交匯部位,是鎢礦化的有利空間。

2 成礦特征

本區礦床類型以巖漿熱液石英脈型為主,也有蝕變花崗巖型(巖體型)、矽卡巖型和細脈浸染型。代表性礦床成礦特征簡述如下:

2.1 翁源縣紅嶺鎢礦床

紅嶺鎢礦床處在大東山—貴東EW向構造巖漿帶中部,熱水SN向巖體與NE向構造復合部位(圖1)。礦區巖漿巖屬燕山三期多階段、多巖相的復式花崗巖,按巖性可分為黑云母花崗巖和白云母花崗巖兩大類。前者形成于燕山三期第一、第二階段,分布范圍廣,呈巖基狀產出;后者形成于燕山三期第三、第四階段,呈巖株狀產出,為隱伏巖體(圖2)。

礦區內有蝕變花崗巖型和石英脈型兩種鎢礦體,兩者在時空和成因上關系密切。

圖2 翁源紅嶺鎢礦620勘探線剖面①

蝕變花崗巖型鎢礦體賦存于隱伏的細粒白云母花崗巖的頂部凸出部位,白鎢礦、黑鎢礦、輝鉬礦等在蝕變花崗巖中呈浸染狀分布。WO3品位不高,但礦化均勻。礦體規模較大,長100～720 m,寬88～358 m,平均厚6～36 m,呈似層狀或透鏡狀產出。礦體外圍有寬大的礦化蝕變帶?；◢弾r熱液蝕變強烈,由多種蝕變類型構成垂向蝕變分帶。主要的蝕變類型有鉀長石化、鈉長石化、云英巖化和絹云母化。

石英脈型鎢礦呈脈狀賦存于黑云母花崗巖和白云母花崗巖界面附近成礦期新形成的張性節理裂隙中[7],向下過渡為蝕變花崗巖型鎢礦。含礦石英脈沿NNE、NNW、NW、NWW和NEE向等不同方向裂隙充填。礦區礦脈具有長、深、薄的特征,礦脈一般長300～1 000 m,延深300～500 m,寬0.1～0.2 m,其垂直分帶總體呈現“五層樓”式分帶規律②[7]。礦石礦物主要為黑鎢礦,次為白鎢礦、輝鉬礦等。圍巖蝕變有云英巖化、硅化、鉀長石化和綠泥石化等,主要發育于礦脈旁側一定范圍內。

2.2 樂昌市禾尚田鎢礦床

該礦床處于NNE向郴州—懷集斷裂帶與SN向瑤山復背斜相交復合部位附近的次級隆拗交接帶。出露寒武系類復理石碎屑巖建造和泥盆系碳酸鹽巖夾碎屑巖建造。礦化范圍內主要出露泥盆系天子嶺組(圖3),為淺海相碳酸鹽巖。區內褶皺、斷裂發育。主要褶皺構造為沙棟里向斜、石沖倒轉向斜,均被斷裂切割。向斜兩翼大理巖化灰巖的層間裂隙極為發育,是鎢礦體的主要容礦構造。斷裂以NNW、近SN向斷裂為主,具走滑逆沖性質。礦區地表及深部1 500 m(鉆孔揭露)范圍內未見巖漿巖。

本區鎢礦屬(石英)脈帶型,主要礦脈為石英脈,次為長石脈和云英巖脈,另見少量石英云母脈、矽卡巖細脈。礦脈脈幅在地表大多±1 cm,也偶見10 cm以上的薄脈;中深部以1～10 cm為主,個別可達60 cm以上。鎢礦體由密集的含鎢細脈、網脈、少量薄脈、個別大脈與大理巖化碳酸鹽巖組成,呈脈帶狀,與圍巖呈漸變過渡關系。

礦體均賦存于向斜兩翼,沿層間裂隙及節理產出,總體上平行近等距分布(圖4)。礦體內礦脈及主脈帶均呈NE、EW或SN走向,顯示出以張性為主的剪張性活動特征,說明礦化優選方位受到不同構造的聯合制約。

礦體規模大小不一。雪馬田礦段礦體走向上延伸48～940 m,傾向上延深30～1 250 m (未控制底界),真厚度0.45～3.06 m;石沖礦段礦體走向延伸25～1 160 m,傾向延深30～1 260 m(未控制底界),真厚度0.63～5.98 m。

礦區礦石礦物主要為白鎢礦,見少量黑鎢礦及錫石。外圍存在不同程度的金、銀、銻和鉛鋅礦化。

主要的圍巖蝕變類型有大理巖化、矽卡巖化、云英巖化、硅化、長石化,另有螢石化、黃鐵礦化、毒砂化、白云石化、絹云母化、綠泥石化等,與鎢礦關系密切的云英巖化、硅化、螢石化、綠泥石化等主要沿脈壁或裂隙發育。

圖3 廣東省樂昌市禾尚田鎢礦地質圖

據研究,礦區鎢礦多期多階段礦化特征明顯,可劃分為2個成礦期(矽卡巖期、熱液期)、6個成礦階段(長石-石英-黑鎢礦-白鎢礦階段、云英巖-白鎢礦-黑鎢礦階段、石英-白鎢礦-黑鎢礦階段、金-銀-鉛鋅礦階段、鉛鋅礦-銻礦化階段和石英-碳酸鹽階段),并具有從高溫到中低溫熱液階段多種礦化類型共生的的特點。

礦區范圍內資源量大(接近超大型),且分布集中,說明礦源豐富,導礦構造穩定暢通。

2.3 始興縣梅子窩鎢礦床

該礦床位于青嶂巖體與貴東巖體交匯地帶附近(圖1),天平架復式背斜西翼。發育一系列近平行的次級褶皺,卷入褶皺的地層為寒武系—奧陶系淺變質碎屑巖。斷裂發育,具多期性、復合性和繼承性的特點?？煞譃镹W向斷裂、NE向斷裂和NNE向斷裂3組(圖5),其中NW組斷裂對鎢礦床的形成具有重要意義,NW向斷裂的脆弱帶就是容礦裂隙帶。區內NE側出露華力西期花崗閃長巖;經鉆孔揭露,深部存在沿NW向斷裂侵入的燕山三期二云母花崗巖,呈巖瘤或巖枝狀產出。

鎢礦體賦存于淺變質巖中,主要受NW向斷裂和節理控制,呈NW—SE向展布,傾向SW或NE,傾角較陡。已查明的30個礦脈帶,可分為北組、中組、南組、南南組和天平架組5個礦脈帶組。礦脈呈脈帶-脈組-脈體產出,在平面和垂向上具有明顯的分帶性和規律性。

在平面上,“脈帶”由1～2條脈幅(寬)10 cm以上的主干薄脈和眾多脈幅3～7 cm的細脈組成,脈帶寬度為4～15 m。主干脈體延伸較為穩定?！懊}組”一般由幾條脈幅在10 cm以上的主干薄脈及少量細脈組成,呈平行、分支復合側幕式交替產出。脈組寬度2～3 m,延伸穩定、連續性好?！懊}體”是指單個脈幅大(幾十厘米至數米)、形態簡單、連續性好的含鎢石英脈。

在垂向上,自地表至花崗巖體(外-內接觸帶),“脈帶-脈組-脈體”呈分帶過渡關系,俗稱“五層樓”規律:(最外層為)細微裂隙蝕變帶-細脈帶-薄脈細脈帶-薄脈帶-大(薄)脈帶。

圖4 廣東省樂昌市禾尚田鎢礦A—B地質剖面圖③

梅子窩鎢礦床“五層樓”礦脈帶發育完整的均有主脈體存在。主脈體一般由2～7個單脈體組成。單脈體長度80～350 m,延深280～750 m。單脈體平行、雁行、分支復合及重疊側幕排列,總體產狀較為穩定。深部礦脈常伴有脈旁云英巖,并逐漸向花崗巖過渡。

礦區主要工業礦物為黑鎢礦,次為白鎢礦;伴生錫石、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉬礦、輝鉍礦、毒砂、綠柱石等。圍巖蝕變為硅化、云英巖和絹云母化。

2.4 始興縣溝子坑鎢礦床

該礦床位于青嶂巖體與貴東巖體交匯地帶附近(圖1),主要出露寒武紀淺變質碎屑巖和志留紀石英閃長斑巖,局部出露燕山三期中細粒、細粒白云母花崗巖、黑云母花崗巖(兩者無明顯界限)及輝綠巖。

鎢礦產于石英閃長斑巖與寒武系的內外接觸帶(圖6、圖7),呈NNE向條帶狀展布,其礦化寬度約50 m,長度約800 m。根據地表礦化情況,共圈定21個鎢礦體。礦體總體走向為NE15°,傾向SE,傾角35°～50°。單礦體長35～600 m,厚3～16 m。礦體屬細脈浸染型。其浸染礦物以黑鎢礦為主,少量黃鐵礦、輝鉬礦,主要在細脈間及細脈邊緣發育。細脈主要為石英脈,以走向NE15°,傾向SE,傾角20°～50°發育明顯。脈幅寬一般在0.1～0.5 cm之間,個別達十幾至20 cm。黑鎢礦礦化與細脈發育程度關系密切,一般細脈發育地段礦化較強,細脈不發育地段礦化弱。

圖5 梅子窩鎢礦區地質簡圖

礦石中鎢分布較均勻,各礦體平均品位w(WO3)為 0.11%～0.22%,全礦區平均品位w(WO3)為0.19%;礦體呈不規則的帶狀和透鏡狀,走向及傾向上,礦體變化大,分支復合現象普遍。

礦體圍巖為石英閃長斑巖(不是成礦母巖,相關分析見后)、變質砂巖、板巖等。主要蝕變類型有高嶺土化、云英巖化、硅化、黃鐵礦化、葉臘石化、絹云母化、鉀化和角巖化。

3 成礦模式

綜合代表性礦床及其他礦床(點)成礦特征,筆者認為,這些鎢礦床(點),是在統一的巖漿作用過程中,不同的就位條件造成的。

通過對比不同礦區所處構造環境及容礦構造,認為蝕變花崗巖型鎢礦(如上述的紅嶺鎢礦)形成于較為封閉的構造環境。在巖漿侵位時,由于壓力降低,巖漿發生氣—液分離[8-9],形成的富含揮發分及成礦物質的巖漿熱液向上運移,在巖漿房(巖體)上部集中,隨后與先一步結晶的巖石發生自交代作用,產生鈉長石化、云英巖化等蝕變及浸染狀鎢、鉬礦化,礦體呈透鏡狀、似層狀產出。據劉公民等③資料,紅嶺鎢礦區,成礦的花崗巖中揮發分F的含量不僅明顯高于作為圍巖的花崗巖中F的含量,也明顯高于石人嶂、師姑山等礦區成礦花崗巖的F含量,說明有較多的富含揮發組分巖漿熱液保留在巖體內,與巖漿發生氣—液分離后形成富含揮發組分的巖漿熱液上升遷移并大部分保留在巖漿房上部這一巖漿演化過程相吻合。與蝕變花崗巖型鎢礦相伴生的石英脈型鎢礦主要產于成礦巖體上部,部分延伸至巖體頂部的圍巖中[7]。容礦構造為成礦期形成的張性節理裂隙。

以梅子窩鎢礦為代表的近接觸帶石英脈型鎢礦,則形成于相對開放的環境。礦體主要產于成礦巖體上部的外接觸帶,根部延伸到內接觸帶,與巖體呈過渡關系。下部的礦脈常伴有脈旁云英巖。容礦構造既有成礦前即已形成的斷裂,也有成礦期形成的張性裂隙。容礦構造規模一般不大④[10](圖8)。如圍巖有碳酸鹽巖,還可能形成矽卡巖型鎢礦[11-12]。該類型礦床主要見于始興一帶,由于次級斷裂發育,成礦物質較分散,常表現為中、小型礦床、礦點較集中地分布。筆者曾對始興礦集區的鎢礦查明資源儲量進行過統計,其總量并不比禾尚田或鋸板坑單個礦床多。

圖6 溝子坑鎢礦區地質簡圖⑦

圖7 溝子坑鎢礦區0—4號勘探線剖面示意圖

圖8 始興一帶鎢礦脈分布略圖(據文獻[10])

以禾尚田鎢礦為代表的石英脈型鎢礦,形成環境較為開放。禾尚田鎢礦產于郴州—懷集大斷裂的次級斷裂帶上。礦區斷裂、褶皺發育,為含礦熱液運移提供較為開放的空間,含礦熱液可以長距離運移,所以礦體離成礦巖體相對較遠。由于含礦熱液運移較遠,時間較長,其成礦時的溫度有時比同類礦床偏低(禾尚田鎢礦與礦化有關的石英均一溫度多集中在160～280 ℃)。該類型礦床一般較孤立地分布,但礦床規模較大,資源集中。

此外,分布于始興縣溝子坑、黃竹山一帶的鎢礦,為浸染型鎢礦。前者黑鎢礦呈細脈浸染狀、浸染狀產于石英閃長斑巖及變質碎屑巖中,后者黑鎢礦呈細脈浸染狀產于燕山早期斑狀花崗巖中。有學者認為該類型鎢礦屬斑巖型礦床①⑤[13]。通過對該類型鎢礦資料的清理,發現溝子坑鎢礦,礦體在平面上斜切石英閃長斑巖與變質巖的界線(圖6)。其與斑巖的關系也與一般斑巖型礦床明顯不同;斑巖的出露面積也較大,達數十平方千米。垂向上,礦體呈雁列狀分布于燕山三期花崗巖凸起的上方(圖7),單個礦體延深僅40～50 m,且分枝復合現象較多。黃竹山一帶,呈浸染狀分布的鎢礦則全部產于石英細脈脈旁小于1 m的范圍內,且賦礦的花崗巖非成礦期侵位的花崗巖。因此,筆者認為該類型鎢礦應屬巖漿熱液型,但成礦巖體規模和成礦強度均不大(礦床規模僅為小型或礦點),巖體上方裂隙張開程度有限,容礦構造僅為一些細微裂隙帶,致使形成的鎢礦呈細脈浸染狀分布。其中,溝子坑鎢礦容礦裂隙帶在成礦巖體上方呈雁列狀分布,構成一陡傾斜的裂隙帶。該類型鎢礦可能產于近接觸帶石英脈型鎢礦旁側(圖6、圖7中地表出露的燕山三期花崗巖有自變質現象,明顯經歷成礦演化階段,只是礦體和成礦巖體頂部可能已遭剝蝕)。

綜合粵北不同成礦環境的鎢礦床類型,建立如圖9的鎢礦“一體多位”區域成礦模式。

圖9 粵北鎢礦“一體多位”區域成礦模式圖

圖9中Ⅰ為斷裂不發育區域。實際上該斷裂不一定是真正的不發育,礦床可能就產于大斷裂帶上。但成礦巖體的圍巖為比成礦巖體形成稍早的花崗巖,在其侵位時,堵塞成礦巖體上部的斷裂構造,造成“不發育”。成礦巖體侵位后,大量含礦熱液聚集于成礦巖體上部,與成礦巖體及部分圍巖發生反應,成礦巖體上部發生自變質,并形成巖體型鎢礦;在巖體上部至外接觸帶巖漿冷凝過程中新形成的構造裂隙內形成石英脈型鎢礦。

Ⅱ為大斷裂帶。因斷裂構造發育,含礦熱液運移通道暢通,遷移較遠,在巖體上部遠離接觸帶的地段形成石英脈型鎢礦。受斷裂構造與含礦熱液連通性的影響,此類礦床的成礦物質常大量集中在部分斷裂系統內,形成的礦床規模一般較大(如禾尚田鎢礦床、鋸板坑鎢多金屬礦床[14])。若深部存在碳酸鹽巖,且物質來源充足,還有形成矽卡巖型鎢礦的可能。

Ⅲ為次級斷裂帶。含礦熱液集中于成礦巖體頂部至外接觸帶,形成近接觸帶的石英脈型鎢礦,其下部常有脈旁云英巖化。沿接觸帶可形成矽卡巖型鎢礦。本類型鎢礦床(點)分布相對密集,但規模不大。

Ⅳ為微細裂隙帶。Ⅳ帶位于Ⅲ帶旁側,成礦巖體為Ⅲ帶成礦巖體旁側的次級小凸起(如圖7中的1線、3線勘探線剖面)。本帶含礦熱液規模小,構造裂隙也不甚發育。若圍巖為巖性較均勻的花崗巖、次火山巖(斑巖),可在外接觸帶形成細脈浸染型鎢礦;若圍巖為沉積巖、變質巖,可形成規模不大的石英脈型鎢礦。若Ⅲ帶和Ⅳ帶距離較近,二者的礦脈還可能在同一坑道系統內出現,相當于韋龍明等[15-16]在梅子窩礦區發現的“五層樓”疊加現象。

值得一提的是,上述產于不同構造環境的鎢礦,其中的石英脈型礦體,脈帶常具有垂向變化規律,最常見的為“五層樓”的分帶模式:由上而下由線細脈帶→稀疏細脈帶→細脈帶→薄脈→大脈。規模較大者分帶完整,規模小者分帶不完整,常只有2～3層④。其中,淺層蝕變帶-細脈帶見鎢礦化,薄脈細脈帶具有一定的工業價值,以(單獨)大脈型礦體工業價值最大。對于產于外接觸帶的鎢礦脈,脈體一般產于隱伏花崗巖凸出部位的上部,產狀與巖體凸出部位有關,多在巖體凸出部位的上部呈扇形分布,或向巖體凸出方向側伏④。

4 結論

(1)粵北鎢礦一體多位區域成礦模式與時下流行的“多位一體”成礦模式不同,它更注重對礦床所處構造環境和容礦構造的研究,反映不同類型(“五層樓式”、“五層樓+地下室”)、不同規模鎢礦床(大型、中型、小型及礦點)成礦就位條件的差異。

(2)該模式表明,一個地區成礦條件的有利度,不能只考慮礦產地的多少,更應考慮成礦條件是否有利于成礦物質集中。

(3)該模式對華南地區鎢礦及其他成礦作用相似礦種的找礦及勘查工作部署、礦產預測具有重要的指導意義。

注釋：

① 廣東有色地質勘查研究院.廣東省翁源縣紅嶺鎢礦資源儲量核實報告[R].廣州:廣東有色地質勘查研究院,2006.

② 廣東冶金地質九三七隊.廣東省翁源縣紅嶺鎢礦區補充詳細勘探地質報告[R].韶關:廣東冶金地質九三七隊,1981.

③ 廣東省地質調查院,廣東省廣晟地礦有限公司.廣東省樂昌市梅花大坪礦區鎢錫多金屬礦勘查報告[R].廣州:廣東省地質調查院,2018.

⑤ 楊大歡,郭敏,余德言,李瑞主,等.廣東始興地區礦產遠景調查報告[R].廣州:廣東省地質調查院,2009.

⑥ 廣東省地質調查院.廣東省鎢礦資源潛力評價報告[R].廣州:廣東省地質調查院,2011.

⑦ 廣東省地質局705地質大隊.廣東省始興縣溝子坑鎢礦核查區資源儲量核查報告[R].韶關:廣東省地質局705地質大隊,2010.