寶山花崗巖與矽卡巖鎢礦的關(guān)系分析

劉榮軍，唐贛勇

(江西蕩坪鎢業(yè)有限公司，江西 大余 341514)

引言

寶山礦床位于江西南部崇義縣境內(nèi)，是一個以白鎢礦為主的矽卡巖型多金屬礦床，礦山自1967年正式投產(chǎn)至今已有40余年的開采歷史。礦床的形成與寶山花崗巖有密切聯(lián)系，研究寶山花崗巖與鎢礦的關(guān)系，對礦山地質(zhì)工作具有指導(dǎo)意義，對礦山生產(chǎn)也是十分必要的。

1 地質(zhì)概況

1.1 地層

礦區(qū)位于一中生代構(gòu)造運動形成的南北向狹長斷陷盆地中,其東西兩側(cè)的震旦系地層，各沿一條近SN走向的F1、F2逆沖上升,形成海拔超過千米的雄偉高山[1]。盆地中出露一套走向340°、傾向NE、傾角25°～40°的單斜晚古生代沉積地層。盆地西部為泥盆系石英砂巖、粉砂巖夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r；中部為石炭系下統(tǒng)梓山組粉砂巖、板巖、碳質(zhì)頁巖，中統(tǒng)黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r、大理巖，上統(tǒng)船山組條帶狀結(jié)晶灰?guī)r、大理巖，第四系沖積、坡積層；東部為二疊系下統(tǒng)棲霞組含燧石灰?guī)r和茅口組砂巖頁巖互層夾不規(guī)則透鏡狀煤層(見圖1)。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于南嶺復(fù)雜構(gòu)造帶東段，諸廣山隆起帶的鉛廠斷陷盆地內(nèi)。斷裂較為發(fā)育，除控制盆地的F1、F2兩條大斷裂外，還有走向亦近SN的F4及一些NE向的F5逆斷層，它們常形成陡峻的斷崖，這些斷層均為成礦后斷層，但對礦體破壞性不大。裂隙以近EW向組最為發(fā)育，與成礦關(guān)系也最密切，這組裂隙走向為70°～108°，傾向S(或N)，傾角55°～85°，主要分布在花崗巖與圍巖接觸帶附近，遠(yuǎn)離接觸帶則發(fā)育較差，力學(xué)性質(zhì)屬張剪性，形態(tài)不規(guī)則，寬度從幾mm蝕變線到厚達(dá)兩m的大脈不等，一般延長﹤200 m，均被各種巖脈或石英硫化物脈充填。

1.3 礦石類型

本礦床直接產(chǎn)于花崗巖與石炭系灰?guī)r接觸帶凹部或附近。礦體圍繞花崗巖呈透鏡狀、似層狀、囊狀、鋸齒狀、不規(guī)則狀斷續(xù)產(chǎn)出，形態(tài)極其復(fù)雜。礦石類型可分為矽卡巖礦石和硫化物礦石二大類，礦化不均勻，品位不穩(wěn)定。金屬礦物主要有磁黃鐵礦、黃鐵礦、白鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、銀黝銅礦、脆銀礦、深紅銀礦等；非金屬礦物主要有石英、長石、方解石、輝石、石榴石、硅灰石、透輝石、螢石、白云母、絹云母等。

2 花崗巖與鎢礦關(guān)系

2.1 花崗巖礦物成分、化學(xué)成分與鎢礦關(guān)系

1)造巖礦物與鎢礦關(guān)系

經(jīng)鏡下鑒定，三種花崗巖造巖礦物含量及副礦物見表1。

表1 寶山花崗巖主要造巖礦物含量和副礦物表

將表1中三種花崗巖的造巖礦物石英(Q)、鉀長石(A)、斜長石(P)含量投影到中酸性侵入巖類命名圖解中[2]，投影點均落在二長花崗巖區(qū)間內(nèi)(見圖1)。且三種花崗巖主要暗色礦物均為黑云母，含量都在5%左右，故將它們命名為黑云母二長花崗巖，且副礦物中有鎢礦物，說明花崗巖的造巖礦物對鎢礦形成有利。

2)化學(xué)成分與鎢礦關(guān)系

花崗巖的化學(xué)成分由原中國有色金屬工業(yè)總公司江西地質(zhì)勘探公司地質(zhì)研究所采用全巖分析法測定，其結(jié)果和特征值見表2，寶山花崗巖屬硅酸過飽和、富鋁的鈣堿性巖石[3]，化學(xué)成分也有利于成礦。

表2 寶山三種花崗巖的化學(xué)成分﹡

注﹡寶山三種花崗巖的化學(xué)成分據(jù)江西崇義寶山白鎢鉛鋅礦區(qū)找礦評價地質(zhì)報告(1982)。

圖1 中酸性侵入巖類命名圖解

2.2 花崗巖巖性、成礦元素與鎢礦關(guān)系

2.2.1 花崗巖巖性劃分

根據(jù)相變關(guān)系、穿插關(guān)系、化學(xué)成分和鋁飽和系數(shù)(表2)、石英包裹體溫度等，按朱焱齡等巖漿活動旋迴序列劃分方案，寶山花崗巖屬于燕山早期第三階段第三次巖漿侵入的產(chǎn)物，由其侵入期次和巖性可細(xì)分為同源二期、三次侵入[4]，即為：第一期第一次侵入：中粗?；◢弾r(γ52-3a)；第一期第二次侵入：細(xì)粒斑狀花崗巖(γ52-3b)；第二期第三次侵入：細(xì)?；◢弾r(γ52-3c)。

2.2.2 成礦元素特征

1)花崗巖含礦的依據(jù)

①江西地質(zhì)局研究結(jié)果指出“贛南鎢礦主要產(chǎn)于黑云母花崗巖中”，寶山花崗巖系黑云母二長花崗巖，是與鎢礦化有密切關(guān)系的巖石，并具鎢的成礦專屬性；

②花崗巖鎢礦化判別值：朱焱齡等(1981)運用數(shù)學(xué)地質(zhì)方法求出花崗巖鎢礦化判別值[1]：R礦化=309.632；R0=303.550；R無礦化=297.225。由上述計算公式求得寶山三種花崗巖鎢礦化判別值分別為R中粗=305.692；R細(xì)斑=305.009；R細(xì)粒=310.535，均大于判別分界值，說明均屬于含鎢巖石；

③主要成礦元素含量測定：原中南礦冶學(xué)院中心實驗室采用光譜定量分析法對寶山花崗巖微量元素含量進(jìn)行測定(1983)。表3數(shù)據(jù)顯示，三種花崗巖主要成礦元素含量均較高[4]，大部分高于貧鈣花崗巖的數(shù)值。

表3 三種花崗巖中主要成礦元素含量表

﹡貧鈣花崗巖的元素含量據(jù)黎彤等(1981)。

2)主要成礦元素特點

①據(jù)鎢礦化判別值，花崗巖形成越晚，鎢含量也越高，其中細(xì)粒花崗巖最高；表3數(shù)據(jù)顯示：隨著巖漿的演化，鎢有逐步富集的趨勢。中粗?；◢弾r形成最早，鎢含量最低；而細(xì)?；◢弾r形成最晚，鎢含量最高。

②主要成礦元素W、Pb、Zn、Cu含量大部分高于貧鈣花崗巖。

2.2.3 花崗巖巖性、主要成礦元素與成礦關(guān)系

寶山三種花崗巖的鎢礦化判別值，均大于鎢礦化判別分界值，且以細(xì)粒花崗巖最高(高出判別分界值2.3%)。主要成礦元素含量進(jìn)行比較得出(參見表3)，寶山花崗巖W平均含量超過貧鈣花崗巖的21.5，是貧鈣花崗巖的近二倍；Pb平均含量超過60.5，是貧鈣花崗巖的4.2倍；Zn平均含量超過34.6，是貧鈣花崗巖的1.9倍；Cu平均含量超過8.4，是貧鈣花崗巖的1.8倍。綜上分析，表明寶山花崗巖是寶山礦床成礦物質(zhì)的主要來源，與鎢礦關(guān)系密切。

2.3 花崗巖與鎢礦的時間關(guān)系

從以下分析中，可以了解兩者在時間上的關(guān)系

1)巖漿揮發(fā)分是成礦的礦化劑：巖漿的演化促進(jìn)了礦化劑的集中，尤其是晚期次更甚，它們對成礦元素的遷移、富集起著非常重要的作用。寶山花崗巖中，細(xì)?；◢弾r較細(xì)粒斑狀花崗巖、中粗?；◢弾r更富鈉質(zhì)及揮發(fā)分，這對成礦有著舉足輕重的作用。從寶山探礦和生產(chǎn)實踐反映，開采的礦體主要賦存于細(xì)?；◢弾r、細(xì)粒斑狀花崗巖與灰?guī)r接觸帶或附近。在礦區(qū)內(nèi)，凡揮發(fā)分造成的各種蝕變強(qiáng)烈及螢石等含揮發(fā)分礦物大量出現(xiàn)的地方，均有富厚礦體產(chǎn)出。

2)巖礦生成序列性，表明兩者時間上的密切關(guān)系：根據(jù)井下觀察，花崗巖、巖脈、矽卡巖及礦脈的空間穿插位置關(guān)系，可知它們的生成順序為中粗?；◢弾r→細(xì)粒斑狀花崗巖→細(xì)?；◢弾r→似偉晶巖殼→巖脈、早期矽卡巖→晚期矽卡巖(礦體)→含礦石英脈?；◢弾r、巖脈及礦體在形成時間上是緊密聯(lián)系的，它們系巖漿演化過程中不同階段的產(chǎn)物。

3)礦床成因類型，也表明兩者時間上的密切關(guān)系：前人研究結(jié)果，寶山礦床是巖漿期后汽化—高溫?zé)嵋弘A段中成礦溶液與碳酸鹽圍巖產(chǎn)生接觸交代作用形成的，白鎢礦是接觸交代作用形成的標(biāo)型礦物，因此寶山礦床是典型的矽卡巖礦床。這充分說明兩者在時間上的密切關(guān)系。

綜上分析，寶山花崗巖與鎢礦生成在時間上是緊密相聯(lián)的，它們是花崗巖形成在前，鎢礦形成略后。

2.4 花崗巖與鎢礦的空間關(guān)系

寶山礦區(qū)40余年生產(chǎn)實踐與探礦資料，證明花崗巖表面形態(tài)對成礦起著控制作用，尤其花崗巖凹部直接控制礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模和礦化強(qiáng)度。

2.4.1 花崗巖表面形態(tài)對成礦的影響

寶山礦床的矽卡巖礦體主要產(chǎn)在花崗巖與灰?guī)r的接觸帶，脈狀石英硫化物礦體則主要賦存于接觸帶附近的花崗巖及灰?guī)r中，其空間分布均與花崗巖相關(guān)。適宜含礦汽液活動和礦質(zhì)充填空間的各種裂隙、汽液積集是成礦的兩個重要條件，而這兩者均與花崗巖的表面形態(tài)息息相關(guān)。花崗巖表面形態(tài)對成礦控制影響是：

1)影響礦液運移上升通過的裂隙發(fā)育程度，巖漿冷凝收縮時產(chǎn)生的應(yīng)力在其表面形成原生節(jié)理，在花崗巖凹部及中等傾斜接觸面受這種應(yīng)力較強(qiáng)而裂隙發(fā)育。

2)影響礦液的積集與擴(kuò)散，在花崗巖凸部，礦液易散失不利成礦，而在花崗巖凹部及花崗巖超復(fù)灰?guī)r處，則有利于礦液大量積集成礦。

3)影響蝕變及成礦條件反應(yīng)進(jìn)行的時間與空間?；◢弾r凹部及捕虜體周邊反應(yīng)面積大，熱液集中而且不易散失，使得反應(yīng)持續(xù)時間長，對成礦有利。

2.4.2 花崗巖頂面凹部與成礦關(guān)系

上述原因使寶山礦床主要受接觸帶凹部構(gòu)造控制，它決定了礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模?；◢弾r頂面形態(tài)的復(fù)雜性反映了花崗巖與灰?guī)r接觸帶的復(fù)雜性，由頂面凹部控制的礦體(圖2)，初步歸納對成礦有利的接觸帶[5]是：1)形態(tài)復(fù)雜的接觸帶；2)花崗巖超復(fù)形成的內(nèi)凹或巖枝下插腋部；3)接觸帶拐彎部位的內(nèi)灣及由陡變緩處；4)接觸帶與成礦裂隙交匯部位；5)中等傾斜的接觸帶；6)接觸帶與灰?guī)r層間破碎相交的部位。

由接觸帶凹部控制的礦體形態(tài)也是十分復(fù)雜的，有透鏡狀、盆狀、囊狀、巢狀、鋸齒狀及其它不規(guī)則狀等。

2.4.3 花崗巖上下凹槽構(gòu)造與鎢礦化強(qiáng)度關(guān)系

探礦資料和生產(chǎn)實踐證明，在垂直方向上寶山花崗巖東區(qū)存在二個大的凹槽構(gòu)造，即650～350 m標(biāo)高和210～-150 m標(biāo)高，它們對成礦都有利，但對礦化強(qiáng)度有著不同的影響，上部凹槽對鎢礦化相對較差，對硫化物更為有利；下部凹槽則對鎢礦化更為有利，對硫化物相對較差[6](表4)。

圖2 花崗巖頂面凹部控礦形式

表4上下部礦體平均品位表

Table4Theaveragegradeofupanddownorebody

礦 體WO3/%Pb/%Zn/%Cu/%Ag/(g/t)備 注上部礦體0.3803.3202.5300.200195.7北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究所(1988,12)下部礦體0.4821.0930.9310.089107.6礦山生產(chǎn)探礦資料平均(1993～2008年)

從表4中，可以知道上部以白鎢硫化物礦石為主，其Pb、Zn、Cu、Ag品位較高；下部以白鎢矽卡巖礦石為主，其Pb、Zn、Cu、Ag品位較低，而WO3品位增高并且相對穩(wěn)定。這是由于深部溫度、壓力較高，礦液早期酸性強(qiáng)，不利于硫化物形成的緣故?；◢弾r表面形態(tài)在同一凹槽內(nèi)，往往有次一級超復(fù)及巖凹等控礦構(gòu)造。

2.5 花崗巖形成深度、剝蝕程度與鎢礦的關(guān)系

2.5.1 花崗巖形成深度與鎢礦的關(guān)系

一般來說，花崗巖的侵位深度可根據(jù)其侵位時覆蓋在其上的蓋層厚度進(jìn)行推算。寶山花崗巖于侏羅紀(jì)末期侵入石炭系中，并以二疊系為其頂蓋。本區(qū)晚二疊世至三疊紀(jì)沉積地層的總厚度約1.5～1.9 km，可作為寶山花崗巖侵入時其頂部蓋層的厚度，應(yīng)屬淺成相侵入的花崗巖。目前，礦區(qū)的上二疊統(tǒng)、三疊系已被剝蝕，僅殘留厚約500 m的下二疊統(tǒng)。

寶山花崗巖呈小巖株產(chǎn)出，主要為中粗粒及細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，花崗巖內(nèi)接觸帶巖石結(jié)構(gòu)變化大，頂部有似偉晶巖殼，花崗巖熱接觸變質(zhì)帶較窄，各種巖脈發(fā)育，多種交代作用強(qiáng)烈等，表現(xiàn)出淺成侵入相特征。

矽卡巖礦床的形成應(yīng)是淺～中成相中酸性花崗巖與碳酸鹽圍巖接觸交代蝕變的產(chǎn)物。一般認(rèn)為，方解石在中等深度(壓力)條件下可分解為CaO和CO2，有利于矽卡巖礦物的生成。白鎢礦反應(yīng)式[7]：

WO2F2+2CaCO3→CaWO4+CaF2+2CO2↑

如果花崗巖侵位深，壓力大，上述反應(yīng)難進(jìn)行，但侵位太淺則CO2易失，也不利白鎢礦形成，因此，通常認(rèn)為1.3～3 km的淺～中深條件是形成矽卡巖礦床的適宜深度，而寶山能形成以白鎢礦為主的矽卡巖型多金屬礦床，說明寶山花崗巖的侵位深度是對白鎢礦形成有利的，進(jìn)而推測寶山花崗巖的侵位深度為1.5～1.9 km是適當(dāng)?shù)?。寶山礦床空間分布特點，一方面證實了花崗巖確系淺成相，另一方面也說明在其下部1.5 km范圍內(nèi)均屬形成白鎢礦矽卡巖礦床的有利深度，在其它條件具備的地方，仍可形成工業(yè)礦體，因此向更深部位找白鎢礦是有可能的。

2.5.2 花崗巖剝蝕程度與鎢礦的關(guān)系

通常認(rèn)為，脈狀石英硫化物礦體一般集中于花崗巖上部。寶山礦區(qū)630中段，礦脈密集出現(xiàn)，最厚的礦脈達(dá)1 m以上，遠(yuǎn)較下部中段發(fā)育，說明這屬花崗巖上部，由此可見寶山花崗巖的剝蝕深度不大。位于寶山頂部的地表風(fēng)化花崗巖中，有密集細(xì)小石英脈，破碎帶中有矽卡巖及圍巖殘留存在；花崗巖西部鐵石嶺有古采場，考慮到當(dāng)時生產(chǎn)能力及技術(shù)水平，也佐證寶山花崗巖遭受剝蝕程度較小，進(jìn)而推測原花崗巖形態(tài)及剝蝕情況見圖1，據(jù)此推測寶山花崗巖的剝蝕深度<200 m。

朱焱齡等(1981)指出：“鎢礦床工業(yè)礦化一般賦存于巖體的中上部，而頂部、下部礦化較差，無工業(yè)礦體”由此也可說明寶山礦床形成后遭受風(fēng)化蝕剝較輕破壞不大，主要礦體保存較為完好。

2.6 花崗巖與鎢礦床成因的聯(lián)系

從寶山花崗巖與鎢礦床各種關(guān)系的分析可看出：

1)鎢礦體與花崗巖在空間上密切共生，所有鎢礦體一律無例外地產(chǎn)于花崗巖與圍巖接觸帶及其附近，圍巖中的矽卡巖鎢礦化很差；

2)鎢礦體形成時間稍晚于花崗巖，兩者緊密相連，鎢礦體顯然系巖漿后期熱液階段產(chǎn)物；

3)寶山花崗巖具鎢成礦專屬性，花崗巖與礦體具物質(zhì)成分上的一致性，花崗巖中主要成礦元素含量大大超過貧鈣花崗巖的含量，并有獨立含鎢礦物存在，說明花崗巖具備主要成礦物質(zhì)條件，可為寶山鎢礦床的成礦提供主要成礦物質(zhì)來源；

4)根據(jù)寶山礦床中礦物的硫同位素測定結(jié)果(表5)，可見其{[S32/S34(樣)-[S32/S34(標(biāo))]}÷[S32/S34(標(biāo))]×100%的值介于-0.3%～0.07%之間，這說明S屬巖漿來源[8]。由此可認(rèn)定寶山鎢礦床成礦物質(zhì)主要來源于巖漿。

綜上說明：寶山花崗巖與鎢礦床在成因上是有密切聯(lián)系的，寶山花崗巖是寶山鎢礦床的成礦母巖，成礦物質(zhì)主要來自形成花崗巖的原始巖漿。

表5 寶山礦床中礦物的硫同位素測定結(jié)果﹡

注﹡資料來源于(1981)《贛南鎢礦地質(zhì)》P387；括號內(nèi)數(shù)字為樣品取樣所在勘探線號。

3 結(jié)語

通過對寶山花崗巖與鎢礦關(guān)系的探討，可得出如下結(jié)論：

1)寶山花崗巖為同源巖漿兩期三次侵入形成的淺成相巖石，其生成順序是：中粗粒黑云母花崗巖→細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖→細(xì)粒黑云母花崗巖。但其間隔時間很短，按其生成順序，巖漿向富硅、富鋁、富堿、富揮發(fā)分方向演化；

2)寶山花崗巖具有鎢的成礦專屬性，寶山鎢礦床與花崗巖有成因上的聯(lián)系。組成花崗巖的細(xì)?；◢弾r、細(xì)粒斑狀花崗巖和中粗?；◢弾r對成礦都有利，按其上述生成順序鎢礦化強(qiáng)度增強(qiáng)；

3)鎢礦體與花崗巖在形成時間及空間分布上緊密相關(guān)。鎢礦體主要受花崗巖接觸帶凹部構(gòu)造、碳酸鹽巖石的影響和控制，在兩者有利時，能形成工業(yè)礦體；

4)花崗巖的頂面形態(tài)復(fù)雜，裂隙構(gòu)造發(fā)育，花崗巖表面中等傾斜、凹部及超復(fù)灰?guī)r地段對成礦最為有利；

5)寶山花崗巖遭受剝蝕較輕，礦床保存較完好；

6)各種蝕變強(qiáng)烈、螢石等汽成礦物大量出現(xiàn)及似偉晶巖殼的存在是良好的找礦標(biāo)志。

志謝：本文成稿過程中，得到南京大學(xué)博士生導(dǎo)師華仁民教授和江西鎢業(yè)集團(tuán)有限公司趙道坤先生的幫助，在此謹(jǐn)表衷心感謝！

[1] 朱焱齡,李崇佑,林運淮. 贛南鎢礦地質(zhì)[M]. 江西人民出版社, 1981.

[2] 武漢地質(zhì)學(xué)院. 巖漿巖石學(xué)[M]. 北京：地質(zhì)出版社,1980.

[3] 南京大學(xué). 火成巖巖石學(xué)[M]. 北京：地質(zhì)出版社,1982.

[4] 劉榮軍. 江西寶山花崗巖體的特征初探[J]. 中國鎢業(yè), 2009, 24(2)：15-19.

[5] 許賢鏡,邱志遠(yuǎn),劉維閣,等. 江西崇義寶山礦床成礦規(guī)律的研究[R](獲原有色總公司科技二等獎). 1983.

[6] 劉榮軍. 江西崇義寶山礦區(qū)深部生產(chǎn)探礦實踐[J]. 中國鎢業(yè), 2008, 23(4)：8-10.

[7] 江西有色地質(zhì)勘探公司第二隊第二分隊. 江西崇義寶山白鎢鉛鋅礦區(qū)找礦評價地質(zhì)報告[R]. 1982.

[8] 中國科學(xué)院貴陽地球化學(xué)研究所. 華南花崗巖類地球化學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社, 1979.