甘肅北山小白石頭鎢鉬礦床地質特征及找礦思路

李　強，何智祖

甘肅北山小白石頭鎢鉬礦床地質特征及找礦思路

李強，何智祖

（甘肅省有色地質勘查局張掖礦產勘查院，甘肅張掖734000）

闡述了小白石頭鎢鉬礦地層、構造、侵入巖、礦體特征、圍巖蝕變及礦床特征，指出了小白石頭鎢礦床位于甘肅北山華力西期中—酸性侵入巖中，成礦構造地質環境復雜，構造-巖漿-熱液活動強烈。著重論述了礦床地質特征及控礦因素，并對礦床成因進行了初步分析，提出了進一步的找礦思路。

地質特征；礦床成因；控礦因素；小白石頭鎢鉬礦；甘肅

小白石頭鎢鉬礦區位于哈薩克斯坦板塊之星星峽——公婆泉微板塊內星星峽—公婆泉早古生代增生地塊西段，北起為沙泉子—白石頭泉—梧桐大泉—吉勒大泉大斷裂。南為尖山子—星星峽—白水井—破城山大斷裂。在此構造單元內，廣泛分布有華力西中、晚期及印支—燕山期中酸性侵入巖及上元古界薊縣系平頭山組碳酸鹽巖，小白石頭鎢鉬礦就位于這些板塊邊界及其派生構造中。

1　區域地質概況

出露地層主要為薊縣系、震旦系、石炭系。薊縣系以弧形出露于星星峽—芨芨臺子山一帶；震旦系出露于星星峽東—鉛爐子一帶；石炭系廣泛出露于芨芨臺子山至明水一帶。

薊縣系平頭山群（Jxpn）：分布較廣，由下部富硅鎂碳酸鹽巖建造、中部陸源碎屑巖—碳酸鹽巖建造和上部碳酸鹽巖建造組成。

震旦系洗腸井群（Zxc）：由下部冰成巖和上部碎屑巖及碳酸鹽巖組成。

下石炭統白山組（C12bs）：屬次深海—淺海—濱海相火山巖夾火山碎屑巖、碳酸鹽巖含鐵建造。

與鎢鉬錫鉍成礦密切的地層是薊縣系平頭山群，次為下石炭統白山組。

區內構造發育，總的構造線方向為NEE—SWW。不同構造期形成的構造形態有不同特點。加里東、海西期形成的褶皺緊密，斷裂以逆斷層為主。印支—燕山期形成的褶皺開闊平緩，斷裂以正斷層為主。

褶皺構造有星星峽—小白石頭復式背斜、芨芨臺子山復式背斜等。褶皺形態主要為線型緊密褶皺，其軸向與區域構造線基本一致，為北東—北東東向。因受多期侵入巖破壞及斷裂影響，構造形態不夠完整，并有倒轉現象，兩翼次級褶皺發育，為區域成礦創造了有利條件，小白石頭鎢鉬礦床就賦存在星星峽—小白石頭復式背斜東段南翼（倒轉翼）。

斷裂構造十分發育，除少數斷層形成于燕山期外，絕大多數斷層形成于加里東期及海西期，尤以海西期更為發育，規模大，具有繼承性活動，其性質表現為由逆斷層組成的深大斷裂帶。主要的深大斷裂有兩個：

沙泉子深大斷裂：位于測區北部，走向北東，沿其走向自沙泉子起，經過白石頭泉、梧桐大泉及吉勒大泉。該斷裂帶是由逆斷層組成的深大斷裂帶，全長數百公里，斷裂帶寬80~150m，向南傾斜，傾角大于70°，為北山（向西接北天山）地槽褶皺帶與北山—天山中間隆起帶起兩個構造單元的分界線。

尖山子深大斷裂：位于礦區南部，西起尖山子，經星星峽、白水井、坡子泉、及破城山等地向北東東方向延伸，由逆斷層組成的深大斷裂帶。走向北東東，傾向北西，傾角60°~70°橫貫全區，為星星峽—明水復背斜與馬蓮井—公婆泉復向斜兩個構造單元的分界線。斷裂帶長超200km，寬大于200m，沿破碎帶有超基性巖體分布。沿深大斷裂帶，在其北側或其兩側發育有與成銳角相交的次級斷裂，明顯控制著鎢、錫、鉬等多金屬礦產的形成。（如圖1所示）。

區內巖漿活動強烈而頻繁，巖漿巖相當發育，從呂梁期至印支—燕山期均有活動，主要以華力西期為主。巖性從超基性—基性—中性—酸性均有發育，主要以中—酸性侵入巖為主。

圖1　鎢鉬礦床產于板塊邊界及其派生構造中

華力西期侵入巖具有多期次活動和多巖石類型等特點，主要呈巖基、巖株狀產出。其巖性有超基性、基性、中性及酸性等。局部有堿性巖出露。中晚期巖漿巖含礦性較好，與鎢、錫、鉬礦的成礦關系密切，并控制著接觸交代型鎢、鉬礦床和花崗巖型鎢、鉬礦床的形成。

2　礦區地質

2.1地層

礦區出露地層為薊縣系平頭山下巖組，依據巖石類型和組合特征，分為三個巖性段，小白石頭鎢鎢鉬礦區地形地質簡圖如圖2所示：

下巖段：純白色厚層狀白云質透閃石大理巖，局部夾有近5m厚的矽卡巖。

中巖段：深灰—灰白色中厚層白云質結晶灰巖，偏下部有白色厚層白云質透閃石大理巖夾結晶灰巖，下部有深灰—灰黑色炭質結晶灰巖。

下巖段：上部為灰—灰白色厚層狀白云質結晶灰巖與白色厚層狀透閃石大理巖互層及灰色厚層狀白云質結晶灰巖、灰白色條帶狀大理巖化結晶灰巖；中部為灰白色厚層狀硅灰石大理巖，白云質結晶灰巖夾條帶狀大理巖化結晶灰巖及灰黑色炭質結晶灰巖，條帶狀大理巖化結晶灰巖的條帶構造極為發育，局部夾灰褐色中厚層含鐵堇青石黑云母板巖，并可見矽卡巖；下部為白云質結晶灰巖，局部夾有厚層角礫狀結晶灰巖。

圖2　小白石頭鎢鉬礦區地形地質簡圖

2.2構造

礦區褶皺構造分布在星星峽—小白石頭復式背斜的南翼東段。為一單斜構造，傾向北西，傾角35°～80°。

礦區斷裂構造比較發育，主要為北東向斷裂。多見于一礦段，主要有F1～F9九條斷層。其中F5—F6控制著礦區的主要礦體。該組斷裂構造的主要特征是：斷裂破碎帶寬5～15m，局部構成斷層束，呈舒緩波狀。斷裂破碎帶中常為薊縣系炭質灰巖或含礦矽卡巖。沿斷裂帶巖層揉皺強烈，把沿其發育的閃長巖揉壓成平行于斷裂帶的扁豆狀，還形成一些定向排列的連續性皺紋。沿斷裂帶硅化強烈，其表現為成群出露的小石英脈或不太大的石英透鏡體。

此組斷裂，在礦區范圍內，可列為一級斷裂構造，與區域構造成銳角相交的關系，并且有控制海西晚期花崗巖體產狀的跡象。該組斷裂是小白石頭礦床的主要控礦構造之一，從其與區域構造的關系看，同屬一構造系統。此外北東、北西或近南北向的小斷層，與成礦無明顯關系。

接觸構造是礦區的很重要的構造，基本上為復凹式構造。是典型的成礦構造，如一礦段的7號、8號、9號、10號、11號礦體，就是“復凹式”礦體在地表不同部位的幾個露頭。通過鉆探工程驗證，接觸構造常與斷裂構造吻合，并控制著礦床中的主要礦體，在構造復合疊加部位，礦體變大，品位變富。礦區的控礦構造均向東傾傾伏角約15°左右。傾伏方向是尋找富大礦體的方向。

2.3侵入巖

礦區內巖漿巖發育，出露面積約占礦區總面積的1/2。主要分布于礦區西部、南部和北部。除礦區東南部有上元古代侵入的花崗巖外，其余均為海西中、晚期侵入巖。

海西期中酸性侵入巖：

黑云母化閃長巖：分布于礦區中部、東北及東南部，呈透鏡狀或巖株狀產出。一礦段東部閃長巖體呈透鏡狀或脈狀，巖體中心部位具有角閃輝石巖相，主要成份為輝石、角閃石和黑云母，該巖體基本沿斷裂構造分布，走向70°，長約4.5km。

五礦段南閃長巖體呈圓形巖株產出，在巖體的邊緣石英、鉀長石含量增高，沿巖體邊緣較強有矽卡巖化蝕變，北部與碳酸鹽巖接觸部位，形成含鎢矽卡巖，即五礦段。

花崗閃長巖體：主要出露在礦區東北部，呈小巖株狀產出，邊部具細粒相帶，為灰—灰白色，中細粒結構，局部綠簾化石、褐鐵礦化較強，并見矽卡巖化現象。

黑云母二長花崗巖：主要分布于礦區南部，呈基巖產出，邊緣相為細粒二長花崗巖，常見其巖枝侵入圍巖中，與碳酸鹽巖接觸均有矽卡巖化現象，是小白石頭礦區的主要成礦巖體。巖體頂部常有偉晶巖細脈，其在巖石裂隙交叉部位，呈團塊狀產出。花崗巖的主要礦物有斜長石、木屑石、鋯石等。副礦物有白鎢礦、錫石、黑鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、黃銅礦和磁鐵礦等。該巖體與薊縣系碳酸鹽巖接觸，生成含白鎢礦矽卡巖。由桂林冶金地質研究所測定（鈾—鉛法）的三個同位素地質年齡值為：147.75Ma，287.87Ma，二長花崗巖屬海西晚期產物。

2.4巖石地球化學特征

礦區巖石化學分析結果表明：閃長巖巖石中石英含量變化較大，鐵鎂礦物較多，為貧堿富鐵鎂的正常系列巖石，巖體分異良好，從中央相至邊緣相SiO2含量逐漸增加，表明閃長巖自中央相至邊緣相變為石英閃長巖或花崗閃長巖，礦物顆粒由細變粗，下部為中央相，上部為邊緣相。

花崗巖為富鉀堿的強堿性巖石。從表1看，SiO2＞70%，一般在70.2%～76.53%之間；S值在79.0～84.3之間；Q值在25.1～45.5之間。屬SiO2過飽和巖石。K2O+Na2O＞6%，在6.07～9.50之間；α值在10.6～16.9%之間；α/Ca在4.36～70之間；一般為7～9。

礦區花崗巖中的微量元素，B、F北部低于南部。北部一礦段B：3.5～6×10-6，F：280～390×10-6，南部四礦段B：5.4～9.8×10-6，F：370～2700×10-6；Rb：南部高北部低；Sr：北部高于南部。這些元素豐度特征，反映了南部花崗巖演化時間較北部要長。巖漿演化、分異程度的主要標志之一是演化指數Rb/Sr值。根據計算資料，Rb/Sr＞4為含錫巖體。Rb/Sr值為1～4，與鎢鉬礦化較密切。Rb/Sr值為1左右的與鉛、鋅、銅有關。礦區北部Rb/Sr值為1.05～1.31，而南部為11.0～19.6。這就是一礦段多形成鎢鉬礦體，盡管含錫，卻未能形成獨立礦體，而南部四礦段正相反，生成獨立錫礦體而未見像樣的鎢鉬礦體的巖石化學依據所在。

另外，花崗巖的ANKC值 （Al2O3/（Na2O+K2O+ CaO）克分子）均＜1：1；Na/（Na+K）原子量均小于0.6，也反映出花崗巖演化期較長，分異較充分。

引用了卡尤·克歐的花崗巖成因判斷圖，確定了閃長巖和花崗閃長巖為巖漿成因。而花崗巖投影點多落在封閉圈之外，為重熔型（即“S”型）花崗巖。引用了查佩爾·懷特的花崗巖的投影點多數落在曲線左側，而右側少有分布。說明花崗巖確屬重熔型花崗巖，且演化時間長，分異比較充分。

上述情況說明，該礦區的黑云母二長花崗巖不論礦物成份、化學成分成份及微量元素和成礦元素方面，均可與華南含鎢花崗巖相比，是該鎢、鉬礦床的唯一含礦巖體。

表1　小白石頭巖漿巖全巖分析

李鵬，呂新彪，陳超等（2011）小白石頭黑云母花崗巖鋯石 206Pb/238U加權平均年齡為 322± 5Ma（MSWD=3.2），為中石炭世侵入體。主、微量元素、稀土元素地球化學分析結果顯示小白石頭黑云母花崗巖以高硅 （（73.46%～75.86%）、富堿（Na2O+K2O=7.1%～8.2%）和弱過鋁質 （A/CNK= 1.002～1.02）為特征，在稀土配分曲線上顯示左高右低的特征。富集輕稀土，高場強元素虧損，以上地球化學數據指示該巖體具有較典型的島弧花崗巖的特點。

3　礦床地質

3.1礦體特征

礦床內共圈出96條礦體，其中鎢礦體76條，鉬礦體18條，錫礦體2條。

一礦段共有44條礦體（內含鉬礦體11條），累計長：5046m。規模變化較大，單體礦體長十多米至1600m，平均水平厚1.00～5.82m。單礦體平均品位WO30.23%～3.06%。其中規模較大的礦體有3號、7號、22號、23號。

二礦段有25條礦體（包括3條鉬礦體），累計長：1439m。最長的礦體158m，平均水平厚0.70～11.10m。單礦體平均品位WO3最高4.85%最低0.16%，一般為0.22%～1.67%。其中較大礦體有2號、8號、16號和25號。

三礦段有10條礦體；累計長：946m。最長的165m，水平厚0.52～8.00m。單礦體平均品位WO3最高1.79%，最低0.22%，一般為0.66～1.62%。較大礦體有3號、5號、8號和9號。

四礦段有4條礦體，其中錫礦體2條，鉬礦體2條。錫礦體長：22～30m，水平厚1～5m。平均品位分別為0.56%和0.14%。鉬礦體長30～86m，水平厚度分別是1.8～2.5m。品位分別是0.106%和0.082%。

五礦段有13條礦體（包含2條鉬礦體），累計長999m。單礦體長26～265m，水平厚0.32～1.90m。品位WO30.13～0.52%。

各礦段的鎢礦體或鎢鉬礦體，基本上都生成于黑云母花崗巖（或閃長巖）與碳酸鹽巖的外接觸帶，且礦體產狀基本與接觸帶產狀相一致。只有四礦段的錫礦體和一礦段的部分鉬礦體產于黑云母花崗巖體中。

礦體形態嚴格受接觸帶構造和斷裂構造控制，多為透鏡狀、脈狀、串珠狀和似層狀，規模變化較大。最小礦體長10m，水平厚1.0m。最大礦體斷續長1600m，平均水平厚4.34m。

3.2礦石特征

3.2.1礦區礦物組成

礦石礦物比較簡單，主要為白鎢礦，其次為輝鉬礦，另外還有輝鉍礦、錫石、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦和毒砂。白鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、錫石等為該礦體床的主要有用礦物，其中以白鎢礦的含量最高，一般含量為2%～5%，最高為10%～15%，平均含量為3.9%。砷、銅含量極微，（其組合分析結果：Cu：0.00%～0.06%，最高0.08%；As：0.003%～0.006%，個別高者0.014%）。

脈石礦物主要為鈣鐵榴石、透輝石、鈣鐵輝石、鈣鋁榴石和螢石；其次有綠泥石、陽起石、綠簾石、長石、石英、方解石（包括鐵方解石）、硅灰石、符山石、云母和方柱石。

含白鎢礦矽卡巖的主要組成礦物是：鈣鐵石榴子石、鈣鐵輝石、透輝石、螢石、白鎢礦、次要礦物有硅灰石、透閃石、符山石、綠泥石和綠簾石等。

3.2.2礦石結構、構造

礦石結構主要為花崗變晶結構和纖維花崗變晶結構。常見的有浸染狀、稠密斑點狀、條帶浸染狀等。在礦體與內帶圍巖的接觸部位有粗粒斑狀結構，此外，還可見到纖維鱗片狀結構和他形粒狀結構。

礦石構造為塊狀構造。

3.2.3礦床的工業類型

礦床工業類型，該礦床屬典型的矽卡巖型鎢鉬礦床。形成于碳酸鹽巖與黑云母花崗巖（閃長巖）的接觸帶。鎢、鉬礦化在空間上基本與矽卡巖體（包括矽卡巖化）相一致。礦石中主要有用礦物有：白鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦和錫石等。白鎢礦常呈浸染狀分布于矽卡巖中，常見有稀疏浸染狀、稠密浸染狀狀、稠密斑點狀和條帶狀浸染狀。稠密斑點狀礦石多生成于矽卡巖體與花崗巖的接觸部位，并且硅化強烈（石英含量增高），白鎢礦斑晶鑲嵌于石英、長石之中。而條帶狀浸染狀礦石中，螢石含量較高，白鎢礦和螢石均為中細粒狀星散于礦石中，而白鎢礦呈稠密星點集中成條帶狀。

主要工業礦物有白鎢礦和輝鉬礦，主要伴生有益元素有錫、鉍、金和銀。

3.3圍巖蝕變

礦床主要的圍巖蝕變有：矽卡巖化、硅化、螢石化、納長石化、云英巖化和綠泥石化等。另外，還有陽起石化、符山石化、綠簾石化、絹云母化和碳酸鹽化等。

礦區圍巖蝕變有明顯的分帶性，一般表現為花崗巖（內帶）—矽卡巖（外接觸帶）—碳酸鹽巖（外帶）。

內帶：絹云母化—綠簾石化—綠泥石化、鉀化—鈉長石化、硅化，多生成鉬礦。

中帶：矽卡巖化—螢石化—硅化，多生成鎢礦和鎢鉬礦。

外帶：黃鐵礦化—碳酸鹽化，多生成鉬礦。

鎢礦體主要賦存在中帶；鉬礦體賦存在中帶或內、外帶的強硅化地段。

4　礦床成因及控礦因素

該礦床成因類型是巖漿期后高—中溫條件下，交代變質作用形成的矽卡巖礦床。其交代作用，一般是在巖漿期后，隨著花崗巖固化而溫度逐漸降低條件下進行的，礦化期較長。

控礦因素：在礦區內，礦體的形成主要受三種因素控制：

地層因素：比較有利的圍巖是鈣質類巖石，尤其是含炭高的質地不太純的條帶狀炭質灰巖或炭質結晶灰巖，是形成礦體的首要巖性條件。如一礦段的3號、7號、15號等礦體；三礦段大部分礦體；五礦段的1號、12號礦體；二礦段的大部分礦體，均與條帶狀含炭質結晶灰巖有關。這不僅因為炭有較高的吸附能力，而且在變質過程中，不同物質有不同的膨縮系數等物理特征，故沿條帶接觸面容易產生裂隙，有利于交代作用充分進行。所以在上部為平頭山組碳酸鹽巖地層，下部為花崗巖，二者接觸形成的“復凹式”構造部位，有較為良好的封閉環境，亦易形成富大礦體。

構造因素：斷裂構造控制著礦體的基本形態和規模，幾條主要的礦體，都與斷裂構造有著密切關系。說明斷裂構造不僅有利于礦液的流通、淋濾—側分泌作用完全進行，還對接觸變質過程中所產生的CO2氣體，起著逸散的作用，更有利于矽卡巖礦物的生成。所以，也是形成該類型富大礦體的重要條件。

巖漿巖因素：巖石全分析結果說明，該礦區花崗巖體高硅（SiO2＞70%）、富堿（Na2O+K2O＞7%）、低鐵鎂、微量元素Rb高、Rb/Sr＞4，這些特點均與華南地區含鎢、錫巖體相類似。所以，只要圍巖鈣質高，就具備形成矽卡巖和矽卡巖型鎢鉬礦床的主要成礦條件。

成礦作用：

該礦床屬典型的矽卡巖礦床，矽卡巖體往往就是礦體。而生成矽卡巖的交代變質作用，一般是在巖漿期后溫度稍有降低的條件下進行的，絕大多數矽卡巖體生成于黑云母花崗巖的頂部或賦存在與圍巖的接觸帶。在這樣一種封閉地質環境中，有利于成礦熱液的流動和側分泌作用進行的。通過礦物組合和流體包裹體的穩定性關系等方面的研究表明，石榴子石—輝石矽卡巖是在溫度為 550℃～650℃，壓力在1.5～3.5KPa（相當地表以下2～12km左右）條件下生成的。隨著溫度的降低，石榴子石～輝石矽卡巖被透輝石、角閃石、石英和方解石等較低溫（400℃～440℃）的礦物交代，矽卡巖和相鄰的花崗巖發生硅化，生成石英脈。在硅化過程中，白鎢礦再度活化，被帶離矽卡巖，在與石英、透輝石、方解石和角閃石共同的粗粒物質中再次沉淀，同時硫化礦物主要有輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、輝鉍礦、閃鋅礦、方鉛礦等也相繼沉淀成礦。根據矽卡巖中出現的各種礦物及其生成順序，礦石的結構構造，礦物組合特征及與圍巖蝕變的關系，說明各種礦物生成的物理化學條件各異。硅酸鹽和氧化礦物是在早期氣化高溫條件下生成的，而硫化物和石英則是在中低溫熱液條件下生成的。

5　找礦標志

區域性大斷裂與次級構造成銳角的交匯部位或其他附近，有利于成礦。對于接觸交代型礦床，接觸帶構造與斷裂構造復合疊加部位，是尋找富大礦體的標志。

對于火成巖，一般是超酸性肉紅色或黃紅色（即褐鐵礦化）花崗巖，即高硅、富堿、低鈣、鎂、鐵，微量元素銣、鍶比值＞4，細粒—不等粒狀結構的肉紅色花崗巖，是尋找以鎢、錫、鉬為主的多金屬礦產的重要標志。尤其是比較破碎（即具有碎裂結構）并且褐鐵礦化強的花崗巖，對找金礦起著重要的標志作用。含銣高的天河石花崗巖 （包括花崗巖偉晶巖），對尋找黃玉很有利。

對于圍巖是沉積變質且含炭高的碳酸鹽巖，有利于交代成礦，是尋找鎢礦的標志。

矽卡巖化、螢石化、硅化、鈉長石化及云英巖化，是尋找鎢、錫、鉬的主要蝕變標志；絹云母化、碳酸鹽化、褐鐵礦化及綠泥石化，是找尋銅、鉛、鋅的蝕變標志。

［1］ 聶鳳軍，江思宏，白大明.北山地區金屬礦床成礦規律及找礦方向［M］.北京：地質出版社，2002.25～28.

［2］ 李玉柱等.新疆哈密縣小白石頭鎢鉬礦床評價地質報告［R］.甘肅冶金地質勘探四隊，1983-1986.

p618.51