贛南合龍鎢礦礦床地質、成巖成礦時代與成礦模式*

尹政 趙正 陶建利 吳勝華 李宏偉 甘加偉 陳偉 李小偉

1. 中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083 2. 自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，中國地質科學院礦產資源研究所，北京 100037 3. 江西省地質礦產勘查開發局贛南地質調查大隊，贛州 341000

鎢是我國最具優勢的關鍵金屬礦產之一，贛南地區則是我國鎢礦資源分布最集中，開采歷史最悠久的地區，享有“世界鎢都”的美譽。該區以諸多大型石英脈型鎢礦的集中發育而聞名于世，如西華山、盤古山、大吉山、巋美山等(Maoetal., 2013; Fangetal., 2018; Yuanetal., 2018; Zhaoetal., 2018b, c; 方貴聰等, 2019)，而歷經多年開采，優質資源已消耗殆盡。前人通過長期的勘查和研究工作，建立了“五層樓”模式(廣東有色金屬地質勘探公司九三二隊, 1966)、“五層樓+地下室”勘查模型和礦田-礦集區尺度的“九龍腦模式”等(許建祥等, 2008; 王登紅等, 2010a; 趙正等, 2017; Guoetal., 2018; Zhaoetal., 2017, 2018d)，并以此成功地指導了勘查實踐。近期，贛縣合龍鎢礦床勘查取得重要突破，不僅在賴坑礦段發現了新的石英大脈型白鎢礦與黑鎢礦共生礦體，更在金竹萍礦段深部發現了隱伏巖體內成帶分布的石英細脈-云英巖型新礦體，新增優質黑鎢礦資源量(WO3)3.5萬余噸，平均品位2.189%，遠景資源量達大型以上規模，為贛南地區鎢產業基地建設提供了新的資源保障。

合龍鎢礦床的深部找礦新發現，打破了以往石英脈型鎢礦傳統的“五層樓”分帶模式，其深部石英細脈-云英巖型礦體也區別于以往定義的“地下室”(許建祥等, 2008; 王登紅等, 2010a)，兩種類型礦體同時存在，圍繞隱伏花崗巖體分帶成礦，對花崗巖相關鎢成礦機制和成礦模式研究具有重要意義，亟待開展深入的礦床成因理論研究。合龍鎢礦床成礦元素以W為主，伴生Sn、Mo、Nb、Ta等，其成礦期次、礦物組合、成巖成礦時代及其成礦背景等尚不清楚，一定程度上制約了對該類鎢礦床的成因認識和進一步勘查找礦工作部署。本文系統總結了合龍鎢礦床金竹萍礦段和賴坑礦段的礦化分帶特征、礦物組合和成巖成礦期次，應用輝鉬礦Re-Os等時線法和鋯石U-Pb法分別厘定了合龍鎢礦床兩類礦化的成礦時代和隱伏花崗巖的成巖時代，系統開展了不同成礦階段黑鎢礦和白鎢礦的主微量元素成分研究，初步查明了合龍巖漿期后熱液型鎢多金屬礦床的成因機制，建立了合龍鎢礦床的成礦模式。這對南嶺地區鎢礦成礦規律研究和于都-贛縣礦集區鎢多金屬礦產勘查具有重要的指導意義。

1 成礦地質背景

合龍鎢礦床位于南嶺東西向巖漿構造帶與北北東向于山構造帶的交匯部位，屬南嶺成礦帶東段于山成礦亞帶之于都-贛縣鎢、錫、鈮、鉭多金屬礦集區(圖1a, b)。區內地層以南華系-寒武系的基底地層(Z-∈)、泥盆系-二疊系的蓋層(D-P)、白堊系斷陷盆地沉積(K)三層結構為特征，震旦-寒武系基底巖系占出露地層面積的60%以上。該區在地質歷史上主要經歷了震旦紀至早古生代海相類復理石建造沉積，晚古生代至中生代初發生以沉降為主的地殼隆起坳陷的差異運動，中生代以來構造運動劇烈，燕山期巖漿活動強烈，成礦元素在此階段大量富集。

于都-贛縣鎢多金屬礦集區位于于山成礦亞帶北段，一系列的深大斷裂和被切割的地層組成了本區以東西向、北北東向構造為主，以北東向、北西向、近南北向構造為輔的構造格架(圖1b、圖2)，為成巖成礦作用提供了充分的上侵通道和儲礦空間。該區巖漿活動頻繁，以侵入為主，具多期、多階段侵入活動特點，形成了大面積分布的巖漿巖體。主要巖漿活動時期分為加里東、海西-印支及燕山期。加里東期巖漿巖出露范圍不大，主要為花崗巖和花崗閃長巖，與內生成礦作用關系不明顯；海西-印支期巖漿活動較弱，僅有少許中酸性巖株出露；燕山期是區內巖漿作用最為活躍的階段，巖體分布廣，巖體內富含W、Sn、Pb、Zn、Ag等成礦元素，燕山期巖漿活動與本區豐富的內生礦產的成礦作用關系十分密切。

圖1 華南燕山早期花崗巖分布簡圖(a)和贛南地區主要鎢礦床分布簡圖(b)(底圖據Zhao et al., 2018b)Fig.1 Simplified maps showing the distribution of Early Yanshanian granites in South China (a) amd showing the distribution of main W deposits in southern Jiangxi Province (b) (modified after Zhao et al., 2018b)

2 礦床地質特征

礦區地層主要為震旦系、寒武系，少數泥盆系分布在礦區東部，以及山坡低洼地帶的第四系。其中震旦系和寒武系淺變質砂巖為主要賦礦圍巖，占礦區出露地層面積的90%以上(圖3)。

圖2 合龍鎢礦床及外圍構造和巖體分布簡圖(據贛南地質調查大隊, 2020(1)贛南地質大隊. 2020. 江西省贛州市贛縣區賴坑合龍礦區(整合)鎢礦資源儲量核實報告修改)

圖3 贛縣合龍鎢礦床地質簡圖(據贛南地質調查大隊, 2020修改)1-泥盆系中棚組；2-泥盆系云山組；3-寒武系牛角河組；4-震旦系老虎塘組；5-震旦系壩里組；6-中粒二云母花崗巖；7-中細粒似斑狀花崗巖；8-細粒二云二長花崗巖；9-斷層；10-237號勘探線；11-鎢礦化帶及編號Fig.3 Simplified Geological map showing the Helong W deposit in Ganxian County1-Devonian Zhongpeng Fm.; 2-Devonian Yunshan Fm.; 3-Cambrian Niujiaohe Fm.; 4-Sinian Laohutang Fm.; 5-Sinian Bali Fm.; 6-medium grain two mica granite; 7-medium fine grain porphyritic granite; 8-fine grain two mica two feldspar granite; 9-fault; 10-exploration line 237; 11-W mineralization zone and its number

礦區發育北東東向(F5、F6、F8、F9)、近南北向(F2)和東西向(F11、F12)三組斷裂。北北東向斷裂和近東西向斷裂為主要控礦斷裂，F2斷裂發育強烈的硅化、綠泥石及黃鐵礦化，傾向270°～285°，傾角∠50°～66°。F5斷層以壓扭性為主，硅化強烈，多期活動特征明顯，傾向300°～340°，傾角∠55°～80°。F6斷層表現為巖石的硅化破碎，構造角礫巖發育，同樣也是以壓扭性為主，傾向290°～330°，傾角∠60°～80°。F8斷層為將軍石斷裂，發育明顯鎢礦化、伴隨強烈硅化和后期大量網脈狀充填，傾向305°～350°，傾角∠65°～80°。F7賴坑斷裂為寒武紀和震旦紀地層分界，為張扭性斷裂，傾向為南南西，傾角∠75°。

礦區花崗巖較少出露，僅在F8斷裂帶中見有花崗斑巖脈，主要為深部鉆孔揭露的隱伏黑云母花崗巖、少量花崗斑巖、細晶巖和細粒花崗巖脈。

2.1 礦體特征

合龍鎢礦床由金竹萍和賴坑兩個礦段組成，目前共圈定工業礦體48條；金竹萍礦段主要為深部勘查新發現的隱伏巖體內石英細脈-云英巖型鎢礦體，礦體主要賦存于隱伏花崗巖體頂部；賴坑礦段主要為石英大脈型鎢礦體，礦體主要賦存于巖體外部淺變質砂巖地層。金竹萍礦段又分為東北部金竹萍脈組和西南部橋頭壩脈組(圖4)，礦體厚度為0.1～2.1m，平均厚度0.84m，WO3品位介于0.60%～5.864%，平均為2.264%；賴坑礦段主體為南北向礦脈組(圖5)，礦體厚度為0.02～0.73m，平均厚度0.25m，WO3品位介于1.25%～19.78%，平均為4.61%。

合龍鎢礦床的礦體整體特征表可見表1。

表1 合龍鎢礦床礦體特征一覽表

圖4 合龍鎢礦床金竹萍礦段237號地質剖面(據贛南地質調查大隊, 2020修改)1-震旦系壩里組；2-燕山早期黑云母二長花崗巖；3-斷層；4-礦體及編號；5-巖體界線Fig.4 Geological profile along the prospecting line No.237 in Jinzhuping section of Helong W deposit1-Sinian Bali Formation; 2-Early Yanshanian biotite monzogranite; 3-fault; 4-ore bodies and its number; 5-pluton boundary

圖5 賴坑礦段外帶石英脈型黑鎢礦+白鎢礦礦體特征照片(a、b)合龍鎢礦床賴坑礦段420中段白鎢礦礦化與云英巖化細脈帶；(c、d)合龍鎢礦床賴坑礦段420中段黑鎢礦化白鎢礦礦化薄脈帶；(e、f)合龍鎢礦床賴坑礦段420中段黑鎢礦化白鎢礦礦化薄脈帶Fig.5 Characteristics of wolframite and scheelite orebodies in Laikeng ore section(a, b) scheelite mineralization and greisenization veinlet zone of Laikeng ore section in Helong W deposit; (c, d) scheelite mineralized thin vein zone of Laikeng ore section in Helong W deposit; (e, f) scheelite mineralized thin vein zone of Laikeng ore section in Helong W deposit

2.2 礦石特征

合龍鎢礦床主要礦石類型為石英脈型黑鎢礦、白鎢礦礦石和石英脈型黑鎢礦礦石、云英巖型黑鎢礦硫化物礦石(圖6)。礦物組合中主要礦石礦物為黑鎢礦、白鎢礦和輝鉬礦(圖7、圖8)，含少量的黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦等；脈石礦物為石英、云母、螢石等；次生礦物有高嶺土、鎢華、褐鐵礦、斑銅礦、銅藍、孔雀石等(圖8)。

圖6 單偏光鏡下賴坑礦段黑鎢礦與白鎢礦共生特征照片Fig.6 paragenesis characteristics of wolframite and scheelite in Laikeng ore section under PPL

圖7 賴坑礦段石英脈型鎢礦礦石照片(a、b)黑鎢礦、白鎢礦與黃鐵礦在石英脈中共生；(c、d)黑鎢礦、白鎢礦共生于石英脈Fig.7 Quartz vein type W ore in Laikeng ore section(a, b) wolframite, scheelite and pyrite quartz vein coexist; (c, d) wolframite and scheelite coexist in quartz vein

圖8 金竹萍礦段內脈帶石英脈-云英巖型礦化巖芯照片(a) ZK3504黑鎢礦化石英脈；(b)黑鎢礦-錫石(Cst)礦化石英脈-云英巖；(c)黑鎢礦化云英巖；(d)黑鎢礦-黃銅礦(Ccp)化石英脈共生；(e)中粒黑云母花崗巖；(f)黑鎢礦化輝鉬礦(Mot)化石英脈Fig.8 Quartz vein-greisen type mineralization in endocontact zone of Jinzhuping ore section(a) ZK3504 wolframized quartz vein; (b) wolframite-cassiterite (Cst) mineralized quartz vein greisen; (c) wolframized greisen; (d) wolframite-chalcopyrite (Ccp) fossil quartz vein paragenesis; (e) medium grained biotite granite; (f) quartz vein of wolframization and molybdenization (Mot)

礦石結構主要為交代結構、自形半自形晶結構以及交代殘余結構等；礦石的構造主要為條帶狀構造、脈狀構造、塊狀構造以及浸染狀構造等。

合龍鎢礦床中黑鎢礦為最主要礦石礦物，占到鎢礦資源量約90%。黑鎢礦常為褐黑色，金屬光澤，厚板狀、長柱狀、粒狀(圖9a)，比重大，兩組解理極其發育。單晶常較粗大，長0.5～10cm， 多呈板狀集合體產于石英脈中(圖9b)， 生長于脈壁、脈內或脈分枝部位，垂直或斜交脈壁生長。

圖9 黑鎢礦在石英脈中的單顆粒和集合體形式賦存(a)黑鎢礦產于石英脈中；(b)石英脈中的板狀黑鎢礦Fig.9 Wolframite occurs in the form of single particle and aggregates in quartz vein(a) wolframite in quartz vein; (b) tabular wolframite in quartz vein

2.3 礦物組合與圍巖蝕變

根據主礦體中礦物組合和穿插關系，將合龍鎢礦床劃分為高溫階段石英期(不含礦)、石英黑鎢礦礦化期、石英黑鎢礦白鎢礦硫化物期、石英硫化物期和碳酸鹽期五個階段。石英作為主要脈石礦物貫穿整個成礦過程，錫石在成礦早-中期階段出現，黑鎢礦要早于白鎢礦形成，黑鎢礦與白鎢礦在第二階段末期至第四階段初期均有出現。輝鉬礦主要在石英-鎢礦-硫化物期出現。由此判斷成礦過程中，黑鎢礦與錫石近乎同時形成，白鎢礦略晚于黑鎢礦，輝鉬礦也是主成礦期的產物(圖10)。

圖10 合龍鎢礦床礦物生成次序表Fig.10 Metallogenic stages of Helong W deposit

合龍鎢礦床中常見的蝕變有：硅化、鐵鋰云母化、云英巖化、電氣石化以及綠泥石化等。

3 樣品采集和實驗方法

3.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

本次工作采集合龍鎢礦床金竹萍礦段ZK4104鉆孔590～610m巖芯用于鋯石挑選和LA-ICP-MS法定年，樣品為灰白色、花崗結構、塊狀構造的中細粒黑云母花崗巖。主要礦物有石英、鉀長石、斜長石、黑云母。

花崗巖樣品經人工破碎后，按照重力和磁選的方法挑選出所需要的鋯石，在雙目鏡下挑選，然后將待測的鋯石樣品、標準鋯石以及人工合成的NIST612硅酸鹽玻璃分別置于環氧樹膠制靶，然后磨至一半，用于投射、反射、陰極發光以及LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析。

樣品測試工作在南京聚譜實驗室完成，所用儀器為Finnigan Neptune型多接收電感耦合等離子體質譜MC-ICP-MS和與之配套的 New Wave UP 213激光剝蝕系統。激光剝蝕束斑直徑為25μm，頻率為10Hz，能量密度為2.5J/cm2，用He作為載氣。詳細實驗流程可參見文獻(侯可軍等, 2009; Liuetal., 2010a; Huetal., 2011)。后期數據處理采用ICPMSDataCal程序，并利用Isoplot 3.0程序繪制鋯石年齡諧和圖(Liuetal., 2010a, b)。

3.2 輝鉬礦Re-Os測年

本次工作采集合龍鎢礦床金竹萍礦段ZK3901鉆孔438～441m輝鉬礦化黑鎢礦化石英脈礦石、ZK3902鉆孔400m輝鉬礦化黑鎢礦化石英脈礦石、ZK4303鉆孔19～422m、443～446m輝鉬礦化黑鎢礦化石英脈礦石、ZK4503鉆孔474m輝鉬礦化黑鎢礦化石英脈礦石以及賴坑礦段420中段4號脈體礦石，用于輝鉬礦Re-Os法定年。輝鉬礦在肉眼下可見為鉛灰色，金屬光澤，呈鱗片狀晶體，污手且有油膩感。輝鉬礦常與黑鎢礦共生。

樣品粉碎并篩選，挑選無氧化、無污染的98%以上純度的樣品，在瑪瑙體內充分研磨至200目。樣品分析和測試在國家地質實驗測試中心同位素實驗室完成，儀器是采用美國TJA公司生產的TJAx-Series電感耦合等離子質譜儀進行Re-Os同位素測年。輝鉬礦Re-Os同位素的詳細分析方法參見文獻(杜安道等, 2001, 2007; 李晶等, 2010)。

3.3 電子探針分析

本次工作采集合龍鎢礦床金竹萍礦段ZK3504鉆孔368m巖芯和賴坑礦段420中段3號脈體的典型礦石，用于黑鎢礦與白鎢礦電子探針實驗。本實驗在中國地質科學院電子探針實驗室進行。儀器型號為日本公司生產的JXA-8230電子探針儀。測試條件為：加速電壓為15kV，電流為15nA，束斑直徑為1μm，儀器的檢測限制為0.01%～0.05%。測試元素包括WO3、CaO、SiO2、FeO等，采用ZAF校正法。

3.4 黑鎢礦和白鎢礦原位LA-ICPMS成分分析

用于黑鎢礦和白鎢礦原位微量元素測試的樣品同3.3中電子探針分析樣品，采用德國Thermo Fisher科學公司的x系列ICP-MS與中國地質科學院國家地質分析研究中心的J200-343nm Yb：光纖飛秒激光燒蝕系統(Applied Spectra，美國)進行黑鎢礦與白鎢礦的原位微量元素分析。氦氣攜帶從室燒蝕樣品氣溶膠與氬氣補充氣體和氮氣作為額外的雙原子氣體混合，以提高靈敏度。黑鎢礦與白鎢礦樣品以8Hz、6J/cm2的重復頻率燒蝕50s，燒蝕坑直徑約50μm。校正是在外部完成的，每10個樣品使用2個NIST SRM 610和1個NIST SRM 612，以Ca作為內部標準校正儀器漂移。使用商業軟件ICP-MSDataCal 10.8進行數據縮減(Liuetal., 2008)。LA-ICP-MS對稀土元素的檢出限為0.05×10-6～0.1×10-6。對標準SRM 610和SRM 612的反復分析表明，大多數分析元素的精密度和準確度都優于10%。

4 測試結果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結果

本次對區內隱伏細粒黑云母花崗巖(樣品號JZP-ZK4104)中25個顆鋯石進行了U-Pb同位素測定(表2)，除5個測點在普通鉛的影響下發生偏差，主要測點在206Pb/238U與207Pb/235U諧和圖解中均具有很好的諧和關系，表明鋯石形成后其U-Pb同位素體系具有很好的封閉性，沒有U或Pb同位素的明顯丟失或加入。在鋯石諧和年齡圖解上，該樣品的206Pb/238U-207Pb/235U諧和年齡為159.1±2.3Ma (MSWD=6.1)，206Pb/238U加權平均年齡為159.0±2.6Ma (MSWD=2.3)，兩者在誤差范圍內基本一致，可以代表含礦巖體的侵入結晶年齡(圖11)。

表2 金竹萍巖體中細粒黑云母花崗巖(樣品JZP-ZK4104)LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年結果

圖11 金竹萍礦段中細粒黑云母花崗巖鋯石U-Pb諧和圖解Fig.11 U-Pb concordia diagram of zircons from medium-fine grained biotitic granite of Jinzhuping ore section

4.2 輝鉬礦Re-Os年齡

本次實驗測定合龍礦床中輝鉬礦Re-Os同位素樣品兩組，其中金竹萍礦段4件和賴坑礦段5件，數據結果如表3。金竹萍礦段4件輝鉬礦Re-Os模式年齡為157.0～159.7Ma，變化范圍較小。使用Isoplot軟件繪制了輝鉬礦Re-Os的等時線圖和加權平均年齡圖，得到輝鉬礦Re-Os等時線年齡為157.3±1.5Ma (MSWD=0.56)，加權平均年齡為157.9±1.3Ma (MSWD=0.94)(圖12)。賴坑礦段5件輝鉬礦Re-Os模式年齡為157.2～158.7Ma，變化范圍同樣較小，輝鉬礦Re-Os等時線年齡為159.6±4.4Ma (MSWD=0.20)，加權平均年齡為158.3±1.3Ma (MSWD=0.46)(圖12)。兩組等時線年齡均與其模式年齡十分接近，表明測試結果可靠。此外，求得的普187Os的質量分數接近于0，表明普通鋨含量低，187Os基本由187Re衰變形成，所獲得的模式年齡可以代表成礦期內輝鉬礦的結晶時間。

表3 合龍鎢礦床輝鉬礦Re-Os同位素數據

圖12 金竹萍礦段(a、b)與賴坑礦段(c、d)輝鉬礦Re-Os等時線年齡和加權平均年齡Fig.12 Re-Os isochron and weighted average ages of molybdenite from Jinzhuping ore section (a, b) and Laikeng ore section (c, d)

4.3 黑鎢礦和白鎢礦電子探針分析結果

賴坑外帶石英大脈型礦體中黑鎢礦的WO3的變化范圍為74.19%～75.97%，平均為74.80%(表4)；金竹萍內帶石英細脈型黑鎢礦的WO3的變化范圍為72.61%～75.07%，平均為74.18%。外帶黑鎢礦中FeO的變化范圍為16.49%～18.30%，平均為17.57%；MnO的變化范圍為6.96%～7.79%，平均為7.33%。內帶黑鎢礦中FeO的變化范圍為5.21%～17.40%，平均為9.71%；MnO的變化范圍為8.14%～19.16%，平均為15.27%(表4)。外帶礦物中鐵的平均含量明顯高于錳的含量，礦物成分以含錳鎢鐵礦為主。內帶礦物中錳的平均含量明顯高于鐵的含量，礦物成分以含鐵鎢錳礦為主(徐國風, 1981; 譚運金, 1982)。內帶和外帶的黑鎢礦中都含有一定量Nb2O5，還含有其它多種微量元素，如In、Mg、Sn等。

賴坑石英大脈型鎢礦體中白鎢礦的CaO含量變化不大，變化范圍為19.76%～20.68%，平均為20.24%。礦物中WO3的含量變化范圍為77.67%～80.27%，平均為79.06%(表5)。賴坑白鎢礦中含有多種微量金屬元素，如Mn、Fe、Mg、Nb等，其中Mo含量相對較低。

4.4 黑鎢礦和白鎢礦原位LA-ICPMS成分分析結果

合龍鎢礦床中黑鎢礦、白鎢礦的稀土元素和微量元素測試結果分別列于(表6、表7、表8和表9)。結果顯示，內帶黑鎢礦Nb含量在3033×10-6～7099×10-6，平均為4554×10-6；外帶黑鎢礦Nb含量在45.92×10-6～247.2×10-6，平均為134.8×10-6。白鎢礦Nb含量在0.23×10-6～405.3×10-6，平均為130.3×10-6。黑鎢礦和白鎢礦中除特征元素Nb之外，還含有Sr、Y、Ag、In等元素，且Y的含量較高。內帶黑鎢礦Y含量在309.5×10-6～661.3×10-6，平均為470.6×10-6；外帶黑鎢礦Y含量在23.54×10-6～260.4×10-6，平均為145.5×10-6。白鎢礦Y含量在1.88×10-6～336.4×10-6，平均為127.4×10-6。內帶黑鎢礦稀土總量∑REE為10704×10-6，LREE為152.1×10-6，HREE為10552×10-6；外帶黑鎢礦稀土總量∑REE為2265×10-6，LREE為15.91×10-6，HREE為2250×10-6；白鎢礦稀土總量∑REE為2002×10-6，LREE為85.16×10-6，HREE為1917×10-6。利用球粒隕石標準化處理，得到內外帶黑鎢礦和白鎢礦的球粒隕石的標準化模式配分圖，均呈現重稀土富集、輕稀土虧損的左傾斜分布(圖13、圖14)，內-外帶黑鎢礦與白鎢礦的稀土元素配分趨勢相似，但在含量上有所不同。

表6 合龍白鎢礦稀土元素數據(×10-6)

表7 合龍黑鎢礦稀土元素數據(×10-6)

表8 合龍白鎢礦微量元素數據(×10-6)

圖13 合龍鎢礦床賴坑礦段白鎢礦球粒隕石標準化稀土元素配分圖(標準化值據Sun and McDonough, 1989)Fig.13 Chondrite-normalized REE distribution patterns for scheelite samples from Laikeng ore section (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

圖14 合龍鎢礦床賴坑礦段(a)和金竹萍礦段(b)黑鎢礦球粒隕石標準化稀土元素配分圖(標準化值據Sun and McDonough, 1989)Fig.14 Chondrite-normalized REE distribution patterns for wolframite samples from Laikeng ore section (a) and from Jinzhuping ore section (b) in Helong W deposit (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

5 討論

5.1 成巖成礦時代

于都-贛縣礦集區成巖成礦年代學研究表明，興國江背礦田鎢成礦作用發生在155.3～161.7Ma，其中巖前矽卡巖型鎢礦成礦時代為159.2Ma(Zhaoetal., 2018b)，畫眉坳外接觸帶石英脈型礦體成礦時代為157.1Ma(Fengetal., 2015; Zhaoetal., 2018b)。于都盤古山礦田中，鐵山壟石英脈型鎢礦床中花崗巖侵位年齡為154.9～159.7Ma(張文蘭等, 2012)，盤古山石英脈型鎢礦成礦時代為155.3Ma(方貴聰, 2014)。本次研究確定了合龍鎢礦床外帶石英大脈型鎢礦的成礦年齡為159.6Ma，深部隱伏黑云母花崗巖的成巖時代為159.0Ma，巖體內金竹萍礦段石英細脈-云英巖型鎢礦成礦年齡為157.3Ma。合龍鎢礦床成礦年代與礦集區內鎢成礦作用時間基本一致，指示鎢成礦作用與區域花崗質巖漿活動具有密切成因聯系。

合龍鎢礦床兩類礦體的成礦年齡與成巖年齡接近，反映出合龍鎢礦床的成巖與成礦作用基本同時進行，幾乎沒有或存在很小的時間差。花崗巖成礦要經歷巖漿的冷凝、揮發、聚集、金屬礦物的沉淀的過程，但是上述原因導致的花崗巖侵位與成礦作用在時間上差異不會很大(毛景文等, 2007; Yuanetal., 2007; 王登紅等, 2010b; Huangetal., 2011; 董超閣等, 2018)。合龍鎢礦床的成礦作用緊隨花崗質巖漿的主體侵位而發生，Re-Os模式年齡和單顆粒鋯石年齡信息顯示，外帶石英大脈型鎢礦體形成時間略早于巖體內石英細脈-云英巖型礦體。

輝鉬礦Re-Os同位素體系不僅可以確定金屬礦床的成礦年齡，還可通過其輝鉬礦的Re含量示蹤成礦物質來源(Maoetal., 1999; 蔣少涌等, 2000)。孟祥金等(2007)對全國斑巖型輝鉬礦Re-Os同位素進行了綜合分析，Re的含量在100×10-6～1000×10-6，成礦物質來源是以地幔物質為主；Re的含量在10×10-6～100×10-6，成礦物質來源是以殼幔混合源為主；Re含量為(1～n)×10-6或更低，成礦物質以殼源物質為主。合龍鎢礦床中內脈帶4件輝鉬礦的Re含量在0.5×10-6～4.3×10-6，外脈帶5件輝鉬礦的Re含量在7.0×10-6～13.6×10-6，指示合龍鎢礦成巖成礦物質主要來自于地殼，可能有少量地幔物質加入。

近年來，華南地區積累了大量的不同類型礦床的成巖成礦年代學數據。毛景文等(2004)提出華南地區金屬礦成礦集中在三個時間段：170～150Ma、140～126Ma和110～80Ma。華仁民等(2005)認為華南地區中生代發生過三次大規模的成礦作用：分別是燕山早期180～170Ma、燕山中期170～139Ma(第一階段170～150Ma、第二階段150～139Ma)、第三次是燕山晚期125～98Ma。Zhaoetal.(2021)將華南地區W礦床時空分布規律與深部構造-熱事件緊密聯系，提出華南地區三條鎢多金屬成礦帶，即：南嶺W成礦帶(NLB)(170～150Ma)、揚子東部W成礦帶(EYB)(150～120Ma)和東南沿海W-Sn多金屬成礦帶(SCB)(120～80Ma)，建立了花崗質侵入巖相關鎢多金屬礦成礦模式和華南中生代四階段鎢多金屬礦成礦動力學模型。合龍鎢礦位于南嶺成礦帶東段，其成巖成礦作用集中在157～159Ma，是在古太平洋板塊俯沖背景下，華南地區中生代大規模花崗質巖漿活動與鎢多金屬成礦作用的產物。

5.2 黑鎢礦與白鎢礦共生關系

黑鎢礦作為主要礦石礦物貫穿整個成礦期，其元素的變化可以指示礦物形成的物理化學條件并示蹤成礦熱液演化。合龍鎢礦床石英大脈型礦體中黑鎢礦以含錳鎢鐵礦為主，鐵的含量比錳高，而巖體內細脈-云英巖型礦體中的黑鎢礦則主要以含鐵鎢錳礦為主，說明外帶礦體的成礦溫度要略高于巖體內，即外帶黑鎢礦沉淀早于內帶黑鎢礦。兩者MnO-FeO投點具有一定的線性關系，外帶黑鎢礦投點相對集中，而內帶黑鎢礦投點則更加分散(圖15)，指示外帶成礦作用較集中，可能經歷了黑鎢礦的相對快速結晶，而內帶成礦作用則經歷了較充分的成礦熱液演化，表現為隨著溫度降低，含礦熱液中黑鎢礦分段成礦。內外帶黑鎢礦的REE球粒隕石標準化配分曲線(圖14)均呈現明顯的重稀土(HREE)富集特征，內帶黑鎢礦的LREE/HREE比值(0.0073～0.0224)相對高于外帶黑鎢礦的LREE/HREE比值(0.0001～0.0211)，同樣指示內帶型含礦熱液經歷了更充分的分異和演化。鎢礦物的δEu值是成巖成礦物質來源的重要標志之一，其數值大小取決于巖漿的分異程度(張玉學等, 1990; 任云生等, 2010)。合龍鎢礦床中黑鎢礦出現了較明顯的Eu負異常，且δEu變化范圍較大(內帶δEu=0.0025～0.91，外帶δEu=0.08～3.25)，內外帶黑鎢礦的δEu異常與Sm、 Gd的富集趨勢呈不同程度的負相關，說明黑鎢礦在沉淀過程中，含礦熱液的環境發生變化。

合龍鎢礦床賴坑礦段石英大脈型礦體中黑鎢礦與白鎢礦緊密共生，并被白鎢礦、黃鐵礦包圍，白鎢礦常沿裂隙穿插和交代早期形成的黑鎢礦(圖5、圖9、圖16)，指示黑鎢礦生成于主成礦階段，白鎢礦晚于黑鎢礦成礦。Mo元素常富集在巖漿結晶分異晚期的高溫熱液中，其離子半徑與W元素的離子半徑近似，所以可以在鎢的產物中得到一定比重的富集，在白鎢礦中尤為明顯(劉英俊和馬東升, 1987; 馬東升, 2009)。在寶山矽卡巖型鎢礦床白鎢礦形成過程中，含礦熱液溫度從接近巖漿值625～450℃下降到300～200℃之間，溫度逐漸降低，白鎢礦中Mo含量也逐漸減少(Zhaoetal., 2018a)。所以在合龍鎢礦床的白鎢礦中Mo的含量較低，指示其為中低溫含礦熱液的產物；而具有較高的W/Mo比值，W和Mo的相關性圖解中指示合龍白鎢礦形成于相對還原的環境(圖17)，由此判斷其為外帶熱液演化相對晚期的產物。

圖15 黑鎢礦MnO、FeO比值投點圖(底圖據李逸群和顏曉鍾, 1991)Fig.15 Ratio of MnO and FeO of wolframite (base map after Li and Yan, 1991)

圖16 合龍白鎢礦La-Ce-Y三角圖解(底圖據張玉學等, 1990)Fig.16 La-Ce-Y ternary diagram of Helong scheelite (base map after Zhang et al., 1990)

圖17 合龍鎢礦床白鎢礦W-Mo圖(底圖據Song et al., 2014)Fig.17 W vs. Mo diagram of Helong scheelite (base map after Song et al., 2014)

合龍白鎢礦中Y與∑REE間呈正相關(圖18)，由于Y元素是第5周期過渡元素的起點，與稀土元素性質相似，指示合龍白鎢礦中重稀土富集的特點。合龍鎢礦床黑鎢礦與白鎢礦均具有相似的稀土配分模式，但在含量上有所不同。通常認為，重稀土相對輕稀土而言更穩定，所以重稀土元素趨于在成礦流體中富集。因此黑鎢礦和白鎢礦中的稀土元素的變化趨勢，可以表示成礦物質的來源與運移，指示外帶黑鎢礦、白鎢礦和內帶黑鎢礦來自同一次巖漿期后熱液成礦作用，而白鎢礦中稀土含量明顯的高于內帶黑鎢礦，同樣指示外帶黑鎢礦-白鎢礦-內帶黑鎢礦熱液演化疊加成礦的過程。

圖18 合龍白鎢礦Y-∑REE圖解(底圖據Bau and M?ller, 1992)Fig.18 Y vs. ∑REE diagram of Helong scheelite (base map after Bau and M?ller, 1992)

5.3 成礦模式

南嶺石英脈型鎢礦床以“五層樓”模式而聞名業內，其垂直變化特征包括：微裂隙觸變帶(以云母線或云母-石英線為主)、稀疏-密集細脈帶、薄脈細脈帶、薄脈組、大(薄)脈(廣東有色金屬地質勘探公司九三二隊, 1966)；而后發展為“五層樓+地下室”模式，指在具備“五層樓”格局脈狀礦體的礦區，有可能存在層狀、似層狀、透鏡狀產出的礦體，前者以直立、近直立礦脈為主，后者以水平、近水平礦脈為主(許建祥等, 2008; 王登紅等, 2010a)；以九龍腦礦田為典型研究并對比華南主要鎢礦區特征，進一步提出了以成礦花崗巖為空間配置主線，涵蓋外帶石英脈型礦體、外帶破碎帶型礦體、巖體接觸-交代型礦體、內帶石英脈型礦體和內帶細脈-浸染型礦體為一體的花崗質侵入巖相關鎢多金屬成礦模式(趙正等, 2017; Zhaoetal., 2021)。合龍鎢礦床以外帶石英大脈型鎢礦體與內帶石英細脈-云英巖型鎢礦體分帶共生為特征，其外帶石英大脈型鎢礦具有“五層樓”分帶特征，但與盤古山典型外帶石英脈型鎢礦有所不同，合龍賴坑礦段石英脈垂向延伸較短，礦物學研究表明其含礦熱液結晶速率較快、黑鎢礦成礦階段集中，內帶石英細脈-云英巖型鎢礦體形成略晚于外帶脈型鎢礦體，成礦物質卸載較充分、礦化規模較大。

綜上，本文建立了合龍石英脈-云英巖型鎢礦床成礦模式(圖19)。在燕山早期，由于古太平洋板塊向歐亞大陸邊緣溝-弧-盆俯沖機制效應，華南東部板內巖漿活動強烈，地殼發生部分熔融形成富鎢的花崗質巖漿，富礦巖漿主要沿東西向與北東向深斷裂交匯部向淺部地殼運移，隨著溫度、壓力的降低和巖漿結晶分異作用的進行，酸性揮發分逸出，氧逸度升高，富鎢成分逐步聚集形成含礦熱液。含礦熱液在剛侵位的巖體頂部聚集，率先在巖體頂部圍巖中沿先成裂隙形成中高溫熱液石英大脈型黑鎢礦礦體，成礦熱液中黑鎢礦率先充分結晶，并在中后階段局部交代含Ca地層形成白鎢礦；深斷裂交匯處深部巖漿房物質供給相對充分，在礦區深部形成富W礦漿，隨著主體巖漿侵位，后續含礦熱液進入花崗巖體頂部裂隙，形成近平行產出的細脈帶并伴有較大規模的云英巖化。巖體內含礦熱液緊隨巖漿固結之后形成，脈體以細脈為主，沿巖體頂部內接觸帶分布，成礦熱液與圍巖在溫度壓力方面差異相對較小，成礦熱液演化和礦物質結晶較充分，主要含礦熱液中黑鎢礦分階段成礦，晚期與硫化物伴生，形成了具有合龍鎢礦床特色的內接觸帶型石英細脈-云英巖型黑鎢礦礦體與外帶石英大脈型礦體分帶共生的結構。

圖19 合龍鎢礦床成礦模式圖Fig.19 Metallogenic model of Helong W deposit

6 結論

(1)合龍鎢礦床外帶石英大脈型鎢礦體的成礦時代為159.6Ma，巖體內石英細脈-云英巖型礦體的成礦時代為157.3Ma，深部隱伏花崗巖成巖時代為159.0Ma，鎢的成礦作用緊隨花崗質巖漿侵入而發生，與贛南地區其它石英脈型鎢礦床同屬華南中生代大規模陸內巖漿活動與多金屬成礦作用的產物。

(2)合龍鎢礦床以外帶石英大脈型黑鎢礦+白鎢礦與巖體內細脈-云英巖型黑鎢礦分帶共生成礦為特色，本文在花崗質侵入巖相關鎢多金屬成礦模式基礎上，研究提出“合龍式”石英脈-云英巖型鎢礦成礦模式。

(3)“合龍式”鎢礦床作為巖漿期后熱液型礦床，含礦熱液沿巖體頂部基底地層先成張性裂隙快速上升冷卻，黑鎢礦優先結晶，而后白鎢礦沿黑鎢礦邊緣生長或石英脈裂隙交代成礦；深部富礦巖漿和含礦熱液供給充分，內帶鎢礦體主要賦存于巖體侵位后的頂部裂隙中，形成多組近平行的石英細脈-云英巖型黑鎢礦礦體，云英巖型礦化主要產出于脈側、脈組頂部與花崗巖接觸帶。

致謝本文野外工作得到了潤鵬礦業合龍鎢礦的配合和幫助；實驗工作得到了李超老師、陳振宇老師等多位實驗室老師的幫助；編輯部和審稿專家提出了諸多建設性意見，在此一并致以最誠摯的謝意。