周曉寧，范 川，李江力，孫 騰，湯 旋，李正華，李賢軍，劉文文

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034)

鎢礦作為一種重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源[1]，廣泛應(yīng)用于電力、電子、石油、化工及軍事等領(lǐng)域。中國(guó)鎢礦資源豐富，儲(chǔ)量、產(chǎn)量、消費(fèi)量及出口量均居世界首位[2]。華南南嶺一帶作為世界上密度最大的鎢礦匯集區(qū)[3]，鎢礦類(lèi)型齊全。20世紀(jì)60年代開(kāi)創(chuàng)了經(jīng)典的“五層樓”脈型鎢礦化模式，近年則提出了“五層樓+地下室”的找礦模型[4-5]，并形成有較完整的花崗巖成巖成礦理論體系[6]。隨著近幾年鎢礦找礦工作的不斷開(kāi)展，鎢礦分布顯示出“南鎢北擴(kuò)”、“東鎢西擴(kuò)”[7-8]的趨勢(shì)。

金家溝鎢礦床位于鄂東北蘄春縣境內(nèi)，是近年大別山東段南側(cè)新發(fā)現(xiàn)的重要白鎢礦礦產(chǎn)地之一。前期礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查階段通過(guò)巖石地球化學(xué)剖面測(cè)量發(fā)現(xiàn)層控矽卡巖型白鎢礦，后期礦產(chǎn)普查通過(guò)土壤鎢異常查證發(fā)現(xiàn)石英脈型以及蝕變碎裂巖型(脈型)白鎢礦。本文詳細(xì)介紹該礦床的地質(zhì)特征，分析白鎢礦的控礦因素，并初步構(gòu)建白鎢礦不同礦化類(lèi)型的空間分布模式，對(duì)完善區(qū)域鎢礦成礦規(guī)律和指導(dǎo)礦區(qū)下一步找礦勘查具有重要意義。

1 成礦地質(zhì)背景

秦嶺—大別造山帶又叫中央造山帶，是橫跨中國(guó)中部的一條重要造山帶和成礦帶，產(chǎn)出金、銀、銅、鉬、鎢、鉛、鋅、稀土、金紅石、銻、鎳、磷等礦產(chǎn)資源[9-10]。金家溝礦區(qū)位于秦嶺—大別造山帶東端(圖1-a)，區(qū)域上出露古元古界大別巖群(Pt1D)、新元古界紅安巖群(Pt3H)、下震旦統(tǒng)陡山沱組(Z1d)、上震旦統(tǒng)燈影組(Z2dn)及第四系(Qhal)(圖1-b)。大別巖群為一套角閃巖相中深變質(zhì)巖系，巖性以片麻巖、變粒巖為主，局部夾薄層狀或透鏡狀石英巖、大理巖、石墨片巖。紅安巖群上部是重要的磷錳礦、石墨礦層，巖性主要為含磷錳大理巖、石英巖、石墨片巖等。陡山沱組巖性以石英片巖、二云母片巖為主，常含石榴石，局部夾薄層狀白云石大理巖。燈影組巖性以厚層、巨厚層塊狀白云石大理巖為主。

圖1 金家溝礦區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a)與區(qū)域地質(zhì)圖(b)(據(jù)龔銀杰等[11]修改)

區(qū)域上以早白堊世中酸性巖漿侵入活動(dòng)最為劇烈，分布有早白堊世綠楊、張榜、大同等幾個(gè)大巖體[12]，巖性為中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖、似斑狀中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖。新元古代中酸性巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)度次之，以魯家寨巖體為代表，經(jīng)歷了變質(zhì)變形改造，片麻狀構(gòu)造普遍發(fā)育。此外還見(jiàn)有新元古代超基性—基性巖漿巖，多呈巖墻、巖脈成群分布。

礦區(qū)位于孫沖向斜北翼，該向斜軸向?yàn)镹W向，兩翼及核部地層傾向SSW-SE，傾角30°～60°，受后期斷裂構(gòu)造與巖體侵入破壞影響，褶皺核部已不連續(xù)。孫沖向斜北東側(cè)次級(jí)褶皺與層控矽卡巖的分布密切相關(guān)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要發(fā)育NE-NNE向與NW向兩組，其中NNE向斷裂控礦作用明顯，賦存有石英脈型與蝕變碎裂巖型鎢礦。

2 礦床地質(zhì)概況

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露地層為大別巖群(圖2)，自下而上出露片麻巖—斜長(zhǎng)角閃巖巖組(Pt1D1)、變粒巖—大理巖巖組(Pt1D2)[13]。下部巖性為黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖等，呈黑白相間條帶狀分布，局部夾黑云二長(zhǎng)變粒巖，原巖為一套酸性火山巖夾中基性火山巖；上部巖性為黑云二長(zhǎng)變粒巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖，夾黑云斜長(zhǎng)角閃(片麻)巖與透鏡狀大理巖(Mbl)。透鏡狀大理巖為標(biāo)志層，呈薄層狀或透鏡狀產(chǎn)出于變粒巖或黑云斜長(zhǎng)角閃(片麻)巖中，厚約3 m，原巖為白云質(zhì)灰?guī)r，其矽卡巖化可形成層控矽卡巖型鎢礦。

礦區(qū)東北部為大同巖體，該巖體出露面積150 km2，由中心相似斑狀黑云二長(zhǎng)花崗巖與邊緣相中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖組成。大同巖體內(nèi)接觸帶含大量大別巖群捕擄體，局部混合巖化強(qiáng)烈；外接觸帶發(fā)育大量巖脈與小巖體，巖脈有石英脈、偉晶巖脈、花崗斑巖脈、細(xì)晶巖脈等。大同巖體巖石地球化學(xué)具有如下特征：主量元素顯示為一套高鉀鈣堿性系列巖石；微量元素高Sr、Ba，低Y、Yb；稀土元素富集LREE，低HREE[14]。前人測(cè)得大同巖體成巖年齡為120～110 Ma[15]，為燕山期(早白堊世)。

礦區(qū)褶皺為橫沖復(fù)式背斜，為孫沖向斜的次級(jí)褶皺，長(zhǎng)約1 300 m，軸面產(chǎn)狀110°～140°∠45°～60°，樞紐產(chǎn)狀210°∠15°。推測(cè)該褶皺為一斜臥褶皺，沿其核部發(fā)育有似層狀、透鏡狀矽卡巖層。礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以NNE向?yàn)橹?，主要有F2、F4、F7、F8、F9，次為NW向F1斷裂。F4斷裂長(zhǎng)約3.8 km，寬約20～30 m，傾向約130°，傾角為55°，斷裂帶內(nèi)見(jiàn)白鎢礦化石英脈體充填，局部發(fā)育斷層角礫巖、硅化碎裂巖，見(jiàn)有硅化、綠泥石化、高嶺土化等熱液蝕變，為逆斷層。

2.2 礦體特征

目前礦區(qū)共圈定5條鎢礦(化)體(圖2)。層控矽卡巖型鎢礦(化)體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出于矽卡巖層及其臨近圍巖中，總體傾向SE，傾角18°～44°，長(zhǎng)300～1 548 m，寬200～500 m，厚0.57～5.24 m。石英脈型與蝕變碎裂巖型鎢礦(化)體呈脈狀分布于F4斷裂內(nèi)(圖3-a)，總體傾向SE，傾角48°～80°，局部反傾NW，長(zhǎng)160～250 m，厚0.37～0.66 m。各礦體產(chǎn)狀、規(guī)模、形態(tài)特征見(jiàn)表1。

圖2 金家溝礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

表1 金家溝鎢礦(化)體產(chǎn)狀、規(guī)模、形態(tài)一覽表

2.3 礦石特征

礦石礦物主要為白鎢礦，層控矽卡巖型鎢礦的脈石礦物為石榴石(圖3-b)、透閃石、陽(yáng)起石、透輝石、磷灰石、鈉長(zhǎng)石、綠泥石、綠簾石，金屬礦物還有磁鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦、孔雀石、赤鐵礦等；石英脈型及蝕變碎裂巖型鎢礦的脈石礦物為鉀長(zhǎng)石、石英(圖3-c)，金屬礦物還有輝鉬礦、磁鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦等。

礦石結(jié)構(gòu)主要有柱狀變晶結(jié)構(gòu)、自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)(圖3-d、3-e)、變晶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為星點(diǎn)狀構(gòu)造(圖3-b)、細(xì)脈狀構(gòu)造(圖3-f)。

a.白鎢礦化石英脈野外露頭(Ⅳ礦化體)；b.白鎢礦呈密集星點(diǎn)狀分布于石榴石矽卡巖中；c.白鎢礦呈星點(diǎn)狀分布于石英脈裂隙內(nèi)；d.自形粒狀石榴石具顯著生長(zhǎng)環(huán)帶；e.石榴石粒間分布粒狀白鎢礦；f.正長(zhǎng)石呈脈狀穿切于石英脈而顯鉀長(zhǎng)石化；Qz.石英；Grt.石榴石；Sch.白鎢礦；Or.正長(zhǎng)石

按照礦石自然類(lèi)型可劃分為矽卡巖型、矽卡巖化大理巖型、石英脈型及蝕變碎裂巖型。

2.4 圍巖蝕變

層控矽卡巖型鎢礦圍巖蝕變主要為矽卡巖化，石英脈型與蝕變碎裂巖型鎢礦圍巖蝕變則見(jiàn)有鉀化、硅化、黃鐵礦化，其中硅化與白鎢礦成礦最為密切。

3 討論

3.1 控礦因素分析

金家溝鎢礦床發(fā)育三種礦化類(lèi)型，即以交代作用為主的層控矽卡巖型和以充填作用為主的石英脈型與蝕變碎裂巖型，其成礦是地層、巖漿巖、構(gòu)造等多重因素復(fù)合控制的結(jié)果。

3.1.1地層及巖性的控礦作用

多數(shù)情況下，與同一花崗巖體發(fā)生成因聯(lián)系的鎢礦化作用，在硅鋁質(zhì)圍巖中形成含黑鎢礦石英脈，在鈣質(zhì)圍巖中形成矽卡巖型白鎢礦[19]。然而，金家溝地區(qū)鎢礦化類(lèi)型與上述認(rèn)識(shí)并不完全一致，主要差別是片麻巖、變粒巖等硅鋁質(zhì)圍巖中形成含白鎢礦石英脈，與江西陽(yáng)儲(chǔ)嶺、廣東大寶山、湖南司徒等以硅鋁質(zhì)巖石為含礦圍巖的鎢礦床相似。因此，有學(xué)者[20-21]認(rèn)為含礦圍巖巖性并不是決定鎢礦化類(lèi)型的根本因素。金家溝地區(qū)石英脈內(nèi)含有較多硫化物(輝鉬礦、黃鐵礦)，推測(cè)成礦流體Ca2+豐富且具有高硫逸度、低氧逸度的特點(diǎn)，使得FeWO4+ S2-(或[S2]2-)=WS2+Fe1-XS(或FeS2)+O2反應(yīng)向右生成輝鎢礦,隨后輝鎢礦在富Ca2+富O流體環(huán)境下被氧化為白鎢礦[19]。石英脈型與蝕變碎裂巖型白鎢礦成礦流體中的Ca2+可能大部分繼承自大理巖矽卡巖化析出的Ca2+，因此大別巖群對(duì)石英脈型與蝕變碎裂巖型鎢礦同樣有影響，但遠(yuǎn)不如對(duì)層控矽卡巖型鎢礦的控制明顯。

3.1.2構(gòu)造的控礦作用

礦區(qū)內(nèi)鎢礦(化)體的定位明顯受構(gòu)造控制，其中層控矽卡巖型鎢礦(化)體定位于橫沖背斜核部，石英脈型與蝕變碎裂巖型鎢礦(化)體則定位于NNE向斷裂破碎帶中。

背斜或復(fù)式背斜軸部因礦液易于聚集且破裂發(fā)育，可為巖漿侵入及礦液運(yùn)移提供有利條件，常為控制成礦機(jī)率較高的構(gòu)造部位。橫沖復(fù)式背斜作為區(qū)域?qū)O沖向斜的次級(jí)褶皺，受到SE→NW逆沖推覆運(yùn)動(dòng)的影響，其軸部由于大理巖與變粒巖巖性不均一而形成“剝離”虛脫空間，為后期含鎢礦液的充填交代提供有利空間。因此，分布于大理巖附近的層控矽卡巖型白鎢礦體是產(chǎn)在有利構(gòu)造部位的礦體[22-23]，其定位受橫沖復(fù)式背斜軸部的控制。

礦區(qū)內(nèi)NNE向斷裂破碎帶與石英脈型及蝕變碎裂巖型鎢礦的產(chǎn)出密切相關(guān)，是有利的容礦構(gòu)造，直接控制上述鎢礦的分布、形態(tài)與產(chǎn)狀。NNE向F4斷裂貫穿大別巖群與大同巖體，是巖體與圍巖發(fā)生物質(zhì)、能量交換的重要通道之一，因此NNE向斷裂同樣是重要的導(dǎo)礦構(gòu)造。礦區(qū)受到區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與巖漿侵入等地質(zhì)應(yīng)力作用，沿巖石薄弱地帶生成一系列NNE向左行逆沖壓扭性斷裂，其斷裂面呈舒緩波狀起伏。前人[24-26]認(rèn)為波狀斷裂的位移剪切活動(dòng)可形成提供礦質(zhì)沉淀(通常形成石英脈)的虛脫空間，控制透鏡狀礦體的發(fā)育和空間分布。

3.1.3巖漿巖的控礦作用

巖漿活動(dòng)是地殼運(yùn)動(dòng)的主要形式之一，許多內(nèi)生礦床的形成和分布都不同程度地受巖漿活動(dòng)控制[27-28]。早白堊世中酸性巖漿活動(dòng)對(duì)礦區(qū)白鎢礦的控制在時(shí)空分布、礦物成分和成礦專(zhuān)屬性等方面均有反映。

鎢礦(化)體分布于大同巖體內(nèi)、外接觸帶中；層控矽卡巖型鎢礦(化)體位于大同巖體外接觸帶中，距離大同巖體邊界500～2 000 m；石英脈型鎢礦(化)體位于大同巖體內(nèi)、外接觸帶中；Ⅰ號(hào)鎢礦(化)體位于內(nèi)接觸帶，距離大同巖體100～400 m；Ⅴ號(hào)鎢礦(化)體位于外接觸帶，距離大同巖體800～1 300 m。礦區(qū)內(nèi)脈型鎢礦(化)體內(nèi)常伴生有少量輝鉬礦，與梨木嶺一帶的脈型鉬(銅)礦體為同一成礦系統(tǒng)的不同礦化類(lèi)型，兩者應(yīng)具有一致的成礦年齡。據(jù)輝鉬礦Re-Os年齡120.8～119.9 Ma[11]推測(cè)脈型鎢礦成礦年齡與大同巖體成巖年齡相近，均形成于早白堊世。

3.2 礦化模式

3.2.1礦(化)體與隱伏巖體的空間關(guān)系

目前礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)三類(lèi)鎢礦化類(lèi)型，其中石英脈型與蝕變碎裂巖型鎢礦(化)體呈脈狀、透鏡狀分布于NNE向斷裂破碎帶中，傾向SE，傾角較陡，層控矽卡巖型鎢礦(化)體呈似層狀分布于大理巖層兩側(cè)傾向SE，傾角較緩，距離石英脈型(蝕變碎裂巖型)礦(化)體西北側(cè)約1 km。按照各類(lèi)型礦(化)體的產(chǎn)狀關(guān)系可知：石英脈型(蝕變碎裂巖型)鎢礦(化)體主體分布于層控矽卡巖型鎢礦(化)體上部，垂向則具有“下層上脈”的分布特征與廣西羅維鎢多金屬礦床[32]、江西香爐山鎢礦床[33]所具有的“下層上脈”型空間分布特征相似，而不同于江西姚畈白鎢礦床[34]、湖南瑤崗仙鎢礦床[35]的“下脈上層”型空間分布特征。后期橫沖復(fù)式背斜沿核部風(fēng)化剝蝕，導(dǎo)致層控矽卡巖型鎢礦體上部的石英脈體大部分被風(fēng)化剝蝕，因此礦化類(lèi)型“下層上脈”的分布使得矽卡巖層內(nèi)部殘留礦化石英脈體遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于巖層外圍。

礦區(qū)內(nèi)大同巖體附近多發(fā)育強(qiáng)烈的混合巖化，缺少熱變質(zhì)巖類(lèi)，因此無(wú)法根據(jù)熱變質(zhì)相的空間分帶來(lái)預(yù)測(cè)深部隱伏巖體，此外礦區(qū)尚未進(jìn)行針對(duì)隱伏巖體識(shí)別的地球物理測(cè)量工作，但大同巖體內(nèi)分布的大別巖群殘留體以及橫沖背斜南東端出露的花崗巖巖枝，可以推斷金家溝深部為花崗巖。斷裂剪切作用可導(dǎo)致等溫面向上凸起，使重熔界面在斷裂破碎帶處相對(duì)凸起[36]，而巖漿分異富含揮發(fā)分的成礦流體，可在壓力差與溫度差的驅(qū)動(dòng)下，向低壓處(重熔界面凸起部位，亦即巖體“頂部”)運(yùn)移和匯聚[37]。Ⅴ號(hào)鎢礦體(兼具石英脈型與蝕變碎裂巖型)產(chǎn)出于巖體外圍侵入圍巖的小巖枝附近，與上述認(rèn)識(shí)一致，因此礦區(qū)內(nèi)大同巖體外圍的含鎢石英脈對(duì)于判別礦區(qū)內(nèi)(隱伏)小巖體的頂部具有一定的指示意義。

3.2.2礦化模式探討

中生代揚(yáng)子地塊與華北地塊發(fā)生陸陸碰撞，大別山東部金家溝一帶受其影響，于早白堊世形成Ⅰ型高鉀鈣堿性花崗質(zhì)巖漿巖體，同時(shí)礦區(qū)受區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)影響，形成有一系列NNE向斷裂與褶皺，為成礦提供了有利的巖漿、構(gòu)造條件。巖漿分異出的含鎢流體一部分沿NNE向斷裂破碎帶充填交代形成石英脈型與蝕變破碎帶型鎢礦(化)體，一部分進(jìn)入大理巖發(fā)生矽卡巖化，沿橫沖背斜核部虛脫空間形成層控矽卡巖型鎢礦(化)體。由于受NNE向斷裂破碎帶與大理巖層產(chǎn)狀影響，使得鎢礦化類(lèi)型在空間上顯示出“下層上脈”的分布特征(圖4)。

圖4 金家溝鎢礦床礦化模式示意圖

4 結(jié)論

(1)金家溝白鎢礦床發(fā)育層控矽卡巖型、石英脈型和蝕變碎裂巖型三種礦化類(lèi)型。

(2)金家溝鎢礦床是地層巖性、巖漿巖、構(gòu)造等多重因素耦合成礦的結(jié)果，其中大別巖群大理巖是形成白鎢礦的重要鈣質(zhì)來(lái)源，大同巖體為鎢成礦提供所需的鎢與熱動(dòng)力，構(gòu)造則控制鎢礦體的產(chǎn)出空間。

(3)金家溝地區(qū)的白鎢礦礦化類(lèi)型具有 “下層上脈”的空間分布特征，巖體外圍的含鎢石英脈對(duì)于判別(隱伏)小巖體的頂部具有指示意義。