江西大吉山钨矿容矿裂隙演化及与成矿关系探讨

2011-12-31谢明璜郭家松王定生

中国钨业 2011年5期

关键词：白云母大吉北东

谢明璜，郭家松，王定生

（江西有色地质勘查二队，江西赣州 341000）

大吉山钨矿是我国规模最大的石英脉型黑钨矿床之一，其深部异体共生钠化花岗岩型钽铌钨铍矿床。笔者以矿区多年地质勘查和矿山开采资料为基础，对含矿裂隙形成演化进行分析研究，形成几点认识，以期能为矿山边深部找矿有所裨益。

1 地质概况

1.1 地质构造

大吉山钨矿地处南岭东西向构造带东段中部，赣南加里东褶皱区九连山断隆西南端，区域性东西向构造和北东向构造的复合部位，就位于大吉山断隆与墩头盆地交接处。

矿区出露的地层主要为寒武系上统水石群的变质砂岩夹砂质板岩和板岩，泥盆系中、下统桂头群下亚群出露在矿区南东侧，与下伏寒武系呈角度不整合接触。

矿区构造复杂，按构造线走向大致可分为北东向、北西向、北北东向和近东西向构造。加里东—印支期构造形变以褶皱为主，燕山期以来表现为断裂活动为主要特征。加里东期运动使震旦-寒武系形成近EW向基底褶皱，印支期运动形成的SN向横跨隔挡式叠加褶皱及燕山期以来块断升降运动破坏了基底近EW向褶皱的连续性。矿区以北东向断裂和北西向容矿裂隙最为重要，两者构成大吉山矿区楼梯状构造格局。

1.2 构造演化

根据大吉山所处区域构造位置和矿区构造形迹，推断矿区构造形变经历如下几个阶段：

（1）加里东期基底褶皱变形阶段：在加里东期，最大主压应力（σ1）呈近SN（NNE—SSW）向，使震旦—寒武纪地层变形构成区域上的纬向构造，主要构造形迹是近EW（NWW）向褶皱构造。

（2）海西—印支期盖层褶皱变形阶段：在海西印支期，最大主压应力（σ1）呈近EW（NWW—SEE）向，以褶皱变形为主，形成轴向近SN的复式背向斜褶皱构造、密集节理和劈理构造。并产生一组横切褶曲的近东西向张性裂隙。NW—SE走向节理呈左行扭动，NE—SW走向节理呈右行扭动，构成平面上“X”型共轭节理。

（3）印支末期阶段：最大主应力（σ1）方向近SN向，形成的主要构造形迹是区域上的压扭性断裂（新华厦系），矿区主要构造形迹有东部的大吉山峰NE向大断裂和西部船底沟F1-F4为代表的大断裂。断裂切割破坏了寒武纪—泥盆纪地层，并使寒武系—泥盆系逆冲，同时破坏了矿区内NE向和近SN向褶皱构造。矿区中部北西西向主干断裂被闪长岩充填。

（4）燕山初始阶段：最大主应力（σ1）方向为SN向。在南北向的压应力作用下，迁就原有的与北东向压性构造伴生的北西西向扭裂面发展而成。形成的主要构造形迹有以矿区南部被石英斑岩充填的一组断裂为代表，是区内燕山构造—岩浆旋回中生成较早的一组断裂。

（5）燕山早期阶段：在近东西向构造应力场作用下，最大主应力（σ1）方向为NEE—SWW向，成矿时矿区近于垂直的最大主应力轴（σ1）的优选方向为252°∠79°［1］。燕山期成矿花岗岩侵入顶托产生垂向张应力（最大主应力）和区域应力场耦合，使早先形成的NWW、NE、EW、近SN追踪发展，主导成矿的NWW向裂隙左行扭动并进一步加强，形成矿区最重要的容矿构造裂隙系统。

（6）燕山晚期阶段：最大主应力（σ1）方向为近EW向，形成的主要构造形迹以较密集的压扭性小断层形式出现，一般走向10-30度，倾向北西，倾角较陡。

（7）喜山早期阶段：最大主应力（σ1）方向为NW—SE向，形成的构造形迹主要表现为成矿后NE向挤压带，517中段可见分段密集的压扭性小断层和由构造透镜体、片理、碎裂岩组成的挤压破碎带，较大的断层有成矿后玄武玢岩充填。

（8）喜山晚期阶段：最大主应力（σ1）方向为NEE向，形成的构造形迹主要表现为早期挤压带被晚期疏松的破碎带叠加改造，如南组567中段、610中段所见的晚期破碎带。

1.3 岩浆活动

矿区内岩浆岩主要有中粗粒似斑状黑云母花岗岩、石英斑岩、闪长岩、中粒二云母花岗岩、白云母花岗岩。燕山早期二云母花岗岩与脉钨矿成矿关系密切；69号岩体细粒白云母花岗岩钠长石化，构成浸染状钽铌钨铍矿体。

（1）闪长岩：据地表及钻孔揭露，中组闪长岩墙西延分支成2-3条。岩石具半自形粒状结构，主要造岩矿物有角闪石（32％～42％），中性斜长石（52％～60％），黑云母（2％～4％），微量石英。副矿物有：钛铁矿微至1％，磷灰石微至1％，局部见微量的黄铁矿。野外可见白云母花岗岩穿截闪长岩的现象，据南京大学成矿作用国家重点实验室测定：矿区范围内出露的闪长岩起源于地幔，出露矿区北部的五里亭岩体形成最早，随后闪长质岩浆侵入，锆石ELAICP-MS定年结果表明其形成年龄为237.5Ma，属印支期岩浆活产物［2］。

（2）花岗岩：矿区内发育三种花岗岩类岩石，黑云母花岗岩（五里亭花岗岩）、二云母花岗岩和白云母花岗岩（大吉山花岗岩），与脉钨矿床和钽铌钨铍矿床直接密切相关的是白云母花岗岩（中细粒白云母花岗岩和细粒白云母花岗岩）。中细粒白云母花岗岩，主要造岩矿物为纯净的钠长石、云母以白云母为主。细粒白云母花岗岩主要组成矿为斜长石，云母类矿物全部为白云母。据南京大学国家重点实验室测定：大吉山细粒白云母花岗岩单颗粒锆石U-Pb测年获得大吉山细粒白云母花岗岩的侵位时间151.7±1.6Ma［3］，属燕山早期第三阶段产物，中粒白云母花岗岩稍早于细粒白云母花岗岩。大吉山钨矿脉中云母40Ar/39Ar快中子活化法测年获得大吉山钨矿脉的形成时间为147～143Ma［3］，属燕山早期第三阶段的产物。

1.4 石英脉型钨矿床特征

大吉山矿区脉钨矿床共有工业矿脉111条，成组成带呈北西西向展布，矿脉分布面积约1km2。根据矿脉的产出空间位置，由北向南划分为北组、中组、南组和再南组四个脉组。脉带水平延伸最长为1150m，最短48m，平均长度约700m，垂直延深最大可达900m，平均延深600余m；单脉幅宽0.06～3.00m，平均脉幅宽0.45m。每组矿脉宽度60～70m，脉组间距70～280m不等。矿脉以陡倾斜产出，沿走向、倾向变化大，水平方向上由西向东分散，垂直方向上由上到下收敛成楔形，具明显的垂直分带现象。

花岗岩型钽铌钨铍矿体位于含钨石英脉群下部，含钨石英脉穿入花岗岩型钽铌钨铍矿体，两具有成生联系。

2 断裂构造特征

2.1 主干断裂特征

大吉山矿区断裂发育，主要有东西、北东、北北东、北西西四组。按生成顺序分述如下（图1）。

图1 矿区地质构造示意图

（1）东西向断裂：这组断裂生成时间较早，受后期构造运动改造与破坏。总体走向东西，倾向以北为主，倾角70°左右，断层面沿走向倾向呈舒缓波状。矿区南部见石英斑岩充填东西向断裂，也可见黑钨矿石英脉沿东西向断裂发育，如14号矿脉。

（2）北东向断裂：北东向断裂以矿区东部大吉山断裂带和西部船底窝断裂带为代表，两者相距1300m，平行发育，是决定矿区构造格架的主干断裂，限制北西西向含钨石英脉带和含矿花岗岩的空间定位，构成矿区楼梯状构造格局。

西部船底窝沟断裂带由F1—F4四条压扭性断裂破碎带组成，走向35°～40°、倾向北西、倾角40°～60°。

F1：表现为宽1.5～2m挤压破碎带，疏松未胶结，其中的砂岩、石英斑岩的碎块强烈硅化，断裂生成晚于石英斑岩。断裂至少经历两次活动，破碎带上盘变质岩有平行断裂面的石英脉充填。断裂面上见侧伏角20°的擦沟，判断为左行（北西盘向南西方向）斜冲。

F2：在610中段坑道中见宽达26m的挤压破碎带，走向近40°，倾向北西，倾角40°左右。破碎带内部由碎裂岩、角砾岩、碎粉岩、断层泥、构造透镜体、片理及小冲断面组成，其中有石英碎屑。

F3：在467中段西端表现为挤压破碎带，性质均与610中段所见相近。

东部大吉山断裂带发育于泥盆系与寒武系接触部位，表现为走向北东40°～50°的片理化带。517中段坑道见该挤压破碎带走向50°左右，倾向北西、倾角50°～60°，宽达110m，以分段密集的压扭性小断裂和由构造透镜体、片理、碎裂岩组成。

北东向断裂除上述两个主干断裂外，成矿后小断层亦甚为发育。

（3）北北东向断裂：为成矿后左行斜冲小断层，一般走向10°～30°，倾向北西，倾角较陡，错断矿体，断距不大，少数被含钨石英脉充填，反映成矿前后均有活动。

（4）北西西向断裂：主干断裂以矿区中部被闪长岩所充填的构造为代表，延长1 000m以上，走向近300°，倾向北北东，倾角70°～80°，沿走向及倾向均呈明显的舒缓波状，局部甚至反向南倾。

2.2 容矿裂隙特征

大吉山矿区含钨石英脉最重要容矿构造为北西西向裂隙组，次为近南北组、东西组、北东组。

（1）北西西组：裂隙走向290°～310°，倾向北北东，倾角75°左右，是矿区内最重要的容矿构造，石英脉型钨矿体主要赋存于本组裂隙之中。在空间排列格式上，具有成组成带，疏密相间的韵律性，且受两侧北东向断裂带制约略呈左行侧列，反映了容矿裂隙生成时的水平扭动性质。

从单一裂隙形态特征、破裂面结构、两侧标志地质体的位移及伴生小构造特征等方面还可以看到本组裂隙具有多次活动、性质复杂的特点。在北组及中、南组矿带的东西两端或大脉之间的小脉中，可见单个裂隙平直、整齐、侧列，使矿体呈侧幕状或沿走向及倾向追踪连接（图2.a）。裂隙壁上近水平的擦痕、擦沟及阶步发育，脉中常见纺锤状或线状夹石。由于成矿前裂隙的相对扭动具有光滑的特点，因而石英脉充填后，脉壁平整、清晰、易与围岩分离，脉体分离后，脉壁依然光滑如镜。有的地方还可以从伴生压扭羽裂及早期不规则石英体被错移确定两盘相对运动方向（图2.b）。上述特点均反映出容矿裂隙生成时的力学性质为北盘向西扭动。

在矿液充填过程中，容矿裂隙受构造应力场作用而张开的现象叠加在早期的压、扭性运动形迹之上，表现为矿液沿多条平行扭裂隙同时张开充填使矿呈平行连锁状或锯齿状，脉壁发育各种方向和角度的斜落擦痕，压扭性裂隙间小岩块被拉开，形成“悬浮”于石英脉中的角砾（图2.c）。

图2 北西西向容矿裂隙特征素描

综合上述，本组裂隙经历了张→张扭→压→张的运动转化过程。

（2）近南北组：走向以北北东为主，少数北北西，倾向西或东，倾角一般较陡，少数裂隙中充填了含钨石英脉，对花岗岩型矿体边界亦有重要的控制作用。坑道内可见本组容矿裂隙发生过相反方向（右行）的运动，由于这一运动错断了白云母花岗岩脉（图3.a），因而运动时间当在左行（西盘向南）扭动之后。个别裂隙还可从标志地质体的位移看到上行（上盘向上）运动的踪迹，这一压应力作用延续至成矿后，在脉中留下平行脉壁的压扭性裂纹（图3.b）。在岩浆-矿液充填时，本级裂隙在张力作用下启开。

（3）东西组：走向东西，多倾向南，局部偏转为北东东并转向北倾，倾角均在75°以上，有白云母花岗岩脉及石英脉充填。有花岗岩脉充填者显示压性特征。被石英脉充填者以V14号为代表，在走向近东西部位，脉体呈舒缓波状，局部追踪走向北东及北西的一对伴生扭裂隙充填，两侧标志地质体无位移现象（图3.a）同样反映出压性特征。但同一裂隙当走向偏转为北东东时，结构面特征转化为平直整齐，矿液沿平行扭裂及其间的不规则裂隙追踪充填（图3.b），力学性质转化为水平扭动为主。因此，本组裂隙除包括东西向压性裂隙外，尚包括北东东向扭裂隙的成分。

（4）北东向：走向44°～65°，倾向北西或南东，倾角40°～65°。仅见于69号矿体附近，剖面上是一对逆断层式的共轭扭裂隙，应属北东向压性断层的伴生成分。

图3 东西向容矿裂隙特征素描

3 成矿裂隙演化

3.1 容矿裂隙生成机理

通过对区域构造应力场的分析和容矿构造力学性质及其转化的研究，同时考虑到二者在时间和空间上的密切关系，我们认为大吉山主要容矿构造是区域构造应力场下形成的北东向主干断裂的配套北西西向张性裂隙，近南北走向的一对扭裂隙及北东（平行变形椭球体的a轴）反向倾斜的一对逆断层式扭裂隙，与燕山期成矿花岗岩侵入顶托产生垂向张应力和冷凝收缩产生水平压扭应力使早先形成的裂隙追踪发展耦合而成。构造运动及裂隙演变见表1。

表1 大吉山矿区构造运动与裂隙演变历史简表

对容矿裂隙的发展有重要影响的是燕山期东西向构造的晚期活动。在南北方向压应力的作用下，使原来比较密集的北、中、南裂隙带中的主干裂隙发生强烈上冲运动，得到加深和加大。坑道内可见北西西向裂隙上冲运动留下近于垂直的脉壁擦痕。

3.2 构造对成矿的控制作用

矿床处于赣南钨锡稀有稀土地球化学场中，成矿地质条件独特。北东向断裂是矿区影响最大的控岩控矿构造，其表现形式为断裂破碎带、挤压透镜体带、构造碎裂岩带和构造角砾岩带。北东向断裂的成生与基底构造活动关系密切，伴随岩浆和隐伏岩脊的就位是在印支末期至燕山早期，成生时间应属于印支末至燕山早期初始阶段。呈现出构造活动与成岩成矿在时、空上的高度协调统一性，是控岩控矿的主要构造。

构成本矿区脉钨矿床主体的石英脉是北西西走向脉组，而在含钨石英脉下部产有浸染状钽铌钨矿化蚀变花岗岩，即岩体型钽铌钨矿体，有如脉钨矿床的基座，“上脉下体”两种矿床类型挟持在大吉山峰和船底窝两条平行主干断裂间，岩体侵位和矿脉就位受北东向大断裂带的控制，制约着矿床分布的范围、矿脉展布方向和排列组合形式。

该矿区构造运动的另一个显著特点是成岩成矿过程中，断裂构造交汇并多次活动，导致岩浆的多次脉动侵入和分异演化，矿区可见不同阶段的岩脉或矿脉相互穿插切割，有的互相重叠形成复脉［4］。

容矿裂隙的特征反映了矿体的形态特征，北西西向容矿裂隙沿走向、倾向变化很大，容矿裂隙表现为向东撒开、向西收敛的似帚状趋势，在垂直方向上，由上到下收敛成楔形。容矿裂隙发育的密度、裂隙长度不同，在北、中、南三个组中，中组与南组单条容矿裂隙密度、裂隙长度好；中组容矿裂隙发育密度较低，断裂间距较大。在矿化差异上，南组、北组明显好于中组。