江西茅坪钨锡矿床地质特征及成矿模式

2011-12-31王定生陆思明胡本语张声波阮瑜瑜陈冬生

中国钨业 2011年2期

王定生，陆思明，胡本语，张声波，阮瑜瑜，陈冬生

（江西有色地质勘查二队，江西赣州 341000）

江西南部以盛产石英脉型钨矿驰名中外，在崇义县茅坪矿区石英脉型钨锡矿下部发现具大型规模的云英化花岗岩型钨锡矿床，是该区钨锡找矿的重大突破，茅坪成为该区目前资源储量规模最大的钨锡矿床，具有矿脉多、品位富、“上脉下体”两种矿床类型共存的显著特点。

1 区域地质背景

矿区大地构造位置处于南岭近东西向构造岩浆带次级构造大余—会昌东西向断裂构造亚带与诸广山北东、北北东向断裂构造带交汇处（图1），即崇（义）（上）犹（大）余钨锡矿化集中区。

1.1 地层

区内出露地层主要为震旦系、寒武系、泥盆系。震旦系分布于下垄—红桃岭一带及铁屎坪南面。寒武系区内广泛分布，与震旦系呈连续沉积。地层走向近南北，为一套类复理式建造特征，构成本区近南北向褶皱基底；中泥盆统跳马涧组仅分布于区域北西角，与寒武系呈不整合接触。其中前寒武系地层建造具高丰度的钨（36.2×10-6）、锡（6.8×10-6）等金属元素，构成区内钨、锡等元素富集成矿的“矿源层”，同时，也是区域上最为重要的钨锡矿床的赋矿层位。

1.2 构造

区域构造为北东走向的隆起断块区，经历了地槽、地台两个构造发展阶段，形成了相应的两个构造层。地槽构造层由震旦系、寒武系等地层构成，属加里东地槽构造层。地台构造层形成的褶皱、断裂不甚发育，仅见于北西角的寡婆山及大人岭一带，中泥盆统呈北东走向、北西倾的单斜，并有北北东向断层。在两构造层基础上，燕山期断裂构造非常发育，发育有北北东、北东、东西及北西和南北向断裂（图1）。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动以燕山早期酸性-中酸性侵入岩为主（γ52-2b），主要分布于红桃岭—下垄、天门山等地。侵入于震旦系、寒武系，呈岩株状产出，岩性以中—细粒斑状黑云母花岗岩、细粒石榴子石黑云母花岗岩为主，分相较明显，边缘相结构变细、白云母增加。次有花岗斑岩、闪长岩，呈岩瘤、岩脉产出，花岗斑岩脉主要分布于东岭背—八仙脑一带。据区域资料，花岗岩分为早晚两期4个阶段6次侵入，以燕山早期第二阶段第二次侵入最为重要，并与区内脉状钨锡等矿产成矿关系最为密切，区内各钨锡矿床（点）均产于该次侵入岩体内外接触带，显示该区特有的钨锡矿与花岗岩侵入岩体相关的成矿专属性。

1.4 区域矿产与成矿特点

崇犹余钨矿化集中区是江西省南部地区钨锡矿床产出最为集中的地区，也是我国黑钨矿最为主要的生产基地［1］。区内发现的矿种主要有钨、锡、金、银等，其中钨、锡矿产主要产于燕山早期第二阶段第二次侵入花岗岩体内外接触带，以气化～高温热液石英脉型钨、锡矿床为主，次有云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿床，典型矿床如西华山、漂塘、新安子、石雷、左拔、樟斗、下垄、樟东坑、九龙脑、淘锡坑、茅坪等。

图1 茅坪矿区区域地质构造略图

该区寒武系钨、锡丰度高，演化完全的花岗岩聚集了高浓度成矿元素，为成矿提供了充足的矿质来源。区域北东向大断裂控制花岗岩隆起带展布，东西向构造与多组断裂交汇部位是成矿花岗岩侵位有利空间。在东西向基底构造基础上，多期次构造作用与燕山期成矿花岗岩侵入演化时空耦合，使本区钨锡矿脉多呈东西向成组成带展布。外接触带石英脉型钨矿床“五层楼”垂向分带模式适用于该区，各矿区情况各异，标志带之下不同脉幅组合现象普遍，随着探矿深度加大，发现隐伏岩体内脉带，称之为“楼下楼”［2］，而隐伏岩体中圈出浸染型钨锡矿体称“地下室”。综上所述，沿北东向构造岩浆隆起带，东西向构造与多组断裂交汇部位，地表矿化蚀变较强时，往往是成矿隐伏花岗岩岩体突起地段，是寻找“五层楼+地下室、楼下楼”钨锡矿床的远景区。

2 矿区地质概况

茅坪钨锡矿区位于崇犹余钨锡矿化集中区北段，天门山花岗岩株北缘，矿化面积2km2（图2）。

图2 茅坪钨锡矿地质略图

2.1 地层

矿区出露地层由寒武系下统牛角河组和中统高滩组构成，为一套韵律清楚的地槽碎屑岩类复理式建造。岩性主要为石英细砂岩、粉砂岩和绢云母板岩，其中以石英细砂岩为主，并互相构成夹层、互层形式。地层走向近南北，倾向以东为主，局部倾向近西，倾角35～75°。

2.2 构造

矿区位于西华山—杨眉寺隆起的北段，天门山断块北缘，该区受区域构造影响，构造复杂，褶皱、断裂及节理均较发育。

2.2.1 褶皱构造

褶皱以背斜为主，轴向近于南北和北东向，两翼次一级褶皱也较发育，轴向与背斜轴向一致。

2.2.2 断裂构造

矿区由于受区域构造影响，断裂构造较为发育，主要发育有北东、近东西向，成矿前、成矿期、成矿后都有活动。按产状和特征大致可分为下列几组：

（1）北东向断裂构造。为矿区主干断裂构造，倾向为北西，倾角60～70°，延长200～1 600m，宽几米至十几米，力学性质主要表现为张扭、压扭性。

（2）近东西断裂构造。倾向175～200°、倾角50～65°，一般延长300～650m、宽几厘米～2m不等，切割错动矿脉，力学性质表现为压扭、张扭性，以张扭性为主。

2.2.3 成矿裂隙

（1）近东西向裂隙。该组裂隙地表延伸稳定，规模较大，一般延长200～500m，最大延长达1 600m，其倾向北、南均有，倾角40～50°，该组裂隙是矿区主要工业矿脉的容矿裂隙。

（2）北西—北西西向裂隙。规模相对较小，断续延伸，一般延长100～300m，最大可达500余m。其倾向以北东向为主，少数南倾，倾角55～70°，为矿区矿脉的容矿裂隙，部分裂隙形成工业矿脉。

（3）北北东、北北西向裂隙。该两组裂隙发育程度相对较差，规模也相对更小，地表延长100余m。倾向东，倾角60～70°，个别裂隙形成工业矿脉。

受矿区裂隙系统的发育制约，造成矿区部分矿脉产状较为复杂，走向上相互交叉，在倾向上交叉呈“X”型，呈共轭形式出现。

2.3 岩浆岩

矿区地表未见花岗岩出露，闪长岩脉等脉岩较为发育。矿区深部发育有隐伏花岗岩体，属天门山岩体北延的一个小突起。

隐伏花岗岩体属燕山早期多阶段侵入的产物（γ52-2b），岩性主要为斑状花岗岩和细粒白云母花岗岩，斑状花岗岩分布在岩体边缘部位，细粒白云母花岗岩则分布在岩体中部。隐伏花岗岩云英岩化普遍较强，岩石部分已蚀变为云英岩化花岗岩，云英岩化强烈的岩石则为云英岩，均有钨锡矿化，其富集地段则形成云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿体。

3 矿床地质特征

茅坪钨锡矿床是一个石英脉型钨锡矿床和云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿床两种类型共存的矿床（图3）。

图3 茅坪矿区300号勘探线剖面图［3］

3.1 石英脉型钨锡矿床

3.1.1 矿体特征

依据矿脉产出的空间位置、矿脉产状不同等特征，自北往南分为下茅坪、上茅坪和高桥下3个矿化区段。下茅坪区段依空间位置分布于花岗岩体顶部北侧，矿脉呈东西走向、南倾；上茅坪区段分布于花岗岩体顶部上方，各脉组走向上相互交叉出现；高桥下区段分布于花岗岩体顶部南侧，矿脉呈东西走向、北倾。各区段脉组在花岗岩体顶部汇集，不同走向矿脉在平面上和剖面上相互交叉穿插，构成网格状格局（图3）。

石英脉型钨锡矿床各区段矿脉地质特征见表1。

矿脉的形态变化受成矿裂隙的控制，矿脉的构式复杂。单体矿脉形态：常见波状弯曲、膨大缩小、分支尖灭、分支复合、交替分支再现、尖灭侧现、折曲状弯曲、树枝状分支、侧羽状分支。矿脉组合形态：矿脉相互平行排列和交叉排列，有尖灭侧现、有交叉呈“＋”字形或呈“X”字形、有互相穿插呈网格状等。

表1 石英脉型钨锡矿床矿脉分布、产状及规模

3.1.2 矿石特征

3.1.2.1 矿石矿物成分

矿石主要矿物成分。该区已发现矿物近30种，其中金属矿物以黑钨矿、锡石、辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿为主，次为少量黄铁矿、辉铋矿、毒砂、方铅矿、自然铋、白钨矿等。上述矿物中，黑钨矿、锡石为主要工业矿物，辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿等为伴生工业矿物。

有用矿物空间分布。矿区自北往南3个区段在水平方向上存在3种不同的矿物组合：下茅坪区段以黑钨矿、锡石为主；上茅坪区段以黑钨矿、辉钼矿为主，次之为锡石；高桥下区段上部以黑钨矿、锡石、黄铜矿、闪锌矿为主，下部以黑钨矿、锡石、辉钼矿为主。在垂直方向上，黄铜矿、闪锌矿等中温矿物多分布在矿床中上部，黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿等高温矿物多分布在矿床中下部。自上而下，黑钨矿晶体由小→大→小，由自形到他形，赋存部位由脉壁逐渐移至脉中。

有用矿物富集规律。矿脉分支复合、弯曲、膨大缩小部位，尖灭侧现部位，在黄玉或铁锂云母大量出现地段，往往钨、锡、钼矿化强烈、富集；另外，有用组分呈现出远离花岗岩体矿化以钨、锡、铜、锌为主，靠近岩体矿化以钨、钼为主等特征。

3.1.2.2 矿石化学成分

矿石化学成分较复杂、种类较多，其中含量大于1000r/g的有Si、A1、Fe、Sn、Mn、Bi；含量500～1 000r/g的有W、Cu、Zn、Ti、Ca；含量100～500r/g的有Be、As、Mo、Mg；含量小于100r/g的有Ag、Co、Ni、V。其中以W、Sn为主要有益组分，Mo、Cu、Zn等为伴生组分。

（1）矿石主要有益组分及品位变化规律。矿脉在地表均以密集的细小石英脉线形式产出，一般脉宽在1～5cm，少数可达10～20cm，矿脉平均品位W030.399％、Sn0.259％；随着矿脉延深深度增加，W03、Sn品位逐渐升高。下茅坪区段坑道平均品位W035.982％、Sn0.691％，到矿床下部，矿化逐渐减弱，品位逐渐降低，但变化不太明显；W03、Sn品位以200～-200m标高矿化最好、品位最高，向上、下矿化逐渐减弱，品位逐渐降低。

全区主要矿脉坑道样品统计，W03品位变化系数48％～94％，矿化变化程度属于较均匀，呈跳跃式分布，W03高峰值出现间距为10～15m。

（2）矿石伴生有益组分及品位变化规律。伴生有益组分以Mo为主，次为Zn、Cu、Pb、Bi、Ag等，Mo平均品位0.189％；品位变化系数55％，矿化均匀。

3.1.2.3 矿物生成顺序

根据矿物形态、分布特征、结构、构造、矿物相互包裹、穿插、交代溶蚀、充填关系，矿物生成顺序为：硅酸盐—氧化物—钨酸盐—硫化物—碳酸盐。锡石、黄玉早于黑钨矿、辉钼矿、毒砂；黑钨矿、辉钼矿、毒砂早于硫化物；而闪锌矿、黄铜矿等硫化物紧密共生。

3.1.2.4 矿石结构构造

矿石结构。常见的有自形-半自形粒状结构、他形粒状结构、交代溶蚀结构、交代残余结构、乳浊状结构、压碎结构等。

矿石构造。常见的有热液作用形成的脉状穿插构造、块状构造、浸染状构造、树枝状构造、晶洞构造、梳状构造、角砾构造。

3.1.3 围岩蚀变

矿体围岩为寒武系中下统浅变质岩系，岩性主要为石英细砂岩、粉砂岩和绢云母板岩，并互相构成夹层、互层形式，其中以石英细砂岩为主。围岩蚀变种类较多，以硅化为主，其次有矽卡岩化、电气石化、绢云母化、黄玉化、绿泥石化、黄铁矿化、钠长石化、伊利石化等。

3.2 云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿床

3.2.1 矿床空间分布、产状及规模

云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿床赋存于隐伏花岗岩体突起部位内带（图3），含矿岩石为云英岩、云英岩化花岗岩。矿体连续性好，呈似层状、透镜状，沿花岗岩顶部呈面型分布，产出标高-16～-200m。全区工业矿体9层（表2），一般延长400～519m，最长660m，平均长299m，一般宽173～328m，最宽488m，平均宽189m，产状与隐伏花岗岩体顶面产状基本一致。

表2 云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿床矿体规模与品位

3.2.2 矿石成分及分布规律

（1）矿物成分。金属矿物有黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿等，主要工业矿物是黑钨矿、锡石。

（2）矿物分布规律。锡石、黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、黄铁矿等高中温矿物分布于矿床中上部，往下逐渐减少，黄铜矿、闪锌矿等中低温矿物多分布在矿床中下部；云英岩化强烈、黄玉化程度高的部位锡石、黑钨矿富集；在脉旁和细小石英脉、云母脉发育部分锡石、黑钨矿富集。

3.2.3 化学成分及分布规律

（1）化学成分。蚀变花岗岩中Al2O3、Fe3O3、FeO、MnO、K2O、MgO比正常花岗岩高，微量元素W、Sn、Cu、Pb、Zn、Bi等成矿元素分别比正常花岗岩高一至几个数量级，其中W03、Sn为主要有益组分，Zn、Bi等为伴生有益组分。

（2）主要有益组分品位变化规律。W03、Sn品位的高低与云英岩化、黄玉化的强弱程度关系密切，云英岩化、黄玉化强的部位W03、Sn品位高，反之则低；矿床上部W03、Sn品位高，往下矿化逐渐减弱，品位逐渐降低，一般工业矿体在带内0～-200m标高出现；在水平方向上，由岩体突起部位向四周矿体厚度逐渐减少，并呈分支现象，W03、Sn品位逐渐降低，品位变化系数：W0364％～89％、Sn 64％～92％，属较均匀较稳定；W03、Sn品位基本是正相关系（图4）。

图4 云英岩化花岗岩浸染型钨锡品位垂直变化曲线

3.2.4 矿石结构构造

（1）矿石结构。主要有变余花岗结构、鳞片花岗变晶结构、自形晶粒状结构、半自形晶粒状结构、他形晶粒状结构、交代溶蚀结构、交代残余结构。

（2）矿石构造。浸染状构造：黑钨矿、锡石、黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿、闪锌矿等金属矿物呈星点状浸染于矿石中；细脉浸染状构造：含矿石英脉、石英细脉和云母线、云母细脉充填在矿石中。

3.2.5 围岩蚀变

（1）云英岩化。在花岗岩中普遍且分布广泛。石英交代长石，呈他形不规则粒状晶体，含量60％；白云母交代石英和长石呈鳞片状变晶体，含量15％～20％，黄玉交代长石呈不规则短柱状，共生矿物有长石、萤石、锡石、黑钨矿、辉钼矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿等。云英岩化强烈地段，钨锡矿则富集构成云英岩化花岗岩浸染型钨锡矿体。

（2）黄玉化。与云英岩关系密切，云英岩化强烈的地方，黄玉化程度高，黄玉呈他形至半自形粒状，常包裹石英、云母等，黄玉化与钨锡矿化关系密切。

除上述蚀变外，花岗岩中尚可见到钠长石化、伊利石化等蚀变现象，但不甚发育，分布也不广泛。

4 控矿因素及矿床成因

（1）众多分析研究认为［3］，茅坪隐伏花岗岩体是超酸性、S值大于80、富K、铝过饱和、贫铁镁花岗岩；岩体中W、Sn、Bi、Mo、Be等造矿元素均有异常高的含量，高于维氏花岗岩5～15倍，这是矿床形成的重要物质基础。

（2）钨锡矿化在空间上与岩体密切相关。石英脉型钨锡矿化主要产于岩体外接触带，少量矿脉延伸至岩体内，与岩体型矿化共生；岩体型钨锡矿化则产于岩体顶部凸起部位，随着云英岩化蚀变的减弱，矿化亦减弱。

（3）矿区寒武系地层钨、锡丰度高，岩性多为变质砂岩夹板岩，岩石化学性质稳定，刚柔适中，裂隙多为中等倾角，封闭条件好，岩浆中的含矿气液不易逸散，有利于矿液的充填、交代而富集成矿，这是茅坪深部矿床形成的一个有利条件。

（4）石英脉型钨锡矿体为脉状，围岩蚀变以硅化为主，矿物成分及结构构造与赣南外带型钨矿基本相似，属岩浆期后高温热液充填成因类型。

（5）云英岩化花岗岩型钨锡矿体产于岩体顶部，钨锡矿化与云英岩化、黄玉化蚀变强弱正相关；黑钨矿、锡石矿物颗粒较细，呈浸染状分布；矿石具变余花岗结构、浸染状构造；矿体与围岩无自然界线，靠样品分析化验圈定。组成矿石的矿物以高温矿物为主，中温矿物次之，低温矿物少见，据以上特征判断，矿石属岩浆期后高温热液交代（自变质）成因。

5 成矿模式及找矿意义

5.1 成矿模式

综合上述，茅坪钨锡矿床的围岩寒武系浅变质岩是区域内重要的钨、锡矿源层，而矿区深部隐伏燕山早期花岗岩是钨、锡成矿母岩；矿区发育两组倾斜相反的断裂裂隙系统，浅部网状裂隙是共轭矿脉充填有利空间，其深部裂隙交叉部位构成隐伏花岗岩顶突侵位的有利场所。

根据石英脉型与云英岩型两种矿化的关系分析，岩浆冷凝晚期，大量的汽水溶液集中在岩体顶部交代蚀变，形成云英岩化花岗岩型钨锡矿体；由于汽水溶液不断地聚集，压力不断增大，封闭的体系被打开，矿液进入外接触带围岩，沿裂隙充填形成石英脉型钨锡矿体，从而形成网格状脉群下伏面型蚀变花岗岩矿体的钨锡矿床组合新类型，构成以隐伏花岗岩侵入演化为主导的“上脉下体”钨锡成矿模式（图5）。