赣南樟东坑钨矿成矿花岗岩及矿化特征
2012-09-07黄小娥李光来郭家松张敏胡志国华仁民韦星林
黄小娥,李光来,郭家松,张敏,胡志国,华仁民,韦星林
(1.江西有色地质勘查局,江西南昌330001;2.南京大学,江苏南京210093; 3.东华理工大学,江西抚州344000)
赣南樟东坑钨矿成矿花岗岩及矿化特征
黄小娥1,李光来2,3,郭家松1,张敏1,胡志国1,华仁民2,韦星林1
(1.江西有色地质勘查局,江西南昌330001;2.南京大学,江苏南京210093; 3.东华理工大学,江西抚州344000)
樟东坑钨矿为崇-余-犹地区典型的花岗岩外接触带石英脉型钨钼矿床之一,矿区隐伏花岗岩分主体与“火焰状”脉体两种岩相产出,都与钨钼矿化有关,为成矿母岩。矿区花岗岩岩石化学总体特征:富硅、铝,贫铁、镁,钙中等,高碱、富钾,分异指数DI较高,ACNK值以>1为主,为酸性-超酸性、分异程度较高的钙碱性-碱性岩系,准铝质-过铝质壳源岩石重熔改造型花岗岩;其地球化学特征:微量元素富Rb、Th、U、K、Ta、Y等低场强元素,而贫Ba、Nb、Sr、P、Ti等高场强元素,稀土元素总量较低、略富轻稀土,Eu严重亏损,稀土配分曲线呈“海鸥型”,进一步显现壳型花岗岩特征,且岩浆演化程度较高。矿区钨钼矿化分为石英脉型和岩体型两类,受花岗岩侵入与分异演化控制,具有“上钨下钼”、“上脉下体”的矿化特征。樟东坑火焰状蚀变细粒花岗岩脉型钨钼矿化为赣南崇-余-犹脉钨矿区近年发现的新矿化类型,在赣南具有较大的找矿前景。
“上脉下体”“上钨下钼”花岗岩演化岩体型矿化樟东坑钨矿赣南
Huang Xiao-e,Li Guang-lai,Guo Jia-song,Zhang Min,Hu Zhi-guo,Hua Ren-min,Wei Xing-lin.Characteristics of ore-forming granite and its mineralization in the Zhangdongkeng tungsten deposit of southern Jiangxi Province[J].Geology and Exploration,2012,48(4):0685-0692.
1 区域构造成矿背景①
众所周知,南岭地区是我国乃至世界钨矿的集中产区,而位于南岭东段的赣南地区又以钨矿发祥地并盛产黑钨矿而闻名于世,且被誉为“世界钨都”。樟东坑钨矿隶属赣南大余县荡坪钨矿矿区之一。
众多研究认为,华南地区由西北侧的扬子地块和东南侧的华夏地块组成(Shui et al.,1986;杨森楠,1989;任纪舜,1990;马振东等,2000;舒良树,2006),南岭地区主要位于华夏地块,包括“华夏古陆”(卢华复,2006)及其以西的华南褶皱系;赣南地区则位于南岭纬向构造带东段与武夷山北东-北北东构造带南段的复合部位(朱焱龄等,1981)。南岭地区中生代燕山期形成于后造山环境的花岗岩,造成了三期大规模的金属成矿作用,其中燕山中期(170~140 Ma)大范围陆壳重熔型花岗岩生成,并发生W、Sn等大规模的成矿作用,集中形成众多钨锡矿床;其中以钨矿为主的赣南地区划分了崇-余-犹、于都、三南三个重要的矿集区(徐克勤等,1981;毛景文等,1999;华仁民等,2005a;毛景文等,2007),樟东坑钨矿则产在钨矿密集度最大的崇-余-犹矿集区(康永孚等,1991),是其中重要钨矿床之一。
2 矿区地质概况②
樟东坑钨矿区大地构造位置处华南加里东褶皱带(参见图1)、南岭东西向构造岩浆带、诸广山隆起东侧,定位于洪水寨-圆洞花岗岩基外接触带寒武纪浅变质岩系中;樟东坑矿床是一个典型的花岗岩外接触带石英脉型钨钼矿床(幸世军等,2010;李光来等,2011;丰成友,2011;郭家松等,2011)。
图1 樟东坑钨矿大地构造位置略图(据Yan et al.,2003,李光来2011,修改)Fig.1 Tectonic sketch map of the Zhangdongkeng tungsten deposit(modified from Yan et al.,2003,Li et al.,2011)
樟东坑钨矿区主要出露具有复理石建造特征的寒武系中统高滩群(∈2gt)浅变质岩系地层。高滩群分3个岩性层:上部由绢云母(绿泥石)千枚岩、板岩、砂质板岩组成;中部由互层的砂质板岩和浅变质砂岩组成;下部由浅变质的长石石英(含砾)砂岩和粉砂岩组成。其中下部变质砂岩是矿区外接触带石英单脉型矿床的主要赋矿围岩。
矿区发育一轴向北东40°、轴面倾向NW、倾角78°的背斜构造,并伴随有NEE、NE向两组断裂破碎带和NW-SE向断裂-裂隙带。其中NW-SE向断裂-裂隙带总体倾向NE、陡倾斜,长约1440 m、宽约560 m,为矿区容矿构造。
矿区未见岩浆岩出露,但在深部见隐伏花岗岩体。矿区往北约1.50 km处是园洞花岗岩基南界接触带,园洞花岗岩为燕山早、晚两期多阶段花岗岩组成的复式岩基。位居岩基中部的九龙脑岩株属燕山早期第二阶段第一次侵入产物,为中细粒似斑状黑云母花岗岩,自变质作用较强,有钾长石化、云英岩化、硅化、白云母化、绿泥石化和叶腊石化等,接触界线呈港湾状,其南接触面外倾。经岩石成分、地质条件等分析对比,樟东坑隐伏岩体为九龙脑花岗岩株的一个小岩突,同属燕山早期第二阶段第一次侵入产物,是成矿母岩。
3 成矿花岗岩特征
樟东坑钨矿区隐伏花岗岩至少可分两种产出岩相,一是花岗岩主体,岩性为中细粒似斑状黑云二长花岗岩,岩体顶面海拔高度为126~276 m;二是见于矿区深部370 m标高附近从岩体顶部向上延伸的火焰状花岗岩脉,以及在钻孔中见到的所谓细晶岩脉,后者经镜下鉴定为细粒黑云二长花岗岩③,与主体岩性一致,但生成时间稍晚。樟东坑花岗岩由下往上出现分异,粒度由中粒渐变为细粒,自蚀变增强,蚀变种类由硅化、钾化至云英岩化、钠化。
3.1 花岗岩的主、微量元素测试结果
为研究矿区成矿花岗岩岩石化学和地球化学特征,分别采样进行了主、微量元素测试(杨学明等,2000)。樟东坑花岗岩主体的样品分别采自樟东坑矿区坑道及钻孔,4个样品的岩性分别为:ZYW-5为微钠长石化弱云英岩化细粒似斑状黑云二长花岗岩,ZYW-7为细粒黑云石英二长岩,ZYW-12为弱云英岩化细粒黑云二长花岗岩,ZYW-14为硅化弱钾长石化压碎中粒黑云二长花岗岩③。样品的常量、微量、稀土元素均在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室测定,其中常量元素用等离子光谱ICP-AES测定,微量、稀土元素用高分辨率等离子质谱ICP-MS测定。而另一个钻孔中的“细晶岩脉”样品ZK1101-B1为补采样,经镜下鉴定为含钨钼细粒黑云二长花岗岩③,其微量元素分析在桂林有色金属矿产地质测试中心测试。所有分析测试结果见表1。
3.2 岩石化学特征
由分析表1并通过CIPW标准矿物计算知,樟东坑成矿花岗岩主要具有以下岩石化学特征:SiO2含量中等偏高(65.73%~74.31%);高碱、富钾,K2O+Na2O含量较高(6.46%~11.2%),以>8%为主,且K2O>Na2O;钙含量中等(0.54%~1.93%),镁、铁含量较低(0.03%~0.8%);分异指数DI为89.48~91.39,表明岩石分异程度较高,普遍含有刚玉;Al2O3含量较高(13.08%~18.84%),Al2O3>K2O+Na2O,ACNK值变化0.99~1.37,以>1为主,表明岩体为准铝质-过铝质花岗岩(图2),显示壳源岩石重熔改造型花岗岩的成因特征,即为陆壳重熔型花岗岩(华仁民等,2007)。
表1 樟东坑花岗岩的主量元素(%)、微量元素(10-6)含量及相关参数Table1 Contents of main(%)and trace(10-6)elements and related parameters of the Zhangdongkeng granites
在碱度率A.R.-SiO2图解中(图3),樟东坑花岗岩样品点落在碱性及钙碱性区域,说明樟东坑花岗岩属于钙碱性-碱性岩系(刘家远等,1981)。
3.3 地球化学特征
由表1和微量元素蛛网图(图4)可知,樟东坑花岗岩主体的微量元素以富Rb、Th、U、K、Ta、Y(低场强元素)而贫Ba、Nb、Sr、P、Ti(高场强元素)为特征;Zr/Hf值为45.5~101.48,Nb/Ta值为0.63~ 3.15,Rb/Sr值为2.57~31.68(顾晟彦等,2006a),进一步说明花岗岩壳型特征明显,而且演化程度较高;成矿金属元素钨、钼、铅锌、铋、铍、镉等含量随花岗岩演化而同步增长。
由表1和稀土元素配分图(图5)可知,樟东坑花岗岩稀土元素总量较低,为(119.81~361.33)× 10-6,LREE/HREE=1.12~4.33,比值较小,轻稀土略多于重稀土,且Eu亏损较严重,δEu=0.03~0.29,δCe=0.83~1.11,多为1左右,配分曲线呈“海鸥型”,与南岭地区含钨锡花岗岩的稀土特征一致(莫柱孙等,1980;张文兰等,2006;华仁民等,2007;陈骏等,2008),亦显示为壳型花岗岩。
图7 矿物镜下照片Fig.7 Photos showing mineral composition of rocks in the ore district
4 钨钼矿化特征
4.1 矿化类型、垂向分带
樟东坑钨矿在矿化类型上具有“上脉下体”的特征,在有用金属空间分布上则具有“上钨下钼”的特征(幸世军等,2010;郭家松等2011),如图6成矿找矿模式图所示。
“上脉下体”的“上脉”,是指矿床上部产于寒武系高滩群浅变质岩之中的石英脉型钨钼矿体,矿石矿物主要为黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿等,脉石矿物主要为石英、云母、萤石等;而“下体”是指矿床下部发育于蚀变(云英岩化)细粒花岗岩或细晶岩中的岩体型矿化,矿石矿物主要为黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、自然铋和白钨矿等,脉石矿物则主要为花岗岩的造岩矿物。
实际上,赣南类似樟东坑“上脉下体”矿化特征的钨矿床比较多,如西华山、荡坪、左拔、樟斗、木梓园等钨矿。“上脉下体”这一特征与目前较为流行的“五层楼+地下室”矿化在实质上是相同的。
“上钨下钼”表现在:
(1)在石英脉型钨钼矿体中,钨钼比例显示出向下部钼的品位有增加的趋势;作为外带型钨矿,该矿大多数石英脉在花岗岩顶部之上就已经尖灭,但据江西有色二队资料,在进入花岗岩之后仍有少量石英脉发育,这些石英脉钨的品位下降,而钼的品位则有所上升。
(2)在花岗岩顶部,尤其是呈“火焰状”沿构造裂隙向上贯入的细晶岩、细粒花岗岩等小岩脉中的岩体型矿化,实际上都是钼(钨)矿化,部分构成矿体;花岗岩边缘相的部分细粒花岗岩中钼的含量同样达到了工业品位。
因此樟东坑钨矿由上往下具有垂向矿化分带特征,大致可以分为:钨矿化带、钨钼矿化带和钼钨矿化带。
4.2 钨钼矿化与花岗岩演化关系③
樟东坑钨矿的“上脉下体”、“上钨下钼”矿化特征与花岗岩的演化特征密切相关。
随着岩体由下往上侵入、由早到晚演化,岩体粒度变细,SiO2减少,Al2O3、CaO、K2O、Na2O及W、Mo、Bi、Be、Pb、Zn、Cd等含量却逐渐增高。如前所述,所谓火焰状“细晶岩”脉与隐伏花岗岩体经显微镜下鉴定都是黑云母二长花岗岩(图7a),只是粒度变细。在细晶岩样品ZK1101-B1中可见辉钼矿和白钨矿呈不均匀稀疏浸染状产出,粒度较小,白钨矿0.02~0.3 mm,辉钼矿0.03~0.36 mm(图7b和7c)。可知随着构造裂隙的形成,重熔S型花岗岩岩浆侵入并沿着裂隙充填,形成火焰状蚀变脉岩,岩浆晚期的花岗岩自变质作用阶段就有钨钼矿物产出,形成岩体型矿化,且钨钼矿化伴随着碳酸盐蚀变产出(图7d);岩浆期后热液作用伴有含矿热流体继续运移,进而在围岩裂隙中充填形成石英脉型钨钼矿(化)体。
5 新矿化类型及意义
樟东坑钨矿的“上脉下体”和“上钨下钼”型钨钼矿化在赣南崇-犹-余矿集区为普遍现象。矿区火焰状蚀变细粒花岗岩脉型钨钼矿化作为一种新类型的矿化,在赣南尤崇-余-犹地区老钨矿山也早已见之(郭家松等,2011),但一直未引起重视,且以往对矿山深部花岗岩脉取样所做的化验测试也只局限于钨,很少有分析钼等其它元素。
近年通过危机矿山接替资源找矿项目勘查实践,在西华山西南区变质岩覆盖区钻孔深部发现(在116线的ZK1167新发现)三条钼矿体,其中较大的一条V21水平厚2.82 m,Mo 0.162%,赋存在与其相邻、平行的钨矿脉间,辉钼矿以自形鳞片状嵌布于强硅化花岗质碎斑岩中形成独特的花岗质碎斑岩-辉钼矿矿脉,这是矿区以往不曾有过的,获得了一定的资源量,为矿区新增了钼储量④,⑤。
可以预期,新类型的花岗岩脉型钨钼矿化为今后老矿山深部找矿勘查提供了重要的远景方向,值得进一步勘查探索和研究。加强新类型钨钼矿化的勘查研究既具有理论指导意义,更具有可能为资源危机矿山提供新的资源保障的现实意义。
6 结论
由上可知,樟东坑钨钼矿床成矿花岗岩总体特征是:酸性-超酸性,高碱富钾,富铝,钙含量中等,镁、铁含量较低,K2O>Na2O,Al2O3>K2O+Na2O;岩体分异程度较高,属于钙碱性-碱性富钾岩系,准铝质-过铝质壳型花岗岩;微量元素以富Rb、Th、U、K、Ta、Y而贫Ba、Nb、Sr、P、Ti为特征;稀土元素总量较低,LREE/HREE比值较小,Eu出现严重亏损;花岗岩壳型特征明显,且演化较完善。
成矿花岗岩在矿区为隐伏状,分主体和火焰状脉体两种岩相;随着岩体由早到晚形成、由下往上演化,岩体粒度变细,SiO2减少,Al203、CaO、K20、Na20及W、Mo、Bi、Be、Pb、Zn、Cd等含量大幅增高;岩体矿化发育处,出现不同程度的硅化、钾化、钠化、云英岩化,尤以云英岩化与钨钼矿化关系密切;且晚期呈火焰状沿构造裂隙灌入的细晶岩、细粒花岗岩、石英二长岩等小岩脉发生不同程度的云英岩化、钾长石化、钠长石化,伴有钼(钨)矿化,部分构成矿体在崇-余-犹矿集区新的钨钼矿化类型。
樟东坑钨钼矿床“上脉下体”、“上钨下钼”的矿化特征,在崇-余-犹地区具有普遍意义;其中岩体型钨钼矿化,尤火焰状蚀变细粒花岗岩脉型钨钼矿化在崇-余-犹矿集区较普遍,作为一种新矿化类型,逐步引起地质界重视,将成为老矿山寻找新资源的重要远景方向之一,也是赣南老钨矿区取得找矿新突破的希望所在。
[注释]
①华仁民.2011.南岭地区及邻区花岗岩成矿系统课题结题总结报告[R].
②江西有色地质勘查二队.2009.江西省大余县荡坪钨矿接替资源勘查报告[R].
③胡志国.2010.赣南钨矿新类型专题研究岩矿鉴定报告[R].
④江西有色地质勘查二队.2009.江西省大余县西华山钨矿接替资源勘查报告[R].
⑤张克俭.2011.江西省西华山钨矿接替资源勘查工作总结[R].
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HUANG Xiao-e1,LI Guang-lai2,3,GUO Jia-song1,ZHANG Min1,HU Zhi-guo1,HUA Ren-min2,WEI Xing-lin1
(1.Jiangxi Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau,Nanchang,Jiangxi330001; 2.Nanjing University,Nanjing,Jiangsu210093;3.Donghua University of Technology,Fuzhou,Jiangxi344000)
The Zhangdongkeng tungsten deposit is a typical quartz vein type tungsten-molybdenum deposit hosted outside the granitic contact zone in the Chongyi-Dayu-Shangyou area.The concealed granites in the mine are dominated by two lithofacies,the main granitic body and the flamboyance vein body.Both of them are ore-forming mother rocks with osculation related to the tungsten-molybdenum mineralization.The granites in the mine district are rich in silicon and aluminum,but poor in iron and magnesium,middling in calcium;more alkali and rich in kalium.The DI index is relatively high,and the ACNK value is more than one.They belong to acidic to utra-acidic and alkalescence to calcium alkalescence rock series,with a high degree of differentiation,near to exceed aluminous,i.e.a kind of remelting-reforming granite type from crust rock.And their geochemical characteristics are rich in Rb,Th,U,K,Ta,and Y trace elements but poor in Ba,Nb,Sr,P,and Ti.The total amount of rare-earth elements is low but relatively rich in light rare-earth ones,and severely depleted in Eu with a“seagull type”of rare-earth element distribution curve.All these indicate further that they are crust type of granites with a high degree of magma evolution.The tungsten-molybdenum mineralization in the mine district is divided into two kinds of type:one is quartz-vine and the other is rock-body,both of them being of mineralizing characters of“upper tungsten-lower molybdenum”and“upper vein-lower body”,controlled by intrusion and differential evolution of the granite.The flamboyance granule granitic vein type of tungsten-molybdenum mineralization in Zhangdongkeng is a newly discovered type of mineralization in the vein tungsten mine districts of Chong-Yu-You,southern Jiangxi in recent years,with a good ore-search prospect.
upper vein-lower body,upper tungsten-lower molybdenum,granite evolution,rock body type of mineralization,Zhangdongkeng tungsten deposit,southern Jiangxi
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P628.1
A
0495-5331(2012)04-0685-8
2011-10-18;
2012-02-24;[责任编辑]郝情情。
本文为国家重点基础研究发展计划(2007CB411404)和国家自然科学基金项目(41073035)资助的成果。
黄小娥(1965年-),女,1987年毕业于南京大学,获理学士学位,高级工程师,现从事地质勘查、岩矿鉴定与测试管理。E-mail:hxe@jxysdzkcj.gov.cn。