内蒙古北山盘陀山钨矿床成矿特征及找矿标志

2013-06-25赵国斌李文明杨合群高永伟杨涛田永堂全守村乔耿彪雷永孝

大地构造与成矿学 2013年2期

赵国斌，李文明，杨合群，高永伟，杨涛，田永堂，全守村，乔耿彪，雷永孝

(西安地质矿产研究所，国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，陕西西安710054)

北山地区花岗岩类侵入岩广泛出露，总出露面积约占整个北山地区面积的30%(江思宏和聂凤军，2006)，具有形成与花岗岩有关的 W、Sn、Mo、Cu、Au等矿床的有利条件。20世纪50年代，甘肃省地质局祁连山地质队在内蒙北山盘陀山－古硐井近东西向挤压隆起带东段发现了鹰嘴红山中型钨矿床，拉开了该地区钨矿找矿工作的序幕。近年来，西安地质矿产研究所和陕西省地调院又在该隆起带中相继发现了盘陀山钨矿床和望旭山钨矿床。这几处钨矿床分别与鹰嘴红山、盘陀山和望旭山花岗岩体关系密切，显示了本区良好的钨矿成矿潜力。

盘陀山钨矿床是西安地质矿产研究所根据“前寒武纪古老陆块－S型花岗岩－钨异常－蚀变异常”综合信息找矿的思路，2003年对钨地球化学异常和遥感蚀变异常进行野外踏勘检查过程中在盘陀山钾长花岗岩体中发现的。2005年通过地质填图和探槽揭露，在该岩体内接触带控制了数条钨矿体。2006～2010年，西安地质矿产研究所对该矿床进行了全面的普查评价，在盘陀山钾长花岗岩体内接触带和岩体中部均取得较大找矿进展，WO3资源量已达中型规模(李文明等，2008)，笔者有幸参与了其发现与勘查评价工作。本文主要介绍盘陀山钨矿床的成矿特征和找矿标志，旨在为该地区找到同类矿床提供借鉴。

1 区域地质背景

1.1 大地构造位置

盘陀山钨矿床产于北山地区。很多学者对北山地区的构造格局、构造演化和成矿背景等进行了深入的研究，但认识不尽相同(左国朝和何国琦，1990;左国朝和李茂松，1996;刘雪亚和王荃，1995;聂凤军等，2002，2003;何世平等，2002，2005)。按照杨合群等(2009)的划分方案，该矿床位于塔里木板块北缘白玉山－方山口－鹰嘴红山早古生代被动陆缘隆起带中，北邻红柳河－牛圈子－洗肠井板块缝合带产出(图1)。

1.2 含矿岩体

盘陀山花岗岩体为一复式岩体，主要由南部的花岗闪长岩体和北部的钾长花岗岩体两种岩石单元组成(图2)。含矿的钾长花岗岩体主要沿北西西向延伸，呈不规则状侵入长城系古硐井群第一岩性段(ChG1)和盘陀山花岗闪长岩单元内，出露面积约50 km2。岩石包括中(粗)粒钾长花岗岩、细粒钾长花岗岩、中粗粒似斑状花岗岩、中粒二长花岗岩、中粒花岗闪长岩和似斑状闪长岩等。

1.3 含矿岩体与地层接触关系

矿区出露地层主要为长城系古硐井群，岩性为一套浅海相的陆源碎屑岩夹灰岩透镜体的浅变质岩系。由下到上可分为两个岩性段。第一岩性段(ChG1)主要由灰色、深灰色浅变质片理化泥质粉砂岩、粉砂质板岩及细粒石英砂岩组成。第二岩性段(ChG2)主要由灰白色－浅灰色钙质石英砂岩、石英粒屑灰岩、灰色石英砂岩、青灰色石英岩和大理岩等组成，普遍含有铁质(图2)。含矿岩体与地层围岩呈侵入接触关系，沿盘陀山钾长花岗岩体北缘外接触带，发育有宽度约10 m的红柱石化热接触变质带。

图1 盘陀山钨矿床大地构造位置略图(据杨合群等，2009)Fig.1 Sketch tectonic map of the Pantuoshan tungsten deposit(Yang et al.，2009)

图2 盘陀山钨矿床地质略图Fig.2 Sketch geological map of the Pantuoshan tungsten deposit

2 矿床地质特征

2.1 矿床类型

目前，已在盘陀山钾长花岗岩体中控制了北部、中北部、中东部及南部4个钨矿段(图2)，成矿类型可分接触带型和石英细脉带型两类。

接触带型钨矿主要产于钾长花岗岩体北部边缘内接触带中，由北部、中北部和中东部等3个钨矿段构成。含矿岩石有中(细)粒钾长花岗岩、花岗细晶岩(脉)和石英脉。矿体受岩体内接触带和NE向构造裂隙双重控制，呈扁豆体状和条带状，浸染状及脉状构造，矿石矿物主要为白钨矿和黑钨矿。钨矿体中云英岩化和电气石化等蚀变发育，岩石普遍褪色，颜色变浅。

石英细脉带型钨矿主要产于钾长花岗岩体中部，是该矿床最重要的钨矿类型。钨矿体受岩体内NE向、NW向和EW向构造裂隙控制，呈缓倾斜板状或条带状，在各种脉岩交汇部位钨矿体厚度明显增大。矿床分带明显，具有上钨下钼的特点。白钨矿在石英脉中呈细脉状或细脉浸染状分布，在石英细脉密集带钨矿化更好，而辉钼矿主要见于深部石英脉及两侧岩石中。另外，一些石英脉中还零星发现一些铜矿(化)体，但规模不大。矿石矿物主要为白钨矿、辉钼矿、黄铜矿和黄铁矿。岩石蚀变主要为电气石化、云英岩化和硅化。

2.2 矿体特征

北部矿段钨矿体主要呈扁豆体状，地表走向长53～225 m，地表宽1～6.9 m，倾向长20～258 m，WO3平均品位0.12% ～0.45%，WO3最高品位3.76%。该矿段矿体产于电气石化云英岩化中、细粒钾长花岗岩中，明显受岩体内接触带控制(图3)。

中北部矿段钨矿体主要呈脉状，地表走向长30～185 m，地表宽0.5 ～2.23 m，倾向长13.7 ～245 m，WO3平均品位0.15% ～0.87%。该矿段矿体主要产于花岗细晶岩脉和石英脉中(图4)，明显受NE向构造裂隙控制(杨建国等，2004)。

中东部矿段钨矿体主要呈脉状，地表走向长30～60 m，地表宽1～2 m，WO3平均品位0.12% ～0.50%。该矿段钨矿体主要产于沿盘陀山钾长花岗岩体内接触带分布的一组NE向石英脉中。

图3 盘陀山钨矿床北部矿段地质图Fig.3 Geological map of the north ore block in the Pantuoshan tungsten deposit

图4 盘陀山钨矿床中北部矿段地质图Fig.4 Geological map of the middle-north ore block in the Pantuoshan tungsten deposit

南部矿段钨(钼)矿体呈缓倾斜板状，主要产于石英细脉带中，受NE向、NW向和EW向3组构造裂隙控制(图5)。该矿段除地表发现的钨矿体外，在钻孔中还控制了多条厚大的隐伏钨矿体。隐伏矿体走向长220～275 m，倾向长215～245 m，倾角30°，最大厚度 13.91 m，WO3品位 0.12% ～0.38%。另外，该矿段深部见到多条钼矿体，产状与钨矿体一致(图6)，Mo品位0.03% ～0.33%。

2.3 矿石成分

矿石中主要有用组分为W和Mo，伴生组分除Cu含量较高外，其余元素含量均较低，未达到综合回收利用最低工业指标要求。

矿石矿物主要有白钨矿、黑钨矿、辉钼矿、黄铁矿和黄铜矿;脉石矿物主要为电气石、石英、钾长石、黑云母、绿帘石等。

矿石构造主要为浸染状和细脉状。矿石中白钨矿多呈它形细粒状或它形粒状集合体，黑钨矿粒度细小，呈微细脉状、微细网脉状和它形浸染状分布，少量呈较自形的长柱状，镜下见有白钨矿交代黑钨矿。辉钼矿一般分布在石英脉壁附近，呈微细脉状。

矿石类型为浸染型、细脉型和细脉浸染型等。

2.4 岩石蚀变

蚀变类型主要有云英岩化、电气石化、硅化、绿帘石化、钾化、碳酸盐化、黄铁矿化等，其中云英岩化、电气石化和硅化与钨矿关系最为密切。钾长花岗岩体北缘内接触带与中部发育的十余条规模不等的电气石化－云英岩化蚀变带，均为钨矿体的主要赋存部位(图2)。

3 找矿标志

3.1 古老陆壳活化背景

泥盆纪初，随着红柳河－牛圈子－洗肠井洋闭合，两侧陆块对接、碰撞造山，由于动力转化为热量，缝合带及其两侧受长期的热体制控制，褶皱、变质伴随大规模花岗岩类入侵(杨合群等，2009)。这次板块碰撞造山作用导致盘陀山－古硐井一带被动陆缘古老陆壳发生活化并形成隆起区，长城系古硐井群地层广泛出露，并生成了鹰嘴红山、盘陀山和望旭山等一系列含钨花岗岩体，盘陀山钨矿就形成于这一背景下。在盘陀山钾长花岗岩体中远离矿化蚀变位置采集二长花岗岩进行锆石U-Pb同位素测年，获得206Pb/238U 表面年龄加权平均值为383.3 ±1.8 Ma，表明岩体形成时代为泥盆纪(杨合群等，2010)。本次研究，在花岗岩Y-Nb构造环境判别图解和(Y+Nb)-Rb构造环境判别图解中，矿区10个花岗岩样品大部分都落入同碰撞花岗岩区域，少量落入板内花岗岩区域(赵国斌等，2011)，也证实了矿区为古老陆壳活化背景。

图5 盘陀山钨矿床南部矿段地质图Fig.5 Geological map of the south ore block in the Pantuoshan tungsten deposit

图6 盘陀山钨矿床30线剖面图Fig.6 Section map of the line No.30 in the Pantuoshan tungsten deposit

3.2 钨地球化学异常

地球化学方法在钨矿找矿工作中具有重要的作用(方贵聪等，2012)。1∶20万五道明幅(K-47-ⅩⅩⅧ)水系沉积物测量成果显示，盘陀山－半岛山一带有一处显著的W异常(图7a)。该异常区面积 519.94 km2，具有 1.8 ×10－6～2.6 ×10－6、2.6 × 10－6～ 3.4 × 10－6、3.4 × 10－6～ 4.2 × 10－6、4.2 ×10－6～7.4 ×10－6和＞7.4 ×10－6五级异常分带。针对该W异常，相关地勘单位组织开展了多次异常查证工作，但始终未能发现异常源区。2003年，西安地质矿产研究所科研团队在该异常中心西侧的盘陀山钾长花岗岩体北部边缘内接触带发现了钨矿化带。2005年经探槽工程验证，控制了多条钨矿体。为了进一步扩大找矿，2007～2008年，又对整个盘陀山钾长花岗岩体部署了1∶2.5万岩屑测量工作，在岩体中发现多处W异常(图7b)。其中，分布于岩体边缘的4、9、13号W异常中分别发现了矿区北部、中北部和中东部矿段，而在规模最大，具有5级分带的12号钨异常中最终发现了盘陀山钨矿区规模最大的南部钨(钼)矿段。这些资料证明，W异常为良好的找矿标志。

3.3 地壳重熔型花岗岩

杨合群等(2010)对盘陀山钾长花岗岩体进行过全岩 Sr-Nd同位素比值测定，计算出的(87Sr/86Sr)i值为 0.729091，εNd(t)值为－5.89。最近，我们在盘陀山钾长花岗岩体中采集了10个样品进行分析，其稀土元素球粒陨石标准化曲线以相对富集轻稀土元素、贫重稀土元素和具有明显Eu负异常为特征，斜率较大，呈右倾配分图式，具有明显的重熔型花岗岩特征(赵国斌等，2011)。根据(87Sr/86Sr)i值明显大于0.708和εNd(t)值远小于0以及稀土元素特征，推断含矿岩体为前寒武纪古陆壳物质重熔型花岗岩。

3.4 岩体内接触带

矿区北部、中北部和中东部这3个钨矿段均产于盘陀山钾长花岗岩体北部边缘内接触带，表明岩体内接触带是有利的成矿部位。

3.5 岩石蚀变标志

矿区钨矿体均产于岩体内接触带及岩体中部矿化蚀变带中。矿化蚀变带内岩石明显褪色，为灰白色或浅红褐色，并多呈正地形。与钨矿化有关的岩石蚀变主要有电气石化、云英岩化和硅化。

3.6 石英细脉带

图7 盘陀山钨矿床钨地球化学异常图Fig.7 Map showing the tungsten geochemical anomalies in the Pantuoshan tungsten deposit

石英细脉带形成时间最晚，明显受构造裂隙控制，是盘陀山钨矿区最有利的含矿地质体，南部钨矿体群就产于其中。在找矿过程中，应注意“上钨下钼”的特点。

3.7 花岗细晶岩脉

花岗细晶岩脉在矿区广泛出露，脉宽几十厘米到数米不等。其中，产于岩体内接触带受北东向构造控制的花岗细晶岩脉直接形成钨矿体(图4)。

3.8 直接找矿线索

利用紫外灯夜间在W异常区和岩石蚀变带内进行检查，可以直接发现白钨矿。矿区黑钨矿粒度非常细小，并常与电气石共生，野外识别难度较大，应注意对二者进行区别。

4 结论

盘陀山钨矿产于盘陀山钾长花岗岩体北部边缘内接触带及岩体中部，成矿类型分为接触带型和石英细脉带型。前者受岩体内接触带和NE向构造裂隙双重因素制约，后者受NE向、EW向和NW向构造裂隙控制，具有上钨下钼的特点。本区花岗岩有关接触带型和石英细脉带型钨矿床的找矿标志为:古老陆壳活化背景、钨地球化学异常、地壳重熔型花岗岩、岩体内接触带、岩石蚀变(电气石化、云英岩化和硅化等)、石英细脉带、花岗细晶岩脉和直接找矿线索。

致谢:本文得到了中国地质科学院矿产资源研究所江思宏研究员的悉心指导，在此深表感谢!

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