南岭东段岩前钨矿床地质特征及成岩成矿时代

赵 正，陈毓川，2，曾载淋，陈郑辉，王登红，赵 斌，张家菁

1.国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室／中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037

2.中国地质科学院，北京 100037

3.江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队，江西 赣州 341000

4.山西省地球物理化学勘查院，山西 运城 044004

5.江西省国土资源厅，南昌 330000

0 前言

岩前钨矿是赣南地区近几年勘查发现达到中型规模的矽卡岩型与石英脉型共生的钨矿床，成矿区带上隶属滨西太平洋成矿域（I）之华南成矿省（Ⅱ）的南岭东段中生代钨锡银铅锌稀有稀土金属成矿区（Ⅲ），赣南钨锡金属成矿亚区（Ⅳ），具体为于都-赣县钨多金属矿集区（V）[1-2]。空间上处于赣南“五层楼”式石英脉型黑钨矿矿集区内，其东北约40km处即为赣南地区“九大钨矿”的画眉坳石英脉型黑钨矿床，两者同位于北东向展布的江背复式花岗岩基的东缘，具良好的钨多金属矿找矿远景。

本区地质矿产勘查工作始于20世纪40年代末，民采和地表勘查工作历史悠久。迄今发现本矿区主要存在两种类型的钨多金属矿体，主要赋存于岩体外接触带的矽卡岩型钨多金属矿和岩体内接触带石英脉型黑钨矿（化），两者均与燕山期黑云母花岗岩空间上紧密伴生、成因上关系密切。岩前钨矿区地质工作基础较好，找矿潜力巨大，但是成矿规律研究滞后，仅部分学者对区域钨矿总结时对其矿化类型和资源潜力有所提及[3]；区内成矿作用与岩浆活动密切相关，但成岩成矿时代不详、矿物质来源不清楚，制约了矿床成因的探讨和成矿规律的总结，也影响了进一步的找矿勘探工作部署。

本次在矿床地质工作的基础上，对岩前花岗岩体和产出于岩体内接触带的矿体分别采用LA-ICPMS锆石U-Pb法和辉钼矿Re-Os等时线法进行同位素定年，其成果为成矿规律的研究提供了依据，对深入研究成矿机制、建立成矿模式和找矿模型具有重要意义。

1 成矿地质背景

岩前钨矿大地构造位置处于南岭东西向构造与滨太平洋北北东向构造带的交汇复合部位，武夷褶皱带与罗霄褶皱带的交接处，鹰潭-定南北东向深大断裂带与东西向断裂交汇于此（图1）。区内最醒目的是一系列深大断裂和被其切割的地块构成东西向、北北东向隆褶带与断陷带呈网格状分布，并由此决定了本区以东西向、北北东向构造为主，叠加北东向、北西向、近南北向构造的多旋回构造格架。

全区地层明显分为基底（Z-∈）、盖层（D-T）、断陷盆地沉积（K-E）3个构造层，以广泛出露早古生代基底岩系为特征，少量泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系、第三系零星分布。

区内岩浆活动频繁而持久，岩浆活动方式以侵入为主，喷发溢流较少，多期多阶段活动特征明显，形成了大面积分布的岩浆岩体。其产出以岩基、岩株出露面积最大，岩瘤、岩滴分布数量最多。主要岩浆活动时期为燕山期，且与本区丰富的内生矿产的成矿作用关系十分密切。

2 矿床地质

图1 岩前钨矿床构造位置图Fig.1 Tectonic position of Yanqian tungsten deposit

矿区构造上处于银坑-青塘复向斜中段西翼，矿床产在江背岩基南延的岩前岩体与晚古生代地层的内外接触带内（图2）。矿区出露地层由西向东依次为石炭系下统横龙组和梓山组的碎屑岩，上统船山组层状大理岩，二叠系中统栖霞组、小江边组灰岩和安洲组粉砂岩。第四系见于河床阶地及山麓坡地。其中钨多金属矿化主要赋存于石炭系上统船山组、二叠系中统栖霞组、小江边组与侵入岩接触带及石炭系上统船山组中。

岩前岩体是江背岩基向银坑盆地呈舌状南延部分，矿区主要出露似斑状细粒黑云母花岗岩（包括中粒黑云母花岗岩），以及少量细粒白云母花岗岩脉。由于有岩前花岗岩株的侵入，又有晚古生代碳酸盐岩石的广泛发育和黏土质岩石的存在，所以接触变质作用在矿区表现得非常明显和强烈，它影响的范围，东西两边都超过了矿区，南边达到矿区边缘，变质作用形成的岩石，因原岩的成分不同而有变化。主要见白云石大理岩、大理岩、透闪石大理岩、滑石岩、透闪石岩、云母石英角岩、红柱石角岩、斑点板岩等。总体上，成矿作用与岩前花岗质岩浆活动密切相关。

银坑-青塘复向斜被北北东向构造严重破坏，并改造了北东向构造。矿区主要构造形迹有西部的岩层陡立带、中部的断裂带、东部的复向斜，它们为同一构造应力形成的不同形式的构造形迹。

2.1 矿体特征

目前勘探成果揭示，该矿床由接触带矽卡岩型钨多金属矿化体（图3）和内接触带石英脉型矿化体构成（图4），以前者最为发育。接触带矽卡岩型钨多金属矿（图4a，c，d）为本区的主要矿化类型，它主要分布于岩体与围岩接触的西部与南部末端，即岩体与石炭系梓山组、大埔组及二叠系马平组、栖霞组接触部位，目前编号矿（化）体有22条。其中：V7-V15产于岩体与围岩接触处，受侵入接触构造控制，多为石榴石矽卡岩、石榴石透辉石矽卡岩，矿体形态呈脉状、大透镜状，矿化强度较高，常伴方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等金属硫化物，是主要工业矿体；V1-V6、V9支、V13支及V14支，产于接触外带围岩中，呈层状，规模较小，矿化相对较弱，属热液沿顺层破碎带贯入交代的产物，为次要工业矿体。各矿体简要特征见表1。有益组分较丰富，见白钨矿、黑钨矿、黄铜矿、闪锌矿、辉钼矿、辉铋矿、方铅矿等，以白钨矿为主，局部黑钨矿、闪锌矿富集。另一种为内接触带石英脉型钨矿（化）体（图4b），主要产于白石岭，部分具工业意义，赋存于燕山期花岗岩中，矿石矿物主要为黑钨矿、白钨矿、黄铜矿及辉钼矿等；石英脉型黑钨多金属矿产于白石岭，规模小、变化大。

2.2 矿石特征

矿石类型 由于地表和浅部风化、淋滤作用强，矿体上部出现少量的次生氧化物，如黄铁矿氧化为褐铁矿，碳酸盐类矿物有溶解流失现象。而主要是原生矿石占主导地位。含钨矿石依矿物组合可分为白钨-石榴石矽卡岩型、白钨-透辉石矽卡岩型、白钨-石榴石透辉石矽卡岩型和黑钨矿-硫化物石英脉型4种矿石类型。

矿物组成 含钨矽卡岩矿体矿物成分，目前已知的有20余种（表2）。

矿石中主要矿物特征如下：

白钨矿：为矿区的主要工业矿物，浅黄、白色，油脂光泽，多为不规则粒状，少数为自形晶，粒度0.05～0.40mm，最大可达3.00mm。产出情况有2种：其一，在石榴石矽卡岩中呈星散浸染状存在于其他矿物粒间，部分石榴石裂纹充填交代；其二，在硫化物脉中与铁闪锌矿、黄铁矿等共生。

黄铁矿：分布广泛，形成有两期，早期矽卡岩阶段和晚期硫化物阶段，一般自形程度好，体积分数可达3%～4%。

铁闪锌矿：在矽卡岩内普遍存在，黑色、粒状，呈港湾状产出。

石榴石：有钙铝榴石和钙铁榴石两种，以前者为主。钙铝榴石，淡黄褐至淡黄色，多为不规则粒状及块状集合体，粒径0.40～2.50mm。钙铁榴石，浅褐红色，自形-半自形粒状。

图3 岩前矿区1号勘探线剖面图Fig.3 No.1prospecting line profile map of Yanqian mining area

表1 接触交代矽卡岩型钨矿体主要特征Table1 Characteristics of skarn type tungsten orebody

表2 岩前钨矿区矿体矿物组成Table2 Mineral compositions of Yanqian tungsten ore-body

图4 岩前矿床中矿化特征照片Fig.4 Mineralization characteristics of Yanqian deposit

矿石结构构造 粒状黄铁矿、石榴石和白钨矿等在矿体中均以自形晶出现，晶面发育，晶形清楚。大部分白钨矿、石榴石和透辉石晶面不发育，呈半自形晶在矿脉中产出。有的石英、萤石以不规则晶形在矿脉中出现。

矿石构造主要有块状构造、片状构造、条带状构造。

矿石的化学成分及矿化富集规律 从前人资料的矿石光谱分析结果可知，含钨矿石的化学成分有Be、As、Mn、Sn、Pb、Zn、Si、W、Fe、Bi、Mo、Al、Na、Cu、K、Ca，其中 W 是主产元素，Bi平均品位为0.059%，Mo平均品位为0.010%左右，Zn平均品位0.225%，Bi和Mo可视为伴生有益组分。有害元素P、S、Sn、Cu品位低，有益有害元素绝大部分呈其单矿物出现。

矿区WO3最高品位为1.150%，最低品位为0.120%，平均品位为0.365%。WO3在走向和倾向上矿化较均匀，品位变化小。钨矿化与石榴石和硫化物的质量分数变化成正相关。Mo和Bi质量分数为0.002%～0.020%，可作副产品回收。

2.3 矿化阶段与围岩蚀变

从矿体产状和矿物组合特征判断，本区矿化主要分为：1）矽卡岩阶段，矿物组合为白钨矿、石榴石、透闪石和后期的方解石；2）氧化物阶段，矿物组合为黑钨矿、石英、萤石、方解石；3）硫化物阶段，方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、辉钼矿等。以第一阶段矿物质最为富集，随成岩成矿和岩浆释气作用的进行，温度逐渐降低，3个矿化阶段具有时间和物质上的连续性。

矿区主要有矽卡岩化、大理岩化两种与成矿关系密切的围岩蚀变，也见云英岩化、白云母化、钠长石化、水白云母化、硅化、绿泥石化、绿帘石化、黑云母化等蚀变发育。

3 实验方法与测试结果

3.1 样品采集

中细粒含斑黑云母二长花岗岩LA-ICP-MS定年样品（YK-J2D-2）采自岩前岩体西南部，肉红色，中粒少斑似斑状结构，斑晶主要为钾长石。显微镜下见主要造岩矿物为石英、钾长石、斜长石和黑云母，副矿物为磁铁矿、锆石、磷灰石、独居石和萤石。岩石中有含矿石英脉侵入，石英脉边缘云英岩化（图4e），石英脉中可见暗褐-黑色、板状黑钨矿（图4b），针柱状电气石和辉钼矿（图4f）。

本次用于Re-Os同位素定年的辉钼矿采自岩前钨矿区出露的含矿石英脉中，辉钼矿以浸染状和星点状产于含矿石英脉内部和石英脉边缘的云英岩中（图4e，f），半自形-自形。

3.2 测试方法

定年测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室完成，锆石年龄谐和图用Isoplot 3.0程序获得，仪器参数及详细实验测试过程可参见侯可军等[4]。样品分析过程中，Plesovice标样作为未知样品的分析结果为（337.3±2.4）Ma和（338.74±2.3）Ma，对应的年龄推荐值为（337.13±0.37）（2σ）Ma[5]，两者在误差范围内完全一致。

5件辉钼矿单矿物，质纯，无氧化，无污染，纯度达到98%以上，由国家地质实验测试中心Re-Os同位素实验室采用TJAx-Series电感耦合等离子质谱仪进行Re-Os同位素年龄测定。样品的化学处理流程和质谱测定技术详见文献[6-7]。

3.3 测试结果

3.3.1 锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄

本次对岩前中细粒黑云母花岗岩中12个颗粒的锆石（图5）进行了U-Pb同位素测定，所有点都投影于协和曲线上或协和曲线附近，表明这些锆石颗粒在形成后的U-Pb同位素体系是封闭的，没有U或Pb同位素的明显丢失或加入。206Pb／238U年龄与207Pb／235U年龄高度协和一致，206Pb／238U 和207Pb／235U的协和度为97%～99%（图6），只有一个为95%。206Pb／238U年龄分布在158.2～162.4 Ma（表3），其加权平均年龄为（160.60±0.72）Ma，可以代表含矿岩体的侵入结晶年龄。

表3 岩前岩体黑云母二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果Table3 LA-ICP-MS U-Pb dating results of zircon from the Yanqian biotite adamellite

图5 岩前花岗岩锆石的代表性阴极发光图像Fig.5 Typical zircon cathodoluminescence images of Yanqian granites

图6 岩前中细粒黑云母花岗岩锆石U-Pb协和图解Fig.6 Zircon 207 Pb／235 U-206 Pb／238 U concordia diagram of medial-fine grained biotitic granite of Yanqian pluton

3.3.2 辉钼矿Re-Os年龄

Re-Os模式年龄t按下式计算：t＝1／λ[ln（1＋187Os／187Re）]。式中，λ 为衰变常数，其值为1.666×10-11a-1。

5件辉钼矿样品Re-Os同位素测定结果见表4。辉钼矿中w（Re）为（3379～6829）×10-9。5件样品的Re-Os同位素模式年龄十分接近，年龄范围为（157.0±2.3）～（161.7±3.4）Ma，其加权平均值为（159.2±2.3）Ma，加权平均方差（MSWD）为2.3。由5件样品获得的等时线年龄为（154.5±3.4）Ma，MSWD＝1.7（图7），与模式年龄加权平均值在误差范围内基本一致。普187Os的质量分数为（0.0015～0.0037）×10-9，接近于0，表明辉钼矿几乎不含非放射性成因187Os，即187Os基本上都是由187Re衰变而成的，这说明所获得的模式年龄能够准确反映矿化年龄，即岩前钨矿形成于中侏罗世，属燕山早期成矿。

表4 岩前辉钼矿Re-Os同位素定年结果Table4 Re-Os dating results of molybdenite in Yanqian mine area

图7 岩前辉钼矿Re-Os等时线年龄和模式年龄Fig.7 Re-Os isochron age and model ages of molybdenite of Yanqian deposit

4 讨论

矿床的一般地质特征和矿物组合特征表明，矿床成因分类应属矽卡岩（接触交代）型白钨矿矿床和岩浆气液石英脉型黑钨矿化。

4.1 成岩成矿时代

本研究首次获得岩前矿区的成岩成矿时代，与矿床成因密切相关的花岗岩成岩年龄为（160.60±0.72）Ma，辉钼矿显示黑钨矿成矿年龄为（159.2±2.3）Ma，暗示成矿紧随岩浆就位发生，成岩成矿作用均发生于中侏罗世。在早燕山期西太平洋板块SE-NW俯冲的动力背景下，岩前花岗岩浆在160 Ma以前开始侵位、分异演化，酸性岩浆岩在银坑-青塘华夏系构造与大沽-南亨新华夏系构造复合部位侵入，矿区中部由于有岩岽脑断裂和白石岭断裂的存在，控制形成了矿区内的舌状花岗岩体（即岩前岩体的向南支体）。岩体侵入部位的围岩为碳酸盐岩层发育的晚古生代地层，在花岗岩体与碳酸盐岩层接触带上，普遍发生了交代变质作用，形成了含白钨矿矽卡岩，部分地段构成钨的工业矿体。同时，在富矿化剂和成矿元素流体的作用下在岩体顶部发生钠长石化和云英岩化，并形成含钨等多金属矿化石英脉，到大约157Ma成岩成矿作用结束。推测在这段时间内构造条件相对稳定，花岗岩岩浆的结晶分异作用持续进行，后期成矿物质不断补给，从而也保证了岩前石英脉型钨多金属矿脉（化）的形成。

近年来，对华南地区各类型矿床成矿时代的研究成果丰硕[8-15]，毛景文等[16]认为华南金属矿床成矿作用主要集中在170～150Ma，140～126Ma和110～80Ma；华仁民等[16]提出华南地区中生代发生了3次大规模成矿作用，分别是燕山早期180～170 Ma，燕山中期170～139Ma（第一阶段170～150 Ma，第二阶段150～139Ma），第三次是燕山晚期125～98Ma。他们都指出170～150Ma是南岭及相邻地区 W、Sn、Nb-Ta、Pb-Zn等有色-稀有金属矿化为主成矿作用的高峰期。华南地区中生代成矿作用的最大特点是绝大多数矿床W、Sn多金属矿化的形成与花岗质岩浆活动关系密切，且多形成于160～150Ma。就目前的年代学资料而言，170～150 Ma时期成矿作用大多集中在南岭中段（湘东南）和南岭东段（赣南），以湘南的矽卡岩型白钨矿和赣南的“五层楼”黑钨矿为典型，包括柿竹园钨矿、瑶岗仙钨矿、香花岭锡矿、新田岭钨矿、芙蓉锡矿、大吉山钨锡铌钽矿、淘锡坑钨矿、宝山铅锌矿、黄沙坪铅锌矿等[13，16]。

在成岩作用与成矿作用时差的问题上，有2种不同的观点：华仁民等[17]认为南岭地区中生代花岗岩类成岩作用与成矿作用时间相去甚远，南岭地区几乎所有中生代的成矿作用均远远晚于成岩作用，花岗岩类虽然是在陆壳挤压-加厚的动力学背景下由地壳物质的部分熔融形成的，但是大规模的成矿作用却发育于后期一次拉张的动力学背景下，由于幔源物质和深部流体的参与使分散在岩石中的金属元素再一次迁移、集中；近年来新的年代学资料支持另一种观点，即成岩和成矿作用同时进行，其间几乎没有时间差[17-19]，也许成矿作用稍晚于成岩作用，这是由于花岗岩成矿需经历岩浆冷凝、挥发分聚集、热液运移、金属矿物沉淀的过程，但是由上述原因导致的花岗岩类的侵位与相关的成矿作用在时间上的差异并不会很大，即在目前的技术条件下，成岩、成矿年龄在误差范围内是一致的。本次研究成果也支持后一种观点。

4.2 成矿物质来源

Re-Os同位素可以示踪成矿物质来源以及指示成矿过程中不同来源物质混入的程度，即可通过金属硫化物矿床辉钼矿Re的质量分数示踪其来源。毛景文等[20]对我国主要含钼矿床Re的质量分数对比发现，从幔源、壳幔混源到壳源，辉钼矿Re的质量分数各递降一个数量级。孟祥金等[21]通过对全国斑岩型辉钼矿Re-Os同位素测试数据的综合分析认为：成矿物质来源是以地幔物质为主的钼矿，其辉钼矿中Re的质量分数大多为（100～1000）×10-6；成矿物质具有壳幔混合源的钼矿，其辉钼矿Re的质量分数为（10～100）×10-6；成矿物质完全来自壳源的矿床，其辉钼矿Re的质量分数为（1～n）×10-6或更低。岩前5件辉钼矿Re的质量分数为（3.38～6.83）×10-6（表4中单位为10-9），平均值为5.21×10-6，变化范围较窄、分布均匀，指示成矿物质主要来源单一，主要为地壳。但比较南岭中段的瑶岗仙钨多金属矿中辉钼矿（w（Re）＝（0.206～0.362）×10-6）和柿竹园钨多金属矿中辉钼矿（w（Re）＝（1.04～1.34）×10-6）的 Re质量分数明显偏高[22]，指示岩前钨矿的成矿物质可能有少量幔源贡献。近期笔者课题组在江背岩基的踏勘过程中发现多条辉绿岩脉，也支持这一推论。

5 结论

1）岩前钨矿床是典型的矽卡岩型白钨矿与岩浆气液黑钨矿共存的多金属矿床；其成岩年龄为（160.60±0.72）Ma，成矿年龄为（159.2 ±2.3）Ma，成矿作用紧随岩浆侵位而发生。

2）岩前钨矿的成岩成矿作用发生于中侏罗世向晚侏罗世过渡的时期（J2／J3过渡期为161Ma），与赣南地区的漂塘（（150.2±1.4）Ma）、淘锡坑（（154.4±3.8）Ma）、大吉山（（150.4±8.0）Ma）、天门山-红桃岭矿田（（150～155）Ma）等石英脉型大型-超大型钨矿床，具有同时代、同构造背景、同与早燕山期大规模花岗质岩浆活动密切相关的共性，属同一个成矿亚系列，是华南中生代大规模构造-岩浆-成矿作用的产物。

3）成矿物质以壳源为主，可能有少量的幔源物质贡献，指示深部热源影响。

4）在成岩成矿时代、矿化类型和成矿地质条件上，岩前钨矿与湘中瑶岗仙等石英脉型黑钨矿和矽卡岩型白钨矿共存的矿床颇有类似。瑶岗仙岩体出露面积仅1.2km2，岩前岩体出露5km2，岩体出露部分与二叠系灰岩接触达42.5km，深部延伸矽卡岩规模可观，指示深部找矿潜力巨大，主要寻找类型应为接触交代矽卡岩型白钨矿，其次为石英脉型黑钨矿。

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