矽卡岩型白钨矿矿床研究进展

赵辛敏, 郭周平, 白赟

(1. 国土资源部岩浆作用与找矿重点实验室，中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安　710054；

2. 长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安　710054)

矽卡岩型白钨矿矿床研究进展

赵辛敏1, 郭周平1, 白赟2

(1. 国土资源部岩浆作用与找矿重点实验室，中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安710054；

2. 长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安710054)

摘要：矽卡岩型白钨矿是世界上最重要的钨矿类型，其储量约占钨矿总储量的一半。据统计，我国矽卡岩型白钨矿已占全国钨矿总储量的60%以上，因此，矽卡岩型白钨矿矿床的研究具有重要的经济和战略意义。前人对矽卡岩型白钨矿进行了广泛的科学研究并取得了众多的成果。本文在查阅整理前人资料的基础上，对矽卡岩型白钨矿矿床的时空分布、矿床地质特征、成矿与花岗岩的关系、成矿流体特征及成矿机制、成矿物质来源，国内外矿床对比等方面进行了综述，阐明了矽卡岩型白钨矿矿床的研究进展。

关键词：矽卡岩型白钨矿；时空分布；地质特征；成矿流体；成矿物质；研究进展

0引言

钨是一种银白色或钢灰色的金属，具有高硬度、高熔点、高沸点等特点，钨元素在地壳中的丰度约为1.1×10-6，一般花岗岩中钨的丰度为(1~2.5)×10-6。钨的用途十分广泛，不仅是电器工业和电子工业的重要材料，还广泛用于航空、冶金、化工、建筑等行业，在国民经济和社会发展中具有重要意义，并已成为重要的战略矿产资源。现已发现20多种钨矿物，其中白钨矿(Ca[WO4])和黑钨矿((Fe，Mn)[WO4])是自然界中钨的主要经济来源，白钨矿主要产于矽卡岩中，黑钨矿则常产于花岗岩体的顶部或近接触带的围岩中。钨矿床主要的矿床类型有矽卡岩型、石英脉型、斑岩型、层控型、沉积型、沉积变质型、伟晶岩型和角砾岩筒型等，世界钨矿产量的80%~90%来源于前两种类型。其中矽卡岩型白钨矿是世界上最重要的钨矿类型，其储量约占总储量的一半，矿石储量较集中，易形成较大型矿区，如著名的矽卡岩型白钨矿有加拿大坎通(Cantung)、马克通(Mactung)、美国派因克里克(Pine Creek)、澳大利亚金岛(King Island)、朝鲜桑东(Sangtong)、土耳其乌卢达格(Uludag)、中国湖南的柿竹园、新田岭、瑶岗仙和江西的大湖塘、朱溪、香炉山等。国外的特大型白钨矿矿床多为矽卡岩型，显示出矽卡岩型白钨矿矿床的重要性。

1矽卡岩型钨矿床的时空分布及构造背景

徐克勤等[1]认为世界钨矿常分布在受俯冲作用影响，而又离俯冲带较远的陆壳发育地区，而有些与大陆碰撞后继承性断裂岩浆活动有关(图1)。具体从世界范围内看，全球的钨矿床主要分布在环太平洋带(加拿大、美国、玻利维亚、朝鲜和中国东南沿海等)、地中海北岸(土耳其、法国、奥地利和德国等)、南乌拉尔和中亚西亚及中国新疆和甘肃等地[3]，即主要分布在环太平洋广义的大陆边缘，其次分布于欧亚大陆内部广义的古大陆边缘碰撞带。西太平洋的钨矿主要分布在日本—琉球岛弧、菲律宾岛弧、印尼东部以西的亚洲大陆东部、新几内亚—新赫布里底—新喀里一带以西的澳大利亚东部，其中西太平洋北部是世界上最重要的钨矿带，主要分布在环太平洋金属成矿带的外带，而沿海大陆边缘几乎没有或极少有钨矿化。东太平洋的情况与此相似，如北美西部的钨矿主要分布在所谓石英闪长岩线以东的地区，而在石英闪长岩线以西的临近俯冲带的地区钨矿很少。欧亚大陆内部的古大陆边缘碰撞带一些钨矿的分布主要与碰撞褶皱后的继承性断裂岩浆活动有关，如特提斯造山带的一些钨矿。钨矿是我国优势资源产业，储量、产量、消费量以及出口量均居于世界首位，我国的矽卡岩型白钨矿矿床均分布在地槽褶皱带中，如华南褶皱系、吉黑褶皱系、秦岭—祁连褶皱系、天山褶皱系等(图2)。按成矿带来看，主要分布在华南、扬子、秦岭、祁连山、吉黑、康滇—三江、天山和大兴安岭等成矿带内[3-6]，其中华南、吉黑、秦岭和祁连等区域是我国矽卡岩型白钨矿床的主要成矿区带。中国矽卡岩型白钨矿床自吕梁期、晋宁期、加里东期、华力西期、印支期、燕山期一直到喜马拉雅期均有发现，其中以燕山期最为重要，其次是华力西期。矽卡岩型白钨矿的控矿层位一般没有明显时代选择性，目前震旦纪至三叠纪地层中均有形成，但主要集中在泥盆系、石炭系，其次是前寒武系、二叠系[4]。

图1　矽卡岩型钨矿成矿构造背景示意图[2]

图2　中国钨矿床(点)分布简图[3]

2矿床地质特征

国外学者曾对与钨有关的矽卡岩矿床的特征进行了广泛的总结[2,7,8]。国内学者也曾总结了中国矽卡岩型白钨矿矿床的一般地质特征：①与成矿有关的围岩地层在时代上自元古宙—三叠纪均有，在岩性上以灰岩、大理岩为主，又以不纯灰岩、泥质灰岩较为有利。②控岩控矿构造常与区域性深断裂有关，褶皱构造以背斜较为有利。③与成矿有关的岩浆岩多为中酸—酸性中浅成侵入体，岩性主要以花岗岩、黑云母花岗岩为主，花岗闪长岩次之，岩石结构以中细粒为主。④矿体形态复杂，受接触带控制的矿体主要呈似层状、透镜状，受断裂或裂隙控制的矿体多呈脉状、带状、扁豆状、囊状，白钨矿多呈浸染状产于矽卡岩内或其附近的交代岩中。其矿化组合可为单一的钨或伴有其他金属矿化(以钼或锡常见)。⑤矿化阶段与蚀变类型：矿床形成阶段可分为早矽卡岩阶段、晚矽卡岩阶段、石英-白钨矿阶段和石英-硫化物阶段等。接触带及外带矽卡岩化发育，矽卡岩矿物常见钙铁-钙铝榴石、透辉石-钙铁辉石、硅灰石、阳起石、透闪石、绿帘石、萤石、电气石等，内带蚀变类型主要有钾长石化、钠长石化、云英岩化、硅化、云母化、绿泥石化、电气石化和萤石化等[4]。

3成矿与花岗岩的关系

在国外，如北美、日本、朝鲜等国家和地区，与巨型矽卡岩型白钨矿成矿有关的花岗岩主要为I型花岗岩[9-13]。Einaudi et al[7]曾指出，含钨矽卡岩及含贱金属(Cu、Mo、Pb、Zn)硫化物的矽卡岩，是大陆边缘造山带的重要特点，且一般与俯冲消减环境的I型花岗岩有关。在中国，与I型花岗岩有关的钨矿较少，典型矿床如河南三道庄钨钼矿等[14]，大部分钨矿床与S型花岗岩有关，如华南地区与钨矿有关的侵入岩多为S型花岗岩[15-17]。Kwak et al[8,10]将矽卡岩型白钨矿分为两种类型：W-Mo-Cu型和W-Sn-F型，认为W-Mo-Cu型主要与氧化性质的I型花岗岩有关，而W-Sn-F型主要与还原性质的花岗岩有关。有学者将日本矽卡岩型白钨矿分为两类：一种为贫钼的白钨矿型，成矿与还原性质的钛铁矿型花岗岩有关，另一种为富钼的白钨矿型，成矿与氧化性质的磁铁矿型花岗岩有关。毛景文等[18]认为强烈分异演化的含矿花岗岩是成矿最关键的因素。在复合花岗岩体中，多阶段分异演化的最晚阶段的岩体对成矿最为有利，部分复合岩体表现出多阶段侵位和多阶段成矿的特征，这类岩体往往能形成大型—超大型矿床[19,20]。

4成矿流体特征及成矿机制

近年来，许多学者对国内典型矽卡岩型白钨矿矿床的成矿流体特征开展了深入研究[4,21-23]，总结出矽卡岩型白钨矿矿床成矿流体的基本特征：①原生包裹体相态类型主要包括4种，即气液两相包裹体(占总数的80%~90%)、含液态CO2三相包裹体(<5%)、含子矿物多相包裹体(极少量)和单一液相包裹体(约5%)；②早期矽卡岩的形成温度为400~500 ℃，晚期矽卡岩及硫化物的形成温度多介于200~350 ℃之间，白钨矿的沉淀温度为200~320 ℃；③成矿流体的盐度较低，一般<10%NaCleq；④成矿流体的密度多为0.8~1.0 g/cm3，属中低密度流体。

在大部分矿床中，黑钨矿与白钨矿都存在一定程度的分离，黑钨矿呈石英脉产出，白钨矿发育于矽卡岩或云英岩中。徐克勤[24]曾指出两种类型钨矿的形成与围岩岩性有关，当成矿花岗岩侵入碎屑岩中时，形成石英脉型黑钨矿，当侵入碳酸盐岩特别是灰岩时形成矽卡岩型白钨矿。康永孚[25]认为岩浆组分及其相对浓度、温度、压力以及溶液的pH值、Eh值都对钨的成矿作用有影响，在溶液中具有钨的成矿作用的必要条件下，Ca2+与Fe2+、Fe3+、Mn2+的相对浓度在很大程度上决定形成白钨矿床或黑钨矿床类型，硅铝介质中的石英脉钨矿床(Fe2O3+FeO+MnO)∶Ca=5.4∶1(平均数)，S的浓度也不高，故形成黑钨矿，而在矽卡岩矿床中，钨矿化出现在矽卡岩形成后的蚀变阶段，这些蚀变实际上是一种脱钙作用，溶液中Ca的浓度较高，这个阶段Fe的浓度也高，但同时H2S的浓度也很高，所以黑钨矿不稳定而形成白钨矿，因此认为，在石英脉中钨以形成黑钨矿为主，而在矽卡岩中钨以形成白钨矿为主是很自然的。祝新友等[26]认为除围岩岩性对钨矿类型有重要影响外，花岗岩类型也与其有密切联系，如在我国南岭地区，石英脉型黑钨矿成矿与第一期中粗粒斑状黑云母花岗岩有关，而矽卡岩型白钨矿成矿与第二期中细粒斑状花岗岩有关。

研究表明，钨在成矿流体中呈多种配合物形式迁移，刘英俊和马东升[27]系统评述了多达7~8种钨在热液中可能迁移形式的假设。引起钨沉淀的原因主要有流体体系温度的降低、流体不混溶(沸腾)、不同流体的混合、pH值升高、水岩反应、压力降低及围岩中非极性挥发分的加入等，其中流体的不混溶作用和不同流体的混合作用是钨的配合物在热液中分解、沉淀的主要机制[28-30]。

5成矿物质来源

我国众多学者总结了华南地区钨矿床与花岗岩的关系，认为钨矿床的成矿物质来源于花岗岩[31-38]，且这种观点一直处于主导地位。翟裕生[39]认为华南地区的含矿花岗岩类是富钨、锡的硅铝质地壳长期演化，多期次构造-流体作用“熔炼”的结果。还有一些学者认为成矿物质来源于地层，这类钨矿床多为层状的沉积变质型钨矿。有资料显示，从元古宙至早古生代曾发生过全球范围的壳幔分异作用，从地幔中分异出的物质以海底火山活动的方式在基性火山-沉积岩层中形成钨的初步富集，即形成了钨的初始矿源层[40]。国内外许多研究也表明，元古宙火山-沉积变质岩系是钨矿床的矿源层之一，在世界上许多地方的元古宙火山-沉积岩中均发现了大—中型的层控白钨矿矿床或层状矽卡岩型白钨矿矿床，如欧洲阿尔卑斯一带的许多白钨矿矿床，典型的如奥地利的Mittersill和Bohemian Massif白钨矿床等。在我国华南地区中-新元古代的四堡群、板溪群、双桥山群等均有较高的钨含量，是地壳克拉克值的数倍至数十倍，可能是华南众多钨矿床的矿源层[1,4,6,27,40,41]。近年来，越来越多的学者认为成矿物质来源于岩体和地层，体现了矿床多成因、成矿物质多来源的观点。

6中国矽卡岩型钨矿与世界著名矽卡岩型钨矿的对比

许多学者曾将中国矽卡岩型钨矿与国外矽卡岩型钨矿进行过不同方面的对比[4,42,43]，通过综合比较发现，两者主要特征大体相似，但也有一些差异。控矿地层方面，国外矽卡岩型钨矿的控矿地层可达古近系，晚于国内矽卡岩型钨矿床赋矿层位；成矿岩体方面，中国矽卡岩型钨矿与酸性花岗岩关系密切，以S型花岗岩为主，而国外矽卡岩型钨矿与中酸性的石英二长岩-花岗闪长岩关系密切，北美、日本等地区钨矿大多与I型花岗岩有关；成矿时代方面，我国华南以燕山期为主，祁连地区形成于加里东期，天山地区产于华力西期，国外钨矿床的成矿时代跨度大，从太古宙到第四纪均有产出，但主要集中在古生代和中生代，其次为新生代，西欧和中亚钨矿主要形成于华力西期，澳大利亚钨矿主要形成于加里东期，北美西部大多形成于白垩纪末期；构造背景方面，我国华南地区主要形成于伸展环境，而国外主要形成于俯冲及碰撞环境；相对而言，世界著名矽卡岩型钨矿形成深度、压力、品位比中国同类矿床略大一些，形成温度可能也稍高一些。可能与各自矿床成矿地质条件与产出地质环境有关。通过对比不难发现，不同构造体制、不同类型岩浆岩中均能形成大型的矽卡岩钨矿。因此，深化认识不同构造环境下钨矿的形成条件，如加里东期、华力西期的俯冲及碰撞构造环境下中酸性花岗岩体对钨矿化的控制，有利于扩大钨矿找矿范围，增加钨矿远景储量。

致谢：审稿专家对文章的修改提出了诸多宝贵意见，在此表示感谢！

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Advances in Study of Skarn-type Scheelite Deposit

ZHAO Xin-min1, GUO Zhou-ping1, BAI Yun2

(1.KeyLaboratoryfortheStudyofFocusedMagmatismandGiantOreDeposits,MLR,Xi’anCenterofChinaGeologicalSurvey,

Xi’an,Shaanxi710054,China； 2.EarthScience﹠ResourcesCollege,Chang’anUniversity,Xi’an,Shaanxi710054,China)

Abstract:Skarn-type scheelite deposit is widespread and has the greatest economic value, occupies an important place among all tungsten deposits in the world, and accounts for half of the total tungten reserves in the world In China, skarn-type scheelite makes up at least 60% of the total tungsten reserves. Therefore, study of skarn-type scheelite deposit is of great economic and strategic importance. In previous studies, some researchers have done a lot of works on skarn-type scheelite deposit and obtained a series of achievements. In this paper, on the basis of previous data, the spatial and temporal distribution, the geological and metallogenic characteristics, the ore-forming fluid and source, the metallogenic mechanism and comparison of typical deposits in domestic and abroad are discussed, and an overview of the current state in study of the skarn-type scheelite deposit is presented.

Key words:skarn-type scheelite deposit； spatial and temporal distribution； geological characteristics； ore-forming fluid； metallogenic material； research progress

作者简介：赵辛敏(1988—)，男，硕士，主要从事区域成矿及成矿规律研究。Email:zhaoxinmin0104@126.com。

基金项目：中国地质调查“青海门源县银灿—浪力克1∶5万成矿预测(编号：1212011221043)”项目资助。

收稿日期：2014-09-29； 改回日期： 2014-10-11。

中图分类号：P618.67

文献标志码：A

文章编号：2095-8706(2015)01-0009-05