甘肃北山小白石头钨钼矿床地质特征及找矿思路

李　强，何智祖

甘肃北山小白石头钨钼矿床地质特征及找矿思路

李强，何智祖

（甘肃省有色地质勘查局张掖矿产勘查院，甘肃张掖734000）

阐述了小白石头钨钼矿地层、构造、侵入岩、矿体特征、围岩蚀变及矿床特征，指出了小白石头钨矿床位于甘肃北山华力西期中—酸性侵入岩中，成矿构造地质环境复杂，构造-岩浆-热液活动强烈。着重论述了矿床地质特征及控矿因素，并对矿床成因进行了初步分析，提出了进一步的找矿思路。

地质特征；矿床成因；控矿因素；小白石头钨钼矿；甘肃

小白石头钨钼矿区位于哈萨克斯坦板块之星星峡——公婆泉微板块内星星峡—公婆泉早古生代增生地块西段，北起为沙泉子—白石头泉—梧桐大泉—吉勒大泉大断裂。南为尖山子—星星峡—白水井—破城山大断裂。在此构造单元内，广泛分布有华力西中、晚期及印支—燕山期中酸性侵入岩及上元古界蓟县系平头山组碳酸盐岩，小白石头钨钼矿就位于这些板块边界及其派生构造中。

1　区域地质概况

出露地层主要为蓟县系、震旦系、石炭系。蓟县系以弧形出露于星星峡—芨芨台子山一带；震旦系出露于星星峡东—铅炉子一带；石炭系广泛出露于芨芨台子山至明水一带。

蓟县系平头山群（Jxpn）：分布较广，由下部富硅镁碳酸盐岩建造、中部陆源碎屑岩—碳酸盐岩建造和上部碳酸盐岩建造组成。

震旦系洗肠井群（Zxc）：由下部冰成岩和上部碎屑岩及碳酸盐岩组成。

下石炭统白山组（C12bs）：属次深海—浅海—滨海相火山岩夹火山碎屑岩、碳酸盐岩含铁建造。

与钨钼锡铋成矿密切的地层是蓟县系平头山群，次为下石炭统白山组。

区内构造发育，总的构造线方向为NEE—SWW。不同构造期形成的构造形态有不同特点。加里东、海西期形成的褶皱紧密，断裂以逆断层为主。印支—燕山期形成的褶皱开阔平缓，断裂以正断层为主。

褶皱构造有星星峡—小白石头复式背斜、芨芨台子山复式背斜等。褶皱形态主要为线型紧密褶皱，其轴向与区域构造线基本一致，为北东—北东东向。因受多期侵入岩破坏及断裂影响，构造形态不够完整，并有倒转现象，两翼次级褶皱发育，为区域成矿创造了有利条件，小白石头钨钼矿床就赋存在星星峡—小白石头复式背斜东段南翼（倒转翼）。

断裂构造十分发育，除少数断层形成于燕山期外，绝大多数断层形成于加里东期及海西期，尤以海西期更为发育，规模大，具有继承性活动，其性质表现为由逆断层组成的深大断裂带。主要的深大断裂有两个：

沙泉子深大断裂：位于测区北部，走向北东，沿其走向自沙泉子起，经过白石头泉、梧桐大泉及吉勒大泉。该断裂带是由逆断层组成的深大断裂带，全长数百公里，断裂带宽80~150m，向南倾斜，倾角大于70°，为北山（向西接北天山）地槽褶皱带与北山—天山中间隆起带起两个构造单元的分界线。

尖山子深大断裂：位于矿区南部，西起尖山子，经星星峡、白水井、坡子泉、及破城山等地向北东东方向延伸，由逆断层组成的深大断裂带。走向北东东，倾向北西，倾角60°~70°横贯全区，为星星峡—明水复背斜与马莲井—公婆泉复向斜两个构造单元的分界线。断裂带长超200km，宽大于200m，沿破碎带有超基性岩体分布。沿深大断裂带，在其北侧或其两侧发育有与成锐角相交的次级断裂，明显控制着钨、锡、钼等多金属矿产的形成。（如图1所示）。

区内岩浆活动强烈而频繁，岩浆岩相当发育，从吕梁期至印支—燕山期均有活动，主要以华力西期为主。岩性从超基性—基性—中性—酸性均有发育，主要以中—酸性侵入岩为主。

图1　钨钼矿床产于板块边界及其派生构造中

华力西期侵入岩具有多期次活动和多岩石类型等特点，主要呈岩基、岩株状产出。其岩性有超基性、基性、中性及酸性等。局部有碱性岩出露。中晚期岩浆岩含矿性较好，与钨、锡、钼矿的成矿关系密切，并控制着接触交代型钨、钼矿床和花岗岩型钨、钼矿床的形成。

2　矿区地质

2.1地层

矿区出露地层为蓟县系平头山下岩组，依据岩石类型和组合特征，分为三个岩性段，小白石头钨钨钼矿区地形地质简图如图2所示：

下岩段：纯白色厚层状白云质透闪石大理岩，局部夹有近5m厚的矽卡岩。

中岩段：深灰—灰白色中厚层白云质结晶灰岩，偏下部有白色厚层白云质透闪石大理岩夹结晶灰岩，下部有深灰—灰黑色炭质结晶灰岩。

下岩段：上部为灰—灰白色厚层状白云质结晶灰岩与白色厚层状透闪石大理岩互层及灰色厚层状白云质结晶灰岩、灰白色条带状大理岩化结晶灰岩；中部为灰白色厚层状硅灰石大理岩，白云质结晶灰岩夹条带状大理岩化结晶灰岩及灰黑色炭质结晶灰岩，条带状大理岩化结晶灰岩的条带构造极为发育，局部夹灰褐色中厚层含铁堇青石黑云母板岩，并可见矽卡岩；下部为白云质结晶灰岩，局部夹有厚层角砾状结晶灰岩。

图2　小白石头钨钼矿区地形地质简图

2.2构造

矿区褶皱构造分布在星星峡—小白石头复式背斜的南翼东段。为一单斜构造，倾向北西，倾角35°～80°。

矿区断裂构造比较发育，主要为北东向断裂。多见于一矿段，主要有F1～F9九条断层。其中F5—F6控制着矿区的主要矿体。该组断裂构造的主要特征是：断裂破碎带宽5～15m，局部构成断层束，呈舒缓波状。断裂破碎带中常为蓟县系炭质灰岩或含矿矽卡岩。沿断裂带岩层揉皱强烈，把沿其发育的闪长岩揉压成平行于断裂带的扁豆状，还形成一些定向排列的连续性皱纹。沿断裂带硅化强烈，其表现为成群出露的小石英脉或不太大的石英透镜体。

此组断裂，在矿区范围内，可列为一级断裂构造，与区域构造成锐角相交的关系，并且有控制海西晚期花岗岩体产状的迹象。该组断裂是小白石头矿床的主要控矿构造之一，从其与区域构造的关系看，同属一构造系统。此外北东、北西或近南北向的小断层，与成矿无明显关系。

接触构造是矿区的很重要的构造，基本上为复凹式构造。是典型的成矿构造，如一矿段的7号、8号、9号、10号、11号矿体，就是“复凹式”矿体在地表不同部位的几个露头。通过钻探工程验证，接触构造常与断裂构造吻合，并控制着矿床中的主要矿体，在构造复合叠加部位，矿体变大，品位变富。矿区的控矿构造均向东倾倾伏角约15°左右。倾伏方向是寻找富大矿体的方向。

2.3侵入岩

矿区内岩浆岩发育，出露面积约占矿区总面积的1/2。主要分布于矿区西部、南部和北部。除矿区东南部有上元古代侵入的花岗岩外，其余均为海西中、晚期侵入岩。

海西期中酸性侵入岩：

黑云母化闪长岩：分布于矿区中部、东北及东南部，呈透镜状或岩株状产出。一矿段东部闪长岩体呈透镜状或脉状，岩体中心部位具有角闪辉石岩相，主要成份为辉石、角闪石和黑云母，该岩体基本沿断裂构造分布，走向70°，长约4.5km。

五矿段南闪长岩体呈圆形岩株产出，在岩体的边缘石英、钾长石含量增高，沿岩体边缘较强有矽卡岩化蚀变，北部与碳酸盐岩接触部位，形成含钨矽卡岩，即五矿段。

花岗闪长岩体：主要出露在矿区东北部，呈小岩株状产出，边部具细粒相带，为灰—灰白色，中细粒结构，局部绿帘化石、褐铁矿化较强，并见矽卡岩化现象。

黑云母二长花岗岩：主要分布于矿区南部，呈基岩产出，边缘相为细粒二长花岗岩，常见其岩枝侵入围岩中，与碳酸盐岩接触均有矽卡岩化现象，是小白石头矿区的主要成矿岩体。岩体顶部常有伟晶岩细脉，其在岩石裂隙交叉部位，呈团块状产出。花岗岩的主要矿物有斜长石、木屑石、锆石等。副矿物有白钨矿、锡石、黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、黄铜矿和磁铁矿等。该岩体与蓟县系碳酸盐岩接触，生成含白钨矿矽卡岩。由桂林冶金地质研究所测定（铀—铅法）的三个同位素地质年龄值为：147.75Ma，287.87Ma，二长花岗岩属海西晚期产物。

2.4岩石地球化学特征

矿区岩石化学分析结果表明：闪长岩岩石中石英含量变化较大，铁镁矿物较多，为贫碱富铁镁的正常系列岩石，岩体分异良好，从中央相至边缘相SiO2含量逐渐增加，表明闪长岩自中央相至边缘相变为石英闪长岩或花岗闪长岩，矿物颗粒由细变粗，下部为中央相，上部为边缘相。

花岗岩为富钾碱的强碱性岩石。从表1看，SiO2＞70%，一般在70.2%～76.53%之间；S值在79.0～84.3之间；Q值在25.1～45.5之间。属SiO2过饱和岩石。K2O+Na2O＞6%，在6.07～9.50之间；α值在10.6～16.9%之间；α/Ca在4.36～70之间；一般为7～9。

矿区花岗岩中的微量元素，B、F北部低于南部。北部一矿段B：3.5～6×10-6，F：280～390×10-6，南部四矿段B：5.4～9.8×10-6，F：370～2700×10-6；Rb：南部高北部低；Sr：北部高于南部。这些元素丰度特征，反映了南部花岗岩演化时间较北部要长。岩浆演化、分异程度的主要标志之一是演化指数Rb/Sr值。根据计算资料，Rb/Sr＞4为含锡岩体。Rb/Sr值为1～4，与钨钼矿化较密切。Rb/Sr值为1左右的与铅、锌、铜有关。矿区北部Rb/Sr值为1.05～1.31，而南部为11.0～19.6。这就是一矿段多形成钨钼矿体，尽管含锡，却未能形成独立矿体，而南部四矿段正相反，生成独立锡矿体而未见像样的钨钼矿体的岩石化学依据所在。

另外，花岗岩的ANKC值 （Al2O3/（Na2O+K2O+ CaO）克分子）均＜1：1；Na/（Na+K）原子量均小于0.6，也反映出花岗岩演化期较长，分异较充分。

引用了卡尤·克欧的花岗岩成因判断图，确定了闪长岩和花岗闪长岩为岩浆成因。而花岗岩投影点多落在封闭圈之外，为重熔型（即“S”型）花岗岩。引用了查佩尔·怀特的花岗岩的投影点多数落在曲线左侧，而右侧少有分布。说明花岗岩确属重熔型花岗岩，且演化时间长，分异比较充分。

上述情况说明，该矿区的黑云母二长花岗岩不论矿物成份、化学成分成份及微量元素和成矿元素方面，均可与华南含钨花岗岩相比，是该钨、钼矿床的唯一含矿岩体。

表1　小白石头岩浆岩全岩分析

李鹏，吕新彪，陈超等（2011）小白石头黑云母花岗岩锆石 206Pb/238U加权平均年龄为 322± 5Ma（MSWD=3.2），为中石炭世侵入体。主、微量元素、稀土元素地球化学分析结果显示小白石头黑云母花岗岩以高硅 （（73.46%～75.86%）、富碱（Na2O+K2O=7.1%～8.2%）和弱过铝质 （A/CNK= 1.002～1.02）为特征，在稀土配分曲线上显示左高右低的特征。富集轻稀土，高场强元素亏损，以上地球化学数据指示该岩体具有较典型的岛弧花岗岩的特点。

3　矿床地质

3.1矿体特征

矿床内共圈出96条矿体，其中钨矿体76条，钼矿体18条，锡矿体2条。

一矿段共有44条矿体（内含钼矿体11条），累计长：5046m。规模变化较大，单体矿体长十多米至1600m，平均水平厚1.00～5.82m。单矿体平均品位WO30.23%～3.06%。其中规模较大的矿体有3号、7号、22号、23号。

二矿段有25条矿体（包括3条钼矿体），累计长：1439m。最长的矿体158m，平均水平厚0.70～11.10m。单矿体平均品位WO3最高4.85%最低0.16%，一般为0.22%～1.67%。其中较大矿体有2号、8号、16号和25号。

三矿段有10条矿体；累计长：946m。最长的165m，水平厚0.52～8.00m。单矿体平均品位WO3最高1.79%，最低0.22%，一般为0.66～1.62%。较大矿体有3号、5号、8号和9号。

四矿段有4条矿体，其中锡矿体2条，钼矿体2条。锡矿体长：22～30m，水平厚1～5m。平均品位分别为0.56%和0.14%。钼矿体长30～86m，水平厚度分别是1.8～2.5m。品位分别是0.106%和0.082%。

五矿段有13条矿体（包含2条钼矿体），累计长999m。单矿体长26～265m，水平厚0.32～1.90m。品位WO30.13～0.52%。

各矿段的钨矿体或钨钼矿体，基本上都生成于黑云母花岗岩（或闪长岩）与碳酸盐岩的外接触带，且矿体产状基本与接触带产状相一致。只有四矿段的锡矿体和一矿段的部分钼矿体产于黑云母花岗岩体中。

矿体形态严格受接触带构造和断裂构造控制，多为透镜状、脉状、串珠状和似层状，规模变化较大。最小矿体长10m，水平厚1.0m。最大矿体断续长1600m，平均水平厚4.34m。

3.2矿石特征

3.2.1矿区矿物组成

矿石矿物比较简单，主要为白钨矿，其次为辉钼矿，另外还有辉铋矿、锡石、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、磁铁矿和毒砂。白钨矿、辉钼矿、辉铋矿、锡石等为该矿体床的主要有用矿物，其中以白钨矿的含量最高，一般含量为2%～5%，最高为10%～15%，平均含量为3.9%。砷、铜含量极微，（其组合分析结果：Cu：0.00%～0.06%，最高0.08%；As：0.003%～0.006%，个别高者0.014%）。

脉石矿物主要为钙铁榴石、透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石和萤石；其次有绿泥石、阳起石、绿帘石、长石、石英、方解石（包括铁方解石）、硅灰石、符山石、云母和方柱石。

含白钨矿矽卡岩的主要组成矿物是：钙铁石榴子石、钙铁辉石、透辉石、萤石、白钨矿、次要矿物有硅灰石、透闪石、符山石、绿泥石和绿帘石等。

3.2.2矿石结构、构造

矿石结构主要为花岗变晶结构和纤维花岗变晶结构。常见的有浸染状、稠密斑点状、条带浸染状等。在矿体与内带围岩的接触部位有粗粒斑状结构，此外，还可见到纤维鳞片状结构和他形粒状结构。

矿石构造为块状构造。

3.2.3矿床的工业类型

矿床工业类型，该矿床属典型的矽卡岩型钨钼矿床。形成于碳酸盐岩与黑云母花岗岩（闪长岩）的接触带。钨、钼矿化在空间上基本与矽卡岩体（包括矽卡岩化）相一致。矿石中主要有用矿物有：白钨矿、辉钼矿、辉铋矿和锡石等。白钨矿常呈浸染状分布于矽卡岩中，常见有稀疏浸染状、稠密浸染状状、稠密斑点状和条带状浸染状。稠密斑点状矿石多生成于矽卡岩体与花岗岩的接触部位，并且硅化强烈（石英含量增高），白钨矿斑晶镶嵌于石英、长石之中。而条带状浸染状矿石中，萤石含量较高，白钨矿和萤石均为中细粒状星散于矿石中，而白钨矿呈稠密星点集中成条带状。

主要工业矿物有白钨矿和辉钼矿，主要伴生有益元素有锡、铋、金和银。

3.3围岩蚀变

矿床主要的围岩蚀变有：矽卡岩化、硅化、萤石化、纳长石化、云英岩化和绿泥石化等。另外，还有阳起石化、符山石化、绿帘石化、绢云母化和碳酸盐化等。

矿区围岩蚀变有明显的分带性，一般表现为花岗岩（内带）—矽卡岩（外接触带）—碳酸盐岩（外带）。

内带：绢云母化—绿帘石化—绿泥石化、钾化—钠长石化、硅化，多生成钼矿。

中带：矽卡岩化—萤石化—硅化，多生成钨矿和钨钼矿。

外带：黄铁矿化—碳酸盐化，多生成钼矿。

钨矿体主要赋存在中带；钼矿体赋存在中带或内、外带的强硅化地段。

4　矿床成因及控矿因素

该矿床成因类型是岩浆期后高—中温条件下，交代变质作用形成的矽卡岩矿床。其交代作用，一般是在岩浆期后，随着花岗岩固化而温度逐渐降低条件下进行的，矿化期较长。

控矿因素：在矿区内，矿体的形成主要受三种因素控制：

地层因素：比较有利的围岩是钙质类岩石，尤其是含炭高的质地不太纯的条带状炭质灰岩或炭质结晶灰岩，是形成矿体的首要岩性条件。如一矿段的3号、7号、15号等矿体；三矿段大部分矿体；五矿段的1号、12号矿体；二矿段的大部分矿体，均与条带状含炭质结晶灰岩有关。这不仅因为炭有较高的吸附能力，而且在变质过程中，不同物质有不同的膨缩系数等物理特征，故沿条带接触面容易产生裂隙，有利于交代作用充分进行。所以在上部为平头山组碳酸盐岩地层，下部为花岗岩，二者接触形成的“复凹式”构造部位，有较为良好的封闭环境，亦易形成富大矿体。

构造因素：断裂构造控制着矿体的基本形态和规模，几条主要的矿体，都与断裂构造有着密切关系。说明断裂构造不仅有利于矿液的流通、淋滤—侧分泌作用完全进行，还对接触变质过程中所产生的CO2气体，起着逸散的作用，更有利于矽卡岩矿物的生成。所以，也是形成该类型富大矿体的重要条件。

岩浆岩因素：岩石全分析结果说明，该矿区花岗岩体高硅（SiO2＞70%）、富碱（Na2O+K2O＞7%）、低铁镁、微量元素Rb高、Rb/Sr＞4，这些特点均与华南地区含钨、锡岩体相类似。所以，只要围岩钙质高，就具备形成矽卡岩和矽卡岩型钨钼矿床的主要成矿条件。

成矿作用：

该矿床属典型的矽卡岩矿床，矽卡岩体往往就是矿体。而生成矽卡岩的交代变质作用，一般是在岩浆期后温度稍有降低的条件下进行的，绝大多数矽卡岩体生成于黑云母花岗岩的顶部或赋存在与围岩的接触带。在这样一种封闭地质环境中，有利于成矿热液的流动和侧分泌作用进行的。通过矿物组合和流体包裹体的稳定性关系等方面的研究表明，石榴子石—辉石矽卡岩是在温度为 550℃～650℃，压力在1.5～3.5KPa（相当地表以下2～12km左右）条件下生成的。随着温度的降低，石榴子石～辉石矽卡岩被透辉石、角闪石、石英和方解石等较低温（400℃～440℃）的矿物交代，矽卡岩和相邻的花岗岩发生硅化，生成石英脉。在硅化过程中，白钨矿再度活化，被带离矽卡岩，在与石英、透辉石、方解石和角闪石共同的粗粒物质中再次沉淀，同时硫化矿物主要有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、辉铋矿、闪锌矿、方铅矿等也相继沉淀成矿。根据矽卡岩中出现的各种矿物及其生成顺序，矿石的结构构造，矿物组合特征及与围岩蚀变的关系，说明各种矿物生成的物理化学条件各异。硅酸盐和氧化矿物是在早期气化高温条件下生成的，而硫化物和石英则是在中低温热液条件下生成的。

5　找矿标志

区域性大断裂与次级构造成锐角的交汇部位或其他附近，有利于成矿。对于接触交代型矿床，接触带构造与断裂构造复合叠加部位，是寻找富大矿体的标志。

对于火成岩，一般是超酸性肉红色或黄红色（即褐铁矿化）花岗岩，即高硅、富碱、低钙、镁、铁，微量元素铷、锶比值＞4，细粒—不等粒状结构的肉红色花岗岩，是寻找以钨、锡、钼为主的多金属矿产的重要标志。尤其是比较破碎（即具有碎裂结构）并且褐铁矿化强的花岗岩，对找金矿起着重要的标志作用。含铷高的天河石花岗岩 （包括花岗岩伟晶岩），对寻找黄玉很有利。

对于围岩是沉积变质且含炭高的碳酸盐岩，有利于交代成矿，是寻找钨矿的标志。

矽卡岩化、萤石化、硅化、钠长石化及云英岩化，是寻找钨、锡、钼的主要蚀变标志；绢云母化、碳酸盐化、褐铁矿化及绿泥石化，是找寻铜、铅、锌的蚀变标志。

［1］ 聂凤军，江思宏，白大明.北山地区金属矿床成矿规律及找矿方向［M］.北京：地质出版社，2002.25～28.

［2］ 李玉柱等.新疆哈密县小白石头钨钼矿床评价地质报告［R］.甘肃冶金地质勘探四队，1983-1986.

p618.51