朱溪钨铜多金属矿床石榴子石特征及其与成矿的关系

舒立旻， 钟仕俊， 贺 玲

(江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西 鹰潭 335001)

朱溪钨铜多金属矿床石榴子石特征及其与成矿的关系

舒立旻， 钟仕俊， 贺 玲

(江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西 鹰潭 335001)

朱溪矿床是近年在中国南方江南造山带新发现的超大型矽卡岩型钨铜多金属矿床。通过详细的野外调查与镜下观察，将朱溪矿区矽卡岩中的石榴子石划分为三个世代(I，II，III)；电子探针分析数据表明，其石榴子石属钙铝-钙铁石榴子石系列，以钙铝榴石(Gr)为主，其次为钙铁榴石(Ad)。朱溪矿区常见白钨矿沿石榴子石的生长环带、边缘等部位交代的现象，白钨矿中部分的钙源自石榴子石，揭示石榴子石化过程有利于脆性裂隙的发育和热液流体的运移，能加速热液与围岩的化学反应过程，并为金属矿物的沉淀提供容矿场所。因此，朱溪矿区的石榴子石化过程构成了钨铜多金属矿成矿作用的一个重要阶段。

钨铜多金属矿床；石榴子石；矽卡岩；江西朱溪

舒立旻，钟仕俊，贺玲.2017.朱溪钨铜多金属矿床石榴子石特征及其与成矿的关系[J].东华理工大学学报：自然科学版，40(2)：140-148.

Shu Li-min, Zhong Shi-jun, He Ling.2017.Characteristics of garnet and relationship of mineralization from the Zhuxi W-Cu polymetallic deposits in the Jiangxi province[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 40(2)：140-148.

朱溪钨铜多金属矿床位于江西省浮梁县寿安镇，1980年代初探明其仅为一小型铜矿点，之后近20年时间对该矿勘探工作鲜有突破。近年来，在矿区深部发现了厚大的钨铜多金属矿体，经专家评审，矿区30—78线共探获钨矿333+334类WO3总资源量286.48万t，WO3平均品位0.54%；Cu总金属量10.00万t，Cu平均品位0.57%*江西省地质矿产勘查开发局九一二大队.2015.江西省浮梁县朱溪外围(30线-78线)钨铜矿普查报告[R].。此矿床的发现改变了江西“南钨北铜”的传统分布格局，形成了“南钨北扩”的新认识，这对塔前-赋春成矿带乃至江西矽卡岩型矿床的勘查和评价具有重要的指导意义。相对找矿勘探的重大突破，朱溪矿床的基础地质研究稍显滞后。目前，朱溪矿床的研究性工作主要集中于区域构造演化与成矿作用(徐良国等，1984；刘建光等，2013；项新葵等，2013；刘善宝等，2014)、成岩成矿时代(李岩等，2014；刘战庆等，2014；王先广等，2015；万浩章等，2015)、岩石地球化学(苏晓云，2014；苏晓云等，2015)及矿床地质特征(陈国华等，2012；陈国华，2014)等方面。而对成矿密切相关的矽卡岩矿物研究却较薄弱，赵苗等(2015)仅对朱溪石榴子石矿物的主量成分进行了分析，但未划分石榴子石世代，亦未开展石榴子石的微量、稀土元素地球化学特征及其形成的物理化学条件等方面研究。本文试图通过朱溪矿床中石榴子石的矿相学特征及其微量元素分布特征的研究，划分石榴石形成世代，进而探讨该矿床的成矿物质来源及矿床成因等问题。

1 区域与矿床地质特征

1.1 区域地质概况

朱溪矿区东邻赣东北断裂，北邻扬子地块、南邻华夏地块，地处扬子与华夏地块新元古代拼合带即钦杭结合带(舒良树，2012；胡肇荣等，2009)的北东段，隶属于钦杭成矿带东段塔前-赋春铜钨多金属矿集区(图1A)。该区属扬子地层区，地层由基底与盖层组成。基底地层为新元古界万年群，由泥砂质板岩、千枚岩夹变质火山岩组成，广布于全区；盖层由石炭系-三叠系的碳酸盐岩、碎屑岩和上侏罗-白垩系紫红色酸性火山岩、碎屑岩组成，呈条带状产出在矿集区的中部，集中分布于塔前-寿安、横路-涌山一带(图1B)，总体走向NE、倾向NW，为区内的铜、钼、钨、铅、锌等多金属矿床(点)主要赋矿围岩。塔前-赋春矿集区内发育四条近于平行的NE向断裂，控制着塔前-赋春矿集区内的岩浆岩及其有关矿床的空间展布。

图1 区域地质背景简图Fig.1 Schematic regional geological map 1.第四系；2.白垩系；3.侏罗系；4.三叠系；5.二叠系；6.石炭系；7.新元古界；8.白垩纪花岗细晶岩；9.白垩纪细粒花岗岩；10.白垩纪 花岗斑岩；11.白垩纪花岗闪长斑岩；12.白垩纪辉绿岩；13.白垩纪辉长岩；14.石英脉；15.流纹斑岩；16.闪长(玢)岩/二长岩； 17.煌斑岩；18.辉绿玢岩；19.不整合接触界线；20.地质界线；21.实(推)测断层；22.岩层产状； 23.倒转岩层产状；24.朱溪矿区位置

1.2 矿床地质特征

基本特征。朱溪矿区出露地层主要为第四系(Q)、上三叠统安源群(T3A)、下三叠统青龙组(T1q)、上二叠统长兴组(P3c)和乐平组(P3lp)、下二叠统茅口组(P2m)和栖霞组(P2q)、上石炭统船山组(C2c)和黄龙组(C2h)、新元古界万年群(Pt3w)(图2)。矿区内褶皱、断裂构造发育，褶皱属紧闭向斜构造，褶皱轴面走向北东(NE50°～55°)，倾向北西，局部有次级褶皱；断裂构造以北东向最为发育，具有早期逆冲推覆、晚期伸展滑塌的特征(陈国华等，2015)，为区内最主要控岩控矿断裂。矿区内岩浆岩活动强烈，发育基性、中酸性、酸性侵入岩，岩石类型包括煌斑岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、石英闪长(玢)岩、黑云母花岗岩、花岗斑岩、碱长花岗岩、云英岩化花岗岩与细晶岩。其中与成矿关系最密切的侵入岩为黑云母花岗岩。

图2 浮梁县朱溪钨多金属矿区地质图(据陈国华等，2012修改)Fig.2 Geological map of the Zhuxi tungsten polymetallic deposit in Fuliang county (modified after Chen et al., 2012)1.第四系；2.上三叠统安源群；3.下三叠统青龙组；4.上二叠统长兴组；5.上二叠统乐平组；6.中二叠统茅口组；7.中二叠统栖霞组； 8.上石炭统船山组；9.上石炭统黄龙组；10.新元古界万年群；11.细晶岩；12.花岗斑岩；13.二长闪长玢岩；14.煌斑岩； 15.透闪石-阳起石化带；16.概略勾绘的铜-白钨矿带；17.实测断层；18.推测断层；19.勘探剖面线；20.煌斑岩； 21.粉砂岩；22.灰岩；23.含炭灰岩；24.硅质灰岩；25.白云岩；26.千枚岩；27.地质界线；28.整合接触界线； 29.假整合接触界线；30.不整合接触界线；31.挤压破碎带；32.逆冲断层

矿体特征。朱溪矿区均为隐伏矿体。矿体总体走向NE、倾向NW，按矿体空间分布特征、产出形态及赋矿围岩特征，可将矿区内矿体划分为矽卡岩型矿体、蚀变花岗岩型矿体、云英岩细脉-网脉型矿体和石英细脉-网脉型矿体四类：①矽卡岩型矿体为矿区最主要矿体。矿体受黑云母花岗岩与北东向推覆-滑覆构造带控制，赋存于万年群与黄龙组推覆-滑覆构造面及其上盘船山组和黄龙组地层中，呈似层状、透镜状产出，矿体厚度大，品位较高，连续性好；矿体内部有少量围岩夹石。此类型矿体总矿石量为×××××万t，占全区总矿石量的97.30%；WO3资源量、Cu金属量分别为×××万t、×万t，分别占全区WO3总资源量、Cu总金属量的99.18%，98.26%。②蚀变花岗岩型矿体主要产于呈岩枝上侵的蚀变花岗岩中，深部黑云母花岗岩中也偶见有规模较小的钨铜矿体，矿体多呈脉状或透镜状，其形态主要受呈岩枝上侵的蚀变花岗岩形态控制，与蚀变花岗岩岩枝形态近乎一致，矿体厚度变化较大，矿石品位大多在工业品位附近。③云英岩细脉-网脉型矿体主要分布于中浅部云英岩细脉-网脉穿插的栖霞组不纯灰岩中，矿体多呈细小脉状或透镜状，其产状主要受沿着构造裂隙充填的云英岩细脉-网脉控制，矿体厚度较薄、变化大，连续性较差，品位低。④石英细脉-网脉型矿体主要赋存于浅部茅口组和栖霞组不纯灰岩中，部分赋存于滑脱构造带下侧不远处的浅变质岩石英脉中，矿体多呈扁透镜状产出，受断裂破碎带、层间裂隙等构造控制，以不规则石英细脉、网脉或团块大量出现为特征，部分地段呈蚀变碎裂岩、角砾岩出现。矿体厚度较薄，连续性差，品位低。厚大的白钨矿体主要赋存于各类矽卡岩脉中，以石榴子石矽卡岩、透闪石矽卡岩、透辉石矽卡岩为主。其中石榴子石矽卡岩内的白钨矿品位较高。说明白钨矿的形成与石榴子石矽卡岩关系较密切。

2 石榴子石特征

多世代的石榴子石。石榴子石是朱溪矿床分布最为普遍的矽卡岩矿物。石榴子石形成于早期矽卡岩阶段。通过研究，将石榴石细分为3个世代：①世代I，石榴子石呈红褐色-黄褐色，中细粒(0.5～3 mm)，产于花岗(斑)岩与大理岩接触带的矽卡岩靠近岩体一侧，常与透辉石共生(图3C)。②世代II，石榴子石呈近直立的脉状、或粗大的石榴子石、或石榴子石-石英脉产出于花岗岩或矽卡岩、大理岩内，切割第I世代石榴子石矽卡岩；在花岗岩、矽卡岩内世代II的石榴子石以红褐色粗粒为主，粒径1～6 mm，部分可达10 mm；大理岩内世代II的石榴子石多为浅黄绿色中细粒状、往下粒度变粗，颜色变深，常呈红褐色(图3D)。③世代III，石榴子石呈近直立的石榴子石-方解石脉产出于花岗岩内或矽卡岩、大理岩内，呈红褐色、黄褐色、浅绿色，中细粒，粒径多为0.2～2 mm(表1)。

表1 朱溪矿区LA-ICPMS-石榴子石样品采样位置及特征表

图3 朱溪矿床典型石榴子石照片Fig.3 Sample photos of typical garnets in the Zhuxi deposit A.第II世代石榴子脉穿过第I世代石榴子石透辉石矽卡岩(ZK5406-1545.7 m)；B.透辉石矽卡岩内第II世代石榴子脉(ZX3208-1025.2 m)； C.矿化第III世代石榴子脉石榴子石-方解石脉(ZX4208-1024.2 m)；D.花岗岩中第I世代浅红褐色、浅绿色中粗粒石榴子石 (ZX4210-851 m)；E.第I世代细脉浸染状白钨+黄铁+黄铜(少)透辉石石榴子石矽卡岩(ZX4210-1134.1 m)； F.红褐中粗 粒石榴子石脉切过早期块状石榴子石(ZX5406-1591.8 m)；G.花岗岩中红褐色中粗粒石榴子-石英脉(ZX4210-998.6 m)； H.第I世代石榴子石被方解石、绿泥石交代(ZX5406-1598 m)；I.第I世代石榴子石粒状，全消光，含大量裂隙并有方解 石充填(ZX3208-956 m)；J.内石榴子石环带电子探针点位示意图(ZX5406-850.8 m)(GrI.第一 世代石榴子石；GrII.第二世代石榴子石；GrIII.第三世代石榴子石；DiII.第二世代透辉石； Cal.方解石；Pyr.磁黄铁矿；Py.黄铁矿；Sch.白钨矿；Sph.闪锌矿)

石榴子石的矿物学特征。朱溪矿床的石榴子石以红褐色-深褐色为主，次为黄褐色、鲜黄绿色、极少为绿色(主要产出于浅部)，中细粒-中粗粒状均有产出，以中细粒为主。粗粒自形石榴子石多见环带现象颜色内浅外深(图3A)，少量内深外浅(图3B)。单偏光下呈浅黄绿色、浅褐色或无色，正极高突起，自形晶-半自形或它形粒状集合体，无解理，裂纹发育；正交偏光下干涉色达一级灰到一级灰白，环带构造不发育的石榴子石显示出均质性，而环带发育的石榴子石光性异常，显示为非均质性(图3E，F，H)，朱溪矿区的石榴子石环带光性异常的原因有两种：其一为石榴子石结晶过程中钙铝-钙铁榴石两个端员成分含量的交替变化；其二为NaCl等卤化物含量的变化(胡正华，2015)，反映了石榴子石的形成经历了较长的时间且其物理化学环境变化显著。根据矿物穿切关系，石榴子石形成之后经历了碳酸盐化、葡萄石化、萤石化，局部可见石榴子石被白钨矿交代成港湾状，石榴子石晶体被方解石穿切(图3E，G，H)；也可见石榴子石受后期构造应力作用而发生错位、碎裂。

石榴子石的化学成分特征。已有的电子探针分析(胡正华，2015)结果显示，矿区石榴子石属于钙铝-钙铁石榴子石系列，以钙铝榴石(Gr)为主，其次为钙铁榴石(Ad)，少量锰铝榴石(Spe)，极不发育镁铝榴石(Pyr)(图4)。第I世代→第III世代石榴子石中钙铁、锰铝榴石与钙铝榴石含量呈负相关关系；其平均端元组分为Ad34.83Gr55.39Pyr0.10Spe9.69(世代I)→Ad20.88Gr72.01Spe7.11(世代II)→ Ad17.67Gr79.45Spe2.88(世代III)。其SiO2与CaO成分变化均不明显，而Al2O3与TFeO含量均呈负相关，即TFeO总体表现为渐减，Al2O3表现为渐增的趋势(图5)。石榴子石环带从核心到边缘钙铝榴石与钙铁榴石呈韵律变化、此消彼长，具体表现出两种特征：一为钙铝榴石(Gr)先减少后增加、钙铁榴石(Ad)先增加后减少(图6A，B)，二为钙铝榴石(Gr)持续减少、钙铁榴石(Ad)持续增加(图6C，D)。

图4 朱溪矿床石榴子石分类图解Fig.4 Classification diagram of garnets in the Zhuxi deposit

图5 朱溪矿床石榴子石TFeO-Al2O3成分图解Fig.5 The TFeO-Al2O3 diagram of garnets in the Zhuxi deposit

3 讨论

3.1 石榴子石成因

图6 朱溪矿床石榴子石自中心至边缘环带特征Fig.6 The characteristic of garnets from center to edge in the Zhuxi deposit (纵坐标为石榴子石百分含量/%，横坐标为测点，1至5表示自环带中心至边缘的分带)

矽卡岩及其矽卡岩矿床具有多成因性，中酸性侵入岩与钙质围岩间的接触交代作用、区域变质作用、混合岩化作用、热水沉积成岩作用以及矽卡岩质熔流体或岩浆的贯入作用，都可以形成矽卡岩和矽卡岩矿床(赵斌等，1999；赵一鸣等，2013；黄华盛，1994；吴言昌等，1998；彭建堂等，2010)。朱溪矽卡岩呈层状、似层状为主，受地层的层间构造和接触带控制，呈现出上陡下缓的特征，自黑云母花岗岩至碳酸盐岩(大理岩)，呈现出绢云母化(内接触带)→绿泥石化+绿帘石化(内接触带)→石榴子石+透辉石(石榴子石∶透辉石>4∶1)→透辉石+石榴子石+硅灰石(透辉石∶石榴子石∶硅灰石>7∶2∶1)→透闪石+透辉石+硅灰石(透闪石∶透辉石∶硅灰石>5∶2∶1)的蚀变分带特征(胡正华，2015)，这与典型的岩浆期后接触交代矽卡岩特征一致。因此，朱溪矿区石榴子石属于岩浆期后接触交代矽卡岩成因。矽卡岩为铜、钨、锌矿体最主要的赋矿岩石，石榴子石、透辉石等矽卡岩矿物与钨、铜矿物之间具有密切的空间和成因联系(胡正华，2015；赵苗等，2015)。此外，根据前人测年结果，朱溪成矿黑云母花岗岩锆石U-Pb年龄(李岩等，2014；苏晓云，2014；陈国华等，2015)与朱溪矿化白云母40Ar-39Ar年龄、白钨矿Sm-Nd等时线年龄、辉钼矿Re-Os等时线年龄、黑云母花岗岩的锆石U-Pb年龄基本一致，集中在152～148 Ma(陈国华等，2015), 进一步表明朱溪矿床的形成与黑云母花岗岩关系密切，属同构造接触交代矽卡岩型。

3.2 石榴子石与成矿的关系

根据地质、矿化、矿脉穿切、矿物共生组合及相互交代等特征，可将朱溪矿床成岩成矿作用划分为矽卡岩期、气水热液期与风化期三期。朱溪钨铜矿床主要形成于矽卡岩期，其中石榴子石主要形成于矽卡岩期的早期阶段，与辉石、角闪石、硅灰石及少量镁橄榄石等形成无水硅酸盐矿物组合，白钨矿主要形成矽卡岩期的中-晚期阶段，具体为干矽卡岩矿物的退化蚀变阶段和云英岩化阶段，且以前者为主；铜等金属硫化物主要形成于矽卡岩期的晚期阶段，即石英-铜铅锌钨矿化阶段。朱溪白钨矿、金属硫化物沉淀晚于石榴子石，白钨矿和硫化物金属矿物(黄铜矿、闪锌矿、辉钼矿、磁黄铁矿等)多呈他形细粒状、细脉浸染状充填于石榴子石颗粒间，或以细脉形式产于石榴子石的裂隙中，朱溪矿区常见白钨矿沿石榴子石的生长环带、边缘等部位进行交代即为证明(图7)。在矽卡岩矿床中，石榴子石化过程有利于脆性裂隙的发育，有利于热液流体的运移，并促进热液与围岩的反应，为金属矿物的沉淀提供容矿场所。此外，石榴子石矿物颗粒间间隙较大，有利于热液与围岩的充分接触反应，为金属矿物的沉淀提供了空间。朱溪石榴子石化阶段可视为成矿作用的奠基阶段，白钨矿中的部分钙质成分即源自石榴子石。

4 结论

(1)朱溪钨多金属矿床属岩浆热液交代成因的矽卡岩型矿床，矿区石榴子石可划分为三个世代(I、II、III)，均属于钙铝-钙铁石榴子石系列，端元组分以钙铝榴石(Gr)为主，其次为钙铁榴石(Ad)。

(2)石榴子石化阶段是钨多金属成矿作用的奠基阶段，白钨矿中部分钙质成分即源自石榴子石，表明石榴子石与白钨矿成矿关系密切，对找朱溪同类型矿产的研究或具一定的参考价值。

图7 朱溪石榴子石中的矿化特征Fig.7 The mineralization characteristic of garnets in the Zhuxi deposit A.石榴子石矽卡岩中脉状黄铜矿+黄铁矿化、浸染状白钨矿矿化，白钨矿交代石榴子石(ZX5406-1518.4 m)；B.白钨矿交代石榴子石单 偏光/正交光下照片(ZX5406-1583 m)；Sch.白钨矿；Cp.黄铜矿；Py.黄铁矿；Gr.石榴子石

致谢：野外工作得到了江西省地质矿产勘查开发局九一二大队朱溪项目组同仁的帮助和支持，本文系朱溪项目组集体劳动成果，在此对参与项目的各位同事致以衷心的感谢。

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Characteristics of Garnet and Relationship of Mineralization fromthe Zhuxi W-Cu Polymetallic Deposits in the Jiangxi Province

SHU Li-min, ZHONG Shi-jun, HE Ling

(No. 912 Geological Surveying Team, Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Explorationand Development, Yingtan,JX 335001, China)

The Zhuxi W-Cu polymetallic deposit is a newly discovered super large-scale skarn deposit in the Jiangnan orogenic belt, South China. According to the detailed field investigations and studies under the microscope, garnet grains from the Zhuxi deposit were divided into three generations (I, II, III). Microprobe analysis suggests that garnet is mainly classified to the calcium aluminum-calcium iron garnet series, with calcium aluminum garnet (Gr) as main type, followed by calcium iron garnet (Ad). It is commonly observed that the scheelite grains metasomated garnet along the growth rings and margins or edges of garnet grains in the Zhuxi deposit. This process of garnetization is favorable for the development of brittle fracture and the migration of hydrothermal fluid, promoting the full reaction between hydrothermal and surrounding rocks, and providing the ore hosting sites for the precipitation of metal minerals. Garnetization in the Zhuxi deposit can be regarded as the stage of mineralization, part of the calcium in scheelite is derived from garnet.

W-Cu polymetallic deposit; garnet; skarn; Zhuxi, Jiangxi Province

2016-10-14

国土资源部公益性科研项目(201411035)；江西省地勘基金项目(20100112)

舒立旻(1991—)，男，助理工程师，主要从事地质勘查与科研工作。E-mail：bai11bai11@163.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.02.006

P618.41；618.67

A

1674-3504(2017)02-140-09