中国钨矿成矿密度和成矿强度的定量分析

王 岩，王登红，盛继福，黄 凡，陈郑辉

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

0 引言

成矿密度、成矿强度是评价一个地区或地质建造成矿有利度的重要指标[1]，但由于地质作用过程的长期性、多期性及多样性，使得成矿过程复杂化，如何客观、真实、有效地量化描述区域成矿的强弱特征已成为近年来的热点问题。

成矿密度即单位面积产出矿产地的数量。所谓成矿强度，不同学者定义不同。周宏坤（1991）利用矿化强度这一表征矿化空间变化的变量[2]，研究了中国东北部矿床（点）的空间分布特征，指出矿化强度是某一地区（或范围）单位面积内所具有的金属量，可以是某一矿种或多矿种的矿化强度。杨坪（1991）在对个旧东区原生矿床的矿化强度作分析时，将矿化强度值定义为矿段平均品位与矿区平均品位之比[3]。池顺都等（1999，2001）对云南澜沧江流域地层成矿分析，指明成矿强度是矿化发育的强烈程度，在作区域成矿分析时，可用某成矿单元内单位面积所拥有的矿产资源量来表征[1，4]。王登红等（2001）在研究喜马拉雅期内生矿床成矿作用时指出，成矿强度是单位时间单位空间中形成的金属矿床数及质和量，个体成矿强度是指每百万年中形成矿床的个数，金属量成矿强度是指每百万年中在矿床中聚集的金属量[5]。刘东宏（2002）引入矿化度（A）的概念，A＝L（矿体长度）×M（平均厚度）×C（平均品位），计算并介绍了芙蓉矿田锡矿化强度的垂直分布特征[6]。翟裕生等（2011）认为成矿强度的一个辨认标志是形成矿床的规模和品位，矿床规模越大，品位越富，表示成矿强度越大，一个地质时代的成矿强度在一定程度上可用所形成的大型和超大型矿床的数量来衡量[7]。黄传冠等（2015）强调综合成矿强度是由最小预测区面积、各矿种查明资源储量、预测资源量及其可信度、近期找矿效果等因素定量计算出的单位面积资源量的累加值。本文将成矿强度定义为单位面积所拥有的矿产资源量[8]。

随着成矿密度、成矿强度概念的推广，其研究应用也逐渐深入而广泛。黄凡等（2013，2014）按照每亿年形成的矿床数量统计，中国东部中生代钼矿的成矿强度最大，进而进一步研究中生代钼矿的成矿规律[9-10]。Yang等（2014）以胶东半岛新力金矿床为例研究矿化强度与流体-岩石反应的关系[11]。李瑞（2014）对广东省境内的全部8个重晶石矿床开展成矿强度分析（单位面积的总资源量），并提出了下一步勘查部署的建议[12]。黄传冠等（2015）用“定量分析成矿强度”方法来定量估算“单位面积所拥有的矿产资源量”，以表征江西矿化发育的强烈程度，并衡量找矿远景区的优劣[8]。王洋等（2016）通过提取见矿钻孔的矿体品位、厚度等相关数据信息，利用Surfer软件编制新疆梅岭南铜锌矿床矿化强度图[13]。刘文建等（2016）通过成矿广度和成矿强度的GIS理论分析，进一步证明了冀北地区金矿与太古界变质岩之间关系密切，具有很大找矿潜力[14]。Fu等（2017）利用硫铅同位素及元素地球化学分析青藏高原上的两期成矿作用对青藏高原上的铅锌矿成矿强度的影响[15]。

中国钨矿资源丰富，类型比较齐全，且集中在江西、湖南、安徽、甘肃等省份[16-18]，成矿时代以燕山期最为重要。研究对中国420余处小型及以上规模的钨矿床进行了统计分析，并定量研究了中国钨矿的成矿密度、成矿强度问题，为钨矿预测及找矿勘查提供了重要理论依据。

1 中国钨矿分布概况

钨矿是中国的优势矿产资源，有钨矿产地近1000处（不包括矿化点），且集中产出在华南（图1，底图均源于国家测绘局标准地图修编，下同）。截至2016年底，保有（WO3）资源储量1015.95×104t，预测（WO3）资源量2 973.1×104t，资源查明率30.1%[19]，各省（市、自治区）查明（保有）WO3资源储量情况见图2。分布相对较集中，主要产在江西、湖南二省，其保有资源储量（WO3）632×104t，占全国保有资源储量近66%[19]。超大型矿床7处（江西朱溪钨铜矿、江西大湖塘钨矿、湖南柿竹园钨矿、河南三道庄钼钨矿、湖南新田岭钨矿、福建行洛坑钨矿、湖南杨林坳钨矿），大型矿床54处，中型钨矿床94处，小型钨矿床272处。超大型和大型钨矿床的累计查明资源储量（WO3）共987.5×104t，占总累计查明资源储量的81%。

图1 中国钨矿分布简图Fig.1 Distribution map of tungsten in China

图2 2015年中国钨矿查明（保有）资源储量分布图Fig.2 Distribution histogram of tungsten reserves in China in 2015

2 中国钨矿成矿密度与成矿强度

设在一个地区，矿产地数量有N处，矿产资源量有M t，该地区的面积为S km2，可以分别将N/S、M/S作为表征成矿密度MD与成矿强度MI的指标，见式（1）、式（2）。

式中：N为某地区矿产地数量；S为某地区面积；M为某地区矿产资源量；MD为单位面积矿产地数量即成矿密度，个/km2；MI为单位面积矿产资源量即成矿强度，t/km2。

2.1 省级钨矿成矿密度及成矿强度

统计表明，矿床数量最多的省份依次是江西、广东、湖南、广西等（图3），主要集中在华东、中南地区，而其他大区则是面积较大的几个省份，矿产地数量相对略多一些。

利用式（1）计算省级钨矿成矿密度（图4）并显示其分布图（图5）。中国钨矿在空间上仍然集中在赣南—粤北—湘南地区，江西小型及以上规模矿产地共计99处，成矿密度最大，其次为广东、湖南、广西、福建等省份。北京、天津市虽然矿产地数量少，但因其所在区域面积也小，故而成矿密度相对较大。

图3 钨矿产地数量的省级统计Fig.3 Provincial statistics of the quantity of tungsten deposits

中国钨矿的勘查水平一直处于世界领先地位[20]，已发现的钨矿分布范围是世界上最广泛的，查明的资源储量无论是单个矿床还是全国总量都处于世界首位。利用式（2）求得省级钨矿成矿强度，结果显示，江西成矿强度最强（图7），WO3资源量约25.5t/km2。这主要是由于朱溪、大湖塘两个矿区的探明查明（保有）资源量就达342×104t（WO3），约占全国探明资源量的35%。赣南粤北地区已探明了朱溪、大湖塘、西华山、大吉山、岿美山、画眉坳、盘古山等超大型、大型钨矿，使得赣南粤北成为全球黑钨矿的资源和生产中心，随着湖南柿竹园、新田岭、杨林坳等超大型钨锡钼多金属矿床的成矿勘探，中国钨矿开采正逐步转向湘南地区。湖南其次成矿强度位居全国第二，再次为安徽、福建。河南、广东、广西、云南、甘肃等省份的成矿强度一般，其他地区成矿较弱。长江以北的秦祁昆成矿域和金沙江以西的青藏高原陆续发现了东阳、核桃坪（陕西镇安）、努日（西藏乃东县泽当）、拉荣（西藏左贡）和甲岗（西藏申扎）等钨矿，可以预期中国的华北、西北乃至于东北地区也将取得钨矿勘查的新突破[21-22]。中国钨矿呈现出“南钨北扩”的态势，有往北扩展、接近长江中下游的趋势。

图4 钨矿成矿密度省级统计图Fig.4 Metallogenic density histogram of tungsten in different provinces

图5 钨矿成矿密度省级分布图Fig.5 Metallogenic density map of tungsten in different provinces

图6 钨矿成矿强度省级统计图Fig.6 Metallogenic intensity histogram of tungsten in different provinces

图7 钨矿成矿强度省级分布图Fig.7 Metallogenic intensity map of tungsten in different provinces

2.2 地级市钨矿成矿密度及成矿强度

以地级市为单元进行统计，结果显示，矿床数量最多的地级市依次是江西赣州市、广东韶关市、湖南郴州市、广东梅州市等（图8），其中赣州市有钨矿产地68处，是中国钨矿产地数量最多的地级市。地级市钨矿高成矿强度区域仍集中在华南地区，以江西赣州市位居首位，湖北黄石市、广东韶关市、梅州市、湖南郴州市次之（图9、图10）。以地级市为单元进行的统计，个数分布和强度分布大体一致，不再出现忽高忽低的现象。

图8 钨矿产地数量市级统计前20位Fig.8 Top 20 prefectures in terms of tungsten producing areas

在矿产地数量上虽然赣南最多，但从资源量的角度看正在从赣南向赣北转移（图11、图12）。成矿强度排名前4名的地级市都因有超大型钨矿床存在，依次是赣北景德镇市（朱溪）、湖南郴州市（新田岭、柿竹园）、江西宜春市（大湖塘）、河南洛阳市（三道庄）。朱溪、大湖塘成为我国首等大规模钨矿，湖南柿竹园矿床屈居其次，因此从地质找矿的新进展看，江西南钨北扩的格局已经形成，赣南钨矿在探明资源储量上将让位于赣北，今后地质找矿和矿业开发的重点也将向北转移[23]。

图9 钨矿成矿密度市级统计前20位Fig.9 Top 20 prefectures in terms of tungsten metallogenic density

图10 钨矿成矿密度市级分布图Fig.10 Distribution map of metallogenic density of tungsten ore

图11 钨矿成矿强度市级统计前20位Fig.11 Top 20 prefectures in terms of metallogenic strength

图12 钨矿成矿强度市级分布图Fig.12 Metallogenic intensity map of Tungsten in different cities

2.3 县级钨矿成矿密度及成矿强度

开展中国钨矿床县级分布统计尚属国内首次。钨矿床数量最多的县级行政区依次为：江西崇义县、大余县、广东始兴县、五华县、湖南汝城县等（图13）。赣南的崇余犹（崇义—大余—上犹）矿集区，在7 800 km2范围内汇集了185处钨矿床（点），小型以上规模矿产地40余处，成矿密度居于世界之首位（图 14、图 15）[24-25]。

图13 钨矿产地数量的县级统计前20位Fig.13 Top 20 counties in terms of tungsten producing areas

利于式（2）求得县级钨矿成矿强度（图16），明显可见钨矿高强度区域主要集中在赣南－粤北－湘南地区（图17），其西侧广西、贵州、云南的钨矿就少得多。江西景德镇市浮梁县的成矿强度达851 t/km2，为成钨矿强度全国第一县；湖南郴州市辖区有7处矿产地，其中包含新田岭、柿竹园两个超大型钨矿，成矿强度列为第二；江西武宁县有大湖塘超大型钨矿，成矿强度列为第三；其次为河南栾川县，也有7处矿产地（包括三道庄超大型钨矿及南泥湖、鱼库、竹园沟3个大型钨矿），成矿强度位居第四。

图14 钨矿成矿密度县级统计前20位Fig.14 Top 20 counties in terms of metallogenic density

图15 钨矿成矿密度县级分布图Fig.15 Metallogenic density map of Tungsten in different counties

图16 钨矿成矿强度县级统计前20位Fig.16 Metallogenic intensity histogram of the top 20 tungsten deposits in different counties

图17 钨矿成矿强度县级分布图Fig.17 Metallogenic intensity map of Tungsten in different counties

2.4 中国钨矿Ⅲ级成矿区带的成矿密度及成矿强度

成矿区带（又称成矿单元）是具有较丰富矿产资源及找矿潜力的成矿地质单元，Ⅲ级成矿区带划分是各省、自治区乃至大区和全国进行成矿规律研究及矿产资源潜力评价和成矿预测的基础。中国共划分为94个Ⅲ级成矿区带[26]，在其中的48个Ⅲ级成矿区带内分布有小型以上规模的钨矿。南岭成矿带（Ⅲ-83）的钨矿产地最多，占全国钨矿产地数量的1/3，尤以南岭东段（赣南隆起）成矿亚带（Ⅲ-83-①）有钨矿产地89处，是全国钨矿分布最密集的成矿亚带（图18）。

图18 Ⅲ级成矿区带钨矿矿产地数量统计前20位Fig.18 Number histogram of the top 20 tungsten deposits inⅢmetallogenic belts

利用式（1）求得Ⅲ级成矿区带内钨矿成矿密度（图19）并编制成矿密度图（图20）。显然，南岭成矿带的成矿密度居我国钨矿首位，其次为永安—梅州—惠阳（坳陷）Fe-Pb-Zn-Cu-Au-Ag-Sb成矿带（Ⅲ-82）。南岭东段成矿亚带（Ⅲ-83-①）成矿密度全国第一。钨矿成矿密度有呈现向北扩展、接近长江中下游的趋势，尤其是赣北和皖南地区，显示了“南钨北扩”的变化。传统的钨矿矿集区也是南岭成矿带的核心部位，而西侧广西、贵州、云南的钨矿就少得多，在湖南与广西交界的姑婆山、广西中部的大明山及滇东南南部成矿带（Ⅲ-89）南秧田等钨矿，工作程度虽赶不上赣南地区，但南部成矿带（Ⅲ-89）成矿密度的也有显著增长，也反映出“东钨西扩”的趋势[27]。

图19 Ⅲ级成矿区带钨矿成矿密度统计前20位Fig.19 Metallogenic density histogram of the top 20 tungsten deposits in III metallogenic belts

图20 Ⅲ级成矿区带钨矿成矿密度分布图Fig.20 Metallogenic density map of Tungsten in Ⅲ metallogenic belts

中国钨矿高强度区域主要集中在江南隆起东段成矿带（Ⅲ-70）及南岭中、东段成矿亚带（Ⅲ-83-②、Ⅲ-83-①），其中江南隆起东段成矿带（Ⅲ-70）有超大型钨矿两处（大湖塘、朱溪）、大型矿床三处（阳储岭、东源、上金山），WO3资源量共计364.8万t，占全国钨矿资源量的32.4%，成矿强度达50.2 t/km2，位居全国首位；南岭中段成矿亚带（Ⅲ-83-②）成矿强度达WO3资源量37 t/km2（图21，图22）；南岭西段成矿亚带（Ⅲ-83-③）及武功山—杭州湾成矿带（Ⅲ-71）次之。随着近年找矿新进展，东北部小兴安岭—张广才岭成矿带（Ⅲ-52）、东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带（Ⅲ-48）及西部伊犁微板块南缘（造山带）成矿带（Ⅲ-11）、磁海—公婆泉成矿带（Ⅲ-14）、北祁连成矿带（Ⅲ-21）、东昆仑成矿带（Ⅲ-26）的成矿强度渐显，预示着今后钨矿找矿及开发的重点也逐渐向北、向西转移。

图21 Ⅲ级成矿区带钨矿成矿强度统计前20位Fig.21 Metallogenic intensity histogram of the top 20 tungsten deposits inⅢmetallogenic belts

图22 Ⅲ级成矿区带钨矿成矿强度分布图Fig.22 Metallogenic intensity map of Tungsten inⅢmetallogenic belts

2.5 中国钨矿各成矿时代的成矿密度及成矿强度

中国钨矿床虽然主要集中在燕山期成矿[28-30]，但各个时期都有产出。中生代是中国最重要的成矿时期[31-32]，尤以燕山期最为重要（图23）。约76.5%的钨矿床形成于燕山期，该时期形成的钨矿占全部累计探明资源量的84%以上，资源储量达600多万t，且几乎所有的大型钨矿都产于该时期。该时期钨矿分布在各个钨矿成矿带，以南岭成矿带尤为发育。柿竹园、淘锡坑、茅坪、浒坑、画眉坳、漂塘、瑶岗仙、南泥湖—三道庄等矿都是该时期的产物[33]。

若按照每亿年形成的矿床数量及累计探明资源量统计各时代钨矿成矿密度与成矿强度（图24），燕山期的成矿强度最大，达到矿区数111个/100 Ma，WO3资源量61.57万t/100 Ma，优势地位非常明显。加里东期钨矿床数量虽然不多，但可达大型规模，成矿强度可达矿区数65.6个/100 Ma，WO3资源量44.65万t/100 Ma，主要发育在昆仑、祁连、北山地区，如甘肃塔儿沟钨矿、小柳沟钨矿、东昆仑祁曼塔格白干湖地区的柯可·卡尔德钨矿，北山地区七一山钨钼矿等。在扬子成矿省东南缘与华南成矿省的过渡带也存在加里东期钨矿。中国的华力西期钨矿，已知矿床的矿化强度和分布范围都不如加里东期，规模以中小型为主，如天山北山地区的祖鲁洪和小白石头钨矿。印支期钨矿的成矿密度仅次于燕山期、加里东期和华力西期，但成矿强度却是最低的，这意味着印支期钨矿扩大规模的可能性很大。喜马拉雅期钨矿的成矿作用虽然不强，但较平稳，主要分布在中国三江和西藏地区，如西藏乃东县泽当镇的努日钨钼矿等[22，34]。

图23 中国各成矿时代形成钨矿的矿床数量（a）和累计探明资源量（b）Fig.23 The ore number（a）and accumulated resources（b）of tungsten deposits in various metallogenic periods

图24 中国各成矿时代形成钨矿的成矿强度Fig.24 Metallogenic intensity histogram of tungsten deposits in various metallogenic periods

3 结论

（1）中国钨矿在空间、时间上都分布广泛，查明的资源储量无论是单个矿床还是全国总量都处于世界首位，又具有集中产出的特点，华南地区分布相对密集，超大型和大型钨矿床的累计查明资源储量占总累计查明资源储量的81%。

（2）我国钨矿主要集中在华东、中南地区，矿床数量最多的省份依次是江西、广东、湖南、广西等。钨矿集中分布在赣南—粤北—湘南地区，江西成矿密度较大、成矿强度最强，约25.5 t/km2。

（3）矿床数量最多的地级市依次是赣州市、韶关市、郴州市等。钨矿高成矿密度区域集中在华南地区，以江西赣州市位居首位。成矿强度排名依次是景德镇市、郴州市、宜春市等，它们也是超大型矿床所在地级市。

（4）江西的崇义和大余县、广东的始兴县是全国县级行政区中钨矿数量最多的，但江西的浮梁县成矿强度最大（达851 t/km2），其次为湖南郴州市辖区、江西武宁县、河南栾川县等。

（5）南岭成矿带（Ⅲ-83）是钨矿产地数量最多的Ⅲ级成矿区带，其东段也是全国钨矿分布最密集的成矿亚带。江南隆起东段成矿带（Ⅲ-70）及南岭中、东段成矿亚带（Ⅲ-83-②、Ⅲ-83-①）的成矿强度最强。

（6）我国各历史时期都有钨矿产出，燕山期是中国钨矿最重要的成矿时期，约76.5%的钨矿形成于燕山期，资源储量达600多万t。若按照每亿年形成的矿床数量及资源量统计，燕山期的成矿密度、强度仍然最大，达到矿区数111个/100 Ma，WO3资源量61.57万t/100 Ma；次为加里东期，成矿密度、强度分别为 65.6 个/100 Ma，44.65万 t/100 Ma。

对中国钨矿成矿密度与成矿强度的定量研究，清楚地表明，中国钨矿成矿强度最大的地方在赣南粤北，有向四周扩大的趋势，但已呈现出“南钨北扩和东钨西扩”的态势[35]，即无论是新发现矿产地数量还是资源总量均呈现往北扩展（接近乃至越过）长江中下游、向西扩展（登上青藏高原）的趋势，预示着今后钨矿地质找矿和矿业开发的重点也将向北、向西转移。

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