广西西大明山罗维钨铋多金属矿床矿化特征及成因*

2021-08-22李赛赛

现代矿业 2021年7期

曹杰李赛赛

（1.桂林理工大学地球科学学院；2.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室）

钨矿是我国的优势矿产资源，大部分集中于华南南岭地区［1-4］。华南地区钨多金属矿床有斑岩型、云英岩型、矽卡岩型、石英脉型、砂页岩（层控）型和碳酸盐型等多种类型。这些矿床既可独立，又或往往2种或2种以上矿床类型相伴产出，形成多种类型矿床（体），组成“多位一体”的联合或复合矿床，或以一定结构形式组成的成矿结构体系或成矿模式［5］。如南岭地区由地表线脉带、细脉带、细脉和大脉混合带、大脉带、单独大脉组成的“5层楼”模式，以及后来的“5层楼+地下室”模式［6-8］，广西大明山地区由直立型石英脉、近水平产出缓倾斜石英脉、网脉型和斑岩型4种矿化形式组成的“四位一体”成矿模式［3，9］。

西大明山地区是广西重要的多金属成矿区，矿产资源较丰富，以内生矿产为主，目前已发现有银、铅锌、钨、铋等矿种，其中探明大型矿床2处（凤凰山银矿、弄屯铅锌矿），中型矿床2处（长屯铅锌矿、罗维钨铋多金属矿），小型矿床多处（渌井铅锌矿、姆驮山银矿、平何银矿、那佰铅锌矿、小明山铅锌矿等）。前人研究工作主要集中在银、铅锌矿床，对近年来新发现的罗维钨铋多金属矿床少有研究［10-18］。本研究从地表、深部和显微镜下3个角度对罗维钨铋多金属矿床的矿化特征进行分析，并探讨矿床成因，以期为西大明山地区钨矿的找矿突破提供借鉴。

1 区域地质背景

罗维钨铋多金属矿床位于广西西大明山复式背斜东段近倾伏端北翼（图1），在大地构造上位于华南钦杭成矿带的西南端［19-20］。西大明山地区整体呈核部为寒武系，两翼为泥盆系的短轴复式背斜。该复式背斜由一系列次级呈紧密排列的线状背、向斜组成，总体构造线呈近EW向，枢纽向东、西两端倾伏。区域上EW向、NW向、NE向断裂发育。地表仅有少量酸性和基性岩脉沿断裂侵入。

自晚元古代扬子与华夏2个古陆块碰撞拼贴以来，研究区主要处于板内构造环境，并经历了多期（次）构造运动［19］。利用西大明山地区及其周边盆地7个不同构造层中褶皱构造和共轭剪节理进行应力分析，获得区域构造应力场的最大主压应力方向依次为SN（加里东）→NNW-SSE（海西）→SN（印支）→NW-SE（燕山早期）→NNE-SSW（燕山晚期）→近EW（喜山早期）→近SN（喜山晚期）向［21］。多期（次）构造运动为区域成矿作用提供了有利条件。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内地层主要为寒武纪小内冲组（∈x）和黄洞口组（∈h），是由砂泥岩组成的复理石建造，属半深海相沉积；另有少量泥盆纪莲花山组（D1l）出露于矿区北部（图2）。小内冲组（∈x）分为3个岩性段：第一段（∈x1）以页岩为主夹少量砂岩；第二段（∈x2）为长石石英砂岩夹页岩；第三段（∈x3）为长石石英砂岩与页岩互层。黄洞口组（∈h）与小内冲组（∈x）呈整合接触，亦分为3个岩性段；矿区内仅出露下部2个岩性段：第一段（∈h1）为长石石英砂岩与泥岩互层，第二段（∈h2）为长石石英砂岩夹泥岩。莲花山组（D1l）与下伏寒武系呈角度不整合接触，底部为砾岩、含砾砂岩，上部主要为紫红色泥岩。

2.2 构造

矿区内的构造以褶皱和断裂为主。主体褶皱为一轴面近直立、枢纽倾伏向为75°的直立倾伏背斜，近EW向横贯整个矿区，长约15 km，宽约10 km。两翼地层倾向相反，倾角相近。核部为寒武纪小内冲组一段，翼部由老到新依次为小内冲组二、三段、黄洞口组一、二段，次级褶皱发育。核部被近EW向断裂F12切割，东北部被NW向罗维断裂左行切错（图2）。

矿区内断裂构造发育，按断层走向可划分为4组：NEE向、NW向、NE向、SN向（图2）。其中，NEE向断裂形成最早，多数在加里东期已经形成，是重要的导矿、容矿构造；其次为NE向、SN向断裂；NW向断裂形成最晚，规模最大，其将NEE向断裂左行错断。

2.3 岩浆岩

矿区内未见岩浆岩出露，但钻探（ZK40004、ZK31901）发现了隐伏岩体（图2），岩性为细粒斑状黑云母花岗闪长岩［22］。锆石U—Pb测年显示隐伏岩体的年龄分别为（99.84±0.90）Ma和（98.03±0.99）Ma［23］，表明其形成于燕山晚期。

2.4 矿体特征

区内共发现12个钨铋矿体，其中3个矿体出露地表，9个为隐伏矿体。矿体总体呈层状或似层状平行产出，近东西展布，倾角较小。矿体长度在170～360 m，厚度一般为0.70～3.90 m，其中WO3品位为0.137%～0.395%、Bi品位为0.013%～0.108%、Zn品位为0.62%～2.14%。V-9号矿体规模最大，位于F8与F11断裂交汇处南侧，埋深大于400 m，倾向南西，倾角约15°；其它矿体呈似层状平行分布在V-9号矿体上部及下部（图3）。围岩蚀变较强，主要有矽卡岩化、黄铁矿化、硅化、绿泥石化、黏土化、碳酸盐化，局部可见绢云母化。

3 矿化特征

罗维钨铋多金属矿床以层状或似层状矿化为主，但仍可见少量脉状矿化。从地表、深部和显微镜下分别来观察该矿床的矿化特征。

3.1 地表矿化特征

由于矿区山高林密，地形切割较深，覆盖厚，基岩出露较差，地表工作主要沿矿区开挖出的道路进行。地表矿体呈层状，其产状与地层产状基本一致，为顺层矿化（图4（a）），氧化后呈黑褐色（图4（b））。在矿体与周围地层的过渡地段，发育大量网格状的节理将围岩切割成大小不一的块体（图5（a）），沿节理有明显的矿化蚀变现象。由块体边部向中心，蚀变逐渐减弱，直至消失。这些被节理分割的块体，由于边部蚀变较强，中心蚀变弱或未遭受蚀变，导致矿体不同部分的物质成分不同，在地表风化后呈现明显的同心环状结构（图5（b）），块体的边部风化后呈软泥状，为蚀变矿物风化后形成；中心部位风化后呈砂状，为原岩（砂岩）风化后形成。这些特征说明，成矿热液在沿砂岩层理矿化过程中，少量热液向矿层两侧的围岩中运移，其优先进入连通性好的节理中，同时与节理两侧的围岩反应，形成了网格状的蚀变。

本次野外调研过程中，沿矿区内道路实测了1条地质剖面。图示剖面（图6）由1个向斜和2个背斜组成，岩性主要由寒武纪小内冲组第二段（∈x2）的长石石英砂岩和泥岩组成；剖面线控制长度范围内由北向南大致发育3层矿化体，均顺层产出，并与围岩地层同步褶皱。

各层矿化体厚度不同，单个矿化体的厚度沿走向和倾向变化较大。矿化最小厚度2 m，最大厚度达50 m。

3.2 深部矿化特征

结合深部钻探地表槽探工程，目前罗维矿区共发现12个钨铋矿体，由多条勘探线控制。矿体多呈层状、似层状平行分布，垂向间距5～65 m，倾向南西。浅部矿体倾角较陡，一般在33°～48°；深部的矿体倾角变缓，由20°～22°逐渐过渡至8°～11°（图3）。

通过对矿石进行光薄片鉴定，确定罗维钨铋多金属矿床属于矽卡岩型矿床（图7），其中层状矽卡岩型矿体是矿床的主矿体［17］。至于矽卡岩中钙的来源，尽管容矿围岩为寒武纪小内冲组砂岩、泥岩，但砂岩中发现少量方解石颗粒，钻孔岩芯中靠近隐伏岩体的砂岩层中可见较多的方解石脉；同时，区域上在西大明山西部大新县以西，与小内冲组同时代的边溪组中夹有灰岩，边溪组属于台地相沉积，小内冲组属于斜坡相沉积，由西向东，其中的钙质逐渐减少。因此，寒武纪小内冲组可能是矽卡岩中钙的主要来源。层状矽卡岩编录发现：含矿的矽卡岩体在垂向上也是不连续的，并可分出若干亚层，每层厚度在1～10 m；发育透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩等，整体具有中间为石榴子石矽卡岩、两侧为透辉石矽卡岩的对称带状分布特点［24］。

从岩芯可以观察到，白钨矿与磁黄铁矿共生，呈平行带状分布（图8），且表现出正相关关系。层状矿体之间，发育一些裂隙将各层矿体连通，沿着裂隙发生轻微的蚀变（图9（a））。岩芯中观察到的层状矿体与地表产状一致，表明矿体主要以层状产出。同时，岩芯中不同矿层之间的裂隙，与地表观察到的网格状节理相对应。

此外，岩芯中还发现脉状的白钨矿脉。如图9（b）所示：左侧为脉状白钨矿，右侧为层状白钨矿，两者相互连通。脉状矿体宽度在0.5～4 cm，矿物粒径一般在0.1～1.5 cm，白钨矿、磁黄铁矿等矿物较层状矿体中的矿物颗粒粗大。脉状矿体中矿物组成与层状浸染状矿化基本相同，因此推测两者可能是同期热液矿化的产物。

3.3 显微镜下矿化特征

显微镜下观察发现，矿石矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿、白钨矿、黄铜矿，呈浸染状、脉状充填于岩石中。矿化岩石具有明显的选择性，主要为粉砂—中砂岩，泥岩矿化较弱。

（1）浸染状顺层矿化。矽卡岩矿物主要有石榴子石、透辉石和绿帘石（图7）。石榴子石呈浅褐色或无色，自形、半自形、他形粒状集合体，粒径0.2～1 mm，局部含量可达50%以上，颗粒中常含有较多杂质，与透辉石共生，边部常见有绿帘石化和绿泥石化，局部可见被后期氧化矿物替代的现象。透辉石常呈半自形、他形粒状或短柱状集合体出现，粒度较小，一般小于0.5 mm，局部含量可达30%以上，与石榴子石共生。绿帘石是含水矽卡岩矿物，常为粒状、条状集合体，粒度一般与透辉石相当，含量较少。

黄铁矿、磁黄铁矿等颗粒沿砂岩层理分布（图10、图11），粒度一般小于0.25 mm，局部矿化较强，可达1.5 mm。黄铁矿呈半自形—自形粒状，磁黄铁矿呈他形粒状。黄铜矿呈它形粒状，粒度一般小于0.1 mm，星散分布，偶尔可见黄铜矿沿黄铁矿边部充填交代，而磁黄铁矿常沿黄铁矿间、边部充填交代。白钨矿呈他形粒状，粒度一般小于0.5 mm，分布于磁黄铁矿、黄铁矿的边部，或充填于石英颗粒间。热液阶段矿物生成顺序：石英→黄铁矿→磁黄铁矿、黄铜矿→方解石（白钨矿）。

矿石矿物主要沿石英间隙充填，有的被石英包裹。石英多发生重结晶，呈粒状，粒径在0.05～0.5 mm，多为0.1～0.2 mm，接触界线凹凸—平直，内部常包裹有细小绢云母等黏土矿物，故光洁度较差。说明成矿热液对砂岩中的矿物改造较强，引起原岩硅化、黄铁矿化、碳酸盐化。矿石矿物颗粒无论大小，其长轴方向均与砂岩层理一致或近平行，显示明显的顺层矿化特征。

（2）脉状矿化特征。原岩（砂岩）被石英、矿石矿物以及碳酸盐脉穿插（图12），且脉体与砂岩层理角度相交，脉体及岩层中均发生矿化。脉体宽度不一，其宽度越大，矿物颗粒结晶越粗大，反之越小。脉中常可见矿石矿物沿石英间充填，而少量碳酸盐（白钨矿、方解石）又沿矿石矿物间充填。各矿物特征与浸染状矿化的矿物特征相似。黄铁矿呈自形—半自形粒状，沿石英间充填，常可见磁黄铁矿、黄铜矿沿其间、边部充填交代；磁黄铁矿呈他形粒状，充填于岩石中，且沿石英、黄铁矿边部充填；黄铜矿细小呈他形粒状，粒径大小在0.01～0.3 mm，星散充填于岩石中，且沿黄铁矿、磁黄铁矿间、边部充填，有的与磁黄铁矿组成共结边结构。白钨矿呈他形粒状，粒度较浸染状矿化粗，一般1～2 mm，分布于磁黄铁矿、黄铁矿的边部，亦可见少量金属矿物被白钨矿包裹（图8（c）、（d））。热液阶段矿物生成顺序与顺层的浸染状矿化一致。

钻孔深部靠近隐伏岩体的部位，原岩（砂岩）被花岗岩脉侵入。矿石矿物黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿呈脉状、浸染状充填于花岗岩脉、角岩化砂岩中（图13），其中花岗岩脉中矿物颗粒较大（一般大于0.25 mm）。

脉状矿化与顺层的浸染状矿化特征相似，而且顺层的浸染状矿化沿层理与脉状矿化相连，石英具有明显的重结晶特征，以上这些特征说明，脉状矿化与顺层的浸染状矿化应是同期热液活动形成的，热液在切层的裂隙中形成脉状矿化，在顺层的砂岩中运移引起硅化、黄铁矿化、碳酸盐化。

4 讨论

4.1 矿床与隐伏岩体的关系及成矿时代

通过前面对矿化特征的分析，本研究认为罗维钨铋多金属矿床为层控矽卡岩型热液矿床。对矿石中的石英包裹体分析获得δ18O值为4.5‰～9.66‰，δD值为-74‰～-55‰，说明成矿流体主要为岩浆水。对矿床中的铅、硫、碳同位素组成进行了研究，获得208Pb/204Pb值为38.404～39.046，207Pb/204Pb值为15.592～15.766，206Pb/204Pb值为18.132～18.598；隐伏花岗闪长岩中长石208Pb/204Pb值为38.793～38.945，207Pb/204Pb值为15.658～15.713，206Pb/204Pb值为18.454～18.537；两者特征基本一致。而且硫化物中的δ34S值为-0.2‰～6.9‰，方解石脉中δ13C值为-6.6‰～-5.7‰，表明硫和碳主要为岩浆来源［24-25］。因此，认为罗维钨铋多金属矿床的成矿物质主要来源于隐伏花岗闪长岩。

分别在矿区内ZK31901、ZK40001这2个钻孔的500 m、950 m深处遇到了隐伏的花岗闪长岩，而钨铋矿体则位于该岩体的正上方。通过对2个钻孔中发现的隐伏岩体进行锆石U—Pb定年，分别获得（99.84±0.90）Ma和（98.03±0.99）Ma，2个样品年龄一致，代表了罗维矿区隐伏花岗闪长岩体的结晶年龄，说明其是燕山晚期的岩浆活动产物。另外，对产在隐伏岩体上部的矿体进行了辉钼矿Re-Os等时线定年，获得成矿年龄为（95.9±1.8）Ma［24］。

上述特征说明，研究区内的钨铋多金属矿床与隐伏花岗闪长岩体具有直接的成因联系，岩体提供了主要的成矿流体，该矿床是岩浆岩侵入期后热液作用的产物。

4.2 矿床成因

燕山晚期，研究区发生岩浆侵入活动。岩浆热液沿着断裂、裂隙在构造动力、热动力的驱动下向地壳浅部运移，并沿途活化、迁移围岩中的一些（成矿）元素。由于成矿深度较大，围岩温度较高，导致热液能够保持较高的温度运移。当热液与寒武系相遇，由于砂岩的有效孔隙度比泥岩高，渗透性好，矿液会沿数层砂岩分流，并与地层中的钙质成份发生化学反应，随着温度、压力、氧逸度、酸碱度等物理、化学条件的变化，在顺层流动过程中形成了顺层的矽卡岩型矿（化）体，断裂中形成了少量脉状矿（化）体（图14）。成矿后，由于地壳抬升剥蚀，导致矿体出露于地表。