广西水岩坝矿田烂头山钨矿地质特征与控矿因素分析

2022-09-06范汝海林清梅韦睿妍倪战旭覃明飞

矿产与地质 2022年2期

范汝海，林清梅，韦睿妍，倪战旭，覃明飞

(1.广西壮族自治区二七一地质队，广西桂林 541199；2.广西壮族自治区地质调查院，广西南宁 530023)

0 引言

钨矿是广西战略性优势矿产资源，已探明钨矿资源储量在全国占有重要位置。桂东北贺州地区属全国19个重要地质找矿片区之一的南岭成矿带的重要组成部分，是南岭重要钨锡产地之一。区内钨锡多金属矿(化)普遍、矿(化)点密集分布，已发现有珊瑚、新路、水岩坝和花山等矿田，是广西主要的钨、锡及稀有金属产地之一。

本文在前期工作的基础上，对贺州市水岩坝矿田烂头山钨矿的地质特征及控矿因素进行综合分析，以期为该区找矿工作提供新思路。

1 区域地质背景

水岩坝矿田位于桂东北贺州地区，该区在大地构造位置上处于羌塘—扬子—华南板块扬子克拉通湘桂被动陆缘大瑶山陆缘沉降带(图1)，经历了晋宁—加里东期、印支—燕山期和喜山期等复杂的构造演化历程，是南岭钨锡多金属成矿带的重要组成部分，且伴随着复杂的构造-岩浆活动，因而桂东北地区的花岗岩及其成矿作用历来是地质学家研究的热点[1-6]。区内褶皱构造发育，形态多样，前泥盆系地层褶皱强烈，呈紧密线状EW向展布。泥盆系至二叠系的岩层受印支运动作用形成的褶皱，多为开阔短轴状，中生代的地层受燕山运动的影响形成向斜盆地，由于多期次构造运动和多期岩浆活动的侵入，构造线较紊乱，断裂构造较发育。区域出露地层主要有南华系、震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和第四系。水岩坝矿田北东部姑婆山花岗岩体主要侵入寒武系、泥盆系和石炭系，从岩体内向接触带至远离岩体的地层水平方向上，矿种依次表现为岩体内的钨锡铌钽矿、接触带上的钨锡矿、远离接触带上的铅锌铜锑矿，成矿分带明显，与之相应的矿床成因类型大致为岩体型(伟晶岩型)，接触交代矽卡岩型，高、中、低温热液型[7]。区域矿产以锡、钨、金为主，铅、锌、银、铜、铁及稀有金属等次之。

2 矿田地质特征

水岩坝矿田范围北起光明山，南至担岗岭，东起养猪冲，西至五拱水，位于贺州市姑婆山花岗岩体南西缘与地层接触带上(图1)，总面积约92 km2。矿田出露地层为上古生界浅海相碳酸盐岩夹薄层硅质岩沉积建造，地层呈连续整合接触，层序从老到新为中泥盆统、下石炭统、中上石炭统。受多期构造活动的影响，区内断裂构造发育，褶皱次之，尤以NW向和NE向断裂更为显著，NW向沙子冲断裂、车底断裂、笔架山断裂与NE向野鬼冲断裂、枫木冲断裂、湖鸭塘断裂交叉呈棋盘格子状，多期活动明显。其中，沙子冲断裂北西端沿姑婆山花岗岩体西南接触带展布，并穿过乌羊山岩体延入富川县境内，为一条区域性的脆-韧性剪切带。褶皱主要有呈NW向展布的笔架山背斜和车底背斜。区内岩石节理、微裂隙较发育，以烂头山矿床最为典型，其裂隙局部呈密集网格状发育，裂隙中常充填有方解石脉或暗色矿物[8]。岩浆岩大面积出露于矿田北东部，与泥盆系、石炭系呈侵入接触关系，属姑婆山花岗岩体新路单元，岩性主要为浅红色粗粒黑云母二长花岗岩[9]。此外有多处晚期小岩体及隐伏岩体，在中部沿烂头山至老虎坳一带有一系列NE向的花岗斑岩脉、伟晶岩脉及玢岩脉出露。围绕岩体的边缘部位，分布着白沙塘、大庙山、董家坳等多个的钨锡等多金属的矿床(点)(图2)。

图1 广西构造区划图

图2 水岩坝矿田地质简图

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

烂头山钨矿床位于水岩坝矿田北东面姑婆山花岗岩体外接触带上，产于燕山早期侵入的隐伏细粒花岗体凸部，中泥盆统东岗岭组灰岩变质的大理岩中。顶部有走向近EW的含锡矽卡岩细脉密集带及含锡萤石电气石细脉密集带产出，其下则为含钨石英脉矽卡岩脉混合带，垂向上具有不太明显的分带性。黑钨石英脉矿床由Ⅰ号脉组、Ⅱ号脉组、Ⅲ号脉组构成，Ⅱ号脉组是Ⅰ号脉组北西端尖灭再现的盲脉组，Ⅲ号脉组是Ⅰ号脉组南东端尖灭侧现的盲脉组。其中以Ⅰ号脉组规模最大，是本矿床主要工业脉组。三个脉组主要由走向NW的含钨石英脉、矽卡岩脉及长石石英脉组成，共有大小含钨石英脉83条。

Ⅰ号脉组：地表出露14条含钨石英脉，其他多呈盲脉产出，脉组沿走向延长220～480 m，宽84～170 m，沿倾斜延深527 m，主要由走向NW的含钨石英脉组成，间或有走向EW、NE、SN等不同产状的含钨石英脉穿插其间，后者延深不大，多数在100 m高程以上变小尖灭。脉组总的形态在平面上呈透镜状，在垂向上略呈顶部撒开向下逐渐收敛的弧形，接近隐伏花岗岩体大多数矿脉为矽卡岩脉代替而变小趋于尖灭(图3)。单脉延长20～320 m，脉距3～15 m不等，较密者0.5～1 m，一般脉厚0.1～0.7 m，最厚1.37 m，工业矿脉平均厚0.32 m，厚度变化系数为78%。矿脉多呈平行排列，形态总的较规整，但膨胀、转折、分枝复合、尖灭侧现、尖灭再现也比较频繁。矿脉走向300°～340°，在100 m高程以上多数倾向NE 30°～50°，以下则倾向SW210°～230°，倾角60°～89°，以陡倾斜为主。

图3 烂头山钨矿22号勘探线地质剖面图

Ⅱ号脉组：属Ⅰ号脉组北西端尖灭再现的盲脉组，在100 m高程出露，延长约200 m，延深320 m，走向320°～346°，倾向230°～256°，倾角56°～75°。脉组向北西延伸逐渐被矽卡岩脉、长英岩脉或伟晶岩脉所代替，条数减少，矿化急剧减弱。

Ⅲ号脉组：属Ⅰ号脉组南东端尖灭侧现的盲脉组，有含钨石英脉9条。脉组出露高程约150 m，沿走向断续延长约400 m，倾斜断续延深290 m，走向315°～320°，100 m高程以上倾向45°～50°，以下倾向225°～230°，倾角62°～84°，脉距5～20 m。单脉延长50～150 m，延深40～200 m，部分脉体沿走向及倾向被矽卡岩脉代替而尖灭，单脉厚0.1～0.2 m，最厚2.19 m，最薄0.04 m。

3.2 矿石矿物组成及其特征

3.2.1 矿物组成

本矿床大部分含钨石英脉充填交代于早期矽卡岩脉再度张开的裂隙中呈复脉产出，石英脉壁或一壁往往见有矽卡岩镶边(图4)。由于矿脉的形成经历两个成矿期，因而导致矿石物质组分的复杂性。常见的矿石矿物有黑钨矿、白钨矿、锡石。脉石矿物有石英、萤石、黄玉、云母、电气石、绿柱石、透辉石、透闪石、石榴石、钠长石、钠云母、绿帘石、绿泥石、角闪石、方解石、黄铁矿、黄铜矿、毒砂等。

图4 100中段含钨石英脉与矽卡岩镶边

3.2.2 矿石结构构造

矿石结构主要为交代结构、自形—半自形晶结构和压碎结构。其中，交代结构是常见的矿石结构，早期晶出的矿物被晚期生成的矿物交代而形成，据交代溶蚀的程度不同可分为骸晶结构、假象结构、脉状交代结构。组成致密块状、浸染状矿石的黑钨矿、毒砂等多呈自形—半自形晶结构，分别呈板状、针柱状及粒状等晶形产出。黑钨矿、毒砂等受力作用压碎产生裂隙、间隙被方解石、白钨矿、黄铁矿等充填、交代。

矿石构造主要可分为块状构造、条带状构造、角砾状构造、脉状构造和浸染状构造(图5)。其中，块状构造多由石英、黄玉、萤石、黑钨矿、毒砂、白钨矿等组成；条带状构造是本矿床较发育的构造，在石英脉两壁或一壁，由矽卡岩、黄玉、毒砂、萤石及石英构成条带状构造。

图5 矿石构造

3.3 围岩蚀变

矿床内围岩蚀变不甚强烈，分带性不明显，蚀变种类主要有矽卡岩化、绢云母化、黄玉化、萤石化、电气石化、毒砂化及碳酸盐岩化等。各种蚀变分布与矿脉两壁，厚薄不一，连续性不佳，与成矿关系较密切的有矽卡岩化、黄玉化和萤石化。

4 控矿因素分析

本矿床成矿作用以充填为主，交代次之，当燕山早期酸性花岗岩隐伏岩株侵入时，岩浆期后含矿气水溶液沿构造裂隙运移上升充填交代成矿。本区成矿控制因素主要是构造裂隙及隐伏花岗岩岩株。在花岗岩侵位及凝固过程中，在岩体外接触带NW向这组裂隙更加发育，从岩体分馏出的含矿流体向上运移并与围岩及表壳流体发生反应，沿该组裂隙形成脉状矿化系统，脉体从下到上逐渐变窄以至于成为不具工业意义的线状细脉。

4.1 构造裂隙对成矿的控制

根据本区对F1、F3、F4、F5、F6、F7等主要断层破碎带的取样分析，成矿元素含量不高，组合不佳，肉眼观察不到任何矿化现象[10]，但是与上述断层有成生关系的次一级裂隙带局部成为控矿裂隙，主要有NW向和EW向两组。

1)NW向控矿裂隙呈平行密集侧幕排列，走向290°～320°，100 m高程以上主要倾向NE，以下向SW反倾，倾角25°～88°，以陡倾为主。压扭性特征明显，裂面光滑平直，常具水平、斜擦痕，局部粗糙并保留角砾状构造，部分为含钨石英脉所充填，是矿田现有主要控矿裂隙(图6)。

图6 控矿裂隙受力性质示意图

2)EW向控矿裂隙带，由平行密集压扭性微细裂隙组成，其频度为5～48条/m，裂隙带延长200～700 m，宽约600 m，走向近EW，倾向S或N，倾角50°～80°，沿裂隙带有含锡矽卡岩细脉及萤石电气石细脉充填。

由于本矿床处于多个构造体系复合部位，走向NW的控矿裂隙经多期构造活动形成，晚期隐伏岩株的侵入使裂隙的张开度及延深进一步扩展，因而使裂隙具有明显的压扭性特征及延深大的特点，从而为矿液的运移、扩散、沉淀提供了通道及储矿空间。

4.2 岩浆岩与成矿的关系

矿床产于隐伏花岗岩岩株凸部外接触带，矿化中心位于岩株凸起的最高部位，脉组所在空间恰与岩株凸脊一致。根据岩石化学分析结果，岩株内碱金属含量较高(6.8%)，且Na2O略大于K2O，活泼的碱金属与各种成矿元素形成稳定的络合物，使之能伴随气、液向上运移，对成矿有利。另外，烂头山岩株中成矿元素W、Sn含量较高，分别为60.37×10-6、139.4×10-6[10]，远超过广西含钨岩体5.0×10-6的判别标准，具备提供成矿物质的能力。康志强等[11]研究认为烂头山含钨石英脉成矿年龄为162 Ma，与姑婆山花岗岩体主体年龄一致，为燕山早期岩浆作用的产物，成矿作用与姑婆山花岗岩体密切相关。毛景文等[2]研究认为华南地区中生代主要金属矿床成矿形成于3个阶段，分别为170 Ma～150 Ma、140 Ma～125 Ma和110 Ma～80 Ma，而170 Ma～150 Ma这一阶段以铜铅锌和钨矿化为主，尤其约160 Ma是华南陆壳重熔型花岗岩最广泛发育和侵位的时期。这一时期形成的姑婆山花岗岩体，受构造动力的作用，断裂进一步活动，伴随深渊流体影响，岩浆矿液中W、Sn等成矿物质进一步活化，沿断裂迁移，在展开的构造裂隙中富集成矿。

本区钨在石英脉中的分布极不均匀，呈跳跃式不连续变化，具分段富集特点，富集段的长度一般数米到十余米，在平面上呈中间大、两端小的透镜状。在垂向上分段富集颇为明显，总的变化特点是上部(200～0 m)含W3O较富，顶部及下部含W3O较贫，尤其是-50 m高程以下品位明显降低，接近隐伏花岗岩体大多数矿脉为矽卡岩脉代替而变小趋于尖灭(图7)。这种在垂向上的变化特征，与一般的含钨石英脉的“五层楼”模式相同，即从深处向上，脉状矿脉具尖脉—大脉—薄脉—细脉—线脉变化的特征。