西华山花岗岩成岩成矿及矿化模型

周玉振，高承树，洪应龙，韩志新，温隆辉

（江西西华山钨业有限公司，江西 大余 341500）

西华山花岗岩体作为内接触带脉型钨矿床成矿岩体研究的典型案例，其成岩成矿作用（尤其是岩体侵入期次划分）一直是人们不断深入研究的课题。原冶金工业部长沙勘探公司201队［1］、原江西省地质局908队［2］、吴永乐等［3］、李华芹等［4］、刘家齐等［5］、刘家远等［6］、王勇等［7］先后对西华山花岗岩进行研究，就花岗岩侵入期次划分、成矿作用等方面提出相应观点。笔者在矿山长期观察与研究基础上，结合近年来勘查研究新成果，提出西华山花岗岩的成岩成矿特征新认识与矿化模型。

1 矿区地质概况

西华山复式花岗岩体地处滨太平洋（环太平洋）构造域（一级构造）中生代构造带的南东部，南岭东西向构造带（二级构造）东段北侧，江西南部北东向池江大断裂的北西盘。岩体周围的地层为寒武系浅变质砂泥质岩系，花岗岩侵入时代为燕山期。岩体呈椭圆形岩株状产出，轴向NNW，出露面积约20km2（图1）。花岗岩为高硅（SiO2＞75％）、富碱（Na20+K2O=8.36％，K2O＞Na20）、铝过饱（Al2O3＞K2O+Na2O+CaO）岩石系列，并具贫Fe、Mg、Ca、Ti及W、Sn、Mo、Be等成矿元素丰度较高特点。各期花岗岩有较为相似的稀土配分形式，Eu亏损显著，多呈“V”形。

西华山复式花岗岩体边部分布着6个钨矿床，西华山钨矿床位于岩体的西南部，为江西南部西（华山）—杨（眉寺）区北东向钨锡成矿带上最南端一个矿床。西华山钨矿为石英脉或长石石英脉大脉型黑钨矿床。矿床赋存于中粒黑云母花岗岩及斑状中粒黑云母花岗岩体内，近EW向的F2和F3断裂制约了矿体的展布。矿脉成群成组近地表密集分布，走向近东西，倾向北，倾角75～85°。工业矿脉700余条，脉长一般为200～600m，脉幅一般为0.2～0.6rn，工业矿化深度一般为60～200rn。脉侧上部围岩蚀变有较强的云英岩化和硅化，下部则主要是碱性长石化。矿床规模为特大型，矿床类型属岩浆-高温热液裂隙充填型石英脉或长石石英脉黑钨矿床。

图1 西华山花岗岩体地质图

2 西华山花岗岩的成岩成矿特征

2.1 花岗岩期次划分的主要观点

西华山花岗岩成岩作用的多阶段性—侵入期次划分，各个时期有所差异。大致可以分为三个时期、三个主要观点。

2.1.1 原908队“五阶段”划分方案被广泛采用

20世纪70年代以前对西华山花岗岩侵入期次进行划分的主要有：原冶金工业部长沙勘探公司201队（将岩体划分为三期）、南京大学地质系［8］（将岩体划分为三期六个阶段以及二期岩脉，每一阶段又可分为前峰阶段及“主侵入”阶段）和原江西省地质局908地质队等，后者的划分方案被广泛采用。

原908队将西华山花岗岩的侵入划分为5个阶段：第一阶段（γ52a）为斑状中粒黑云母花岗岩；第二阶段（γ52b）为中粒黑云母花岗岩；第三阶段（γ52c）为斑状中细粒黑云母花岗岩；第四阶段（γ52d）为细粒石榴石二母花岗岩；第五阶段（γ52e）为花岗斑岩。认为“花岗岩的成矿作用是成岩作用的继续和发展”，明确提出了西华山多次成岩多次成矿观点，并强调指出第二阶段侵入成岩的成矿作用最强。

2.1.2 吴永乐等“二期四个阶段六次侵入”划分最为详尽

20世纪80年代对西华山花岗岩侵入期次进行划分的主要有吴永乐等、朱焱龄等［9］、赫英［10］、李亿斗［11］等，而以吴永乐等人的研究最为详尽。

吴永乐等将西华山花岗岩体划分为早晚两期、四个阶段、六次侵入，即：燕山早期三个阶段和燕山晚期一个阶段，其中，燕山早期二、三个阶段又分别细分为“主侵入”与“附加侵入”。燕山早期：第一阶段为斑状中粒黑云母花岗岩（γ52-1），第二阶段为中粒黑云母二长花岗岩（主侵入，γ52-2a）和细粒含斑二云母碱长花岗岩（附加侵入，γ52-2b），第三阶段为中细粒斑状黑云母二长花岗岩（主侵入，γ52-3a）和细粒含石榴石二云母花岗岩（附加侵入，γ52-3b）。燕山晚期：细粒斑状花岗岩（γ53-1）。除强调多期多阶段成岩多次成矿的观点外，首次提出了附加侵入的概念。西华山和荡坪矿区存在与两期主侵入体伴生的附加侵入体，构成早期同源侵入体内的晚期隐伏小岩体。

2.1.3 20世纪90年代以后以“三期次”划分为主

20世纪90年代以后，对西华山岩体划分有二次、三次之分。李华芹等和刘家齐等将西华山花岗岩体分为两期，第一期为中粒—中细粒斑状黑云母花岗岩（γ52-1），第二期为中粒—中细粒黑云母花岗岩（γ52-2）。王德滋等［12］认为可划分三个阶段，第一阶段为中粒黑云母二长花岗岩（γ52a），第二阶段为中粒黑云母二长—碱长花岗岩（γ52b），第三阶段为斑状—细粒黑云母二长花岗岩（γ52c）。

刘家远将西华山、荡坪矿区的花岗岩分别称为西华山杂岩体和荡坪杂岩体。西华山杂岩体形成时代为燕山早期第二阶段（162～150Ma），第一次早期侵入体为中粒斑状黑云母二长花岗岩（相当于γ52a），第二次主侵入体为中粒黑云母二长花岗岩（相当于γ52b），第三次附加侵入体为细粒含斑二云母碱长花岗岩（相当于γ52b）。荡坪杂岩体形成时代为燕山早期第三阶段（142～135Ma），第一次早期侵入体为深色中细粒一细粒斑状黑云母二长花岗岩（呈包体或捕虏体产出，相当于γ52c），第二次主侵入体为中细粒斑状黑云母二长花岗岩（相当于γ52c），第三次附加侵入体为细粒含石榴石二云母碱长花岗岩（相当于γ52d）。原划第四阶段花岗岩（相当于γ52e）主要为细粒状云母二长花岗岩和花岗斑岩，其时代为燕山晚期第一阶段（＜130Ma），故其代号应改为γ53-1。

王勇等将西华山复式花岗岩分为三期：第一期为斑状中粒黑云母花岗岩（γ52—1a）与斑状细粒黑云母花岗岩（γ52-1b），斑状中粒黑云母花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为（152.6±2.1）Ma；第二期为中粒黑云母花岗岩（γ52—2a）与细粒石榴石-二云母花岗岩（γ52-2b），中粒黑云母花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为（150.3±2.2）Ma；第三期为花岗斑岩（γ53）。前两期花岗岩与钨矿化关系密切。

“三期次”划分的共同的特点，就是将西华山的第一期（γ52a）和荡坪的第一期（γ52c）都划为第一期，将两地的第二期划为第二期，将花岗斑岩作为第三期。

2.2 对西华山花岗岩体期次划分的讨论

2.2.1 期次划分的特点

（1）上述对西华山花岗岩体侵入期次划分方案虽有差异，但共识有二：一是都将似斑状中粒黑云母花岗岩（相当于γ52a）划为燕山早期第一期或第一阶段的侵入体；二是将花岗斑岩（斑状细粒黑云母花岗岩，相当于γ52e）作为燕山早期的最后一次或作为燕山晚期的侵入体。

（2）与成矿关系最为密切的中粒黑云母花岗岩虽然从顺序上都划为第二次侵入（相当于γ52b），但描述有异：原908队、王勇等称为燕山早期第二期侵入体，吴永乐等称为燕山早期第二阶段的主侵入体，南京大学地质系称为第一期的主侵入中粒黑云母花岗岩，刘家远称为西华山杂岩体中的燕山早期第二次主侵入体。

（3）似斑状中细粒黑云母花岗岩（相当于γ52c）划分观点不尽相同。原908队称为燕山早期第三次侵入体，吴永乐等称为燕山早期第三阶段的主侵入体，刘家齐、李华芹、王德滋、王勇将其与似斑状中粒黑云母花岗岩合列第一期，刘家远称其为荡坪杂岩体第一次早期侵入体。

（4）中细粒含石榴石二云母花岗岩的划分意见有异。20世纪90年代以前多将其划为第四期（次）侵入体。刘家齐、李华芹、王德滋、王勇将其划为第二期，刘家远称之为荡坪杂岩体第二次附加侵入体。

2.2.2 对期次划分方案的评述

纵观这些划分方案，各有侧重，各有短长，大致走过了简单—复杂—简单的过程。各个时期不同的划分方案，是研究工作不断深入的结果。吴永乐的划分方案是花岗岩研究水平的时代标志，具有深远的理论意义；原908队的划分方案，被广泛采用，已成为习惯；以后的同位素等时年龄测试的数据虽然不尽相同，但都与岩体穿插侵入先后顺序是基本吻合的。近年来，二、三期次划分方案，使研究工作跨上新台阶，具有重要的理论意义和实用价值。

2.2.3 本文的划分方案

在以上大量而深入研究的基础上，结合勘查开发实践，笔者对西华山复式岩体侵入期次的划分简述为“燕山早晚二期、三阶段、五次侵入”方案，见表1。

表1 西华山花岗岩侵入期次划分

2.3 成岩与成矿的关系

2.3.1 成矿从岩浆后期已经开始

长期以来，西华山钨矿床被认为属岩浆期后高温热液矿床。近年研究表明，钨成矿作用始于岩浆期。常海亮等［14］在西华山绿柱石—黑钨矿石英脉的绿柱石中，发现了与气液包裹体共生的熔融包裹体和流体-熔体包裹体，说明西华山钨矿床的成矿流体不是单一的水溶液，而是由硅酸盐熔融体与超临界水溶液共存的岩浆-热液过渡性流体。郭文魁［15］在对西华山钨矿床金属成矿作用论述中，强调矿脉形成是在“岩浆后期”而不是在岩浆期后充填，并指出钨的矿化作用可能在造岩矿物结晶时已开始。

坑道揭露的石英脉可以看到，含黑钨矿石英脉的组成矿物十分复杂，几乎包括花岗岩中的所有硅酸盐矿物及副矿物，并含大量的矿石矿物，同时还呈现与伟晶岩类似的结晶分异演化趋势及晶洞状构造。尽管含矿石英脉不像伟晶岩那样出现明显的分带现象，但矿脉自上而下呈现硅酸盐→氧化物→硫化物→碳酸盐的演化关系。由脉壁至脉体中部，大致相继出现辉钼矿-绿柱石-锡石-黑钨矿-铁锂云母-毒砂-黄铜矿-黄铁矿的沉淀分带；在垂直方向上，由上往下相继出现锡石-绿柱石-黑钨矿-辉钼矿-黄铜矿（黄铁矿）-闪锌矿（方铅矿）-方解石的沉淀分带，表明矿脉是由熔体-溶液一次性充填而成，并且是由上往下、由边部往中间逐步冷却结晶的。在299号、266号等较大矿脉的中上部位和脉体的上盘还经常出现直径为15～100cm（一般为20～60cm）的晶洞，其形态有椭圆形、哑铃状或不规则状，表明成矿作用是在较封闭环境中进行的，并不存在大量流体补充和逃逸的迹象［16］。坑道中可见裂隙充填脉体由花岗岩脉→长石石英（或似伟晶岩）脉→石英脉的渐变过渡的现象。

宏观现象和微观测试资料表明，西华山钨成矿在岩浆后期就已开始，是岩浆-热液过渡期的产物，成矿与成岩是不能截然分开的，成矿是花岗岩形成作用一脉相承连续演化的发展和继续。可将成岩成矿过程归纳为如下演化顺序：含矿花岗岩浆侵入定位初步形成侵入体→岩浆后期活动和残余岩浆分异并产生早期矿化→热液活动成矿元素结晶并形成工业矿床三个阶段，成岩与成矿的连续性和阶段性相对应。

2.3.2 多次成岩相应多次成矿作用

西华山花岗岩体成岩与钨成矿的同位素等时年龄相差了2～10Ma［17］，显示出各期次花岗岩独立成岩成矿有充足的时间。西华山钨矿区的似斑状中粒黑云母花岗岩（γ52—1a）和中粒黑云母花岗岩（γ52—1b）各自侵入之后都伴随着一次矿化。当γ52—1b（相当于γ52b）侵入时，γ52-1a（相当于γ52a）已基本凝固，在晚期岩浆分异与岩浆期后热液的交代下，γ52-1a（相当于γ52a）中矿化业已形成，之后才形成γ52—1b（相当于γ52b）的矿化层，这从坑道揭露的大量的岩体和矿脉的穿插切割关系可以得到证实。应该指出的是299号等为数不多几条矿脉，穿入两期花岗岩，并非一次成矿，而是随着温度的下降，γ52-1a（相当于γ52a）上层已固化的部分冷却收缩产生张裂隙，或在构造应力作用下产生各种各样的破裂面，当随后的γ52-1b（相当于γ52b）再次侵入时，在强大的构造作用力的影响下，γ52-1a（相当于γ52a）中裂隙再次活跃起来，或单独形成石英脉或与原充填的较大石英脉形成复脉［3，9］。这就造成了299号等脉上下贯穿两层花岗岩的现象。

在长期观察研究中发现，各期次花岗岩具有明显的界面控矿特征。花岗岩中矿脉到达变质岩时骤然变小或尖灭，极少进入变质岩；中粒花岗岩中矿脉很少进入细粒花岗岩，更未见及进入似斑状中粒黑云母花岗岩，各期次成岩形成的钨矿脉被限制在本期次岩体界面之内，称为界面控矿。中粒花岗岩与似斑状中粒黑云母花岗岩、及其与细粒或似斑状细粒黑云母花岗岩间等，界面具有明显的控矿作用。这些界面之间常常发育了一条宽度不等或不完整的细粒花岗岩带或似伟晶岩壳，构成了γ52—1b（相当γ52b）的遮盖层，分散了构造作用力，限制了裂隙的成生，阻挡了矿液的溢散，形成良好的封闭系统，促成了矿液在其岩体的界面内沉淀［17］。显示了成岩与成矿相应关系。这是西华山复式花岗岩体期次划分的重要依据，亦是多次侵入多次成矿的佐证。

王泽华等［17］研究发现的西华山两期花岗岩两层矿化特征，也反映了岩体具多次成岩成矿特征。指出西华山花岗岩体的中粒黑云母花岗岩γ52—1b（相当于γ52b）和似斑状中粒黑云母花岗岩γ52—1a（相当于γ52a）两期岩体，由于成岩和成矿在时间、空间和成分上的差异，两期矿脉分上下两层产出，互不连通，各自形成独立的工业矿体和富矿带，中间为无矿带或贫矿带隔开，形成两层矿化构式。而且两期花岗岩中矿脉矿化特征有明显差异。似斑状中粒黑云母花岗岩γ52—1a（相当于γ52a）中矿脉变化大，矿化不均匀，分段富集明显，品位较低；中粒黑云母花岗岩γ52—1b（相当于γ52b）中矿脉品位较高而且变化较小，矿脉厚度较稳定，延深和延长较大。两层矿化的形成不仅反映了岩体的多次成岩与多次成矿相应特征，而且也是西华山多期次花岗岩成岩成矿的缩影。

3 矿化模型

3.1 西华山两期花岗岩顶面形态及矿化

西华山矿区两期花岗岩体地表出露部分东西宽2.0km，南北长2.1km，最高海拔标高828m，最低250m，中间高而四周低，平面上呈向西北偏斜的椭圆形，立体上略呈轴向NNW的馒头状。北部从顶峰向下100m陡坡后，与较为平缓的γ52e岩体接触；东部与γ52a、γ52e岩体接触；西部花岗岩往W、SW、SSW方向以25～50°倾角侧伏于变质岩之下（遇F2、F7断层直降100m）。从凸峰起往南，岩体呈波状起伏态势，并作阶梯状下降，形成三个顶面较为平缓的台阶，北、中、南三个区段的脉组就产于这三个台阶之中。再往南为F1断层阻隔，切断了岩体和矿脉的南延。

如此高侵位的花岗岩，促成了石英脉的广泛分布。柳志青［18］认为，花岗岩侵位较高时，花岗岩与角岩的接触面便成了分散构造作用于力的“安全帽”，力分散了，形成的裂隙也就必然分散。这样在大多数情况下，就造成了石英脉呈面形分布于接触面之下。因而，从岩体的顶面往下均有含矿石英脉赋存。岩体顶面的平缓地段往往是矿脉产布较为密集之地，富矿段一般产于平缓与陡坡相接处。工业矿脉产出最高上限标高828m，最低下限临界标高-100m；石英脉的下限临界标高-300m；工业矿脉垂直幅度80～200m，石英脉垂直幅度100～400m；工业矿脉走向延长20～500m。

3.2 “西瓜皮”矿化特征

西华山钨矿床不论是整个矿床还是单矿脉，其矿化深度都大大地小于矿化的长度，而且石英脉深度大于含矿深度。矿脉群限于岩体顶面向下垂深200～300m，沿岩体顶面构成一浅薄矿化层，称为“西瓜皮”式的矿化。根据这一认识，在矿山建矿初期，将探矿深孔改为浅孔，大大提高了获矿效果。“西瓜皮”式的矿化认识只限于矿化浅薄和等深的特征，而不能说明它的深度变化规律和矿化趋势。

3.3 “月牙形”矿化模型

勘查开采实践表明，西华山钨矿床的矿化不是等深的“西瓜皮”，在岩体的不同部位矿化深度和强度是不同的。一般的规律是，岩体中部矿化深、强度大，侧部矿化浅而弱，向两端趋于尖灭。岩体顶面产状变化拐点（最高处）内侧的矿化深度最大，即侵位高的部位矿化深且强度大，侵位低的地方矿化浅且强度弱。矿化的深度和强度，随着岩体侵位的高度降低而变浅、变弱，纵、横剖面上呈现了“月牙形”规律变化，这一认识是“西瓜皮”式矿化特征的进一步深化，概括为“月牙形”矿化模型。

“月牙形”矿化模型是西华山钨矿床矿化特征的整体概括。西华山矿区矿化最深最强位置处在岩体的凸峰处向下的部位，向两侧随岩体顶面标高下降矿化由深变浅，直至尖灭。从岩体侵位最高处沿中脊（NNW方向）线往南至F1断层，矿化深度一般150～100m。矿区东、西部的矿化深度亦随着岩体侵位降低而变浅，东南部矿化的临界下限为50～0m标高。矿区西部近年来大量勘查资料表明，矿化随着花岗岩向西侧伏而侧伏，当花岗岩侵位侧伏到-100m标高（130勘探线）以下时，则呈现有脉无矿或无脉无矿，矿化尖灭。

对单体矿脉来说，只要是通过岩体中脊部的较大矿脉，其产出及矿化特征大多符合“月牙形”矿化模型，尤其是西华山乃至赣南的名牌矿脉——299号脉，则是“月牙形”矿化模型的典型例证。299号脉在岩体最高处石英脉向下延深了400m，矿化深度大于250m，向两侧逐渐变浅，纵剖面上构成了一个向西偏斜的月牙形（图2）。

图2 299号矿脉矿化特征图

“月牙形”矿化模型显示，西华山钨矿床矿化态势受岩体侵位高低制约，是岩体顶面形态及其与构造应力场空间配置的结果。据原中国有色金属工业总工司南岭地区重点钨矿区外围成矿预测研究专题组（1985年）资料：深部花岗岩浆沿断隆构造呈面型顶蚀或灌入上侵时，总的趋势是中部地段侵位较高，向两端降低，形成了岩体中部裂隙张开幅度比边部大的特点。吴永乐等认为，299号矿脉的形成温度随深度而升高，每百米升高35～45℃，以中部富矿带的石英包裹体的均一温度最高，高温区的石英均一温度（240～270℃）与钨富集区大体相吻合。因此，在岩体中部温度较边部高，下降慢，距离岩浆-矿液源又近，自然聚集了多种成矿组分，也利于组分之间置换、交代，这就是岩体中部矿化强（深）向两侧逐渐变弱（浅）呈现“月牙形”矿化的原因。

4 结语

（1）勘查开发与研究表明，西华山花岗岩体划分为燕山早晚两期、三个阶段、五次侵入体方案合理适用。除燕山晚期花岗斑岩γ53—1（相当γ52e）外，其他燕山早期的四次侵入均有黑钨矿-石英脉的矿化，最为重要的是燕山早期第一阶段第二次侵入花岗岩γ52—bb（相当于γ52b）。

（2）西华山钨矿床的矿化作用从岩浆后期就已开始，是岩浆-热液过渡期的产物。成矿是成岩作用的发展和继续，每次成岩都有一次相应的成矿作用相伴随。

（3）根据矿化与岩体侵位高度的相关性，总结出“月牙形”矿化模型，是“西瓜皮”式矿化特征认识的进一步深化，这一模型对找矿评价有一定的实际意义。

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