江西赣州淘锡坑钨矿床稀土地球化学研究

杨 帆，肖荣阁，白凤军，梁 涛

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083;2.河南省有色金属地质勘查总院，河南郑州 450052)

0 引言

江西省崇义县淘锡坑钨矿床位于华夏地块北西缘，南岭EW向构造带东段与武夷山NE－NNE向构造带南段的复合部位，属于以云英岩型黑钨矿(冶金部南岭钨矿专题组，1985)为主的钨多金属矿床(徐克勤等，1959;陈毓川等，1990;毛景文等，2007)。矿区深部有一隐伏花岗岩体，属于九龙脑复式岩体自南向北沿有利构造的侵入延伸(朱焱龄等，1981)。隐伏岩体是以高硅、富碱、富挥发分、铝过饱和为特征的陆壳改造型花岗岩(毛景文等，1995;华仁民，2005;华仁民等，2005)，富含钨、锡、钼、铋、铍等成矿元素(陈毓川等，1989)。前人研究获得九龙脑复式岩体的SHRIMP锆石U－Pb年龄为(155.8±1.2)Ma(丰成友等，2011);隐伏花岗岩体的SHRIMP锆石U－Pb年龄为(158.7±3.9)Ma和(157.6±3.5)Ma;含矿石英脉的Rb－Sr等时线年龄为(154±4)Ma、(157±3)Ma和(161±4)Ma(郭春丽等，2007);云英岩中白云母的40Ar/39Ar同位素年龄为(152.7±1.5)Ma、(153.4 ±1.3)Ma和(155.0±1.4)Ma(郭春丽等，2008);含矿石英脉中辉钼矿的Re－Os等时线年龄为(154.4±3.8)Ma;黑钨矿的模式年龄为(164.0±2.7)Ma(陈郑辉等，2006)，成岩与成矿时代接近，均形成于中晚侏罗世，表明该隐伏花岗岩体与成矿有密切的成因联系(柳志青，1980)，是矿区钨锡成矿物质来源的主要提供者。

本次研究系统采集了矿区震旦系浅变质砂板岩围岩、成矿花岗岩及各矿段不同类型的矿石样品，并进行了岩石化学、微量元素及稀土元素成分分析。研究从矿化围岩、成矿花岗岩及矿化石英脉、蚀变岩石的稀土地球化学入手，侧重分析成矿花岗岩成因及成矿物质来源。测试由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所完成，样品进行了抽样检测及标样检验，数据在允许误差范围内合格率为100%。

1 区域地质背景

1.1 地层

淘锡坑钨矿床处于NNE向九龙脑－营前岩浆岩带与EW向古亭－赤土区域构造－岩浆－成矿带的交汇部位。矿区出露地层主要为震旦系、寒武系、奥陶系浅变质碎屑岩系(金文山等，1997)，岩性有细砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩等(图1)。震旦系、寒武系、奥陶系浅变质碎屑岩系组成淘锡坑复式倒转背斜主体(徐敏林等，2006)，被一系列NE向断裂切割，构成矿区主体控矿构造，仅在矿区东部有泥盆系、二叠系、石炭系沉积岩出露，构成宝山近南北向向斜拗陷的一部分。

1.2 构造

区内断裂型式复杂、规模不大、活动时间较长，既有控矿、储矿断裂，又有成矿期后破坏性断裂构造。空间上呈三个方向展布(吴至军等，2009):①南北向断裂，矿区形成最早的断裂，走向近南北向，西倾为主，倾角70°～80°，其中密溪河大断裂长5km，宽1～20m，直接影响了淘锡坑隐伏岩体的侵入定位;② 北东向断裂，规模较大，延长1～4km，绝大部分表现为硅化带，裂面多数向北西倾斜，倾角55°～80°，属于成矿前断裂;③ 东西向断裂，规模较小，多为低温石英细脉构成的硅化破碎带，走向260°～280°，倾向北，倾角60°～85°。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动以加里东期和燕山期为主，加里东早期阶段以中基性至酸性海底火山喷发为主，晚期阶段表现为强烈的混合岩化和酸性岩浆侵入;燕山早期主要为酸性岩浆侵入活动，间有少量基性岩浆侵入;海西－印支期岩浆活动比较微弱，仅有少许中酸性岩株出露。

1.4 矿体特征

区内矿体呈脉状，产于燕山期花岗岩外接触带的变质岩中。按矿脉的空间展布位置，可分为宝山、西山、烂埂子、枫林坑4个矿段。矿脉在地表显示由密集的云母细脉、石英细脉组成，脉宽 0.03～0.15m，赋存于震旦系变质岩系中。矿脉向下延伸归并成脉幅0.40～1.70m的石英窄脉和宽脉，延至隐伏花岗岩体顶部边缘。矿脉走向延长340～680m，倾向延深250～660m，部分矿脉深度大于长度。

矿化石英脉走向上呈分支尖灭(图2－a)、分支复合(图2－b)及侧列式延伸(图2－c)。石英脉内部有对称条带状构造(图2－d)、沿片理充填形成的条纹状构造(图2－e)及一次充填形成的块状构造(图2－f)。在含矿石英脉两侧，发育硅化、白云母化等高温交代蚀变矿物，并见有绿泥石化、碳酸盐化等低温交代蚀变矿物。

1.5 矿石特征

矿石中的脉石矿物以石英为主，并见有萤石(图3－a，b)，蚀变岩中有黑云母、白云母等非金属矿物，金属矿石矿物主要为黑钨矿、辉钼矿、锡石、黄铁矿、黄铜矿及少量白钨矿(图3－c，d，e)。

表1 震旦系砂板岩主量元素组成及相关参数表(%)Table 1 Major element compositions and related parameters of the Sinian sand-slates(%)

黑钨矿均显示自形粗晶粒状，呈孤立板状晶体，放射状、团粒状集合体一般依托在围岩角砾、石英晶体上生长(图3－f)，或者与硫化物形成共结结构。黑钨矿在石英脉中呈现各种生长形态(图3 －g，h，i，j，k，l)，这与脉体所在不同部位的岩性空间差异有关。多阶段充填形成的矿化石英脉的每个阶段都有黑钨矿产出，由此判断黑钨矿成矿贯穿了石英脉充填的全过程。

2 震旦系砂板岩地球化学特征

震旦系细砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩为矿区主要赋矿围岩，属于杂砂岩夹石英砂岩(郭春丽等，2011)。岩石化学显示富钾富铝的特点，其中w(K2O+Na2O)1.41% ～8.70%，w(K2O)/w(Na2O)1.36～21.49，除样品 Ts5以外，w(MgO)＞w(CaO)，A/CNK平均2.72，A/NK平均3.28(表1)。

对比智利海沟海相沉积物及麻阳盆地陆相沉积物岩石化学组成，前者属于陆源海相沉积物，以接受深海沉积为主，但其沉积碎屑物具有陆源碎屑物特征，w(K2O)/w(Na2O)为 0.41～0.58，平均0.47;w(MgO)/w(CaO)＞0.5，平均 0.64(Friedrich et al.，2010);后者属于陆源陆相沉积物，盆地是典型成熟地壳基础上形成的中生代内陆沉积盆地，位于雪峰山脉与武陵山脉之间，雪峰山－武陵山隆起带前寒武系浅变质岩提供的沉积碎屑物具有较高的成熟度，w(K2O)/w(Na2O)为 1.13～3.06，平均1.39，w(MgO)/w(CaO)为 0.11 ～0.62，平均 0.27(刘昌实等，1990;王大鹏等，2007)。

一般沉积物中w(K2O)/w(Na2O)与w(MgO)/w(CaO)可以反映沉积物物质来源及沉积环境与元素化合物赋存状态的关系。Na2O、K2O和CaO是构成长石的主要成分，MgO是铁镁矿物主要成分，而风化之后Na2O、K2O构成粘土矿物成分，CaO、MgO则成为碳酸盐矿物成分。海沟及岛弧环境风化物以w(K2O)/w(Na2O)＜1、w(MgO)/w(CaO)＞0.5 为特征，如智利海沟海相沉积物;而成熟地壳风化物则w(K2O)＞ w(Na2O)、w(CaO)＞ w(MgO)，如麻阳盆地陆相沉积物。

围岩稀土总量相对较高，平均218.68×10－6。LREE/HREE为4.0～16.8，平均8.35，显示轻稀土富集，重稀土亏损。有正铈异常和负铈异常，δCe平均0.92，显示负异常;δEu平均0.66，负铕异常明显(表2)。稀土元素配分曲线呈右倾斜特征(图4－a，b)，并且总体上显示负铕异常明显的曲线斜率较大。特征值LREE/HREE与REE呈现正相关(图5－a)，δEu与LREE/HREE主要为负相关(图5－b)。

智利海沟沉积物稀土总量比较低(Friedrich et al.，2010)，平均 85.77 × 10－6。LREE/HREE 为较低，平均5.35。δEu＜1，负铕异常较弱。稀土元素配分模式(图4－c，d)基本呈现负铕异常相对明显的曲线斜率较大。特征值LREE/HREE－REE呈现弱正相关(图5－c)，δEu－LREE/HREE负相关(图5－d)。

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图4 震旦系砂板岩、智利海沟沉积物和麻阳盆地沉积物稀土配分曲线(球粒陨石标准值据Boynton，1984)Fig.4 REE distribution patterns of the Sinian sand-slates，the Chile Trench sediments and the Mayang Basin sediments(normalized values of chondrite are after Boynton，1984)

麻阳盆地陆相沉积物稀土总量较高(刘昌实等，1990;王大鹏等，2007)，平均 106.93 ×10－6。LREE/HREE大，平均8.71，总体明显富集轻稀土。有正铕异常并发育较强负铕异常，无铈异常。稀土元素配分模式显示负铕异常较强的曲线斜率小(图4－e，f)。特征值LREE/HREE－REE呈现负相关(图5－e)，δEu－LREE/HREE正相关(图5－f)。

对比分析认为，震旦系浅变质砂板岩显示海相沉积特征，并且物质来源是陆源，由此判断震旦系浅变质砂板岩原岩为浅海相陆源沉积岩。

3 成矿花岗岩地球化学特征

淘锡坑钨矿床南部约8km以南为九龙脑花岗岩基分布，面积约100km2(徐敏林等，2011)。九龙脑复式岩体自南向北沿构造分布，南端地表出露为粗粒黑云母花岗岩，往北逐渐隐伏地下，变为中细粒黑云母花岗岩，在淘锡坑锡钨矿床地下200 m左右形成深部隐伏岩体，称为淘锡坑岩体，该岩体是矿区钨矿成矿岩体(图6)。

成矿花岗岩岩石化学显示(表3):高硅，w(SiO2)70.53% ～77.87%，平均74.46%;富钾，w(K2O+Na2O)6.37% ～9.30%，w(K2O)/w(Na2O)1.09～2.27，平均 1.56;铝过饱和，A/CNK 平均 1.35，A/NK平均1.53，与南岭地区花岗岩SiO2含量偏高、碱质含量高、铁和镁含量明显偏低、CaO普遍偏低的特征基本一致(中国科学院贵阳地球化学研究所，1979;莫柱孙等，1980;南京大学地质系，1981)，属于陆壳熔融成因花岗岩(方清浩等，1987;祁昌实等，2007;谭俊等，2007)。

表4 淘锡坑钨矿床花岗岩稀土元素组成及相关参数表(10－6)Table 4 REE compositions and related parameters of the granites in the Taoxikeng tungsten deposit(10－6)

图7 淘锡坑钨矿床花岗岩、南岭陆壳熔融成因花岗岩和大洋玄武岩稀土配分曲线(球粒陨石标准值据Boynton，1984)Fig.7 REE distribution patterns of the granites in the Taoxikeng tungsten deposit，the granites derived from melting of continental crust in Nanling and the average MORB(normalized values of chondrite are after Boynton，1984)

稀土元素总量中等(表4)，平均151.56 ×10－6。LREE/HREE平均6.30，大部分表现明显的负铕异常，δEu 值平均0.20，最小 0.03，最高0.36。轻重稀土分异与铕异常相关，均显示负铕异常较弱的稀土配分曲线右倾斜率较大;而负铕异常较强的稀土配分曲线斜率小呈平缓曲线，轻重稀土分异不明显(图7－a，b)，与南岭陆壳熔融成因花岗岩的稀土元素配分模式相似(图7－c)。稀土元素配分模式可以反映不同地质环境的岩石，如大洋中脊地幔源岩浆岩基本没有稀土分异(Taylor et al.，1985)，稀土总量高于球粒陨石，稀土配分曲线显示平缓直线;而地壳尤其是上地壳岩石具有明显轻重稀土分异，并出现负铕异常(图7－d)。

图8 淘锡坑钨矿床花岗岩、东南亚岛弧岩浆岩和东天山岩浆岩特征值相关曲线图Fig.8 Characteristic value diagrams of the granites in the Taoxikeng tungsten deposit，the island arc magmatic rocks in southeast Asia and the magmatic rocks in the eastern Tianshan Mountains

表5 淘锡坑钨矿床矿化云英岩脉主量元素组成及相关参数表(%)Table 5 Major element compositions and related parameters of the mineralization greisen veins in the Taoxikeng tungsten deposit(%)

稀土特征值LREE/HREE与REE主体呈负相关，δEu与LREE/HREE显示为直线正相关(图8－a，b)。这与洋壳熔融成因的东南亚岛弧岩浆岩(朱章显等，2009)和壳幔混染成因的东天山岩浆岩(郭芳放等，2008;唐俊华等，2008)δEu－LREE/HREE相关性均不同，前者稀土元素δEu与LREE/HREE呈现负相关关系(图8－c);后者呈现二次曲线相关(图8－d)，曲线前半部分正相关反映壳源熔融岩浆岩特点，后半部分负相关反映幔源岩浆岩特点，前半部分样品点多则反映壳源熔融为主、幔源混合较少。

4 矿体地球化学特征

岩石化学显示云英岩岩脉碱性组分含量不高(表5)，w(K2O+Na2O)4.62% ～ 7.09%，但是 w(K2O)/w(Na2O)明显高，显示K2O为主;A/CNK 1.36 ～1.96，A/NK 1.47 ～ 2.86，铝过饱和，云英岩岩脉成分特征主要受制于石英和白云母的成分。

云英岩和含黑钨矿石英脉稀土总量比较高(表6)，149.38 ×10－6～256.02 ×10－6。轻重稀土分异不明显，LREE/HREE 为2.17～5.16。负铕异常明显 ，δEu最小0.06，最高0.16。与淘锡坑成矿花岗岩基本一致，稀土配分曲线显示规则的V型(图9－a)。石英脉稀土总量较低，稀土配分曲线不规则(图9－b)。

表6 淘锡坑钨矿床矿化云英岩脉及石英脉稀土元素组成及相关参数表(10－6)Table 6 REE compositions and related parameters of the mineralization greisen veins and the quartz veins in the Taoxikeng tungsten deposit(10－6)

矿化云英岩及石英脉的稀土特征值LREE/HREE与REE呈负相关(图10－a)，δEu与LREE/HREE显示为直线正相关(图10－b)，也与淘锡坑成矿花岗岩基本一致。表明矿化云英岩及石英脉物质来源主要来自淘锡坑成矿花岗岩体，属于岩浆热液充填形成的石英脉。

5 结论

本文从矿化围岩、成矿花岗岩及矿化石英脉、蚀变岩石的稀土地球化学研究入手，分析成矿花岗岩成因及成矿物质来源，得出如下认识:

(1)通过对稀土元素配分模式及特征值LREE/HREE－REE、δEu－LREE/HREE相关性的分析，认为铕异常与配分曲线斜率之间的关系可以比较有效判断岩石成因。

(2)震旦系砂板岩LREE/HREE－REE正相关，δEu－LREE/HREE负相关，与智利海沟陆源海相沉积物的稀土地球化学特征类似，结合岩石化学组成分析，判断震旦系砂板岩原岩属于浅海相陆源沉积岩。

(3)成矿花岗岩LREE/HREE－REE总体呈负相关，δEu－LREE/HREE显示直线正相关，与南岭花岗岩的稀土地球化学特征相近。结合该花岗岩具有高硅、富钾、铝过饱和的岩石化学特征，判断成矿花岗岩属于陆壳熔融成因花岗岩。

(4)云英岩岩脉和含矿石英脉LREE/HREEREE呈负相关，δEu－LREE/HREE为直线正相关，并显示明显负铕异常，与成矿花岗岩稀土地球化学特征基本一致，而不同于矿化围岩，因此，认为成矿热液及成矿物质主要来自成矿花岗岩体。

［注释］

① 江西省地勘局赣南地质调查大队.2005.江西省崇义县淘锡坑矿区钨矿资源潜力评价报告［R］.

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［附中文参考文献］

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