湘西沃溪矿床中黑钨矿的地质特征及微量元素地球化学

祝亚男, 彭建堂, 刘升友, 孙玉珍



湘西沃溪矿床中黑钨矿的地质特征及微量元素地球化学

祝亚男1,2, 彭建堂1,3*, 刘升友4, 孙玉珍4

(1. 中国科学院 地球化学研究所 矿床地球化学国家重点实验室, 贵州 贵阳 550002; 2. 中国科学院大学, 北京 100049; 3. 中南大学 有色金属成矿预测教育部重点实验室, 地球科学与信息物理学院, 湖南 长沙 410083; 4.湖南辰州矿业股份有限公司, 湖南 沅陵 419607)

矿床地质; 微量元素地球化学; 黑钨矿; 沃溪Au-Sb-W矿床; 湘西

0 引 言

华南是世界上最重要的钨矿集中区, 已探明的WO3储量约占世界总储量的90%。华南钨矿集中产在南岭地区, 主要是与花岗岩有关的石英脉型钨矿和夕卡岩型钨矿; 其次产于江南古陆的雪峰山-幕阜山构造带内, 主要是与岩浆活动关系不明显的层控型钨矿[1]。相对南岭钨矿而言, 雪峰山一带的钨矿床研究程度较低。

在雪峰山一带, 钨矿化常与金、锑矿化相伴, 形成W-Au-Sb、W-Au和W-Sb等元素组合。除个别矿床与花岗岩有关外, 该区绝大部分钨矿为与岩浆活动无关的层控型钨矿床, 如沃溪Au-Sb-W矿床、渣滓溪和曾家溪W-Sb矿床以及西安W-Au矿床等, 钨矿体均受一定地层层位控制, 层控特征十分明显。该区钨矿床中的含钨矿物主要为白钨矿, 仅在沃溪矿区西部矿段(红岩溪及鱼儿山)发现有黑钨矿产出。近年来, 人们已对该区沃溪、渣滓溪和廖家坪等钨矿床中的白钨矿进行了较多的地球化学研究[2–9], 但目前涉及该区黑钨矿的研究甚少, 有关其产出的具体地质特征也不太清楚。本次研究在野外详细调研的基础上, 总结了沃溪鱼儿山一带黑钨矿的地质特征, 并对其进行了微量元素分析, 试图通过研究该矿黑钨矿的稀土和微量元素组成, 来揭示该矿成矿物质来源及成矿机理, 并探讨其成矿过程中稀土元素分配的制约因素。

1 矿床地质特征

沃溪Au-Sb-W矿床位于湖南省的西部, 其大地构造位置处于扬子板块与华夏板块过渡带中的雪峰弧形构造隆起带的转折部位(图1), 是雪峰山地区规模最大、也是最具代表性的矿床。除零星分布的震旦系(Z)、第四系(Q)和少量的上白垩统(K2)陆相红色砾岩外, 矿区内主要出露元古界冷家溪群(Pt2lj)和板溪群(Pt3bn)一套巨厚的浅变质海相沉积粘土岩、碎屑岩(图2a)。其中板溪群可划分为马底驿组(Pt3bnm)和上覆的五强溪组(Pt3bnw), 两者以沃溪大断层为界呈断层接触(图2a)。区内次级层间断裂受褶皱影响, 与沃溪断层呈“入”字型构造相交(图2a), 均发育于马底驿组紫红色绢云母板岩中, 具有多期活动的特征。矿脉主要充填于次级层间断裂中, 其规模和形态受这些断裂控制[11–12]。矿区及其外围无岩浆岩出露。自西向东, 沃溪矿区可划分为红岩溪、鱼儿山、栗家溪、十六棚公和上沃溪5个矿段(图2a)。其中, 红岩溪和鱼儿山矿段钨的矿物相以黑钨矿为主, 而十六棚公和上沃溪两矿段, 基本上都是白钨矿。本次工作重点对鱼儿山矿段的黑钨矿进行研究。

图1 湘西雪峰弧形构造带地质简图(据文献[8])

图2 沃溪矿区地质简图(a, 据文献[10]修改)及鱼儿山矿段剖面图(b, 据文献[11])

1.1 矿体特征

在鱼儿山矿段目前仅见一条矿脉, 该矿脉赋存于板溪群马底驿组紫红色板岩顶部紧靠沃溪断层下部的破碎带中, 由含矿石英脉和蚀变板岩中的脉带组成(图2b)。按其产出形态, 该区钨矿脉可分为较规则的主脉、层间支脉及各种形式的节理脉(图3a—图3d)。主脉顺层产出, 走向近东西, 倾向北, 倾角30°左右, 倾斜延深可达走向延长的10余倍; 主要呈扁豆状, 沿走向倾斜呈尖灭再现, 尖灭地段为石英细脉带、含矿蚀变板岩或断层泥线连接(图3a)。层间支脉大体与主脉平行, 也可与主脉呈锐角相交, 走向北西西, 倾向北北东; 这类脉体通常延伸较长且产状稳定, 矿脉主要由黑钨矿和石英组成, 并往往具有矿物分带性, 即与围岩接触的脉体两侧常为黑钨矿, 而脉体中间主要为石英(图3a)。节理脉由成矿物质沿蚀变岩中各种节理裂隙沉淀而成, 表现为各种脉状、网脉状和不规则状的钨矿脉(图3b—图3d), 是该区最常见的黑钨矿产出形式。图3b中可见一组近于直立的剪节理被热液矿物填充, 这些节理脉既可以是石英脉、也可以是黑钨矿矿脉, 或由石英脉和黑钨矿矿脉交替出现; 这类脉体与围岩的接触界线十分平整, 脉体宽度也相当稳定, 不同方向交错的脉体常形成网脉。而发育于张性裂隙中的黑钨矿矿脉, 其与两侧围岩接触界线不平整, 通常呈波状起伏, 脉体宽窄不一且延伸较短, 不同方向交错的脉体往往呈网脉状和不规则状(图3d)。在主脉中, 黑钨矿主要与石英和辉锑矿共生; 而在支脉和节理脉中, 黑钨矿与石英共生, 且黑钨矿含量很高, 特别是充填于张性裂隙中的矿脉, 黑钨矿的含量可高达80%~90%以上(图3c、图3d)。在整个鱼儿山矿段, 黑钨矿矿脉相互切割现象较普遍, 如图3b中的网脉状黑钨矿, 明显被近于直立的节理脉错断并发生了位移; 图3c也可见一组黑钨矿矿脉被另外一组黑钨矿矿脉错断。因此, 该区应存在多阶段的钨矿化。

1.2 矿石的组构特征

沃溪矿床的黑钨矿呈褐黑色, 条痕为褐色; 金属光泽。该区的钨矿石构造主要有4种: (1)条带状构造: 由黑钨矿、白钨矿和石英组成, 这些矿物往往平行脉壁呈条带状产出, 有时亦可见蚀变围岩呈残余条带状、角砾状分布于脉体中(图4a); (2)梳状构造: 黑钨矿、毒砂晶体垂直于脉体两壁向中间生长(图4b); (3)网脉状构造: 常见于含矿蚀变板岩中, 由黑钨矿细脉沿几组相互交错的裂隙充填构成(图4c); (4)斑杂状构造: 黑钨矿、毒砂和黄铁矿呈不规则集合体分布于石英中(图4d)。这些矿石构造表现出明显的热液充填成矿特征。

图3 沃溪鱼儿山黑钨矿矿脉的产出方式

(a) 顺层矿脉; (b) 近直立的节理脉及垂直交叉的网脉; (c) 不同方向交叉的节理脉; (d) 不规则状细脉

(a) Bedding veins; (b) vertical nearly joint vein and veinlets intersected at right angles; (c) veinlets intersected within different orientation; (d) irregular veinlets

矿石的结构以粒状结构为主, 次为碎裂结构、交代结构、包含结构及环带结构(图4e—图4l)。黑钨矿呈不同粒径的自形-半自形晶产出, 主要与毒砂、黄铁矿、白钨矿、菱铁矿及少量闪锌矿共生, 其碎裂结构较发育。毒砂与黑钨矿关系密切, 两者常呈浸染状及细脉状分布于石英脉中, 有时可见相互包裹现象(图4e—图4g)。黄铁矿与黑钨矿共生, 呈浸染状产于石英脉及近矿蚀变围岩中, 普遍发育有环带结构(图4h)。白钨矿与黑钨矿共生或交代黑钨矿(图4i)。菱铁矿存在早、晚两期, 早期菱铁矿晶形较好, 与黑钨矿共生, 呈碎裂结构(图4j); 晚期菱铁矿结晶差, 多与晚期石英共同充填于黑钨矿裂隙中(图4k)。本次观察未发现黑钨矿与自然金、辉锑矿有直接接触关系。

1.3 黑钨矿成分特征

本次研究对样品YRS-7及YRS-9的能谱分析表明, 沃溪矿区黑钨矿的WO3含量为75.75%~78.30%, FeO含量为14.90%~17.84%, MnO为8.37%~13.74%。最近的波谱分析也显示[14], 该区黑钨矿中WO3含量为73.76%~76.87%, 平均值为75.66%, 略小于其理论值(76.46%); FeO含量为13.06%~23.36%, MnO为1.37%~ 11.00%, 与本次研究的能谱分析结果十分吻合。

从图5可看出, 黑钨矿无论是产于南岭地区钨矿床中或是沃溪矿床中, 其FeO和MnO均具有很好的负相关关系(图5); 但与南岭黑钨矿相比, 沃溪黑钨矿中FeO含量明显偏高, 而MnO含量明显偏低(图5), 其黑钨矿以钨铁矿和含锰钨铁矿为主。沃溪黑钨矿的颜色很深, 也正是其含铁高的反映。

2 微量元素地球化学

2.1 样品选取与测试分析

本次用于微量元素测试的矿石及蚀变围岩样品均采自矿区坑道新鲜工作面上, 除W-2采自上沃溪矿段外, 其余均采自鱼儿山矿段。具体的采样位置及样品特征见表1。

图4 沃溪黑钨矿矿石构造特征及矿物组合

(a)条带状构造; (b)梳状构造; (c)网脉状构造; (d)斑杂状构造; (e)黑钨矿与毒砂、黄铁矿的粒状结构; (f,g)黑钨矿与毒砂的包含结构; (h)黄铁矿的环带结构; (i)白钨矿与黑钨矿的交代结构; (j)黑钨矿与毒砂、菱铁矿共生; (k)菱铁矿与晚期石英充填在黑钨矿裂隙中; (l)闪锌矿包裹黑钨矿。Wol－黑钨矿; Sch－白钨矿; Q－石英; Apy－毒砂; Py－黄铁矿; Sd－菱铁矿

(a) banded structure; (b) comb structure; (c) stockwork structure; (d) spotted structure; (e) euhedral to subhedral crystalline grained texture of wolframite, arsenopyrite and pyrite; (f,g) poikilitic texture of wolframite and arsenopyrite; (h) zonal texture of pyrite; (i) metasomatic relict texture of wolframite; (j) wolframiteintergrown with arsenopyrite and siderite; (k) siderite and quartz in the fissure of wolframite; (l) poikilitic texture of wolframite and sphalerite. Wol－wolframite; Sch－scheelite; Q－quartz; Apy－arsenopyrite; Py－pyrite; Sd－siderite

在系统的野外和室内观察的基础上, 将岩石样品直接碎至200目; 而黑钨矿与白钨矿则先碎至100~140目左右, 利用重选的方法将其初步富集, 然后在双目镜下将杂质剔除, 使黑钨矿与白钨矿的纯度达到99%以上, 最后将纯净的样品研磨至200目。所有样品在研磨之前均用超纯水和无水乙醇依次清洗, 以除去矿物表面可能吸附的杂质。样品的稀土和微量元素分析在国土资源部国家地质实验测试中心完成。首先称取0.0500 g样品于封闭溶样装置中, 加入适量HF和HNO3, 在低温电热板上蒸干。待冷却后再分别加入适量HF和HNO3, 加盖密闭后放入200 ℃的烘箱中, 加热12 h以上。尔后, 取出, 冷却后去盖, 加入0.5 mL 1 μg/mL 的Rh内标溶液, 在电热板上蒸干后加入1 mL HNO3再蒸干, 重复一次。最后残渣用6 mL 40% HNO3在140 ℃封闭溶解3 h, 取出, 冷却后将溶液转移至10 mL试管中, 摇匀, 待测。样品采用等离子体质谱仪测定, 对微量元素和稀土元素的检测下限为0.×10–9~×10–9, 分析误差一般小于5%。样品的稀土元素及其他微量元素数据列于表1。

图5 沃溪黑钨矿与南岭石英脉型黑钨矿的 MnO-FeO关系图

沃溪矿床数据来自文献[14], YRS-9及YRS-7数据来自本次能谱测试分析, 南岭钨矿数据来自文献[15–23]

2.2 REE组成及其赋存形式

沃溪矿区不同矿段、不同产状黑钨矿的稀土元素的含量变化不大, 其(REE+Y)总量均很低, 仅为1.62~4.58 μg/g, 远低于湘西区域板岩及蚀变围岩(表1), 也明显低于该矿白钨矿的稀土元素含量[4]。该区黑钨矿的(La/Yb)N值为0.25~1.00, (La/Sm)N值为1.24~2.87, (Gd/Yb)N值为0.21~0.72, 表明其略富集重稀土元素, 且轻稀土元素之间比重稀土元素之间分馏更明显, 这与近矿蚀变板岩和区域板岩的富轻稀土特征明显不同(表1)。该区黑钨矿的Sm/Nd值为0.21~0.61, 明显大于该区蚀变围岩和区域板岩(表1), 但显著小于沃溪矿区的白钨矿, 后者的Sm/Nd值通常大于1.0, 部分达到2.0以上[2,4]。

根据前人的研究工作[26–27], 对于大部分稀土元素的异常程度, 可按照公式来计算:

REE/REE*=2[REE]/([REE]-1+[REE]+1)

(= 1, 2, 3, …, 15) (1)

由于自然界中尚未发现Pm, 故Nd和Sm的异常程度的计算公式为:

Nd/Nd*=3[Nd]/([Sm]+2[Pr]) (2)

Sm/Sm*=3[Sm]/([Nd]+2[Eu]) (3)

其中[REE]为球粒陨石标准化值,为各稀土元素在镧系元素中的顺序。考虑到计算La、Lu异常程度的误差较大, 这里将不予讨论。结果表明, 沃溪黑钨矿中稀土元素普遍具有中-弱的负Eu异常(0.59~0.89)、或正或负Sm异常(0.72~1.51)及正Tb异常(1.08~1.43), 而Ce异常不明显(0.95~1.01)。

从图6中可以看出, 鱼儿山矿区与黑钨矿共生的白钨矿, 和沃溪坑口单独产出的白钨矿的分布模式曲线相当吻合, 均表现为MREE富集、向上拱曲的形状, 具热液成因白钨矿的典型特征[28], 并也存在明显的M型四分组效应[4]。

图6 沃溪白钨矿的REE分布模式

YRS-8-Sch数据见表1, 其余数据来自文献[4]

该区黑钨矿的稀土元素分布模式明显不同于矿区蚀变围岩和区域板岩, 后两者均为LREE富集型的右倾曲线(图7); 黑钨矿的MREE相对富集的特征与该区的白钨矿类似, 但其LREE和HREE的分配趋势, 则明显不同于白钨矿(图7)。此外, 尽管沃溪黑钨矿与南岭石英脉型钨矿床中的黑钨矿相似, 均为重稀土富集型且具有不同程度的Eu负异常, 但后者的稀土元素含量显著高于沃溪矿床(图8)。

由于本次实验测试的黑钨矿样品在显微镜及扫描电镜下均未发现其晶体内含有REE矿物微粒, 故REE很可能存在于黑钨矿的流体包裹体中, 或以类质同像进入了黑钨矿晶格。干国梁等[30]在研究广西都庞岭地区锡矿床中的黑钨矿时认为, 黑钨矿中REE以替换晶格中W6+的形式存在, 且受离子半径影响, HREE较LREE更易进入黑钨矿中。这种认识与黑钨矿中富HREE而贫LREE的特征相符。但是, 对沃溪黑钨矿(甚至一些南岭石英脉型钨矿床的黑钨矿)而言, 其不仅具有HREE相对富集的特点, 更表现出明显的MREE相对富集的特征(图7)。因此, REE的离子半径不应是控制其在沃溪黑钨矿中分配的惟一因素。

2.3 REE四分组效应及Eu、Sm、Gd、Tb异常的解释

值得注意是, 与该区白钨矿的M型稀土四分组型式不同[4], 该区黑钨矿的稀土元素分布模式曲线为一种近水平余弦曲线型(图8)。这种特殊的稀土组成与赵振华等[24]报道的MW复合型四分组效应很类似, 即在1个样品中同时出现W型和M型稀土四分组型式。为了便于定量判断稀土元素四分组效应的程度,Irber[25]提出了一个判别参数TE1,3, 当TE1,3为1时, 表明没有四分组效应; 而当其大于1时, 表明存在四分组现象。我们的计算表明, 除YRS-2和YRS-8的TE1,3稍大于1.0外, 沃溪矿区黑钨矿样品的TE1,3均大于1.1, 指示其确实存在明显的四分组效应。各四分组亚组型式可参考赵振华等[24]提出的BN/B*、CN/C*(如Ce/Ce*、Pr/Pr*), 计算(BN/B*× CN/C*)0.5值判断, 当该值大于1时, 曲线上凸, 为M型; 小于1时, 则曲线下凹, 为W型。从图7及表1均可看出, 沃溪黑钨矿稀土元素四分组的第一亚组和第四亚组的W型和M型均较弱, 而第三亚组的M型较明显。

图7 湘西区域板岩与沃溪白钨矿、黑钨矿、蚀变围岩REE分布模式对比

岩石、黑钨矿及YRS-8-Sch数据见表1, 其余数据来自文献[4]

图8 沃溪矿床与南岭石英脉型钨矿床中黑钨矿 REE分布模式对比

沃溪黑钨矿数据见表1, 大吉山黑钨矿数据来自文献[23], 其他南岭石英脉型钨矿床(8个)的黑钨矿数据来自文献[29]

目前已有的研究认为, 自然界中形成稀土四分组效应的控制因素可能包括：高演化岩浆体系中非 CHARAC 微量元素行为[31]、熔体-流体相互作用[32]、某些稀土副矿物(如独居石等)的结晶作用[33]、水-岩相互作用[34]以及络合物的不稳定性[25,35]。湘西一带岩浆活动微弱, 沃溪矿区没有岩浆岩出露, 且该区黑钨矿的稀土元素特征明显有别于南岭地区与花岗岩有关的黑钨矿(图8), 因此, 该区黑钨矿的四分组效应应该与岩浆演化无关。其次, 该区与黑钨矿共生的矿物主要为石英、毒砂及碳酸盐类矿物(如菱铁矿), 并未发现独居石等对稀土元素具有选择性配分的矿物; 就与白钨矿共生的YRS-8样品而言, 其REE含量及配分特征均与其他样品一致, 并且假如富MREE的白钨矿的沉淀对黑钨矿中REE的配分产生影响, 则黑钨矿应表现出MREE明显亏损的特征, 显然与测试数据不符, 这也说明矿物结晶作用产生的稀土分馏, 也不应导致沃溪矿床黑钨矿中稀土元素产生四分组效应。此外, 蚀变围岩与区域板岩之间稀土元素含量及分布模式均无明显变化, 暗示尽管成矿流体与围岩发生了强烈的蚀变作用(蚀变很发育且W、Sb等在蚀变围岩中富集), 但水-岩作用对稳定性较强的元素影响不大(如Zr、Hf、REE等), 故水-岩反应导致该区黑钨矿发生REE四分组效应的可能性很小。因此沃溪矿区成矿流体自身的组成特点, 即REE络合物的种类及其稳定性可能才是导致REE四分组效应产生的主要因素。

自Debaar.[36]首次发现Gd、Tb异常以来，很多学者也相继报道了除Eu和Ce以外的其他稀土元素的异常[26,37,38]。研究表明, 这些异常可能并非流体氧化还原性质的反映, 而是受元素自身络合物稳定性强弱的控制, 这种稳定性甚至还可能产生四分组效应[35]。就沃溪黑钨矿而言, 其Eu异常与TE1,3无明显相关性, 并且与黑钨矿共生的矿物中未见长石等可能造成Eu异常的矿物, 表明成矿时所处的还原性条件应是造成Eu异常的主要因素。同时, Sm/Sm*与Eu/Eu*较好的相关性说明氧逸度可能也是造成Sm异常的一个重要因素(图9)。而Gd/Gd*、Tb/Tb*与Eu/Eu*无明显的相关性, 但与TE1,3相关较强(图10), 暗示其与稀土元素发生四分组效应机理类似, 成矿流体中REE络合物稳定性的差异可能是造成Gd、Tb异常的关键。

图9 沃溪黑钨矿的Sm/Sm*与Eu/Eu*关系图

图10 沃溪黑钨矿的Gd/Gd*、Tb/Tb*与TE1, 3关系

2.4 Sc、Nb、Ta特征及成因意义

沃溪黑钨矿中Sc的含量很高, 可达76.1~155 μg/g(表1), 明显高于区域板岩及蚀变围岩, 也远高于上陆壳的平均值(14.0 μg/g,Rudnick et al.[39])。而其Nb(0.155~1.48 μg/g)和Ta(0.020~0.053 μg/g)的含量, 则明显低于区域板岩及蚀变围岩(表1)。与南岭大吉山黑钨矿相比, 沃溪黑钨矿的Sc含量很高, Nb与Ta含量很低。

2.5 Y/Ho与Zr/Hf的特征及指示意义

3 与南岭石英脉型钨矿床对比

综上所述, 湘西沃溪黑钨矿矿床, 与岩浆活动关系不大, 明显有别于南岭地区的黑钨矿矿床。南岭地区的黑钨矿主要产于与花岗岩有关的石英脉型钨矿床中。沃溪黑钨矿矿床和南岭石英脉型钨矿床在地质特征及黑钨矿微量元素地球化学特征上均存在明显的差别(表2)。

4 结 论

(1)在成矿元素组合、矿体特征、赋矿层位、矿物组合、黑钨矿的主量及微量元素组成等方面, 沃溪矿床均明显不同于南岭地区与花岗岩有关的石英脉型钨矿床。该区黑钨矿矿体主要由顺层的含矿石英脉及蚀变岩中的各种节理脉组成, 表现出多阶段成矿和明显的热液充填特征, 与岩浆活动无关。

(2)沃溪黑钨矿以钨铁矿和含锰钨铁矿为主; 与南岭石英脉型钨矿床中的黑钨矿相比, 沃溪黑钨矿的FeO含量明显偏高而MnO含量明显偏低。

(3)该区黑钨矿中REE含量均很低, 远低于南岭石英脉型钨矿床中的黑钨矿; 其稀土元素分布模式较独特, 表现为近水平的余弦曲线, 具有较明显的MW复合型稀土元素四分组效应。

(4)该区黑钨矿除显示中-弱的负Eu异常外, 还存在不常见的Sm、Gd和Tb异常, 其Eu、Sm异常与成矿流体的氧逸度有关, 而Gd、Tb异常则可能主要受流体中络合物稳定性的控制。

图11 沃溪黑钨矿Y-Ho关系图

图中Cl代表球粒陨石的Y/Ho比值(28)

Cl–the line represented chondritic Y/Ho ratio of 28

图12 湘西区域板岩与沃溪蚀变围岩、黑钨矿及大吉山黑钨矿的Y/Ho-Zr/Hf图解

表2 沃溪矿床与南岭石英脉型钨矿床的特征对比

Table 2 Characteristics of the Woxi deposit vs. the quartz vein-type tungsten deposit in the Nanling Range

(5)与南岭石英脉型钨矿床中的黑钨矿比较, 该区黑钨矿表现出Sc很高, Nb、Ta较低的特点。这种高Sc特征可能是成矿流体对该区深部岩石的淋滤所致, 而低Nb、Ta则可能主要与该区黑钨矿弱碱性、弱还原性的形成环境有关。

野外工作得到了湖南辰州矿业股份有限公司的大力支持; 室内工作得到田亚洲博士和蔡伊博士的很多帮助; 审稿者提供了宝贵的修改意见, 在此一并致以诚挚的谢意！

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Mineral deposit geology and trace element geochemistry of wolframite from the Woxi deposit, western Hunan, China

ZHU Ya-nan1,2, PENG Jian-tang1,3*, LIU Sheng-you4and SUN Yu-zhen4

1. State Key Laboratory of Ore Deposit Geochemistry, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550002, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education, School of Geosciences and Info-physics, Central South University, Changsha 410083, China; 4. Chenzhou Mining Group Co., LTD, Yuanling 419607, China

The Xuefeng Uplift Belt in western Hunan is an important Au-Sb(-W) mineralization belt in South China. The Woxi deposit, as the largest deposit with a unique element association of Au-Sb-W in this region, has attracted attentions of numerous geologists. Researches on ore genesis, fluid inclusion, stable isotope, ore fabric, ore-controlling tectonic and mineralogy have been well conducted in this deposit; however, wolframite in this well studied deposit receives less attention. In this study, geological characteristics of wolframite in the Woxi deposit are described in details, and its trace element concentrations are analyzed by ICP-MS in order to constrain its ore genesis, the nature of the ore-forming fluid and the source of the ore-forming materials. In the Woxi deposit, most wolframite-bearing ore veins occur as bedding quartz veins, whereas the others appear as joint veins of various types indicating there exist multi-stage tungsten mineralization events in this area. Besides, the ore commonly exhibits open-space filling structure and the wolframite is frequently intergrown with carbonate and sulfide in this deposit. The results show that the REE concentrations of wolframites from the Woxi deposit (1.62–4.58 μg/g) are distinctly lower than those of wolframites from granite-related tungsten deposits in the Nanling Range. The REE geochemistry of the Woxi wolframite is characterized by HREE enrichment, Eu-, Sm-, Gd- and Tb-anomalies, as well as a peculiar composite M- and W-type tetrad effect. All of these features are probably controlled by the oxygen fugacity and the stabilities of complexing agent in the ore-forming fluid. Moreover, the Y/Ho ratios (< 28) of wolframites from the Woxi deposit reveal REE and Y speciation is dominated by (bi)carbonate-complexes in wolframite-precipitating fluid. In addition, the content of Sc of wolframite from this deposit is high but the contents of Nb and Ta are low, which probably resulted from high pH, low Eh conditions during the crystallization of wolframite and from the leaching of the underlying older continental rocks by the hydrothermal fluid. Generally, the geological and geochemical characteristics of wolframite in the Woxi deposit, which are obviously different from that of those quartz vein-type wolframite deposits associated with granite intrusions in the Nanling Range, provide new evidences for no direct relationship between the tungsten mineralization and magmatism in the Woxi deposit.

mineral deposit geology; trace element geochemistry; wolframite; Woxi Au-Sb-W deposit; western Hunan

P595; P61

A

0379-1726(2014)03-0287-14

2013-07-09;

2013-08-23;

2013-09-06

国家自然科学基金(40673021, 41073036)

祝亚男(1988–), 女, 博士研究生, 矿床地球化学专业。E-mail: re.zhuyanan@163.com

PENG Jian-tang, E-mail: jtpeng@126.com; Tel: +86-851-5895405