赣北发现“五层楼”式石英脉型黑钨矿矿床——东坪黑钨矿矿床的发现及其地质意义

李吉明, 李永明, 楼法生, 胡正华, 钟起泓, 谢明明, 唐峰林, 沙 珉, 杨细浩, 刘细元, 易永清, 胡文洁, 朱庆敏, 聂龙敏,朱昌杰, 文亮先, 曾庆权, 黄建村, 雷天浩,谢瑞丰, 龚良信, 李 倩

1)江西省地质调查研究院, 江西南昌 330030; 2)中国地质大学(北京), 北京 100083



赣北发现“五层楼”式石英脉型黑钨矿矿床
——东坪黑钨矿矿床的发现及其地质意义

李吉明1), 李永明1), 楼法生1), 胡正华1, 2)*, 钟起泓1), 谢明明1), 唐峰林1), 沙 珉1), 杨细浩1), 刘细元1), 易永清1), 胡文洁1), 朱庆敏1), 聂龙敏1),
朱昌杰1), 文亮先1), 曾庆权1), 黄建村1), 雷天浩1),谢瑞丰1), 龚良信1), 李 倩1)

1)江西省地质调查研究院, 江西南昌 330030; 2)中国地质大学(北京), 北京 100083

摘 要:据江西省武宁县东坪矿床2015年最新勘查成果, 初步认为此矿床是典型的“五层楼式”石英脉型黑钨矿床。矿床规模巨大, 成矿岩体为早白垩世黑云母二长花岗岩, 矿区蚀变以脉状硅化为主, 硅化脉垂向上自下发育线脉带→细脉带→薄脉带→大脉带→尖灭带, 其中前四个石英脉带均产出于外接触带双桥山群,巨脉带-尖灭带发育于岩体中。金属矿物以黑钨矿、黄铜矿为主, 次为磁黄铁矿、闪锌矿、毒砂、辉银矿、辉铋矿、黄铁矿、少量辉铜矿、白钨矿、蓝铜矿、褐铁矿等。综合研究表明, 推断深部岩体与围岩的内接触带存在似层状蚀变花岗岩型钨铜矿体, 同时矿区外围该类矿床的找矿潜力大。该矿床的发现结束了赣北至今没有发现典型“五层楼”式石英脉型黑钨矿床的历史, 也是构成了“南钨北扩”的重要矿床, 对赣北地区找矿突破具有极其重要的指导意义。

关键词:石英脉型; 黑钨矿矿床; “五层楼”式; 赣北; 东坪

本文由国土资源部公益性行业科研专项(编号: 201411035)资助。

赣南、粤北和湘东南地区, 钨矿发现和利用的历史悠久, 是中国乃至世界钨矿最丰富、最集中分布的地区。自1907年在赣南大余县西华山发现中国首个钨矿床, 历经100多年的矿产勘查开发与科学研究, 成就了号称“世界钨都”的赣南。20世纪60年代初, 以赣南木梓园、漂塘钨矿床、粤北梅子窝等钨矿床为原型总结了石英脉型钨矿床“五层楼”模式(韦龙明等, 2008)和“五层楼+地下室”模式(许建祥等, 2008; 王登红等, 2010), 开创了模式找钨矿的先河, 为隐伏钨矿床的寻找提供了理论支持, 使赣南钨矿找矿由单一大脉迈向细脉标志带-细脉带-混合带-大脉带(薄脉带)-尖灭带的系列找矿(许建祥等, 2008)。所谓“五层楼”模式, 是指产于花岗岩与非碳酸盐围岩内外接触带的石英脉型黑钨矿矿体,此类矿体具有两个显著特征: 一是脉状矿体(尤其是石英脉型矿体或称含矿石英脉), 二是垂向分带(主要是形态学上的分带), 其脉组形态在垂向上一般自上而下可划分出五个带(线脉带、细脉带、薄脉带、大脉带、尖灭带), 总体呈近于对称的正扇形, 因此称为“五层楼”。随着钨矿床找矿工作的不断深入,多处在“五层楼”脉状矿体之下发现层状、似层状产出的钨矿体, 称为“地下室”(许建祥等, 2008; 王登红等, 2010), 此“地下室”至少包括蚀变岩体型钨矿化(如, 赣南大吉山、黄沙、茅坪钨矿)、岩体外接触带的含矿破碎带(近如, 赣南八仙脑钨矿)以及岩体外接触带有利地层中的沿层交代矿化(如, 湘南的瑶岗仙)。自此, 石英脉型黑钨矿床的“五层楼”模式至此进一步扩展为“5+1”成矿分带的“五层楼+地下室”模式(图1), 江西省地矿局赣南地调大队在此找矿思路的指导下, 已在八仙脑、牛岭等钨矿区取得了重大找矿进展(杨明桂等, 2008)。

图1　“五层楼+地下室”找矿模型示意图(据许建祥等, 2008修改)Fig. 1 Sketch map of prospecting model of “Five storey + basement” (modified after XU et al., 2008)

以江绍断裂为界江西可分为赣南、赣北, 大地构造背景分属华夏地块、扬子地块(图2)。赣南以石英脉型黑钨矿而闻名于世, 赣北以铜矿床而著称, 形成了江西金属矿产“南钨北铜”的分布格局(图2)。近年, 赣西北大湖塘与赣东北朱溪两个百万吨级超大型钨多金属矿床的相继发现(项新葵等, 2013), 彻底改变了江西钨矿资源分布格局。赣北目前已发现的大型及以上钨矿床有香炉山矽卡岩型钨矿床、大湖塘蚀变花岗岩型钨多金属矿床、阳储岭斑岩型钨矿、朱溪钨多金属矿床等4个矿床, 截止2015年底此4个矿床控制的WO3资源量已达到 400万吨以上。赣北钨矿床均以单个矿床规模大、共伴生组分复杂、成矿年龄新(150～125 Ma)、白钨矿为主的蚀变花岗岩型、斑岩型、矽卡岩型钨矿床有别于赣南石英脉型黑钨矿床, 使江西钨矿呈现“南黑北白(钨)”的特征。虽然赣北钨矿床的资源量规模已远超赣南,仍石英脉型黑钨矿床勘查工作一直未取得实质性进展。自2010年12月至今, 江西省地质调查研究院应用“五层楼”模式指导东坪矿区地质勘查工作, 发现了资源量规模达超大型的“五层楼”式石英脉型黑钨矿床(尚未控制边界), 成为赣北地区首个超大型石英脉型黑钨矿床, 亦为江西乃至目前已发现的资源量规模最大的石英脉型黑钨矿床。笔者作为参与东坪钨矿勘查主要成员, 就东坪钨矿床取得的重大找矿突破, 全程参与找矿发现和勘查评价, 开展了详尽的地质编录, 大致确定了东坪钨矿床类型, 初步建立了东坪钨矿床找矿模式, 为区域找矿突破指明方向。

图2　江西省主要钨、铜矿床分布图(据王登红等, 2010修改)Fig. 2 The distribution of mainly tungsten, copper deposit in Jiangxi (modified after WANG et al., 2010)

1 矿床地质特征

矿区位于扬子地块东南缘下扬子拗陷带之南九宫山隆起带, 属于江南造山带中段九岭成矿带,北邻长江中下游成矿带的九瑞铜多金属矿集区, 南邻修水—武宁滑覆拗褶带, 北为下扬子拗陷带, 东邻鄱阳湖坳陷带。区内仅出露新元古界双桥山群,其岩性为灰绿色、黄绿色、青灰色、灰色变质粉砂质、凝灰质变质细砂岩、粉砂质板岩、千枚状板岩、变沉凝灰岩等。矿区内共发现具一定规模的断裂构造3条(F1、F2、F3), 走向北东, F1、F2倾向南东, F3倾向南西, 断裂及其两侧的次级裂隙为区内主要控矿构造(图3)。矿区地表无岩体出露, 目前仅ZK6-50、ZK10-50、ZK14-50、ZK50-50等4孔发现了隐伏成矿黑云母二长花岗岩, 岩体侵位于双桥山群浅变质碎屑岩系, 岩体与围岩界线清晰, 接触面平直, 倾角多为70°～85°。岩体内接触带具钠长石化、云英岩化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化、硅化等, 其中云英岩化、绿泥石化、绿帘石化蚀变中具稀疏浸染状、团斑状黑钨矿、星点状黄铜矿、辉钼矿化、黄铁矿化等; 外接触带浅变质碎屑岩系多具角岩化、硅化等。内外接触带硅化均主要以石英脉形式存在,脉内具黑钨矿、白钨矿、辉钼矿化、黄铜矿化、黄铁矿化、磁黄铁矿化、绿泥石化、云英岩化等。

图4　东坪矿区0号勘探线剖面图Fig. 4 Geological section along No. 0 exploration line in the Dongping ore district

东坪矿区目前已施工291个钻孔(图3), 总进尺19万余米, 发现具有工业利用价值的矿体300余条,均呈脉状产出于双桥山群变质粉砂岩内石英脉中, 含矿石英脉具分支复合、膨大缩小、尖灭再现现象, 其主成矿元素均为钨, 共(伴)生铜、银、铋等。根据矿体的产出位置与空间展布特征, 可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三个矿带, 矿带走向均为北东。Ⅰ号矿带位于矿区北西侧乌龟壳一带, 为区内最大的矿带约占总资源量65%, 倾向125°～138°, 倾角50°～89°, 延长1 050 m,延深达1 018 m, 矿带宽20～250 m(图4)。Ⅱ号矿带位于矿区中部胡家山、乌龟壳之间, 倾向307°～313°, 倾角67°～85°, 延长770 m, 延深20～330 m, 矿带宽20～180 m(图4)。Ⅲ号矿带位于矿区中东部胡家山以东, 倾向286°～295°, 倾角63°～81°, 延长510 m,延深20～691 m, 矿带宽40～450 m。矿带发育五层楼式垂向分带, 即垂向上自上至下矿脉具有五个分带(图5): 第一层楼石英-云母线脉带(脉宽0.05～1 cm,黑钨矿-黄铜矿-黄铁矿-辉银矿-白云母-绢云母-石英)→第二层楼细脉带(脉宽2～10 cm, 黑钨矿-黄铜矿-辉银矿-闪锌矿-黄铁矿-白钨矿-白云母-绢云母-石英)→第三层楼薄脉带(脉宽5～50 cm, 黑钨矿-白钨矿-辉银矿-黄铜矿-黄铁矿-白云母-石英)→第四层楼大脉带(脉宽20～200 cm, 黑钨矿-黄铜矿-磁黄铁矿-黄铁矿-辉钼矿-辉铋矿-石英)→第五层楼尖灭带(脉宽200～1 cm, 黑钨矿-黄铜矿-辉铋矿-辉银矿-黄铁矿-方解石-石英); 脉内矿化自上至下为钨、铜、银→钨、铋→钨、铋、银逆向分带特征。在走向上、倾向上、垂向上均未控制住矿带, 矿床规模有望突破30万吨WO3。东坪矿床WO3平均品位大于0.50%, 共(伴)生铜平均品位为0.18%±, 伴生铋平均品位为0.04%±, 伴生银平均品位为2 g/t±。

矿石构造以脉状-网脉状、浸染状为主, 次为梳状、块状、条带状、团斑状(图4); 矿石结构以结晶结构、交代结构为主, 局部可见固溶体分离结构。金属矿物主要为黑钨矿、黄铜矿, 次为辉银矿、辉铋矿、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、毒砂, 含少量辉铜矿、白钨矿、蓝铜矿、褐铁矿等。黑钨矿多呈自形-半自形板柱状、针柱状与楔状分布在石英脉的边部, 部分垂直石英脉壁生长形成梳状构造(图4)。黑钨矿多呈细脉浸染状, 部分集合体呈团斑状、团块状、浸染状镶嵌在脉石英颗粒之间, 部分镶嵌在黄铜矿、磁黄铁矿等矿物粒间, 可见硫化物如黄铜矿、黄铁矿或白钨矿等沿着其解理或边缘交代黑钨矿。依据矿区主要有用矿物及组合对矿石进行分类,主要类型为黑钨矿矿石、黑钨矿-黄铜矿矿石等两类,根据矿石有用组分进行分类主要有钨矿石、钨铜矿石等两类, 且以钨矿石为主。

东坪矿区成矿黑云母二长花岗岩LA ICPMS锆石U-Pb年龄为(132.9±1.4) Ma (MSWD=0.40, n=25)(胡正华等, 待刊), 与赣北修水香炉山矽卡岩型白钨矿床(岩体Rb-Sr等时线年龄(126.2±2.6) Ma,张家菁等, 2008)、都昌阳储岭斑岩型白钨矿床的形成时代相近(岩体K-Ar年龄(134±4.7) Ma, 满发胜和王小松, 1988), 却明显晚于赣北的修水大湖塘蚀变花岗岩型白钨矿床(岩体锆石U-Pb年龄(144.2±1.3) Ma, 黄兰椿和蒋少涌, 2012)和浮梁朱溪矽卡岩型白钨矿床(岩体锆石U-Pb年龄, 王先广等, 2015)的形成时代, 表明赣北至少存在两期钨的成岩成矿作用, 分别为140—150 Ma和125—135 Ma±,并且赣北地区由南往北, 其成岩成矿时代总体表现为逐渐年轻。

图5　东坪矿区典型矿石照片Fig. 5 Typical ore mine photos in Dongping deposite

2 结论及意义

(1)东坪矿床具有典型的“五层楼”式石英脉型黑钨矿床特征, 是岩浆热液成矿系统的产物。矿体具有垂向脉体分带及各分带对应的矿物组合特征, 即垂向上自上至下矿脉具有五个分带: 石英-云母线脉带(脉宽0.05～1 cm)→细脉带(脉宽2～10 cm)→薄脉带(脉宽5～50 cm)→大脉带(脉宽20～200 cm)→尖灭带(脉宽200～1 cm), 脉内矿化自上至下为钨、铜、银→钨、铋→钨、铋、银逆向分带特征。

(2)东坪钨矿床是第一个应用“五层楼”模式在赣北取得重大突破的钨矿床, 该矿床具有“五层楼”式石英脉型黑钨矿床所特有的垂向脉体分带及各分带对应的矿物组合、蚀变与矿化特征, 是赣北第一例得到确认的“五层楼”式石英脉型黑钨矿床, 并且随着进一步勘查有望成为国内最大的石英脉型黑钨矿床, 对区域矿产勘查具有里程式的指导意义。

(3)隐伏成矿黑云母二长花岗岩与双桥山群变质砂岩内接触带具云英岩化、绿泥石、绿帘石化等蚀变, 云英岩化蚀变中发育稀疏浸染状、团斑状黑钨矿及少量星点状黄铜矿化、辉钼矿化、黄铁矿化等, 显示出与赣南坑茅坪、黄沙钨矿的岩体型矿化相似的特征, 东坪钨矿“五层楼”下部发现“地下室”(似层状蚀变花岗型钨铜矿体)的前景大。

(4)赣北至少存在两期钨的成岩成矿作用, 分别为150—140 Ma和135—125 Ma, 并且赣北自南向北,其成岩成矿时代总体表现为逐渐变新。

致谢: 本文系江西省地质调查研究院地质勘查所集体劳动成果, 成文得到了中国地质科学院矿产资源研究所陈毓川院士、唐菊兴研究员的指导; 匿名审稿专家及编辑部老师对论文提出了宝贵修改意见, 深表谢意。

Acknowledgements:

This study was supported by the Special Scientific Research Fund of Public Welfare Profession of Ministry of Land and Resources of the People's Republic of China (No. 201411035).

参考文献:

胡正华, 李吉明, 楼法生, 钟起泓, 聂龙敏, 龚良信, 蒋金明,李倩. 2016. 赣北东坪钨矿床成矿岩浆岩形成年代、地球化学及成因研究[J]. 岩石学报, 32: (待刊).

黄兰椿, 蒋少涌. 2012. 江西大湖塘钨矿床似斑状白云母花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学及成因研究[J]. 岩石学报, 28(12): 3887-3900.

满发胜, 王小松. 1988. 阳储岭斑岩型钨钼矿床同位素地质年代学研究[J]. 矿产与地质, 2(1): 61-67.

王登红, 唐菊兴, 应立娟, 陈郑辉, 许建祥, 张家菁, 李水如,曾载淋. 2010. “五层楼+地下室”找矿模型的适用性及其对深部找矿的意义[J]. 吉林大学学报, 40(4): 733-738.

王先广, 刘战庆, 刘善宝, 王成辉, 刘建光, 万浩章, 陈国华,张德, 刘小林. 2015. 江西朱溪铜钨矿细粒花岗岩LA-ICPMS锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究[J]. 岩矿测试, 34(5): 592-599.

韦龙明, 林锦富, 李文铅, 汪劲草, 朱文凤. 2008. 广东梅子窝钨矿“五层搂”叠加现象探讨[J].地质学报, 82(7): 888-893.

项新葵, 王朋, 孙德明, 钟波. 2013. 赣北石门寺钨多金属矿床同位素地球化学研究[J]. 地球学报, 34(3): 263-271.

许建祥, 曾载淋, 王登红, 陈郑辉, 刘善宝, 王成辉, 应立娟. 2008. 赣南钨矿新类型及“五层楼+地下室”找矿模型[J]. 地质学报, 82(7): 880-887.

杨明桂, 曾载淋, 赖志坚, 吴新华. 2008. 江西钨矿床“多位一体”模式与成矿热动力过程[J]. 地质力学学报, 14(3): 241-250.

张家菁, 梅玉萍, 王登红, 李华芹. 2008. 赣北香炉山白钨矿床的同位素年代学研究及其地质意义[J]. 地质学报, 82(7): 927-931.

References:

HU Zheng-hua, LI Ji-ming, LOU Fa-sheng, ZHONG Qi-hong, NIE Long-min, GONG Liang-xin, JIANG Jin-ming, LI Qian. 2016. The forming times of the Ore-forming magmatic rocks, geochemistry and petrogenesis of the Dongping Wolframite Deposit in Northern Jiangxi[J]. Acta Petrologica Sinica, 32: (in Press)(in Chinese with English abstract).

HUANG Lan-chun, JIANG Shao-yong. 2012. Zircon U-Pb geochronology, geochemistry and petrogenesis of the porphyric-like muscovite granite in the Dahutang tungsten deposit, Jiangxi Province[J]. Acta Petrologica Sinica, 28(12): 3887-3900(in Chinese with English abstract).

MAN Fa-sheng, WANG Xiao-song. 1988. Study on the Porphyry Type Isotopic Geochronology of Yangchuling of Tungsten and Molybdenum Deposit[J]. Mineral Resources and Geology, 2(1): 61-67(in Chinese with English abstract).

WANG Deng-hong, TANG Ju-xing, YING Li-juan, CHEN Zheng-hui, XU Jian-xiang, ZHANG Jia-jing, LI Shui-ru, ZENG Zai-lin. 2010. Application of “five levels+basement” model for prospecting deposits into depth[J]. Journal of Jilin University, 40(4): 733-738(in Chinese with English abstract).

WANG Xian-guang, LIU Zhan-qing, LIU Shan-bao, WANG Cheng-hui, LIU Jian-guang, WAN Hao-zhang, CHEN Guo-hua, ZHANG DE, LIU Xiao-lin. 2015. LA-ICPMS Zircon U-Pb Dating and Petrologic Geochemistry of Fine-grained Granite from Zhuxi Cu-W Deposit, Jiangxi Province and Its Geological Significance[J]. Rock and Mineral Analysis, 34(5): 592-599(in Chinese with English abstract).

WEI Long-ming, LIN Jin-fu, LI Wen-qian , WANG Jing-cao, ZHU Wen-feng. 2008. Discussion on“five stored”superposed model of Meiziwo tungsten deposit, Guangdong[J]. Acta Geologica Sinica, 82(7): 888-893(in Chinese with English abstract).

XIANG Xin-kui, WANG Peng, SUN De-ming, ZHONG Bo. 2013. Isotopic Geochemical Characteristics of the Shimensi Tungsten-polymetallic Deposit in Northern Jiangxi Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 34(3): 263-271(in Chinese with English abstract).

XU Jian-xiang, ZENG Zai-lin, WANG Deng-hong, CHEN Zheng-hui, YING Li-juan. 2008. A new type of tungsten deposit in southern Jiangxi and the new model of “Five floors + Basement” for prospecting[J]. Acta Geologica Sinica, 82(7): 880-887(in Chinese with English abstract).

XU Jian-xiang, ZENG Zai-lin, WANG Deng-hong, LI Hua-qin. 2008. A new type f tungsten deposits in Southern Jiangxi and the new model o“ffive loors+basement”for prospecting[J]. Acta Geologica Sinica, 82(7): 880-887(in Chinese with English abstract).

YANG Ming-gui, ZENG Zai-lin, LAI Zhi-jian, WU Xin-hua. 2008. The“Multi-position in one” mode and dynamic mechanism of mineralization of tungsten deposits in Jiangxi[J]. Journal of Geomechanics, 14(3): 241-250(in Chinese with English abstract).

A “Five-storey” Style Quartz Vein Wolframite Deposit in Northern Jiangxi Province: The Discovery of the Dongping Wolframite Deposit and Its Geological Significance

LI Ji-ming1), LI Yong-ming1), LOU Fa-sheng1), HU Zheng-hua1, 2)*, ZHONG Qi-hong1), XIE Ming-ming1), TANG Feng-Lin1), SHA Min1), YANG Xi-hao1), LIU Xi-yuan1), YI Yong-qing1), HU Wen-jie1), ZHU Qing-min1), NIE Long-min1), ZHU Chang-jie1), WEN Liang-xian1), ZENG Qing-quan1), HUANG Jian-cun1), LEI Tian-hao1), XIE Rui-feng1), GONG Liang-xin1), LI Qian1)
1) Geological Survey of Jiangxi Province, Nanchang, Jiangxi 330030; 2) China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083

Abstract:The surveying results obtained in the Dongping deposit of Wuning County in Jiangxi Province shows that the deposit is a typical “five-storey” style quartz vein type tungsten deposit. The scale of the deposit is very huge, with Early Cretaceous biotite adamellite being the mineralized body, and veined silicification being the main alteration in the ore district. Vertically, there is the zoning of zone→veinlets zone →thin vein zone→thick vein zone→pinch out zone in upward succession, and the first four quartz veins all occur in the outer contact zone of Shuangqiaoshan Group, with the giant vein pinch out zone developed in the rock. Wolframite and chalcopyrite are the mainly metallic minerals, whereas minor minerals include pyrrhotite, sphalerite, farsenopyrite, argentite, arsenic sulfide silver, bismuthinite, bismuthinite sulfur, and pyrite, with a small amount of chalcocite, scheelite,azurite and limonite. Comprehensive studies have shown that there exists a big potential of bedded mineral alteration granite type tungsten orebody between deep rocks and the inner contact zone of the rock, and that there might exist a similar deposit on the periphery of the ore district. The discovery of this ore deposit ended the history that there was no typical “five-storey” style quartz vein wolframite deposits in northern Jiangxi, and it is also an important ore deposit extending from the south to the north. The discovery of this ore deposit has an extremely important significance for prospecting breakthrough in northern Jiangxi.

Key words:quartz vein-type; wolframite deposit; “five-storey” style; northern Jiangxi; Dongping

中图分类号:P618.67; P613

文献标志码:A

doi:10.3975/cagsb.2016.03.15

收稿日期:2016-01-27; 改回日期: 2016-02-26。责任编辑: 张改侠。

第一作者简介:李吉明, 男, 1966年生。硕士, 高级工程师。主要从事矿床勘查评价。E-mail: 1138066942@qq.com。

*通讯作者:胡正华, 男, 1985年生。博士, 工程师。主要从事矿床勘查。E-mail: hucdut@qq.com。