湖南省崇阳坪地区寨溪山钨矿床围岩蚀变与矿化规律研究

李永德，吕书君*，苏康明，周 云

LI Yong-De1,Lyu Shu-Jun1*,SU Kang-Ming1,ZHOU Yun2

(1.湖南省地质矿产勘查开发局四〇七队，怀化418000；2.中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉430205）

（1.No.407 team of Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Hunan Province,huaihua 418000,China;2.Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,China）

湖南省崇阳坪地区位于扬子地块与华南裂陷槽的过渡地带——雪峰加里东褶皱带[1-5]，该区经历了雪峰、加里东、印支、燕山等几次大的地壳运动，褶皱、断裂发育，岩浆活动强烈，地层广泛出露，成矿条件优越（图1），分布有上茶山钨矿、寨溪山钨矿、中村钨矿、沙溪钨矿、牛角界钨矿等众多钨矿床。寨溪山钨矿床位于湖南省邵阳市，地处雪峰加里东褶皱带南缘，空间上产于崇阳坪岩体内，分为苦梨树矿段和红岩矿段，分别位于岩体东部和南部之内接触带上。2010年11月以来，湖南省地勘局四〇七队在该区开展了勘查工作，发现多个钨矿（化）体，见矿厚度2.70～28.20 m，品位0.070%～0.327%，矿床规模为中型[6]。区内围岩蚀变强烈，由花岗岩到矿化体具有明显的蚀变分带。迄今对矿区与花岗岩成矿有关的围岩蚀变研究基本空白。因此，对矿区围岩蚀变、矿化富集规律进行研究，将有利于了解蚀变与成矿的关系，并对进一步指导找矿工作具有一定的指导意义。

1 区域地质背景

寨溪山钨矿床大地构造位置位于雪峰加里东褶皱带南缘。区域内出露地层主要为南华系、震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、古近系和第四系等，其中以南华系、震旦系、寒武系和奥陶系为主，主要为一套浅变质的中细碎屑岩建造，岩性主要为砂岩、砂质板岩、板岩、硅质岩及少量灰岩等[7-9]。

区内构造发育，主要为北东向褶皱、断裂，南北向、北西向断裂次之，其中规模较大的有北东向罗翁-陇城深断裂和南北向铁山庙-武阳深大断裂，它们对崇阳坪地区酸性岩体及赋存于岩体中的钨矿起控制作用（图1）。

图1 湖南省崇阳坪地区区域地质矿产略图Fig.1 Regional geological sketch map of Chongyangping,Hunan

区内岩浆岩发育，以酸性岩为主，从北向南依次为中华山、崇阳坪、瓦屋塘岩体，它们沿铁山庙-武阳断裂侵入，形成近南北向展布、延伸长150 km的构造岩浆岩带，呈岩基、岩株产出。岩性主要为黑云母二长花岗岩，它们成为崇阳坪地区最主要的地质体和矿化围岩，围绕它们发现有多处钨、锡、铅、锌、银、金等矿床（点）及矿化点[6]。

2 矿区地质特征

寨溪山钨矿区地层主要出露震旦系、寒武系、奥陶系、第四系，震旦系主要出露于矿区的北部，自上而下分别为陡山沱组和留茶坡组，陡山沱组以砂质板岩、白云岩为主，留茶坡组由硅质岩、炭质板岩组成。寒武系小烟溪组在矿区北部小面积分布，由硅质板岩、炭质板岩组成。奥陶系白水溪群主要出露于矿区南部，由板岩、砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩组成。地层由北向南逐渐变新，由于受崇阳坪花岗岩体的侵入接触变质作用影响，区内形成了广泛的角岩、大理岩。

寨溪山矿区内主要发育北东向、北西向、近东西向等节理裂隙，以北东向节理裂隙为主，是矿区钨矿的控矿构造，倾向南东，倾角46°～88°寨溪山钨矿区产于崇阳坪岩体内，分为苦梨树矿段和红岩矿段，分别位于岩体东部和南部之内接触带上（图2）。崇阳坪岩体呈岩株状或岩脉状出露，侵入于震旦系、寒武系及奥陶系之中，其岩性主要为黑云母二长花岗岩，呈灰白色，花岗结构，块状构造，矿物成分主要为钾长石、斜长石、石英、黑云母，副矿物有锆石、电气石、磷灰石、堇青石等。岩石化学分析数据表明，矿区花岗岩为过铝质的S型花岗岩，是地壳物质重熔产物，花岗岩侵位年龄214.2±1.7 Ma，为印支期侵入岩[6]。

3 矿床地质特征

钨矿化主要赋存于岩体与地层接触带附近的细粒、中细粒花岗岩内。矿区分布含钨矿化带3条（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），矿化带长2400～3100 m，宽2～100 m，主要由石英细脉、电气石石英细脉及中细粒（斑状）花岗岩组成，细脉宽一般0.2～3.0 cm，密度一般1～13条/m，在细脉分支复合、膨大缩小频繁、细脉分布密集等部位，矿化相对较富集。主要矿体长1500～2600 m，厚2.70～28.20 m，品位0.070%～0.327%，矿体倾向南东，倾角75～88°。矿石中金属矿物主要有白钨矿、黄铁矿、黑钨矿、黄铜矿、磁黄铁矿、辉钼矿，非金属矿物以石英、钾长石、斜长石、黑云母、电气石、白云母、方解石等为主。矿石结构主要有自形-半自形、他形晶粒结构、交代残余结构，矿石构造主要为脉状、浸染状、团块状（图3）。

图2 寨溪山矿区地质简图Fig.2 Geological sketch map of Zhaixishan mine

4 围岩蚀变分带与矿化阶段

该矿区白钨矿体主要赋存于花岗岩中的石英电气石脉内，各种蚀变主要分布在石英电气石脉两侧（图 4）。

4.1 主要蚀变类型

矿区内石英电气石脉侧（以下简称脉侧）的围岩蚀变主要有云英岩化、钾长石化、硅化、电气石化、钠长石化等，各蚀变类型特征如下：

(1)电气石化与钨矿化空间上密切共生，大多与石英一起构成电气石石英脉，岩石经电气石化后颜色变深。

(1)云英岩化为矿区内分布较为广泛的一种脉侧蚀变，主要发育在白钨矿成矿阶段，在脉两侧可见不同规模、不同强度的云英岩化出现，一般宽几厘米，常常与钾长石化、硅化一起构成脉侧蚀变。云英岩化最直观的反映是原岩退色，暗色矿物如黑云母含量明显变少，原岩颜色变浅，而石英、白云母含量增高。

(2)钾长石化主要分布于脉两侧，以两种形式出现：一种分布于脉与云英岩化之间，为“内钾长石化带”，钾长石有时呈颗粒状分布在脉内，有时形成宽0.5-2厘米的钾长石脉或钾长石-石英脉；一种以云英岩化带外侧的钾长石化边形式出现，一般宽度较窄，仅0.5-1厘米。经过钾长石化后的岩石中钾长石的含量增加明显，有时甚至增至81%。在野外及显微镜下多处见到白钨矿颗粒分布在钾长石粒间的现象。

(3)硅化主要分布在脉两侧，宽度一般几厘米，镜下可见石英交代钾长石、斜长石。硅化岩石的颜色较正常花岗岩浅些，有些岩石退色严重，变为浅灰白色。

4.2 围岩蚀变分带与矿化阶段

(1)围岩蚀变分带

围岩蚀变水平分带，主要有三种形式，有时也为这三种形式中的某种或任意几种的叠加：①石英电气石脉→钾长石化→云英岩化花岗岩→正常花岗岩。②石英电气石脉→硅化→云英岩化→钾长石化边→正常花岗岩。③石英电气石脉→硅化花岗岩→正常花岗岩。目前矿区垂直方向的蚀变分带特征不太明显，根据野外观察及岩矿鉴定结果，大致归纳了一些规律，即脉中上部云英岩化、硅化、钾长石化相对较强，大多为这几种蚀变的叠加。脉中下部蚀变相对较弱，仅局部脉侧见弱云英岩化。

图3 寨溪山矿区白钨矿石结构构造野外及显微镜下照片Fig.3 Field and microscope photographs for structure of scheelite ore in the Zhaixishan ore district

(2)矿化阶段

根据矿石的结构构造，矿物共生组合以及穿插关系，可将成矿过程划分为以下四个阶段：

（Ⅰ）硅酸盐阶段，主要形成钾长石、斜长石、石英、黑云母等硅酸盐矿物。

（Ⅱ）氧化物阶段：主要形成黑钨矿、锡石、石英、钾长石、电气石，少量白钨矿、白云母等，为黑钨矿的主要形成阶段。

（Ⅲ）硫化物阶段：主要形成石英、白钨矿、辉钼矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、白云母等，形成白钨矿的主要阶段。

（Ⅳ）碳酸盐阶段：主要形成方解石、绿帘石、绢云母、沸石等。

5 蚀变带岩石物质组分变化特征

蚀变和矿化的实质就是成矿过程中物质组分带入带出的结果，研究各蚀变带的地球化学特征和元素迁移规律，有助于了解寨溪山白钨矿床成矿物质来源、成矿流体系统特征及其成矿作用过程[10-11]。

本次研究共采了7件蚀变带岩石样品，样品编号ZXS13～ZXS18。测试主量元素采用ME-XRF26硅酸盐岩主微量精密分析—X荧光光谱仪熔融法，分析误差＜5%，测试在澳实分析检测（广州）有限公司澳实矿物实验室完成。岩石地球化学数据处理及作图采用路远发的Geokit软件[12]。

5.1 蚀变岩石特征

钠长石化白云母化钾长岩：斜长石多被白云母、钠长石与少量绢云母集合体交代，仅见部分残余。黑云母全被白云母微量石英集合体交代呈假象。钾长石他形粒状镶嵌。白云母鳞片变晶交叉分布钾长石间，钠长石半自形板状变晶，多分布白云母集合体中（图 5A、a）。

图4 寨溪山矿区脉侧围岩蚀变及白钨矿野外照片Fig.4 Field photographs for rock alteration and tungstite in the Zhaixishan ore district

钾长石化花岗岩：钾长石、石英粒状，颗粒之间为紧密镶嵌的锯齿状边，钾长石可见错动形成的构造双晶，交代斜长石，有些呈斜长石假象；石英具明显的波状消光（图5B、b）。

钾长石化云英岩化花岗岩：钾长石多呈他形粒状，靠近石英电气石脉中及附近呈残余状、碎粒状分布于石英间或被电气石胶结包裹。次生石英，呈他形粒状镶嵌，波状消光，多包裹电气石，有的包裹钾长石。电气石呈粒状、柱状、针状，多集中呈脉状，部分包裹石英。斜长石被钾长石、石英、白云母等所交代（图 5C、c）。

硅化花岗岩：斜长石半自形—自形板状，绢云母化；石英他形粒状，重结晶明显，交代钾长石、斜长石；钾长石他形粒状，见包裹细粒斜长石、黑云母（图 5D、d）。

各种交代蚀变岩石主要矿物列于表1。

表1 寨溪山钨矿区各种交代蚀变岩石主要矿物含量（%）Table 1 Content table for main mineral of various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

5.2 蚀变带岩石物质组分变化

蚀变带岩石样品分析数据列于表2。本文运用Grant(1986)的计算方法来确定各蚀变岩石物质成分的迁移情况[13]，其计算公式如下：

△C=（CiF/CiA）×（CA-CF）

式中：CiF和CiA分别为未蚀变岩石和蚀变岩石惰性组分的含量，CF和CA分别为未蚀变岩石和蚀变岩石某组分的含量值，△C为蚀变岩石相对于未蚀变岩石某组分的迁移量。选择P2O5作为不活泼元素来计算各蚀变带岩石组分迁移量（表2，表3）。

糜棱岩和硅化花岗质碎裂岩的SiO2富集明显，Al2O3、TFe、Na2O、K2O 都有不同程度的亏损，W富集不明显，含量分别为 1.0×10-6、1.45×10-6；钠长石化钾长岩和钾长石化电气石化花岗岩Al2O3、K2O有一定程度的富集，SiO2、TFe亏损明显，W富集明显，含量分别为 5.1×10-6、14.2×10-6；而电气石化硅化花岗岩SiO2、K2O有一定程度的富集，Al2O3、TFe、Na2O呈现亏损，W具一定富集明显，含量为3.6×10-6，说明W的富集与钾长石化、电气石化密切相关（图6）。另外，根据T·巴尔特法计算的岩石化学式分别列于表3，从表中看出与原花岗岩的岩石化学成分及T·巴尔特法计算的岩石化学式化学式相比，钠长石化钾长岩K2O的含量高于6%，Na2O稍高，带入K离子数高达75个，带入Na离子数高达10个，表明钾长石化较强，钠长石化相对较弱；糜棱岩与硅化花岗质碎裂岩中的K2O的含量偏低，SiO2含量偏高，分别带入Si离子数88、63个，表明硅化较强。且蚀变花岗岩中挥发分B含量远远超过原花岗岩，以上这些现象说明花岗岩经过蚀变，带出部分 Ca、Mg、Fe2+、Fe3+及少量 Ti组分进入成矿溶液中，这与野外及室内所观察到的斜长石、黑云母被钾长石、石英、白云母、电气石交代，部分呈残余，且局部发生脱钙现象而造成折射率降低等现象相符，同时，还释放出部分成矿元素W等组分。在形成钨矿的过程中，除了需要丰富的钨元素外，还需有大量的铁、钙质。绿泥石、绢云母是黑云母的蚀变矿物，在蚀变过程中析出Fe2+与矿液中的WO42-结合形成黑钨矿；在钾长石化、钠长石化、云英岩化的过程中，斜长石发生蚀变，被释放出来的Ca2+与WO42-结合形成白钨矿，进而在内接触带的印支期花岗岩中形成白钨矿体，这一特点与赣北大湖塘超大型钨矿床一致[14-15]。

在花岗岩的Q-Ab-Or等压平衡图中（图7），可以看出：岩石发生钾长石化、钠长石化、云英岩化后，蒸气压相对升高，尤其是钾长石化花岗岩的投影蒸气压可达到或超过4000 kg/cm2。在这种环境中，H2O、Na、K、F、B等挥发分和钨等成矿元素高度集中[16]。

图5 寨溪山钨矿区各种交代蚀变岩石野外及室内显微镜照片Fig.5 Field and microscope photographs for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

表2 寨溪山钨矿区各种交代蚀变岩石主量元素测试结果Table 2 Data of the main element for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

表3 寨溪山钨矿区各种交代蚀变岩石组分迁移结果（%）Table 3 Component migration results for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

表4 寨溪山钨矿区各种交代蚀变岩石T?巴尔特法计算的岩石化学式Table 4 Rock chemical formula for Various alteration rocks in the Zhaixishan ore district

图6 寨溪山钨矿区不同蚀变岩石组分迁移量图Fig.6 Migration of major and trace elements for the different alteration zones in the Zhaixishan scheelite district

6 结论

（1）寨溪山钨矿区内热液蚀变作用比较强烈，蚀变类型多样，主要有云英岩化、钾长石化、硅化、电气石化、钠长石化等，围岩蚀变具有一定的水平分带，主要有三种形式：①电气石化→钾长石化→云英岩化花岗岩→正常花岗岩。②电气石化→硅化→云英岩化→钾长石化边→正常花岗岩。③硅化花岗岩→正常花岗岩。钨矿化主要赋存在钾长石化、电气石化、云英岩化蚀变花岗岩中。

（2）蚀变花岗岩在蚀变过程中主量元素除TiO2、MnO、MgO外，其他元素迁移量发生了明显的改变，尤其是 SiO2、Al2O3、K2O、B 等元素富集或亏损明显，W在钾长石化、电气石化蚀变花岗岩中富集明显。

图7 寨溪山钨矿区花岗岩Q-Ab-Or等压平衡图Fig.7 Isobaric equilibrium diagram for granite in the Zhaixishan scheelite district

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