湖南湘东钨矿床地质特征及找矿方向

朱浩锋，李兆宏，蔡维，刘文军

湖南湘东钨矿床地质特征及找矿方向

朱浩锋，李兆宏，蔡维，刘文军

（湖南省地质矿产勘查开发局四一六队，湖南 株洲 412007）

湘东钨矿为典型的石英脉型黑钨矿床，其资源量已经面临枯竭。通过对湘东钨矿地层、构造、岩浆岩的详细阐述，分析对比矿区南组脉与北组脉地质特征，讨论了岩浆岩成矿之间的关系，认为矿体与燕山早期花岗岩侵入有关；而通过对构造的观察与大地构造背景分析，认为矿区老山坳断层表现为先逆后正的性质，矿脉富集于该断层所派生的R与R’裂隙之中。最终，通过所建立的构造演化图，认为老山坳断层下盘深部与控盆断层深部具有一定的找矿前景。

钨矿；地质特征；找矿潜力；湘东

湘东钨矿位于湖南省茶陵县北东部（图1），属于典型的石英脉型黑钨矿床[1]，目前矿山面临可采储量日益减少的困境。根据矿脉产出位置，矿区共分为南组脉与北组脉（图1c）。两组矿脉受断层的影响而表现出不同的地质特征，前人[2-6]工作对老山坳断层的控矿特征进行了相关讨论，一种观点认为老山坳断层为逆冲性质，另一观点则认为老山坳断层为伸展性质。

老山坳断层性质及其与成矿的关系直接影响了湘东钨矿找矿方向确定。本文通过对湘东钨矿各中段进行系统构造观察，在分析地质构造演化的基础上提出湘东钨矿找矿方向。

1 地质背景

湘东钨矿位于杨子地块与华夏地块交界处(图1a)，属于南岭多金属成矿带中段。研究区内沉积地层除缺失志留系地层外，显生宙地层寒武系至第四系均有发育，包括寒武系变质石英砂岩和绢云母板岩、奥陶系硅质板岩、泥盆系中-厚层石英砂岩夹砂质页岩、石炭系白云质灰岩、三叠系泥质灰岩及砂质灰岩、侏罗系变质石英砂岩、白垩系及古近系红色砂砾岩以及未固结的第四系松散沉积物[7]。

图1 湘东钨矿矿区构造位置（a,b），矿区地质图（c）和典型勘探线剖面图

研究区基底构造层由炎陵县－桂东南北向隆起带和炎陵县－汤市北西向褶断带组成，主要形成于加里东期最后定型于印支期。盖层构造层分布于区内中部，由一系列北北东向－北东向复式背向斜和断裂组成。褶皱构造由严塘背斜、严塘向斜、大塘里背斜组成。断裂主要有茶汉（老山坳）断裂带、严塘断裂带、炎陵－睦村断裂带等，且茶汉断裂带一方面制约了湘东钨矿矿床地质特征差异，另一方面则表现为茶陵盆地的北部边界（图1b）。

研究区出露岩体为邓阜仙复式岩体，其出露面积约为171km2。通过工作将岩体共划分为三个侵入时期。第一期为中粗粒似斑状黑云母花岗岩，面积约为130km2。花岗岩似斑状结构，块状构造。黄卉[8]测定区内两个岩样的锆石U-Pb同位素年龄分别为225.7±1.6 Ma和225.3±1.2 Ma。第二期为燕山早期中粒二云母花岗岩，其主要呈岩株状，出露于复式岩体的中部、东南部及西南部边缘，岩体呈中粒花岗结构，块状构造。黄卉[8]测定岩样的锆石U-Pb年龄为154.4±2.2 Ma。第三期为细粒白云母花岗岩，其地表出露零星、规模较小，岩石呈粒细粒花岗结构，块状构造。宋新华等[9]测得其白云母K-Ar年龄为136 Ma。

表1 湘东钨矿典型矿脉特征一览表

2 矿床地质特征

研究区含矿石英脉达百余条（图1），均赋存于花岗岩体中。含钨石英脉矿床由多个脉群构成，其单脉、脉列，脉群在空间上严格按一定的几何关系产出。区内具开采价值的含矿石英脉有25条，主要分布在中南部及北西端。按矿脉与老山坳断层相对位置关系，断层以南（断层上盘）的为南组脉，断层以北（断层下盘）的为北组脉（表1）。

南组脉分布在矿区的中南部，走向为北东60°~70°，倾向北西，倾角65°~80°；矿脉延长300~ 1 200m，延深100~600m，规模小至大型不等；脉厚0.10~0.60m，一般厚为0.4m左右。矿石矿物主要为黑钨矿、黄铜矿，含少量白钨矿、锡石、辉铋矿、方铅矿、闪锌矿等。

北组脉分布在矿区中部，走向北东60°~70°，倾向南东，倾角52°~81°；北组脉具有数量多、延伸不稳定、矿化不均匀、含硫化物多，条带状构造发育等特点，且有明显的垂直分带特征。矿石矿物主要有黑钨矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、白钨矿、锡石等。

3 讨论

3.1 岩体与成矿关系的讨论

湘东钨矿是南岭多金属成矿带的一个重要组成部分。学者对其成矿年龄研究较多，2012年蔡杨[10]在湘东钨矿坑道内采集了辉钼矿样品获得的Re-Os成矿年龄年龄为150±5.2Ma，MSWD=2.7。南岭地区钨锡钼多金属矿床被认为与该区中生代花岗岩具有密切的成因联系。在区域上，一些学者对南岭地区多个典型钨锡矿床的研究（表2），也表明它们具有一致的成岩成矿年龄。对比分析表可以看出，湘东钨矿的成矿年龄与南岭的主成矿时代相符。通过年龄的对比说明湘东钨矿成矿年龄中粒二云母花岗岩的侵位是同一期地质事件形成的，其为岩浆成矿作用的产物。

表2 华南典型矿床成矿年龄表

3.2 构造与成矿关系的讨论

根据前人研究，学者都认为与本矿区成矿关系最密切的构造为老山坳断层。早期勘查分析认为该断层曾多次活动，具有逆断层性质，起着导矿的作用。该断层可能最早出现在印支期，造成燕山期花岗岩沿其断面侵入，而后发生一定规模的逆冲，成矿热液沿先存在的破裂中沉淀成矿。王淑军[2]认为矿脉是充填在由老山坳断层逆冲而形成的两组共轭裂隙中，陈国达[4]认为断层与矿脉未有成因上联系，倪永进[5]认为断层为成矿后断层，性质为正断层，宋超[6]分析认为老山坳断层为先正后逆的性质，且矿脉与前期正断层关系密切。

根据对湘东钨矿老山坳断层野外详细观察，笔者认为老山坳断层表现多期活动的特征。如在湘东钨矿15中断可以看到与主断层产状相一致的微破裂面，测量出微破裂面产状（169°∠26°）相对于断层面产状（150°∠30°）较缓（图2a），从而根据微破裂与断层面的关系可判断为正断层；湘东钨矿16中段发育数条长15~20cm，宽2~5cm的暗灰色硅质条带，根据硅质条带叠置方向可以判定老山坳构造力学性质为正断层；但湘东钨矿10中段老山坳断层仅见一条平直的断层泥（图2c），断层面产状为152°∠31°，根据断层面P节理面产状（150°∠65°）与安德森应力分析情况可以判定老山坳断层为逆断层。

图2 老山坳断层典型照片

结合大地构造环境分析[17]，笔者推断层老山坳断层性质为先逆后正。三叠纪时期应该研究区处于碰撞造山的环境，受挤压的影响在此地区可形成一系列的平缓的逆冲断层（图3a）。在晚侏罗纪，受太平洋板块俯冲的影响，原先平缓的逆断层性质转变为正断层（图3b）；同时燕山期花岗岩沿断层面侵入，造成断层上下盘出现规模较大的硅化现象。由于正断层形成的过程之中，会派生出一系列的R与R’张性破裂，所以花岗岩所挥发的成矿热液则在断裂所派生的R及R’破裂中沉淀富集成矿。根据钨锡元素地球化学特征显示，断层（老山坳）上盘处于浅表位置，富含游离的氧原子，所以南组脉的矿脉总体平直稳定，分枝复合情况较少，仅在主脉侧旁有羽毛状小脉出现，并且所含硫化物较少；断层（老山坳）下盘较深，处于还原环境，则矿脉可见大量的硫化物。

4 成矿潜力分析与结论

1）湘东钨矿根据位置关系可以分为南组脉和北组脉，对比分析北组脉具有数量多、延伸不稳定、矿化不均匀、含硫化物多，条带状构造发育等特点，并有明显上细脉下大脉的垂直分带特征。

2）通过对比分析地质勘查报告和相关文献，湘东钨矿成矿年龄与华南主成矿时代相一致，表明燕山早期中粒二云母花岗岩为本区提供了成矿物质来源。

图3 湘东钨矿晚三叠世构造演化图（a）与晚侏罗世构造演化图（b）

3）结合湘东大地构造成矿地质背景与断层野外测量数据，建立出湘东钨矿构造演化模型。笔者认为在三叠纪碰撞造山的大地构造环境下，茶汉（老山坳）断层首先表现为逆断层性质；在晚侏罗纪华南整体为伸展环境，燕山期花岗岩沿断层向上侵入，老山坳断层性质转为正断层性质。岩浆上侵一方面使断层两盘围岩发生大规模的硅化，另一方面岩浆分异的热液充填于正断层时所派生的R和R’裂隙中聚集成矿；由于断层上盘为氧化环境，形成的矿体硫化物较少，而断层下盘深部为还原环境，故矿脉中硫化物较多。并且，燕山晚期岩浆在上侵的过程中，提供了成矿的热源，加聚了早期矿脉的富集。

4）根据分析湘东钨矿构造演化模式图（图3），结合“五层楼”模式与类比该矿区石英脉矿脉地质特征，本文指出湘东钨矿老山坳断层下盘与控盆断裂深部（图3b）为下一部找矿。

[1] 孙振家. 邓阜仙钨矿成矿构造特征及深部成矿预测[J]. 大地构造与成矿学, 1990, 14(2) :139-150.

[2] 王淑军. 湖南省茶陵邓阜仙钨、锡等多金属矿床地质特征、成矿规律及找矿[J]. 怀化学院学报, 2008, 27(11) : 157-160.

[3] 马德成, 柳智. 湖南茶陵湘东钨矿控矿构造研究[J]. 南方金属, 2010, 176(5) : 26-29.

[4] 陈国达. 成矿构造研究法[M]. 北京: 地质出版社. 1985.

[5] 倪永进, 单业华, 伍式崇等.湖南东南部湘东钨矿区老山坳断层性质的厘定及其对找矿的启示[J]. 大地构造与成矿学, 2015,39(3) :436-445.

[6] 宋超, 卫巍, 侯泉林, 等. 湘东茶陵地区老山坳剪切带特征及其与湘东钨矿的关系[J]. 岩石学报, 2016,032(05):1571-1580.

[7] 湖南省地质矿产局. 湖南省区域地质志[M]. 北京: 地质出版社,1988.

[8] 黄卉, 马东升, 陆建军, 等. 湖南邓阜仙复式花岗岩体的锆石U-Pb年代学研究[J]. 矿物学报, 2011, 31(增):590-591.

[9] 宋新华, 周繤若, 吴国忠. 邓阜仙花岗岩熔融实验研究[J]. 地质科学, 1988 (3):247-258.

[10] 蔡杨, 马东升, 陆建军, 等. 湖南邓阜仙钨矿辉钼矿铼-锇同位素定年及硫同位素地球化学研究[J]. 岩石学报,2012, 28(12):3798-3808.

[11] 姚军明, 华仁民, 屈文俊, 等. 湘南黄沙坪铅锌钨钼多金属矿床辉钼矿的Re-Os同位素定年及其意义[J]. 中国科学(D辑：地球科学), 2007(04): 471-477.

[12] 张文兰, 华仁民, 王汝成, 等. 赣南大吉山花岗岩成岩与钨矿成矿年龄的研究[J]. 地质学报,2006(07):956-962.

[13] 路远发, 马丽艳, 屈文俊, 等. 湖南宝山铜-钼多金属矿床成岩成矿的U-Pb和Re-Os同位素定年研究[J]. 岩石学报,2006(10):2483-2492.

[14] 李顺庭, 王京彬, 祝新友, 等. 湖南瑶岗仙钨多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素定年和硫同位素分析及其地质意义[J]. 现代地质,2011,25(02):228-235.

[15] 刘珺, 叶会寿, 谢桂青, 等. 江西省武功山地区浒坑钨矿床辉钼矿Re-Os年龄及其地质意义[J]. 地质学报,2008(11):1572-1579.

[16] 毛景文, 李晓峰, Bernd Lehmann等. 湖南芙蓉锡矿床锡矿石和有关花岗岩的-(40)Ar~-(39)Ar年龄及其地球动力学意义[J]. 矿床地质,2004(02):164-175.

[17] 许靖华, 孙枢, 李继亮. 是华南造山带而不是华南地台[J].中国科学(B辑),1987(10):1107-1115.

Geological Features and Range of Reconnaissance of the Xiangdong W Deposit in Hunan

ZHU Hao-feng LI Zhao-hong CAI Wei LIU Wen-jun

(No.416 Geological Party, Hunan Bureau of Geology and Exploration and Exploitation of Mineral Resources, Zhuzhou, Hunan 412007)

The Xiangdong W deposit in Hunan belongs to typical quartz vein type one, its resources are exhausted. This article deals with stratigraphy, structure and magmatic rock, geological features of southern and northern veins, relationship between magmatic rock and mineralization of the Xiangdong W deposit. From those it is concluded that W mineralization enrichment is related to the early Yanshanian granite intrusion and the R and R’ fissures induced from the Laoshan’ao fault. There are prospecting potentials in the deep of the footfall of the Laoshan’ao fault and basin-control fault.

geological feature; prospecting potential; Xiangdong W deposit; Hunan

2018-05-28

国土资源部公益性行业科研专项（201211024）与中国地质调查局老矿山深部和外围找矿(1212011220703)项目资助

朱浩锋（1985-），男，湖南常德人，工程师，硕士研究生，从事矿产资源勘查工作

P618.67

A

1006-0995（2019）01-0068-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.016