湖南川口白水矿区钨矿成矿机制研究

李 成，赵芳芳，周旭林，刘正军，方 琴

（1.湖南省煤炭地质勘查院，湖南 长沙 410000；2.湖南省核工业地质局三〇一大队，湖南 长沙 410000；3.湖南省国土资源规划院，湖南 长沙 410007）

湖南川口钨矿田位于扬子准地台南缘湘东断隆区，处于常德—安仁北西向基底大断裂与茶陵—郴州北东向基底大断裂交汇处[1]。该区是钨、锡、铜、铅、锌、金、银等有色金属成矿的有利地段[2]，目前已发现有杨林坳、三角潭、塘江沅等多个钨矿区，找矿潜力较大[3]。白水钨矿是近年来财政找矿项目在该区新发现的一重要钨矿区，该区与周边其他钨矿床的成矿特点有所区别，本研究通过野外地质工作，结合前人资料，对矿区和外围开展深入的找矿调查研究，探讨其控矿因素及成矿机制，旨在为本区后续找矿工作提供科学依据。

1 矿区地质

1.1 地层

矿区出露地层较简单，只有青白口系高涧群架枧田组及少量第四系沉积。高涧群架枧田组出露于矿区东部，为一套海相沉积的泥砂质碎屑岩系，主要有灰绿色、暗灰色薄层条带状绢云母板岩、绿泥石绢云母板岩、含凝灰质砂岩等。涧群架枧田组板岩既是成矿母岩又是成矿的围岩。

1.2 岩浆岩

本区区域上岩浆活动强烈，主要出露有属晚三叠世花岗岩的五峰仙岩体、将军庙岩体以及属中侏罗世花岗岩的川口岩体群。矿区出露岩体为川口岩体群的一部分，与三角潭钨矿和塘江沅钨矿的屋背冲地段同处于一个小岩体内，主要出露于矿区西部，大致呈南北向展布。岩性有中粗粒黑云母花岗岩、中-细粒白云母花岗岩，分别属中侏罗世岩前单元、中侏罗世道士仙单元。其中，中侏罗世道士仙单元中-细粒白云母花岗岩，在地表鲜有出露，在深部呈岩脉侵位于中侏罗世岩前单元中，为本矿区的赋（含）矿岩体。中侏罗世岩前单元，出露于地表，赋矿不明显。

1.3 构造

矿区位于川口隆起中次级隆起的核部，褶皱构造不甚发育，主要表现在断裂构造上下盘附近的小的褶皱构造。断裂构造经多期活动交叉复合，形迹繁杂，数量较多。

2 矿床地质特征

2.1 矿体形态、规模、产状

矿区内的钨矿（化）体主要集中在中部的白水次级窿起地段，赋存于花岗岩次级隆起的顶部以及花岗岩与板岩内接触带中，沿岩体界线局部见较好的钨矿化。钨矿体与蚀变岩密切相关，矿石和围岩肉眼上难以区别。自上而下分布Ⅹ、ⅩⅠ、ⅩⅡ、ⅩⅢ、ⅩⅤ5条主要矿体，矿体呈似层状、厚板状、楔状，沿走向、倾向厚度变化较大，有膨胀收缩和分支复合的现象。矿体沿走向延长约800m，沿倾向控制宽度约为500m，平均品位为0.12%～0.4%。

矿区钨矿化类型以岩体型钨矿为主，其次为石英脉型钨矿。岩体型钨矿赋存于花岗岩类侵入体顶部，常为隐伏矿床，矿体是岩体的一部分，含矿花岗岩既是成矿的母岩，也是矿体的围岩。石英脉型钨矿矿体品位富，矿体赋存于花岗岩体内外接触带附近，与花岗岩体密切相关，矿体主要受一组北东向石英脉带控制。

2.2 矿石矿物成分

矿石金属矿物主要有黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、辉钼矿、辉锑矿等；非金属矿物主要有石英、方解石、云母、电气石、重晶石、石榴子石。相对而言，岩体型钨矿石中云母类矿物较多，且含较多长石。

图1 湖南川口钨矿田构造图

黑钨矿：黑色，呈脉状、板状、条带状、短柱状、粒状、放射状等，褐黑色金属光泽，多垂直或斜交脉壁生长（图2），矿化集中，品位富。

白钨矿：淡黄白色，呈粒状、细脉状、小块状，常发育于石英脉中黑钨矿边部（图3）。

图2 黒钨矿垂直石英脉生长

图3 黒钨矿边部的小块状白钨矿

2.3 矿石结构、构造

白钨矿呈它形-半自形粒状集合体，呈不规则团块状或星点状或细脉状分布于含钨岩体及周边的石英脉带中；黑钨矿呈他形粒状星散状分布于石英、云母等矿物间隙或被包裹于蚀变矿物中。相对而言，岩体型的矿石以鳞片花岗变晶结构、变余花岗结构、片粒状变晶结构为主，而石英脉型的矿石以粒柱变晶结构、柱纤变晶结构、鳞片粒柱变晶结构为主。

矿石构造以浸染状构造为主，黑钨矿、白钨矿、金属硫化物等星点状分散分布于矿石中。另外，时有块状构造、脉状构造等。

2.4 围岩蚀变

主要为岩体自变质及沿断裂构造围岩蚀变，主要有云英岩化、钠长石化、钾长石化、硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、白云母化、黑云母化、电气石化、团块状伟晶岩化、局部钾长石化等，其中以云英岩化分布最广，蚀变强度大。

3 矿化富集规律和控矿条件分析

3.1 矿化富集规律

3.1.1 岩体型钨矿富集规律

岩体型钨矿矿体呈层状、似层状赋存于板岩与花岗岩的接触界面附近，岩浆侵位于高涧群板岩地层中，接触面呈波浪式起伏。往往波峰部位为矿体的赋存地段。各种蚀变分带界线不明显，多为渐变过渡并且多种蚀变常组合在一起，岩体型钨矿矿体主要产于云英岩化、钾长石化带中。

3.1.2 石英脉型钨矿富集规律

石英脉型钨矿矿体呈脉状赋存于高涧群架枧田组板岩地层的边部的破碎带中及其附近的云英岩化带中，主要分布在岩体型钨矿化的上部。

3.2 控矿条件分析

3.2.1 成（控）矿地层

成（控）矿有利地层主要为高涧群架枧田组，该地层不仅有丰富的成矿物质而且有促进成矿的矿化剂，尤其是高涧群及其更古老的结晶基底地层，是岩体重熔岩浆的物质基础，为岩体及其晚期成矿流体提供了丰富的钨源及矿化剂。架枧田组板岩在矿田及其外围大多数矿床（点）的钨矿化当中，主要起着隔挡矿液的逸散而集中向低压扩容空间运移作用，并与成矿流体交换成矿物质和矿化剂，使之流体成矿物质和矿化剂浓度更高，更有利于成矿。

因此，高涧群架枧田组地层是矿床控矿、成矿重要因素，尤其是热力及气化—热液变质较强的接触变质带内，变质程度深，断裂构造发育，高-中温热液活动强烈而普遍的地层是有利的成矿地区。

3.2.2 成（控）矿花岗岩

中侏罗世道士仙单元中-细粒白云母花岗岩含有丰富的成矿物质和矿化剂，是钨成矿的有利岩体。岩体的成矿有利部位从平面上看，钨矿体位于板岩与花岗岩的接触界面附近，界面向花岗岩内带80m～300m范围内为矿体集中区。在剖面上，钨矿体多位于花岗岩侵入体“背形”构造的顶部；矿体呈层状或似层状，赋存于细粒白云母花岗岩层上部，近似平行于岩体接触带，呈类“蘑菇”形态。这表明了成矿物质主要来源于岩浆热液，岩浆活动同时为钨的成矿提供了矿质活化、迁移、聚集所必需的热液、热动力等。

4 成矿机制

岩体的成矿有利部位是花岗岩的隆起部位。其隆起部位亦即围岩地层的褶皱隆起，此类隆起易于产生虚脱空间，有利于岩体晚期高温含矿气-液的聚集，且岩体的隆起部位易产生“Q型”原生横向张节理而给矿化流体的灌入留有空间。有利于钨矿富集。

矿区受区域构造应力作用下，深部高温幔汁或岩浆沿断裂构造减压带向上侵入高涧群基底过程中发生重熔，使高涧群富铁锰质和富钙质组分转入岩浆岩中，为形成白钨矿准备了物质基础。随着深度变浅，温度稍降低，氧逸度增高，云英岩化增强。

同时对从岩体溢散而出的挥发组分、含矿汽液有更强的屏闭作用，使岩体作为一个成矿体系，维持压力相对稳定，富含成矿物质的汽化热液及挥发组分自下而上浓度逐步升高，以致热液交代蚀变作用在岩体空间上发生分带，钨矿化亦随之分带富集。在时间上从早到晚，空间上从下到上发育有钾长石化、钠长石化、二云母化、白云母化、浅色云母化、云英岩石化等。花岗岩浆结晶分异晚期—碱交代作用期：当花岗岩中的黑云母、斜长石等被大规模的钾交代时，常使相当数量造矿元素（如TR、Be等）浸出活化转移；在钠长石化期开始有更高温成矿元素（如Nb、Ta）集中；到岩浆期后氧化热液作用期：二云母化、锂白云母化、浅色云母化阶段有W更大富集，这是形成岩体型钨矿体主要时段；云英岩化阶段亦有W、Be等大量晶出，因此在空间上具明显的垂直分带现象。

当上侵到高涧群架枧田组板岩层是的花岗岩浆进一步冷却时，岩浆结晶固态体发生收缩，不仅在接触面形成一定的虚脱空间，而且在岩体顶部、边部产生垂直岩体长轴的横节理，致使矿液从上而下倒贯充填节理、裂隙中，当温度及压力等物理化学条件发生变化时，钨矿从含量矿热液中沉淀富集，形成石英脉型钨矿。

5 找矿标志

（1）岩石标志。区内重要成矿地层岩石为高涧群架枧田组砂质板岩；成矿花岗岩是中侏罗世道士仙单元中-细粒白云母花岗岩，尤其是云英岩化的白云母花岗岩均为成矿有利岩石。

（2）构造标志。①在矿田及其外围地区注意寻找次级小的隆起，特别是花岗岩穹窿构造的次级隐伏的隆起部位，此类岩体的穹窿大多是钨矿化的有利部分，可形成富大的花岗岩内带型的钨矿体。②在高涧群组成的次级小隆起边缘或与其复合的断裂带，经变质作用，可形成网脉状钨矿化，热变质程度高的地段则矿床规模大。

（3）接触变质及气化—热液变质标志。①在外接触带，钨矿化地段一般发育云英岩化、角岩化，表明附近或其深部有隐伏花岗岩，若为白云母花岗岩穹窿则钨矿化的可能性较大。②在外接触带见线型云英岩化带、石英（硅化）细脉带应注意沿走向追索或考虑下部有否有大脉型的钨矿化，进而寻找离岩体近的钨矿。

6 结论

（1）钨矿成矿受高涧群架枧田组板岩及中侏罗世道士仙单元中-细粒白云母花岗岩控制明显。涧群架枧田组板岩既是成矿母岩又是成矿的围岩，脆性岩石易于产生破碎、断裂及（层间）破碎带，形成导矿和容矿构造。成矿物质主要来源于岩浆热液，岩浆活动同时为钨的成矿提供了矿质活化、迁移、聚集所必需的热液、热动力等。

（2）研究区的钨矿成矿机制是在区域构造应力作用下，深部高温幔汁或岩浆沿断裂构造减压带向上侵入高涧群基底过程中发生重熔，形成物质基础，并使地层产生褶皱隆起变形、破碎等，给矿化流体的灌入留有空间。在上侵过程中，随着深度变浅，温度稍降低，氧逸度增高，云英岩化增强，到岩浆期后氧化热液作用期，钨大量富集，形成岩体型钨矿体。在上侵的花岗岩浆冷却过程中，岩浆结晶固态体发生收缩，不仅在接触面形成一定的虚脱空间，而且在岩体顶部、边部产生垂直岩体长轴的横节理，致使矿液从上而下倒贯充填节理、裂隙中，当温度及压力等物理化学条件发生变化时，钨矿从含量矿热液中沉淀富集，形成石英脉型钨矿。

（3）矿区的找矿标志主要有高涧群架枧田组砂质板岩与云英岩化的白云母花岗岩接触带、花岗岩穹窿构造的次级隐伏的隆起部位等。