鄂东南龙角山—付家山钨矿成矿规律再认识与深部找矿突破

蔡恒安， 孙孝峰， 吴昌雄， 刘冬勤， 杨伟卫， 皮业华，闫 芳， 朱柳琴， 魏克涛*

(1.湖北省地质局 第一地质大队，湖北 大冶 435100； 2.湖北省地质局 第一地质大队 院士专家工作站，湖北 大冶 435100；3.湖北省地质局 找矿突破创新中心，湖北 大冶 435100)

鄂东南矿集区位于长江中下游铁铜成矿带的最西端，是一个以产出铜铁金矿为主、伴生钨钼矿的矿集区。近年来，区内围绕铜铁金矿开展的深部找矿工作取得重要进展，但钨钼矿找矿勘查进展不大[1]。相邻的江西省近年来陆续发现朱溪、大湖塘等特大型钨矿床[2-4]，其成矿地质条件与本区类似，因此认为在本区也有发育大型—超大型钨矿床的可能。2016年起，湖北省地质勘查基金中心在鄂东南地区部署了龙角山—付家山矿区外围钨多金属矿找矿项目，通过对龙角山钨铜矿床和付家山钨钼矿床成矿地质特征的研究，在钨矿成矿规律研究方面取得新认识，将以往认为“龙角山岩体与付家山岩体为两个独立小岩体”的观点，转变为“两岩体为深部相连的同一岩体”的新观点，并提出两矿床围绕同一成矿岩体形成“岩体内部热液脉型钼矿—主接触带矽卡岩型钨钼铜矿—岩体外缘赋存于岩性界面矽卡岩型钨铜矿”的不同成矿样式。基于以上认识指导探矿工程布置，最终取得了深部找矿突破。

1 矿床地质特征

龙角山钨铜矿床和付家山钨钼矿床均位于大冶市市区南部。大地构造位置处于下扬子陆块鄂东南褶冲带大冶台地裂谷带，殷祖复式背斜北翼的次级褶皱——龙角山背斜北翼、殷祖岩体北东缘和阳新岩体北西部夹持部位(图1)。

图1 龙角山—付家山矿区地质简图Fig.1 Geological diagram of Longjiaoshan-Fujiashan mining area1.三叠系下—中统嘉陵江组；2.三叠系下统大冶组；3.二叠系上统；4.二叠系中统茅口组；5.二叠系中统栖霞组；6.石炭系上统黄龙组与大埔组；7.泥盆系中—上统云台观组；8.志留系下统坟头组；9.志留系下统新滩组；10.石英二长闪长岩；11.石英闪长岩；12.花岗闪长斑岩；13.闪长玢岩脉；14.石英闪长玢岩脉；15.铁帽；16.矽卡岩；17.断层；18.铜矿/铁矿；19.钨铜矿/钨钼矿；20.锰矿/金矿；21.地层产状/倒转地层产状；22.勘探线剖面及编号。

1.1 龙角山钨铜矿床

1.1.1矿区地质概况

矿区主要出露志留系下统—三叠系下统地层。志留系下统坟头组(S1f)、泥盆系中—上统云台观组(D2-3y)、二叠系上统龙潭组(P3l)与大隆组(P3d)以砂岩、粉砂岩、页岩、硅质岩为主。石炭系上统大埔组(C2d)与黄龙组(C2h)、二叠系中统栖霞组(P2q)与茅口组(P2m)、三叠系下统大冶组(T1d)、三叠系下—中统嘉陵江组(T1-2j)以灰岩、白云岩、含燧石结核灰岩为主。地层总体走向NEE，倾向NNW，倾角一般为50°～60°。岩浆岩主要为呈岩株状产出的龙角山小岩体，出露面积约0.55 km2，岩性以花岗闪长斑岩为主，主要矿物为斜长石、石英、钾长石、角闪石、黑云母，副矿物为榍石、磷灰石、锆石、磁铁矿等，与龙角山矿床成矿关系密切。区内构造较发育，主要为褶皱、断裂和角砾岩筒。褶皱主要为龙角山背斜，背斜轴向NEE，核部为坟头组粉砂岩、细砂岩，北翼依次为石炭系上统、二叠系中统碳酸盐岩地层，背斜控制了矿体群的形态和产状。断裂较复杂，主要分为两组：一组为NEE向纵断裂带，与地层走向基本一致，多形成于地层层间，其与接触带构造复合部位为最有利的赋矿部位；另一组为NNE向断裂带，控制了龙角山小岩体和付家山小岩体的侵位。

1.1.2矿体地质特征

矿床从北西向南东依次分布520、420、320三个矿体群。520矿体群的主矿体主要呈脉状产于大埔组与黄龙组之间的层间破碎带和岩体侵入接触复合部位(图2)。420矿体群的主矿体呈透镜状或脉状产于大埔组层内滑脱带及断裂中。320矿体群呈较规则的脉状分布于大埔组白云岩与坟头组砂页岩不整合界面的顺层断裂带和滑脱带中。三个矿体群均走向NEE，倾向NNW，倾角一般为30°～90°。

图2 龙角山钨铜矿床20线地质剖面简图Fig.2 Section diagram of the 20th line ofLongjiaoshan tungsten-copper deposit1.栖霞组；2.黄龙组；3.大埔组；4.坟头组；5.花岗闪长斑岩；6.矽卡岩；7.矿体及编号；8.断层。

矿石自然类型主要为含铜钨钼石榴子石矽卡岩和含铜钨钼黄铁矿矿石。矿石结构主要为粒状结构、交代结构和交代残余结构。矿石构造主要为稀疏浸染状构造、网脉状和角砾状构造。矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿、白钨矿、辉钼矿为主，脉石矿物除矽卡岩类矿物外，还有石英、方解石、斜长石、绿泥石等。

1.2 付家山钨钼矿床

1.2.1矿区地质概况

矿区主要出露石炭系上统—三叠系下统碳酸盐岩地层。岩浆岩主要为呈NE向延伸的不规则肾状产出的付家山小岩体，出露面积为0.728 km2，岩性主要为花岗闪长斑岩，由斜长石、石英、钾长石、角闪石、黑云母等组成。构造主要为褶皱、断裂和接触带构造。矿区由西往东分布有一系列次级褶皱，呈NNE向侧列展布，具短轴及鼻状构造特征。断裂主要为控制小岩体侵位的NNE向断裂带。地层与付家山小岩体侵入接触形成接触带构造，接触带产状复杂，总体为倾向SE的“S”形，平面和剖面上均呈波状起伏，是区内主要控矿构造。

1.2.2矿体地质特征

矿区内已查明矿体44个，围绕付家山岩体周缘接触带形成东、北西、西、西南四个矿带。西矿带位于岩体的西缘接触带，产于茅口组灰岩与岩体接触带中石榴子石矽卡岩内，走向NNE，倾向呈反“S”状弯曲。北西矿带位于岩体的北西缘接触带，受茅口组灰岩与岩体接触带控制，走向NE，总体倾向NW。东矿带位于岩体南东缘接触带部位，产于茅口组灰岩与岩体接触带中石榴子石矽卡岩内，走向NNE，倾向SE，走向上具反“S”状弯曲，与520矿体群最西段毗邻。西南矿带位于岩体的西南缘接触带，赋存于主接触带附近的花岗闪长斑岩及矽卡岩中，走向近EW，倾向S，与520矿体群东段毗邻(图3)。

矿石自然类型主要为含铜钨钼石榴子石矽卡岩、含铜钨钼花岗闪长斑岩和少量的含铜钨钼大理岩。矿石结构主要为粒状结构、交代结构和交代残余结构。矿石构造主要为稀疏浸染状构造、网脉状构造。矿石矿物主要为辉钼矿、白钨矿、黄铜矿、斑铜矿，其次为磁铁矿；脉石矿物有钙铁石榴子石、透辉石、绿帘石、透闪石、方解石、白云石、石英、绿泥石等。

2 矿床成因与成矿规律再认识

2.1 矿床成因与控矿要素

龙角山钨铜矿床与付家山钨钼矿床均受构造、岩浆岩、围岩等条件控制。其中，层间断裂、顺层断裂带、不同岩性界面构造是控制龙角山钨铜矿床产出的成矿构造，矿体均分布于主接触带外侧围岩层间破碎带和滑脱带的石榴子石矽卡岩、透辉石矽卡岩中，矿体的形态、产状、规模受白云岩与细砂岩(粉砂岩)岩性界面、白云岩与灰岩岩性界面控制作用明显[5]。断裂—接触带复合构造是控制付家山钨钼矿床产出的成矿构造，矿体主要分布于主接触带的石榴子石矽卡岩、透辉石矽卡岩中，少量分布于接触带附近的花岗闪长斑岩中，矿体的形态、产状、规模严格受接触带控制。矿体产出均与燕山期花岗闪长斑岩具有明显的时间、空间及成因关系，花岗闪长斑岩为矿床的成矿地质体。

矿床成矿作用方式以接触交代作用为主，交代强烈者形成块状矿石，稍弱者形成浸染状矿石。赋存于主接触带的矿体呈透镜状，赋存于层间破碎带和滑脱带的矿体呈似层状，少量矿体呈脉状与石英伴生分布于岩体内部裂隙中。围绕龙角山—付家山成矿岩体形成有“岩体内部热液脉型钼矿—主接触带矽卡岩型钨钼铜矿—岩体远缘赋存于岩性界面矽卡岩型钨铜矿”的成矿样式。初步判断龙角山矿床成因类型为赋存于岩性界面的矽卡岩型钨铜矿，付家山矿床是以矽卡岩型钨钼铜矿和少量岩体内部的热液脉型钼矿组成的复合型矿床。

2.2 成矿规律再认识

2.2.1龙角山岩体与付家山岩体为深部相连的同一岩体

龙角山岩体与付家山岩体岩性相同，均为花岗闪长斑岩。前人曾采样对其元素地球化学开展研究[6-8]，主量元素分析结果表明龙角山岩体、付家山岩体主量元素组成一致，二者的铝饱和指数(A/CNK)均介于0.80～1.01，岩性均为准铝质，两岩体DI指数和氧化性也非常接近(表1)。在微量元素方面，二者均具有高Sr、低Y、低Yb和高Sr/Y比值特征，与埃达克质岩的地球化学特征类似；在微量元素蛛网图上二者呈现出基本一致的配分型式，富集LILE(K、Rb、Sr、Ba、Th、U)，亏损HFSE(Nb、Ta、Ti)，呈现出明显的P负异常；在稀土元素配分图上，均显示出LREE富集的右倾型特征，无明显的Eu异常。

表1 龙角山岩体与付家山岩体地球化学特征对比Table 1 Comparison of geochemical characteristics of Longjiaoshan Rock and Fujiashan Rock

年代学研究表明，两岩体形成年龄在误差范围内一致，其中付家山花岗闪长斑岩成岩年龄为(144.4±1.7)Ma，龙角山花岗闪长斑岩成岩年龄为(146.4±1.5) Ma[9]。

构造学和地球物理学证据也支持这一新认识。二者均受龙角山NNE向断裂带控制，位于同一构造—岩浆岩带上。据以往钻孔揭露，龙角山岩体深部向北东稳定延伸，付家山岩体深部向南延伸，加之龙角山—付家山地区化极磁异常也显示龙角山岩体和付家山岩体位于同一磁异常范围内，表明二者可能在深部相连为同一个岩体(图3)。

2.2.2龙角山矿区深部可能存在受主接触带控制的矿体，付家山矿区外围可能存在受层间破碎带(滑脱带)、硅钙界面控制的层间矿体

区内与燕山期小岩体有关的矿床，一般以(斑)岩体为中心向外扩散,即：岩体内部为斑岩型(隐爆角砾岩)、捕虏体矽卡岩型矿床，接触带上为矽卡岩型矿床，接触带外侧围岩层间滑脱带、层间破碎带、硅钙不整合面上为矽卡岩型矿床，外围为受断裂及裂隙控制的中低温热液型或类卡林型矿床，形成“四位一体”成矿样式[10]。

从龙角山和付家山矿床矿体特征来看，龙角山矿床520矿体群倾向NNW，付家山1号矿体倾向SE，结合前文述及“龙角山岩体与付家山岩体很可能深部相连为同一岩体”的认识，推断这两个矿体在深部相连。勘查资料显示，付家山矿床的矿体主要赋存于主接触带及接触带附近的花岗闪长斑岩内，龙角山矿床520、420、320矿体群主要赋存于主接触带外侧黄龙组与大埔组间、大埔组层内及大埔组与坟头组间的层间断裂、顺层断裂带、不整合界面间。根据前述“四位一体”的成矿样式，认为龙角山—付家山地区可能在岩体内形成斑岩型矿体，在主接触带形成矽卡岩型矿体，在接触带外侧形成层间矿体，形成了“岩体内部热液脉型钼矿—主接触带矽卡岩型钨钼铜矿—岩体远缘赋存于硅钙面矽卡岩型钨铜矿”的成矿样式(图4)。从而推断沿龙角山矿区深部有可能寻找到受主接触带控制的矽卡岩型矿体，在付家山矿区外围也可能寻找到与龙角山类似的层间矿体。

图4 龙角山—付家山矿床成矿模式图Fig.4 Metallogenic model diagram of Longjiaoshan-Fujiashan deposit1.大冶组；2.大隆组；3.下窑组；4.龙潭组；5.茅口组；6.栖霞组；7.黄龙组；8.大埔组；9.坟头组；10.花岗闪长斑岩；11.钨矿；12.钼矿；13.钨钼矿；14.铜钨矿；15.铜钼矿；16.矽卡岩；17.断裂；18.砂岩；19.白云石大理岩；20.大理岩；21.灰岩；22.硅质页岩；23.硅化；24.角岩化；25.钾化。

3 勘查工作验证情况

综合分析认为，龙角山矿区50线北东为深部找矿的有利部位。原因是：①50线520矿体厚达40余米，沿倾向和走向延伸尚未控制，已施工钻孔最深处未揭露到主接触带；②48线所见520矿体位于主接触带，矿体赋存于矽卡岩中，可能为主接触带矿体，推测50线520矿体也可能与主接触带矿体相连；③该区位于付家山岩体南东深部延伸部位，是寻找层间矿体的有利部位。根据上述认识，在54线布置钻孔进行验证，对520矿体群沿NE走向进行追索。经钻探验证，在主接触带揭露厚度近20 m的钨钼矿体，在岩体内见厚度为20余米的斑岩型钼矿体，证实了龙角山深部存在受主接触带控制的矽卡岩型矿体，且付家山岩体确实向南东延伸。后沿54线向NE走向继续追索，相继在60线、66线、72线揭露到深部岩体和与之相关的矿体，取得了深部找矿重大进展(图5)，但对于龙角山岩体和付家山岩体是否为同一岩体仍有争议。

2019—2020年，沿50线南西对矿体进行追索控制，在付家山岩体与龙角山岩体毗邻的48线深部主接触带发现了厚大的矽卡岩型钨矿体(图6)，证实付家山岩体与龙角山岩体深部为同一岩体。新发现钨矿体与520矿体赋矿部位、赋矿围岩相同，实为同一矿体。以上说明龙角山深部既有受层间破碎带控制的520矿体，也有受主接触带控制的矿体，赋存于主接触带的矿体厚度大且沿走向和倾向均没有完全控制，继续追索有较大的找矿潜力。以上新发现对完善与成矿岩体有关的成矿系列提供了有力佐证。

图6 龙角山—付家山矿区48线剖面图Fig.6 Profile of 48 lines of Longjiaoshan-Fujiashan mining area1.茅口组；2.栖霞组；3.黄龙组；4.大埔组；5.花岗闪长斑岩；6.矽卡岩；7.层间破碎带矿体；8.主接触带矿体；9.地质界线/推测地质界线；10.钻孔及编号。

在最新勘查工作基础上，估算新增WO3资源量3.3万t，使龙角山—付家山矿区查明WO3资源量达8.65万t，达到大型钨矿床规模，成为湖北省目前查明的唯一大型钨矿床。

4 结论

(1) 龙角山岩体和付家山岩体在深部相连，为同一岩体。

(2) 龙角山矿床和付家山矿床受同一岩体形成的同一成矿系统控制，以龙角山—付家山岩体为中心向外扩散，形成与燕山期花岗闪长斑岩有关的“岩体内部热液脉型钼矿—主接触带矽卡岩型钨钼铜矿—接触带外侧围岩层间滑脱带、层间破碎带、硅钙不整合面的矽卡岩型钨铜矿”等不同的成矿样式。

(3)对矿床成矿规律再认识可以有效指导深部找矿工作，是深部找矿突破的重要途径。