广东始兴钨矿地质特征及成因分析

广东始兴钨矿地质特征及成因分析

2000年，中国地质调查局开始进行国土资源大调查，表明新的多金属矿矿床已经开始。根据中国地质调查局的要求,新一轮钨锡多金属矿找矿目标任务是在新的找矿理论和技术指导下,对南岭东段钨锡多金属矿地质进行全方位调查,迅速查明该地区钨锡多金属矿资源潜力,争取在3—5年内发现一批具较大影响的矿床、矿田,尽快实现该区钨锡多金属矿产找矿勘查及新增资源储量的重大突破。南岭地区是我国重要的稀有金属成矿区(华仁民和王景文,1999,华仁民等,2005;毛景文等,2007,2008)。南岭钨锡多金属矿床成矿作用与燕山期花岗岩密不可分。广大地质学家们在华南花岗岩成因与成矿关系方面做了大量工作(南京大学,1984;冶金部南岭钨矿专题组,1985;卢焕章,1986)。在南岭开展新一轮钨锡多金属矿找矿必须解决的问题是:新一轮钨锡多金属矿地质勘查如何开展?如何快速、有效实现南岭东段钨锡多金属矿找矿的突破?1916年到50年代,主要依靠传统找矿方法寻找地表和近地表矿床,形成了钨矿地质找矿工作的第一次高潮,确认了西华山、大吉山、岿美山、盘古山、浒坑、下垄、石人嶂、瑶岗仙、瑶岭、邓阜仙等矿床具大、中型规模。这一阶段的钨矿地质找矿工作方法戏称为“数大脉”式找矿。上世纪60-80年代,我国钨矿地质找矿进入第二次高潮。显著特征是运用地质规律、成矿理论进行找矿预测,找矿目标主要是具半隐状、隐伏矿床特点的石英细脉黑钨矿床。这一时期找到并确定了漂塘、木梓园、新安子、梅子窝、红旗岭、黄沙、上坪、锯板坑等大、中型钨矿床,总结了一套行之有效的找矿方法—标志带找矿。经过对漂塘、梅子窝矿区的找矿实践,建立了脉状钨矿垂直分带“五层楼”模式,在一些地表不具工业矿化或规模不大的矿点中找到了一批大、中型规模的工业钨矿床。进入21世纪,中国地质调查局在实施矿产资源大调查中开展的新一轮钨矿找矿,开创了我国信息找矿的新时代,迎来了我国钨矿找矿的第三次高潮。近几十年来,地质科技高速发展,现代成矿理论不断更新,地质资料高度积累,计算机技术、现代分析测试技术的发展和信息化的广泛运用,为信息找矿带来了的巨大生机,并已经取得了重要进展。因此,这一阶段的找矿工作是高技术勘查与信息找矿阶段。矿产勘查是在理论指导下解决在何地、用何方法、找什么矿等问题。理论的突破必然会带来勘查技术的突破,从而实现找矿成果的突破。20世纪以来,地球科学新理论发展日新月异,成矿理论、成矿系列和成矿模式研究进展为矿产勘查提供了新的推动力,每一种新理论的建立,都掀起一个新的找矿热潮。而对传统成矿理论的重新认识,则往往成为一些老矿区出现新突破的关键。我们在实施新一轮钨矿找矿过程中,突破前人认识,在系统收集和分析研究南岭东段钨锡多金属矿地、物、化、研、矿等信息资料的基础上开展钨锡多金属矿找矿工作,提出了寻找燕山期复式岩体中花岗岩型钨钼多金属矿床(“体中体”式)、高分异演化花岗岩型铷铌钽钨锡多金属矿床(“高分异演化”式)和中上泥盆统控制的层控矽卡岩型钨锡多金属矿床(肖惠良等,2006,2008,2010,2011,2012)的思路,并在找矿实践中逐步建立、完善了南岭东段钨锡多金属矿成矿模式(肖惠良等,2006,2008,2010,2011,2012;姚正红等,2011),为南岭东段地区钨锡多金属矿找矿工作提供了有效的理论和经验。1利地段潜力区在广东始兴地区的找矿实践中,已逐步建立了适合本区钨多金属矿的工作程序:即系统收集区内地物化遥和矿产信息、成果资料,总结找矿标志,建立区域成矿模式和找矿模型→分析研究1∶200000地物化遥矿综合信息,优选成矿有利地段(潜力区)→1∶50000水系沉积物测量,发现浓集中心(异常区)→1/10000土壤地球化学测量,发现矿带或矿(化)体→大比例尺地质填图、地表槽探工程揭露、深部钻探,提交新发现矿产地→普查评价,计算资源量(1/1矿区填图、槽探、钻探)→详查评价(1/2000矿区填图、系统槽探、钻探),评价矿床规模、确定资源价值→矿床勘探(系统钻探、加密矿体控制工程),为矿山开发作基础工作→矿床解剖研究,完善成矿模式和找矿标志→区域对比开展区域矿产资源潜力预测,圈定找矿远景区和提交新的找矿靶区。工作方法主要包括信息找矿预测、1∶50000水系沉积物测量、1∶10000土壤地球化学测量、1∶10000—1∶2000地质测量、槽探、钻探等。2富背坳—南山坑钨锡多金属矿床和良源铷铌钽钨锡多金属矿床的发现南岭东段的钨锡多金属矿床(点)受特定的构造—岩浆岩带和地层岩性控制,成群成带成片分布,多产于岩体接触带及其附近的深大断裂旁侧,主要分布在九峰—汝城和瑶岭—梅子窝—师姑山—三南两个钨矿集中区。2005年我们择优在广东始兴县的石人嶂—梅子窝—师姑山外围地区开展1/50000水系沉积物测量,2008年在南山坑和良源地区开展1∶10000土壤地球化学测量。1∶50000水系沉积物测量在广东始兴石人嶂-梅子窝-师姑山外围区共圈定20个与钨矿有关的以钨、锡元素为主的化探异常。其中南山坑地区圈定的W-Mo-Bi-Sn-Li-Cu-Ag-Zn-Pb-Sb综合异常规模最大、强度最高,综合异常面积达19.6km2;良源地区也显示良好异常,W-Mo-Bi-Sn-As-Ag综合异常面积为4.7km2,表明找矿潜力巨大。1∶10000土壤地区化学测量在南山坑地区圈出了富背坳—沙木窝(Ⅰ号)和松岗梗—牛骨顶(Ⅱ号)南、北两个钨锡多金属综合异常带。富背坳—沙木窝W,Sn,Bi,Cu,Pb,Zn,Ag,Sb等元素综合异常带走向近东西向,异常面积约1.2km2,其中W均值达到590.73×10-6,W,Sn,Bi等元素异常呈现三阶浓度分带,浓度中心位于富背坳一带;松岗梗—牛骨顶W,Bi,Mo,Cu,Pb,Zn,Ag,Sb等综合异常呈不规则状,走向近东西向,面积约为0.65km2,其中W平均值为449.66×10-6,W,Bi元素异常呈现明显的三阶浓度分带,浓度中心位于松岗梗一带。在良源地区圈出东、西两个钨锡多金属综合异常区,良源地区圈定了上营—河渡和杉木地—上岗两个综合异常区。上营—河渡综合异常元素以W,Sn,Mo,Bi,Cu,Nb,Be,Li,Sb,As,Ag为主,异常呈近圆形,面型分布,异常面积约2km2,其中W,Sn,Mo,Bi,Cu,Nb,Be,Li,Sb元素异常浓度分带清晰,浓度中心位于上营附近;杉木地—上岗综合异常元素以Sn,W,Bi,Pb,Zn,U,Ag为主,异常呈近东西向带状分布,异常面积约4km2,其中Sn,W,Bi,Pb,Zn,U元素异常浓度分带清晰,浓度中心位于上岗东侧一带。2006-2007年对南山坑地区地表追踪和槽探揭露取得了较好的成果。松岗埂地区地表见有数十条近东西走向的含黑钨矿、锡石的石英脉,异常东部地层与岩体接触部位发现了含矿矽卡岩型锡钨多金属矿化,探槽揭露发现了巨厚层含钨锡多金属矿的氧化矽卡岩;富背坳地区地表富含黑钨矿、辉钼矿、白钨矿、铅锌矿等的石英脉、细粒花岗岩脉发育,找到含钨钼多金属矿的晚期岩体,并有含矿矽卡岩型锡钨多金属矿化;沙木窝地区还发现含钨钼矿石英脉和云英岩化钨钼矿体露头。2006年在良源地区河渡矿段发现石英脉破碎带型钨锡银多金属矿体,该石英脉破碎带地表长约1000m,Ag品位:405×10-6;Sn品位:0.375%;Pb品位:0.233%;Cu品位:0.238%。2007年在良源地区上营地段找到含钨钼铷铌钽多金属矿的细粒花岗岩脉露头。该岩脉含W0.45%,Mo0.34%,Rb2O0.12%,Ta2O50.02425%;Nb2O50.011983%;Zn0.3%~0.6%;Pb0.42%。TC1槽探揭露发现云英岩型钨锡铷铌钽多金属矿体。2007年底—2011年,对南山坑和良源地区开展以钻探为主的深部验证工作。在南山坑矿区松岗梗地区找到了厚层层状展布的矽卡岩型钨锡多金属矿体,富背坳地区浅部发现层状矽卡岩型钨锡矿体,深部发现了花岗岩型钨钼多金属矿体。在良源矿区上营地区发现了厚大的云英岩型和白云母化钠长石花岗岩型铷铌钽钨锡多金属矿体。实现了南山坑和良源两矿区钨锡和铷铌钽钨锡多金属矿的找矿突破。因此南山坑和良源两个矿区均为具有大型-特大型远景的钨锡多金属矿床和铷铌钽钨锡多金属矿床。3矿体及含矿矿体特征最新研究和工程钻探成果显示广东始兴南山坑钨锡多金属矿床矿区分南北两个矿带(富背坳—沙木窝矿带和松岗梗—牛骨顶钨锡多金属矿带),已圈定多个(条)规模较大的钨锡多金属矿体(脉),矿化类型有矽卡岩型、蚀变花岗岩型和石英脉型,其中以矽卡岩型钨锡铋多金属矿体和蚀变花岗岩型(“体中体”式)钨钼多金属矿体规模最大。Ⅰ号富背坳—沙木窝矿带呈条带状,近东西走向,宽500m,长2000m,矿化主要为矽卡岩型锡钨矿化、花岗岩型、斑岩型钨钼矿化,已实施了ZK104,ZK105,ZK301,ZK303,ZK304,ZK401,ZK403,ZK505钻孔。上述8个钻孔成果显示Ⅰ号矿带浅部存在矽卡岩型钨锡矿体,深部存在花岗岩型钨钼锡钨多金属矿体。根据已实施的8个钻孔及地表揭露,该矿带已圈定8个花岗岩型、云英岩型、矽卡岩型和石英脉型钨钼、钨、锡多金属矿体。Ⅱ号松岗梗—牛骨顶钨锡多金属矿带地表分布的含矿矽卡岩受矿区上泥盆统天子岭组地层控制。自下而上有三层分别厚102.7m,154m和38m,含矿矽卡岩呈面型分布,总厚度约294.7m,在Ⅱ号矿带的分布面积达2.26km2。松岗梗—牛骨顶钨锡多金属矿带已实施TC001,TC701,TC1101,TC1102等探槽和ZK722,ZK724,ZK726,ZK924,ZK1127,ZK327钻孔并取得良好效果。该矿带矽卡岩型白钨矿为主,伴生锡、钼、铅锌、铜、银等,已圈定矽卡岩型钨锡矿体23个,分布于上泥盆统天子岭组,呈层状、透镜状。矽卡岩型钨锡多金属矿体均已强烈氧化为氧化矿体,主要分布在地表以下20至80m的范围内,向下则为原生矽卡岩型钨锡多金属矿体。原生矿石呈条带状、块状构造,主要金属矿物有白钨矿、黑钨矿、锡石、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等,脉石矿物主要有透辉石、符山石、石榴子石、方解石、石英等。已圈定矽卡岩型钨锡矿体23个,自上而下具阳起石矽卡岩→符山石矽卡岩→硅灰石透辉石矽卡岩→透辉石石榴石矽卡岩→石榴子石矽卡岩→绿帘石透辉石矽卡岩的趋势,不同层位的含矿矽卡岩具有不同的矿化特征:上部以钨铜铅锌多金属为主,中部以钨锡为主,下部以白钨矿为主。4云英岩矿体成矿地质特征矿区出露地层以上泥盆统天子岭组和中泥盆统老虎头组为主,少量下泥盆统杨溪组,岩浆岩主要为中细粒白云母花岗岩,其次为石英闪长斑岩以及细晶岩、云斜煌斑岩和伟晶岩等岩脉。矿化类型主要有云英岩型铷铌钽钨锡钼多金属矿、白云母化钠长石花岗岩型铷铌钽钨锡钼多金属矿和石英脉型黑钨矿,以云英岩型铷铌钽钨锡钼多金属矿、白云母化钠长石花岗岩型铷铌钽钨锡钼多金属矿潜力最大,初步研究认为该矿床为燕山期复式花岗岩经高度分异演化形成的铷铌钽钨锡钼铋多金属矿床。良源矿床呈东西向展布,迄今为止共圈定了6个铷铌钽钨多金属矿体,其中上营矿段圈定了2个矿体,河渡矿段圈定了4个矿体。上营矿段Ⅰ号矿体为该矿床的主矿体。该矿体地表有4处矿体露头:中心为脉状云英岩矿体,呈”S”形近东西向展布,长约500m,宽10~30m;北侧为长830m,宽200~380m呈面型分布的云英岩矿体,该矿体被天子岭组地层分隔成东西大小不等的两块;南为棒槌状云英岩矿体,长300m,宽110m。上述4处矿体所展布的范围在1km2以上。Ⅰ号矿体地表近东西向分布的含黑钨矿石英脉密布,在1线最密,平均脉距6m。除石英脉型黑钨矿外,探槽、坑探和钻孔工程发现了规模较大的云英岩型和白云母钠长石花岗岩型铷铌钽多金属矿体,Rb2O品位最高0.19%,最低0.0538%,平均0.10%;(Nb2O5+Ta2O5)最高0.03489%,平均0.01281%,Ta2O5最高0.02425%;Nb2O5最高0.011983%。金属矿物主要有白钨矿、黑钨矿、锡石、辉钼矿、钨酸铅矿、钼酸铅矿、砷铋矿、铀-方钍矿、铌钽铁矿、钇铌矿等。云英岩型矿石呈灰白色、白色,花岗结构、块状构造,脉石矿物主要为白云母和石英,局部地段富云母岩,金属矿物主要有黑钨矿、白钨矿、锡石、辉钼矿、钨铅矿、钼铅矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、褐钇铌矿、铌铁矿、钽铁矿等。云英岩矿石中除铷铌钽外,钨锡钼铋钨锡含量较高,常构成共生或伴生矿产。白云母化钠长石花岗岩矿石,局部夹云英岩,呈灰白色,细粒花岗结构,块状构造。肉眼见呈星点状分布的铅灰色辉钼矿,浸染状黄铁矿和多条乳白色、烟灰色石英脉。矿石中局部地段蚀变强烈,岩石呈松散颗粒状。矿石中见浸染状辉钼矿化,局部可见零星黄铜矿化。铌钽矿化与白云母化、云英岩化密切相关,云英岩化强烈的地段,铌钽矿化也好,品位也高。矿体呈层状、饼盖状,分布于矿区花岗岩的顶部。已控制的矿体厚度为42.88~169.92m,平均90.41m。矿体的矿化、赋矿岩性、蚀变均呈明显的分带现象。自上而下矿石类型从云英岩型→白云母钠长石花岗岩型→二云母花岗岩型,成矿元素呈Ta(W,Sn)→Nb→Rb的变化趋势。良源矿区含黑钨矿石英脉共有160多条,主要产于中泥盆统老虎头组砂泥质互层的浅变质岩中,次产于中细粒白云母花岗岩内。按产状可分为北东东和北西西两组走向。脉幅大、延深长的含钨石英大脉主要分布在河渡区段。以V4矿体为例,有明显的条带状构造,形成多次成矿复脉。脉内裂隙常见白云母分布。黑钨矿多呈薄板状,以分散或小团囊状较均匀分布。白钨矿略多,锡石粒度较细小,有微量黝锡矿。黄铜矿局部较富,多以散点状与黄铁矿共生,也有呈细脉充填在黑钨矿裂隙中,在浅部大多氧化成孔雀石和铜兰。辉钼矿、辉铋矿偶见。全脉地表长1075m,连续长812m,厚0.88~1.74m较稳定,WO3品位较高,民窿刻槽取样一般在0.3%~1.8%,个别达5%以上,Sn0.003%~3%。Ag品位为81.3×10-6~405×10-6,达到工业矿化。5引导工作不断深入地质找矿是一项高智慧、高难度的系统工程。在广东始兴地区钨锡多金属矿找矿过程中,探索和研究始终引导着工作不断深入。在众多繁杂的地质问题中,依据成矿地质背景、区域成矿特征,我们重点抓住了燕山期复式岩体中花岗岩型钨钼多金属矿床(“体中体”式)、高分异演化花岗岩型(“高分异演化”式)铷铌钽钨锡多金属矿床和中上泥盆统控制的层控矽卡岩型钨锡多金属矿床等几个主要矿床类型开展找矿工作。5.1黑云母砂岩的收入广东始兴南山坑地区的找矿发现,南山坑地区复式岩体中存在与二云母二长花岗岩和含石榴子石的白云母花岗岩有关的钨钼多金属矿体(笔者称之为燕山期复式岩体中的(“体中体”式)。从钻孔成果显示,含钨钼多金属矿的二云母二长花岗岩和含石榴子石的浅色白云母花岗岩在空间上与黑云母花岗岩密切共生。ZK303中二云母二长花岗岩与黑云母花岗岩的侵入关系不明显,但花岗岩矿物成分呈明显变化:自下而上为(钾长石化)黑云母钾长石花岗岩—(绿泥石化)黑云母二长花岗岩—(白云母化)二云母二长花岗岩。笔者测得几个黑云母花岗岩样品的SHRIMP锆石U-Pb年龄为:159.0Ma,158.1Ma,157.6和156.0Ma,表明花岗岩形成于早燕山期。在ZK304,ZK105,ZK505钻孔中发现的含钨钼多金属矿的含石榴子石浅色白云母花岗岩虽然与岩基主体黑云母花岗岩在空间上密切共生,但产状上显示二云母花岗岩和含石榴子石白云母花岗岩侵入于黑云母花岗岩中,表明二云母花岗岩和含石榴子石白云母花岗岩形成晚于黑云母花岗岩,可能是不同期岩浆作用的产物。与主体黑云母花岗岩不同期的二云母花岗岩和白云母花岗岩含有钨钼多金属矿体,据此,笔者提出在燕山期复式岩体中寻找“体中体”式钨钼多金属矿床的思想。已实施的ZK104,ZK105,ZK303,ZK304,ZK505成果证实了南山坑矿区Ⅰ号矿带深部存在这种“体中体”式花岗岩型的浸染状钨钼多金属矿体,且潜力巨大。5.2成矿岩心特征花岗岩分异演化与钨锡多金属成矿密切相关(陈骏等,2008)。良源含铷铌钽钨锡钼铋多金属矿花岗岩岩体的的发现验证了高分异演化花岗岩的成矿作用。ZK101,ZK102,ZK301,ZK302和PD1坑探工程勘探出了良源矿区最大的Ⅰ号铷铌钽钨锡钼铋多金属矿体。矿体位于燕山期花岗岩的顶部,矿化类型主要为云英岩型和白云母钠长石花岗岩型,矿石为浸染状及细脉浸染状的云英岩和白云母钠长石花岗岩。矿体在ZK101中厚达141.88m,ZK102中厚达46.07m,ZK301,ZK302钻孔中分别厚达87m以上和75m以上。从岩心观察可以看出,花岗岩具有明显的蚀变分异分带特征,自上向下:云英岩(云英岩型铌钽钨锡钼铋矿体)→白云母化钠长石花岗岩(花岗岩型铌钽钨锡钼铋矿体)→绿泥石化二长花岗岩→钾长石化细粒黑云母花岗岩→细粒黑云母花岗岩。通过对良源矿区高分异演化花岗岩研究,我们认为高分异演化花岗岩型钨矿是指在特定的成矿地质环境中形成的。岩浆侵位后,随着造岩矿物的结晶和挥发组份向上运移和富集,岩浆从熔体逐渐向熔体-溶液和汽化过渡,岩浆晚期和岩浆期后热液阶段之间并无绝然的界线。随着温度、压力的降低,金属矿物主要在岩浆晚期分异阶段伴随钠长石、白(锂)云母和石英晶出,或通过交代早结晶造岩矿物的方式晶出而富集形成铷铌钽钨锡多金属矿床。在具有多阶段岩浆活动的燕山期复式岩体中,矿体一般产于晚期的、演化程度和侵位都较高的小侵入体顶部,呈面型似层状、带状、不规则状产出,常由多个长数十至数百米、延深浅的矿体组成。矿床常出现比较明显的垂直蚀变和成矿元素分带,云英岩化、硅化发育。矿体主要赋存于由成矿花岗岩蚀变形成的云英岩化带和白云母化带,铷、铌、钽、钨、锡、钼矿物主要呈细脉浸染状、浸染状分布于云英岩和蚀变花岗岩中,主要矿物组合为黑钨矿、白钨矿、锡石、辉钼矿、铌钽铁矿、石英、白云母、钠长石等。如果含矿岩体直接成为矿体,则矿体形态简单,品位低、主要发育稀疏浸染状矿化,但规模大。5.3含矿硅卡岩层控特征2008年对南山坑松岗梗地区(Ⅱ号异常带)1∶10000土壤化探异常浓集中心进行槽探揭露发现,上泥盆统天子岭组中以钙质砂岩、灰岩为主的含钙地层已变质为多层矽卡岩,含钨锡多金属矽卡岩呈层状、透镜状分布。矿区实测剖面和ZK722,ZK726等钻探成果显示,由上泥盆统天子岭组控制的含矿矽卡岩主要有三层,自下而上分别厚约102.7m,154m和38m,总厚度达294.7m,其中第二层为主要含钨锡多金属矿的含矿矽卡岩。此后在Ⅰ号异常带泥盆统春湾组地层中也发现了含钨锡多金属矿的含矿矽卡岩。南山坑地区受中上泥盆统春湾组和天子岭组控制的含矿矽卡岩原岩以钙质砂岩为主,层控特征明显。2009—2011年中国地调局《广东始兴—连平地区钨锡多金属矿调查评价》和《广东始兴南山坑—良源地区钨锡多金属矿评价》项目重点对南山坑Ⅱ号矿带进行钻探验证,结果显示松岗梗地区含矿矽卡岩地表分布广且深部延伸十分稳定,呈面型构成了规模巨大的含矿层。5.4共享型《社会主义矿床》铌集中根据我们近年来对南岭东段钨锡多金属矿调查评价成果,特别是广东始兴地区南山坑钨锡多金属矿床和良源铷铌钽钨锡多金属矿床的找矿实践,建立并逐步完善了如下南岭东段地区钨锡多金属矿成矿模式(图1)。(1)南岭东段钨锡多金属矿床类型以石英脉型、花岗岩型(蚀变花岗岩型、云英岩型、细脉浸染型、花岗岩脉岩型、斑岩型)、矽卡岩型为主。矿床地质特征表明,该区广泛分布的W,Sn等矿床在成因上多与燕山期花岗岩有密切联系,钨矿体主要是产在离接触面1000m范围的接触带中。由于区域成矿地质条件的差异,这些矿床类型既可独立产出,又可共存一体、相伴而生,成为“多位一体”的复合矿床。石英脉“五层楼模式”普遍发育,它常与其它类型钨矿共生或伴生组成复合型矿床的一部分,因此,在一定程度上可以作为其它类型矿床的找矿标志。(2)在南山地区燕山期复式花岗岩体中新发现的晚期含浸染状钨钼矿体的花岗岩型(“体中体”式)钨钼多金属矿