湖南安化大溶溪白钨矿床成矿特征及富集条件

鲍振襄，万溶江，鲍珏敏

（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：矿床产于印支期大神山花岗岩株外接触带之下震旦统南沱砂岩组中。矿体产状一般与围岩一致，呈层状、似层状，并呈现同步褶皱。成矿作用是在含钨建造钨初始富集的基础上，在花岗岩侵入产生的巨大热力驱动下发生的。特定层位和岩体是其成矿的必要条件，属似矽卡岩型白钨矿床。

关键词：白钨矿；成矿特征；富集条件；大溶溪；安化县；湖南

1 引言

湖南省安化县大溶溪白钨矿床，是本队新探明的1处新层位的大型白钨矿床[1]。它是通过矿点检查，运用层控矿床理论进行重新认识、评价和勘探而证实的。由于该矿床找矿勘探的成功，曾荣获中国有色金属工业总公司颁发的找矿三等奖。该矿现由湖南湘西金矿与安化县联营开发，年产白钨精矿500t左右，生产的“湘梅”牌白钨精矿产品WO3含量高、杂质成分低，产品畅销国内外，深受用户厚爱。为交流我国华南地区白钨矿床地质情报，特撰文介绍如下，错误与不当之处，恳请赐教。

2 矿区地质概况

大溶溪白钨矿区位于江南地轴西南段之雪峰弧形构造带中段内侧，印支期大神山黑云母二长花岗岩株西端外接触带，南临湘中凹陷带。出露地层主要为新元古界板溪群五强溪组、震旦系及寒武系，走向55°～70°，倾向NW，倾角18°～40°。赋矿地层为下震旦统南沱砂岩组，其岩性主要由下部石英砂岩、含钙粉砂岩和上部含钙砂质板岩、砂质板岩及硅质板岩夹扁豆状含锰灰岩或不纯灰岩等组成，厚30～54.23m。该组地层假整合于板溪群五强溪组之上和下震旦统南沱冰碛砾岩组之下，在矿区出露长度约1200m。

矿区处于EW向香岩溪复背斜西段北侧，于NE—NEE向唐家田斜冲断裂的复合部位，为一处受断裂破坏的不对称的次级向斜构造，即大溶溪向斜构造，且自西向东逐渐由平缓开阔的向斜构造变为紧闭狭窄的向斜构造，大溶溪白钨矿床主要产在地层产状较平缓的向斜构造部位（图1）。

矿区东部出露大神山花岗岩株（γ1-2年龄224～227Ma），该岩株受NE向大神山—中华山深大断裂控制，东西长9km，南北宽6km，面积38km2，呈椭圆形，与震旦系、寒武系及板溪群接触，接触面多与地层层理平行，并与围岩一致地向NWW方向延伸下插，倾角一般35°～46°。整个岩体岩相简单，岩石种属亦较接近。岩石化学成分与华南地区印支期含钨锡花岗岩的化学成分[2]相比，具有酸度偏低（Si O2 69.89%）、碱度偏低（K2O+Na2O6.41%）、钙镁偏高（Ca O3.23%、Mg O1.09%）和铝过饱和（Al2O3 15.01%）的特点，属于贫硅、贫碱、富钙镁和铝过饱和的酸性侵入岩体，亦即非钨锡矿化岩体。此外，矿区内尚见1条走向NEE、倾角65°～89°、长度大于2300m、厚4.6～6.5m的霏细斑岩脉纵贯全区，除侵入到震旦系（包括白钨矿层）外，东北直插大神山花岗岩株，系成矿期后的浅成—超浅成脉岩。

图1 湖南安化大溶溪白钨矿区地质图

1.上震旦统灯影组；2.上震旦统陡山沱组；3.下震旦统南沱冰碛砾岩组；4.下震旦统南沱砂岩组；5.新元古界板溪群五强溪组；

6.印支期黑云母二长花岗岩；7.燕山期霏细斑岩脉；8.断层及编号；9.白钨矿层；10.实测/推测地质界线

3 矿床地质特征

3.1 含矿岩系岩石组合

赋矿地层为下震旦统南沱砂岩组，按其岩性和含矿性可分为上、下两段。

（1）下段主要为灰白色、灰绿色厚层—巨厚层变质砂岩、中粒长石石英砂岩、石英砂岩及含钙细粉砂岩等。其间夹灰绿色—灰色板岩、凝灰质砂岩及层凝灰岩，厚23.83～50.93m，为次要矿层（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层）的产出部位。

（2）上段为主要矿层（l层）的赋存部位，厚2.9～11.15m，岩性自下而上为：①深灰色中层—厚层状含钙质粉砂质板岩，厚0.32～3.02m，由于热变质作用多已变成透闪石石英角岩、透辉石石英角岩、石榴石透辉石角岩等，系最主要的载矿岩石和成矿部位；②浅灰色细粒层状含粉砂质板岩间夹不纯灰岩，厚0.20～1.07m，经热变质作用灰岩多已变成大理岩，局部见弱白钨矿化；③深灰色中层—厚层状硅质板岩间夹含钙质粉砂质板岩，厚0.44～6.7m，部分受热变质作用产生透辉石角岩等；④紫灰色含砾砂质板岩，厚0～0.4m。

3.2 矿体形态产状

该矿床产于大神山花岗岩株外接触带南沱砂岩组的有利部位（图1），主要赋存于大溶溪向斜南东翼，呈单斜层自然延伸（图2），直至花岗岩接触带附近终止（图3）。矿体主要呈层状、似层状，少数为透镜状，具多层性并叠置产出，产状与围岩一致或基本一致，伴随围岩同步褶皱。矿层与围岩没有明显的界线，呈渐变过渡关系。

图2 大溶溪白钨矿区第3勘探线剖面图

1.硅质岩；2.碳质板岩及白云岩；3.冰碛砾岩；4.石英砂岩；5.砂质板岩；6.板岩；7.断层及编号；8.霏细斑岩脉；

9.白钨矿层及编号；10.钻孔及编号；地层及岩体代号说明参见图1

图3 大溶溪白钨矿床纵向剖面图

1.冰碛砾岩；2.砂质板岩；3.板岩；4.黑云母二长花岗岩；5.霏细斑岩脉；6.白钨矿层及编号；地层及岩体代号说明参见图1

详查资料表明，钻孔中一般都可见到4层矿（Ⅰ—Ⅳ层），最多达7层，总厚度为17.3m，占含矿岩系最大厚度的30.06%，平均含WO30.78%。矿区内主矿层为1层矿，位于含矿岩系上部的硅钙质角岩内，控制长度1300m，延深大于860m，一般厚1.12～3.10m，最厚7.82m；含WO30.33%～3.74%，最高6.75%；厚度变化系数51.47%，品位变化系数93.13%。次要矿层（Ⅳ层）控制长度520m，延深790m，一般厚1.01～2.07m，最厚5.61m；含WO30.25%～0.75%，最高3.90%；厚度变化系数79.29%，品位变化系数114.93%。其他两层矿（Ⅱ、Ⅲ层）控制长度450～480m，延深54m，平均厚度1.16～1.54m，平均含WO30.35%～0.44%；其连续性与成矿性较差，成矿部位变化也较大。但总体上各矿层均可在地层 岩石柱状剖面上进行对比（图4），明显地呈现出沉积矿床或层控矿床的某些地质特征。然而在地表一般仅能见到上部矿层（Ⅰ层）露头，其他3层矿类似于隐伏矿体的性质。

图4 大溶溪白钨矿床柱状对比图

1.冰碛砾岩；2.石英砂岩；3.板岩；4.粉砂质板岩；5.白钨矿层

3.3 岩（矿）石成分及结构、构造

3.3.1 岩（矿）石化学成分特征

岩（矿）石化学成分的主要特征是：高铁（Fe2O32.44%～5.45%，最高6.93%）；高锰（Mn O0.25%～1.5%，最高3.75%）；高钙（Ca O1.21%～3.28%，最高11.69%，含锰灰岩达34.95%）；高镁（Mg O 0.67%～2.01%，最高6.08%）。由于富含与钨亲合力强的锰、铁等组分岩石组成的“富集障”，可以促使钨的成矿流体聚集沉淀；又由于含钙（镁）岩石十分利于含矿热液进行渗滤交代作用，岩石中较多的Ca CO3能与WO2-4发生离子交换而形成白钨矿。所以，从一定意义上来说，在铝硅酸盐类碎屑岩石中， WO3含量与Mn O、Ca O（Mg O）和Fe2O3含量成正比关系。

3.3.2 微量元素特征

该矿床岩（矿）石微量元素（表1）以富集亲铁元素Mn、Cr、Ni、Co等为特征，尤以似矽卡岩型矿石含量最高，分别高于上部地壳平均值（SRTaylor等，1985）的14.5倍、1.8倍、4.7倍和4.2倍，即使是其围岩（粉砂质板岩夹薄层灰岩），上述元素也同样具有高含量的特征。正是这一特征对该矿床含矿岩系中钨的初始富集至关重要。研究认为，本区除石英砂岩中可能有少量微粒白钨矿碎屑散布于岩石中外，大部分的钨可能是以离子状态被泥质及铁锰氧化物所吸附。黏土、Si O2和Mn O胶体都带负电荷，W6+具较高的单位表面电荷，容易被上述胶体吸附[3]。其次可能呈类质同象或微包裹体赋存于造岩矿物中。铁族元素矿物、长石云母类等都有较高的钨含量。这与前述岩（矿）石化学成分特征及钨的成矿关系是一致的。

表1 大溶溪白钨矿床岩（矿）石微量元素分析结果（×10-6）

注：由湖南冶金地质研究所实验室测定，1996。

3.3.3 矿石矿物成分

矿石矿物成分简单。金属矿物主要为白钨矿，仅少量矿石中见到闪锌矿、黄铜矿、方铅矿及磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂等。主要载矿岩石及脉石成分为石英、石榴石、透辉石、透闪石、绿帘石、斜黝帘石，次为少量白云石和方解石。

3.3.4 矿石结构、构造

矿石结构、构造依矿石类型而异。似矽卡岩型矿石为本区主要的矿石类型，白钨矿主要集中分布于条带状、脉状和块状透闪石、透辉石和石榴石发育的硅钙质角岩内，矿石多为浸染状或条带浸染状构造；大多呈他形粒状或浑圆碎屑粒状，少数为半自形、板状晶体，由于变质作用或脉石矿物交代，部分为极不规则状，粒径一般为0.2～0.6mm，少数板状晶体大者1～5mm，载矿岩石（角岩类）则多为鳞片花岗变晶结构。变质砂岩型矿石的白钨矿主要嵌布于碎屑矿物颗粒间或分布于胶结物中。此外，部分矿石中颗粒较大的白钨矿，由于受后期应力作用的影响，常呈现压碎结构等。

3.4 矿石选矿效果及产品质量

湘西金矿采用重 浮联合流程回收白钨矿（原矿品位WO30.502%）获得以下指标：浮选精矿品位WO374.93%，重选精矿品位WO373.44%，总回收率84.41%，产品质量符合国家GB2825—81白钨精矿一级Ⅱ类标准。湖南有色金属研究所采用单一浮选（原矿品位WO34.86%）获得以下指标：精矿品位WO377.54%，总回收率82.11%，产品符合国家GB2825—81白钨精矿一级Ⅰ类标准；其所作重 浮选矿流程试验结果，白钨精矿品位WO374.57%，总回收率85.61%。目前，湘安钨矿生产的“湘梅”牌白钨矿产品各项指标均优于GB2825—81一级Ⅱ类标准。

4 钨的富集条件

（1）大溶溪白钨矿床的矿体主要赋存于下震旦统南沱砂岩组的上部和底部层位，多层叠覆，呈层状、似层状顺层产出，并与围岩一起经受区域变质和构造形变。与煤层相类似，白钨矿层在柱状剖面上，其相邻钻孔可作地层 岩石对比。而当南沱砂岩组一旦被花岗岩同化或部分同化，白钨矿层亦不存在，故矿层无论在横向上还是纵向上延伸至花岗岩接触带附近即行消失。这充分反映白钨矿层与南沱砂岩组有密切的依存关系。

资料表明，区内南沱砂岩组的钨丰度是相当高的[4]，平均61.4×10-6（据561件光谱半定量分析样品，下同），是上覆地层南沱冰碛砾岩组（8.6×10-6）的7.1倍，也是大神山花岗岩（18.86×10-6）的3.3倍。这是因为处在地质历史中的沉积间断面上的南沱砂岩组，于海侵序列下部由砂质、粉砂质向泥质或泥钙质的过渡带中，在沉积分异尤其是早期海底火山热泉（喷溢）同沉积过程中，富含与钨亲合力强的锰、铁及钙质组分组成的“富集障”，可以通过岩性和岩石组合达到最佳聚矿作用，从而使钨元素浓集。由此可见，大溶溪白钨矿床的成矿物质应主要来自富含火山物质的含钨火山沉积建造即南沱砂岩组。地层是其成矿的先决地质条件之一。

（2）本区经历了加里东运动和印支运动等多次构造运动，伴随构造运动的发生和发展，在宏观上产生了与区域同步的褶皱构造及断裂构造。由于厚50余米的含矿岩系，特别是厚仅数米至十余米的上部板岩层，被夹持在上覆厚达150余米的无层理的块状冰碛砾岩层及下伏厚大的浅变质岩系（板岩）之中，显然构成了岩石 构造的弱化带，故在其机械物理性质不同的2种岩石接触面附近或其下，容易产生层间断裂系统，当有岩浆入侵和构造应力作用时，具有多个脆弱面的含矿岩系便成为半开放区域，为矿质充填交代作用的进行提供了良好的空间条件。尤其是含矿岩系上部岩层微细层理发育并富含钙质，且其上覆层为具塑性和不透水性的泥质岩层，对其成矿起着屏蔽效应，从而促使成矿作用发生在物化性质有着明显差异的2种岩石接触面之下，并形成富矿层（Ⅰ层矿）。显然，这除了含矿热液具有选择性交代作用因素外，构造作用的成矿前提也是显而易见的。

（3）印支运动使区内古老地块发生了强烈而普遍的断裂构造，同时伴随岩浆岩的入侵。由于岩体侵入产生的热扩散作用和热液作用，首先产生显著的热接触变质效应，在其周围形成宽500～1000m的以角岩化为主的强烈变质蚀变带（热晕），含矿岩系中的不纯碳酸盐岩和含钙碎屑岩层则形成大理岩和似矽卡岩。同时，从岩浆岩体析出的矿化剂（H2O、CO、Cl等）也随之在岩体内外接触带的热晕中活动，并以其巨大的热动力促使含矿岩系中的成矿元素W活化，从中吸取钨成矿物质，在岩体外接触带的有利层位（岩性）和构造部位，于中温（爆裂温度160～298℃）条件下成矿。所以近岩体部分热晕温度高，则钨的成矿位置距岩体远。由于这种成矿的岩浆热力（液）活动主要是围绕岩体的外接触带发育的，故其所形成的白钨矿体（化）也必然是发育在岩体外接触带或其附近，与岩体有着密切的时空关系。岩浆热源是成矿的必不可少的地质条件。

总之，大溶溪白钨矿床产于浅源岩体的外接触带中一定岩性和岩石组合的特定层位，岩体和特定层位是其成矿的必要条件。它是在含钨建造钨初始富集的基础上，在印支期通过构造及由此引起的变质热液，进而在岩浆向上侵入时的热力和动力梯度驱动下，促使分散在含钨建造中的钨活化转移并形成含矿流体，向岩体外围低能封闭区迁移，于岩性和构造的有利部位充填交代和沉淀形成矿床。岩浆作用在该矿床成矿过程中的主要作用是提供热源，同时也为钨成矿作用提供了一定数量的成矿物质。其成因属似矽卡岩型白钨矿床。

参考文献

[1]鲍振襄.层控白钨矿床新层位及其地质特征[J].地质论评，1984，30（6）：595-599.

[2]南京大学地质系.华南不同时代花岗岩及其与成矿关系[M].北京：科学出版社，1981.

[3]花友仁.华南地区的地壳演化和钨矿床的形成[J].地质与勘探，1984（5）：1-11.

[4]鲍振襄.层控白钨矿床新层位与成矿地质特征及找矿意义[J].湖南冶金地质，1989（1）.

[5]朱焱龄，李崇佑，林运准.赣南钨矿地质[M].南昌：江西人民出版社，1981.

[1]文章来源：《江西地质》，2000年第4期。作者简介：鲍振襄（1933—），男，湖北襄阳人，高级工程师，从事金属矿床找矿勘探、综合研究。