渣滓溪锑矿床中白钨矿的产出特征及找矿意义

渣滓溪锑矿床中白钨矿的产出特征及找矿意义_追寻地质梦湖

崔立峰1，陈明辉1，2，鲍振襄1，鲍珏敏1

（1.湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007；[1]

2.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083）

摘 要：湖南安化渣滓溪钨矿为与渣滓溪大型脉状锑矿异体共生的矿床，受同一成矿层位（岩性）、不同构造期次（类型）控制。区内地层主要为新元古界板溪群五强溪组浅变质的碎屑沉积岩火山碎屑沉积岩。矿床位于2条NE向区域性逆冲断层所夹持的抬升断块内。矿区已发现含钨矿化层28层，层控（岩控）特征明显。钨矿化富集段亦为主要锑矿脉主富集段，钨与锑为同源不同期的产物。白钨矿主要呈细脉状产于岩石节理裂隙中，矿体规模较小，形态复杂，矿化不均匀至极不均匀。构造应力是完成元素活化、迁移、沉淀和富集的主要成矿机制，矿床属于动力变质热液成因。成矿具有侧伏延深、分段富集的特点。矿区含钨层众多，成矿空间较大，具有较好的找矿前景。

关键词：白钨矿；产出特征；钨锑时空关系；找矿意义；渣滓溪；湖南

1 问题的提出

渣滓溪锑矿床为华南地区著名的大型脉状充填锑矿床[1—3]，位于安化县西南的奎溪乡境内，地理坐标：东经110°49′，北纬28°16′。该矿早在1906年即被发现并开采。20世纪50年代成立渣滓溪锑矿，至1984年以前，矿山在开采锑的同时兼采钨。1985年至今，由于钨资源不清，矿山专采锑。

1982年，湖南省有色地质勘查局二四五队在对渣滓溪锑矿评价的同时，进行了白钨矿的调查。工作结果认为，矿体规模小而复杂，矿化极不均匀，可作为采锑的同时兼采钨①。2008年，湖南省地质矿产勘查开发局四一八队，在实施《湖南省安化县渣滓溪锑（钨）矿接替资源勘查》项目时，发现白钨矿化层26层，可圈出工业矿体的有11层，探获334钨资源量13401t②，得出类似的结论：矿体小而不规则，矿化极不均匀，并建议矿山边采边探。

作为与锑的成矿同层位、同部位，且达到一般工业指标要求，具有一定的规模，并可单独圈定矿体的异体共生钨矿，完全有必要进行综合评价，以提高矿床的经济价值和经济效益。鉴于此，湖南安化渣滓溪矿业有限公司在2012年发现矿层28层，圈定了22个矿体，平均厚2.04m，平均品位ω（WO3）=0.824%，达到了预期的探矿效果。

2 区域成矿地质背景

在大地构造上，本区位于扬子板块与华南板块交接部位，雪峰弧形构造成矿带中段南侧。区域出露地层主要为新元古界板溪群一套厚大的浅海相浅变质的碎屑岩和火山碎屑岩系，白钨矿层主要赋存于板溪群五强溪组上段，即五强溪世最后一次火山喷发期形成的火山碎屑岩系中③。

区内断裂构造发育，主要为NE向逆冲断层，和与之近于垂直的成组成带出现的NW—NWW向的一组次级扭裂面（平移断层），前者为区域主要导矿构造，后者则为渣滓溪锑矿脉的容矿构造，而白钨矿则主要赋存于与岩层产状近于垂直的NW—NWW向节理裂隙及层间节理裂隙内。

岩浆活动微弱，仅在矿区外围见2条云煌岩脉，与成矿无关。

3 矿区地质概况

3.1 地层

矿区地层主要由连续沉积的纹层状板岩、凝灰质板岩和层凝灰岩夹石英岩状砂岩、长石石英砂岩、凝灰质砂岩组成，隶属板溪群五强溪组第一段和第二段。依据沉积韵律、岩性及岩石组合，将矿区地层划分为两段11层①，其中第一段（Ptbnw1）分7层，区内出露第3～7层；第二段（Ptbnw2）分4层，为矿区主要容矿层位。总厚1085.26～1533.5m。自下而上简述于此。

（1）五强溪组第一段（Ptbnw1）。

第三层（Ptbnw1-3）：由厚层状杂砂岩和底部石英岩状砂岩组成，其中夹少量凝灰岩。厚86.46m。

第四层（Ptbnw1-4）：下部为粉砂质板岩夹厚层条带状杂砂岩，上部为纹层状板岩。厚81.16m。

第五层、第六层（Ptbnw1-（5-6））：下部为杂砂岩、凝灰质砂岩，其中夹不稳定的石英岩状砂岩；上部为凝灰质粉砂岩；全层夹凝灰质板岩。厚137.37～142.17m。

第七层（Ptbnw1-7）：底部为石英岩状砂岩；其余由杂砂岩、凝灰质砂岩组成。其间下、中部夹凝灰质粉砂岩和凝灰质板岩，顶部夹凝灰质粉砂岩或凝灰质板岩。厚242.22～270.81m。

（2）五强溪组第二段（Ptbnw2）。

第一层（Ptbnw2-1）：下部为石英岩状砂岩，局部为石英砂岩；中部及上部为杂砂岩夹凝灰质板岩；顶部为石英岩状砂岩，局部为石英砂岩。厚48.05～136.40m。

第二层（Ptbnw2-2）：主要由条带状凝灰质板岩组成，中上部夹一层稳定的凝灰岩，全层尤其是中部夹凝灰质粉砂岩和少量凝灰质板岩。厚104.75～131.72m。

第三层（Ptbnw2-3）：下部由石英砂岩、长石石英砂岩、纹层状凝灰质板岩、凝灰质板岩、凝灰质砂岩及杂砂岩组成，见3～5层纹层状凝灰质板岩，并以稳定的1层纹层状凝灰质板岩为中上部与下部的分层岩石；中上部由中厚层状石英砂岩夹凝灰质砂岩、凝灰质板岩、砂岩板岩及少量条带状砂质板岩组成。厚75.37～401.54m。

该层位为白钨矿化层的主要容矿层，也是辉锑矿脉的主要容矿层之一。

第四层（Ptbnw2-4）：底部为板岩、凝灰质板岩；下部为层凝灰岩，其中夹一层稳定的凝灰岩；上部为纹层状或条带状凝灰质板岩夹凝灰质粉砂岩；全层夹少量凝灰质砂岩。厚239.88～409.64m。

3.2 构造

3.2.1 褶皱

矿区总体为单斜构造。岩层走向40°～80°，一般为60°～75°，倾向SE，倾角42°～88°，一般为50°～65°，局部地段岩层产状略有变化，形成低序次的背、向斜褶曲。在矿区东部石板冲一带，岩层倾角变陡，为70°～80°，个别达88°甚至反向倾斜。

3.2.2 断层

矿区断裂构造发育，计70余条，与锑成矿关系甚为密切。构造方向以NW—NWW向为主，NE向次之。按其与成矿关系简述如下。

（1）配（运）矿断层。

出露于矿区南部的F3断层为矿区主要配（运）矿断层，总体走向295°，倾向NE，倾角52°～80°。走向长2600m，断裂破碎带宽0.63～20.7m，一般1.5～4m，由碎裂化岩、糜棱岩、构造角砾岩、构造透镜体、石英脉、锑矿化及断层泥组成，具硅化、黄铁矿化。断裂带岩石扭曲、片理化强烈，平行于主构造面之次级构造裂面发育。断层面上陡下缓呈舒缓波状延伸，垂直及水平断距均在80m左右，属压扭性断层。区内所有锑矿脉、钨矿化层均位于该断层上盘。

（2）容矿断层。

矿区的容矿断层系位于F3断层上盘成组成带分布且走向为290°～330°的平移断层（扭裂面），倾向NE，倾角58°～85°，局部反向。断层面上见5°～25°的近水平擦痕。走向长44～804m，倾斜一般大于225m，最大延深大于1000m，为其走向长度的1.5～5倍。断层面平直光滑，旁侧平行裂隙发育。断裂破碎带较紧闭，片理化较强，一般宽度小于0.5m，常呈小透镜状或膨胀狭缩出现。该组断裂结构面具有压、扭、张结构面的复合特征，以扭裂面为主。

此外，在石板冲矿段及矿床深部尚见到少而分散的NE向断层，是上述NW向断层的配套成分，走向与区域导矿构造方向一致，少数表现为层间断裂裂隙。走向长度一般小于200m，破碎带宽0.05～1.5m，多数小于0.5m，其结构面特征与NW组相似，多具压性及压扭性特征，水平断距一般1～10m。

3.2.3 节理

节理是矿区岩石中广泛发育的1种构造，也是本区钨矿化最重要的容矿构造。据井下调查，含钨矿化层的节理以走向290°～330°、倾向NE、倾角71°～81°的1组最发育，其产状与岩层产状近于垂直或大角度相切，为细脉型钨矿的主要容矿构造④。其次为走向60°～70°、倾向SE、倾角30°～55°的层间节理裂隙，为层间脉状钨矿的主要容矿构造。

资料表明，走向NW—NWW的1组倾向节理，其力学性质属于剪节理，节理产状较稳定，破裂面平直光滑，充填的白钨矿细脉宽度较均匀，脉壁较为平整，宽度一般为1至数毫米，长度为数十厘米至数米，规模甚小，发育的密集程度不一。研究表明，本区的构造节理是区域构造运动的产物，属于与断层有关的伴生剪节理。

4 矿层（体）特征

4.1 矿层（体）形态产状

渣滓溪钨矿由28个钨矿化层及赋存其间的大小不等的众多钨矿体组成（图1）[2]。矿体受岩性和构造双重因素控制，主要产在岩石力学性质脆硬的中厚层状石英砂岩、长石石英砂岩、凝灰质砂岩及含凝灰质砂质板岩、凝灰质板岩互层或夹层中。

在含钨层中，发育着沿层出现的陡倾斜的、疏密不等的节理裂隙充填的白钨矿细脉、含钨石英脉，当这类细脉比较密集时，便构成白钨矿体。每个含钨层可圈出数个矿体，含钨层沿岩层分布，呈层状、似层状，产状与围岩一致。矿体则成透镜状、扁豆状、巢状、囊状等复杂形状，沿含矿层走向及倾向均不连续。单个矿体走向长度小者3～10m，大者30～50m，最大164m，矿石厚1～3m，最厚达6.93m，平均1.66m，ω（WO3） 0.117%～3.994%，最高30.61%，平均0.87%。单条白钨矿细脉含ω（WO3）达65.25%。

4.2 矿石特征

主要矿石矿物为白钨矿，次为辉锑矿，少量黄铁矿，微量黑钨矿、闪锌矿等。非金属矿物以石英为主，次为方解石、铁白云石、绢云母和绿泥石。微量矿物有锆石、磷灰石、金红石、钛铁矿和石榴石等。白钨矿通常呈白色、米黄色，油脂光泽，经紫外光照射，常发天蓝色荧光。

矿石具粒状结构、充填交代结构。矿石构造主要为浸染状构造和细脉状构造。依据矿石矿物组合将钨矿石划分为2个自然类型，即石英 白钨矿型矿石、石英 辉锑矿 白钨矿型矿石，前一种矿石类型为主要矿石类型。

图1 渣滓溪钨矿矿层分布图

4.3 围岩蚀变

白钨矿的围岩蚀变单一，蚀变强度弱，主要为硅化，次为方解石化。蚀变范围仅数毫米或不明显。

4.4 成矿阶段的划分

本区钨矿有2个成矿阶段，即早期石英 白钨矿阶段和后期石英 白钨矿 辉锑矿阶段，早期为最重要的成矿阶段，后期为叠加成矿阶段，尤其在NW—NWW向组扭裂面的两侧最发育。

4.5 白钨矿与辉锑矿的时空关系

（1）白钨矿与辉锑矿同受断裂裂隙控制，只是各自矿体赋存的断裂裂隙级次不同、生成时间上有先后之分。构造发育的初始阶段，产生节理裂隙，充填白钨矿；后期构造活动加剧，产生扭性断裂面，充填辉锑矿。故辉锑矿脉中一般未发现白钨矿，少数见有白钨矿化者，大多呈角砾状。由此可见，该矿中的白钨矿早于辉锑矿生成。

（2）白钨矿的生成温度为235～335℃，辉锑矿的生成温度为130～290℃，前者为中温，后者为中—低温，二者属不同成矿阶段的产物。

（3）辉锑矿的主要脉组（Ⅰ脉组）分布在白钨矿层最密集的地段，锑钨矿的空间分布近于一致，即均产在F3断层上盘，且白钨矿层富集地段，也是辉锑矿脉最发育地段。

（4）白钨矿层与辉锑矿脉的容矿层位相同，只是白钨矿的成矿比辉锑矿的成矿在岩性方面的选择性更强而已。

（5）白钨矿与辉锑矿都很纯净，杂质成分含量少（表1），表明二者成矿物源一致且较单一。值得注意的是白钨矿中含ω（Sb）0.323%，而辉锑矿中的WO3未检出。

表1 白钨矿与辉锑矿单矿物分析结果表

分析单位：湖南有色地质研究所，1983；常量元素单位为（%），贵金属元素含量单位为（×10-6）。

（6）气液包裹体成分分析表明（表2），包裹体中液相溶液的变化如下：①白钨矿中阳离子含量为Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+，阴离子含量为Cl-＞F-，属Cl--Ca2+（Mg2+）-Na+型流体；②与辉锑矿共生的石英包裹体中阳离子含量为Na+＞Ca2+＞K+＞Mg2+，阴离子含量为F-＞Cl-，属F--Ca2+-Na+型流体；③从白钨矿到石英包裹体中Na+/K+值为1.9→3.7，即从白钨矿到石英（辉锑矿）阶段增加，前者Na+/K+值较低，后者较高。包裹体中气相成分的变化如下：①白钨矿和石英中CO2、H2O含量均高，但微量元素气体的摩尔数白钨矿为XCO2＞XH2O＞XCO，而石英（辉锑矿）为XH2O＞XCO2＞XCO；表明白钨矿中成矿溶液具有较高的CO2，而石英（辉锑矿）则具有较高的H2O，故微量元素气体分子数量是钨、锑的良好矿化标志。总体上成矿流体成分从早期白钨矿阶段到晚期辉锑矿阶段由富CO2向富H2O转变，这可能反映了后期大气降水的混入。由此可见，白钨矿与辉锑矿系同一成矿溶液来源的不同阶段温度、压力和构造条件下的产物。

表2 流体包裹体成分表（mg/10g）

分析单位：湖南有色地质研究，1983。

综上所述，白钨矿与辉锑矿应属同一类型的矿床，系同源不同期的产物，即早期阶段生成白钨矿，晚期阶段生成辉锑矿，为钨锑异体共生矿床。

（7）矿化富集规律。

a.矿化富集于一定层位和岩性部位。区内白钨矿化主要分布于五强溪组第二段第三层，以凝灰质板岩、砂质板岩与凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩（或凝灰质砂质板岩）、石英砂岩，长石石英砂岩组合的岩性序中之砂岩型硬脆性岩石对矿化最为有利，具有明显的层控（岩控）效应。

b.矿化富集程度与节理裂隙疏密度密切相关。区内白钨矿化主要分布于F3断层上盘10～260m范围，尤其10～130m范围矿化更为富集。白钨矿主要呈细脉状赋存于与岩层产状近于垂直的一组NW—NWW向节理裂隙中，其次为NE向层间节理裂隙，当这两组节理裂隙同时发育时，矿化最为富集。所有矿体都是在节理裂隙发育地段由较密集的白钨矿细脉充填构成的，如果钨细脉稀疏以及无钨细脉出现，则仅有钨的矿化或无矿化。由于节理裂隙发育程度不等，因此造成矿化的不均匀甚至极不均匀。

c.成矿具有侧伏延深和分段富集特点。在垂向上，矿体有自西南浅部向东北深部侧伏的特点，侧伏角60°～80°。据坑道揭露，白钨矿分中段富集，矿化富集地段主要分布于410～158中段，次为-25～-160中段；110中段～-20中段矿化相对较差②，总体上向深部有变差的趋势。

（8）矿床成因雏议。

本区白钨矿床严格受到地层（岩性）和构造双重因素控制。地层（岩性）是成矿的基础，构造是条件。据区域成矿背景研究，五强溪世是火山喷发的强烈时期，频繁的火山喷发作用又与海水进退相随。从火山岩出现的部位分析，五强溪世至少有4次火山喷发，且一次比一次强烈，持续时间也更长③。渣滓溪钨矿处于五强溪世晚期泥质复理石建造，富含火山凝灰质，形成于弧间盆地[4]，推测其原始沉积建造中W丰度可能较高（渣滓溪矿区五强溪组上段含W量为7.2×10-6）并富含渗流热卤水，从而为成矿提供了物源。

辉锑矿硫同位素组成测定结果，δ34S值变化范围为4.7‰～10.4‰，平均8.0‰（20件），极差5.7，标准差5.7，与热液矿床硫同位素组成比较接近。其硫源可能主要来自均一化程度较高的地壳深部或下地壳，包括火山源硫，但在成矿过程中部分受到含重硫同位素的围岩硫的混杂，而使其硫同位素出现较大的正值。

据白钨矿中稀土元素分布特征的研究表明[5]，白钨矿中的稀土元素分布是不均匀的；不同稀土元素配分模式同时存在于同一白钨矿颗粒中，反映白钨矿在结晶过程中，其形成的溶液环境是不断变化的。白钨矿中的Sm-Nd和Sr同位素地球化学研究表明[6]，成矿流体中Nd主要有两个来源，一部分可能来自新元古代地层或下伏陆壳基底的碎屑岩，另一部分很可能与冷家溪群的基性、超基性岩有关。白钨矿中高放射性成因的Sr很可能是下伏地壳结晶基底提供的。

与辉锑矿共生的石英包裹体的氢氧同位素测定结果[7]，δD为-61‰～65‰，δ18OH2O为-6‰～8‰，变化范围很窄。在δD-δ18OH2O图解上，都落在大气降水线附近，表明在辉锑矿阶段成矿流体表现出明显的大气降水特征。

作为区域主要控矿构造和导矿构造的NE向逆冲断层及其次级断层对成矿的控制作用是十分显著的。矿床产在2条NE向断层所夹持的抬升断块内，以水平挤压作用形成，断裂结构面具压扭性特征；而在矿床成矿期，由于处于上升隆起区，断裂处于引张状态，有利于矿脉的充填[8]。矿区内所有钨矿化均赋存于F3断层上盘10～260m范围内，尤以10～130m范围矿化较强，含钨细脉主要充填在与岩层产状近于垂直的NW—NWW向剪节理中。

地球化学和矿床研究表明，钨在成矿热液中的迁移形式十分复杂，往往具有多种形式。但越来越多的人认为杂多酸络合物在中—低温条件下的可溶性和迁移性，并可作为许多成矿组分的共同载体而使它们共同进入地球化学迁移并生成一定的元素共生组合[9，10]。据渣滓溪白钨矿流体包裹体测定资料，成矿流体为酸性、贫氟、中—低等盐度的中低温热液，当Si、Sb、P等离子存在时，便可形成钨的杂多酸，如H3[Sb（W3O10）]·x H2O，一旦与碱性溶液发生中和，就形成白钨矿、辉锑矿及磷灰石组合。区内LD151老硐发现层状白钨矿与胶磷矿共生，标本分析ω（P2O5）22.45%，还有辉锑矿及石英便是佐证。本区白钨矿形成的中—低温度可以从古火山及变质作用中获得，有利于钨杂多酸的形成和迁移。

构造地球化学研究成果认为[11]，构造动力是完成地球化学过程的一种驱动力，它通过影响元素的地球化学行为和影响岩石热力学体系，促使元素活化，并驱动其从高应力场向低应力场迁移。本区穿过板溪群的NE向区域性断裂中，含W量为3.8×10-6～5.3×10-6，高于上部大陆地壳平均值（Tay-los SR等，1985）0.2×10-6的19～27倍，应为含W流体的迁移通道。研究表明[12]，含矿流体在高压应力驱动下迁移，一旦进入降压部位，体系的热力学平衡受到破坏，发生一系列物理化学变化，流体由于降压而沸腾，CO2、H2S气体逸出，水汽蒸发并导致流体浓度增大，氧逸度增加，络合物分解，成矿元素沉淀富集成矿。渣滓溪钨矿的成矿作用是在构造应力作用制约下的动力地球化学作用的结果，故其成因归属于动力变质热液矿床。

5 找矿意义

渣滓溪钨锑矿区位于雪峰弧形构造成矿带中段的渣滓溪锑成矿亚带，受矿源层和区域深大断裂控制，钨与锑为异体共生矿床，产于同一地层层位（岩性）、不同构造部位。区内地层主要为板溪群五强溪组浅变质的碎屑沉积岩和火山碎屑沉积岩系。矿床赋存于区域性逆冲断层所夹持的抬升断块内，钨矿化均产于矿区F3配（运）矿断层上盘之节理裂隙中，呈细脉状产出，白钨矿化富集地段，也是锑矿脉（Ⅰ脉组）的主要地段。

勘查资料表明，渣滓溪钨矿走向长900m，宽260m，出露标高430m，控制最低标高-160m，垂深大于600m。初步查明钨矿化层有28层，产状与地层产状一致，呈层状、似层状平行分布。一般长150～260m，厚2～8m，矿层内单个矿体沿含钨层产出，主要呈透镜状、扁豆状、团块状及囊状，次为层状、似层状，单个矿体走向长一般30～50m，大者70～160m，小者3～10m，ω（WO3）0.30%～3.994%，平均0.87%，矿石品位较富。其深部成矿空间较大，矿体沿倾向发育较深，具有较好的成矿前景。通过渣滓溪钨矿评价实践表明，在已知矿区内找共生矿产是实现“就矿找矿”的一条重要途径[13]，达到资源效益最大化。

6 结语

作为我国优势矿产资源，以其资源的稀缺性、钨的特殊性能及应用，一直是我国的战略资源。渣滓溪钨矿是渣滓溪大型锑矿床中达到一般工业指标，又具有一定规模、可单独圈定矿体的异体共生的锑钨矿床。市场适销对路，经济价值较大，能在开采主矿种锑的同时兼采钨。矿石经小型试验研究⑤，获得的白钨精矿品位70.08%，钨的回收率86.18%，矿石技术加工性能良好，表明该矿的钨资源达到综合利用的技术经济指标和利用价值。因此加快该矿区钨资源的探采经济上可行，技术上可靠。

渣滓溪矿业有限公司（原渣滓溪锑矿）是百年老矿山，采、选、冶设备齐全，开采技术及矿产品深加工能力达到国内先进水平。矿区内的白钨矿与辉锑矿绝大多数是异体共生，但分布一致，且多数地段锑矿开采在先，其开拓、运输、提升、照明、通风、排水等系统已形成，在今后开采白钨矿时只需略加修整即可利用，大大降低了采矿成本，可以实现资源效益、经济效益和社会效益的共赢。

注 释

①湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省安化县渣滓溪锑矿区评价地质报告，1984.

②湖南省地质矿产勘查开发局四一八队.湖南省安化县渣滓溪锑（钨）矿接替资源勘查报告，2010.

③湖南省有色金属地质勘查局二四五队.湖南省安化县渣滓溪锑矿区外围普查地质报告，1984.

④湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省安化县渣滓溪矿区钨矿详查阶段性报告，2012.

⑤长沙矿冶研究院.湖南省安化县渣滓溪锑矿综合回收钨选矿小型试验研究，2007.

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[1]文章来源：《湖南地质学新进展（11）》，2014年第11期。作者简介：崔立峰（1987—），男，湖南益阳人，助理工程师，主要从事矿产地质与环境地质勘查工作。

[2].渣滓溪白钨矿细脉、含钨石英细脉主要产于疏密不等的节理裂隙中，矿化不均匀至极不均匀，即使用最密的勘查工程间距圈定的矿体，也包括了其中的矿化蚀变甚至无矿夹石在内。因此，该钨矿的“矿体”实际上是“含矿体”，即由矿体及其间的矿化构成的地质体。