湘西前寒武纪白钨矿床成矿特征及控矿因素

湘西前寒武纪白钨矿床成矿特征及控矿因素_追寻地质梦湖

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：湖南西部前寒武纪白钨矿床，主要分布于雪峰隆起构造带，赋存于浅变质的硅铝质碎屑岩夹钙质板岩、碳酸盐岩中。矿床的空间分布总是与特定的层位和岩性联系在一起，并严格受构造控制，属变质热液型白钨矿床类型。

关键词：白钨矿；成矿特征；主要控矿因素；湘西

1 区域成矿地质背景

湖南西部前寒武纪白钨矿床，位于扬子与华南两大板块边缘接合部位，沿江南地轴之雪峰隆起构造带展布（图1），组成我国著名的湘西前寒武系与浅变质岩系有关的金锑钨矿床成矿系列。它们是在同一地质构造背景、同一成矿作用方式下于同一矿源和热（动）力条件下形成的具有成矿联系的一组矿床[1]。在其成矿过程中，由于成矿热源的化学组分、温压条件和赋矿地层成矿元素初始丰度的差异，致使水岩反应的产物不尽相同，从而分别形成了金锑钨、金钨、锑钨和钨4种类型，属同一成因（变质热液热接触变质热液）的钨矿床。

图1 湘西钨锑金矿床分布与地质构造略图

1.第四系；2.第三系—白垩系；3.三叠系—泥盆系；4.志留系—震旦系；5.元古界；6.侵入体；7.区域背斜轴线；

8.区域断层；9.矿带；10.主要钨矿床；11.主要金矿床；12.整合/不整合地质界线

从上地幔顶部构造与湘西金锑钨矿床分布来看，主要矿床大多出现在上地幔次级隆起的边缘，即近EW向的常德幔隆带与湘中幔凹带的过渡带。它们是地壳长期活动带，控制着前寒武纪地层岩相的分布，也控制着古生代和中、新生代的地层岩相分布和构造 岩浆活动，并成为上部地壳热液活动、水岩反应最活跃的地带，因而成矿地质构造条件优越。

区域地质构造具有成生历史长、经历多期次（晋宁、加里东、印支—燕山等）构造运动的特点，其中以志留纪末的加里东运动最为重要，也是主要成矿期。矿床严格受EW向构造、NE向构造、EW向与NE向复合构造的控制。EW向构造在本区表现十分强烈，为一系列近EW向的褶皱和逆冲断层，其形成时间早，活动时间长，属导矿断裂构造，受其控制的矿床多分布在该构造带旁侧数十米至百余米范围内。NE向构造以呈NE50°～70°的复式背、向斜及规模较大的逆冲断层为主，或复合在EW向构造之上、或斜列分布其间，矿床沿构造带两侧分布，多数矿脉走向与区域构造线一致。NE与EW向构造复合部位控制的矿床，明显表现在西冲矿带和沃溪矿带东端，两种构造成分复合在一起，共同控制着矿床的产出。

区内广泛发育中新元古界冷家溪群、板溪群和震旦系。冷家溪群出露厚度近8000m[2]，岩性分上、中、下三段：下段为灰色、青灰色板岩，夹少量透镜状变质粉砂岩、细砂岩；中段为灰色、深灰色厚层—巨厚层变质粉砂岩、细砂岩夹灰色板岩；上段为灰色板岩、层纹状板岩夹厚层变质细粒石英砂岩、变质凝灰质石英砂岩，为钨矿床（化）赋存部位。板溪群分上、下两组。下部马底驿组厚774～1260m，岩性分上、中、下三段：下段为灰绿色层纹状板岩、长石石英砂岩，底部见0～2m厚的底砾岩，与冷家溪群呈不整合接触；中段主要为紫红（灰）色绢云母板岩、砂质板岩，间夹数层泥灰岩，为钨矿床（化）赋存的最重要层位；上段为灰绿色砂质板岩、变质砂岩夹紫红色板岩、灰绿色硅质灰岩及白云岩。上部五强溪组厚250～3590m，岩性分上、下两段：下段灰绿—紫灰色长石石英砂岩夹板岩，偶见凝灰质板岩、含砾砂岩；上段为灰绿—灰黑色层纹状板岩、凝灰质砂岩、凝灰质板岩、沉凝灰岩，局部夹含砾砂岩，属钨矿化层位。震旦系岩石种类较多，厚504～986m，下部主要为碎屑岩及冰碛砾岩，钨矿床产于下震旦统南沱组砂岩中[3]，上部主要为硅质岩，局部可见矽卡岩化、白钨矿化。

区域地球化学研究表明，区内元古宙地层W的背景值（3.35×10-6～4.5×10-6明显高于上部大陆地壳平均值（2.0×10-6，Taylor SR，1985），它具有为矿床形成提供成矿物质的潜力。而地层中富含钙质的板岩、不纯碳酸盐岩等，则是白钨矿床（化）形成所必须具备的岩性条件。由此可以认为，区内前寒武纪地层是成矿的矿源层，其中的某些“夹层”或岩层，又是成矿的有利岩性。

区内岩浆岩不甚发育。主要有加里东期桃江、岩坝桥黑云母花岗闪长岩体、岩株，印支期沧水铺、大神山黑云母二长花岗岩株。区内已知钨矿床除大溶溪矿床产于大神山花岗岩外接触带、成矿与岩浆活动有明显的时空关系[3]外，大多数矿床远离岩浆岩体，与岩浆岩的成矿关系不明显。

根据控矿构造形式，区内金锑钨矿床可分为缓倾斜层间脉状和陡倾斜切层脉状两类。其成矿过程分为早、中、晚三个阶段：早期石英 白钨矿阶段、中期石英 硫化物 自然金阶段、晚期石英 碳酸盐阶段。

2 矿床成矿主要特征

2.1 金锑钨矿床

该类型矿床见于沃溪和西冲矿化带，以沃溪矿床为代表，它是区内规模最大的金锑钨共生矿床，其Au、Sb、WO3皆具单独的经济价值。

沃溪矿床位于EW向古佛山倒转（复）背斜北翼，赋存于板溪群马底驿组中段紫灰色板岩中，围绕仙鹅抱蛋穹隆构造马底驿组呈反“S”形分布，产于区域近EW逆掩断层下盘之层间剪切滑动断层及其派生的羽状节理裂隙中。矿脉按其产状形态分为层间石英脉型、网脉型和节理裂隙型三类，以层间石英脉型为主，计有6条，作叠层状斜列分布（图2）。矿体长50～500m，倾斜延深300～2500m，是其走向延长的3～7倍。矿体平均厚0.83m，平均含WO30.3%、Sb3.5%、Au9.1×10-6。

图2 湘西沃溪钨锑金矿床地质剖面图

1.白垩系；2.中元古界板溪群五强溪组；3.中元古界板溪群马底驿组；

4.砂砾岩；5.石英砂岩；6.板岩；7.断层；8.矿脉及编号

研究表明，Au、Sb、W三类元素在水平与垂直方向有一定的分带性[4]。沿走向矿床东部锑金较富、西部钨较富，西部鱼儿山以西白钨矿减少，黑钨矿明显增多。从钨的物相变化来看，由西到东，白钨矿含量递增，黑钨矿含量递减。这种现象在矿床的中心部位鱼儿山矿段最清楚，其东矿柱以白钨矿为主，白钨矿占67%、黑钨矿占33%；西矿柱以黑钨矿为主，黑钨矿占69%、白钨矿占31%；最西段的马家院、胡家台盲矿柱黑钨矿显著增多，黑钨矿多达83%、白钨矿仅占17%。垂向（倾向）上，总的来说上部钨较富，向下变贫，锑金变化不大。在金属矿物变化方面，据十六棚公矿段V1、V3脉初步统计，矿物种类变化大体是：白钨矿多出现于矿柱头部，往深部白钨矿减少，而黑钨矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂则增多，呈现逆向分带现象。

在不同矿物共生组合的金锑钨矿石中，白钨矿 辉锑矿 石英型矿石最为普遍，白钨矿 石英型矿石多分布于上部或细脉带中。白钨矿为粗粒状、块状、角砾状、细脉状，分布于层间石英脉或石英细脉带中，常具压碎结构，被黑钨矿、辉锑矿和晚期石英穿切或胶结。镜下观察，白钨矿呈半自形细粒状充填在石英间隙中。黑钨矿为柱状，呈星点状、细脉状、团块状产出，穿插白钨矿。镜下可见黑钨矿微裂隙被白钨矿、石英充填。据化学分析，黑钨矿WO360.27%～66.7%、Fe O18.02%～18.91%，属钨铁矿，这与其X射线粉晶分析结果一致。其化学成分及Mn O/Fe O值（0.0974）、Nb2O5+Ta2O5值（0.108）明显不同于江西与浅源岩浆作用有关钨矿床中的黑钨矿（章崇真，1981）。

经电子探针分析[5]，白钨矿含WO378.31%、Ca O19.08%，其晶体化学式为Ca0.99W1.00O4，与理论值相比，WO3含量明显不足，其原因是所含微量杂质元素所致。其晶胞参数与理论值相比，a0略小，c0略大，密度较大（6.045g/cm3），具变质热液型矿床中白钨矿特点。

据化学分析，白钨矿一般含Au1×10-6～2.62×10-6，最高24×10-6，平均1.66×10-6（19件），并以含Ta、Mo较高，而Nb、Ba、As相对较低而区别于黑钨矿。电镜扫描表明，白钨矿中的自然金颗粒较大，一般在0.05～0.1mm之间，主要沿白钨矿晶体的间隙充填交代，或沿微裂隙充填呈细脉状，交代呈树枝状、毛发状等。而黑钨矿则不含Au或含极少量Au（0～0.5×10-6）。

2.2 金钨矿床（化）

此类矿床（化）见于西安白钨矿化带的东安、鹅鹰岩等数处小型矿床（点），以东安较典型。东安矿床位于古佛山倒转背斜南翼，赋存于板溪群马底驿组紫红色板岩夹2～3层不稳定的白云质泥灰岩中（图3），主要产于区域断裂旁侧之张剪性断裂或层间剪切断裂内，共发现含金钨石英脉22条，脉长15～240m，厚0.05～2.5m，倾斜延深60～200m即尖灭。矿脉两侧蚀变宽0.5～35m，复脉蚀变厚度一般仅数米。蚀变类型主要为绢云母化、黄铁矿化、硅化。金矿化极不均匀，多为可见金。其他地质特征与后述西安白钨矿床类似。

2.3 锑钨矿床（化）

该类矿床（化）目前仅见于渣滓溪大型锑矿床[6]内。位于雪峰隆起中段西南侧的云雾山复背斜南东翼，马家溪—岳溪2条NE向区域性斜冲断裂所夹持的上升断块内，赋存于板溪群五强溪组上段的火山 沉积浅变质碎屑岩系中上部。容矿层岩性主要为灰色厚层状含钙质粉砂岩、不等粒杂砂岩、粉砂质板岩及沉凝灰岩，厚140m；其下为锑矿化主要赋存层位，岩性以条带凝灰质细砂岩为主，夹凝灰岩及杂砂岩，厚140m。

图3 湘西东安白钨矿床地质剖面图

1.中元古界冷家溪群；2.中元古界板溪群马底驿组；3.板岩；4.砂岩；5.含矿层

经系统工程揭露，已发现5个白钨矿化层，最大矿化空间达380m，其间白钨矿化最多可达16层，有10层较集中分布在五强溪组上段的中上部，间隔15～20m（图4）。单条矿化层走向长40～180m，倾斜延深40～360m。矿化层主要由疏密不等（2～8条/m）的白钨矿细脉构成，单条细脉长仅数十厘米至1m，最长5m，厚仅1～3mm，呈细脉状、网脉状充填于NE向陡倾斜节理裂隙中，其次充填于NE向层间石英细脉中。总体上为沿层发育的节理裂隙充填型白钨矿化层。矿体呈透镜状、扁豆状及囊状、团块状等复杂形态，长12～90m，一般40m左右，厚0.19～10.14m，平均1.23m，含WO30.32%～13.49%，平均0.90%。矿体厚度变化系数18%～73%，品位变化系数38%～193%。相关分析表明W与Sb不相关。

金属矿物主要为白钨矿，局部伴有辉锑矿、黄铁矿和毒砂。在矿化凝灰岩中尚见胶磷矿。白钨矿化学分析结果，含Au0.002×10-6、Bi0.0107%、Cu＜0.01%、Pb0.0123%，Zn＜0.01%。

图4 湘西渣滓溪白钨矿化地质剖面图

1.中元古界板溪群五强溪组；2.钙质粉砂岩；

3.沉凝灰岩；4.白钨矿层（化）；5.坑道

2.4 钨矿床

以西安白钨矿床最典型。该矿床为似层状石英方解石网脉状白钨矿床，总体上具有盲矿体多、矿石富和成矿深度大的特点。矿体主要产于板溪群马底驿组紫红色板岩夹多层似层状、层状泥灰岩中，包括石灰质泥灰岩、黏土质泥灰岩、含白云质泥灰岩等。其岩性纵横方向变化均较大，主要有三层，统称含矿层。地表出露长230～7100m，倾斜延深370～1500m。

成矿受NE向及NNE向张扭性断裂控制。含矿层中绝大多数矿体均沿断层两侧分布，其长轴方向与断裂走向近乎一致。如主要矿段郭家冲Ⅰ号含矿层，位于NE向郭家冲与田里冲2条张剪性断裂之间，长7100m，厚0.19～11m。已查明矿体3个，长60～790m，主矿体呈柱板状产出，延深大于1400m（图5），平均厚1.52～3.10m，含WO30.09%～24.12%、平均1.35%～2.10%。此外，据36件样品统计，平均含WO32.66%的白钨矿石，含Au0.71×10-6；单矿物分析，白钨矿含Au0.087× 10-6～0.30×10-6。

矿石类型主要为石英 白钨矿型。主要金属矿物为白钨矿，局部伴有极少量的黄铁矿、黝铜矿、黄铜矿、辉锑矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂及自然金等。近矿围岩都有不同程度的蚀变现象。

图5 湘西西安白钨矿床地质剖面图

1.中元古界冷家溪群；2.中元古界板溪群马底驿组；3.灰绿色板岩；4.紫红色板岩；5.灰色板岩；6.含矿层及编号；7.蚀变带；8.断层

3 成矿主要控制因素

（1）湘西前寒武纪白钨矿床赋存于一定层位和岩性部位，矿化强度明显受到岩石类型及化学组分的制约。如沃溪矿床十六棚公矿段，赋矿地层马底驿组板岩中的钙质体呈串珠状、豆荚状顺层分布，近矿围岩Ca O含量高达7.69%，是含钙板岩平均Ca O含量（2.86%）的2.7倍，是紫灰色板岩平均Ca O含量（0.38%）的20.3倍，因此白钨矿化最为强烈，其WO3储量占矿床总储量的60%。该矿段往西围岩中钙质成分降低，白钨矿化减弱；往东紫灰色含钙板岩相变为翠绿色板岩，钨矿化随即消失。西安白钨矿床主要产于马底驿组底部高钙低镁的碳酸盐类岩石中（Ca O30.70%～45.60%，Mg O0.23%～4.14%），而单一赋存于黏土质泥灰岩中的矿体仅为小矿包，低钙、高镁的钙质板岩与含灰质的白云质泥灰岩则无矿体产出，即使矿体延伸到此类岩石部位亦急剧尖灭。

（2）构造因素对矿床的形成至关重要，尤其是矿床的空间分布，构造更是起着主导作用。从构造的成矿作用来看，不同规模、级次的层间剪切滑脱断裂系统与陡倾斜的切层的张剪性断裂和节理系统，严格地控制着矿体的产出。大多数矿床为沿倾向发育较深的脉状矿床，其延深深度往往超过水平长度数倍，并普遍具有侧伏延伸的规律，据此可以指导勘查工作，扩大已知矿床（柱）远景或发现新的矿柱。沃溪、渣滓溪等矿床遵循这个规律，其深部找矿都有新的重大突破。

（3）大量的勘查资料证实，区内无论产于哪一层位的白钨矿床，都有多层性和盲矿体存在，有的矿体地表以微弱的蚀变或构造破碎作为标志，有的矿床（如西安）矿体甚至隐伏在垂深200m以下。究其原因主要与含矿岩石的多层性与构造脆弱面的多个性有关。这在找矿和成矿预测中应予以高度注意。因此，对于沿倾向发育的脉状矿床，都应加强地质构造、容矿岩性、地球化学，尤其是原生晕分带等的研究。

4 成矿作用探讨

4.1 稳定同位素组成特征

据西安、沃溪等矿床氢氧同位素组成测定结果[7，8]，δ18O变化为16.01‰～21.7‰，最高26.1‰，平均18.54‰（19件）；δD49.92‰～86‰，平均65.47‰。计算的δH2O为4.5‰～11.2‰，最高19.2‰，在δH2O与δD关系图上，多数落在变质水域附近，表明成矿流体是以加热的建造水为主兼有大气降水的渗入。西安白钨矿床含矿层碳酸盐岩方解石和矿体中与白钨矿共生的方解石有相似的氧同位素组成，矿体中的方解石与含矿层碳酸盐岩中的碳同位素组成亦很相似，表明矿床的成矿物质来源与地层有关。

在铅同位素组成图解中，该区的矿石铅大部分落在造山带铅附近或地幔铅与上地壳铅之间的克拉通化地壳铅范围内（西安矿床有2件样品落在地壳铅之上）[9]，揭示了矿床中的铅主要来源于造山带之地幔与地壳内的铅，即经多种地质作用以不同比例混合且具有均一U/Pb、Th/Pb值的混合铅和供给造山带的上地壳铅。其源区构造环境为上地壳和造山带，反映成矿物质的初始来源为壳源或以壳源为主的壳幔混合来源。硫的同位素组成特征亦具有与铅类似的成因特点。

4.2 钨热液运移形式和成矿机制

研究表明[10]，在以钨为主或单一的钨矿床里，可把矿床的成矿热液系统简化成一个Ca CO3-Ca-WO4-H2O体系，则热液中的钨主要呈氢氧络合物形式存在，此时，热液酸化或与含Ca CO3的岩石反应，都将促使热液中的钨以白钨矿的形式沉淀下来。但在Au-Sb-W矿床里，成矿热液则是一个复杂得多的溶液体系，至少应视为一个低温酸性的Ca CO3-Ca WO4-Sb2S2-（As S）-Au-H2O体系。这时钨的迁移形式将会因此发生很大的变化。涂光炽等[11]对沃溪矿床的矿物流体包裹体研究后指出，其均一温度范围低，为145～214℃，平均（170±20℃），平均盐度也低（Na Cl），为3.7%～8.3%。直接测定的白钨矿均一温度为160～180℃。另据刘英俊等算得的湘西金锑钨矿床成矿压力为20～50MPa[12]。对比钨的多酸络合物在水溶液中形成和稳定条件及相应矿床中与钨共生组分的元素组合特征，可以认为钨的各种杂多络阴离子的生成几乎是不可避免的。据已有的实验研究资料，在这种条件的水溶液中钨的各种杂多络阴离子可达很高的浓度，并完全有能力形成矿床。而各种杂多酸络合物作为许多成矿组分的共同载体，而使它们进入热液地球化学迁移并生成一定的元素共生组合。这可能是钨这一高温成矿元素常存在于区内中—低温锑金矿床的主要因素。

在上述成矿的物化条件下，在区域变质作用或花岗岩侵入产生的热能驱动下，能使钨在酸的溶解下，以多种杂多酸的形式迁移。此时热液的碱化和降压都是使杂多酸分解沉淀的重要机制。由于此种矿化作用过程，是含钨的沉积、火山 沉积建造，经变质（变形）作用、侵入作用导致再生的成矿作用而富集成矿，故矿床属于变质热液白钨矿床类型。

成文过程中，参考了湖南冶金地质二三七对及本队有关资料，在此一并致以深切的谢忱。

参考文献

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[11]涂光炽，等.中国层控矿床地球化学（第二卷）[M].北京：科学出版社，1987.

[12]刘英俊，马东升，牛贺才.湖南益阳—沅陵一带金矿的成矿作用地球化学[J].地球化学，1994，23（1）：1-12.

[1]文章来源：《江西地质》，2001年第1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。