赣南钨矿区域地质特征及找矿标志论文
摘要: 赣南地处华南褶皱系之万洋山—诸广山拗褶断带与武夷山隆褶断带。古生代阶段属古亚洲构造域,中生代阶段属滨太平洋构造域。崇余饶地区则位于万洋山—诸广山拗褶断带内次级北北东向复式向斜的东翼。区域经历了多阶段的强烈构造运动,而几乎每一次重要的地壳构造运动,都有相应的岩浆岩形成,具有多旋回岩浆活动特征。区域广泛分布的岩浆岩,是从加里东期至喜马拉雅期以来不同强度的多期次岩浆活动的产物。在岩石类型上,各大岩类均有不同程度的分布,其中以花岗岩类占主导,中基性岩类次之。燕山期花岗岩浆侵入活动最盛,且与钨、锡、稀有等金属成矿关系极为密切。各旋回的岩浆运动有着不同的特点和成矿专属性。中生代频繁而强烈的断块构造运动和多期次岩浆活动,有利于钨、锡等稀有元素不断析出和演化,矿化的高峰和岩浆演化的高峰相一致,区内燕山期构造旋回的演讲活动最为强烈,具有多其次侵入的特点,常形成一些复式花岗岩体,岩浆分异演化较为完善的燕山期花岗岩是主要成矿母岩,也是寻找钨矿床的重要前提。
关键词:赣南 钨矿 区域地质 花岗岩 找矿标志
绪论:中国钨矿最初在江西发现,而赣南的西华山钨矿又是发现最早的矿区。该矿床开采历史悠久,地质勘探和研究程度较高,是一个产于燕山期复式花岗岩岩株内的大型黑 钨矿—石英脉型典型矿床,早已驰名中外,并广为国内外岩石学家、矿床学家所关注。西华山钨矿是我国黑钨矿资源重要产地之一。矿床地处赣粤两省交界的大余岭山脉之北麓,位于江西省大余县城北西九公里处。赣南素有世界钨都之称,而西华山钨矿更是赣南钨矿的一个典型代表,本文通过对西华山钨矿的形成与地质特征的讨论,来简单论述赣南钨矿区域地质特征及找矿标志。
第一节 区域成矿地质背景
西华山钨矿床(田)地处我国南岭稀有—有色金属成矿域中心地带,赣西南崇义—大余—上饶(以下简称崇余饶地区)钨锡成矿区内,产于西华山—棕树坑钨、锡矿带的南端。 矿床所在区域地层以上元古界和下古生界为主,褶皱断裂构造发育,岩浆活动频繁,钨、锡等成矿作用发育,尤以脉状钨(锡)矿床多而密集,是南岭钨矿高度集中的地区。
一、区域地层
崇余饶地区地层保存尚较齐全,除志留系、下泥盆统、中上三叠统和侏罗系外,自震旦系至第四系均有分布。其中下古生界分布广泛,上古生界和中新生界仅见于断陷盆地或拗陷带中。地层系统的划分,采用了《江西省区域地质志》的成果,并补充了部分大比例尺的区域调查资料。同时为了说明中生代以来地质构造的发展,还引用了邻近地区的侏罗系和上三叠系的资料。
(一)震旦系(Z)
主要分布于赣州与池江断陷盆地之间及铅厂断陷盆地两侧和池江盆地南侧。其中上统主要分布于北部,下统出露于南部。
下统(上施组和下坊组)由青灰、灰绿、黄绿色巨厚层千枚状质板岩与千枚状粉砂岩组成,夹薄层变余砂岩,局部具冰水沉积特征。厚度大于486-986米。
上统(老虎塘组)为灰绿、黄绿、浅灰色中厚层状变余长石石英细砂岩与中厚层状板岩、粉砂板岩互层,并夹硅质岩、凝灰质砂岩及灰黑色沉凝灰岩。在大余大梅关一带本统几乎全为火山凝灰质组成的片岩、千枚岩及砂岩类岩石。在上部还见有二层安山之熔岩及变流纹斑岩、变玄武岩。顶部硅灰质岩呈淡紫色或淡绿色。在南康等地相变为厚层状大理岩和具黑色条带大理岩夹白色,浅灰色薄层硅质岩。厚度一般为3100米左右。震旦纪地层沉积旋回明显。韵律清晰,原生条纹、条带或斜层里构造均可见及,组成类复理石建造,是江西南部出露的最古老的地层。各统、组间为连续沉积,顶部以较稳定的硅质岩层为标志,与上覆寒武系呈整合接触。
(二)寒武系(∈)
为区内分布最广的地层,可化为上、中、下三个统,各统之间呈连续过度沉积关系。
下统(牛角河群)为较封闭的浅海—泻湖湘类复理石及硅质岩沉积。下统岩性为深灰、灰黑色厚层状变余凝灰岩及含炭硅质板岩,夹变余波屑凝灰砂岩、粉砂质板岩、炭质板岩及含炭硅质岩。均有清晰之韵律层,在炭质板岩中含黄铁矿结核、菱铁矿结核及燧石结核,许多地段均见有石煤层,盛产Protospongia sp。上部岩性主要为灰、深灰色厚。状变余硬砂质板岩、硬砂质长石砂岩及灰黑色状余沉凝灰岩、深灰至灰绿色粉砂质板岩和千枚状板岩,夹灰色含炭硅质岩、含炭硅质板岩及炭质板岩等,其中常含有磷、硅质结核,韵律及序粒层等沉积构造甚为清晰,显示比较典型的浊流沉积特点。
中统(高滩群)为正常浅海相类复理石沉积,岩性为灰绿、青灰色巨厚层状中细粒变余长石石英砂岩、变余硬砂岩、变余凝灰质砂岩及同色千枚状板岩、含炭板岩。板岩中水平微层里发育,常呈黑、白相间的顶部常出现微粒灰岩。产Acrothele sp和Homotreta sp为代表的小型无铰腕足类动物化石。厚度1747-2152米。
上统(水石群)为正常浅海相类复理石沉积。岩性主要为灰绿色长石石英砂岩、变余长石砂岩和粉砂质板岩、板岩互层。板岩的微层里发育。上部加少量含炭板岩,顶部发育不稳定灰岩或透镜状灰岩。
(三)奥陶系(O)
主要分布于大余—崇义一线以西,可划分为上、中、下三统,其中下、中统各分为两个组,各统、各组间均为连续过渡趁机关系。
下统(爵山沟组和七溪岭组)为或闭塞海湾相类复理石沉积。岩性为黑色薄—中层状含炭硅质绢云板岩,灰绿、深灰色厚—巨厚层状绢云绿泥板岩,夹黑色薄层板岩及粉砂质板岩。产笔石。厚度约1400-1530米。
中统(龙溪组和江组)属闭塞海湾笔石页岩相类沉积。岩性主要为灰黑色薄—中层状板岩及粉砂质板岩夹灰、灰绿色中厚层状变余长石石英砂岩,以及深灰色中层状硅质岩,硅质板岩夹黑色薄层状含炭绢云母板岩、凝灰质粉砂岩。板岩长发育有条带状构造。产笔石glosscograptus hincksii nicholsoni diapason等。厚度约169-694米。
上统(石组和浦陇组)岩性以灰绿色板岩和黑色含硅板岩为主,往上变余粉砂岩及砂岩逐渐发育。产笔石orthograptus truncatus normalis等。本统厚度大于263-406米。
本区缺失志留系及下泥盆统的沉积。
(四)泥盆系(D)
本区仅发育有中、上统,主要分布于铅厂、吉村等向斜盆地内,局部零星残留于山脊上。
中统主要为陆相沉积,以高角度不整合于早古生代地层之上,可进一步划分为陡水组及罗塅组。陡水组上部为紫红色页岩、粉砂岩及砂岩互层,下部为白色石英砂岩、凝灰质砂岩、砂砾岩、砾岩,夹紫红色和灰绿色页岩及沉凝灰岩等,一般厚度400-590米。罗塅组主要为灰白、灰紫色石英砂岩、含长石石英砂岩、泥质砂岩及暗紫、黄绿色粉砂岩、页岩和砂质白云岩等,厚达300-640米。本统产植物protolepidodendron scharyanum platyphyllun sp等;以及腕足类emanuelle sp/ambocoelia sp;产鱼类。在本区北部上饶陡水及崇义磨刀坑一带,在陡水组底部石英砾岩或长石石英砂岩中,局部地段产有古砂锡矿,但尚未发现有工业矿床。
上统以浅海相沉积为主,可进一步分为余田桥组和锡矿山组。余田桥组为灰色薄至中厚层状白云母板岩,灰至深灰色中厚层状灰质结晶白云岩;厚度248-350米。锡矿山组岩性以灰白色厚层状石英砂岩,白云质砂岩,钙质粉砂岩和页岩为主,夹紫红、灰绿、灰黄色粉砂质泥岩及石英砂砾岩、薄层或透镜状灰岩;厚度约387米。上泥盆产腕足类和产植物。
(五)石炭系(C)
区内主要分布于铅厂断陷盆地,池江断陷盆地边缘也有零星出露。
下统(梓山组)为以陆相为主的海陆交替相沉积,岩性为灰绿、灰紫色中薄层状粉砂质泥岩、页岩、粉砂岩及灰黑色炭质页岩,夹钙质粉砂岩,不纯灰岩透镜体,底部为厚层状石英砂砾岩。在炭质粉砂岩及炭质页岩中,含菱铁矿或黄铁矿结核,夹不稳定的煤层。产植物;此外还产珊瑚等。厚度90-150米。与上泥盆统呈假整合接触。
上统(黄龙组和船山组)浅海相碳酸盐沉积。黄龙组由灰白至浅灰色厚层到巨厚层状结晶白云岩、白云质灰岩组成。所含筳类化石以fusuinella 和fusulina最为繁盛,厚度约290米。船山组为灰色、深灰色厚层状灰岩、结晶灰岩、白云质灰岩,近顶部常具鲕状或球状构造。产筳类、珊瑚等。厚度约286米。船山组与黄龙组之间为连续沉积关系,而黄龙组与下统呈假整合接触。
(六)二叠系(P)
仅出露于铅厂断陷盆地,下统为栖霞组和小江边组,上统分为雾林山组和大隆组。
下统主要为浅海或滨海碳酸盐沉积。栖霞组为深灰色、厚层状灰岩、夹燧石结核灰岩与少量薄层炭质页岩。产筳类。厚度83-248米。小江边组为黑色炭质页岩、深灰色中厚层状硅质岩、沉凝灰岩、夹泥质灰岩透镜体与钙质页岩、粉砂岩。产腕足类。厚度变化大,一般40-135米。栖霞组与小江边组为连续沉积,栖霞组与下伏上石炭统船山组呈假整合接触。
上统主要为陆相为主的海陆交替相沉积。雾林山组是本区主要含煤地层之一,岩性以紫灰色叶片状粉砂岩为主,往下部灰色细砂岩、长石石英砂岩增多,夹多层炭质页岩及煤层,粉砂岩中常含有菱铁质结核。产植物等极为丰富。厚度约194米。大隆组一般为粉砂岩、石英细砂岩及泥岩,常夹有少量泥质灰岩;产菊石。厚度12-23米。与雾林山组为连续沉积。二叠系上、下统之间呈微角度不整合或假整合接触。
(七)三叠系(T)
区内仅在崇义左溪见有下三叠统出露,江西南部缺失中三叠统的沉积,上三叠统则见于本区东侧于都地区。
下统(大冶群)主要为灰黄、黄绿色薄层状泥质页岩,粉砂岩及钙质页岩,间夹少量泥质灰岩,近上部常发育紫红、褐红色粉砂岩。出露厚度195米。整合与上二叠统大隆组之上。
上统(安源组)区内未见出露。本组直接不整合与石炭系船山组之上。为砂岩、粉砂岩及炭质泥岩,夹炭质粉砂岩及煤层,下部石英粗砂岩发育,夹
砾岩和含炭泥岩,底部为含粒粗砂岩及砾岩,厚度为201米。
(八)侏罗系(J)
区内未见侏罗纪地层出露。
(九)白垩系(K)
分布于赣州、池江、油石断陷盆地,未见下白垩统出露,上白垩统分为赣州组和南雄组。
上统赣州组为紫红、棕红色砂岩、含砾砂岩,粉砂岩间夹灰绿、灰、灰黄及紫红色泥岩、粉砂岩,局部地区有玄武岩、沉凝灰岩一级岩盐、石膏、卤水、泥灰岩、含铜砂岩等。产脊椎动物及植物等。厚度595-2406米。不整合在白垩纪以前的老地层之上。
上统南雄组上部为紫红、砖红色砂岩、粉砂岩和泥岩,夹少量砂砾岩和灰绿色细砂岩;产脊椎动物等。南雄组下部为紫红、砖红色厚层至巨厚层状砾岩,砂砾岩夹少量细砂岩和粉砂岩,偶夹灰绿、黄绿色中薄层状粉砂质泥岩;产腹足类,还产介行类以及产植物等。厚度584-7300米。下与赣州组普遍为整合关系或直接超覆于较老地层及岩体之上。
(十)新近系(E)
分布于池江断陷盆地,主要为下第三系的古新统和始新统,尚未发现渐新统和古近系。新近系为陆相红色建造。
下、中古新统(狮子口组)为砖红色砂质泥岩,钙质砂岩,砂砾岩组成。产哺乳类。厚度约128米。下与南雄组为整合接触关系。
上古新统(池江组)上部为紫红色泥岩夹砂岩、粉砂岩;下部为紫红色厚层状泥岩夹砖红色、灰绿色钙质泥岩和砾岩。产哺乳类。厚度约473米。与狮子口组为连续沉积。
中、下始新统(坪湖组)主要为紫红色、棕红色泥岩夹灰绿色或浅灰、灰黑色泥岩,钙质泥岩夹砾岩。产哺乳类和介行类、轮藻。厚度118-239米,未见顶。与下伏池江组呈整合接触。
(十一)第四系(Q)
分布较为广泛,其中以南康磹口—唐江一带分布较为集中,主要为河湖沉积类型,均为松散砾石。砂砾和粘土,厚度变化大。在冲积或洪积相产有钨、锡砂矿,具有一定的工业价值。
二.区域构造
江西南部地处华南褶皱系之万洋山—诸广山拗褶断带与武夷山隆褶断带。古生代阶段属古亚洲构造域,中生代阶段属滨太平洋构造域。崇余饶地区则位于万洋山—诸广山拗褶断带内次级北北东向复式向斜的东翼。区域曾经历多旋回构造运动,褶皱断裂发育,岩浆活动频繁,矿产资源丰富。
崇余饶地区内震旦纪和早古生代地层褶皱发育,一紧密线形褶皱为主,部分为同斜倒转褶皱,褶皱轴向多为北北西—北西向、近南北向或近东向向。本区西部对耳石—聂都一带主要为奥陶系、寒武系、震旦系组成的复向斜,轴线北部为北北西向,往南渐变为北西向,期间有两个大致横交轴线的扬起端;复向斜内部褶皱相当发育,一般向斜宽阔,背斜较窄,西部和南部被花岗岩体与断裂所破坏。本区东部上饶—新城一带为震旦系与寒武系构成的复背斜,轴线近南北向呈反“S”型延伸;复背斜西翼普遍倒转,次级褶皱十分发育。
区内晚古生代地层由于断裂和侵入体的破坏,加之风化剥蚀,仅残存于一些小型向斜或断陷之中,延伸多为北北东向或北西向,少数呈东西向展布。晚古生代地层的褶皱以宽展型为主,其中以斜贯本区中部的陡水—铅厂向斜规模较大,由泥盆系到下三叠统构成,轴线自南而北由北北东向-南北向-北北东向呈“S”型延伸,与早古生代地层的褶皱轴线斜交;此向斜西翼被断裂破坏。此外,还有思顺向斜等,多数仅有泥盆系所构成。
中新生代盆地的形成和堆积,主要受基底构造特别是大断裂的控制,分布范围较大的有赣州、池江、油石等盆地。盆地内中新生代的褶皱极其微弱,仅形成一些拗曲和平缓短轴褶曲。盆地形态和延伸方向以及发生发展过程,主要受北东—北北东向和近东西向断裂的控制。
崇余饶地区内断裂构造复杂多样,尤其是中新生代以来强烈的断块作用,形成一系列东西向、北北东向、北东向以及北西向、南北向多组断裂带,其中以北东-北北东、东西向断裂带发育最好、组成区域构造格架。
北东向断裂带在区内以池江深切断裂规模最大,为大余—南城深断裂的组成部分,沿断裂带尚有玄武岩溢出以及温泉和震中出现,重力场也存在一清晰的重力梯度带。池江深切断裂经历了长期反复多次强烈活动,控制着晚古生代以及中生代地层的沉积和分布,亦控制着燕山期花岗岩的侵入。此外还有义安、窑下、高滩等次级北东向断裂带。
北北东向断裂主要有铅厂断裂带,属崇义—万安大断裂的南段,由十余条冲断、裂平行斜列组成,具明显的坐行扭动特征;控制了晚古生代地层的展布和油石中生代盆地的沉积。与铅厂断裂带相似的还有北西部的上堡北北东向断裂带。在西华山以北地区,次级北北东向扭压性断裂与其伴生的北东东向扭裂、北西-北北西向张扭性断裂十分发育,对该期燕山期花岗岩和钨矿的分布有明显的控制作用。
区内东西向断裂带也相当发育,以古亭-南康东西向挤压断裂带规模较大,但连续性较差。在崇义与大余之间,次级东西向断裂发育,自南往北有总隆口、九龙脑—木梓园、漂塘、左拔、五子云—八仙脑等,各断裂大致呈4千米左右等间距出现,对九龙脑等燕山期花岗岩和钨矿的控制作用较为明显。
三.区域岩浆岩
区域地质发展史上,经历了多阶段的强烈构造运动,而几乎每一次重要的地壳构造运动,都有相应的岩浆岩形成,具有多旋回岩浆活动特征。区域广泛分布的岩浆岩,是从加里东期至喜马拉雅期以来不同强度的多期次岩浆活动的产物。在岩石类型上,各大岩类均有不同程度的分布,其中以花岗岩类占主导,中基性岩类次之。燕山期花岗岩浆侵入活动最盛,且与钨、锡、稀有等金属成矿关系极为密切。
(一)加里东期岩浆旋回
加里东岩浆旋回区域加里东期岩浆活动十分频繁,其分布广度和发育程度仅次于燕山期岩浆活动,并有其独自的特点。
加里东旋回的早期,除有分布相当广泛的火山喷发活动外,由于区域热动力变质,选择性重熔—交代,曾发生混合岩化、花岗岩化作用,出现有混合花岗岩。到加里东旋回晚期,混合岩浆发展成混染岩浆,并导致岩浆的侵入作用,形成混染花岗岩,以及岩浆侵入型花岗岩。
在崇余饶成矿区内,主要为加里东晚期岩浆侵入型花岗岩类,多呈中小型岩基或岩株产出,其中以上饶掩体比较典型。
上饶岩体分布于上饶县城以西,成椭圆状,面积约100平方千米,为以小型岩基。岩体的南、东南及西北角与寒武纪地层呈清晰地侵入接触关系,热接触变质现象明显,具有一定的同化混染作用;岩体北侧为上白垩统南雄组所覆盖;岩体西侧被中泥盆统陡水组直接沉积覆盖,界限较平直。故岩体形成时期应属加里东晚期。
上饶岩体主要为中-中粗粒似斑状黑云母花岗岩,其边缘为中细粒黑云母花岗岩,常具交代净边现象和蠕虫状结构。主要造岩矿物:斜长石20-30%,钾长石30-40%,石英35%,黑云母3-4%;主要副矿物有锆石、磷灰石、金红石、锡石、独居石、榍石,并见有褐帘石。岩石化学成分计算结果(如下图)
上饶岩体主要化学成分表(%)
属查氏化学分类的2类3科即硅酸过饱和的富碱性岩石。二氧化硅含量变化较大,从72.14-75.94%,基性组份偏低,为富硅钾贪铁镁的岩石。岩石中微量元素普遍出项SnWPbnCuBiMo等,其中WSn含量高于酸性岩平均值,钨高出数十倍。
在上饶岩体西北部陡水一带出现几处小掩体,呈岩瘤或岩枝状侵入于上饶花岗岩中,称为陡水花岗岩,为形成上饶花岗岩的岩浆深部分异后期侵入体。岩浆后期蚀变普遍,形成大量气成矿物和气泡状云英岩。属加里东晚期岩浆活动形成的产物。
陡水岩体为白云母花岗岩,灰白色或微带肉红色,细粒花岗结构,主要造岩矿物平均含量为:斜长石20.4%,钾长石41.5%,石英34.1%,白云母3.8%,主要副矿物有锆石、锡石、电气石等。其岩石化学成分与燕山期成矿花岗岩十分相似,具有高硅、低铝、贫钙、铁、镁、钛等特点。岩石中微量元素WSnMoBe的丰度很高,其中WSN含量分别高于酸性岩平均值16倍和24倍。说明随着岩浆分异演化趋于完善,成矿元素有相对集中的趋势。
(二)海西—印支期岩浆旋回
区域海西—印支期(晚古生代—中三叠世)的岩浆活动尚有争论,目前已证实这个时期有范围不广的火山活动,形成有关的熔岩、火山角砾岩及凝灰岩;并且也有基性、酸入岩。同时许多同位素年龄数据表明,海西—印支期岩浆活动不仅存在,而且还伴有混合岩化或花岗岩化的出现。
根据许多同位素年龄资料,并结合岩体产出特征与其它地质体的关系,初步认为西华山一带的大余城南片麻状花岗岩,以及漂塘、大龙山、罗家背等石英闪长岩,主要为海西—印支期岩浆活动形成的产物。
大余片麻状花岗岩岩石化学成分表
属查氏系列的2类四科二氧化硅饱和中碱性岩石。岩石中微量元素钨、锡含量很高,MoBiCuPbAg等元素也有一定的含量。
关于大余城南片麻状花岗岩体的时代划分,主要有两种意见:一种认为归属加里东晚期,一种认为属海西期岩体。
B. 石英闪长岩、闪长岩
区域所见海西—印支期石英闪长岩、闪长岩较多,但一般规模较小,呈小岩株、岩瘤或岩盖状产出。主要出露于漂塘、大龙山、罗家背、塘下、河皮等地,岩体分布受北东或北西向断裂控制较为明显。
漂塘石英闪长岩岩体规模较大,东西长1.2千米,南北宽0.4千米,岩体长轴作北西方向延展,岩体呈上大下小的漏斗状,南部侵入于寒武系,北侧与中泥盆统陡水组呈断层接接触,同位素年龄242MA、253MA、287MA。漂塘岩体之难5千米处与之相同的罗家背石英闪长岩侵入于中泥盆统陡水组,并使陡水组石英砂岩强烈变质。可见,这两个岩体形成的地质时代较为可靠。
漂塘石英闪长岩主要造岩矿物含量(%):斜长石40-50,钾长石10-15,角闪石12-18,石英5-10,辉石3-5,黑云母5-20.副矿物主要有锆石,磷灰石,磁铁矿,以及少量钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿、黑钨矿和锡石等。微量元素中锡含量高达60,铜、铅含量分别为30与40.
各主要石英闪长岩与闪长岩岩体的岩石化学成分特征列表如上图。漂塘石英闪长岩二氧化硅含量较高,已接近花岗闪长岩类化学成分,K2O+Na2O总量达7.72%;Fe2O3/FeO比值较低,说明岩体是在深度较大的氧化还原电位条件下形成的。
(三)燕山期岩浆旋回
区域内燕山期岩浆活动极为强烈,就岩浆作用类型而言,有火山喷发作用和次火山浅成—超浅成的侵入作用,也有深成演讲的侵入作用。岩石类型颇为复杂,从喷出岩类到深成岩类,从深源岩浆的侵入的中基性岩类,与火山作用有一成因联系的中酸性岩类,到重熔再生岩浆侵入的花岗岩类等,均有不同程度的发育,其中花岗岩类的分布几乎遍及全区,形成规模不等的岩基,岩株,岩瘤和岩脉。岩浆活动具有典型的多期多阶段特征,并常形成复式岩体,根据构造运动和岩浆活动特点,可划分为燕山早期三个阶段和燕山晚期二个阶段。
燕山期花岗岩浆活动与钨锡,稀有稀土等矿产的形成有着成因联系,是区域上最重要的一个成矿期。
在西华山—棕树坑矿带范围,燕山期岩浆活动也十分频繁,形成了多期次的侵入的复式花岗岩体,部分已暴露地表,但大部分仍隐伏于地下一定深度;其中西华山花岗岩株为出露范围最大的燕山期多阶段侵入的复式岩体。此外,还有洞脑、太平山等花岗岩呈岩瘤产出,与花岗岩有关的酸性岩脉分布更为普遍。根据深部钻孔和坑道工程揭露资料,已相继在漂塘、大龙山、木梓园、新安子、鸭子脑等矿床深部发现隐伏燕山期花岗岩,其中漂塘斑状细粒黑云母花岗岩钾-氩法同位素年龄155.69_+1.8MA,推测在一定的深度彼此有连成一体的趋势。
隐伏岩体的岩石类型主要为黑云母花岗岩,岩体边部或顶部常见含石榴子石细粒二云母或白云母花岗岩,其边缘往往出现“似伟晶岩边或团块”或“云英岩壳”等,并常见细晶岩脉、伟晶岩脉以及钾、钠化或云英岩化花岗岩脉等。
各隐伏花岗岩中钾长石的含量多于斜长石,且以微斜长石或微斜条纹长石为主,正长石少见;斜长石主要为奥纳长石,一般An值为7-13,并经常有少量钠长石;暗色矿物较少;主要为黑云母,含量一般在5%之下;石英含量多在30%之上。花岗岩中副
矿物常有黑钨矿、锡石、辉钼矿存在,并以含硅铍钇矿等稀土矿物为特征;而褐帘石,榍石、金红石、钛铁矿。磁铁矿等含量甚微;石榴子石与萤石、电气石含量较多,有时石榴子石的含量占副矿物总量的绝大部分。花岗岩普遍有程度不等的自交代蚀变作用,常以钾微斜长石化为主,此为白云母化,而钠长石化微弱。这些均为本区各隐伏花岗岩体岩石学的共同特征,但是,与不同矿化有关的花岗岩也有一定的差异。
燕山期花岗岩普遍含有较高丰度的WuSnBiMoBeTa等矿化成分,其中钨的含量一般高于酸性岩平均值的13-26倍;这些花岗岩中liRb的含量也明显偏高。
上述燕山期花岗岩的共同特点,是本区钨矿床形成的重要条件,同时也反映出与钨矿有关花岗岩的一般特征。但是,燕山期花岗岩之间的岩石特征及分异演化程度也有一定的差异,其矿化特征和矿化强度也有所不同。
(四)喜马拉雅期岩浆旋回
区域喜马拉雅期岩浆活动比较微弱,在池江中新生代盆地内的大合一带,见有喜马拉雅期辉绿岩呈岩瘤产出,与下伏第三系古新统池江组呈侵入接触,与围岩接触面很陡。岩石为黑色,风化后呈黄褐色,具斑状构造,斑晶为斜长石,辉石,石基为基性斜长石,单斜辉石,磁铁矿,玻璃质组成。岩石次生蚀变为绿泥石化,碳酸盐化,并见有次生方解石,沸石组成。其主要氧化物二氧化硅含量为47.04%,属钠、铁质基—超基性岩类。并发现有镍的矿化现象。
此外,沿池江北东向大断裂,在江西坳、崩岗下等地,见有岩瘤状产出的花岗岩,据有关资料报道可能为喜马拉雅期侵入体,但具体不详。
(五)岩浆活动在成矿中的作用
本区一系列钨矿床(点),无论在时间、空间上或成矿物质来源,均与燕山期花岗岩有者密切的成因联系。
各钨矿床在形成时间上与燕山期各阶段花岗岩紧密相随,同位数年龄值为205-108Ma,由于燕山期构造-岩浆的反复强烈活动,其成矿具有明显的多次性,各次成矿作用在矿化强度上、成矿特点上也有所不同(相见第四章)。其中以燕山早期第二和第三阶段为主要成矿时期,同位数年龄大多数为175-135Ma 。钨矿床(点)在空间分布上,与燕山期花岗岩体密切相伴,只要发现燕山期花岗岩体(包括隐伏花岗岩体)的存在,其附近往往可以见到钨矿床(点),反之亦然。
本区与钨矿有关的花岗岩,主要为黑云母二长—碱长花岗岩,其岩体顶部或边缘常有含石榴子石细粒二云母花岗岩,而且“似伟晶岩边或团块”“云英岩壳”等发育;具有超酸、富碱、贫暗色组份等特征,均属钙碱性岩石系列。花岗岩中普遍含WSnMoBi等矿化组份丰度较高,在岩体顶部W的丰度一般高于酸性岩平均值的十倍以上;而且liRbTaNbREE等元素的含量也明显偏高。花岗岩中钨等成矿元素的高丰度,是成矿的重要物质基础。
此外,区内四个主要钨矿床的硫同位素组成;二个钨矿床氢、氧同位素组成;碳同位素组成;均一致表明钨矿床的成矿物质来源主要源于花岗岩浆。
本区具有多旋回、多期次岩浆活动的特点,各期次岩浆活动的强度和方式与不同地质作用有关,区内从加里东期到燕山期花岗岩的'演化规律性并不明显。
区内加里东期岩浆岩与燕山期花岗岩较为相似,具有高酸富碱贫暗色组分的特征,它们与海西期花岗岩则有明显的不同,尤其是上饶—陡水加里东晚期花岗岩在岩石学、岩石化学、微量元素等方面,同与钨矿有关的燕山期花岗岩特征极为相近,而且具有从黑云母花岗岩向白云母花岗岩演变的规律性。现已查明盖覆此岩体之上的中泥盆统陡水组底部有古砂锡矿的存在,同时在岩体边缘发现有钨矿点。因此,岩石分异演化较为完善的加里东期岩浆侵入型花岗岩,也存在着形成钨、锡矿的可能性,这对于扩大钨、锡矿找矿领域有着重要的意义。
对于钨、锡等地壳中分布含量很低的元素来说,往往易于在岩浆分异演化高峰阶段富集成矿。本区燕山期花岗岩浆的分异演化程度也不完全一致,与其有关的矿化特征及矿化强度也有一定差异,甚至有的燕山期花岗岩并不成矿。对于具体岩体来说,岩浆演化往往从一个高峰向另一个高峰波浪式发展,岩浆演化的高峰不一定在最晚阶段,而且出现几个相对高峰阶段和相应的成矿作用。岩浆演化较为完善的侵入阶段,一般具有从黑云母花岗岩—二云母花岗岩—白云母花岗岩的发展过程。因此,岩浆分异演化完善程度与否,和钨、锡等稀有元素的成矿有着密切关系,也是判别成矿岩体和非成矿岩体的重要标志。富含碱金属、挥发高酸富碱贫暗色组分的花岗岩浆分异演化易于完善,对成矿较为有利。
综上所述,区域多旋回的构造运动伴随有多旋回的岩浆运动,各旋回的岩浆运动有着不同的特点和成矿专属性。中生代频繁而强烈的断块构造运动和多期次岩浆活动,有利于钨、锡等稀有元素不断析出和演化,矿化的高峰和岩浆演化的高峰相一致,区内燕山期构造旋回的演讲活动最为强烈,具有多其次侵入的特点,常形成一些复式花岗岩体,岩浆分异演化较为完善的燕山期花岗岩是主要成矿母岩,也是寻找钨矿床的重要前提。
第二节 矿床实例分析
一.西华山钨矿床
西华山钨矿床位于西华山复式岩株的西南部,产于中粒黑云母花岗岩体(r5 2-2)及斑状中粒黑云母花岗岩体(r5 2-1)内,为黑钨矿—长石石英脉活石英脉型矿床。在2.9平方千米矿化面积范围内,已发现大小工业矿脉(包括盲矿脉)615条,按照矿脉排列格式及地理上的分布,可划分为北、中、南三个区段,南区和中区有各自分为东、西两段。北区与中区紧相跐连,中区与南区之间近东西向F3断层明显隔开,两区之间出现100-200米宽的无矿空白带。
脉侧蚀变
西华山钨矿床脉旁侧围岩蚀变较为复杂,常见者主要为各种云英岩化、钾长石化与硅化,局部地段尚有黄玉化、电气石化、黑云母化、绢云母化及绿泥石化等。不同阶段中的花岗岩中的矿脉,或者同一阶段花岗岩中不同区段的矿脉,脉侧蚀变往往有很大的变化。同一矿脉的围岩蚀变,在水平或垂直方向上,有着一定的规律性变化。
在斑状中粒黑云母花岗岩中的矿脉旁侧围岩蚀变主要为云英岩化,并以正常云英岩最为常见,蚀变宽度10-40厘米,最宽达1米以上。正常云英岩的外侧,一般常见有宽2-5厘米的钾长石化边。
产于中粒黑云母花岗岩中的矿脉旁侧,上部云英岩化较强,多数为正常云英岩,并常见有富云母云英岩的块体,云英岩化的外侧钾长石化很弱,蚀变宽度10-50厘米不等;矿脉中部云英岩化的外侧钾长石化增强,局部地段钾长石化紧靠脉壁,云英岩化处于钾长石化外侧。有时在内钾长石化带与矿脉之间,可见有硅化带,黑钨矿可以穿切矿脉与钾长石化的界限,矿脉中部的云英岩化中,有的云母含量极少,从富石英云英岩化过度为硅化。矿脉下部脉侧围岩蚀变主要为钾长石化,局部蚀变宽达1米以上,有时靠近脉壁也出现有硅化或富石英云英岩。成因类型应属岩浆期后气化-高温热液期裂隙充填型脉状钨矿床。
二.荡坪钨矿床
荡坪矿床位于西华山复式花岗岩株的北缘。矿脉绝大部分产于斑状中细粒黑云母花岗岩中,属绿柱石、黑钨矿—石英大脉型矿床。在2.4平方千米矿化范围内,已知有宽10厘米以上的矿脉近千条(包括盲矿脉),其中具有工业意义的矿脉262条。按其矿脉产状和地理上分布情况,大致可分为南、北两组,其中北组分布于小樟坑、大坪里、纸棚下一带,南组分布于半边山、高墩一带。
脉旁围岩蚀变
本矿床围岩主要为斑状中细粒花岗岩,矿脉两侧蚀变主要为云英岩化,次为钾长石化。脉旁蚀变水平分带较为明显,平面上从脉壁向外依次可大致综合为五个蚀变相带。
(一)富云母云英岩相
主要矿物成分分为白云母,含量达90%左右,其它矿物有石英、萤石、辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿,有时还有黑钨矿、绿柱石等。紧靠脉壁断续分布或成团块状出现,一般宽度仅1-10厘米。在支脉或矿脉尖灭端异常发育,与钨矿化关系较为密切。
(二)正常云英岩相
白相带为云母含量50%左右,石英含量45%左右,局部可见黑钨矿、硫化物。此种蚀变相带为云英岩化的主要表现形式,多数靠近脉壁分布,蚀变宽度10-100厘米不等。该相带发育于矿化相对富集部位,其下限可延深至矿化的下限之下约30厘米。带宽与脉幅无一定的比例关系,矿脉形态变化复杂的地段,蚀变宽度相对较大。
(三)富石英云英岩相
主要矿物成分石英含量为70-80%,白云母含量为20-25%,有时含少量萤石及硫化物等,分布于矿脉旁侧或上述二带的外侧,宽度一般为几厘米至数十厘米。
(四)云英岩化花岗岩
主要表现为花岗岩中部分长石蚀变为白云母或绢云母,黑云母已基本消失。一般在上述各带的外侧往往出现有云英岩化花岗岩,宽度几厘米到十几厘米不等。
(五)钾长石化花岗岩
为淡肉红色或灰白色,呈连续带状分布于云英岩化的外缘,与灰黑色云英岩相对照,呈现出较为醒目的浅色锒边,带宽5-30厘米不等,其宽度一般与云英岩化宽度呈正相关,在矿床深部520中段也发育有沿裂隙产出的钾长石化。
少数进入变质岩中的矿脉,脉旁蚀变以硅化为主,矿脉较大者硅化范围也较大,矿脉两壁普遍有断续的白云母锒边,云母片状晶体垂直脉壁生长。
第三节 找矿标志
一.岩石结构、构造
赣南各阶段花岗岩都是一些结晶较好,成分均匀的块状岩石,绝大部分掩体的岩相分带现象简单,岩体内部常见为中细粒或斑状中粒岩石,过渡相与边缘相极不发育。
各期次花岗岩的岩石,普遍具有典型的花岗结构,主要包括等粒花岗结构和斑状花岗结构;基质的矿物粒度,除“附加侵入”花岗岩外,从早到晚阶段逐渐变细,即有中粒—中细粒—细粒—微细粒。
二.主要造岩矿物特征
A、钾长石
在赣南各期次花岗岩中,钾长石主要为微斜长石、微斜条纹长石。从早到晚阶段花岗岩,钾长石中微斜长石的含量显着递增。微斜条纹长石含量逐渐减少。微斜条纹长石中的钠长石条纹较为发育,呈各种形态沿(100)、(010)及(1502)解理发育;钠长石嵌晶较小,呈补片状、雨滴状、云朵状出现。
钾长石在岩石中产出可分为两类:一类以斑晶形式产出,多为微斜条纹长石,呈半自形板状,普遍具卡氏斑晶及不明显的环带,偶见格子状双晶,常含斜长石、石英、黑云母等包体。另一类呈基质与其他造岩矿物锒嵌出现,为他形不规则粒状或长板状,隐约可见格子状双晶与卡氏双晶,交代黑云母、斜长石、石英,也被石英所交代,其边缘呈不规则蚕食状。
B、斜长石
斜长石多为半自形厚板状或长条状,与其它造岩矿物锒嵌产出,偶有呈自形—半自形的斑晶出现。
C、石英
在各期次花岗岩中,石英的含量一般在28-36%之间,局部石英含量可达40-50%。石英呈不规则粒状,常形成聚粒集合体,组成大小不一的团块状,其较大者在8×4毫米以上,有时以斑晶形式出现。石英即有被包在钾长石斑晶中,也有交,代或包含钾长石、斜长石、黑云母等矿物。石英内也可见白云母、斜长石、钾长石、黑云母和独居石、锆石等矿物的细小包体,有时石英内还见有磷灰石、硅铍钇矿等包体。
三、围岩蚀变
A、概述
含矿汽水热液在成矿过程中,一部分物质与围岩发生化学反应,使围岩发生化学成分、矿物成分及结构构造的变化。这种变化主要是由于围岩在受到热液作用或含矿热液作用时,与热液体系处于热力学不平衡状态所引起的,为了使围岩与热液达到平衡状态,围岩与热液组份之间必定要发生化学反应及其相应变化,使新矿物形成,旧矿物消失,这种热液引起的组份带出、带入的变化称为围岩蚀变。
围岩蚀变是汽水热液矿床最普遍、最重要的特征之一。所以,研究围岩蚀变具有重要的实际意义。首先,蚀变围岩大多分布在矿体周围,期轮廓和矿体形态基本一致,有的蚀变围岩由于受岩性、构造等影响,形态比较复杂,但空间上也总是在矿体附近。蚀变围岩的范围一般都较矿体大,在找矿石时易于被发现。且离矿体愈近,围岩遭受的变化也愈为强烈,即蚀变强度愈大。因此通过蚀变分带的研究,可以帮助确定矿体的位置。所以,蚀变围岩可以作为热液矿床的重要找矿标志。第二,一定的围岩蚀变类型常和一定的矿床类型有关,因此可以通过确定围岩蚀变的类型来判别可能找到的某种类型的矿床。如云英岩化常伴生有脉状钨、锡、钼矿化。因此,研究围岩蚀变不但可以了解到矿体的大致形态及位置,对寻找地下隐伏矿体及预测可能找到的某种类型的矿床也有指导意义。第三,蚀变围岩本身也是一种可供开采利用的矿床。第四,通过围岩蚀变的组合和分布特征,可以帮助识别成矿过程中热液运移的通道,进而指导找矿勘探。
B、主要围岩蚀变简介
(一)云英岩化
通常为酸入岩受高温汽水热液交代蚀变成,如花岗岩的云英岩化,主要为钾长石、斜长石受热液作用分解成石英和白云母。
与云英岩化有关的矿床主要是钨、锡、钼矿床。钨锡往往相伴产出,可分为两种类型:一类是很少或完全不含硫化物的钨锡矿床,这类矿床占绝大多数,空间上多产出花岗岩体内;另一类是含相当数量的铁、铜、锌等的硫化物,这类矿床较少,主要和花岗闪长岩有关。
结束语
赣南地区钨矿的形成不是偶然的,是在区域构造和岩浆活动环境控制下必然形成的,通过上文可以看出,钨矿的形成与岩浆活动有着密切的关系,尤其是在燕山期岩浆活动成矿时期,给钨元素的富集成矿形成了一个十分有利的条件,造成了本区钨的丰度值比平均值高了几十倍。在找矿工作中,围岩蚀变又是我们不可忽视的一个现象,它对于指导找矿有着十分重要的实际意义。
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