石門寺鎢銅礦原生暈

2016年11月12日

礦床原生暈地球化學(xué)研究的地質(zhì)意義-以江西武寧石門寺鎢銅礦床為例1贛北崇山峻嶺報告人：任天祥、馬振東23成巖、成礦、成暈是地殼內(nèi)的同一地質(zhì)體沿著基本相同的運動途徑，經(jīng)歷著大致相同的地質(zhì)作用，在同一個成礦系統(tǒng)中不同的時空尺度下演化的不同產(chǎn)物。前二者以宏觀的巖石、礦物的形式出現(xiàn)，而后者是以微觀的元素場（同位素場）的形式體現(xiàn)。因此在研究元素地球化學(xué)場（同位素場）與成礦關(guān)系時，首先要考慮成巖-成礦-成暈同系統(tǒng)特性，所謂同系統(tǒng)即既要表示成巖、成礦的規(guī)律，又要反映成暈(原生暈、次生暈)的地球化學(xué)特征及元素（元素組合）在不同物理化學(xué)條件下時空分布的規(guī)律。鎢是我國優(yōu)勢礦種，鎢儲量(資源量)據(jù)世界首位,尤其是華南成礦省。在這僅占世界面積0.7%的區(qū)域內(nèi)，卻集中了世界75%以上的鎢礦儲量，這在各種金屬礦產(chǎn)的空間分布上是罕見的。華南表殼巖系1:20萬水系沉積物W等元素地球化學(xué)異常是如何形成的？這就需從華南地區(qū)W等元素成巖、成礦、成暈的地球化學(xué)機制尋找答案！

主要內(nèi)容1礦區(qū)地質(zhì)特征（近景）2礦床原生暈地球化學(xué)特征（特寫）34區(qū)域地質(zhì)概況（遠景）4/37

原生暈特征示蹤的地質(zhì)意義：贛北九嶺礦集區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖（項新葵資料修編，2012）九嶺成礦帶位于江南隆起的中段，石門寺礦區(qū)屬于九嶺成礦帶大湖塘礦田內(nèi)的特大型鎢多金屬礦床。

晉寧晚期九嶺黑云母花崗閃長巖是我國華南的一個規(guī)模巨大的復(fù)式巖基。5/37江南隆起一、區(qū)域地質(zhì)特征6/37贛北九嶺礦集區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖（項新葵資料修編，2012）

區(qū)域地層：九嶺地區(qū)內(nèi)主要出露的地層是——中元古代雙嬌山群淺變質(zhì)巖系（Pt2sh），是一套巖性以灰綠色雜砂巖與板巖互層為主，呈頂蓋或殘留體賦存在九嶺黑云母花崗閃長巖巖基上。

區(qū)域巖漿巖：先后侵入的巖體有晉寧期大規(guī)模中酸性巖體及燕山期巖體。

作為巖基的晉寧期巖體總體呈東西向展布，面積約達2500km2。在晚侏羅世至早白堊世區(qū)內(nèi)巖漿又開始頻繁活動，經(jīng)歷了多期酸性巖漿的侵入，侵位于九嶺巖基或雙橋山群地層中，燕山期侵入體為規(guī)模較小的巖株、巖瘤、巖床。

區(qū)域構(gòu)造：

褶皺構(gòu)造為中元古代基底，軸向近東西向的大型復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜。區(qū)內(nèi)北東—北北東向斷裂最為發(fā)育。7/37二、礦區(qū)地質(zhì)特征石門寺鎢多金屬礦區(qū)地質(zhì)略圖（項新葵等，2012）

賦礦圍巖含礦巖體一）礦區(qū)巖漿巖晉寧晚期：黑云母花崗閃長巖巖基bγδ23(1)燕山期：似斑狀黑云母花崗巖bγ52(2)a細粒黑云母花崗巖bγ52(2)b黑云母花崗斑巖γπ52(2)b

燕山期似斑狀黑云母花崗巖等為鎢銅含礦巖體，晉寧期黑云母花崗閃長巖為賦礦圍巖。二）礦區(qū)構(gòu)造：主要發(fā)育有韌性剪切帶、斷層及節(jié)理。韌性剪切帶發(fā)育于礦區(qū)北部的黑云母花崗閃長巖中，走向北東東向，傾向南東東向，主要由糜棱巖化黑云母花崗閃長巖、千枚糜棱巖等組成。斷裂構(gòu)造以北西向較為發(fā)育，產(chǎn)狀多數(shù)較陡，力學(xué)性質(zhì)主要為張扭性和扭性。節(jié)理有四組，在成礦時期作為成礦流體的通道及儲存空間。

石門寺礦區(qū)地層較單一，分布有小部分第四紀殘坡積層及雙嬌山群變質(zhì)巖系，其余全為晉寧期黑云母花崗閃長巖基巖和燕山期花崗巖。8/37三）礦體地質(zhì)特征石門寺礦區(qū)4線剖面簡圖（據(jù)項新葵提供資料修編，2012）

石門寺礦區(qū)的礦體總體走向為北西西~南東東向。石英大脈型熱液隱爆角礫巖型細脈浸染型1.細脈浸染型礦體特征賦礦圍巖位于晉寧期黑云母花崗閃長巖和燕山期似斑狀黑云母花崗巖的內(nèi)外接觸帶礦體特征礦體厚大，單礦體最大厚度達416m。以細粒為主的白鎢礦、金屬硫化物及石英、絹云母等脈石礦物沿著成礦裂隙充填、交代，形成脈幅小于10mm、部分脈幅小于1mm的細脈狀構(gòu)造，金屬礦物粒度較細結(jié)構(gòu)類型結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)蝕變礦化云英巖化、綠泥石化、黑鱗云母化礦物主要礦物有白鎢礦、黑鎢礦、黃銅礦和輝鉬礦，少量黃鐵礦、毒砂、閃鋅礦、藍銅礦等品位WO3：0.119%~0.229%；伴生Cu：＜0.1%（占石門寺WO3資源量的80%）9/372.熱液隱爆角礫巖型礦體特征賦礦圍巖位于礦區(qū)中部，主要分布在似斑狀黑云母花崗巖中礦體特征熱液角礫巖原巖主要為似斑狀黑云母花崗巖，礦石呈角礫狀構(gòu)造，大小不一，膠結(jié)物主要為石英（石英中含有肉紅色鉀長石、灰白色斜長石）。金屬礦物礦物常呈團塊狀、浸染狀、微脈狀分布于膠結(jié)物或角礫中蝕變礦化鉀長石化和云英巖化強烈礦物主要金屬礦物有黑鎢礦、白鎢礦、黃銅礦、輝鉬礦、斑銅礦，少量黝銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂、錫石、自然鉍、輝鉍礦、Mo、Cu、Bi金屬互化物等。氧化礦物有褐鐵礦、銅藍、輝銅礦、鎢華、孔雀石、鉬華等。非金屬礦物有石英、長石、白云母、螢石、電氣石等。品位WO3：0.147%；伴生Cu：0.1%~0.3%10/373.石英大脈型礦體特征賦礦圍巖相對較廣泛，在礦區(qū)所有巖石單元和礦體中均有穿切現(xiàn)象礦體特征石英大脈型礦體50余條，成群成帶的產(chǎn)出，且多具等距產(chǎn)出特征。產(chǎn)狀以走向近東西為主，傾向北或南，傾角60～85°。礦體長度較短，一般以20m~30m的為主，少數(shù)長200m~300m。礦體厚度較穩(wěn)定，以黑鎢礦為主。蝕變礦化裂隙面云英巖化較強，脈內(nèi)見有鉀長石化，外接觸部位見綠泥石化蝕變。礦物主要由黑鎢礦和石英組成為主，少量的白鎢礦、黃銅礦和輝鉬礦等。黑鎢礦呈板狀、柱狀或浸染狀的粗晶鑲嵌在塊狀石英體中，亦可見黑鎢礦垂直脈壁呈梳狀構(gòu)造、放射狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造品位WO3：0.375%；伴生Cu：0.378%，Mo：0.033%11/3712黑鎢礦在石英脈脈壁呈琉狀四）石門寺鎢銅多金屬礦床礦石組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造

主要礦石礦物有黑鎢礦、白鎢礦、輝鉬礦、黃銅礦，少量錫石、閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂、斑銅礦、黝銅礦、

自然鉍、輝鉍礦,Mo、Cu、Bi金屬互化物等，脈石礦物有石英、斜長石、黑云母（蝕變白云母）、角閃石、層解石、螢石等。

礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)；構(gòu)造主要有角礫狀構(gòu)造、細脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造、梳狀構(gòu)造、放射狀構(gòu)造13/3714

石門寺主要礦石礦物(a)石英大脈型中黑鎢礦;(b)石英大脈型脈壁中輝鉬礦;(c)在石英大脈破碎處，形成黃銅礦、黝錫礦、砷黝銅礦（毒砂）等金屬硫化物共生的塊狀銅礦石;(d)熱液隱爆角礫巖型中白鎢礦和黃銅礦adcb15

石門寺礦區(qū)礦石礦物組成、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征(a)黃銅礦（Ccp）與黑鎢礦（Wo）連生；(b)黃銅礦與白鎢礦、閃鋅礦連生；(c)輝銅礦、銅藍沿黃銅礦邊緣交代，并與黑鎢礦、閃鋅礦連生，閃鋅礦中包裹乳滴狀的黃銅礦；（d）黃銅礦細脈穿切黑鎢礦；(e)黑鎢礦（Wo）與黃銅礦（Ccp）、黃鐵礦（Py）復(fù)雜連生；(f)白鎢礦與黃銅礦連生，黃銅礦中包裹閃鋅礦

礦物：Wol-黑鎢礦；Mo-輝鉬礦；Sch-白鎢礦；Cha-黃銅礦；-閃鋅礦；輝銅礦；銅藍abcdef16五）圍巖蝕變

石門寺礦區(qū)圍巖蝕變既有面型蝕變，又有線型蝕變。面型蝕變主要發(fā)育在似斑狀黑母花崗巖體的頂部和邊部、中細粒黑云母花崗巖體的頂部，蝕變類型有鉀長石化（紅皮白心、細脈、團塊）、云英巖化等。線型蝕變沿含鎢石英脈旁側(cè)發(fā)育，主要蝕變有鉀長石化、云英巖化、綠泥石化等，其他蝕變有硅化、螢石化、葉臘石化、碳酸鹽化等。物鉀化后形成大量粉紅色鉀長石交代斑塊(圖?)

石門寺礦區(qū)蝕變類型鉀長石化英巖體。石英細脈兩側(cè)形成對稱帶狀云英巖化蝕變?nèi)⒌厍蚧瘜W(xué)特征一）區(qū)域地球化學(xué)特征

W、Cu、Mo、Ag、As在大湖塘礦田呈北東向分布，與鎢銅礦床（點）位置套合較好Mo、Cu、Ag元素異常在北部呈近東西向展布，為震旦系、寒武系深海相炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖礦源層所致九嶺成礦帶1:20萬水系沉積物異常成礦元素組合為：W、Cu、Mo、Sn、Sb、Ag、As、Bi、F17/37研究區(qū)包含4個1:20萬標準圖幅（共3142件，測試分析的元素39個）18二）原生暈地球化學(xué)特征

對石門寺礦區(qū)4線剖面部分鉆孔（13個垂直鉆、5個水平鉆、一個坑道）4249個化學(xué)樣的副樣按巖礦石類型組合了432個組合樣（按每個單樣長度加權(quán)稱量），定量分折了成礦元素、主要伴生元素、礦化劑元素、高場強元素、稀土元素、常量元素等54項。對另外7個鉆孔（2267個單樣）組合計算了211個樣的W、Cu、Mo元素化學(xué)分析的組合含量。以便了解：

1.成礦巖體含礦性、賦礦圍巖特征—成礦物質(zhì)來“源”；2.成礦元素運移形式、成礦物質(zhì)運移方向—“動”；3.成礦元素賦存空間（構(gòu)造對元素富集空間形態(tài)的制約）--“儲”；4.成礦期次、圍巖蝕變類型、剝蝕程度、分帶特征等方面的探討。

礦床原生暈地球化學(xué)特征232個組合樣采樣區(qū)域4249個化學(xué)樣的副樣按巖礦石類型組合了432個組合樣對另外7個鉆孔（2267個單樣）組合計算了211個樣的W、Cu、Mo元素化學(xué)分析的組合含量20/374線原生暈特征石門寺礦區(qū)4線剖面簡圖（據(jù)項新葵提供資料修編，2012）石英大脈型熱液隱爆角礫巖型細脈浸染型21

石門寺4線勘探線W-Cu-Mo元素含量柱狀圖（×10-6）燕山期含礦巖體賦礦地質(zhì)體燕山期含礦巖體燕山期似斑狀黑云母花崗巖、中細粒黑云母花崗巖、花崗斑巖的W、Cu、Mo成礦元素含量是揚子陸塊正?；◢弾r的幾十倍~幾百倍;稍晚侵入的中細粒黑云母花崗巖、花崗斑巖中Cu的平均含量:1285~1451×10-6,示蹤晚期侵入的巖體硫化物礦化作用較強!

賦礦地質(zhì)體

構(gòu)造角礫巖、晉寧期黑云母花崗閃長巖是W、Cu、Mo等成礦元素有利的賦礦空間!由張扭性裂隙控制的石英大脈W、Cu、Mo元素有利的賦礦構(gòu)造!1.燕山期含礦巖體的含礦性、賦礦地質(zhì)體含礦性222.成礦元素空間分布特征W元素總體分布特征是：一筒二帶（Cu、Mo一筒一帶）！W:500×10-6（0.064%）一筒二帶火炬狀構(gòu)造角礫巖筒構(gòu)造裂裂帶接觸帶W:950×10-6（0.12%）一筒二帶232000×10-6,4000×10-6Cu元素富集:受一筒一帶(構(gòu)造裂隙帶)控制！中細粒黑云母花崗巖、花崗斑巖內(nèi)Cu明顯富集！

一筒一帶（構(gòu)造裂隙帶）Cu為什么不受接觸帶控制？24Mo的富集強度相對較弱,大于300×10-6濃集中心分布零星，主要受構(gòu)造裂隙帶控制！一筒一帶（構(gòu)造裂隙帶）Mo為什么不受接觸帶控制？25主要伴生元素Bi、Ag、Sn的富集趨勢與主成礦元素十分相似！在構(gòu)造角礫巖筒北北東側(cè)邊部明顯濃集,均達到伴生工業(yè)要求!它們是以什么形式與主成礦元素伴生的呢?Bi≥300×10-6

3.主要伴生元素空間分布特征26Ag≥1×10-6

Bi以自然鉍、輝鉍礦,Mo、Cu、Bi金屬互化物等形式存在；Ag在銅礦物中以類質(zhì)同象賦存形式（Ag占據(jù)銅礦物中部分Cu的晶格位置）!反光顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針觀察和測定伴生元素存在形式27自然BiElementWt%At%BiM100.00100.00MatrixCorrectionZAF28

輝鉍礦反光顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針觀察和測定伴生元素存在形式29Mo2+.Cu2+As3-金屬互化物（缺S低O強還原環(huán)境，兩性元素As、Bi乘虛S而入,取而代之!）ElementWt%At%AsL09.5409.97MoL52.5042.85FeK02.3303.26CuK35.6443.92MatrixCorrectionZAF反光顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針觀察和測定伴生元素存在形式30Mo2+.Cu2+Bi3-金屬互化物ElementWt%At%MoL38.5636.59BiM24.6810.75CuK36.7552.66MatrixCorrectionZAF反光顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針觀察和測定伴生元素存在形式31Mo2+.Cu2+Bi3-金屬互化物ElementWt%At%MoL40.1638.49BiM24.8910.95CuK34.9450.56MatrixCorrectionZAF反光顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針觀察和測定伴生元素存在形式32黃銅礦(CuFeS2)ElementWt%At%SK35.6850.85FeK29.1923.88CuK35.1325.27MatrixCorrectionZAF33黃銅礦中黝錫礦固熔體反光顯微鏡觀察反光顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針觀察和測定伴生元素存在形式34黝錫礦固熔體(Cu2SnFeS4)ElementWt%At%CuL39.2733.05SK29.0548.45SnL23.3110.50FeK08.3608.01MatrixCorrectionZAF35

Cu-Ag，Zn-Cd相關(guān)分析結(jié)果圖Cu、Ag元素散點圖Ag在銅礦物中以類質(zhì)同象賦存形式36S是形成硫化物的陰離子,

S2-[S2]2-,硫化物在礦區(qū)普遍存在輝鉬礦、黃銅礦，少量閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂、斑銅礦、黝錫礦、黝銅礦、磁黃鐵礦、輝鉍礦、輝銻礦等,為此其原生暈形態(tài)與Cu、Mo、Bi、Ag、Zn、Cd等親硫元素原生暈形態(tài)十分相似！地表低值區(qū)為風(fēng)化淋濾所致37F是W、Sn等成礦元素運移的礦化劑!F異常含量均>3000×10-6

,構(gòu)造角礫巖高達5000~10000×10-6,是揚子陸塊花崗巖(580×10-6)的幾倍~十幾倍,為成礦元素運移提供了良好的條件!(Na,K)2[WO3F2],(Na,K)2[SnF6]絡(luò)合物[WO3F2]+O2→[WO4]2-

+2F-1

↓

↓Fe2+,Mn2+Ca2+38Hg是典型親Cu元素,由于它與Cu、Zn、Ag、Bi、Pb等元素地球化學(xué)性質(zhì)相似，使之Hg有可能進入到這些元素所形成的礦物中去!另外Hg呈氣態(tài)賦存于深部斷裂帶中,為此,它也是深部斷裂構(gòu)造的示蹤劑!Hg元素濃度梯度圍繞構(gòu)造角礫巖兩側(cè)(尤其是北北東側(cè))急劇陡傾變化！是接觸帶硫化物礦化和深斷裂疊加所致!39巖漿期后產(chǎn)生的氣成~熱液交代作用，導(dǎo)致花崗巖鈉長石化、白云母化等自變質(zhì)作用，這些作用使原巖中Li、Cs等元素大量活化、遷移(帶出Li400g/m

3),為此,在形成的云英巖化、鋰云母化、鉀長石化蝕變中Li、Cs、B等元素高度富集,比原巖高出幾倍~幾十倍！Li:20.4×10-6,Cs:4.6×10-6,B:4.9×10-6

(揚子陸塊花崗巖)4.蝕變元素空間分布特征40Li、Cs、B等元素在構(gòu)造角礫巖筒、含W石英大脈及石英細脈帶兩側(cè)圍巖中高度富集(Li高達500×10-6,Cs高達200×10-6)Li、Cs、B41從Ca、Mn地球化學(xué)圖清晰可見,在晉寧期黑云母花崗閃長巖、燕山期似斑狀黑云母花崗巖中出現(xiàn)大片低值區(qū)(Ca<0.75%,Mn<350×10-6),這是由于在氣成~熱液交代作用過程中斜長中Ca2+,黑云母、角閃石中Fe2+、Mn2+),進入成礦熱液,與[WO3]2-形成黑鎢礦(Fe,Mn)WO4、白鎢礦(CaWO4)Ca2+Ca2+0.99%揚子陸塊花崗巖5.賦礦圍巖提供成礦物質(zhì)（尤其是Fe、Mn、Ca）42Mn2+Mn2+320×10-6

揚子陸塊花崗巖Mn2+鎢沉淀的形式主要取決于成礦熱液中Fe2+,Mn2+,ca2+的濃度,若圍巖是低鈣花崗巖，黑云母中Fe2+,Mn2-+占優(yōu)勢,主要沉淀出黑鎢礦;若圍巖是高鈣巖石(灰?guī)r、高鈣花崗巖：晉寧期黑云母花崗閃長巖CaO：2.6%等),主要沉淀出白鎢礦。Fe2+Mn2+,ca2+是)(WO4)的沉淀劑!43四、原生暈特征示蹤的地質(zhì)意義：1）W、Cu、Mo成礦元素源自燕山期三次侵入的酸性巖體（似斑狀黑云母花崗巖、中細粒黑云母花崗巖、花崗斑巖），其成礦元素豐度是揚子陸塊花崗巖的幾十倍~幾百倍；賦礦圍巖（晉寧期黑云母花崗閃長巖）提供了部分成礦物質(zhì)（尤其是Fe、Mn、Ca）；2)W、Sn成礦元素遷移形式為:(Na,K)2[WO3F2],(Na,K)2[SnF6]氟鎢絡(luò)合物為主,Cu等親硫元素遷移形式為:[Cu(HS)3]1-,[CuS(HS)3]

3-

硫氫絡(luò)合物為主。自然鉍、鉍-銅-鉬（Cu2+、Mo2+

、Bi3-）和鉬-銅-砷-銻金屬互化物（Mo2+、Cu2+、As3-、Sb3-）的存在，反映了硫化物階段后期缺硫少氧的形成環(huán)境；;3)成礦元素及主要伴生元素空間分