川口矿田钨成矿期次及成矿阶段初步研究

何友宇，姜必广，周锡平，刘红兵，覃金宁，周倩

（湖南省核工业地质局三〇六大队，湖南 衡阳 421008）

川口矿田钨成矿期次及成矿阶段初步研究

何友宇*，姜必广，周锡平，刘红兵，覃金宁，周倩

（湖南省核工业地质局三〇六大队，湖南 衡阳 421008）

川口矿田位于川口南北隆起之南段，为茶陵—郴州NNE向大断裂与安仁—常德NW向基底隐伏大断裂所组成的三角区内，是湘中地区重要的钨矿化集中区。文章在较为详细的镜下岩矿鉴定和野外实地观察的基础上，根据矿田地质特征、钨矿化类型、矿石类型及结构构造、钨矿石矿物组合及其相互穿插关系，将川口矿田钨成矿分为3个成矿期次和8个成矿阶段，表明川口矿田钨矿的形成具有多期多阶段性。

钨矿；成矿阶段；矿物组合；成矿期次；川口矿田

湖南省衡南县川口钨矿田位于湖南省衡南县境内，是湘中地区重要的钨矿化集中区。矿田内控矿构造发育，岩浆活动强烈，成矿条件优越。构造—岩浆活动频繁而强烈，褶皱与断裂构造相互叠加、改造和迁就利用，致使区内地质构造及岩浆活动复杂多变，亦为本区钨成矿奠定了较好的地层、构造和岩浆活动的地质基础。区域上地层出露较全面，除志留系外，从中元古界到第四系均有分布，区域矿产分布较为广泛，该区是湘中地区钨、锡、铜、铅、锌、金、银等有色金属成矿有利地段。

川口矿田钨矿成因为岩浆后期气化高—中温热液大脉充填及（细脉）交代蚀变岩型；钨矿化类型按其产出围岩及花岗岩的空间关系可分为花岗岩内带型、外带型和内外接触带型；成矿物质及流体来源于川口岩体分异晚期气化高温热液及其自变质流体；液压致裂作用、蚀变交代作用等导致流体地球物理化学环境变化（突变或渐变）而形成的“耗散结构”是主要的成矿作用机理［1］。前人对川口矿田内多个矿床进行了较为详细的研究［1～9］，且以往研究主要集中在钨矿化特征、矿床成因、成矿机理、控矿构造、矿床地球化学特征、控矿因素及成矿模式等方面，而对川口矿田成矿阶段及矿化期次方面研究较少，以至于未能全面认识川口矿田地质特征。本文通过分析矿田中不同矿物的光、薄片，并结合矿田地质特征及矿物之间相互穿插关系，研究热液活动、围岩蚀变、成矿阶段、矿物组合特征及其矿化期次，以期对矿田的钨矿成因提供较有利的信息。

图1 川口矿田地质略图（据湖南核工业306队资料修编）1.泥盆—石炭系；2.全新统；3.更新统；4.神皇山组；5.龙潭组；6.茅口组；7.栖霞组；8、壶天群；9.梓门桥组；10.岩关阶；11.锡矿山组；12.佘田桥组；13.棋梓桥组；14.跳马涧组；15.天子地组；16.架枧田组；17.桑梓岭单元；18.岩前单元；19.秋里单元；20.大岭脑单元；21.宝岭单元；22.花岗岩脉；23.花岗斑岩；24.石英脉；25.地质界线；26.构造Fig.1 Chuankou ore feld geologic scheme1.Devonian-Carboniferous； 2.Holocene series； 3.Pleistocene series； 4.Shenhuangshan formation； 5.Longtan formation； 6.Maokou formation；7.Qixia formation； 8.Hutian formation； 9.Zimenqiao formation； 10.Yanguanian Stage； 11.Xikuangshan formation； 12.Shetianqiao formation；13.Qiziqiao formation； 14.Tiaomajian formation； 15.Tianzidi formation； 16.Jiajiantian formation； 17.Sangziling unit； 18.Yanqian unit；19.Qiuli unit； 20.Dalingnao unit； 21.Baoling unit； 22.granitic dike； 23granite porphyry； 24.quartz vein； 25.geological boundary； 26.fault

1 矿田地质概况

川口矿田位于茶陵—郴州NNE向大断裂与安仁—常德NW向基底隐伏大断裂所组成的三角区域内［10］（图1）。

研究区位于川口近南北向隆起的南段，为早期（加里东）东西向褶皱隆起与晚期（印支）南北向褶皱隆起复合叠加形成的复式背斜。区内出露地层较全，主要有青白口系高涧群为一套板岩、砂质板岩类复理石建造；晚古生界泥盆—石炭系为碳酸盐—碎屑岩建造，泥盆—石炭系地层呈角度不整合覆盖于基底之上；第四系残破积物。

区内构造发育，主要构造形迹有褶皱构造、断裂构造、不整合界面，不同方向构造相互叠加改造。褶皱构造主要有NEE向褶皱和NNW向褶皱。断裂构造主要为NE向、近SN向的NNE、NNW向以及迁就改造加里东期的近EW向及NEE向断裂。NE向断裂，规模较大，多为控岩控矿的区域性断裂，而近SN向及近EW向断裂规模较小，NNW向断裂多为次级断裂是区内最主要的导矿断裂和储（赋）矿断裂。泥盆—石炭系地层与青白口系高涧群之间的不整合面岩石较为破碎，表现为破碎裂隙带。

矿田及其外围区域构造—岩浆热液活动频繁，区内有加里东期、印支—燕山期和喜马拉雅期等岩浆岩出露，尤其是该地区燕山早期花岗岩富硅、过铝质高钾的钙碱性系列且有幔源岩浆加入［11～14］、后造山构造环境、“S型”［15，16］壳源重熔型类花岗岩，区内矿化花岗岩川口岩体岩浆活动较为强烈，岩体分异充分，岩体演化完全且富含W、Mo元素及挥发分，其与矿田内钨矿化关系极为密切。

表1 川口矿田及外围钨矿化类型及其特征Table 1 Tungsten mineralization types and characteristics of Chuankou ore feld and its periphery

2 钨矿化类型及矿石矿物

2.1 钨矿化类型

川口矿田钨矿化类按其与岩体的空间关系可分为内带型及内外接触带型，按其成因及产状可分为石英大脉充填型和蚀变交代岩型（包括细网脉充填型），两者在同一矿床、同一矿体大多呈互相联系，相互过渡关系。矿田主要钨矿化类型见表1。

2.2 矿石类型及结构构造

2.1.1 矿石类型

川口矿田矿石类型按照矿石的矿物组成可分为：石英—黑钨矿类型；石英—白钨矿类型；石英—云母—长石—黑钨矿类型；石英—云母—长石—白钨矿类型；石英—云母—长石—黑钨矿—白钨矿类型；石英—云母—长石—硫化物—黑钨矿石类型；石英—云母—长石—硫化物—白钨矿类型；石英—云母—长石—硫化物—黑钨矿—白钨矿类型；石英—多金属硫化物类型。其中石英—黑钨矿类型是石英脉型钨矿的主要矿石类型，石英—白钨矿类型是不整合面型钨矿的主要矿石类型，石英—云母—长石—白钨矿类型是岩体型钨矿的主要矿石类型。

2.1.2 矿石结构及构造

川口矿田钨矿石结构构造与我国华南地区同类型钨矿床矿石基本一致，矿石结构主要有自形粒状结构、他形—半自形结构、粒状结构、溶蚀交代结构、固溶体分离结构和嵌晶结构等；矿石构造梳状构造、块状构造、晶洞状构造、脉状构造、斑杂状构造，少量的线状、条带状构造［6］。

2.3 矿石矿物组合及分布特征

川口矿田矿石矿物主要有黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、辉铋矿、方铅矿、闪锌矿，脉石矿物主要有石英、长石、重晶石、方解石、电气石、萤石。矿田内矿石矿物组合类型由于钨矿化的成因类型、成矿温度、围岩岩性等方面的差不同亦各不相同，其矿物组合类型主要分为黑钨矿—硫化物组合，黑钨矿、白钨矿—硫化物组合，白钨矿—硫化物组合三类；其中硫化物分为辉钼矿、辉铋矿、黄铁矿、黄铜矿组合，黄铁矿、黄铜矿、辉铋矿、闪锌矿、方铅矿组合，黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿组合。

前人研究［1］表明川口矿田钨矿石矿物组合分布具有如下特征：

（1）高温黑钨矿—硫化物组合矿石矿物主要分布于花岗岩内带或赋存在矿体的上—中部；白钨矿—硫化物组合矿石矿物主要分布于花岗岩外带、内带接触带或赋存在矿体中—下部；外带钨矿化远离岩体为白钨矿—硫化物组合矿石矿物，靠近岩体为黑钨、白钨—硫化物组合矿石矿物。两种组合类型同时出现于矿体之中，呈不同成矿阶段叠加特征：镜下可见白钨矿与黑钨矿互为交代，既具有黑钨矿穿插包围交代白钨矿，亦见有白钨矿交代黑钨矿（图2）。

图2 白钨矿和黑钨矿相互穿插关系图Fig.2 Scheelite and wolframite and its interrelationship graph

（2）产于岩体内带的钨矿体其上部具有W、Mo、Bi的高温钨矿—硫化物组合；钨矿体中部具有中高温钨矿—硫化物组合；钨矿体下部钨矿化变弱、尖灭而出现中—低温多金属硫化物（闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、方铅矿）组合。川口矿田钨矿石矿物这一分布特征表现为与华南钨矿化“五层楼式”相反的“逆向分带”特征。

3 成矿期次、成矿阶段及矿物生成顺序

根据野外地质观察和室内岩（矿）石标本测定，可知川口矿田钨成矿具有多期次多阶段特征。综合钨矿化类型、矿石类型、矿石矿物组合特征及结构构造等资料，将川口矿田成矿期次分为气液成矿期、热液成矿期和表生氧化期。

气液成矿期为矿田内最早成矿期次；热液成矿期为川口矿田最重要的成矿期次；表生氧化期的表生作用使已形成的浅部原生硫化物矿体氧化，大量金属组份转入镁铁硅酸盐、氧化物和氢氧化物中。各成矿期次相应的蚀变类型及组合为正长石化、钾长石化、钠长石化、白云母化、电气石化、绿柱石化、石榴石化→钾长石化、钠长石化、电气石化、绿柱石化、云英岩化、黄铁矿化、黄铜矿化、碳酸盐化、萤石化、重晶石化→褐铁矿化。硅化伴随整个气液成矿期和热液成矿期。

3.1 成矿阶段

（1）长石—白云母—白钨矿阶段

长石—白云母—白钨矿阶段是花岗岩结晶成岩晚期发生最早的一次成矿作用。该阶段花岗岩晚期富挥发、富碱质、富钨的高温气、液流体对矿田内花岗岩进行钾钠交代作用形成花岗岩的钾长石化、钠长石化、云英岩化，伴随出现少量细粒散染状黄铁矿，部分地方有少量的钨矿化。该阶段晚期的云英岩化部分地方见有钨矿化（在岩体顶边部Q型张节理等扩容空间，且由于气—液流体中Ca2+离子含量较高，故形成以白钨矿为主的钨矿化（三角潭矿区）。矿物组合主要有正长石、钾长石、钠长石、白云母，部分地方见气成—高温电气石、绿柱石、石榴石等。

（2）石英—辉钼矿—黑钨矿—白钨矿阶段

石英—辉钼矿—黑钨矿—白钨矿阶段含矿热液沿控矿断裂运移，在成矿有利地段交代充填成矿，主要形成不透明油脂光泽，他形块状石英脉。由于含矿流体（岩浆分异的气水溶液从围岩中萃取物质）中Ca2+离子浓度较高，含W络合物首先与之形成白钨矿（亦有少量黑钨矿），此阶段矿物表现为沿张裂隙的两壁交代充填，并对其角砾胶结，同时热液对围岩及其断裂中的角砾进行交代，形成含钨云英岩化花岗岩或呈含钨云英岩化花岗岩团块和条带。此阶段主要生成的钨矿物为白钨矿，也有少量黑钨矿生成，是钨矿重要的成矿阶段，其矿物组合主要有黄铁矿、辉钼矿、锡石、电气石、绿柱石、钾长石、白云母、毒砂等。

（3）石英—辉铋矿—黑钨矿—白钨矿阶段

石英—辉铋矿—白钨矿—黑钨矿阶段是区内重要的成矿阶段，形成乳白色、半透明、强油脂光泽的它形块状石英。矿化表现为含矿热液沿前阶段被应力及热液致裂作用而产生的裂隙和断裂充填交代。此阶段由于流体中Ca2+离子浓度下降，因而形成大量的黑钨矿［6］（图3），黑钨矿与白钨矿的反消长关系（由脉壁及云英岩化花岗岩白钨矿的集中向脉中间白钨矿的减少和黑钨矿的增加）表明本阶段为黑钨矿的主成矿阶段，且是在早期形成的白钨矿化基础上充填白钨矿化云英岩化花岗岩或穿插包围早阶段白钨矿形成（图4）。其矿物组合主要有辉钼矿、辉铋矿、黄铁矿、黄铜矿、锡石、电气石、白云母、萤石、毒砂等。

图3 三角潭矿区九中段68#矿脉素描图Fig.3 68# Vein sketch of NO.9 middle piece in Sanjiaotan deposit

（4）石英—黑钨矿—白钨矿—多金属硫化物阶段

石英—黑钨矿—白钨矿—多金属硫化物阶段矿化表现为矿液沿已成矿的矿体的裂隙进行充填和胶结，为矿田的主要成矿阶段。主要形成乳白色—灰白色、半透明、油脂光泽的他形块状石英，矿化由细粒黄铁矿、不规则致密块状黄铜矿、不规则闪锌矿、半自形—自形小薄板状黑钨矿及其集合体组成不规则团块状黑钨矿，白钨矿呈显微粒状浸染于石英脉或它形细粒状、膜状产于石英晶体晶缝中。本阶段矿物组合主要表现为对早期成矿阶段矿物组合的胶结，溶蚀交代和穿插充填，同时含矿热液对围岩进行交代，亦有云英岩化、硅化作用。石英、黑钨矿、白钨矿生成较早，硫化物尤其是黄铜矿生成较晚，方铅矿和闪锌矿共生。矿物组合有方铅矿、闪锌矿、辉铋矿、黄铁矿、黄铜矿，及暗色萤石、毒砂等。

（5）石英—多金属硫化物阶段

石英—多金属硫化物阶段矿化表现为含矿热液沿早期裂隙进行充填和胶结，主要形成灰白色、半透明、油脂光泽、他形一半自形石英。金属硫化物表现对早阶段的白钨矿、黑钨矿及金属硫化物（黄铜矿、黄铁矿等）的穿插，充填交代和胶结。本阶段白钨矿生成较硫化物早，呈不规则粒状和细脉状与石英脉共生。围岩蚀变以硅化为主，少量萤石化和碳酸盐化。矿物组合表现为对前几期矿物组合进行叠加和改造，矿物组合主要有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、白钨矿及少量重晶石、萤石、方解石等。

（6）重晶石—碳酸盐阶段

重晶石—碳酸盐阶段钨矿化已经进入尾声，矿化表现为含矿热液沿早期石英脉、矿物裂隙和孔洞进行填充，主要形成方解石、粒状重晶石、灰白色透明度自形程度较高的粒状中晶石英脉及少量白钨矿。方解石呈晶形较好的粒状、菱面体，常与重晶石、石英组成晶洞；一般晶洞越大，上述矿物晶形越好，未见黑钨矿，偶尔见白钨矿。白钨矿主要呈细脉和它形粒状穿插交代早期脉石矿物。围岩蚀变为硅化。碳酸盐化并见少量重晶石化。矿物组合主要有白钨矿、重晶石、方解石等。

（7）萤石—辉钼矿—方解石阶段萤石—辉钼矿—方解石阶段，该成矿阶段仅在窑木岭矿区见到。微晶、细晶石英脉，萤石成不规则粒状散布于石英脉中，矿物组合主要有辉钼矿、赤铁矿、菱铁矿、萤石、方解石等。

（8）钨华阶段

表生氧化期阶段的钨华是在氧化作用下形成的，该阶段矿物组合主要有褐铁矿、软锰矿、钨华等。

上述八个成矿阶段中，二、三、四这三个阶段是川口矿田主要钨成矿阶段，不仅所形成的钨矿量多，而且在部分矿区（三角潭）黑钨矿单体结晶粗大，自形程度高，在有利（膨大、收缩、分枝复合）部位常形成黑钨矿“砂包”。

3.2 矿物生成顺序

根据川口矿田中矿物组合特征、矿石结构构造及不同矿物之间的穿插、交代关系等因素，将川口矿田矿物生成顺序列于表2。

图4 白钨矿被黑钨矿穿插Fig.4 Scheelite is interspersed by wolframite

4 结论

（1）川口矿田矿化类型主要分为花岗岩内带型、内外接触带型和花岗岩外带型三大类。钨矿石类型主要有石英—黑钨矿类型；石英—白钨矿类型；石英—黑钨矿—白钨矿类型；石英—硫化物—黑钨矿石类型；石英—硫化物—白钨矿类型；石英—硫化物—黑钨矿—白钨矿类型；石英—多金属硫化物类型。

（2）川口矿田矿石矿物主要有黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、辉铋矿、方铅矿、闪锌矿，脉石矿物主要有石英、长石、重晶石、方解石、电气石、萤石；其矿物组合类型主要分为黑钨矿—硫化物组合，黑钨矿、白钨矿—硫化物组合，白钨矿—硫化物组合三类；钨矿石矿物分布具有为与华南钨矿化“五层楼式”相反的“逆向分带”特征。

（3）川口矿田钨成矿期次分为气液成矿期、热液成矿期和表生氧化期三个成矿期次，成矿阶段主要分为长石—白云母—白钨矿阶段、石英—辉钼矿—黑钨矿—白钨矿阶段、石英—辉钼矿—黑钨矿—白钨矿阶段、石英—黑钨矿—白钨矿—多金属硫化物阶段、石英—多金属硫化物阶段、重晶石—碳酸盐阶段、萤石—辉钼矿—方解石阶段、钨华阶段八个阶段，反映矿田钨成矿具有多期多阶段性。

表2 川口矿田及外围矿石矿物生成顺序表Table 2 Ore mineral generate order table of Chuankou ore feld and its periphery

/reference

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Pilot Study on Metallization Epoches and Mineralization Stages of Tungsten Ore in Chuankou Ore Field

He Youyu，Jiang Biguang，Zhou Xiping，Liu Hongbing，Qin Jinning，Zhou Qian
（306 Bridge of Hunan Nuclear Geology，Hengyang Hunan 421008）

Chuankou ore feld is located in the southern of Chuankou south north uplift，and in the triangle of Chaling to Chenzhou NNE direction large major fault and Anren to Changde NW direction basement of concealed fault，and is the important tungsten clusters area of central of Hunan.This paper is based on detailed identifcation of rock and minerals and feld observation，and on the basis of geological charactistics of ore feld，tungsten mineralization types，tungsten ore rock type and its texture and structure，tungsten mineral combination and its interrelationship，then the Chuankou ore feld tungsten mineralization is divided into three metallization epoches and eight mineralization stages，this paper shows that tungsten formation has multiple epoches and multiple stages in Chuankou ore feld.

tungsten； mineralization stages； mineral association； metallization epoches； Chuankou ore feld

P618.67

A

1672-5603（2016）02-014-8

*第一作者简介 何友宇，男，1985年生，工程师，主要从事矿产资源勘查、评价和地球物理工作。E-mail:364325708@qq.com

2016-4-21；改回日期：2016-5-10。