高凹背钨钼矿床位于湖南汝城县东部,北东与江西省崇义县接壤,是湘南地质勘察院于—年在汝城—桂东一带进行钨锡多金属矿远景调查中新发现的矿产地。
年纳入湖南三九—白云仙地区钨锡铀多金属矿整装勘查,年转入详查,年提交详查地质报告。
目前,前人已对高凹背的成岩成矿年龄、矿床地质特征、控矿因素及找矿标志等做了一些研究工作,取得了部分研究成果。
王彦斌等测试了矿区花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及矿石辉钼矿Re-Os年龄,获得花岗岩锆石U-Pb年龄为(.1±2.0)Ma(晚三叠世),为印支期侵入体。
辉钼矿Re-Qs等时线年龄为(.3±6.6)Ma(中侏罗世),为燕山早期矿床,成矿年龄与南岭地区W-Sn主要成矿期一致。
金小燕等认为区内钨钼矿类型为脉状蚀变岩体型钨钼矿。田军委等和严富贵等对地层、构造、岩浆岩等控矿因素、找矿标志进行了研究。
笔者重点研究了高凹背矿区矿化石英脉特征和主矿体的矿化特征,总结了金属元素的水平分带规律,以及钨钼元素的垂向“两层楼”规律,探讨了其流体动力学机制,重点讨论了矿床特征,认为其矿床类型为石英细脉带型钨钼矿床,是多次成矿作用的结果。
详查成果拓宽了南岭成矿带湘南段钨矿找矿的思路,尤其对在诸广山SN向构造岩浆岩带中寻找同类矿床具有借鉴意义。
汝城高凹背矿区位于南岭成矿带东段,华南准地台加里东后隆起区之赣南粤北隆起区,崇义—会昌EW向构造带与诸广山SN向构造岩浆带和热水—遂川—南城NE向走滑断裂带的交汇部位,是汝(城)—崇(余犹)钨锡钼铀矿集区内重要的矿床之一。
矿集区出露的地层自震旦系—第四系,除志留系外均有分布,尤以新元古代—早古生代褶皱基底地层为主,为一套厚度巨大的类复理石-复理石建造。
构造主要表现为加里东构造层内NWW向、近EW向断褶带,间夹海西—印支构造层内NE向、NNE向断褶带,以及燕山—喜山构造层内开阔褶皱。
岩浆具有多期多阶段活动的特点,自加里东至燕山均有活动,岩性既有酸性的花岗岩、中酸性的花岗闪长岩,还有中性的闪长岩、基性的辉绿岩及玄武岩。
高凹背矿区内仅出露寒武系香楠组,主要分布在矿区的西部,东部花岗岩中仅残留有少量的顶垂体,岩性为一套以富含二云母为特点的角岩,该套角岩对成矿热液起到屏蔽作用。
矿区构造在空间上具有“二层楼”特征,即上部为寒武系盖层构造,下部为印支期花岗岩容岩容矿构造。
上部寒武系的盖层构造主要表现为NW向、近EW向褶皱、断裂及节理。下部熔岩容矿构造主要表现为断裂构造和裂隙系,断裂构造主要有SWW向、近EW向、NWW向及NE向4组,其中矿区北部的SWW向F1断裂为限定性断裂。
它将该区含矿石英脉限定在断裂以南;裂隙系包含成矿前裂隙、成矿期裂隙和成矿后裂隙,以成矿期裂隙占绝对优势。
高凹背矿区内岩浆岩属热水复式岩体北缘部分,主体岩体为印支期第二阶段第一次黑云母二长花岗岩(ηγβ1-2a5),呈岩基产出,侵入于寒武系中,侵位年龄为(.1±2)Ma,侵位时代为晚三叠世。燕山早期第一阶段黑云母花岗岩(ηγβ2-15)呈岩株状侵入于印支期岩体中。
区内岩脉十分发育,主要为细粒花岗岩脉,次为花岗细晶岩脉。区内共记录有61条细粒花岗岩及3条花岗细晶岩脉,走向以NWW向至NW向为主,NE向为次,有57条北倾岩脉。
细粒花岗岩脉的分布具上疏下密的现象,明显具有多次侵入的特点。根据这些岩脉与矿化石英脉之间的相互穿插关系,细粒花岗岩脉(含花岗细晶岩脉)可分为成矿前、成矿期和成矿后岩脉。
且晚期岩脉最高侵入面高于早期岩脉,寒武系中仅见成矿后的岩脉,m中段见到成矿期和成矿后岩脉,而m中段则均可见成矿前、成矿期和成矿后的岩脉。
燕山早期第一阶段细粒花岗岩(γ2-15)侵入于印支期第二阶段第一次中粗粒黑云母二长花岗岩(ηγβ1-2a5)中,该细粒花岗岩被后期的含钨钼石英脉切穿;在~m。
燕山早期第三阶段细粒花岗岩(γ2-35)包含有印支期中粗粒黑云母二长花岗岩的残留体,并截切含钨钼石英脉。
矿区的围岩蚀变类型主要有硅化、黄玉化、云英岩化、钾长石化、钠长石化、电气石化、黑云母化、白云母化、绢云母化、绿泥石化、萤石化等。
与钨钼矿化关系密切的蚀变主要为硅化和黄玉化,而云英岩化、钾长石化、钠长石化等近矿围岩蚀变多呈线状分布于含矿石英脉的两侧,与福建行洛坑钨(钼)矿的石英脉旁蚀变类似,面型蚀变较弱,未见面型蚀变分带现象。
大部分石英脉的两侧都具有成矿期的硅化,主要表现为脉旁蚀变,尤其在那种烟灰色、透明度很高、脉幅在1~2cm的含钨钼矿石英脉的脉旁硅化最为强烈,这一类矿化石英脉旁往往会出现蚀变分带现象,由脉体往外蚀变类型依次为硅化-富石英云英岩化-云英岩化。
黄玉化是矿区仅次于硅化的一种蚀变,大部分含矿石英细脉中都见有黄玉细脉穿插,与钨钼矿关系十分密切。
区内矿体全部赋存于Ⅰ号含矿蚀变体中。Ⅰ号矿化体北部边界受限于SWW向F1断裂,总体走向°~°,长约1.8km(含江西境内长度),平均宽约m,总面积约1.0km2,出露最高标高.71m,矿区内控制最低标高m。矿化体中含矿石英脉发育,当含矿石英脉达到一定密度时,则形成工业矿体。
区内石英脉类型有钨钼矿化石英脉、钨矿化石英脉、钼矿化石英脉、钨钼矿化黄玉石英脉以及无矿石英脉,其中无矿石英脉主要分布在石英细脉带的下部,无矿石英脉带中仅见稀疏的单一钨矿化或单一钼矿化石英脉。
矿化石英脉以0.5~5cm的微脉—细脉为主,约占总脉数的90%以上,小于0.5cm的微脉约占8%,大于5cm的中—大脉数量很少。
细脉密度一般为4~8条/m,最大密度可达12~15条/m;脉体沿走向多呈舒缓波状延伸,常常具有膨大缩小、分枝复合的现象。
石英中—大脉中的钨钼矿化一般比石英细脉的矿化好,黑钨矿和辉钼矿多呈团块状或条带状分布,矿物结晶自形程度高,颗粒粗大。
本区矿化石英微脉、细脉、中脉及大脉在垂向上都是共存的,不具有“五层楼”的变化特征,微—细脉和中—大脉可能是不同矿化期形成的。
根据槽坑探编录实测的条含矿石英脉的产状统计结果表明:含矿石英脉的走向分布广泛,各向均有,以°~°区间分布最多,共有条,占已测总数的80.65%,最优势的一组走向在°~°之间,有条,占40.38%。
倾向总体以北倾为主,统计有条,南倾仅有条。北倾倾角相对较缓,多在61°~75°之间,南倾倾角则相对较陡,多在71°~79°之间。
高凹背钨钼矿床的钨、钼品位低,但矿化连续,与福建的行洛坑钨矿相似,都具有“低品位大吨位”的特征。
已查明的主工业矿体顶板面位于印支期花岗岩顶面下部约10~90m,矿体倾向北北东,倾角约68°~70°。
根据钨钼混圈的结果,工业矿体在坑道中的最大水平厚度m(矿体北部延至江西省内,未封边),钻孔控制的最大垂向延伸.4m,且无夹石。主矿体上部为钨钼共生矿,下部为钨矿,以钨钼共生矿为主。
矿石的矿物成分主要为黑钨矿、辉钼矿、白钨矿,少量的黄铜矿、锡石、辉铋矿、斑铜矿、黄(黝)锡矿、自然铋、黄铁矿、闪锌矿等。工业矿物为黑钨矿和辉钼矿,其他矿物含量较低,尚无综合回收利用的价值。
矿石的结构以它形—半自形晶结构为主,矿石的构造以微脉—细脉状构造及条带状构造为主。
矿石中主要有益组分为WO3、Mo,伴生有益组分为Ga、Ag,未见明显异常高值的有害组分。
根据主要有益组分钨、钼的含量及其组合特征,钨和钼的矿化强度以钨钼共生矿矿化最强,钨矿伴生钼矿及单一钨矿矿化强度次之。
平面上,中部矿化强,东西两侧弱,北部矿化强,南部矿化弱;垂向上,中部矿化强,上、下矿化弱。
钨-钼呈似层状富集,垂直分带明显,矿化最强的钨钼共生矿层面倾向与矿化石英脉带倾向相反,形成似“麦穗”层状钨-钼矿体。自下至上、自东至西,元素沉淀及矿物组合有一定的差异性,具有弱分带现象
笔者认为高凹背矿区的矿床类型为石英细脉带型钨钼矿床,理由包括:①区内钨钼矿有95%以上是分布在石英微脉—细脉中,另有1%~2%分布在石英中脉—大脉中,分布在强硅化及云英岩化花岗岩中的钨钼矿不到2%,其他蚀变未见矿化,因此,蚀变与矿化仅仅是含矿热液后期分异的结果。
含矿热液分异时挥发份率先从含矿热液管道中逸出,并蚀变了管壁围岩,而钨钼矿则粘滞在SiO2过饱和液中,与SiO2一道结晶形成钨钼矿化石英脉。
②王彦斌等测得辉钼矿Re-Os等时线年龄为(.3±6.6)Ma,赋矿花岗岩中的锆石U-Pb年龄值为(.1±2.0)Ma,表明高凹背钨钼矿成矿时代为晚侏罗世。
而主要赋矿的黑云母二长花岗岩围岩的成岩年代为晚三叠世,后者显然不是成矿母岩,黑云母二长花岗岩仅仅提供了钨钼矿床的赋存场地,所起作用本质上与江西大余漂塘矿区为石英细脉带型钨矿提供赋矿场地的寒武系碎屑岩并无二致。
③将高凹背钨钼矿归类为石英细脉带型钨钼矿床能更直观地反映矿区的矿床特征。
多次成矿作用及其意义
根据高凹背矿区的坑道编录资料,发现不同产状的矿化(黄玉)石英脉之间,或矿化石英脉与细粒花岗岩脉、花岗细晶岩脉之间存在交叉、错断、限定和侵入4种相互关系。
交叉关系表现为2组或多组矿化石英细脉交叉延伸,未见错断现象,表明它们为同一次成矿作用的产物。
错断关系表现为一组矿化石英脉错断另一组矿化石英脉,细粒花岗岩脉或花岗细晶岩脉错断一组矿化石英脉后又被另一组石英脉错断,表明2组矿化石英脉为2次成矿作用的产物。
限定关系表现为矿化石英中大脉错断了含矿性较好的石英细脉并限定了一部分矿化较弱的石英细脉,使部分石英细脉仅仅出现在石英中大脉的一侧,表明矿化石英中大脉的形成晚于含矿性较好的石英细脉,而早于矿化较弱的石英细脉,它们是3次成矿作用的产物。
侵入关系多是后期矿化黄玉石英细脉侵入于前期矿化石英脉中,产生矿化叠加效应。综合研究后认为矿区至少发生过4期成矿作用。在同一成矿空间发生多次成矿作用,增加了单位空间内矿化石英脉的密度,当含矿石英脉达到一定密度时就形成了工业矿体。
高凹背矿区的含钨钼石英脉的优势走向为NWW向,与湘南地区同期含钨石英脉总体呈NE走向的特征明显不同,更接近江西的西华山钨矿和漂塘钨矿中主要含矿石英脉的走向,但不具有西华山的“两层楼”、漂塘的“五层楼”特征。
高凹背钨钼矿虽然不具西华山钨矿的“两层楼”特征,但钨-钼矿化组合却具有明显的垂直分带现象,表现为上部为钨钼共生矿,下部为钨矿,呈似层状分布。
在矿化富集中心地段,由勘探2线的2个钻孔和勘探1线的2个钻孔控制圈定的工业矿体,无论是单剖面连矿还是块段矿体圈定,工业矿体顶板面的倾向都与含矿石英脉带的倾向相反,顶面南倾,工业矿体具有“麦穗现象”,剖面上类似于扇形。
指示区内钨钼矿的成矿热液可能拥有一个共同的热液矿房,含钨钼的富SiO2流体从热液矿房中泵出沿裂隙上升时,如果裂隙可视为管壁封闭的管道,那么流体在裂隙中上升的高度在某种程度上仍然遵循伯努利方程,即:流体的初始动能量=流体的终止势能增量+沿程阻力造成的压力能损失量。
如果含矿热液从矿房中同时泵出,当侧向上升的流体和正向上升的流体到达同一高程时,由于侧向上升的距离大于正向上升的距离,其压力能损失量更多。
在侧向上升的流体和正向上升的流体的初始动能相同的情况下,当二者的动能都衰减为0时,侧向上升的压力损失能高于正向上升的压力损失能,侧向上升获得的势能则低于正向上升所获得的势能,而正向上升的流体顶面将高于侧向上升的流体顶面,“麦穗现象”或“扇形现象”由此形成。
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