湘南超大型钨多金属成矿带
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发布时间：2022-05-20 18:14
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时间：2023-11-08 05:38
柿竹园矿床是一个超大型钨多金属矿床，其中钨、锡、铋、铍、氟及铅、锌、银均有相当大的规模。近几年，随着在矿区外围的普查和勘探，一批大中型铅锌银矿床陆续被发现。为什么在柿竹园这样小的一个地段，有如此丰富的金属大量堆积？这是一个十分有意义的成矿学问题。涂光炽（1989），扬超群（1989），裴荣富等（1990），Mao Jingwen等（1993），毛景文等（1994）曾在该方面做过初步的讨论。本文针对柿竹园超大型钨矿床形成的地质背景和特殊因素作有关探讨。
钨锡富集趋势 钨、 锡、 钼和铋是一组亲地壳元素，在地球形成和演化期间，这组元素不断趋向于上地壳富集。经过聚生、核幔分异作用、幔壳分异作用和壳内分异作用，钨、锡、钼在地幔、下地壳和上地壳的丰度分别为0.016 μg/g，0.13 μg/g，0.059 μg/g；0.7 μg/g，1.5 μg/g，0.8 μg/g 和 2.0 μg/g，2.5～5.5 μg/g，1.5 μg/g（Lehmann，1994）。
金属元素不仅对不同地球层圈具有不同亲和性，而且在地球内分布呈不均一性。在某一个成矿带内，某一种或几种元素相对集中，往往多旋回成矿。在该区带内，成矿元素在不同成因的地壳岩和地幔岩中都比较富集。例如，九万大山—元宝山锡多金属成矿区中，超镁铁质岩、镁铁质岩、花岗闪长岩、赤云母花岗岩、变粉砂岩、变泥岩锡含量分别为7.0 μg/g，15.3 μg/g，22.4 μg/g，40.3 μg/g，14.8 μg/g 和 12.3 μg/g（Mao et al.，1993）。南岭地区是一个巨型钨锡多金属矿床成矿省，这本身就反映出这些金属元素在南岭地区异常富集。程先耀（1984）、徐克勤等（1987）论证元古宙地层位一个富钨锡的矿源层；毛景文（1991）总结指出地幔去气作用、海底火山喷气作用及古砂矿化是钨锡矿床初始富集的三种形式。这是在南岭地区这样一个富钨锡成矿省中形成超大型钨锡矿床具有丰富的物质基础。
南岭成矿省中钨锡矿床具有明显的分带性（陈毓川等，1998），即东部（赣南粤北闽西）富钨，西部（桂北滇东南）富锡，中部（湘南）钨锡兼富，还有钼、铋、铍等相伴富积。此外，以南岭中脊为轴（由柿竹园—大厂—个旧三个超大型矿床组成轴线）有北部富钨锡（赣北曾家垅锡矿田，太子壁锡矿床，婺源钨矿和阳储岭钨矿），南部多锡矿床（粤东，粤西，广西钦甲和云南都龙锡矿床）。南岭地区钨锡成矿作用具有多旋回性螺旋式上升之势。在南岭地区锡钨始于古—中元古代（毛景文等，1990），于新元古代形成九万大山—元宝山地区的宝坛、九毛等矿床。加里东期出现钦甲锡铜矿、牛塘界钨矿床等，印支期限栗木等钨锡铌钽矿床，在燕山期达到钨锡矿化的全盛时期，形成钨锡矿床数百个，金属储量占全成矿省的95%～99%。
柿竹园超大型钨多金属矿床空间上位于南岭之中段，成矿时代处于燕山中期。因此，多金属（W，Sn，Mo，Bi，Be，Pb，Zn，Ag）大量堆积在一定程度讲是地质历史演化的必然结果。
深大断裂与钨锡成矿 在南岭地区，北东向和东西向深大断裂十分发育，它们对钨锡矿床及有关花岗岩的形成具有重要的控制作用。汤吉方等（1989）统计出区内12个钨锡多金属成矿带和80余处大、中型矿床无一不受深大断裂影响，在北北东向、北西向深大断裂与东西向深大断裂的交汇处，矿化相对集中。深大断裂对成矿的作用表现为：①地壳深熔生成花岗岩（莫柱荪，1989），由于地壳富有钨锡元素，这些花岗岩经分异演化后成矿，深大断裂的次一级断裂往往为岩体定位之空间及矿液通道；② 沿断裂广泛分布的煌斑岩脉，不仅表明大断裂切割的深度，而且说明地幔流体及热能可以向上传导，所引起的区域高热场对于花岗岩的形成、分异演化和成矿具有重要作用；③幔汁和幔气多以H+，K+，OH-，CO2，CH4，Ar，He等形式向上运移，这些对于成矿起着积极作用。
柿竹园钨多金属矿床位于茶陵—郴州—临武深大断裂之东侧（图7-4）。九峰山—会昌—仙游东西向基底断裂，向西延伸呈隐伏状态在柿竹园地区通过。北西向的邵阳—郴州深大断裂也于柿竹园南部通过。这3条深大断裂交汇形成了一系列热点或热柱，以至于地幔气流和深部大岩浆房源源不断地为该区提供成矿物质和能量。
沿茶陵—郴州—临武大断裂有明显的重力梯度分带，断裂之北西为印支期凹陷褶皱区，有巨厚层上古生界碳酸盐岩分布，形成区域重力高值区。断裂之南东为加里东隆起区，由下古生界碎屑岩组成。沿该断裂形成一条重力低异常带，分别由香花岭、骑田岭、宝峰仙、千里山、宝山等几个区所组成。
千里山花岗岩体成矿异常 千里山花岗岩体为一个复式岩体，由3个阶段岩体所组成。从早到晚有似斑状黑云母花岗岩（5.9km2），等粒黑云母花岗岩（4.1km2）和花岗斑岩群组成。尽管该岩体只有10km2，但地球物理资料提示其深部有一个圈套的岩体，也可能与王仙岭岩体在深处连接。千里山岩体出露面积虽小但每一阶段成岩均有矿化作用与之伴生，而且岩性表现出一系列成矿特殊性。
图7-4 湘南典型矿田构造与航磁化极异常特征标志
多阶段、 多来源成矿物质堆积 在柿竹园矿区，矽卡岩以钙矽卡岩为主构成块状体。但在矽卡岩生成演化之晚期，出现大量细网脉锰质矽卡岩。在钨多金属矿床中，锰质矽卡岩的产出似乎表明了矽卡岩生成演化的方向性和成岩成矿长周期性。矽卡岩中的锰元素抑或来自岩体抑或源于富锰的碳酸盐岩。在诸多矽卡岩矿床中，原生矽卡岩多有退化蚀变作用，形成以角闪石、绿泥石和云母类含水矿物组合。但在柿竹园矿区，退化蚀变作用以形成次透辉石 磁铁矿 萤石组合，随之，经历了多级退变或水化作用，即阳起石（韭闪石）+磁铁矿+萤石，绿泥石+磁铁矿+萤石到碱性长石+萤石+绿泥石+磁铁矿（+黑云母+石英）变化阶段。在空间上也可以看到这种清楚的蚀变分带现象。整个退化蚀变作用向着水化作用增强、氟逸度增高、铁质元素不断析出的方向递变。最后以碱质、硅质组分富集而造终。在退化蚀变过程中原分散在石榴石等矿物中的锡钨元素活化并形成细晶锡石、白钨矿、辉铋矿及辉钼矿。该阶段辉钼矿的铼 锇同位素等时年龄为151Ma（李红艳等，1996）。总之，本期矿化发生在一个相对封闭系统中，主要以矽卡岩及其蚀变岩为表征形式。此外，在似斑状黑云母花岗岩的隆起顶部，发育矿化黑云母石英云英岩块体或白云母石英云英岩。这些云英岩多呈残留体出现于等粒黑云母花岗岩体边缘。
与等粒黑云母花岗岩有关的矿化作用，虽然也形成少量富W—Mo—Bi—Sn钙质矽卡岩脉，甚至可以见到在花岗岩枝的梢端逐渐变成矽卡岩脉的现象（王昌烈等，1987），但最突出的表现形式为云英岩矿化。云英岩化一般出现在等粒黑云母花岗岩体隆起内外接触带的几百米范围内，但沿南西向断裂延伸几千米。空间公布叠加在原生块状矽卡岩、退化蚀变岩、角岩（包括大理岩）和似斑状黑云母花岗岩（例如，野鸡尾岩枝）上。云英岩可以分为黑鳞云母云英岩、白云母云英岩、黄玉云英岩和碱性长石云英岩。
在云英岩化过程中，云英岩的产出状态和矿化元素在空间上具有分带性，即从下往上为岩体隆起部位的块状云英岩（W—Sn—Mo—Bi），叠加在矽卡岩之上的密集大脉状和稀疏脉状云英岩脉（W—Sn—Mo—Bi），叠加在大理岩之上的细网脉状云英岩（Sn—Be—Cu），叠加于似斑状黑云母花岗岩之上的细网脉云英岩（Sn—Cu）。这种矿化分带实质上受一套破裂系统，3种成矿围岩及两个地层构造界面的制约。在等粒黑云母花岗岩侵位及冷凝期间，于岩体隆起部位形成层节理和一组共轭节理，并且该组共轭节理延伸和发育在其上部的块状矽卡岩体中。由于矽卡岩性脆，形成的节理宽度圈套。同样的应力作用在矽卡岩之外的大理岩或似斑状黑云母花岗岩中则变成细网状裂隙，这可能由于后两者韧性圈套及受应力较弱所致。
云英岩矿化受控于裂隙系统，表明成矿在一种开放环境。但这种开放程度是十分有限的，因为裂隙网络自岩体隆起接触带到向上几百米处即尖灭。其上部的泥质大理岩可能起到一种屏蔽作用，以至于成矿流体和成矿物质得以有效保存。虽然不排除其他来源的水和物质参与了成矿作用，但空间上氢—氧同位素成分变化（王昌烈等，1987；张理刚，1989）及成矿物质的有序分布，例如，从接触带向外，矿物分带为黑鳞云母→白去母→脆云母，黑钨矿→白钨矿，铁铝榴石—锰铝榴石固溶体→锰铝榴石均说明了云英岩矿化与等粒黑云母花岗岩的密切关系。
第三期铅锌银矿化呈脉状，与花岗斑岩在空间上相伴产出。北东向的花岗斑岩脉群宽6km，长30km，仅在柿竹园矿区及外围已探明野鸡尾、才山、七形坪、横山岭、南风坳和枞树板一大批矿床。本期矿化产在一种比较开放的环境，有一套脉状和网脉状锰质矽卡岩与之共存（毛景文等，1994），还有大量含水矿物金云母、白云母、绿泥石、脆云母、绿帘石等。尽管本期矿化与前两期矿化在空间上叠加一定程度是有偶然性，但也同样以大量富氟为特征，并有较多的电气石存在。
两类成矿物质源交织：上述三大成矿系统与花岗质岩石有着成因联系，也就是成矿元素是通过花岗岩浆的重熔 定位 分异富集成矿。这是柿竹园钨多金属矿床成矿的主旋律和成矿物质来源的主体，另一方面，部分成矿物质可能来自地层。季克俭等（1989）在柿竹园矿区外围进行了地层地球化学工作，结果证实在矿体以外800～5000m之间存在一个钨多金属元素负异常区。他们认为在花岗岩侵位过程中，由岩体提供热源，大气降水为水源，形成地下热水循环系统，将地层中的钨多金属元素淬出，运移至接触带聚集成矿。这一认识被王昌烈等（1987），刘文茂等（1994）的工作证实。刘文茂等（1994）还证明柿竹园地区的震旦纪碎屑岩和泥盆系碳酸盐岩均富W，Sn，Mo，Bi，Zn和F。他们论证侏罗纪时间湘南是一个蓄水盆地，水源充足，沿断裂、地层层间构造及岩石空隙下渗的准水，被花岗岩体加热成热水，然后淋滤地层，淬取有机质成为一种弱酸性溶液，从而能有效地萃取W，Sn，Mo，Bi等成矿元素进入成矿的对流循环系统。此外，利用成矿元素正异常区被负异常区环绕作为找矿标志，指出柿竹园矿区东部的兰家为大型钨多金属矿床的有利靶区。
综上所述，柿竹园地区位于赣南湘东隆起西侧的海西拗陷槽之东缘，由于古陆风化剥蚀和沉积作用，于泥盆纪地层初步富含Pb—Zn等元素，并有从东向西Fe→Mn→Pb→Zn元素分带规律（王昌烈等，1987）。正是由于围岩富Mn（毛景文，1994 ，1996），矿区内各期矽卡岩的生成演化表现为在晚期石榴子石和辉石趋向富锰。并于Pb—Zn—Ag矿化阶段形成大量的脉状锰质矽卡岩及富锰金云母（含MnO2，1%～5.5%）和硫锰矿等。另外，湖南寒武系底部的黑色页岩层含有大量的稀有、放射性及亲铁元素。这些元素于燕山期花岗岩侵位和成矿期间，由于高热能场和挥发组分的驱使，可能也参与了成矿系统。这也可能是为什么在柿竹园矿区成矿元素如此丰富的原因之一。
华南地区是一个钨多金属异常区，为成矿奠定了物质基础。随着地质历史演化，钨锡矿化多旋回螺旋式强度增大，至燕山期达到高峰，北东向和东西向深大断裂控制着区域花岗岩的形成及上侵定位并作为通道使地幔气液源源不断地上升，更重要的是导致地幔热能上涌，保持断裂附近，尤其是两组断裂的交叉部位长期处于高热状态。
千里山花岗岩出露面积仅10km2，但向深部与王仙岭等岩体连在一起，甚至沿茶陵—郴州—临武大断裂与宝峰仙、千里山、骑田岭、香花岭花岗岩体在深部具有一个共同的岩浆库。三个期次花岗岩均经历了高度分异演化，是比较典型的BELIF矿花岗岩，同时也是一种高热花岗岩。相应形成了与花岗岩系列有关的三大成矿系统。以矽卡岩化为代表的第一成矿系统，在矽卡岩生成后经过多次退化蚀变作用，使成矿元素得到最大限度聚集。以云英岩化为代表的第二成矿系统，受控于岩体凝固过程产生的节理系统，形成了柿竹园矿区的矿化元素分带。以Pb—Zn—Ag矿化及锰质矽卡岩代表着第三成矿系统，伴随花岗斑岩脉群，在区域上广泛分布。这三大成矿系统的叠加复合，形成于一个相对封闭的成矿体系，以至于成矿物质有效地保存和富积。
两组深大断裂在郴州地区交织导致地幔热液上升，千里山高热花岗岩的连续3 次侵位，使柿竹园地区在70～80Ma时间内处于高热环境。这种高热环境不仅延缓岩浆的结晶分异演化速度，使岩体内成矿物质得到最大限度的汇聚，而且在岩体以外形成了一系列对流循环系统，使原在地层中初始富集的W，Sn，Bi，Mo，Be，Zn，Ag等被活化、运移和堆积。
