李淑琴,曾小華,周先軍,陳立泉,何燕華
(1.江西有色地質(zhì)勘查一隊(duì),江西 鷹潭 335003;2.贛州鑫宇礦冶有限公司,江西 贛州 341000)
鳳凰山鎢礦區(qū)位于江西省西南部遂川縣城335°方向直距約10 km處,礦區(qū)中心地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°26′28″、北緯26°23′29″,位于武功山-會(huì)稽山成礦帶(欽杭成礦帶南帶)羅霄-諸廣山鎢錫鈾稀土多金屬礦成礦亞帶上,是近年來(lái)江西西南部新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)中型鎢礦床。
1958年開(kāi)始,江西地礦、有色等地勘部門(mén)在鳳凰山地區(qū)先后開(kāi)展過(guò)區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查、概查、普查等工作,發(fā)現(xiàn)了鎢礦脈,但是認(rèn)為品位低,沒(méi)有開(kāi)采價(jià)值。
2004年至2011年,原國(guó)土資源部實(shí)施全國(guó)危機(jī)礦山接替資源勘查項(xiàng)目,江西中南部滸坑鎢礦、聚源鎢礦、滿埠鎢礦和廣東東部瑤嶺鎢礦、湖南南部瑤崗仙鎢礦和福建廣坪鎢礦等礦山取得了重大找礦成果,國(guó)內(nèi)諸多地質(zhì)人員對(duì)這些成果進(jìn)行了綜合研究,總結(jié)了礦床地質(zhì)特征、成礦流體特征、找礦標(biāo)志、控礦因素和礦床成因,指出了下一步找礦方向(劉志萍和徐勇,2004;毛景文等,2011;韋星林,2014;王艷麗等,2014;袁瑩等,2014;李順庭等,2015;祝新友等,2015;吳劍,2018;陳立泉等,2019;鄒振威,2020),以上研究成果,對(duì)該地區(qū)同類(lèi)型或相同地質(zhì)條件下鎢多金屬礦床的科研、勘查找礦工作提供諸多借鑒依據(jù),也為國(guó)內(nèi)外鎢多金屬礦礦床理論研究做出了貢獻(xiàn)。
2009年至2013年,贛州鑫宇礦冶有限公司借鑒上述礦區(qū)勘查經(jīng)驗(yàn),在分析研究的基礎(chǔ)上,對(duì)鳳凰山礦區(qū)通過(guò)系統(tǒng)的普查、詳查地質(zhì)工作,圈定20條鎢礦體,估算WO327614 t,提交一處中型鎢礦床(何維基等,2019①),目前尚未有學(xué)者對(duì)其開(kāi)展過(guò)研究。該文通過(guò)綜合研究,對(duì)鳳凰山鎢礦床地質(zhì)特征、成因進(jìn)行了分析、總結(jié),為今后在該地區(qū)外圍開(kāi)展地質(zhì)勘查找礦工作奠定了基礎(chǔ)。
鳳凰山鎢礦處于華南板塊所屬的華南造山帶、贛中南皺隆,井岡山—陳山褶皺束南部,諸廣山—萬(wàn)洋山復(fù)向斜東翼,屬井岡山弧形構(gòu)造帶之中部南緣(楊明桂等,2017,2018)。加里東、印支、燕山、喜山等多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)本區(qū)都有影響。研究區(qū)可分為3個(gè)構(gòu)造層次,即早古生代加里東褶皺基底,晚古生代印支褶皺蓋層,燕山期—喜馬拉雅期大陸邊緣活動(dòng)盆地沉積(圖1)。
圖1 鳳凰山鎢礦區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a)及區(qū)域地質(zhì)圖(b)
區(qū)域內(nèi)廣泛分布寒武系牛角河組(∈0-1n)、高灘組(∈2g)和水石組(∈3s),震旦系壩里組零星分布在北部,泥盆系云山組(D2y)、羅緞組(D2ld)和白堊系河口組(K2h)小面積分布在南東部,第四系(Q)零星分布在南東部的低洼處。鎢礦主要賦存在寒武系底—下統(tǒng)牛角河組(∈0-1n)地層中(楊明桂等,2017)。區(qū)域上構(gòu)造比較發(fā)育,構(gòu)造形跡顯示為北西向的褶皺構(gòu)造和北西、北東向的斷裂構(gòu)造(張練修和王駒,2015)。區(qū)域上巖漿活動(dòng)以燕山期大規(guī)模的花崗巖漿侵入活動(dòng)為主,花崗巖主要呈隱伏狀分布在中部鳳凰山地區(qū),與鎢礦化關(guān)系密切的是燕山期花崗巖體,在巖體內(nèi)外接觸帶附近,鎢礦化強(qiáng)烈,分布有眾多鎢礦點(diǎn)(許泰等,2019)。
鳳凰山鎢礦區(qū)處于鳳凰山背斜軸部附近。鳳凰山背斜軸部為寒武系底—下統(tǒng)牛角河組地層,兩翼為寒武系中統(tǒng)高灘組地層。礦區(qū)內(nèi)主要出露寒武系底—下統(tǒng)牛角河組(∈0-1n),侵入有燕山早期巖漿巖(隱伏),主要發(fā)育北西向和北東向斷裂構(gòu)造(圖2)。
圖2 鳳凰山鎢礦區(qū)地質(zhì)圖
礦區(qū)內(nèi)出露地層有寒武系底—下統(tǒng)牛角河組(∈0-1n)和第四系(Q)。
寒武系底—下統(tǒng)牛角河組(∈0-1n):分布于整個(gè)礦區(qū),分為三個(gè)巖性段。下段(∈0-1n1):位于礦區(qū)中部,主要巖性為淺黃色、淺灰—青灰色角巖化中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖,構(gòu)成鳳凰山背斜的軸部,總體走向北西,傾向SWW或NEE,傾角50°~85°,厚度74.99 m。W豐度值達(dá)68×10-6,為地殼豐度值2.6×10-6的26倍,為礦區(qū)鎢的礦源層。中段(∈0-1n2):位于牛角河組底下統(tǒng)下段兩側(cè),主要巖性為深灰色—灰色砂質(zhì)板巖,為鳳凰山背斜的兩翼,總體走向北西,傾向SSE或NEE,傾角55°~85 °,厚度136.37 m。上段(∈0-1n3):位于礦區(qū)東、西兩側(cè)(即牛角河組中段兩側(cè)),主要巖性為灰色—淺灰色變質(zhì)砂巖,總體走向北西,傾向SSE或NEE,傾角50°~85 °,厚度 409.51 m。
第四系(Q):見(jiàn)于河流兩側(cè)及溝谷低洼處,巖性為灰黃至土紅色亞砂土、亞粘土、砂土、砂礫層、礫石層、砂巖板巖碎塊及泥沙組成,厚度0~8 m。
褶皺構(gòu)造:礦區(qū)整體為一單斜構(gòu)造,即鳳凰山背斜。該背斜軸部整體走向北西—北北西(320°~350°)、傾向SWW或NEE(傾角50°~85°),南西翼傾向南西—南西西,北東翼傾向北東—北東東,傾角30°~80 °;軸部為寒武系底—下統(tǒng)牛角河組下段(∈0-1n1)地層,兩翼為寒武系底—下統(tǒng)牛角河組中段(∈0-1n2)、上段(∈0-1n3)地層。軸部地段為礦區(qū)硅化最強(qiáng)烈地段,也是鎢礦體分布地段,因此礦區(qū)含礦斷裂裂隙帶的形成與背斜有密切的關(guān)系。
控(容)礦斷裂構(gòu)造:礦區(qū)控(容)礦裂隙構(gòu)造有北西向、北東向兩組走向,其中以北西向?yàn)橹鳌?/p>
北西向控(容)礦斷裂:主要位于北西向鳳凰山背斜軸部,長(zhǎng)1400多米,寬55~85 m,延深200~750 m,由許多平行的含礦石英脈密集充填的斷裂裂隙帶組成,走向320°~350°,與背斜軸部基本平行,傾向NE,傾角73°~87°,為礦區(qū)的主要控(容)礦裂隙構(gòu)造。
北東向控(容)礦斷裂:垂直于鳳凰山背斜軸,裂隙比較稀疏,所充填的含礦石英脈幅小,延長(zhǎng)和延深僅數(shù)十米,沒(méi)有形成工業(yè)礦體,走向NE(傾角40°~60°),傾向 NW(傾角60°~80°)。
上述兩組控(容)礦斷裂構(gòu)造是在區(qū)域性北東-南西向擠壓作用形成的,北西向?yàn)閴号ば詳嗔?,北東向?yàn)閺埿詳嗔?,為共軛形成?/p>
后期斷層:礦區(qū)內(nèi)沒(méi)有大的后期斷層,僅在坑道中發(fā)現(xiàn)一些小規(guī)模的斷層,對(duì)礦體的破壞不大。
礦區(qū)內(nèi)地表未見(jiàn)巖漿巖出露,僅4號(hào)勘探線ZK403、ZK405兩個(gè)鉆孔在深部-720 m標(biāo)高相繼見(jiàn)到花崗巖體,為中細(xì)粒弱云英巖化含電氣石二長(zhǎng)花崗巖,巖石微絹云母化,巖石中未見(jiàn)任何金屬礦化。經(jīng)采樣鑒定,該花崗巖硅飽和、富鉀、低鈣鎂,其巖石化學(xué)特征與我國(guó)燕山期花崗巖的巖石化學(xué)特征相似(表1、表2),推測(cè)為燕山期花崗巖(陳鄭輝等,2006;付文樹(shù)等,2019;毛景文等,2020)。
表1 鳳凰山礦區(qū)花崗巖與江西南部各期花崗巖化學(xué)成分對(duì)比表/%
表2 鳳凰山礦區(qū)花崗巖與江西南部各期花崗巖微量元素含量對(duì)比表
花崗巖巖體與圍巖呈侵入接觸,在接觸帶上有巖漿期后殘余硅質(zhì)熔漿充填形成的厚大石英脈體(王莉娟等,2012),經(jīng)采樣石英體中既無(wú)鎢礦化也無(wú)其它金屬礦化顯示,花崗巖體的產(chǎn)狀形態(tài),因資料太少而不詳。
礦區(qū)圍巖蝕變主要有云英巖化、硅化、白云母化、角巖化。
云英巖化蝕變主要發(fā)育在石英脈兩側(cè),面形蝕變主要發(fā)育在中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖中。硅化發(fā)育于礦脈近旁兩側(cè)圍巖,硅質(zhì)增高,質(zhì)地堅(jiān)硬,呈灰白色。石英細(xì)脈越發(fā)育,硅化越強(qiáng)。白云母化沿裂隙順片理產(chǎn)出石英短脈和定向分布的白云母線脈體(白云母片徑0.2~2 mm),石英脈兩側(cè)脈壁有白云母聚集受接觸熱變質(zhì)作用影響,角巖化主要表現(xiàn)為原巖之泥質(zhì)膠結(jié)物受熱重結(jié)晶被顯微他形粒狀長(zhǎng)石、石英和顯微鱗片狀次生黑云母等變晶所取代,隨著巖體上侵作用,在其周邊形成廣泛的熱接觸變質(zhì)暈(帶),即角巖化。礦區(qū)角巖化范圍廣泛,呈面狀分布,不僅在深部鉆孔中見(jiàn)到,在地表也有反映,主要表現(xiàn)為巖石中礦物發(fā)生重結(jié)晶顆粒增大、硬度變大,并有新生礦物形成,如黑云母角巖、電氣石角巖。經(jīng)礦區(qū)ZK403中不同深度巖石薄片鑒定顯示,-300 m以下開(kāi)始出現(xiàn)強(qiáng)角巖化,至巖體頂面,角巖厚度在400 m左右;-300 m以上至地表為中—弱角巖化,距離巖體越遠(yuǎn)蝕變?cè)饺酢?/p>
通過(guò)工程控制和和采樣測(cè)試,礦區(qū)共圈定20條鎢礦體。除V1、V2、V3局部出露地表外,其余為隱伏(盲)礦體。礦體受北西向斷裂裂隙帶控制,賦存在寒武系底—下統(tǒng)牛角河組下段長(zhǎng)石石英砂巖中,呈板狀、透鏡狀近似平行產(chǎn)出。礦體由許多平行密集的含礦石英脈和脈旁的礦化變質(zhì)長(zhǎng)石石英砂巖組成。石英脈脈幅一般3~5 cm,小者2~3 mm,大者10~80 cm。單工程礦體中的石英脈少者3~5條,多者有幾十條,石英脈和礦化長(zhǎng)石石英砂巖靠采樣化驗(yàn)結(jié)果圈定礦體邊界。
規(guī)模較大的主礦體為V1、V2、V3、V7,WO3金屬量占礦區(qū)總資源量的80.58%。主要礦體特征如下(圖3)。
圖3 鳳凰山鎢礦區(qū)聯(lián)合剖面圖
V1礦體分布在礦區(qū)中部36~7線,由48個(gè)工程控制,控制長(zhǎng)800 m、傾斜延深560 m。礦體傾向北東,傾角71°~81°,賦存標(biāo)高+215~-345 m。礦體形態(tài)較規(guī)則,呈厚板狀產(chǎn)出,局部有膨大縮小現(xiàn)象。礦體厚0.40~12.20 m,平均4.57 m,變化系數(shù)73.44%,屬較穩(wěn)定型。單工程WO3品位0.142%~1.17%,平均0.327%,變化系數(shù)231.22%,屬礦化不均勻型礦體。
V2礦體分布在礦區(qū)中部28~7線,由46個(gè)工程控制,控制長(zhǎng)810 m、傾斜延深550 m。礦體傾向北東,傾角70°~88°,賦存標(biāo)高+222~-330 m。礦體形態(tài)較規(guī)則,呈厚板狀產(chǎn)出,局部有膨大縮小現(xiàn)象。礦體厚0.18~15.33 m,平均2.83 m,變化系數(shù)105.28%,屬不穩(wěn)定型。單工程WO3品位0.125%~1.44%,平均0.291%,變化系數(shù)126.30%,屬礦化較均勻型礦體。
V3礦體分布在礦區(qū)中部20-7線,由44個(gè)工程控制,控制長(zhǎng)650 m、傾斜延深690 m。礦體傾向北東,傾角72°~85°,賦存標(biāo)高+222 m~-480 m。礦體形態(tài)較規(guī)則,呈厚板狀產(chǎn)出,局部有膨大縮小現(xiàn)象。礦體厚0.42~13.99 m,平均3.62 m,變化系數(shù)79.82%,屬較穩(wěn)定型。單工程WO3品位0.130%~4.09%,平均0.287%,變化系數(shù)120.40%,屬礦化較均勻型礦體。
V7礦體分布在礦區(qū)中部20~7線,由26個(gè)工程控制,控制長(zhǎng)570 m、傾斜延深460 m。礦體傾向北東,傾角71°~85°,賦存標(biāo)高+125 m~-330 m。礦體形態(tài)較規(guī)則,呈板狀產(chǎn)出,局部有膨大縮小現(xiàn)象。礦體厚0.33~8.65 m,平均2.62 m,變化系數(shù)76.93%,屬較穩(wěn)定型。單工程WO3品位0.106%~ 4.59%,平均0.35%,品位變化系數(shù)123.40%,屬礦化較均勻型礦體。
礦石為含白鎢礦、黑鎢礦的石英脈體和白鎢礦化、黑鎢礦化、角巖化長(zhǎng)石石英砂巖的混合礦石。礦石礦物成分比較簡(jiǎn)單,金屬礦物主要有白鎢礦、黑鎢礦、黃鐵礦、輝鉬礦、輝鉍礦、錫石、褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦等。礦區(qū)物相分析結(jié)果顯示黑鎢礦∶白鎢礦=1∶3.86。
白鎢礦見(jiàn)于石英脈中或分布于其它蝕變巖中,灰白黃-黃灰色,常為半自形-他形的單獨(dú)顆?;蛄罴象w,是礦石中主要有用礦物,粒徑為0.02~0.8 mm(圖4)。黑鎢礦僅見(jiàn)于部分石英脈中,呈黑褐色,多呈自形或半自形板狀,晶體長(zhǎng)可達(dá)1~5 cm,粒徑為0.02~0.25 mm。
圖4 鳳凰山礦區(qū)白鎢礦礦石照片
非金屬礦物成分較復(fù)雜,包括石英、長(zhǎng)石、黑云母、白云母、絹云母、水云母、高嶺石、電氣石、黃玉、碳酸鹽等。其中石英、云母和碳酸鹽是最主要的非金屬礦物。礦石有用組分為WO3,平均含量0.125%~4.09%,全礦區(qū)的品位變化系數(shù)143.46%。礦石中其它共伴生組分含量低,未達(dá)到綜合評(píng)價(jià)要求。
礦石結(jié)構(gòu)包括他形結(jié)構(gòu)(圖5a)、自形結(jié)構(gòu)(圖5b)、固熔體分離結(jié)構(gòu)、放射狀結(jié)構(gòu)、交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、交代的文象結(jié)構(gòu)和交代殘留結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造和細(xì)脈狀構(gòu)造,其次為散染狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造等。
圖5 鳳凰山礦區(qū)鎢礦石顯微鏡下照片
鳳凰山礦區(qū)賦礦地層為寒武系底—下統(tǒng)角河組下段淺變質(zhì)巖,巖性以角巖化變質(zhì)長(zhǎng)石石英砂巖為主,是鎢的礦源層??兀ㄈ荩┑V構(gòu)造主要是沿北西向鳳凰山背斜軸發(fā)育的一組北西向陡傾斜密集的壓扭性斷裂裂隙帶,含礦石英脈(從細(xì)脈到大脈)成群密集地充填在斷裂裂隙帶內(nèi),由石英脈和脈間的礦化砂巖組成工業(yè)礦體,稱石英平行脈帶型礦體,礦體呈脈狀到厚板狀切層陡傾斜產(chǎn)出礦石主要金屬礦物為白鎢礦,有少量黑鎢礦,礦物組合簡(jiǎn)單。近礦圍巖蝕變有云英巖化、硅化和白云母化。礦床深部有兩個(gè)鉆孔見(jiàn)燕山期花崗巖體侵入,但巖體沒(méi)有W、Sn、Mo礦化,光譜樣品分析結(jié)果顯示成礦元素含量低。綜合上述礦床地質(zhì)條件,鳳凰山礦床成礦元素W來(lái)源可能主要是寒武系底—下統(tǒng)牛角河組變質(zhì)巖系(廖志強(qiáng)等,2015;何維基等,2019①)。深部花崗巖侵入帶來(lái)強(qiáng)大的熱源,加上區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)擠壓作用,使變質(zhì)巖裂隙和裂隙中的水變?yōu)闊嵋?,熱液帶著成礦元素活化充填在斷裂裂隙帶中形成礦體。礦床成因?qū)賲^(qū)域變質(zhì)熱液和巖漿熱液疊加充填交代型礦床,礦床類(lèi)型屬石英脈型鎢礦床(華仁民等,2010;陳立泉等,2019;何維基等,2019①;宋立強(qiáng)等,2020)。
(1)鳳凰山鎢礦處于鳳凰山背斜軸部附近,礦區(qū)北西向裂隙發(fā)育;寒武系底—下統(tǒng)牛角河組地層W豐度值高,為鎢的礦源層;深部燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,礦區(qū)成礦條件有利。
(2)礦區(qū)鎢礦體受北西向斷裂裂隙帶控制,賦存在寒武系底—下統(tǒng)牛角河組下段長(zhǎng)石石英砂巖中。礦體形態(tài)簡(jiǎn)單,呈板狀、透鏡狀近似平行產(chǎn)出。礦石礦物主要為白鎢礦,WO3平均品位0.125%~4.09%。礦石工業(yè)類(lèi)型為石英脈型和角巖型混合的蝕變巖型白(黑)鎢礦石。
(3)礦床成因?qū)賲^(qū)域變質(zhì)熱液和巖漿熱液疊加充填交代型礦床,礦床類(lèi)型屬石英脈型鎢礦床。
注 釋
①何維基,劉志軍,曾小華,田開(kāi)佐.2019.江西省遂川縣鳳凰山鎢礦(變更礦種)詳查報(bào)告[R].贛州:贛州鑫宇礦冶有限公司,1-106.