石门寺钨铜矿原生晕

2016年11月12日矿床原生晕地球化学研究的地质意义-以江西武宁石门寺钨铜矿床为例1赣北崇山峻岭报告人：任天祥、马振东23成岩、成矿、成晕是地壳内的同一地质体沿着基本相同的运动途径，经历着大致相同的地质作用，在同一个成矿系统中不同的时空尺度下演化的不同产物。前二者以宏观的岩石、矿物的形式出现，而后者是以微观的元素场（同位素场）的形式体现。因此在研究元素地球化学场（同位素场）与成矿关系时，首先要考虑成岩-成矿-成晕同系统特性，所谓同系统即既要表示成岩、成矿的规律，又要反映成晕(原生晕、次生晕)的地球化学特征及元素（元素组合）在不同物理化学条件下时空分布的规律。钨是我国优势矿种，钨储量(资源量)据世界首位,尤其是华南成矿省。在这仅占世界面积0.7%的区域内，却集中了世界75%以上的钨矿储量，这在各种金属矿产的空间分布上是罕见的。华南表壳岩系1:20万水系沉积物W等元素地球化学异常是如何形成的？这就需从华南地区W等元素成岩、成矿、成晕的地球化学机制寻找答案！主要内容1矿区地质特征（近景）2矿床原生晕地球化学特征（特写）34区域地质概况（远景）4/37原生晕特征示踪的地质意义：赣北九岭矿集区区域地质简图（项新葵资料修编，2012）九岭成矿带位于江南隆起的中段，石门寺矿区属于九岭成矿带大湖塘矿田内的特大型钨多金属矿床。晋宁晚期九岭黑云母花岗闪长岩是我国华南的一个规模巨大的复式岩基。5/37江南隆起一、区域地质特征6/37赣北九岭矿集区区域地质简图（项新葵资料修编，2012）区域地层：九岭地区内主要出露的地层是——中元古代双娇山群浅变质岩系（Pt2sh），是一套岩性以灰绿色杂砂岩与板岩互层为主，呈顶盖或残留体赋存在九岭黑云母花岗闪长岩岩基上。区域岩浆岩：先后侵入的岩体有晋宁期大规模中酸性岩体及燕山期岩体。作为岩基的晋宁期岩体总体呈东西向展布，面积约达2500km2。在晚侏罗世至早白垩世区内岩浆又开始频繁活动，经历了多期酸性岩浆的侵入，侵位于九岭岩基或双桥山群地层中，燕山期侵入体为规模较小的岩株、岩瘤、岩床。区域构造：褶皱构造为中元古代基底，轴向近东西向的大型复式倒转背斜。区内北东—北北东向断裂最为发育。7/37二、矿区地质特征石门寺钨多金属矿区地质略图（项新葵等，2012）赋矿围岩含矿岩体一）矿区岩浆岩•晋宁晚期：黑云母花岗闪长岩岩基bγδ23(1)•燕山期：似斑状黑云母花岗岩bγ52(2)a细粒黑云母花岗岩bγ52(2)b黑云母花岗斑岩γπ52(2)b燕山期似斑状黑云母花岗岩等为钨铜含矿岩体，晋宁期黑云母花岗闪长岩为赋矿围岩。二）矿区构造：主要发育有韧性剪切带、断层及节理。韧性剪切带发育于矿区北部的黑云母花岗闪长岩中，走向北东东向，倾向南东东向，主要由糜棱岩化黑云母花岗闪长岩、千枚糜棱岩等组成。断裂构造以北西向较为发育，产状多数较陡，力学性质主要为张扭性和扭性。节理有四组，在成矿时期作为成矿流体的通道及储存空间。石门寺矿区地层较单一，分布有小部分第四纪残坡积层及双娇山群变质岩系，其余全为晋宁期黑云母花岗闪长岩基岩和燕山期花岗岩。8/37三）矿体地质特征石门寺矿区4线剖面简图（据项新葵提供资料修编，2012）石门寺矿区的矿体总体走向为北西西~南东东向。石英大脉型热液隐爆角砾岩型细脉浸染型1.细脉浸染型矿体特征赋矿围岩位于晋宁期黑云母花岗闪长岩和燕山期似斑状黑云母花岗岩的内外接触带矿体特征矿体厚大，单矿体最大厚度达416m。以细粒为主的白钨矿、金属硫化物及石英、绢云母等脉石矿物沿着成矿裂隙充填、交代，形成脉幅小于10mm、部分脉幅小于1mm的细脉状构造，金属矿物粒度较细结构类型结晶结构、交代结构蚀变矿化云英岩化、绿泥石化、黑鳞云母化矿物主要矿物有白钨矿、黑钨矿、黄铜矿和辉钼矿，少量黄铁矿、毒砂、闪锌矿、蓝铜矿等品位WO3：0.119%~0.229%；伴生Cu：＜0.1%（占石门寺WO3资源量的80%）9/372.热液隐爆角砾岩型矿体特征赋矿围岩位于矿区中部，主要分布在似斑状黑云母花岗岩中矿体特征热液角砾岩原岩主要为似斑状黑云母花岗岩，矿石呈角砾状构造，大小不一，胶结物主要为石英（石英中含有肉红色钾长石、灰白色斜长石）。金属矿物矿物常呈团块状、浸染状、微脉状分布于胶结物或角砾中蚀变矿化钾长石化和云英岩化强烈矿物主要金属矿物有黑钨矿、白钨矿、黄铜矿、辉钼矿、斑铜矿，少量黝铜矿、闪锌矿、黄铁矿、毒砂、锡石、自然铋、辉铋矿、Mo、Cu、Bi金属互化物等。氧化矿物有褐铁矿、铜蓝、辉铜矿、钨华、孔雀石、钼华等。非金属矿物有石英、长石、白云母、萤石、电气石等。品位WO3：0.147%；伴生Cu：0.1%~0.3%10/373.石英大脉型矿体特征赋矿围岩相对较广泛，在矿区所有岩石单元和矿体中均有穿切现象矿体特征石英大脉型矿体50余条，成群成带的产出，且多具等距产出特征。产状以走向近东西为主，倾向北或南，倾角60～85°。矿体长度较短，一般以20m~30m的为主，少数长200m~300m。矿体厚度较稳定，以黑钨矿为主。蚀变矿化裂隙面云英岩化较强，脉内见有钾长石化，外接触部位见绿泥石化蚀变。矿物主要由黑钨矿和石英组成为主，少量的白钨矿、黄铜矿和辉钼矿等。黑钨矿呈板状、柱状或浸染状的粗晶镶嵌在块状石英体中，亦可见黑钨矿垂直脉壁呈梳状构造、放射状构造、团块状构造品位WO3：0.375%；伴生Cu：0.378%，Mo：0.033%11/3712黑钨矿在石英脉脉壁呈琉状四）石门寺钨铜多金属矿床矿石组成、结构构造•主要矿石矿物有黑钨矿、白钨矿、辉钼矿、黄铜矿，少量锡石、闪锌矿、黄铁矿、毒砂、斑铜矿、黝铜矿、自然铋、辉铋矿,Mo、Cu、Bi金属互化物等，脉石矿物有石英、斜长石、黑云母（蚀变白云母）、角闪石、层解石、萤石等。•矿石结构主要有结晶结构、交代结构、固溶体分离结构；构造主要有角砾状构造、细脉状构造、浸染状构造、条带状构造、脉状构造、团块状构造、梳状构造、放射状构造13/3714石门寺主要矿石矿物(a)石英大脉型中黑钨矿;(b)石英大脉型脉壁中辉钼矿;(c)在石英大脉破碎处，形成黄铜矿、黝锡矿、砷黝铜矿（毒砂）等金属硫化物共生的块状铜矿石;(d)热液隐爆角砾岩型中白钨矿和黄铜矿adcb15石门寺矿区矿石矿物组成、矿石结构构造特征(a)黄铜矿（Ccp）与黑钨矿（Wo）连生；(b)黄铜矿与白钨矿、闪锌矿连生；(c)辉铜矿、铜蓝沿黄铜矿边缘交代，并与黑钨矿、闪锌矿连生，闪锌矿中包裹乳滴状的黄铜矿；（d）黄铜矿细脉穿切黑钨矿；(e)黑钨矿（Wo）与黄铜矿（Ccp）、黄铁矿（Py）复杂连生；(f)白钨矿与黄铜矿连生，黄铜矿中包裹闪锌矿矿物：Wol-黑钨矿；Mo-辉钼矿；Sch-白钨矿；Cha-黄铜矿；-闪锌矿；辉铜矿；铜蓝abcdef16五）围岩蚀变石门寺矿区围岩蚀变既有面型蚀变，又有线型蚀变。面型蚀变主要发育在似斑状黑母花岗岩体的顶部和边部、中细粒黑云母花岗岩体的顶部，蚀变类型有钾长石化（红皮白心、细脉、团块）、云英岩化等。线型蚀变沿含钨石英脉旁侧发育，主要蚀变有钾长石化、云英岩化、绿泥石化等，其他蚀变有硅化、萤石化、叶腊石化、碳酸盐化等。物钾化后形成大量粉红色钾长石交代斑塊(图?)石门寺矿区蚀变类型钾长石化英岩体。石英细脉两侧形成对称带状云英岩化蚀变三、地球化学特征一）区域地球化学特征W、Cu、Mo、Ag、As在大湖塘矿田呈北东向分布，与钨铜矿床（点）位置套合较好Mo、Cu、Ag元素异常在北部呈近东西向展布，为震旦系、寒武系深海相炭质页岩、硅质岩矿源层所致九岭成矿带1:20万水系沉积物异常成矿元素组合为：W、Cu、Mo、Sn、Sb、Ag、As、Bi、F17/37研究区包含4个1:20万标准图幅（共3142件，测试分析的元素39个）18二）原生晕地球化学特征对石门寺矿区4线剖面部分钻孔（13个垂直钻、5个水平钻、一个坑道）4249个化学样的副样按岩矿石类型组合了432个组合样（按每个单样长度加权称量），定量分折了成矿元素、主要伴生元素、矿化剂元素、高场强元素、稀土元素、常量元素等54项。对另外7个钻孔（2267个单样）组合计算了211个样的W、Cu、Mo元素化学分析的组合含量。以便了解：1.成矿岩体含矿性、赋矿围岩特征—成矿物质来“源”；2.成矿元素运移形式、成矿物质运移方向—“动”；3.成矿元素赋存空间（构造对元素富集空间形态的制约）--“储”；4.成矿期次、围岩蚀变类型、剝蚀程度、分带特征等方面的探讨。矿床原生晕地球化学特征232个组合样采样区域4249个化学样的副样按岩矿石类型组合了432个组合样对另外7个钻孔（2267个单样）组合计算了211个样的W、Cu、Mo元素化学分析的组合含量20/374线原生晕特征石门寺矿区4线剖面简图（据项新葵提供资料修编，2012）石英大脉型热液隐爆角砾岩型细脉浸染型21石门寺4线勘探线W-Cu-Mo元素含量柱状图（×10-6）燕山期含矿岩体赋矿地质体燕山期含矿岩体燕山期似斑状黑云母花岗岩、中细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩的W、Cu、Mo成矿元素含量是扬子陆块正常花岗岩的几十倍~几百倍;稍晚侵入的中细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩中Cu的平均含量:1285~1451×10-6,示踪晚期侵入的岩体硫化物矿化作用较强!赋矿地质体构造角砾岩、晋宁期黑云母花岗闪长岩是W、Cu、Mo等成矿元素有利的赋矿空间!由张扭性裂隙控制的石英大脉W、Cu、Mo元素有利的赋矿构造!1.燕山期含矿岩体的含矿性、赋矿地质体含矿性222.成矿元素空间分布特征W元素总体分布特征是：一筒二带（Cu、Mo一筒一带）！W:500×10-6（0.064%）一筒二带火炬状构造角砾岩筒构造裂裂带接触带W:950×10-6（0.12%）一筒二带232000×10-6,4000×10-6Cu元素富集:受一筒一带(构造裂隙带)控制！中细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩内Cu明显富集！一筒一带（构造裂隙带）Cu为什么不受接触带控制？24Mo的富集强度相对较弱,大于300×10-6浓集中心分布零星，主要受构造裂隙带控制！一筒一带（构造裂隙带）Mo为什么不受接触带控制？25主要伴生元素Bi、Ag、Sn的富集趋势与主成矿元素十分相似！在构造角砾岩筒北北东侧边部明显浓集,均达到伴生工业要求!它们是以什么形式与主成矿元素伴生的呢?Bi≥300×10-63.主要伴生元素空间分布特征26Ag≥1×10-6Bi以自然铋、辉铋矿,Mo、Cu、Bi金属互化物等形式存在；Ag在铜矿物中以类质同象赋存形式（Ag占据铜矿物中部分Cu的晶格位置）!反光显微镜、电子显微镜、电子探针观察和测定伴生元素存在形式27自然BiElementWt%At%BiM100.00100.00MatrixCorrectionZAF28辉铋矿反光显微镜、电子显微镜、电子探针观察和测定伴生元素存在形式29Mo2+.Cu2+As3-金属互化物（缺S低O强还原环境，两性元素As、Bi乘虚S而入,取而代之!）ElementWt%At%AsL09.5409.97MoL52.5042.85FeK02.3303.26CuK35.6443.92MatrixCorrectionZAF反光显微镜、电子显微镜、电子探针观察和测定伴生元素存在形式30Mo2+.Cu2+Bi3-金属互化物ElementWt%At%MoL38.5636.59BiM24.6810.75CuK36.7552.66MatrixCorrectionZAF反光显微镜、电子显微镜、电子探针观察和测定伴生元素存在形式31Mo2+.Cu2+Bi3-金属互化物ElementWt%At%MoL40.1638.49BiM24.8910.95CuK34.9450.56MatrixCorrectionZAF反光显微镜、电子显微镜、电子探针观察和测定伴生元素存在形式32黄铜矿(CuFeS2)ElementWt%At%SK35.6850.85FeK29.1923.88CuK35.1325.27MatrixCorrectionZAF33黄铜矿中黝锡矿固熔体反光显微镜观察反光显微镜、电子显微镜、电子探针观察和测定伴