Question

湖南柿竹园钨(锡、铋、钼)多金属矿床

Answer 1

柿竹园钨(锡、铋、钼)矿床位于湖南省郴县东南16km，处于新华夏系构造与南北向构造复合控制的东坡多金属矿田北东部，千里山花岗岩体东南缘内弯部位的接触带上。不仅钨矿储量居世界钨矿床之首，还伴有储量相当可观的铋、钼、锡、铍等多金属矿。因此，该矿床以规模巨大、矿体集中、形态简单、物质组分复杂、有用组分多样等为特征，独具一格而闻名中外。

矿床系20世纪50年代末由原湖南省地质局408队发现，后经该队详查、勘探，于20世纪60年代中期以特大型钨锡钼铋矿床被肯定。20世纪70年代末，柿竹园多金属矿山开始预采，进行坑道工程建设。

(一)区域地质概况

矿床在大地构造位置上属华南褶皱系赣湘桂粤褶皱带，湘东南加里东褶皱带与耒阳－宜章南北向印支褶皱带两构造单元交接处。

湘南地区地层较全，除志留系外自震旦系至第四系均有出露，分别构成加里东、印支、燕山3个不同的构造层。区域地层出露以中、上泥盆统碳酸盐岩及碎屑岩为主，次为震旦系碎屑岩和第四系地层，泥盆系地层出露面积约占60%。

区内褶皱、断裂构造均较发育、东坡－月枚复式向斜为矿田内的一级构造，其东西两侧各以一条断面外倾的高角度逆冲断层与五盖山背斜和西山背斜相邻。向斜轴向为北东10°～15°，轴面近直立，两翼地层倾角一般为40°～50°。向斜内次级褶皱发育，自东向西依次为中山向斜、柴山背斜和金船塘向斜。矿床即产于中山向斜中次一级褶皱柿竹园－太平里向斜的北仰起端和千里山花岗岩体相截的外接触带上。区内断裂构造以南北向、北东向、北西向、近东西向4组构造最发育。近南北向(包括北北东向)断裂多属高角度逆冲断层，是千里山岩体的导岩与控岩构造。北东向断裂多为断面近于直立的正断层，对矿床的富矿分布及矿田内的铅锌矿床形成起明显的控制作用。北西向断裂不甚发育，多见其切割花岗斑岩。近东西向断裂规模较小，矿田东坡山、野鸡尾、横山岭等铅锌矿床的部分矿体受其控制。

区域岩浆活动频繁，同源间歇性特征明显，有花岗岩、花岗斑岩、辉绿玢岩及各种花岗质岩脉。王仙岭、千里山、黄沙坪等一系列小岩体呈东西向的带状分布，前两者为花岗岩体。东坡矿田中最主要的花岗岩体为千里山岩体。

(二)矿区地质概况

矿区出露地层比较简单。从下至上为:震旦系(Z₁)浅变质海相碎屑岩;中泥盆统棋梓桥组(D₂q)白云质灰岩、泥晶灰岩和跳马涧组(D₂t)砂砾岩;上泥盆统余田桥组(D₂s)泥质条带灰岩、泥灰岩和灰岩;第四系坡积、洪积物。与成矿有关地层为余田桥组和棋梓桥组，其中余田桥组赋存了本矿田的大部分矿体。化学分析结果表明佘田桥组泥灰岩和泥质条带灰岩具有富SiO₂(16.83%～31.11%)，富Al₂O₃(2.07%～3.08%)和低MgO(1.04%～1.22%)的特点，SiO₂，Al₂O₃是形成矽卡岩的必须组分。佘田桥组地层结构和岩性复杂，在构造应力的作用下易产生节理、裂隙和层间滑动，这些均有利于矿液的渗流及交代作用和成矿作用的进行。微量元素分析结果表明与成矿直接有关的余田桥组地层中，W，Sn，Mo的含量都很低，但Pb，Zn的含量较高，这说明柿竹园矿床成矿物质不是来自地层，仅外围一些铅锌矿床的成矿物质可能有部分来自周围的地层。

矿区构造比较复杂，褶皱、断裂、节理等都很发育，它们在时间上显示多期性，在空间上纵横交错，组成一呈北东向为主的构造裂隙网络地质体。与矿床密切相关的构造有柿竹园－太平里向斜和柿竹园－野鸡尾背斜，该区巨大矿体即产出于向斜北端核部。断裂主要为高角度的近南北向的逆冲断层与北东向的正断层，矿床即处于这两组断裂构造的交会处。接触带两侧网络状构造裂隙的发育是形成本区矽卡岩矿体的有利条件。

与成矿有关的岩浆岩是千里山花岗岩，沿东坡矿田北部南北向、北北东向断裂交会处侵入，呈南北向倒葫芦状，出露面积9.57km²。岩体侵位的最新地层为上泥盆统余田桥组。千里山花岗岩主要是由3次岩浆侵入组成的复式岩体。第一次侵入的是主体期花岗岩(γ^2－1₅)，它构成了该岩体的主体，出露面积为8.7km²，中心相为中—粗粒黑云母花岗岩，边缘相为细粒斑状黑云母花岗岩，同位素年龄为162Ma(Rr－Sr法)和172Ma(K－Ar法)。第二次侵入的是补充期中粗粒黑云母花岗岩(γ^2－2₅)，呈岩株、岩脉或岩枝侵入，同位素年龄为141Ma(Rb－Sr法)和139Ma(K－Ar法)。第三次侵入的是细粒(少斑)二云母花岗岩(γ^2－3₅)，呈小岩株和岩脉穿插。最后侵入的是花岗斑岩和辉绿岩，花岗斑岩脉的同位素年龄为146Ma(Rb－Sr法)。根据同位素年龄，该岩体形成于燕山期早期第二阶段。

千里山花岗岩的各期、相，可从结构上识别，而在矿物成分上几乎完全一样，主要由钾长石、斜长石、石英、黑云母组成，副矿物有磁铁矿、独居石、锆石、钛铁矿、金红石、板钛矿、锐钛矿、辉钼矿、辉铋矿、黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、锡石、黑钨矿、白钨矿、磷灰石、磷钇矿、铌铁金红石、钇易解石、钍石、电气石、黄玉、萤石、石榴子石、尖晶石、刚玉、硅铍钇矿及绿帘石。从副矿物特征看，含独居石、锆石较多，榍石很少，应属锆石－独居石型。以上副矿物特征可与华南燕山期含钨锡花岗岩特征对比。

千里山花岗岩的岩石化学特征属铝过饱和、富钾贫钠的弱碱性—钙碱性岩，按SiO₂含量划分属酸性—超酸性岩石。花岗岩富含F，Cl，B挥发性组分，其含量依次为(260～3440)×10^－6，(390～420)×10^－6，(100～130)×10^－6。岩体中成矿元素的背景含量显著偏高，W，Sn，Bi，Mo等元素含量大大高于酸性岩的平均含量，也明显高于华南同期花岗岩的背景值，Pb和Be也略高于华南同期花岗岩的背景值，明显高于酸性岩的平均含量，这为柿竹园巨型钨、锡多金属矿床的形成准备了很有利的物质条件。

千里山花岗岩初始锶同位素比值为0.71077～0.7328，说明该复式岩体是由地壳重熔产生的岩浆多次侵入而形成的。

(三)矿床地质特征

柿竹园钨锡铋钼矿床是东坡矿田中最大的多金属矿床。它的矿体形态简单，矿体底板与花岗岩的顶面吻合，在岩体凹陷处，形成巨大近水平透镜状矿体。其钨、锡、铋、钼矿化在空间上与矽卡岩分布基本一致，仅部分锡矿化发育在大理岩和一部分矽卡岩化大理岩之中。矽卡岩矿体为北东走向，倾向南东东，倾角10°～15°，长1000余米，东西宽600～800m，厚一般200～300m，最厚近500m，矿体集中，常相互重叠分布，整个矿床具明显的分带性。这在矽卡岩、矿石类型和主要成矿元素等方面沿水平和垂直方向上，都可反映出来(图17－7)。

矿床自花岗岩向大理岩方向显示带状分布，即从花岗岩开始，向上(外)依次出现面状云英岩－网脉状云英岩脉+矽卡岩－矽卡岩化大理岩→网脉状大理岩。矿床的分带性还表现在，纵向上自上而下或横向上自围岩向岩体可划分4种不同的矿石类型:①大理岩锡石类型;②矽卡岩钨铋矿石类型;③云英岩网脉－矽卡岩钨锡钼铋混合矿石类型;④云英岩钨钼铋矿石类型(图17－7)。各类型矿石主要由浸染状和细脉－网脉状矿石构成。主要成矿元素也具分带现象，从花岗岩顶部的云英岩到大理岩，成矿元素组合依次为W，Mo→W，Mo，Bi，Sn→W，Bi，Sn→Sn;主要成矿元素依次为Mo－W－Bi－Sn。

图17－7 柿竹园矿床剖面图(据湖南省地质局408队修改)

矿区出现的矿物种类繁多，目前已见到的有96种。主要金属矿物是白钨矿、黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、锡石和黄铁矿等。此外，还有磁铁矿、磁黄铁矿、硫锰矿、毒砂、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、自然铋、辉铅铋矿、黄锡矿、赤铁矿、白铁矿、假像赤铁矿、斑铜矿、硫碲铋矿、斜方辉铅铋矿、针硫铋铅矿、辉碲铋矿等。矿床主要成矿元素有:W，Mo，Bi，Sn，Be，Fe，Cu，Pb，Zn;伴生元素有Nb，Ta，Sc，Au，Ag，V，Hg，Sb，Se，Te，Cd等。其中铌钽未发现独立矿物，主要以类质同像赋存于黑钨矿之中。含铍矿物已发现有绿柱石、日光榴石、金绿宝石、塔菲石、硅铍石、硬羟钙铍石、铍镁晶石等，此外，Be还呈分散状态赋存于符山石、长石、石榴子石、萤石等矿物中。Re，Sc分别以分散状态赋存于辉钼矿和黑钨矿之中。

矿石结构常见有自形晶、半自形晶、他形晶、交代残余结构等。此外还可见到溶蚀结构、文像结构和乳浊状结构。矿石构造主要为浸染状构造、网脉状构造及条带状构造，局部黄铁矿呈致密块状构造。

矿化具多期次、多阶段特点，千里山花岗岩体3次岩浆活动均伴随有不同程度的矿化作用。成矿作用主要与主体期花岗岩(γ^2－1₅)有关。根据矿物共生组合及交代关系将与主体期花岗岩有关的成矿作用划分为5个阶段。第一为矽卡岩阶段:在接触带或其附近形成矽卡岩，主要矿物为石榴子石、辉石、符山石和硅灰石，伴生金属矿物为白钨矿(少量);第二为含水硅酸盐阶段:早期矽卡岩矿物被韭角闪石、富铁钠闪石、阳起石、透闪石、绿帘石、金云母等含水硅酸盐矿物所交代，伴有白钨矿、黑钨矿、锡石、磁铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等金属矿物的沉淀;第三为云英岩阶段:在内接触带，石英、白云母、萤石、黄玉、电气石、黑磷云母等交代花岗岩，伴有白钨矿、辉钼矿、辉铋矿、黑钨矿、锡石等金属矿物的沉淀;第四为石英－氧化物阶段:主要形成一些黑钨矿－石英脉和锡石－石英脉，脉中还含少量辉钼矿、辉铋矿;第五为石英－硫化物阶段:主要形成石英－硫化物矿脉，主要脉石矿物为石英、萤石、绿泥石等，矿石矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等。

与第二次岩浆侵入活动有关的成矿作用比较薄弱，大体可分为两个阶段。第一为萤石－白钨矿阶段，伴有云英岩化;第二为石英－氧化物阶段，形成少量黑钨矿－石英脉和锡石－石英脉。与第三次侵入岩及脉岩有关的成矿作用更加微弱，仅在少数伟晶岩脉中见有绿柱石矿化和白钨矿矿化。

由于本区构造、岩浆活动强烈，围绕着千里山花岗岩形成了一系列矿床。其中，柿竹园矽卡岩钨锡钼铋矿床是该矿田的重要组成部分，此外还有大吉岭云英岩钨锡矿床、野鸡尾等地高中温热液锡石－硫化物矿床和横山岭等地中低温热液铅锌矿床。云英岩矿床、矽卡岩矿床、高中温热液交代型矿床和中低温热液矿床在空间上围绕千里山花岗岩呈现出一定的带状分布规律，在生成时间上有一定的先后顺序，在成因上都与千里山花岗岩有关，它们共同构成了一个与花岗岩类有关的云英岩－矽卡岩复合型钨、锡、钼、铋、铅、锌(铍)成矿系列。矿石的平均品位为:WO₃0.344%，Sn0.126%，Mo0.064%，Bi0.107%。

(四)矽卡岩及有关交代岩

与成矿有关的交代作用主要有矽卡岩化作用、云英岩化作用和碱质交代作用。其中前两者最发育，且与矿化有着直接的联系。

1.矽卡岩

矿床中矽卡岩十分发育，几乎遍及泥盆系碳酸盐岩与黑云母花岗岩、花岗斑岩、辉绿玢岩、煌斑岩的接触带。规模较大的矽卡岩局限于碳酸盐岩与黑云母花岗岩、花岗斑岩接触带的构造有利部位，规模最大的矽卡岩体则只形成在第一期花岗岩与泥盆系碳酸盐岩接触带裂隙密集的地段，矿区所见矽卡岩主要发育于花岗岩体东南缘内湾部位及岩体顶面呈锅底状的凹斗中，大体呈北北东方向分布，范围较广，向东、南、北三面逐渐尖灭，西部因受侵蚀而露于地表。

矽卡岩包括规模很大的面型矽卡岩和数量众多的脉状矽卡岩，前者基本上受接触带构造控制。长数百米至千米左右，宽数十米至数百米;后者受控于接触面外侧的裂隙构造，宽数厘米至数十厘米，长约数米乃至数十米或百米左右。

矿区内的矽卡岩主要为钙矽卡岩，组成矿物有辉石、石榴子石、符山石和硅灰石等。局部地段见规模较小的镁矽卡岩，其中既有岩浆期镁矽卡岩，又有岩浆期后镁矽卡岩，前者由深绿辉石、镁橄榄石和镁尖晶石组成，后者由粒硅镁石、金云母、韭角闪石、水镁石和氟硼镁石组成。镁矽卡岩往往都遭受了钙矽卡岩的改造。辉石的成分属透辉石－钙铁辉石系列，主要为透辉石(表17－6)，锰钙辉石分子含量(Joh_2.73～11.76)不高。石榴子石属钙铝－钙铁榴石系列(表17－6)，主要为过渡系列的石榴子石(Gr_{24.32～57.53}And_{38.61～70.27})，锰铝榴石分子含量(Joh_3.81～7.56)较低。

表17－6 辉石(1～4)和石榴子石(5～6)化学成分

注:电子探针分析者为周科子。

2.云英岩

矿区云英岩化强烈，根据其产出形态可划分为面状云英岩和网脉状云英岩。前者发育在岩体顶部及平缓接触面部位，主要在岩体一侧呈面型分布，多为黄玉－石英云英岩、黑鳞云母－黄玉云英岩等;后者则主要发育于近接触带的矽卡岩中，呈脉状或网脉状分布，有富石英云英岩脉，含黑钨矿黄玉－黑鳞云母云英岩脉和含辉钼矿白钨矿萤石－黑鳞云母云英岩脉等。在面状云英岩中一般伴生黑钨矿、辉钼矿和辉铋矿矿化，而在网脉状云英岩中主要是黑钨矿、白钨矿、辉钼矿、锡石和辉铋矿矿化。

3.碱质交代岩

在花岗岩内接触带普遍发育钠长石化。钠长石一般呈自形晶，聚片双晶清晰。遭到钠长石化的花岗岩黑云母被浅色云母交代，当钠化强烈时云母消失，钾长石减少，变为石英－碱性长石交代岩或石英－钠长石交代岩。

钾长石交代岩呈脉状或细脉状较广泛地分布在矽卡岩和大理岩中，它常交代花岗质岩脉和矽卡岩。钾长石交代岩普遍遭受了强烈的云英岩化，常在云英岩中呈残留体。

碱质交代岩、云英岩和矽卡岩围绕花岗岩显示出一定的分带性，构成了一个与酸性岩浆岩有关的交代系列。