（构造地质学专业论文）湖南川口钨矿小三角潭矿区成矿机理研究.pdf

硕士学位论文摘要 摘要 川口钨矿是我国大型钨矿床之一，具有成矿条件优越，规模大， 品位高，便于开采等优点，其中小三角潭矿区为含黑钨、白钨矿的多 金属矿床，属岩浆期后热液交代充填型大脉状矿床。研究区属南岭成 矿带的一个重要单元，位于浏阳一衡东新华夏系隆起带的南端，印支 期形成的川口隆起对本区的岩浆侵位和钨矿床的形成起着重要的控 制作用。 本文在分析、研究前人工作成果的基础上，经过翔实的野外地质 调研，搜集大量的地质信息，采集大量岩矿样品和标本，运用岩石学、 矿物学、矿床学、构造地质学、地球化学、成矿预测学等多种理论和 方法，从研究区域成矿地质背景入手，以区域应力场的分析为突破口， 研究了区域地层、构造、岩浆岩及其与成矿的关系。通过包裹体气液 相成分分析，系统的化探取样，成矿物化条件研究，全面分析、总结 了小三角潭钨矿床控矿因素和成矿规律。 本文提出了与典型钨矿床不同的成矿期次，首次将白钨矿形成划 归为成矿期的第一期。并重点探讨了小三角潭钨矿床的成矿机理，即： 燕山早期在拉伸应力作用下，地壳减薄、减压使深部地层重熔并发生 熔离作用；印支期形成的“川口隆起 为成矿母岩( 花岗岩) 的侵入 提供了通道和定位空间，也造就了其特殊的产出形态一长轴状；岩浆 上侵的过程即伴随着其分异演化作用的进行，其分异出的含矿气水溶 液与从地层中萃取的矿质一起形成混合矿液；岩浆冷凝收缩一方面在 围岩与岩体的接触面形成了扩容空间，另一方面也在内接触带顶边部 形成了一系列的横( 张) 节理，为成矿提供了赋矿空间；在板岩的遮 挡作用下，进入扩容空间的矿液沿接触面分流倒贯入横节理中交代充 填成矿；由于矿液的不断补充，在液压致裂作用下，从而形成了大脉 型钨矿。 关键词：白钨矿，黑钨矿，川口，小三角潭，成矿机理，成矿期次 硕士学位论文a b s t r a c t a bs t r a c t t h e r ei sal a r g e s c a l et u n g s t e no r e f i e l di nt e r r a i nc h u a k o u ，s o u t h c h i n a i ti sc h a r a c t e r i s t i co fe x c e l l e n tm e t a l l o g e n i cc o n d i t i o n ，l a r g es c a l e ， h i g hg r a d ea n dc o n v e n i e n c et om i n i n g i nw h i c h ，t h ex i a o s a n ji a o t a n t u n g s t e nd e p o s i t i st h e p o l y m e t a lt y p ec o n t a i n i n g s c h e e l i t ea n d w o l f r a m i t e t h eg e n e t i ct y p eb e l o n g st op o s t - m a g m a t i cm e t a s o m a t i c f i l l i n g t y p el a r g e v e i nt u n g s t e nd e p o s i t b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h er e s u l t so ft h eo t h e rg e o l o g i s t s ，t h e e f f e c t i v ef i e l dg e o l o g i c a ls u r v e yh a sb e e nd o n e s u c ha sc o l l e c t i n gp l e n t y g e o l o g i c a li n f o r m a t i o n ，s a m p l i n ga l lk i n d so fr o c k sa n dm i n e r a l s a p a r t f r o ma n a l y z i n gr e g i o n a lm e t a l l o g e n i cb a c k g r o u n da n ds t r e s sd e v e l o p m e n t a sw e l la s p u t t i n g m u l t i t h e o r i e sa n dm e t h o d si n t o p r a c t i c e ，t h e c h a r a c t e r i s t i c so fs t r a t a ，s t r u c t u r ea n d m a g m a t i t e h a sb e e n d e e p l y d i s c u s s e d a n dt h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nm i n e r a l i z a t i o na n d s t r a t a ， s t r u c t u r ea n d m a g n e t i t eh a sb e e ni n t e n s i v e l ya n a l y z e d i no r d e rt o c o n c l u d et h em e t a l l o g e n i cr u l ea n df a c t o r so fx i a o s a n ji a o t a nt u n g s t e n d e p o s i t ，s o m eg a s - l i q u i dc o m p o n e n t sa r ea n a l y z e d ，s o m es p e c i m e n so f e x p l o r a t i o ng e o c h e m i s t r y a r e s y s t e m a t i c a l l ys a m p l e da n da l l o ft h e m e t a l l o g e n i cc o n d i t i o n sa r ef u l l yd i s c u s s e d f r o ma b o v e ，ad i s t i n c tg e o l o g i c a lm e t a l l o g e n i cp e r i o di sc a r r i e do u t i nt h et h e s i s ，w h i c hd i f f e r sf r o mt r a d i t i o n a l d e s c r i p t i o no ft u n g s t e n d e p o s i t t h e nt h em o s ti m p o r t a n tc o n c l u s i o ni sd e d u c e d ，w h i c hi st h e m e t a l l o g e n i cm o d e lo fx i a o s a n j i a o t a nd e p o s i t ： d u r i n gt h es t r e t c h i n gp r o c e s si ne a r l yy a n s h a n i a n ，a t t e n u a t i o na n d d e c o m p r e s s i o no ft h ec r u s th a p p e n e d ，a n dt h e nd e e ps t r a t aw e r er e m e l t e d a n dt h e “c h u a n k o uu p l i f t w a sac h a n n e la n da s p a c ef o rg r a n i t e ( m o t h e r r o c k ) i n t r u d i n g ，a n dt h el i f ta l s om o l d e da x i s l i k es h a p eo fg r a n i t e t h e r e w e r es om a n ym a g m a o r e - b e a r i n gf l u i dm i x e dw i t hm i n e r a lo fe x t r a c t i o n o fs t r a t a ，b e c a u s et h ep r o c e s so fm a g m ai n t r u s i o n a c c o m p a n y i n gi t s d i f f e r e n t i a t i o n b e c a u s eo fc o o l i n ga n ds h r i n k i n go fm a g m a ，as e r i e so f s p a c e so fd i l a t a n a c ya n dc r o s s ( t e n s i o n ) j o i n t sw e r ec r e a t e d ，w h i c h p r o v i d es p a c e sf o rr e s e r v o i ro r e a n dc o m p a c ts l a t ew a st h eb a r r i e rs c r e e n 硕士学位论文 a b s t r a c t t ot h eo r e b e a r i n gf l u i d ，w h i c hr e s u l t e di nt h ef l u i df l o w e df r o mt h et o p d o w na n dp r o d u c e das e r i e so fm e t a s o m a t i c f i l l i n gm i n e r a l i z a t i o ni nt h e c r o s sj o i n t s w i t ht h ea c c u m u l a t i o no ff l u i db i tb yb i t ，t h es p l i a i n gb y o r e _ b e a r i n gf l u i dw a sh a p p e n e d ，a n dt h e nt h el a r g e s h a p et u n g s t e nd e p o s i t w a sc r e a t e d k e y w o r d s ：s c h e e l i t e ， w o l f r a m i t e ，c h u a n k o u ，x i a o s a n ji a o t a n ， m e t a l l o g e n i cm o d e l ，m e t a l l o g e n i cp e r i o d 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得中南大学或其它单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作 的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。 作者签名：日期：年二月三上日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许 学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信 息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网 络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 导师签抛日期：兰卜年上月卫日 硕士学位论文第一章前言 1 1 论文选题的目的意义 1 1 1 理论意义 第一章前言 川口位于茶陵一郴州北北东向大断裂与安仁一常德北西向基底隐伏大断裂所 组成的三角区域内，区内的川口钨矿是我国的大型钨矿之一。 本矿床与华南钨矿相比，有许多相似之处，但也有其自身的特点。川i 口小三 角潭钨矿也与华南众多同类型矿床有别，矿床不具备有“五层楼”模式，而具有 逆向分带现象口1 ，且该矿床与川口其它矿床也有明显区别，本矿床除黑钨矿外， 还赋存有大量的白钨矿，而其它矿床则主要是以黑钨矿为主。另外，小三角潭矿 区矿体的产出部位、侧伏规律及矿化分带现象也具有其独特的规律性。这些都与 特定的地质因素综合作用有关，因此对小三角潭矿区的成矿模式研究具有重要的 理论意义。 另外华南大量热液矿床虽然都可以证明是与中生代花岗岩有关口1 7 1 ，如香花 岭、柿竹园、西华山、锡田等，但关于花岗岩的成矿专属性及成矿机理却不是十 分清楚n 8 。2 1 1 ，本论文选题主要针对于本矿床的物质来源、成岩成矿时空演化关系、 矿床形成过程、白钨矿的成因问题进行研究，这对本区花岗岩的成矿机理的研究 将具有十分重要的意义，也会对南岭其它地方的矿床的研究起到抛砖引玉的作 用。 1 1 2 生产实际意义 小三角潭钨矿床是近年新发现具有工业价值的钨矿床，已见矿脉十余条，矿 脉中除含黑钨矿外，经野外地质调研，还见有较多的白钨矿，且矿脉两侧的蚀变 花岗岩中也见有较好的白钨矿化，已开拓的九、十中段都见有同样的矿化现象， 表明在小三角潭矿床，除黑钨矿外，白钨矿也具有一定的规模。为了查明小三角 潭矿床成矿地质特征，估算白钨矿储藏量，为三角潭选厂扩建改选提供地质依据， 衡阳远景钨业有限责任公司委托中南大学进行地质找矿研究，并对小三角潭白 ( 黑) 钨矿成因及成矿机理进行研究。 1 2 研究区概况 川口钨矿属华南钨矿的一个组成部分，该区的钨矿在空间上与花岗岩体关系 密切。研究区隶属湖南省衡南县管辖，位于衡阳市以东约4 0 k m 处见图1 - 1 。研 究区主要为中低山和山间盆地地形，处于亚热带的山岭地区，春夏雨水丰沛，潮 硕 j 学位论文第章前； 潭温和，雨季存四、 月问，六平八月气候炎热，十一月转寒，冰冻期常出现在 一月份。奉区东临京珠高速，县级公路或简易公路通达整个矿区，变通条件良盯。 囤卜1 研究区交通位置图 1 3 论文研究方法、完成工作量 31 技术路线及完成的工作量 根据研究日的，论文利用地质综合分析法、矿床成因分析类比法、地质成| 兰| 分析等研究方法制订了如下技术路线； i 系统收集区域和矿山资料，研究小三角潭钨矿成矿与花岗岩的时空关系以 及其所处的大地构造位置； 2 对已有资料进行重新整理编码、次开发利用，研究成矿物质的来源，深 入探讨白钨矿中钙离子的来源问题，了解本区地层、构造、岩浆岩及成矿时的物 化条件对成矿的影响。 3 对本区的白( 黑) 钨矿的成矿机理进行重点研究，包括成矿物质来源、矿 液运移方向及成矿物化条件分析等，并通过现场地质调查，室内测试分析，找出 本区白钨矿化与含钨石英脉之间消长关系成因联系，通过对本区的自钨矿与黑钨 矿的野外穿插关系、矿物学特征及与其矿物的嵌布，分析其物化条件与成矿的期 次： 4 测定矿物包裹体的气液相成份，以探讨成矿流体成份及成矿环境； 5 对本区进行了系统的化探取样，分析本区地球化学特征，以探讨本区的成 硕士学位论文第一章前言 矿潜力； 6 将本区矿床的成矿特征与华南钨矿的典型矿床特征进行类比，进行成矿机 理的探讨。 1 3 2 完成的实物工作量 本论文自从2 0 0 6 年至今，在黄满湘导师的带领下，先后多次赴现场进行地 质调查，采集了大量的岩矿标本和样品： 表1 - 1 完成工作量一览表 1 4 主要研究成果 本次研究以探求本区的成矿时空演化为切入点，系统的观察和分析了本区白 ( 黑) 钨矿及矿体的特征，发现了一些十分有意义的现象，通过与典型的矿床类 比取得了可喜的进展，概述如下： 1 研究分析了川口矿田的地质构造，基本查明了矿田构造活动序次，控矿构造 形成机制及各期构造形成的应力场，确定了大地构造环境对本区成岩成矿的 控制作用； 2 查明了矿区内川口岩体与成矿的关系，分析了岩体的侵位与空间展布形式及 岩体与成矿的关系； 3 重点分析了小三角潭矿床特征，对控矿因素进行了较深入的研究，提出不仅 岩浆提供了成矿物质，地层也提供了部分的成矿物质和矿化剂。 4 首次将白钨矿划归为本区下一步的找矿重点，并初步分析了白钨矿的形成机 理、估算出了白钨矿的资源量；并根据室内外研究，首次将白钨矿划归为第 一阶段，并提出与典型矿床不同的成矿期次，确定本矿床矿床成因类型。 3 硕士学位论文第一章前言 5 研究了本区成矿矿质来源、运移及就位方式，建立了成矿模式图，探讨了本 区的成矿机理。 4 硕士学位论文第二章区域地质概况 2 1 大地构造背景 2 1 1 大地构造特征 第二章区域地质概况 本区的大地构造位置处于东南地洼系衡阳活化带与茶陵活化带之间的川口 南北向隆起之南缘，为耒临南北向构造与浏衡北东向构造叠加复合部位。重、磁 及地面资料提示，江南裂陷槽褶带为塑性的板溪群褶皱基底，其正好围绕在中扬 子刚性结晶基底周围。基底的这种分区特征对其后的沉积、构造演化具有明显的 控制作用( 见图2 1 ) 嘲。 图2 - 1 研究区及附近大地构造位置( 转引自付宜兴等2 0 0 7 ) 瞰1 区域内地槽、地台、地洼构造层均有分布，地槽构造层包括元古界冷家溪群、 板溪群、震旦系、寒武系。其中冷家溪群、板溪群为较典型的复理石建造和类复 理石建造，由一套巨厚的碎屑岩、泥质岩、凝灰岩夹少量碳酸盐岩、炭质岩和熔 岩等复杂岩类组成，因该套地层经历过多次构造运动和后期岩浆侵入的影响，地 层褶皱强烈，构造复杂，变质程度相对较深。震旦系和寒武系仅在区域南部零星 出露，为一套滨海、浅海交替沉积的碎屑岩、泥质岩和碳酸盐岩，受区域变质和 局部热变质作用，大多已成为浅变质岩。地台构造层包括泥盆系、石炭系、二迭 系，由一套浅海、海陆交互相地层组成，多呈角度不整合于地槽构造层之上，该 岩系未遭受明显的变质作用，主要绕川口隆起边缘分布，或呈天窗构造零星出露 于地洼盆地红土层中。地洼构造层主要由侏罗系、白垩系地层组成，分布于川口 5 硕士学位论文第二章区域地质概况 隆起两侧的地洼盆地中。为一套内陆山间盆地沉积的碎屑岩或膏盐建造，多与地 槽、地台构造层呈角度不整合接触。 区域构造发育，不同方向的构造相互迭加改造。其构造形迹清晰可见。加里 东期主要形成东西向的构造基底，构造形迹以褶皱为主，矿区中小型东西向的背 向斜形成于这一期间。印支期在区域上主要形成南北向的褶皱构造，近南北向的 川口隆起于这一期间形成。燕山早期在区域内主要形成北东向断裂，湘东裂谷初 具规模。燕山晚期形成的构造形迹以n n e 向的断裂和褶皱为主，如地洼构造层中 的n n e 向褶皱和断裂构造。喜山期构造活动对本区也有影响，一些成矿后的n n e 向断层和被基性岩脉充填的断裂构造在此期间形成。 该地区岩浆岩发育，岩浆活动时间长，地槽、地台、地洼构造层中均有岩浆 侵入，已出露在地表的岩体多达3 0 余个。加里东期侵位的主要是花岗闪长岩类， 如衡东岩体。印支期侵位的大多为小型岩株，岩性为花岗岩类，如将军庙岩体、 玉峰仙岩体等。燕山期也有小型花岗岩体侵入，如川口岩体、白莲花岗岩体。喜 山期的岩浆活动不甚强烈，区域上仅有一些辉绿岩脉侵位。 区域中的各类构造是在不同时期不同构造应力场作用下形成的。大多数构造 形迹是多次构造运动迭加改造的结果。早在加里东运动末期( 广西一白越运动) ， 东西向构造就已具规模，元古界、下古生界地层发生褶皱，褶皱轴为东西向，并 伴随有强烈的岩浆活动，如衡东岩体侵位。地槽沉积结束后，区域上长期遭受风 化剥蚀，以致大部分地区缺失下古生界中上部地层。到晚古生代早期，整个区域 进入地台阶段，地块逐渐下降，大规模海侵开始，海水从南向北灌入，致使上古 生界地层不整合于元古界和下古生界下部地层之上( 多呈角度不整合) 。海西期 构造运动对本区的影响是以缓慢升降为主，因而上古生界各时代地层呈整合或假 整合接触。到印支晚期，即中三迭世末，区域上经历过一次大的构造运动一安源 运动。这次构造活动时间长，波及范围广，是区域乃至整个湘中和湘南地区一次 重要的构造运动。受安源运动影响，在区域内形成一系列南北向的褶皱，褶皱规 模大，伴随的岩浆活动强烈，将军庙岩体、玉峰仙岩体先后于这一期间侵位。安 源运动后，整个区域进入地洼期，海水从本区退出，地块又上升成陆地。经短暂 剥蚀后，至燕山早期，在区域内形成一些内陆盆地，沉积一套陆相杂碎屑建造和 湖相膏盐建造的红色岩系，如川口隆起东西两侧的侏罗系、白垩系红层。燕山晚 期，构造运动在本区产生的构造形迹以北东一- - n n e 向的褶皱和断裂为主，一些 大的北东向区域性断裂、地台盖层和地洼构造层中的北东一- - n e e 向的褶皱都形 成于这一期间。从印支期到燕山晚期是本区岩浆活动最为强烈的时期，除将军庙、 玉峰仙岩体、川口岩体外，还有湘东罗霄山一带的花岗岩体相继侵位。喜山构造 运动对本区有一定影响，早期形成的部分断裂重新活动，并产生一些新的断裂， 6 硕士学位论文第二章区域地质概况 那些切割花岗岩体和矿体的断层都形成于此期间，区域内呈脉状产出的基性岩脉 也于这一期间侵入。喜山期构造活动后，整个区域构造轮廓基本定型。 区内多次构造运动和强烈的岩浆运动，为该区域形成多种矿产提供了有利的 地质条件。目前区内已发现具工业意义的矿产主要有w 、s n 、b i 、p b 、z n 等，其 中w 分布范围广，矿化类型多，是该区最具重要经济价值的矿种之一。 2 1 2 区域地质发展史 本区的地质史可追溯至十多亿年前，早在太古宙末元古宙初已克拉通化嘲1 。 中元古代本区处于边缘海槽盆环境，地壳大幅沉降，中元古代末的武陵运动使本 区的板溪群马底驿组与冷家溪群呈假整合接触关系。且武陵运动由西向东、自北 至南从强到弱，由造山过渡到造陆性质。武陵运动后，本区转为较活动的沉降区。 晚元古代早期，本区为陆坡区，沉积活动型类复理石建造，晚元古代中期海侵继 续向北西侵。晚元古代中期末，雪峰运动波及本区，使板溪群与上覆下震旦统江 口组呈假整合关系，基本上为造陆运动，继承了武陵运动北西强、南东弱的特点， 但强度较弱。雪峰运动使本区上升为陆，后经剥蚀夷平并下沉。早震旦世早期本 区为白西向东的海侵所波及，早震旦世早期随着海侵的扩大，使本区形成杂陆屑 复理石建造。早震旦世晚期，冰川活跃，至晚震旦世早期气候变暖，由于区域性 冰川消融形成冰川性海侵，海面显著上升，而本区处于边缘海槽盆环境。晚震旦 世晚期海侵扩大，本区仍然为海槽盆。 早寒武世早至晚期，本区为边缘海槽盆环境，中晚寒武世，仍维持早寒武世 的古地理轮廓，海底地势北西高南东低。早奥陶世早中期，华南海侵，早奥陶世 晚期至中奥陶世还是基本维持了先期的古地理环境，晚奥陶世本区相对拗陷，晚 奥陶世末，本区地壳局部抬升。志留世由于本区抬升成陆，因此地层缺失。 早泥盆世晚期海侵自西南方向入侵，中泥盆世早期海侵继续向北扩展至晚泥 盆世晚期，本区维持浅海碳酸盐沉积，晚泥盆世末，由于本省的普遍海退，本区 抬升为陆。早石炭世，华南海侵又从西南进入，在早石炭世早期，为滨岸潮汐沉 积，至早石炭世晚期，本区变为广大海域属开阔台地，早石炭世晚期早世，沉积 灰质岩石，早石炭世晚期中时普遍海退，本区由先期浅海变为滨海后又过渡为浅 海。早石炭世晚期晚世，海侵范围扩大，本区为浅海台地碳酸盐沉积，早石炭世 末，地壳局部回升。中晚石炭世海侵范围显著扩大，本区为广泛浅海台地，沉积 较纯的碳酸盐，石炭至二叠世本区地壳持续沉降，为连续沉积。早二叠世早期， 本区属半封闭浅海沉积灰质硅质薄层及团块，早二叠世晚期本区属台盆环境，至 早二叠世末，本区为陆棚浅海盆地。晚二叠世早期早时，本区为处于隆起状态， 晚二叠世晚期至早三叠世早期本区变为浅海环境。早三叠世晚期本区为半局限台 7 硕士学位论文 第二章区域地质概况 地沉积白云质夹灰质岩类。中三叠世末，印支运动主幕安源运动发生，使本区产 生了强烈的褶皱造山运动，但印支运动具南东强、北西弱的特点。 安源运动后，本区隆升成陆，基本上结束大规模海侵的历史，晚三叠世早期 华南海侵侵入本省至晚三叠世中期由于海侵范围扩大使本区呈现出滞流海湾一 淡化泻湖环境，晚三叠世中期末，本区上升接受剥蚀，至晚三叠世晚期末，海水 退出本区。早侏罗世早期，本区维持晚三叠世末的古地理环境但海侵范围扩大， 早侏罗世晚期，本区的山间盆地间属湖泊沉积，至中侏罗世，本区已经形成准平 原形态。中侏罗世末的燕山早期主幕宁镇运动波及本区，为一次大规模的造山运 动，形成大型隆起与拗陷在本区则以强烈的断裂为主。 2 2 区域地层 本区地层隶属于华南地区江南分区湘中小区，区域内地层出露较全，从上元 古界至第三系均有出露幽1 。区内中元古界地层为冷家溪群年龄为1 7 g a 瞄1 。冷家 溪群为一套以浅灰浅灰绿色为主的浅变质细碎屑岩，泥质岩及含凝灰质细碎屑岩 的复理石建造，底部夹较多的白云岩、灰岩等钙质团块。 上元古界青白口系为板溪群，本区的板溪群地层由老至新分别为马底驿组和 五强溪组。根据区域资料，马底驿组地层自下而上可分为三段，下段为灰绿色块 状或巨厚层浅变质砾岩、砂砾岩和砂质板岩，中段为浅变质粉砂质板岩、砂质板 岩、钙质板岩夹灰岩、泥灰岩薄层和泥灰岩透镜体，上段为深灰色变余层凝灰岩 夹砂质板岩、条带状板岩、粉砂岩。五强溪组厚度达3 1 7 0 m ，自下而上分别为灰 绿色厚层变质长石石英砂岩及变质砾岩，灰色变余凝灰岩、变余层凝灰岩夹变质 砂岩板岩，灰绿色板岩、条带状板岩，第四段为变质砂岩、板岩互层。与区内钨 矿化关系最为密切的地层即为上元古界板溪群。 震旦系地层从老至新分别为江口组，湘锰组，洪江组，金家洞组，留茶坡组。 从震旦至奥陶主要由一套浅变质的碎屑岩组成，分布在“岛屿状隆起”中。 奥陶世地层由老至新分别为奥陶系下统上下组及中奥陶系百马冲组、双家品 组，和奥陶系上统城步组、天马山组、苏山组。 本区志留系地层缺失。从泥盆系至中三叠世地层在本区出露广泛，沉积建造 序列从泥盆纪的碎屑岩开始，向上过渡为碳酸岩盐建造、硅质岩建造、含煤建造、 硅质页岩建造至早、中三叠世的海相泥质碳酸盐建造，总厚度达4 0 0 0 8 0 0 0 m t 拍1 。 本区泥盆世为一复杂多相沉积区，早泥盆世晚期，源口组为陆相至滨海相碎 屑沉积，中泥盆世，为半山组和跳马涧组的碎屑沉积，中泥盆世至晚泥盆世，海 侵遍及全区，沉积了棋子桥组、沙河组、茅冲组；晚泥盆世早期在不同的区域沉 积了马鞍山组、余田桥组、云麓宫组；晚泥盆世晚期则在不同相区沉积了木井塘 8 硕士学位论文第二章区域地质概况 组、锡矿山组、岳麓山组。本区石炭系地层下统为岩关阶段及中塘阶，石炭系上 统为壶天群组。二叠系主要出露有栖霞组和茅口组。 从上三叠统至第三系为碎屑岩，含煤建造、红色砂岩建造，但仅分布在中生 代拗陷盆地中。 第四系则主要出露有更新统及全新统地层。 2 3 区域构造 本区属于华南地块的一部分，根据黄汲清、徐克勤等人的研究，华南至少经 历了五次造山运动即雪峰和四堡、加里东、海西、印支和燕山造山运动阱1 ，而本 区近东西向的江南裂陷带即是多期构造活动的产物。 本区位于南岭中段，属南华准地台区如图2 2 。该区经历了加里东地槽、海 西一印支期地台、燕山期地台活动带三个主要的构造阶段啪1 。本区的大地构造位 置不仅控制本区的成矿作用，还控制着本区的岩浆岩展布。 图2 - 2 湖南地区多金属矿床分布图( 转引自温志坚，2 0 0 1 ) 口町 区内基本构造格架为一近南北向隆起，谓之川口隆起。它在区域构造上，处 于浏阳一衡东新华夏系隆起带的南端。隆起延展方向n n w - - s s e ，轴长约2 8 k m ， 其核部由元古界板溪群地槽型复理石建造构成，其主要压性结构面方向呈n e e 至东西向。隆起的周边，主要为古生代地台型浅海相碎屑沉积和碳酸盐沉积建造， 其主要构造形迹为一系列近南北向的非线性的开阔平缓褶皱及与之有成生联系 的断层。褶皱，主要的有：龙塘弦向斜，栗山冲向斜，田里心背斜，川口巷至庙 门前向斜，永家冲曹家向斜等。断层，北东向的，主要有老屋湾一泽村坳一朝北 塘断层，石牛塘一祝家一庙湾断层，花桥一渚溪湾一蒋家新屋断层，连鱼塘一一 9 硕士学位论文第二章区域地质概况 牯牛岭断层，小纷沅一一单家湾断层等；北西向的断层，有牛角湾断层，青山 冲一一肖家湾断层；近南北向的断层，主要的有杨林坳矿区的f 2 4 及与之平行的 断层组，田里心断层，龙溪一一甘冲庙断层等。 区域构造的形成与发展，经历了漫长的地质年代，每一地质时期对矿区构造 变形有影响的构造运动，都产生相应的构造形迹。因此，矿区内先期形成的构造 被后期构造迭加改造，后期构造的形成又受到先期构造的制约，这种先后构造间 的相互影响与改造，使得矿区构造进一步复杂化。如构造结构面力学性质的转换， 构造形迹的形态发生变化等等。综合多方面资料，本次研究认为，自中元古代末 以来，本区经历了以下不同时期的构造变形，见表2 一l 。 2 4 区域岩浆岩 本区岩浆活动频繁，具有多旋回、多期次的特征。从基性至中酸性岩浆岩均 有产出，根据区域资料从武陵期至燕山期均有岩浆活动，尤其是加里东晚期的花 岗岩和花岗闪长岩主要呈岩基产出；海西一印支期期则以花岗岩为主呈岩基状产 出；燕山期花岗岩类分布最广，以正常黑云母花岗岩为主，呈岩株产出，同时亦 有少量花岗闪长岩类。而基性岩主要为印支一燕山期的煌斑岩。 区内出露的岩体，有川口花岗岩体群，将军庙花岗岩体和吴集花岗闪长岩体。 1 、川口花岗岩体群：侵入于川口隆起核部，地表由2 9 个规模不等，形态不 一的小岩株组成，呈岛屿状散布，出露面积总和为2 1 7k m 2 。岩体呈n n w 向延展， 自东而西有塘江源一一荒垄、黄泥垄一一高日堂、川口一一三角潭等三个岩体延 续带。岩体延续带的展布方向与隆起构造线方向大体一致。关于本岩体形成的时 代，据湖南地质志为2 3 1 m a ，贵阳地化所测定为2 1 4 - 2 5 8 m a ，湖南有色地质研究 所测定为1 6 4 1 7 6 m a ，南京大学测定为1 7 6 8 - 1 9 4 5 m a 。根据现场实地观察及其 侵入关系结合最新的同位素测龄资料，认为川口岩体形成时代应属于燕山早期 【嚣】 o 构成岩体的主要岩石类型，自岩体中心向岩体边缘，依次为黑云母花岗岩、 二云母花岗岩和白云母花岗岩。 岩体内常见的脉岩，为细粒白云母花岗岩脉，偶见花岗伟晶岩脉。细粒花岗 岩脉，宽度一般1 0 一1 5 c m ，最宽可达l o m ，走向以n n e 向为主，其次为n n w 向和 东西向。花岗伟晶岩脉，宽度数厘米至数十厘米，矿物成分有长石、石英、白云 母等。 岩体内蚀变作用，主要为云英岩化，其次有钾长石化和钠长石化。云英岩化 1 0 砖臻*罢但豁譬嬗长皇zan祭 臻媾蒜堪皤替叵警钕珂嬗譬辱i蜒母嘿景fr嗵嗵垮嬗景辱i 察蚪培伽 域盥口iif祭齐璁煤 匠警r幕剐q嬗书 嚓蚪精 垛 铤舔 散 n a 2 0 ，为富钾岩体。 ( 4 ) 岩石中w ( h 1 2 0 3 ) w ( c a o + n a 。0 + k ：o ) ，且c i p w 标准矿物中不普遍出现刚 玉分子，说明岩体属铝过饱和花岗岩类。 ( 5 ) 岩体的分异指数d i 平均值为8 6 6 1 ，大大高于中国花岗岩的平均值。 反映本区花岗岩演化彻底，分异程度完好，有利于成矿元素的富集，是钨矿床的 成矿母岩 ( 6 ) 岩体的固结指数平均值s i 为6 9 0 ，远小于幔源岩石( s 1 9 4 0 ) 。固结指 数越小，岩性酸度越高，岩石分异程度就高。由此可见本区花岗岩的分异程度较 高。 ( 7 ) 氧化系数f e 。o j f e o 是用来衡量岩体的侵入状态，本岩体的氧化指数为从 中心相至边缘相有明显不同，其中l 、2 号样可能增来自于中心相，氧化系数仅 为0 2 8 - 0 3 1 ，相当于侵入相，而边缘相的氧化指数则达到1 5 7 ，结合岩石具似 斑状结构以及基质具细晶花岗结构的岩石学特征，说明边缘相的岩石形成深度浅， 小于3 千米。 综上所述，岩石的化学成分反映岩石属三高，即高酸、高铝、高钾钙碱性系 列的浅成侵入岩。岩体具有分异指数高、岩石分异好等特点，有利于钨矿化，属 于钨矿化的成矿母岩。 ( 二) 花岗岩的命名 根据岩浆岩分类命名法，本区花岗岩属于钾长花岗岩和富石英花岗岩系列 ( 如图3 - 1 ) 。 硕士学位论文第三章矿区地质 1 0 3 bo a廿u ap 图3 - 1 深成岩q - a - p 分类命名图解( 据s t r e c h c is e i l ，1 9 7 3 ，m a i t r e ，1 9 8 9 ) q 石英，a 碱性长石，p 斜长石 l a 硅石英，1 b 富石英花岗岩类，2 碱长花岗岩，3 a 花岗岩( 钾长花岗岩) 3 b 花岗岩( 二长花岗岩) ，4 花岗闪长岩，5 英云闪长岩 ( 三) 岩浆岩的物质来源 本区花岗岩是岩浆沿着川口隆起的轴部上升而侵位于较浅的位置( 特别是边 缘相岩石) 逐渐冷却成岩的。关于岩浆的来源，众多的学者进行了深入的探讨和 研究，其中运用最为广泛的分类方法为幔源型花岗岩即“i 型花岗岩和壳源重 熔型花岗岩即“s 型花岗岩。壳源重熔型花岗岩是地壳深部物质在高温高压下 熔成酸性岩浆，并沿一定的通道向浅部侵入形成花岗岩体，幔源型花岗岩则是上 地幔混合岩浆经熔离作用，产生的酸性岩浆上侵在地壳中或地壳浅部形成花岗岩 体。 小三角潭矿区的花岗岩的矿物成份和化学成份与我国华南地区壳源沉积重 熔型花岗岩十分相似，均为富钾铝过饱和超酸性花岗岩，根据s 型、i 型分类图 解，本区三个样品均落在s 型花岗岩区内，见图3 - 2 。由此，可以判断，本区花 岗岩属于壳源沉积重熔型花岗岩，据柏道远的观点1 ，这类花岗岩主要与中高温 钨锡多金属成矿系列有关。 硕士学位论文第三章矿区地质 3 3 2 脉岩 a cf 图3 - 2s 型、i 型花岗岩判别图解( 仿中田节也，1 9 7 9 ) 矿区细晶岩脉发育于花岗岩外接触带，在多处矿段都见有细晶岩脉穿插到板 岩中，细晶岩脉多呈陡倾斜脉状，脉宽3 0 - 1 0 0 m 不等，矿物成份主要是细粒石英， 斜长石及白云母，岩石风化后呈黄褐色，与围岩呈侵入接触关系，但与花岗岩的 关系不清，从岩石的矿物成分和产状判断，细晶岩可能与花岗岩属同源同期产物， 仅产状不同而已。细晶岩脉与本区矿化关系不甚清楚。 3 3 3 斜长斑岩 斜长斑岩在矿区出露较少，岩石为灰白色，具似斑状结构，块状或似层状构 造，斑晶主要为斜长石，斑晶大小不一，均匀分布在岩石中，斑晶主要为柱状斜 长石及少量的粒状石英，岩石的主要矿物成分为斜长石、石英，次要矿物为白云 母和黑云母，岩石可见明显的球形风化作用。斜长斑岩产在花岗岩与围岩接触带 的内侧，根据岩石的矿物成分与产状判断，推测该岩石也与花岗岩为同源同期不 同产状的岩浆岩，其与矿化的关系不甚清楚。 硕士学位论文第四章矿床地质与控矿因素分析 第四章矿床地质特征与控矿因素分析 4 1 矿床地质特征 小三角潭白( 黑) 钨矿床是一受岩浆岩控制的高( 中) 温交代充填型大脉状 矿床，矿体几乎都产于岩体与板溪群变质岩的内接触带内，矿体的形态、产状、 规模除了与断裂构造密切相关外，主要受接触面形态的控制。 4 1 1 矿体形态、产状与空间分布 矿体呈脉状，赋存在板溪群浅变质板岩与川口岩体蜈蚣形隆起顶部和边部 ( 内接触带) 的断裂带( 含白钨、黑钨矿的石英脉) 及其附近云英岩化的白云母 花岗岩中。含矿石英脉与云英岩化矿化花岗岩的界线清楚显示出裂隙充填型特 征，云英化花岗岩矿体的顶、底板与矿体呈渐变关系，主要为弱云英岩化的白云 母花岗岩；石英脉( 矿体) 两侧的云英化花岗岩矿体宽2 0 一4 0 厘米。矿体在平 面上分枝复合、尖灭再现、侧现现象时有发生。矿体走向n e e ，倾向s s e ，倾角 6 5 。- - 8 0 。，局部倾向时有反向现象发生。区内已揭露矿脉( 体) 约2 0 余条， 规模较大的矿体沿走向延长可达1 5 0 m ，沿倾向延深约5 0 米，宽( 厚) 卜2 米， 规模小的矿脉( 体) 沿走向延长不足百米，沿走向延深仅数十米，宽( 厚) 十余 厘米；但以大脉为主，为大脉型矿床。 矿脉( 体) 在平面上呈群出现，成组( 北东组和南西组) 分布，脉组间为 4 0 l o o m 的无矿带将二者分开；脉与脉间距一般在8 - 3 0 m 不等。单脉( 体) 在 空间分布上呈板状，沿走向有分枝复合，尖灭再现，侧现现象可见；剖面上，矿 脉( 体) 间大致平行。单个矿脉( 体) 上大，向下逐渐变小直至深部尖灭，矿脉 ( 体) 形态一般较规则，产状较为稳定，局部略有变化，脉体上部以板状、粒状 白钨矿和板状黑钨矿及少量片状辉钼矿化为主，少见黄铜矿、黄铁矿化，向下白 钨矿、黑钨矿化逐渐减少，而黄铁矿、黄铜矿等硫化物增加；走向方向上，矿脉 ( 体) 接近接触带以白钨矿、黑钨矿化为主，少硫化铁、铜矿化，而远离接触带 则以黄铜矿、黄铁矿等硫化物矿化为主，以中间部位矿化最好，不仅钨、铜矿化 两位一体，而且矿石品位相对较高。 本区大小矿脉( 体) 2 0 多个，但具价值的工业矿体仅十余个，其中具一定 规模、矿化较好的主矿体有北东组的6 7 。、6 8 。、7 1 4 、7 2 。、7 3 4 矿体；南西组的有 9 4 。、9 5 、10 2 。矿体，现将几个主要矿体分述于下： 1 、6 7 。矿体： 该矿体分布于北东组脉的北部，出露高度约2 5 0 m ；平面上矿体呈n e e 向脉 硕士学位论文 第四章矿床地质与控矿因素分析 状延伸，沿走向长约l o o m ，宽0 3 - 1 4 m ，沿倾向延深约5 0 m 。空间上矿体呈不 规则的板状。矿体沿走向膨大缩小，分枝复合现象常见。该处矿体的北东段为分 枝缩小部位，宽仅3 0 厘米，而南西段为膨大复合部位，宽度大于2 米。矿体顶、 底板略呈舒缓波状，产状较陡( 1 6 0 。7 2 。) 。该矿体矿化不均，平均品位一般 在0 8 。 2 、6 8 。矿体 该矿体分布于北东组脉的北部，位于6 7 。矿体以南约3 0 m ，出露高度约2 5 0 m 。 自北东向南西随接触面的起伏矿体顶面出露高度逐渐降低至1 8 0 米，平面上矿体 呈n n e 向延伸，沿走向长约9 0 m ，宽o 3 1 4 m ，沿倾向延深约4 0 m ，以下即尖灭。 空间上矿体呈不规则板状。矿体顶、底板较为平直，但沿走向产状略有变化。该 矿体矿化一般，且矿化不均，仅见小的白、黑钨晶体零星分布于矿脉中，偶见硫 化物小的团块；矿石的平均品位一般在o 6 。矿体沿走向可见分枝复合现象， 矿体复合处，矿化强度加大。 矿体内晶洞较为发育，一般呈椭圆形，其长轴基本垂直矿体走向，与矿体地 面斜交。晶洞壁主要由不透明的六方柱与六方单锥组合而成的石英晶体，方解石， 白钨矿晶体所组成，晶洞中少见黄铁矿，黑钨矿晶体。 3 、7 1 。矿体 该矿体分布于北东组脉的中部，位于6 8 4 矿体南8 0 m 地段，出露高度约2 4 0 m ， 自北东向南西出露高度随接触面而起伏，矿体顶面慢慢降低至1 9 0 m ( 2 4 线) ，平 面上矿体呈n e e 向延伸，沿走向长约1 l o m ，宽0 8 - 2 5 m ，沿倾向延深约5 0 m 。 空间上，矿体呈不规则板状，形如鱼形，东为鱼尾，约在2 2 线附近，矿体宽度 最大，向西、向东矿体宽度减小。 该矿体矿化比较好，主要为白、黑钨、黄铜和黄铁等金属矿物，白钨矿呈自 形晶板状或小板状集合体、他型粒状不均匀地分布于石英脉和云英岩化花岗岩 中，黑钨矿呈自形晶板状或小板状集合体不均匀地分布于石英脉中，黄铜矿、黄 铁矿共生，呈小的团块状浸染散布于石英脉中，此外，矿体中还可见辉钼矿矿化 和孔雀石等。矿体中除了石英、金属矿物外，还发育有似蛋白石的致密状石英条 带和呈条带状或不规则块状的云英岩或云英岩化花岗岩。 4 、7 2 。矿体 该矿体分布于北东组脉中南部，位于7 1 。矿体以南约2 5 m 地段；出露高度约 2 3 0 m ，自北东向南西出露高度随接触面起伏，而矿体顶面慢慢降低至1 8 0 米左右 ( 2 2 线) 。平面上矿体呈n e e 向延伸，沿走向长约l o o m ，宽0 8 2 m ，沿倾向延 深约3 5 m 。该矿体矿化较好，但矿化不均，主要为白、黑钨，及少量辉钼矿和黄 铜矿、黄铁矿等，矿体中的石英具油脂光泽，其中晶洞非常发育，洞中可见发育 硕士学位论文第四章矿床地质与控矿因素分析 完好的锥和柱聚合体的石英；此外，矿体中还可见呈扁透镜状的云英岩化花岗岩 条带。该矿体矿石的平均品位为0 5 0 0 1 ，最高可达8 7 。 矿体顶底板较为平直，局部略呈波状，产状一般较缓，倾角在6 0 。一7 0 。之 间。矿体沿走向分枝复合现象可见，矿体复合处，矿化强度大，矿石品位增高。 5 、7 3 # 矿体 该矿体分布于北东组脉的南部，位于7 2 。矿体以南约2 5 m 地段；出露高度约 2 4 0 m ，自北东向南西，并随接触面而起伏而矿体降低至1 7 5 m 。平面上矿体呈n e e 向延伸，沿走向长约1 l o m ，宽0 7 - 2 5 m ，沿倾向延深4 0 m 。空间上矿体呈较为 规则的板状，在2 1 线附近矿体宽度最小，在2 3 线间。该矿体矿化作用较强，但 矿化不均，矿化主要表现为白钨矿呈自形晶板状或小板状集合体、他型粒状不均 匀地分布于石英脉和云英岩化花岗岩中，黑钨矿垂直脉壁生长，呈梳状，以及呈 星点状、团块状的黄铜矿、黄铁矿结合体，金属矿物浸染不均匀地分布于石英脉 中；一般白、黑钨矿与黄铜矿、黄铁矿呈负相关关系，即白、黑钨矿多的地段， 黄铜矿、黄铁矿相对较少，反之较多。中段该矿体沿走向，东段以白、黑钨矿 为主，少见硫化物，而西段近穿脉5 m 处，钨、铜、铁均有分布，且西段金属硫 化物明显增多；此外，矿体中亦发育有晶洞。该矿体矿石品位较高，局部地段平 均品位达1 5 9 ，最高可达7 0 2 2 。 6 、9 4 。体 该矿体分布于南西组脉的最北部