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1、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,2,3,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
2、，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,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
3、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2 500km2。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
4、/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,一）矿区岩浆岩 晋宁晚期： 黑云母花岗闪长岩岩基b23(1) 燕山期： 似斑状黑云母花岗岩b52(2)a 细粒黑云母花岗岩b52(2)b 黑云母花岗斑岩52(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
5、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,9/37,2.热液隐爆角砾岩型矿体特征,10/37,3.石英大脉型矿体特征,11/37,12,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、
6、 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,13/37,14,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,a,d,c,b,15,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
7、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,a,b,c,d,e,f,16,五）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。
8、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 、 F,17/37,研究区包含4个1:20万
9、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
10、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,20/37,4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
11、侵入的中细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩中Cu的平均含量:12851451 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,22,2.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:50010-6 （0.064%）一筒二带,火炬状构造角砾岩筒,构造裂裂带,接触带,W:95010-6 （0.12%）一筒二带,23,2000 10-6,4000 10-6 Cu元素富
12、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？,24,Mo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 10-6,3.主要伴生元素空间分布特征,26,Ag1 10-6,Bi以自然铋、辉铋矿,Mo、Cu、Bi金属互化物等形式存在； Ag在铜矿
13、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Bi,28,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,29,Mo 2+.Cu 2+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!）,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,30,Mo 2+.Cu 2+ Bi3-金属互化物,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,31,Mo 2+ .Cu 2+ Bi3-金属互化物,反光显微镜、电子显微镜、电子探针观察和测定伴生元素
14、存在形式,32,黄铜矿(CuFeS2),33,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生元素存在形式,34,黝锡矿固熔体(Cu2SnFeS4),35,Cu-Ag，Zn-Cd相关分析结果图,Cu、Ag元素散点图,Ag在铜矿物中以类质同象赋存形式,36,S是形成硫化物的阴离子, S2- S22- ,硫化物在矿区普遍存在辉钼矿、黄铜矿，少量闪锌矿、黄铁矿、毒砂、斑铜矿、黝锡矿、黝铜矿、磁黄铁矿、辉铋矿、辉锑矿等,为此其原生晕形态与Cu、Mo、Bi、Ag、Zn、Cd等亲硫元素 原生晕形态十分相似！,地表低值区为风化淋滤所致,37,F是W、Sn等成矿元素运移的矿
15、化剂!F异常含量均3000 10-6 ,构造角砾岩高达500010000 10-6 ,是扬子陆块花岗岩(580 10-6 )的几倍十几倍,为成矿元素运移提供了良好的条件!,(Na,K)2WO3F2, (Na,K)2SnF6络合物,WO3F2+O2 WO42- +2F-1 Fe2+,Mn2+ Ca2+,38,Hg是典型亲Cu元素,由于它与Cu、Zn、Ag、Bi、Pb等元素地球化学性质相似，使之Hg有可能进入到这些元素所形成的矿物中去!另外Hg呈气态赋存于深部断裂带中,为此,它也是深部断裂构造的示踪剂!,Hg元素浓度梯度围绕构造角砾岩两侧(尤其是北北东侧)急剧陡倾变化！是接触带硫化物矿化和深断裂叠
16、加所致!,39,岩浆期后产生的气成热液交代作用，导致花岗岩钠长石化、白云母化等自变质作用，这些作用使原岩中Li、Cs等元素大量活化、迁移(带出Li400g/m 3),为此,在形成的云英岩化、鋰云母化、钾长石化蚀变中Li、Cs、B等元素高度富集,比原岩高出几倍几十倍！,Li:20.4 10-6 ,Cs:4.6 10-6 ,B:4.9 10-6,(扬子陆块花岗岩),4.蚀变元素空间分布特征,40,Li、Cs、B等元素在构造角砾岩筒、含W石英大脉及石英细脉带两侧围岩中高度富集(Li高达500 10-6 ,Cs高达200 10-6 ),Li、Cs、B,41,从Ca、Mn地球化学图清晰可见,在晋宁期黑云母花岗闪长岩、燕山期似斑狀黑云母花岗岩中出现大片低值区(Ca0.75%,Mn350 10-6 ),这是由于在气成热液交代作用过程中斜长中Ca 2+,黑云母、角闪石中Fe 2+、Mn 2+),进入
