赣南地区钨矿床成矿物质来源探析

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前言

赣南地区其黑钨矿探明储量在全球名列前茅，被誉为“世界钨都”。本文通过系统研究区域地层的含矿性及多期次岩浆岩构造演化特点，全面探讨了地层和岩浆岩等地质要素在区内钨矿床成矿物质来源中扮演的“角色”，为新一轮钨矿地质找矿工作提供理论指导和方向。

1、区域地层的含矿性

我国主要产钨地区都是富钨、锡、铋、铅、锌地球化学省（成矿元素富集以Be、Mo、W、Sn、Bi、Pb、Zn、Ag为主） ，据《华南钨矿地质》一书统计，世界最大钨矿集区——华南区的地层中钨为9.53×10-6，为世界地层钨平均值1.3×10-6的7.33倍。

多年的研究表明，处于华南区的赣南正是一个W、Sn、Pb的高背景区。据于崇文等（1985）研究，赣南1084件不同时代沉积岩的平均W丰度为3.24×10-6，Sn为3.70×10-6，分别是克拉克值的2.95倍和2.18倍。进一步统计发现，赣南W元素在早石炭世、泥盆纪、寒武纪、早震旦世的地层中富集（表1）。

上地幔钨的不均匀性，可能是大区域钨含量分布不均匀的一个原因。钨是一种高密度物质，在原始状态下，钨理应从地核到地壳逐步降低，但实际并非如此，而是地壳的钨含量高于地幔（表2），反映地球演化早期通过地质构造运动和岩浆活动，地幔以分异作用的方式，或者通过火山作用，把钨及其它亲氧元素从地幔（地核）带到地壳甚至地表，使地売的钨含量高于地幔。因此上地幔钨的不均匀性，使带入地壳不同区位钨的含量不同，进而造成钨的含量在地壳中不均匀分布。

不同时代外生条件的巨大差异，岩浆分异作用及变质作用，是各时代地层钨含量分布不均匀的一个重要原因。在外生条件下，由于地质条件各异，经过风化—剥蚀—运移—沉积—成岩，钨在最终沉积成岩的地层中富集。这也正是自震旦纪至寒武纪接受了厚逾万米的地槽型沉积的赣南地区，在相应时代的地层中具有较高钨背景值的一个原因。岩浆分异作用及变质作用的影响，将在后续章节详述。

由以上可知，不同的大地构造位置，不同时代的地层钨的含量存在强烈的不均匀性。进一步研究发现：在赣南同样时代的地层中，钨的含量在空间分布上也存在显著贫富差异（表3）。

2、区域地层与成矿的关系

由上节可知，在地球演化早期的地质构造运动和岩浆活动中，钨元素以地幔分异作用及火山-沉积作用的方式，从地幔（地核）带到地壳甚至地表，形成了区域上钨的原始富集。而后在外生条件下，由于地质条件各异，经过风化—剥蚀—运移—沉积—成岩—吸附；钨含量产生不均匀分布。地层中钨含量的局部富集是否与钨矿成矿有一定的成因关系呢？

以赣南地区为例，据李诗斌等人统计有（表4）：

由上表可知，赣南地区钨矿床主要赋存在震旦及寒武系地层中。如以大中型钨矿床为统计对像，这一规律更为明显。据李英鉴（1982）统计：江西20个产于外接触带的大中型石英脉型钨矿床，震旦及寒武系分别占5个和13个，所占百分比为25%和65%；而同样个数的内接触带型矿床，震旦及寒武系分别占9个和7个，所占百分比为45%和35%。

赣南钨矿集区堆积的巨厚的具有较高钨背景值的震旦～寒武浅变质岩系地层是最主要的赋矿围岩。在最初的研究工作中，发现本区中生代岩浆岩具有高硅、富铝、富钾，高F/Cl和Rb / Sr值、ΣREE 高、弱Ce 和强Eu 负异常、“海鸥型”稀土配分模式等岩石地球化学特征，以及高δ18O值、低εNd值等同位素特征，说明区内含钨锡花岗岩主要是上地壳基底岩石经强烈混合岩化或重熔、部分熔融作用而形成的，为典型的陆壳改造型花岗岩，并因此认为赣南钨矿成矿物质为壳源。而且实验表明， 本区震旦纪～寒武纪地层在热液活动过程中容易被活化转移，因此认为在一定物理化学条件下震旦纪～寒武纪地层中的钨能富集成矿，同时该套地层构成了本区钨的“矿源层”。因为与成矿关系密切的花岗岩也是上地壳基底岩石经强烈混合岩化或重熔作用而形成的， 即成矿岩体为“S”型花岗岩，而认为该套地层也构成了“岩源层”。

然而随着对深部流体、深部构造研究的日渐深入，尤其近年来的研究表明，南岭地区中生代钨、锡等大规模成矿作用虽然与陆壳重熔型花岗岩类有密切的成因关系，但是二者之间存在着明显的时间差，赣南多期次成矿事件与中生代岩石圈伸展关系密切。相应的观点认为，矿床中的钨并不是主要来源于由表生沉积作用形成的地层，其原始的赋钨物质是地壳深部的基性物质，是由这些基性物质再次熔融与分馏富集而来的。甚至钨可能直接来源于地幔，多期次地幔柱活动或地幔上涌导致岩石圈伸展并最终大规模成矿。也有人从该区各种岩石中钨元素含量的分布、分配特点对钨的来源进行分析，得出了相似的结论。而无论是南岭还是其他地区，单从岩浆岩成矿专属性考虑，与钨矿床有密切的时空和成因联系的总是一定时期的岩浆岩尤其是酸性岩。以赣南地区为例，没有中基性侵入岩也能形成大型的钨矿的情况。如果是地层作为“矿源层”，那为什么只有酸性岩能活化转移地层中的钨并富集成矿，而中基性侵入岩却不行？我国华南钨、锡成矿省中的钨锡矿床产出于中生代伸展环境中， 这一环境有利于地幔上涌。不管在拉张环境中还是在挤压环境中， 岩浆作用和热液作用均与地幔流体作用有关。越来越多的研究资料也显示， 深部流体参与了成矿过程。

虽然地幔流体在成矿作用中多大程度的参与及以何种形式参与需要更加深入研究，但单纯地认为震旦～寒武浅变质岩系地层就是本区钨的“矿源层”应是不合适的。区域地层钨含量高并不能证明就是这一部分钨造成了成矿，关键是要证明地层的钨大量活化并转移到矿体——这一点并没有得到真正证实，相反有大量的资料证明地层中钨的含量高是多期次岩浆岩构造演化甚至成矿作用的结果（详述见下节）。当然也不能因此否认该套地层与钨矿成矿的重要关系。应该说该套地层对钨矿床形成有一定控制作用，但作为钨矿成矿的外部条件，其成矿贡献往往是在构造、岩浆的综合作用下才得以体现。

3、多期次岩浆岩构造演化特点及作用

赣南地区地壳的大地构造经历了地槽->地台->地台活化的发展演化进程，与之相对应的形成了三个构造时期的岩浆岩产物：加里东期岩体，海西—印支早期岩体，印支晚—燕山期岩体。

赣南地区岩浆岩自加里东期开始，至喜山期结束，各期均有分布，其物质组成、结构构造和发展演化，均体现了构造运动的旋回发展特点。尽管不同时期岩浆形成与侵入机制存在差别，尤其是岩浆就位环境各不相同，造成了岩浆岩体不同的个性特征，但还是存在一些重要的共性与规律：1.区内岩浆岩体均严格受区域褶皱带、断裂带的控制，即多期次岩浆岩体的空间分布基本相同：主要分布于武夷山、于山、诸广山和全南—寻乌、崇义—会昌、遂川—石城构成的“三纵三横”隆起带内；2.从早期到晚期，岩浆岩体中具有酸度增强、碱质增高和副矿物组合复杂化的变化趋势；3.多期次岩浆岩体的稀土元素组成及稳定同位素组成特征基本一致，大多数岩浆岩体为壳源重熔花岗岩类。

由以上共性及规律不难得出：多期次岩浆岩体在时间，空间及岩石岩性上表现出它们具有延续性和继承性。那么多期次岩浆岩体在成矿元素含量上是否也表现出相应特点呢？

赣南岩浆岩体成矿元素含量统计结果显示，区内各期岩浆岩钨含量是黎彤贫钙花岗岩的5～45倍（表5）。

由上表可知，多期次岩浆岩体内钨元素含量，具有由早期到晚期逐步增加的趋势，直至中侏罗世的燕山期岩体中达到顶峰，随后转而逐步减少。这与上文中得出的多期次岩浆岩具有延续性和继承性，及赣南地区主要在中，晚侏罗世以燕山期花岗岩为成矿母岩成矿的事实是相符的。需要指出的是，在海西—印支期的岩浆岩体中出现了钨含量偏低的“异常”。这可能是因为此时正好处于地壳相对稳定的地台构造阶段，此阶段岩浆岩体相对较少，且都是规模相对较小的的岩体，更为重要的是它们与地槽构造阶段的加里东期岩浆岩空间上紧密伴生，物质组分基本相同，显示两者有密切的伴生关系。因此海西-印支期的岩浆岩体可能是地槽阶段已发生并圈闭于地壳深部，只是在地台阶段重新活动向上侵位而形成的，是加里东期岩浆岩的派生产物。因此此处的“异常”并不与多期次岩浆岩具有延续性和继承性相矛盾。

赣南地区燕山期岩浆岩之前各期岩体极少有成为钨矿床（点）的成矿母岩，尤其是岩浆成分和岩性与燕山期岩体极为相似的加里东期岩体，几乎没有矿床产出。但由上文中得出的认识不难看出，多期次岩浆岩体的构造演化对于钨元素最终在燕山期的富集成矿意义重大。

钨元素具有较强的化学稳定性和热稳定性，在地壳中的丰度又极低，即使赣南地区钨的背景值较高，要使其大量的迁移并富集成矿，也需要升高好几个数量级。显然，钨的成矿作用，必定需要长时间、多期次、大规模构造运动-岩浆热事件提供的巨大能量及物质来源。因此我们认为赣南地区具有延续性和继承性的多期次岩浆岩是钨富集的必要条件。由表5知，随着岩体时代由老到新，岩体的钨含量逐步升高。这实质上是因为，岩浆岩体上侵过程中钨元素被不断从深部带出，并在花岗岩化中不断析出和进入上部围岩，形成较前花岗岩化岩石含钨更高的岩石，为后期演化过程提供物质准备。这些岩石在下一旋回花岗岩化时，又析出更多钨。如此反复，使钨含量越来越高。

也因此有人认为，南岭地区大量存在的变质岩中钨很可能全部是在沉积时所具有，而且是已经包含花岗岩化过程中叠加的钨。这也是南岭地区各类岩石中都有钨丰度特高岩段出现，但直至燕山期钨矿才大规模成矿的原因之一。这种观点显然与近些年研究得出的钨矿的成矿有深部流体的参与，并且成矿物质存在地壳深部甚至地幔来源的认识相矛盾。但不能因此就认为燕山期前的岩浆活动与钨的成矿无关。即使假设完全是地幔来源的燕山期岩浆岩，在上侵过程中，由于在空间分布上与前期的岩体基本相同，必然重熔早期岩体，使富集于其中的钨元素转移进来。因此我们认为燕山期前的多期次岩浆岩促使了钨的前期富集，并在一定程度上为钨的成矿提供了物质准备。

4、燕山期花岗岩与成矿的关系

赣南地区钨矿床（点）的形成与燕山期花岗岩关系密切。这一事实已为大量的地质工作及研究证实，并在相关文献中得以充分的论述。因此本文仅举数例加以简要证明。

从成矿年龄和成岩年龄上看，赣南地区钨矿床与燕山期花岗岩相近，成矿稍晚于成岩，是属同一岩浆旋回的产物。从空间上看，矿床围绕岩体分布，自岩体中心向外有较明显的矿化分带。含矿岩体一般呈小岩株或岩钟状产出，产在大岩基的边缘或隐伏岩基的顶部。如崇义淘锡坑钨矿区亦符合以上规律：取自淘锡坑矿区某一矿脉中的5个辉钼矿的模式年龄变化于153～156Ma之间，其等时线年龄为154Ma，可以作为淘锡坑矿区的成矿年龄，正属于燕山早期第二、三阶段（175～135Ma）；淘锡坑矿区矿脉的空间分布与其下隐伏花岗岩的关系：隐伏花岗岩正是以北西段的宝山、棋洞、烂埂子脉组一带和南部的西坑口脉组一带为顶凸起，而深部的钻探工程更是揭露出各矿脉在垂直方向上都延伸到花岗岩体的内部。

赣南地区钨矿床脉石英矿石与钻孔取得的其深部燕山期花岗岩岩体的岩芯，具有稳定同位素及微量元素组成相似，稀土元素组成的贫富“异常”相同的特点，这从微观上反映了钨矿成矿与燕山期花岗岩的密切关系。如对崇义淘锡坑钨矿区靠近矿化花岗岩体的脉云英岩矿石与钻孔取得的其下矿化花岗岩体的岩芯微量元素统计比较发现：两者微量元素具较好的相似性，只是岩芯中亏损的元素在云英岩脉中亏损的更明显，岩芯中富集的元素在云英岩脉中更富集。对比两者稀土元素组成研究也得到了相似的结果。

通过以上两者在形成时间，空间分布，微观元素上的众多特征，不难得出隐伏于矿体下部的燕山期花岗岩岩体，正是钨矿体的成矿母岩。

（作者单位：1.南京大学 地球科学与工程学院，2.江西省地矿资源勘查开发中心，3.江西省地矿资源勘查开发有限公司）

作者简介

罗青（1986—），男，地矿工程师，硕士研究生，岩石学、矿物学、矿床学专业。

杨辉（1989—），女，助理工程师，矿产勘查专业。

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