【编辑部推荐】华南脉状钨矿综述

changyz001 2021-01-13

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NI Pei, LI Wensheng, PAN Junyi. 2020. Ore-forming Fluid and Metallogenic Mechanism of Wolframite–Quartz Vein-type Tungsten Deposits in South China. ACTA GEOLOGICA SINICA(English edition), 94(6):1774~1796.

华南以广泛出露中生代花岗岩和大规模W-Sn矿而闻名，该地区拥有多个世界级别的大型钨矿，为整个世界提供了绝大多数的钨资源（Hu and Zhou, 2012; Chen et al., 2013; Ni et al., 2015; Yuan et al., 2018）。在华南地区，钨的成矿类型主要包括石英脉型黑钨矿，石英脉型白钨矿，矽卡岩型白钨矿，云英岩型钨矿，斑岩型钨矿等类型，其中最具有代表性的是石英脉型黑钨矿。石英脉型钨矿矿化往往分布在花岗类岩体和围岩的接触带附近，呈巨大的石英脉产出，单条矿脉往往垂向延伸达到数百米甚至上千米。石英脉型钨矿主要由黑钨矿和石英组成，另外含有一定量的黄铁矿，黄铜矿，毒砂，闪锌矿和辉钼矿等。前人对该区域的石英脉型钨矿开展了大量的矿床地质、年代学、岩石地球化学等研究工作，研究表明，石英脉型黑钨矿往往与高分异的花岗岩存在紧密的时空关，这些花岗岩多属于高硅、富钾的钙碱性岩浆岩。高精度的年代学研究表明石英脉型黑钨矿及其相关的花岗岩主要形成于燕山期。尽管也有少量的钨矿形成于印支期、加里东期，但是大规模密集的钨成矿爆发毫无疑问的是在燕山期发生。

图1 华南脉状钨矿年龄及矿床位置分布图

图2 华南脉状钨矿典型野外照片，拍摄于瑶岗仙钨矿（摄影，潘君屹，李文生）

人们普遍认为华南地区燕山期处于由古太平洋板块控制的陆内伸展背景下，地幔带来的热量导致了富含钨元素的古老地壳发生了部分熔融，从而形成了富含钨的花岗岩岩浆。随着花岗岩岩浆的不断演化，钨元素逐渐富集在了流体内部，经过流体物理化学性质的不断改变，加上与围岩的物质交换，从而形成了钨矿成矿流体。然而关于石英脉型黑钨矿的成矿流体最初的性质，一直存在着争议，例如流体是纯净的热液流体还是熔体和流体的混合物质，二氧化碳是否广泛存在于成矿流体中，黑钨矿的沉淀机制主要是流体沸腾，自然冷却或者流体混合。最近十几年时间，我们研究组一直致力于华南钨矿成矿流体研究，先后在赣南，湘东南等钨矿富集区域开展了精细的研究工作，例如茅坪、大吉山、漂糖、瑶岗仙、荡平和盘古山等著名钨矿(Ni et al., 2015; Li et al., 2018; Chen et al., 2018; Pan et al., 2019)。本文通过对我们以往在华南地区石英脉型黑钨矿研究工作的总结，结合国内外前人的研究数据，对华南地区石英脉型黑钨矿的成矿流体特征和钨的沉淀机制进行综合讨论。

在黑钨矿-石英脉型矿床中的石英和黑钨矿中，主要有三种类型的流体包裹体：富液两相（L型）、含CO₂两相（CB型）和富CO₂流体包裹体（C型）。通过对黑钨矿-石英脉型矿床中流体包裹体的显微测温对比研究，发现华南方石英脉型矿床中的黑钨矿大多比共生石英早沉淀。此外，详细的岩相观察和瑶岗仙矿床中黑钨矿和石英共存的CL成像显示，石英、黑钨矿和白云母都经历了多阶段沉淀，表明形成黑钨矿和石英的流体过程比前人报道的更为复杂。通过H—O同位素、流体包裹体和He—Ar等研究，以往的研究工作大多认为黑钨矿—石英脉型矿床的主要成矿流体为岩浆源。然而，成矿流体中是否加入幔源物质仍是一个悬而未决的争论焦点。此外，华南石英脉型矿床中成矿流体往往含有一定的CO₂，说明CO₂对W的析出有一定的促进作用(Korges et al., 2018; Ortelli et al., 2018; Li et al., 2018; Chen et al., 2018; Pan et al., 2019)，但不是必要的。流体包裹体显微分析表明，黑钨矿最有可能是在初始岩浆流体自然冷却过程中沉淀的（H₂O+NaCl±CO₂）(Heinrich, 1990; Wood and Samson, 2000; Ni et al., 2015)。流体相分离和与外来流体的混合也可能对黑钨矿沉淀起到积极的作用。我们推测，这些因素在不同程度上决定了W的沉淀，但究竟是哪一个因素起主导作用仍然是一个悬而未决的问题。近年来，用激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）定量分析黑钨矿及伴生石英中的显微流体包裹体，可用于精确厘定成矿热液来源和钨沉淀过程(Pan et al., 2019)。然而，LA-ICP-MS在钨成矿流体研究工作中的应用还很不足，成矿流体的最终来源、成矿流体组成的定量化问题仍然是关键。