摘要
北山地区位于哈萨克斯坦-西伯利亚-塔里木三大古板块的交汇部位，古板块受到多期次碰撞、对接以及中新生代以来板内构造活动的强烈影响，表现为以星星峡、明水、旱山、马鬃山等前寒武纪古老结晶基底为基础，在古亚洲洋形成、扩张及闭合过程中新生洋壳对古老地块俯冲拼贴，老基底拉伸裂解、垂向及侧向增生，最终各个洋盆闭合，最终碰撞造山的演化过程。红尖兵山钨矿位于哈萨克斯坦板块红石山-黑鹰山地体与公婆泉-月牙山地体的汇聚处，北临红石山-黑鹰山蛇绿岩带产出，是与北山北带西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块俯冲碰撞背景下产出的酸性侵入岩有关的钨矿床。 本文通过野外地质调查和前人研究资料的整理，阐明矿床产出的区域地质背景及其演化过程，总结主要的控矿因素。运用矿床学理论和方法，系统研究红尖兵山钨矿矿床地质特征，包括矿体特征、矿石组构，热液蚀变和成矿期次阶段等。通过成熟的地球化学分析和成矿年代学方法，讨论成矿时代，成矿物质来源，成矿流体性质与成矿物理化学条件，成矿元素富集的机制等。在深刻理解矿床产出地质、物理化学条件的基础上，结合区域上相同构造单元内与钨矿成矿关系密切的酸性花岗岩岩体产出的大地构造背景及其演化机制，对区域成矿规律及找矿靶区进行预测。 红尖兵山石英脉型黑钨矿与黑云母花岗岩关系密切，锆石年代学研究指示其侵位年龄为316.1±6Ma(MSWD=0.84)，属晚石炭世。岩体地球化学分析结果显示红尖兵山花岗岩体以高硅富铝、多碱质和挥发组分为特征的S型花岗岩，原岩可能是以含泥质成分较高的前寒武纪结晶基底，是板块碰撞阶段壳源重熔型花岗岩。此外，岩体的钨含量较高，是矿床成矿物质的主要来源。 红尖兵山黑云母花岗岩提供了最主要的成矿物质，脉型钨矿主要产于围绕岩体发育的裂隙系统内。同时，东部岩体与围岩顶部接触带发生强烈的云英岩化，伴有钨钼矿化。白山组流纹岩岩石致密，粒度较细，封闭性好，在局部能够形成相对封闭的空间，当含矿气液侵入时，便随着高温气液蚀变作用形成浸染状矿体；部分矿液侵入到开放式北东向裂隙构造中形成含钨石英大脉。区域上，红尖兵山黑云母花岗岩紧邻白山深大断裂产出，为岩体运移上侵的通道，断层多阶段活动形成的次级断裂是含矿热液运移沉淀重要控制因素，北东向大断裂及其相伴生的北东向羽状裂隙构造构成本区成矿不可或缺的重要地质条件。 矿石类型主要为石英大脉型黑钨矿，云英岩型钨-铝矿石局部可见，多为半自形粒状结构、鳞片状结构、交代结构，梳妆构造、块状构造。主要的矿石矿物为黑钨矿，垂直或斜交脉壁生长，形成梳状或者放射状构造的矿石。脉石矿物主要为石英和黄玉；矿石矿物主要为黑钨矿、辉铋矿、辉钼矿、铁锂云母和日光榴石。 成矿作用按先后顺序可分为无矿石英脉阶段、黄玉黑云母黑钨矿阶段、黄玉锂云母黑钨矿日光榴石阶段、硫化物黑钨矿黄玉阶段以及碳酸盐-硫酸盐阶段。组成脉状钨矿矿石的金属和非金属矿物，基本上按照从高温热液-中温热液-低温热液各阶段陆续结晶出来的，遵循从硅酸盐-氧化物-硫化物-碳酸盐岩的演化规律。虽然部分矿物具有多期次产出的特点，但大部分集中于高温热液阶段。 岩体及围岩的钨含量研究表明钨主要来源于成矿花岗岩体，哈萨克斯坦板块北缘，红石山-黑鹰山蛇绿岩带南缘前寒武系地块基底为钨的有利含矿建造，板块汇聚碰撞阶段造成区域地壳加厚使老结晶基底发生重熔，形成含钨酸性花岗岩侵位。同时，白山组流纹岩亦可作为矿源层提供部分成矿物质。氧氢同位素研究结果指示含矿热液在不同的成矿阶段，原始岩浆水与大气降水在不同的温度压力条件下，大气降水由少到多，以不同比例相混合。成矿流体早期以岩浆水为主，成矿流体自深部逐步运移、循环过程中，还可能从围岩中萃取部分残余晶间水。 硫同位素研究显示红尖兵山钨矿具有较为均一的硫源，成矿物质不仅来源于原始含矿岩浆岩，有部分成矿物质是岩浆期后热液活动与围岩相互作用的产物。 通过对主成矿阶段石英流体包裹体测试分析，对矿床的成矿物理化学条件获得以下认识： (1)成矿系统流体温度分布于140℃～448℃之间，分布范围较广。其中黑钨矿主要矿化阶段温度为250～448℃，平均均一温度为326.8℃，属高-中温环境。 (2)成矿系统盐度分布在2.4%～17.1%之间，盐度分布范围较广。主要成矿期盐度集中在10%～15%之间，平均盐度为12.8%，说明该矿床成矿流体主要为中高盐度。整体上，该矿床盐度呈左低右高的趋势，说明岩浆热液随着成矿时间的推移，盐度逐渐降低的趋势。 (3)成矿系统成矿流体的密度集中分布在0.65g/cm3～0.80g/cm3、0.85g/cm3～0.90g/cm3两个区域，受含矿热液挥发分以及成矿温度的影响，含矿流体的密度在矿化过程中出现先降低，在主矿化阶段出现逐步增大的趋势，在成矿中-后期，流体密度逐步降低。 (4)成矿系统压力在188～562×105Pa之间，其中主成矿期平均压力为376.4×105Pa。从早期成矿阶段到晚期成矿阶段，成矿压力逐渐降低，反映出容矿裂隙系统从封闭逐步过渡到开放的环境。 (5)红尖兵山钨矿主成矿期形成深度约为3.1～3.4km，形成于中浅部。 通过上述研究工作，本文认为红尖兵山钨矿属于典型的与酸性岩浆活动有关的石英脉型黑钨矿，矿床形成于中-高温度、高盐度，中等深度和较高的压力环境。由于区域构造活动，使古老地壳发生重熔并有利的构造裂隙上升侵位，岩浆在深部携带了大量钨锡等成矿元素，在挥发分的作用下以络合物的形式伴随岩浆上升侵位。在侵位过程中，围岩地层可能亦提供了部分成矿物质。矿区主干断裂及其伴生的次级裂隙系统是该矿床有利的成矿构造，随着岩浆期后热液上升进入导矿裂隙系统，由于物理化学条件的改变，使富含W、Sn成矿元素的流体在有利构造部位成矿，并在岩体顶部形成云英岩化。 通过对矿区找矿标志的总结以及北山地区其它含钨花岗岩体得研究，本文认为北山含钨花岗岩侵位的机制主要为板块碰撞后造成下地壳加厚致使古老地块重熔形成酸性含钨花岗岩岩浆，岩浆带多沿东西向构造带展布。这点和华南地区大范围陆壳改造型酸性花岗岩的深部动力学背景有明显的不同。不同的地史演化阶段，北山若干微板块拼合过程中，伴随古老基底重熔形成的酸性花岗岩均有成矿潜力，除此之外，三个典型矿床产出均位于深大断裂附近，沿其分布的酸性花岗岩带是未来勘探工作中需要重点关注的对象。但相对于华南地区来讲，北山含钨花岗岩分布零散，黑云母花岗岩、黑云母二长花岗岩、钾长花岗岩等不同演化程度的酸性岩浆均有钨矿产出，反映出不同古陆块岩体演化程度的不均一性。
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