南岭地区钨锡花岗岩的成矿矿物学概念与实例.pdf

高 校 地 质 学 报 Geological Journal of China Universities 2008 年 12 月，第 14 卷，第 4 期，485-495页 December 2008，Vol. 14， No.4， p. 485-495 南岭地区钨锡花岗岩的成矿矿物学概念与实例 王汝成，朱金初，张文兰，谢 磊，于阿朋，车旭东 （南京大学 地球科学与工程学院 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京 210093） 摘要南岭地区的钨锡成矿作用与花岗岩岩浆活动有十分密切的关系。花岗岩的物源与成矿元素的初始富集、花岗岩的分 异程度和花岗岩中流体性质与活动性集中体现了花岗岩对成矿的控制能力，即花岗岩的成矿能力。初步建立了南岭地区钨 锡花岗岩的成矿矿物学研究体系。黑云母、榍石、锆石、锡石、金红石、黑钨矿、白钨矿和钨铁铌矿等是讨论的重点矿物， 它们可用于判别花岗岩的成矿能力。首先以矿物晶体化学为基础，介绍了上述矿物在钨锡花岗岩中的岩相学特征、内部构 造和矿物化学及其变化，并分别论证了花岗岩原始含矿性、花岗岩结晶演化和花岗岩中成矿元素活动性的矿物学标志；其 次， 系统对比了南岭地区三类钨锡花岗岩（准铝质含锡花岗岩、 过铝质含锡花岗岩和过铝质含钨花岗岩）的成矿矿物学特征。 以湖南骑田岭花岗岩复式岩体为实例，进行了芙蓉-菜岭含锡花岗岩和新田岭含钨花岗岩的成矿矿物学对比研究。前者以 黑云母、榍石为典型含锡矿物，它们在流体富集阶段，经热液蚀变作用，导致锡的淋滤和结晶富集作用；后者则以出现岩 浆白钨矿和黑钨矿为特征。提出的钨锡花岗岩成矿矿物学研究体系有助于深化矿床学研究和矿床勘探工作，并将在今后工 作中进一步完善。 关键词南岭地区；钨锡花岗岩；成矿矿物学；成矿能力 中图分类号P575 文献标识码A 文章编号1006-7493 （2008） -04-0485-11 Abstract Tungsten-tin mineralizations in the Nanling Range are closely related to granitic magmatism. Ability of controlling the mineralization of granites or ore-ing potential of granites is simply revealed by 1 the sources of granites or initianl W-Sn enrichment; 2 differentiation degree of granites; and 3 nature and activity of fluids during granite evolution. This work aims to preliminarily establish a research system of ore-ing mineralogy for tungsten-tin granites in the Nanling Range. Biotite, titanite, cassiterite, rutile, wolframite, scheelite and wolframoixiolite are essentially useful minerals in clarifying the ore-ing potential of granites. On the crystal-chemical basis, these minerals are separately discussed by their petrographic, internal textural and chemical features. Criteria of these minerals as indicators of pricinple granite-related processes are presented for initial W-Sn enrichment in granites, crystallization of granite and hydrothermal mobility of ore-ing metals in late stage of granite differentiation. Features of ore-ing minerals are compared among three types of Nanling W-Sn granites metaluminous tin granites, peraluminous tin granites and peralumnious tungsten granites. Finally, a case study was made in the Qitianling granite complex, which is essentially composed of the Sn granites of Furong and Cailing, and the Xintianling W granite. The Sn granites are characterized by biotite and titanite as Sn-bearing minerals, which suffured hydrothermal alteration, leading to tin leaching and subsequent crystallization of cassiterite. However, the Xintianling granite contains magmatic scheelite and wolframite. The WANG Ru-cheng, ZHU Jin-chu, ZHANG Wen-lan, XIE Lei, YU A-peng, CHE Xu-dong （School of Earth Sciences and Engineering, State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, Nanjing University, Nanjing 210093, China） Ore-ing Mineralogy of W-Sn Granites in the Nanling Range Concept and Case Study 收稿日期2008-10-06；修回日期2008-11-14 基金项目 国家自然科学基金（40730423，40221301）和中国地质调查局调查项目“南岭重要金属矿床成矿机理研究和找矿潜力预测” （1212010632100）联合资助 作者简介王汝成，男，1962年出生，“长江学者”特聘教授，博士生导师，主要从事矿物学教学和研究，E-mailrcwang 高 校 地 质 学 报1 4 卷 4 期486 mineralogical system of W-Sn granites helps to deepen metallogenic study and exploration of W-Sn deposits, and will be improved and perfected during the further researches. Key words the Nanling Range; W-Sn granites; ore-ing mineralogy; ore-ing potential 1 前言 南岭地区是我国钨锡矿产资源的最重要产地 之一，发现了许多大型、超大型矿床（毛景文 等，2004；华仁民等，2003）。几十年来，我国 地质学家对该地区的重要钨锡矿床以及与此紧密 相关的花岗岩进行了长期研究，取得了丰硕成 果，如总结了与花岗岩有关的钨锡成矿类型（花 岗岩岩浆系统、花岗岩热液系统和花岗岩-围岩接 触变质系统）（魏道芳等，2005），阐明了南岭 钨锡矿化花岗岩的岩石学和地球化学特征（陈富 文和付建明，2005；陈骏等，2008），提出了南 岭钨锡花岗岩岩浆-热液过渡态理论（朱金初等， 2002），建立了南岭钨锡花岗岩成矿-找矿模型 （蔡明海等，2005）。 花岗岩对钨锡成矿的控制或贡献是长期受到 关注的问题，研究工作已经揭示（1）花岗岩是 钨锡成矿的重要物源，因此，花岗岩中成矿元素 的初始富集是花岗岩能够成矿的重要基础；（2） 花岗岩岩浆发生分异结晶作用可以使钨锡在花岗 岩熔体/流体中不断富集，因此，高度分异的花岗 岩有利于成矿；（3）成矿元素在花岗岩中的有 效迁移是热液成矿的保证，因此，花岗岩中流体 性质和活动性是岩浆-热液体系中钨锡成矿的关 键（徐克勤等，1989；Blevin and Chappell, 1992； C ∨ern  et al, 2005）。以上三点集中体现了花岗岩的 成矿能力。花岗岩成矿能力可根据岩石学、地球 化学、矿物学特征等进行判别（Tishendorf, 1977; 汪雄武，王晓地，2002；柏道远等，2007）。但 是，从矿物学角度来建立含矿花岗岩的判别标 志，不仅方法简便、节省费用，而且由于矿物可 以区分原生和次生相，因此，相对于岩石地球化 学研究，矿物学更能有效地对花岗岩岩浆结晶-热 液蚀变过程进行完整的示踪；此外，随着现代矿 物微区分析技术（电子探针、LA-ICP-MS、微区X 射线衍射仪、FT-IR、拉曼探针等）的飞速发展， 矿物学特征的精细研究已不再是困难的工作。 本文将在前期工作基础上，通过对南岭钨锡 花岗岩成矿过程的解剖，初步建立钨锡花岗岩的 成矿矿物学研究体系，并以骑田岭复式花岗岩为 实例，介绍矿物学研究对于含矿花岗岩成矿的指 示意义。 2 花岗岩中几种常见含钨、含锡矿 物的晶体化学 2.1 云母 云母是重要的层状硅酸盐矿物，其晶体化学 式为XY2-3□1-0T4O10A2，其中X K，Na，Cs， NH4，Rb，Ba，Ca；Y Al，Li，Fe，Cr，Ti等； □ 空穴；T Si，Al等；A F，Cl，OH。 云母的晶体结构为硅氧四面体片（T）与八 面体片（O）以TOT方式相间连接构成结构单 元层，层间充填K，Na，Cs等碱金属阳离子。根 据八面体的性质，云母类矿物分为二八面体云母 和三八面体云母两大类。花岗岩中常见的云母系 列包括黑云母、白云母、锂云母和铁锂云母。 黑云母是由铁云母金云母或铁叶云母镁叶云 母构成的三八面体云母系列，为不含锂的深色云 母；锂云母是由锂白云母多硅锂云母构成的 三八面体云母系列，为含锂的浅色云母；铁锂云 母是由铁叶云母多硅锂云母构成的三八面体云 母系列，含锂的深色云母；白云母是云母端元之 一，为二八面体云母。 钛是云母中的常见微量元素，由于Sn，W与 Ti具有非常类似的晶体化学性质，它们在云母中 属于相容性较强的元素。因此，云母是揭示与花 岗岩有关的钨锡成矿作用的重要依据之一 （Johan and Johan, 2001）。钨、锡可以通过下列元素置 换方式进入云母晶格Ti4 → Sn4，2Ti4 → Fe2 W6。三八面体云母中，钛基本上是以下列方式 存在M2（VI） 2Si4（IV）→Ti4（VI） 2Al3 （IV）（Monier and Robert, 1986）。在中性到酸 性、钙碱性到过铝质I-S型岩浆岩中，SnO2含量从 镁质黑云母到铁锂云母可系统升高达3个数量级， 487王汝成等南岭地区钨锡花岗岩的成矿矿物学概念与实例4 期 即从n10-6到近2 00010-6 （Tischendorf et al, 2001）。 2.2 榍石 榍石CaTi［SiO5］为岛状硅酸盐矿物，属于单 斜晶系（空间群P21/a 或 A2/a）。在榍石的晶体 结构中，由共角顶的TiO6八面体链平行于［110］ 方向，与孤立的SiO4四面体相联，七配位的Ca2 占据钛氧八面体链间较大的八面体空隙 （Ribbe, 1982），这种结构允许许多其它元素进入，因 此，在榍石中可以有多种高场强元素如Nb，Zr， LREE等存在，而Al，Fe3与F，OH耦合可替代Ti。 锡在榍石中以替代钛的方式存在 （Paul et al, 1981），最新的资料显示自然界中产出的榍石最 高可含有大约25的SnO2（Alexsandrov and Troneva, 2007）。当钛完全被锡替代时，则成为另一种矿 物马来亚石（CaSnSiO5） 。根据Takenouchi （1971）的实验资料，榍石和马来亚石在温度高 于650700℃的条件下可形成完全固溶体系列。 Kunz等 （1997） 发现当榍石中 x（Sn）的置换量 超过10 时，其空间群P21/a会变为A2/a。广西新 路锡矿存在两个世代的榍石，其锡含量也明显不 同，早世代的榍石含0.170.26的SnO2，而晚世 代榍石中的SnO2含量为1.722.72 （Chen et al, 1992），这表明榍石中的锡含量不仅与成矿温度有 关，而且可能和成矿流体中的锡丰度有关。 2.3 金红石 金红石为氧化物矿物，氧离子近似成六方紧 密堆积，而钛离子位于变形八面体空隙中，构成 TiO6八面体配位。钛离子配位数为6，氧离子配 位数为3，其晶体结构为典型的链状结构，TiO6八 面体以共晶棱方式相连沿c轴分布，链间由配位八 面体以共角顶方式相连。 金红石与锡石为同结构矿物，两者构成有限 固溶体系列，花岗岩中的金红石可含有锡，但 其含量因岩石类型不同而有所差异，在强过铝 质稀有金属花岗岩中，金红石的锡含量最高， 目前已知的最高SnO2含量为5.41 （Breiter et al, 2007）。 虽然钨与锡具有类似的成矿作用特征，金红 石中的钨含量通常并不高。但是，近年来的研究 发现，与花岗岩中热液活动有关的金红石可以含 有一定量的钨。如Rice等（1998）发现了WO3达 5.3 的热液金红石，Lerouge等（2007）则在与花 岗岩有关的锡石硫化物中发现了WO3含量达8.3 的富钨金红石。钨在金红石中通常是与Fe2，Mn2 一起置换钛2Ti4 （Fe, Mn）2 W6，亦即在金 红石中可以存在钨铁矿（或钨锰矿）固溶体。 2.4 锡石 锡石是锡的最重要矿物，在与花岗岩有关的 成矿体系中，锡石可以形成于岩浆结晶的整个阶 段，如Wang 等（1992）在法国Beauvoir花岗岩中 发现了包裹于锆石中的锡石，显示其典型的岩浆 结晶的特征。锡可以由花岗岩岩浆分馏进入流 体，因而，锡石可以在热液阶段结晶，形成锡石- 石英脉。锡石可包含多种微量元素，如Ti（金红石 固溶体），Nb-Ta，Fe-Mn，W等。 在还原条件下，锡石在花岗质熔体中的溶 解度很高，但是随氧逸度升高而降低。因此， 原生锡石是岩浆高氧化条件的极好矿物学标志 （Pichavant et al, 1996）。 2.5 黑钨矿 黑钨矿是由钨铁矿（FeWO4）和钨锰矿 （MnWO4）两个端元矿物构成的复杂氧化物矿物系 列，WO6和（Fe, Mn）O6 八面体各自以共晶棱方式 相连成链，它们以共角顶方式间隔相连。 黑钨矿常见于石英脉中，但是，随着矿物微 区分析技术的发展和精细矿物学研究的开展，已 经在许多花岗岩中发现了岩浆成因的黑钨矿。 2.6 钨铁铌矿或铌黑钨矿 钨铁铌矿或铌黑钨矿（wolframoixiolite） 是复杂Nb-W氧化物矿物，其结构化学式为 （Fe,Mn） （Nb,Ta,W） O4，与黑钨矿等结构（汪苏 等，1987），氧在平行（100）方向作近似六方最 紧密堆积，（Nb,W） O6和（Fe, Mn） O6八面体在平 行（100）方向的八面体层间相间有序分布，八面 体层中每个阳离子配位八面体与另外两个同层八 面体共两个棱构成轴方向的Z字形链，链与链间靠 上下八面体层的Z字形链共角顶相连。大量研究发 现，在黑钨矿铌铁矿钨铁铌矿之间构成一个 矿物系列（图1）。 钨铁铌矿主要产于花岗岩中，常以浸染状颗 粒或与其他副矿物共生产出，偶尔可在黑钨矿石 高 校 地 质 学 报1 4 卷 4 期488 英脉中以黑钨矿的交代矿物形式产出（王汝成， 1991；张文兰等，2003）。 2.7 白钨矿 白钨矿属于钨酸盐矿物，其结构是由WO4四面 体与CaO8多面体构成，后者沿c轴方向呈Z字型共 晶棱相连，WO4四面体以共角顶的方式与CaO8多面 体相连。它主要产出于花岗岩与钙质围岩的接触 变质带中，但是，越来越多的研究证实，白钨矿 不仅可在黑钨矿石英脉中发现，也是钨矿花岗岩 中的重要含钨副矿物（Wang et al, 2003）。 3 花岗岩成矿能力的矿物学研究 花岗岩是否能够成为钨锡成矿的母岩，取决 于三个方面的因素花岗岩岩浆是否具备较好的 含矿性，花岗岩是否发生了充分的演化作用而导 致成矿元素的进一步富集花岗岩是否存在有利 于钨锡成矿元素迁移富集的流体环境矿物学研 究可以成为花岗岩成矿示踪的重要手段。 3.1 花岗岩原始含矿性的矿物学证据 成矿元素在岩浆结晶演化中的行为包括两 类（1）以Sn4形式通过置换Fe3和Ti4等方式进 入黑云母、榍石矿物相中；（2）以Sn2形式通过 结晶分异作用进入残余熔/流体相中 （Blevin and Chappell, 1992）。作为岩浆体系中的微量元素， 在花岗岩结晶过程中，钨锡可以在不同的阶段和 不同的物理化学环境中以不同的矿物形式出现。 实验研究资料已经显示，钨、锡在不同矿物 中具有不同的相容性。钨锡可以类质同像的形式 存在于造岩矿物中。由于造岩矿物占全岩体积比 较大，所以造岩矿物应该是成矿元素最重要的载 体矿物，其中云母是常见的钨锡赋存矿物。以骑 田岭含锡花岗岩为例，全岩Sn含量平均为104 10-6（谢磊等，2008）①，黑云母平均SnO2含量为 40010-6，如果黑云母占全岩含量为10，则全 实心圆端元矿物；菱形据王汝成，1991；正方形张文兰等，2003 solid circle end-member mineral; diamond after Wang, 1991; square after Zhang et al, 2003 图1 W-Nb-Fe,Mn体系矿物三元图解 Fig. 1 Triangular diagram of W-Nb-Fe,Mn-series minerals ① 谢磊，王汝成，陈骏，等. 2008. 湖南骑田岭花岗岩中的原生含锡榍石一个重要的聚锡矿物及找矿意义. 科学通报（待刊）. 489王汝成等南岭地区钨锡花岗岩的成矿矿物学概念与实例4 期 岩约40的岩浆锡赋存在黑云母中。 榍石是钙碱性花岗岩中的常见副矿物，由于 锡与钛具有相似的晶体化学性质，榍石也成为含 锡钙碱性花岗岩中重要的含锡矿物之一。目前本 文作者正在对骑田岭、姑婆山、花山等花岗岩进 行系统矿物学研究，尚未发表的矿物化学结果显 示，其中榍石的SnO2含量都超过0.3，岩浆晚期 榍石中的SnO2含量最高可达10。榍石在钙碱性花 岗岩中的含量虽然只有小于1，但是考虑到其中 较高的锡含量，因此可以认为，在钙碱性含锡花 岗岩中，榍石对于全岩锡的贡献也是非常高的。 金红石是花岗岩中另一个常见的副矿物，它 既能富锡，也能富钨，成为重要的含钨、锡的副 矿物之一。在宜春复式花岗岩中，第三阶段白云 母-铁锂云母花岗岩与新坊钨矿有密切关系，该花 岗岩中的金红石最高可含1.4 的WO3 （Belkasmi et al, 2000）。在骑田岭、花山等钙碱性含锡花岗 岩中，早期金红石普遍富锡，SnO2含量一般超过 0.5（未发表数据）。 花岗岩高度富集成矿的最重要标志自然是出 现钨、锡独立矿物。在含锡花岗岩中，锡石是最 基本的锡矿物，它可以是岩浆早期结晶的副矿物 （包裹在造岩矿物中）；岩浆结晶演化作用使其 越来越富锡，锡石在岩体中的结晶作用也会显著 增强，从而形成岩体型锡矿。黑钨矿、白钨矿、 和钨铁铌矿（或“铌黑钨矿”）是含钨花岗岩中 的主要钨矿物，在南岭多个含钨花岗岩中已有报 道，如江西西华山花岗岩（Wang et al, 2003）、 大吉山花岗岩（张文兰，2004）①、新田岭花岗岩 （见下文）和热水花岗岩（高山等，1986）。 3.2 花岗岩演化与成矿作用的矿物学证据 花岗岩岩浆结晶分异过程不仅导致主要成分 的变化，而且更为重要的是微量元素也会发生规 律性变化，与此对应的是矿物的有规律变化。 云母是花岗岩中最重要的造岩矿物之一，也 是对花岗岩演化最敏感的矿物。从早阶段结晶的 花岗岩到晚阶段结晶的花岗岩，或是从同一岩体 的中心相到过渡相再到边部相（或从岩体的下部 到上部），云母一般会遵循黑云母白云母铁 锂云母锂云母的变化趋势。江西宜春复式花岗 岩体分为五个阶段，第一阶段花岗岩中的云母以 黑磷云母为主，第二阶段和第三阶段以白云母- 铁锂云母为主，第四阶段以锂白云母为主，第五 阶段花岗岩（即雅山稀有金属花岗岩）则为锂云 母；即便在第五阶段花岗岩中，下部为含铁的锂 云母（FeO1 ），上部则为典型的锂云母（FeO 0.2 ）（Huang et al, 2002）。类似的实例还包 括栗木岩体等 （Zhu et al, 2001）。 锆石是花岗岩中常见的副矿物之一，也是重 要的岩浆演化的示踪矿物之一。锆石可包含多种 微量元素，尤其铪是锆石中必不可少的微量元 素，但是实验研究充分表明，岩浆分异结晶作用 可影响锆石发生Zr/Hf分馏 （Linnen and Kepple, 2002），导致晚期锆石越来越富含铪（或Zr/Hf 比值降低）（图2）。已有的研究明，在花岗岩 和花岗闪长岩中，锆石的HfO2含量一般小于2 （Gulson, 1970）。在复式花岗岩体的早阶段（黑 云母花岗岩）中，锆石的铪含量一般也都小于2 （如我国宜春、栗木、灵山等地区的粗粒黑云母 花岗岩），但是随着花岗岩岩浆结晶分异作用的 不断发生，锆石的含量会越来越高，如宜春雅山 锂云母花岗岩中的HfO2含量最高可达22 （Huang et al, 2002）；同样在江西西华山含钨花岗岩中， 第一阶段粗粒斑状黑云母花岗岩（γ52a）中的锆石 的HfO2含量为1.663.68 ，而与钨矿化有密切关 ① 张文兰. 2004. 赣南大吉山和漂塘花岗岩特征及成矿作用研究. 南京大学博士论文. 图2 锆石的Zr/Hf分馏理论曲线 Fig. 2 Theoretical curve of Zr/Hf fractionation of zircon 100 80 60 40 20 0 051015202530 Zr/Hf Hf（） 高 校 地 质 学 报1 4 卷 4 期490 系的第二阶段中粒黑云母花岗岩（γ52b）和第三阶 段细粒黑云母花岗岩（γ52c）中，锆石的HfO2含量 最高都接近20（Wang et al, 2003）。 3.3 花岗岩中成矿元素活动性的矿物学证据 成矿元素在岩浆结晶晚期及期后会因流体环 境越来越突出而变得越来越活动，其重要表现 为岩浆矿物热液蚀变作用、热液型矿物结晶。 黑云母极易受到流体作用的影响而发生绿泥 石化，热液蚀变过程中，黑云母所包含的Ti，Sn 等金属会从其晶格中释放出来而形成独立矿物， 如金红石、锡石等，金红石也会富锡。在骑田岭 花岗岩中，绿泥石化是锡矿化的宏观标志。从岩 石薄片中，可以很容易地观察到黑云母的蚀变作 用。 岩浆榍石也会发生程度不等的蚀变作用，蚀 变产物除了萤石、方解石等钙质热液矿物外，还 包括金红石、钛铁矿等钛矿物，更为重要的是榍 石的锡从其晶格释放后以含锡金红石或直接以锡 石形式出现。对骑田岭含锡花岗岩的初步研究结 果显示，热液锡石颗粒的大小和数量显然与榍石 原始锡含量以及榍石的热液蚀变程度（见后文描 述）。 随着岩浆演化，流体富集越来越重要。流体 环境一方面造成如上所述的岩浆矿物的蚀变作 用，另一方面，也可直接导致钨锡矿物直接在富 含流体的环境中结晶，以下为一些基本公认的矿 物学现象 （1） 锡石在花岗岩中以晶间形式出现（不同 于岩浆锡石包裹在造岩矿物）； （2） 锡石颗粒集合体在岩体的顶部或边部出 现，反映受外部流体的强烈影响； （3） 白钨矿与萤石等热液蚀变矿物共生； （4） 锆石极端富铪，形成富铪边。 4 过铝质含锡花岗岩的成矿矿物学 过铝质花岗岩是与锡成矿作用紧密相关的一 类花岗岩，在南岭地区分布一系列过铝质含锡花 岗岩，最典型和著名的当数广西栗木花岗岩。 4.1 云母 过铝质含锡花岗岩中的云母都是浅色云母， 岩体结晶的早阶段以锂白云母为主，随着分异结 晶过程，逐渐过渡到以锂云母为主。云母中Fe-Mg 含量较低，但是锡可显著存在，SnO2含量一般高 于0.1。 4.2 锡石 在过铝质含锡花岗岩中，锡石是非常重要的 锡矿物，锡石呈浸染状颗粒。这类锡石的成分以 富Nb-Ta为特征。在NbTa-FeMn图解（图3） 中，过铝质花岗岩中的锡石沿2∶1直线分布，以 区别于热液脉中的锡石，表明这种类型的锡石中 存在（Fe,Mn） （Nb,Ta） 2O6（铌铁矿）固溶体，事 实上，不少含锡花岗岩中的锡石都可能出溶铌铁 矿包裹体。 4.3 锡锰钽矿 锡锰钽矿是一个不太常见的稀有金属矿物， 但是它在过铝质含锡花岗岩中却是仅次于锡石的 锡矿物。宜春、栗木花岗岩中都发现了该矿物。 它一般结晶于比较晚期的岩相中。 4.4 含锡铌铁矿 过铝质花岗岩中一般同时具备锡、铌-钽成矿 作用，因此，铌铁矿族矿物（包括铌铁矿、铌锰 矿、钽铁矿、钽锰矿四个端元）是必不可少的副 矿物，它们同时也是富锡的矿物，SnO2最高可达 15 ，（Fe,Mn） -1（Nb,Ta）-2Sn3是锡在铌铁矿中的 图3 不同类型锡石的NbTa-FeMn图解（据 Tindle, 1998修改） Fig. 3 NbTa vs. FeMn diagram for different types of cassiterite （modified after Tindle, 1998） 0.1 0.05 0 00.050.10.150.2 准铝质含锡花 岗岩中的锡石（） 过铝质稀有金属 花岗岩中的锡石 （NbTa）/（FeMn2 热液锡石 NbTa（apf O2） FeMn（apf O2） 491王汝成等南岭地区钨锡花岗岩的成矿矿物学概念与实例4 期 基本置换形式。 4.5 含锡铌铁金红石 过铝质含锡花岗岩中的金红石一般属于铌铁 金红石（ilmenorutile），即富含Nb，Fe，同时这 种金红石也富含锡。它与锡石、铌铁矿可共生在 一起。 5 准铝质含锡花岗岩 从花山姑婆山到锡田分布一条北东向展布 的含锡花岗岩，它们以准铝质、高钾钙碱性为岩 石化学特征，许多大型-超大型锡矿床在空间和成 因上与它们密切相关。从含锡矿物角度来考虑， 它们具有以下重要特征。 5.1 云母 在准铝质花岗岩中，黑云母是最重要的云母 矿物，白云母和锂云母仅在花岗岩的晚期相出 现。根据电子探针分析，黑云母主要为铁云母， SnO2含量可超过0.05 ，最高可接近0.1 。黑云 母会发生蚀变形成绿泥石，同时，也会出现金红 石（锡含量可达12）和微粒锡石。 5.2 榍石 榍石是钙碱性花岗岩中主要副矿物之一，锡 可以替代钛，因而，榍石中可以含有一定量锡。 含锡花岗岩中，榍石可以在岩浆阶段结晶，并可 从岩浆早阶段一直延续至晚阶段。从榍石的含锡 量来看，也反映榍石结晶的长期性。早阶段榍石 的锡含量在0.21.1之间，但岩浆晚阶段榍石则 可以含有26的SnO2。原生榍石会发生热液蚀变， 形成萤石、方解石、石英、钛铁矿、金红石、锡 石组合。 5.3 金红石 金红石是钙碱性花岗岩中常见的钛铁氧化物 副矿物，它分为两类，一类是早阶段岩浆金红 石，它常与榍石共生在一起，可也含有一定量 的Sn（SnO2～0.4），另一类为晚阶段热液金红 石，与黑云母、榍石等原生矿物的蚀变有关，其 最显著特征是富含锡，尤其是蚀变产物中没有锡 石时，金红石中可含12左右的SnO2。 5.4 锡石 在准铝质含锡花岗岩中，锡石也可分为岩浆 型和热液型两类，岩浆锡石比较少见，一般是包 裹在石英、长石等造岩矿物中，由原生矿物蚀变 所形成的锡石总是与其它蚀变矿物共生。电子探 针分析表明，两种锡石在成分无明显差别，其中 的Nb，Fe等微量元素含量都很低，一般都低于 0.1，由此，在锡石的NbTa-FeMn图解中（图 3），准铝质钙碱性含锡花岗岩中的锡石一般只集 中在原点附近，从而有别于过铝质含锡花岗岩中 的锡石，也有别于热液脉中的锡石。 6 过铝质含钨花岗岩的成矿矿物学 6.1 钨铁铌矿 钨铁铌矿在南岭含钨花岗岩中比较常见，如 在赣南地区的西华山、大吉山、漂塘等花岗岩中 都发现了钨铁铌矿。这些矿物的典型特征是以副 矿物形式与其它副矿物一起赋存在造岩矿物之 间。此外，非常令人有兴趣的是，在骑田岭岩体 北部的新田岭大型钨矿的成矿母岩中也发现了钨 铁铌矿。因此，可以肯定的是，钨铁铌矿是含钨 花岗岩的典型含钨矿物。 6.2 黑钨矿 虽然黑钨矿是最重要的两个钨矿物之一，但 实际上在含钨花岗岩中并不多见。在西华山花岗 岩中，偶尔见到黑钨矿与铌黑钨矿共生；在大吉 山花岗岩中也可见到。 6.3 白钨矿 白钨矿是典型的接触变质钨矿床中的矿石矿 物，在含钨花岗岩中可以见到该矿物。但是其成 因尚难以确定。 6.4 金红石（含钨金红石） 虽然金红石不是典型的钨矿物，但是南岭地 区的含钨花岗岩中亦可有金红石出现，宜春岩体 第三阶段白云母-铁锂云母花岗岩与新坊钨矿有 关，其中的金红石可含有1.4 的WO3 （Belkasmi et al, 2000）。此外，黑钨矿石英脉中的金红石普 遍富钨。 7 骑田岭复式花岗岩体的成矿矿物 学研究 7.1 地质简况 骑田岭花岗岩出露于湖南宜章、郴县和桂阳 三县，平面上整个岩体呈近等轴状，总面积约520 高 校 地 质 学 报1 4 卷 4 期492 km2。骑田岭花岗岩是一个多阶段侵入的复式成矿 岩体 （图4），第一阶段是粗粒斑状角闪黑云母二 长花岗岩，斑晶主要由微斜长石和少量斜长石组 成；第二阶段为中粒黑云母花岗岩，岩石具有斑 状结构，在其北部发育边部相，岩性为细粒白云 母花岗岩（ ）；第三阶段为晚期细粒花岗岩，切 穿骑田岭主侵入阶段花岗岩，主要呈岩瘤、岩脉 等小侵入体散布于复式岩基各处。骑田岭岩体的 成矿作用总体上表现为“南锡北钨”，白蜡水、 安源、狗头岭锡矿与第二阶段主体花岗岩有关， 而岩体北部的新田岭超大型夕卡岩型钨矿则与第 一阶段的边部相细粒白云母花岗岩有关。 7.2 骑田岭含锡黑云母花岗岩的成矿矿物学 （1） 黑云母 骑田岭黑云母花岗岩中的黑云母为铁云母， 特别是根据电子探针数据计算得出黑云母的Fe3/ （Fe2Fe3）比值偏高，在黑云母Fe3-Fe2-Mg 三角图解中落在NNO-MH氧逸度缓冲区间，显 示原始结晶岩浆具有较高的氧逸度 （Zhao et al, 2005；李鸿莉等，2007）。这些黑云母一般含 （400700） 10-6的SnO2，是花岗岩最重要的锡赋 存矿物。 黑云母极易受到热液作用，典型的蚀变矿物 为绿泥石，同时形成次生金红石、榍石和锡石 （图5），前两者都可以比较富锡，如金红石可以 富含近12 的SnO2。 （2） 榍石 榍石是骑田岭黑云母花岗岩中典型的钙质副 图4 骑田岭地区地质简图（据朱金初等, 2003） Fig. 4 Simplified geological maps of the Qitianling granitic complex after Zhu et al, 2003 493王汝成等南岭地区钨锡花岗岩的成矿矿物学概念与实例4 期 矿物之一（另一个为褐帘石），矿物学研究可将 榍石分为两类岩浆榍石和热液榍石。 岩浆榍石与黑云母共生，自形，具典型“信 封状”外形，具有环带构造。电子探针分析结果 显示榍石可含0.43的SnO2（平均），最高可含 1.12 。很有意义的是，研究还发现了具有岩浆晚 期成因特征的富锡榍石（SnO2可超过16）。 原生含锡榍石可部分或全部发生分解为钛铁 矿含锡金红石萤石石英（图6），但仍然保留 榍石特有的“信封状”外形，尤其重要的是大部 分情况下，分解产物中都包含微粒锡石。 热液榍石与黑云母的热液蚀变作用有关，总 是与绿泥石等蚀变矿物共生，其化学成分以富 Al，F和Sn为特征。 （3） 锡石 虽然锡石可以是黑云母或榍石在热液阶段蚀 变的产物，但是，在该花岗岩中仍然发现了具有 典型岩浆成因特征的锡石颗粒，它们都是呈包裹 体形式赋存在造岩矿物（如石英、钾长石、斜 长石等）之中，与前人的研究相似 （Zhao et al, 2005），岩浆锡石的存在也说明了骑田岭花岗岩 为氧化型花岗岩。 （4） 金红石 由于骑田岭花岗岩的岩浆环境属于相对氧化 环境，原生钛铁矿少见，因此，金红石是其中主 要的钛矿物。金红石的赋存形式有两种。（1）作 为原生矿物，与黑云母、榍石等矿物共生，板状 形态较完整，其中SnO2含量约为0.4 ；（2）作 为黑云母、榍石的次生矿物出现，SnO2含量超过1 ，最高可达10。 7.3 新田岭含钨白云母花岗岩的成矿矿物学 （1） 白钨矿 白钨矿是新田岭地区白云母花岗岩中最常见 的钨矿，它可以包裹体形式赋存在石英中（图 7a），显示其岩浆成因的特征。白钨矿呈它形， 大小为2030μm。 （2） 黑钨矿 黑钨矿呈它形，与白钨矿共生（图7b）。电 子探针分析表明，其化学成分以钨铁矿为主。 8 结论和展望 （1） 无论是造岩矿物，还是副矿物，都可以 作为钨锡花岗岩成矿能力的判别标志，其中云母、 榍石、榍石、金红石、锡石是含锡花岗岩的重要 含锡矿物，白钨矿、黑钨矿、钨铁铌矿（铌黑钨 矿）、金红石是含钨花岗岩的特征性含钨矿物。 （2） 花岗岩的成矿能力与花岗岩的源岩、结 晶演化和热液活动有密切关系，上述矿物的岩相 学特征、内部构造和矿物化学及其变化可以敏感 地反映花岗岩的原始含矿性、花岗岩的演化程度 Chl-绿泥石; Lep-锂云母; Qtz-石英; Sn-Rut-含锡金红石 Chl-chlorite; Lep-lepidolite; Qtz-quartz; Sn-Rut-Sn-bearing rutile 图5 骑田岭花岗岩中黑云母蚀变为绿泥石和含锡金红 石（背散射电子像） Fig. 5 BSE image of chlorite and Sn-bearing rutile as alteration products of biotite in the Qitianling granite 图6 骑田岭花岗岩中榍石及其边部蚀变现象 （背散射电子像） Fig. 6 Back-scattered electron image of titanite with altered rim from the Qitianling granite 高 校 地 质 学 报1 4 卷 4 期4