黑鎢礦主要形成於板塊彙聚帶,受深大斷裂控制,為巖漿熱液型礦床,其成礦流體主要來源於花崗巖漿分異的高溫?zé)嵋?,花崗巖侵入體頂部或外接觸帶的裂隙系統(tǒng)是主要的容礦空間。其形成過程與特定的地質(zhì)作用密切相關(guān),以下為黑鎢礦的成因及形成過程的系統(tǒng)闡述:
一、黑鎢礦的主要成因及形成過程
黑鎢礦最主要的成因為巖漿期後熱液成礦作用,其形成是一個多階段的連續(xù)地質(zhì)過程。
源區(qū)與元素初步富集:鎢表現(xiàn)出強(qiáng)不相容性,在富含鎢等成礦元素的花崗質(zhì)巖漿上侵並緩慢冷卻過程中,發(fā)生巖漿分離結(jié)晶作用。鎢難以進(jìn)入早期形成的造巖礦物(如長石、石英)晶格,因此在殘餘熔體中逐漸富集,形成成礦母巖漿。
成礦流體的出溶與演化:在巖漿演化晚期,這些富含揮發(fā)分(如H?O, F, Cl, B)和成礦元素(W、Sn、Nb、Ta等)的殘餘熔體-流體系統(tǒng)發(fā)生相分離,形成高溫、富鹼金屬且富含揮發(fā)分的成礦熱液。其中氟、氯等鹵素對鎢的遷移與絡(luò)合起著至關(guān)重要的作用。
成礦流體的遷移與滲透:成礦熱液在構(gòu)造應(yīng)力驅(qū)動下表現(xiàn)出較強(qiáng)的滲透能力與化學(xué)活性,通常沿花崗巖體內(nèi)部的原生節(jié)理、冷凝收縮產(chǎn)生的裂隙,或沿巖體與圍巖(如砂巖、板巖、千枚巖)的接觸帶,在裂隙系統(tǒng)中向上和向外運移。
水巖反應(yīng)與礦物沉澱:當(dāng)物理化學(xué)條件發(fā)生變化,如溫度與壓力下降、熱液與圍巖發(fā)生反應(yīng)(水巖反應(yīng))引起系統(tǒng)pH值變化、不同來源流體混合或氧逸度改變,鎢的溶解度顯著下降,鎢酸根離子(WO?2?)與溶液中的Fe2?、Mn2?結(jié)合,以黑鎢礦((Fe,Mn)WO?)的形式在開放裂隙中沉澱,常與石英、錫石、輝鉬礦等礦物共生,形成具開採價值的石英脈型黑鎢礦礦床。
二、黑鎢礦的其他成因類型
除主導(dǎo)的熱液成因外,黑鎢礦還可通過其他地質(zhì)作用形成。
1.巖漿分異成因
黑鎢礦可經(jīng)由花崗質(zhì)巖漿的結(jié)晶分異作用直接形成。在巖漿演化末期,鎢等成礦元素在殘餘熔體或流體相中進(jìn)一步富集,隨著溫度持續(xù)下降,鎢與鐵、錳結(jié)合形成黑鎢礦。該成因常見於以下環(huán)境:
偉晶巖礦床:黑鎢礦多產(chǎn)於偉晶巖脈中,與粗晶石英、鉀長石、白雲(yún)母以及黃玉、綠柱石等稀有元素礦物共生。偉晶巖作為花崗巖漿晚期高度分異的產(chǎn)物,為黑鎢礦的形成提供了有利條件。
花崗巖體內(nèi)部:在某些高度分異、鎢元素富集的S型花崗巖中,黑鎢礦可以浸染狀、團(tuán)塊狀或細(xì)脈狀直接產(chǎn)於巖體內(nèi)部。
巖漿分異成因的黑鎢礦通常晶體粗大、自形程度高,常與鋰雲(yún)母、鈮鉭鐵礦、電氣石等礦物共生,中國南嶺地區(qū)部分鎢礦即屬此類。
2.接觸交代變質(zhì)成因(矽卡巖型)
黑鎢礦亦常見於中酸性侵入巖與碳酸鹽巖(如石灰?guī)r、大理巖)或鈣質(zhì)矽酸鹽巖的接觸帶附近。在巖漿熱液和流體的共同作用下發(fā)生接觸交代變質(zhì)作用,形成矽卡巖,並伴有黑鎢礦的沉澱:
礦床特徵:形成矽卡巖型鎢礦床,黑鎢礦常與白鎢礦、鈣鐵輝石、石榴子石(鈣鋁-鈣鐵系列)、透輝石等典型矽卡巖礦物共生。
成礦機(jī)制:來自花崗巖體的含鎢熱液與富鈣、鐵、錳的圍巖發(fā)生反應(yīng),鎢酸根離子與圍巖中釋放出來的Fe2?、Mn2?結(jié)合生成黑鎢礦。
產(chǎn)狀:礦體多呈透鏡狀、囊狀或不規(guī)則狀,明顯受接觸帶構(gòu)造控制。中國湖南瑤崗仙鎢礦是此類礦床的典型代表。
3.表生沉積與次生成因
黑鎢礦在特殊條件下也可通過表生作用形成:
次生富集作用:原生黑鎢礦礦床經(jīng)風(fēng)化剝蝕後,鎢可在氧化帶中以次生礦物形式(如鎢華)短暫出現(xiàn),或在適宜的水文地球化學(xué)條件下于附近適宜部位重新沉澱,偶見微晶黑鎢礦形成。
沉積成因:該成因極為少見,鎢可在強(qiáng)水動力條件下於砂礦中機(jī)械富集,或通過膠體吸附等作用在特定沉積巖中初步富集,但一般難以形成具有工業(yè)價值的獨立礦床。