沙麦钨矿
沙麦钨矿床是20世纪70年代在中蒙边境中段发现的一处典型的石英大脉型钨矿床，1∶20万区调报告称之为乌苏达音乌拉黑钨矿床，矿区位于内蒙古自治区东乌珠穆沁旗境内，北距中蒙边境线40km，南距东乌珠穆沁旗51km，中心地理坐标为东经116°56'08″，北纬45°58'21″，探明储量2.27万t，为一中型钨矿床。大地构造位于南蒙古板块南部，中晚古生代板块俯冲带北部的岛弧带上，并叠加有强烈的中生代中酸性岩浆活动。
(一)矿区地质
1.地层
矿区出露的地层均为钻孔揭露，主要为上泥盆统安格尔音乌拉组浅变质岩和中-下侏罗统马尼特庙群火山沉积岩(图3-27)，中-下侏罗统马尼特庙群凝灰质砂泥岩曾遭受到轻微变质作用，由浅变质砂砾岩与碳质板岩互层组成，其底部不整合于上泥盆统安格尔音乌拉组浅变质岩之上，顶部被上侏罗统查干诺尔组流纹质凝灰岩不整合覆盖。上泥盆统是矿体主要围岩之一，其WO3含量为0.018%，可能在成矿过程中提供了成矿物质。另外古、新近系砂砾岩及第四系广泛分布矿区。
2.构造
区域上，沙麦钨矿位于查干敖包-东乌旗深断裂北侧的东乌旗构造-岩浆岩带内。该带主要由一系列侵入岩体和紧密线型褶皱以及与褶皱伴生的NE—NNE向压性断裂和NW向张性断裂所组成，总体呈NE向延伸。区域内断裂构造以NE向压扭性断裂最为发育，其次为NNE向压性断裂和NW向张性断裂。
沙麦钨矿位于NE向东乌旗复背斜轴部，因此矿区范围内的构造形迹均属于该复背斜。矿区地层褶皱构造形迹不是十分清晰，基本构造格架为多阶段活动的NW、NE两个方向的交叉断裂。断裂内多充填花岗质伟晶岩脉、花岗细晶岩脉和石英脉以及含矿石英和云英岩脉等。按其形成先后次序主要有:①NE向张扭性断裂;②NW向张扭性断裂;③NE向压扭性断裂;④NW向压扭性节理;⑤NW向张扭性大断裂。其中⑤是复合改造了NW向压扭性节理经过长期多阶段发展演化形成的，是贯穿矿区的主干断裂，控制了沙麦钨矿的主要矿体，NW向张扭性大断裂还具有近等距斜列排布成5个断裂带，严格控制1#矿脉带展布，断裂带在平面上及剖面上均为直线或若折线形舒缓波状延伸，在延伸尖灭部分往往过渡为压扭性节理。
图3-27 沙麦钨矿区地质简图(据胡朋，2005)
3.岩浆岩
矿区出露的岩浆岩为燕山期沙麦花岗岩体向东凸出的一部分。该岩体位于查干凹包-东乌旗断裂北侧，呈长方形沿中蒙边境展布，总体走向NEE，规模较大，长约110km，宽度变化为20～80km。矿区内岩石类型较简单，以中粒黑云母花岗岩为主(图3-27)，其次为似斑状黑云母花岗岩。晚期脉岩有花岗伟晶岩，花岗细晶岩等。中粒黑云母花岗岩、似斑状黑云母花岗岩及其晚期派生脉岩是矿体的主要围岩，普遍发生自变质白云母化。岩浆岩地球化学特征与沙麦花岗岩基本一致，属铝过饱和系列，岩石高酸富碱。据赵一呜等(1997)研究，其黑云母K-Ar同位年龄为115Ma，因此确定其形成于燕山期。
沙麦岩体具有富硅(SiO2为73.55%～76.10%)、铝过饱和(Al2O3为12.86%～13.98%，A/NKC比值为1.08～1.40)、全碱质含量中等(Na2O+K2O为6.46%～9.34%，A/NK值为1.17～1.52)和铁镁钙钛含量低的特点。岩体的稀土总量较高，轻稀土的分馏较重稀土明显，铕亏损明显。在微量元素方面，富Rb、Th、U，贫Ba、Sr、P、Ti，Rb/Sr比值为9.10～120.19，K/Rb比值为34.91～99.18，Nb/Ta比值为1.86～5.64)，反映岩体经历了高度的分异演化。岩石WO3丰度值远远高于维诺格拉夫花岗岩的理论值，WO3的较高浓度是成矿的有利物质基础，表明岩体为沙麦钨矿的矿源层，为沙麦钨矿的形成提供了丰富的成矿物质来源。
(二)矿床地质
1.矿脉和矿体特征矿区内钨矿脉密集成群分布，总体走向295°～307°，呈石英脉、云英岩细脉和大脉型两类平行排列。产出于沙麦岩体内部及其与围岩的接触带中。迄今为止，矿区***发现和圈定含钨石英脉350余条，并形成5个脉带。其中1#、2#、3#三条脉带(图3-27中q1，q2和q3)无论在钨储量上还是在产量上均占主导地位。从空间分布特征上看，这3条脉带呈NW向分布，矿带间距大体相等。大脉在平面走向延伸中常发生尖灭侧现现象，剖面上，有从地面向下，由细脉或脉线渐变为大脉，再向下又渐变为细脉或脉线的特征。单脉的形态较为简单，在横向及纵向均显示出明显的分带。
(1)1号矿脉带:包括4条大脉，其中1-1含钨石英大脉分布于矿区中部，长约645m，平均厚度1.58m，最大倾斜延深265m，总体走向NW305°，倾向SW，倾角84°～87°。总体形态呈舒缓波状弱折线自然延伸尖灭，局部地段具有分支复合现象，分支细脉与主矿体呈锐角相交。矿体平均品位(WO3)2.75%。1-2含钨石英大脉与1-1含钨石英大脉平行分布，产状相同，脉长约549m，平均厚度2.86m，倾向延深大于200m，矿体平均品位(WO3)0.58%。1-17云英岩型大脉产状与1-1含钨石英大脉相同，矿脉为扁豆状，长约145m，倾向延深约215m，平均厚度11.06m，WO3平均品位为0.24%。1-24含钨石英大脉分布于1-1含钨石英大脉北东45m处，与1-1平行，为一盲矿体，长度大于120m，倾向延深大于136m，倾向NE，倾角84°，平均厚度0.58m，平均品位(WO3)为2.496%。
(2)2号矿脉带:包括2条大脉，2-1含钨石英脉位于1-1矿脉南西155m，长约475m，平均厚度0.92m，倾向NE，倾角82°～89°，最大倾斜延深240m，平均品位WO30.90%。矿体形态与1-1类似，亦呈舒缓波状弱折线自然延伸尖灭脉体，脉体一侧见锐角分支细脉。2-2含钨石英脉为一盲矿体，长约168m，平均厚度0.97m，产状与2-1相同，最大倾斜延深228m，平均品位(WO3)2.72%。
(3)3号矿脉带:包括2条大脉，3-1含钨石英大脉分布于1号矿脉带北东134m处，长约290m，平均厚度0.33m，最大斜深123m，矿体品位变化较大，仅局部达到工业要求。总体走向为NW307°，倾向SW，倾角84°。矿体形态较复杂。3-5云英岩型大脉产状与3-1相同，脉体形态为扁豆状，长约112m，平均厚度10.76m，延深约175m，平均品位(WO3)0.17%。
(4)4、5号矿脉带:目前工程控制程度较低，且特征与1、2、3号矿带相似，此处不再赘述。
2.矿石类型及组分特征
沙麦钨矿床矿石大体可分为两种类型，即石英脉型和云英岩型，其中以前者质量较好，易于采选。石英脉型和云英岩型矿石WO3含量均值分别为2.03%和0.48%，石英脉型矿石品位明显高于云英岩型矿石。矿石中金属矿物主要由黑钨矿、白钨矿和少量的黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、蓝铜矿和褐铁矿组成，脉石矿物主要由石英、白云母、铁白云母、萤石以及少量的黑云母、钾长石、钠长石、黄玉和电气石等组成。石英脉型矿石主要由黑钨矿和石英组成，伴生有白云母、萤石和黄玉等，其中黑钨矿呈自形—半自形晶在石英块体中产出。云英岩型矿石主要由黑钨矿、石英、白云母和萤石组成，其中黑钨矿多呈不规则的细粒状浸染分布于矿石中。
3.矿石结构构造
沙麦钨矿矿石结构、构造类型比较复杂，反映了矿化过程中的脉动构造控制和物理化学条件的变化。
矿石结构可分为结晶作用、交代作用和机械作用形成的，结晶作用包括伟晶粒状结构、结晶结构。交代作用包括变晶结构、残留结构、骸晶结构和交叉结构。机械作用形成的主要为压碎结构。
矿石构造种类繁多，有块状构造、脉状构造、斑块状构造、浸染状构造、梳妆构造及晶洞构造、角砾状构造、残余构造等。
4.围岩蚀变与矿化期次
矿区蚀变作用主要有铁白云母化、云英岩化、硅化及黄铁矿化，其中云英岩化和硅化与钨矿化具密切的空间分布关系。镜下观察显示，沙麦花岗岩体具有强烈的铁白云母化，铁白云母化发生在微斜长石化之后，沿黑云母，偶尔沿长石边缘发生交代。云英岩化总是沿着含矿石英脉的脉壁产出，从远脉壁到近脉壁发育云英岩化花岗岩-石英云英岩-正常云英岩-富云母云英岩的分带序列。在部分云英岩化花岗岩和云英岩中，钨的含量可达到工业品位，它们或成为独立脉体，或为含钨石英脉上、下盘围岩。矿区云英岩化又可分为2期。早期云英岩呈深灰色，鳞片花岗变晶结构，主要由他形石英与铁白云母组成。这一期云英岩常构成独立矿脉或含钨石英脉上、下盘的云英岩型矿石;晚期云英岩分布范围有限，其岩性特征为金黄色，黄绿色白云母占80%，黄玉占15%，其他为少量石英，它们常以细脉的方式穿插早期云英岩。沙麦钨矿床的矿化可划分为3个阶段:硅酸盐-萤石阶段、黑钨矿-石英阶段(包括云英岩化阶段和含钨石英脉形成阶段)和硫化物阶段。
5.矿化富集规律
多阶段矿化作用是钨矿化富集的重要形式之一，沙麦钨矿的黑钨矿结晶过程中的脉动构造的协同发展也是矿化富集因素之一，由于脉动构造不断形成新断裂，使先期晶出的硅酸盐矿物及石英不断发生不均匀破裂，为后期的黑钨矿集结富集提供了有利空间，造成了钨矿化的不均匀富集。具体表现有跳跃式、分段富集式和同步富集式3种。跳跃式表现为在矿脉走向上，品位变化非常剧烈，高品位具有间隔富集特点，高品位(1%～50.74%)出现间隔为2～7m。分段富集式表现为在含钨石英脉的上下盘石英岩中的WO3品位分段富集与贫化，富矿段WO3品位较高，其上下盘石英岩也达0.1%～5.95%，贫矿段则低于边界品位，工业矿化属不连续。同步富集表现为同一矿脉中的WO3在含钨石英脉中沿走向的富集部位与其上下盘云英岩中的富集部位基本一致。
(三)成因分析
1.流体包裹体研究
对包裹体均一温度及盐度进行测定表明:含钨石英脉中石英流体包裹体均一温度为沙麦钨矿中与黑钨矿***生的一些透明矿物，如石英、萤石中都发育有流体包裹体，但石英中的包裹体相对较大且最为发育。对细粒黑云母二长花岗岩云英岩、含钨石英大脉中的石英分别进行了流体包裹体研究(胡朋等，2005)。根据流体包裹体中所含相的类型和比例，可将石英中的原生流体包裹体划分为4种类型(表3-16)。190.5～392.5℃，主要温度范围为260～320℃，在均一温度直方图中呈正态分布;云英岩中石英流体包裹体均一温度为145～371℃，主要温度范围集中于200～240℃和320～360℃两个区间;细粒黑云母二长花岗岩中石英流体包裹体均一温度为194～320℃，主要温度范围集中于280～320℃。含钨石英脉中流体包裹体盐度值为1.4%～10.36%，主要集中在5.11%～8.81%之间;云英岩中流体包裹体盐度值变化为0.18%～12.62%，且可分为2个明显的盐度峰值区间，低盐度区间为0.18%～2.57%，较高盐度区间为7.17%～8.95%;细粒黑云母二长花岗岩中流体包裹体盐度值变化于6.01%～9.08%。沙麦钨矿床液相包裹体气相成分主要为H2O，同时常见CO2和CH4特征峰的显示;液相主要由H2O组成，偶见CO2特征峰。流体包裹体和成分分析表明，沙麦钨矿床成矿流体属于中低盐度的H2O-NaCl-CO2-CH4流体体系。
表3-16 沙麦钨矿床各类岩(矿)石中石英流体包裹体特征
(据胡朋等，2005)
由于石英包裹体中气液两相包裹体占绝大多数，因此可将上述流体体系近似看成H2O-NaCl体系，并根据相应的相图估算流体密度和捕获压力。投点表明，含钨石英脉中石英流体包裹体密度为0.767～0.865g/cm3。平均值为0.812g/cm3;流体压力为51.3×105～83.2×105Pa，平均值为62.5×105Pa。云英岩中石英流体包裹体密度为0.446～0.923g/cm3之间。平均值为0.858g/cm3;流体压力为12.4.3×105～210.5×105Pa，平均值为34.6×105Pa。细粒黑云母花岗岩中石英流体包裹体密度为0.748～0.830g/cm3。平均值为0.799g/cm3;流体压力为45.5×105～105.1×105Pa，平均值为79.9×105Pa(聂凤军等，2007)。
2.H、O同位素组成
对沙麦钨矿矿区的花岗岩、无矿石英脉、含钨石英脉及含钨云英岩脉进行了氢、氧同位素测定，结果见表3-17。
表3-17 沙麦钨矿床全岩及单矿物氢氧同位素组成
(据聂凤军等，2007)
由表中数据可知，2件花岗岩全岩具有较低的δ18O值，属于Taylor(1968)的花岗质岩石氧同位素分类的正常δ18O值的低端(6.0‰～8.5‰);4件含钨石英(云英岩)脉中石英的δ18O值比较接近，为8.8‰～9.1‰，平均值为9.0‰;2件无矿石英脉中石英的δ18O值分别为7.6‰和6.9‰，略低于含钨石英脉中的石英，两者可能是同一花岗质岩浆不同演化阶段的产物;两者可能是同源花岗岩浆不同阶段演化的产物。2件含钨石英脉中黑钨矿的氧同位素δ18O值为2.8‰和3.1‰，远远小于含钨石英脉中石英的δ18O值。4件含钨石英脉石英样品中包裹体水的δD值为－102‰～－78‰，将表3-2中δ18O、δD数据投于关系图中(图3-28)。投影点均偏离原始岩浆水区域向雨水线一侧迁移，同样表明沙麦钨矿床主成矿期成矿流体具有岩浆水和大气降水的混合特征。
综合以上均一温度和盐度分析表明，沙麦钨矿的各类石英流体包裹体均一温度及盐度均较高，同时石英岩流体包裹体还含有低盐度峰度值区间。反映了沙麦钨矿成矿流体具有温度较高、中等盐度的岩浆热液和较冷的低盐度流体混合的特征。大量研究已经证实(Sun et al.，1987;华仁民，1994;张作衡等，2002;Lu et al.，2003)，在与花岗岩类有关的稀有金属矿床中，以上升的岩浆水为主的流体与以大气降水为主的流体混合是引起W、Sn等金属沉淀的有效机制之一。
图3-28 沙麦钨矿床主成矿期石英
综合上述分析表明，沙麦钨矿的形成与燕山期花岗岩有密切关系，岩浆活动不仅为矿床的形成提供大量成矿物质来源，而且提供了成矿热液流体。因此沙麦钨矿应属与花岗岩有关的高温石英脉型钨矿床。
(四)控矿因素及找矿标志
我国的钨资源量居世界首位，但钨矿床主要集中于中国南方，而在北方产出较少。对华南钨矿集中区的大量研究表明，钨矿床的产出不仅与区域地质构造演化关系密切，更主要的是同区域成矿地球化学背景相关。位于本区的沙麦钨矿床的发现在一定程度上表明，中亚造山带内的某些地段具有钨矿床产出的地球化学环境，初步研究表明，本区钨矿床的地质和地球化学特征与华南地区钨矿床也有相似性。对该矿床的控矿因素和找矿标志进行总结，不仅可以丰富我国北方钨矿床的研究内容，同时对相似地区的矿床勘查具有指导意义。
1.控矿因素
沙麦钨矿的形成受限于区域上泥盆统地层、张扭性断裂大带及燕山期岩浆岩，主要控矿因素有以下几方面。
(1)地层:上泥盆统角岩作为矿体主要围岩之一，其高WO3含量对沙麦钨矿的形成具有一定的控制作用。
(2)断裂:矿区NW向张扭性大断裂作为矿区的主干断裂，控制了沙麦钨矿几条矿脉带，是矿体分布的主要控制因素。
(3)岩脉:与成矿有关的花岗岩主要为黑云母花岗岩或钾长花岗岩，位于石英脉上下盘的云英岩脉也是矿区主要的矿体之一。因此云英岩脉的产出也是控矿因素之一。
2.找矿标志
(1)岩浆岩标志:燕山晚期侵入的黑云母花岗岩为成矿母岩，花岗岩已普遍自变质为铁白云母化，具有较高的WO3丰度值，岩体凸出部位为良好的找矿标志。
(2)地层标志:上泥盆统角岩伴随黄铁矿化、萤石化，含WO3较高。
(3)构造标志:矿体主要受NW向张扭性断裂控制，矿脉成群成带产出，斜列式排布，呈近等距离分布，沿其走向在外围可能发现新矿体。
(4)围岩蚀变标志:与矿化密切相关的云英岩化、电气石化是直接的找矿标志。
(5)含钨石英细脉、云英岩化带是矿化标志，也是找矿标志。