探矿者

    钨，74号元素，有色金属，钢灰色或银白色，硬度高，熔点高，用途多，具战略意义。中国是世界上最大的钨储藏国，江西是重要产出地之一。

    2012年，赣西北大湖塘发现世界最大钨矿床（钨资源量百万吨左右）。然而不到四年，“世界最大钨矿”这个头衔就被赣东北的朱溪钨矿（钨资源量两百多万吨）所取代。全球钨矿界老二老大在赣北相继面世，让更多的目光投向了赣北。这么丰富的钨矿是如何形成的？

    今天我们来重点介绍一下曾经的老大——大湖塘钨矿，是怎么成矿的。

    一、从小小矿石标本中寻找成矿的蛛丝马迹

    要想揭开大湖塘钨成矿的秘密，就必须从矿石矿物入手，寻找大湖塘钨聚集事件的重要线索。于是，中科院广州地化所七人小分队北上大湖塘，在当地同仁的支持与帮助下，早出晚归，上山下沟，钻坑道，抬岩芯；收集了一箱箱钨矿见证者，并小心翼翼地运回广州（图1）。

    钨矿床中的钨矿物和含钨矿物有20余种，但具开采经济价值的只有黑钨矿和白钨矿两种。虽然人类先认识白钨矿，但以黑钨矿为主的钨矿床更加容易被发现。1958年，地学工作者就在大湖塘发现了黑钨矿石英脉，2012年以白钨矿为主的巨量钨资源使大湖塘钨矿一举成名。

    因此，想要还原大湖塘钨成矿的始末，就必须抓住这两种关键矿物——黑钨矿和白钨矿。至关重要的是，我们更需要找到它们的协助者——流体包裹体。

    流体包裹体是指，在矿物形成的过程中，由于各种因素的影响，使正在形成（或形成后）的矿物产生各种晶格缺陷，被矿物圈闭于这些缺陷中而保留、保存下来的介质。

    借助显微镜，科研人员在氟磷灰石、萤石、石英、黑钨矿和白钨矿等矿物中找到了封存上亿年的流体包裹体（图2）。

                              图2 大湖塘矿床典型流体包裹体照片

    这些流体包裹体记录着成矿时的丰富信息，就是它们搬运着钨、铁、钙等成矿元素，并在适当地点卸载成矿。

    为了从这些流体包裹体中了解到更多的信息，科研人员历经三个月，对近千个流体包裹体分别进行低温、高温的不同处理，取得了流体温度、盐度及基本成分等方面的关键信息（图3）。

                  图3 大湖塘矿床包裹体均一温度与盐度直方图

            二、一场钨与氟、磷及铁锰钙之间分分合合的情感大剧

    经过科研人员查卷宗、汇信息、细梳理等工作，大湖塘的流体成矿过程逐渐清晰起来：

    八亿多年前，赣西北九岭地区超大范围的岩浆活动，形成了今天雄伟的九岭岩体，而我们的主角——大湖塘就位于九岭地区。

    一亿五千万年前左右，太平洋板块有恃无恐地向着华南大陆之下俯冲，引发了大量的岩浆活动，伴随着爆发式成矿作用。当时，在大湖塘6公里以下的深处地带，由于温压条件的变化，深部的岩石正在慢慢地熔融着，经历着翻天覆地的变化。

    火热的岩浆翻滚着，携带着各种各样的元素，烘烤着上覆岩石，并在薄弱环节沿断裂上侵。富含钨等成矿元素的岩浆缓慢上侵，岩浆热液流体慢慢出溶。这种流体除了富含钨、铁锰、钙等成矿元素外，还富含二氧化碳、甲烷和氮气等挥发份和氟、磷等元素。

    在成矿流体的运移过程中，钨与氟、磷这两种元素的关系最好，除了钨酸根离子外，经常以钨的氟（磷）络阴离子形式运移。。

    随着成矿流体的不断运移上升，挥发份（主要是指岩浆演化过程中的气相成分）的不断聚集，导致水力致裂作用发生，压力突降，流体中析出并沉淀少量黑钨矿。与此同时，部分二氧化碳等开始逃逸，温度开始降低。当温度降到400℃左右时，磷、氟相继与钙结合形成氟磷灰石并沉淀。

    随着磷和氟的离开，钨主要以钨酸根离子形式存在。而一些先知先觉的钨已经觉察到外围环境的变化而为自己寻找出路，争先恐后地与铁、锰结合。黑钨矿开始大量形成并沉淀，从此开启了大湖塘钨成矿事件的序幕。

    当流体进一步运移上升扩散，流体与围岩的水岩反应越来越充分，流体中的钙越来越丰富。温度进一步降低到300℃左右时，在磷少氟多的情形下，活跃的氟与钙结合，萤石开始大量形成。随着氟的“移情别恋”，钨酸根离子也越来越不稳定，铁锰已经被掠夺得差不多了，大部分钨才猛然醒悟，转变观念，由寻找铁锰转换到寻找钙。整个流体顿时活跃起来，他们沿着各种裂隙细脉入侵。

    此时，以黑钨矿为代表的钨成矿作用已经越来越弱了，钨与钙结合形成白钨矿已经成为当时的主流，将大湖塘的钨成矿事件推向了高潮。于是，就有了现在浸染状白钨矿遍布整个矿床的壮观景象。

    当温度降到200℃时，大部分钨都已经找到了自己的终身归宿——黑钨矿或白钨矿，大湖塘的钨成矿作用也落下帷幕。最后，它们定格在那里，静静地等待着人类的发现。在中国地学工作者近一个甲子的不断敲打下，在几代地质人汗水的不断浸润下，终于，这个躺了一亿五千万年的钨矿宝藏借着钻杆的上升而破土而出。