麦莎钨矿
(1)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因乌拉组的浅变质岩和中下侏罗统马尼特庙组的火山沉积岩(图3-27)。中下侏罗统马尼特庙组的凝灰质砂岩和泥岩经历了轻微的变质作用，由浅变质的砂砾岩和碳质板岩互层组成，其底部未整合在上泥盆统安格尔因乌拉组的浅变质岩之上，其顶部被上侏罗统所覆盖。上泥盆统是矿体的主要围岩之一，其WO3含量为0.018%，可能在成矿过程中提供了成矿物质。此外，古近系和新近系砂砾岩和第四系在矿区广泛分布。
2.结构
麦莎钨矿在区域上位于查干敖包-东乌旗深大断裂北侧的东乌旗构造岩浆岩带中。该带主要由一系列侵入岩、致密线性褶皱、NE-NNE向压性断层和与褶皱伴生的NW向张性断层组成，整体呈NE向延伸。本区以NE向压性和扭性断层最为发育，其次为NNE向压性断层和NW向张性断层。
麦莎钨矿位于吴栋旗东北向的复背斜轴部，矿区内所有构造特征均属该复背斜。矿区地层褶皱构造不甚清晰，基本构造格架为北西向和北东向多期活动的交叉断层。断层主要被花岗岩伟晶岩脉、花岗岩细粒脉和应时脉、含矿石英脉和云英岩脉所充填。按其形成的先后顺序，主要有:①NE向张扭性断裂；②北西向张扭性断裂；③北东向压扭性断裂；④北西向压扭节理；⑤北西向张扭性断裂。其中⑤是贯穿矿区的主要断裂，控制着麦莎钨矿的主要矿体。北西向张扭断裂也近等间距斜向排列成5条断裂带，严格控制着1#矿脉带的分布。断裂带在平面和剖面上呈直线或折线延伸，在延伸的尖灭部位常过渡为压扭节理。
图3-27麦莎钨矿区地质示意图(根据胡朋，2005年)
3.岩浆岩
矿区出露的岩浆岩是燕山期麦莎花岗岩体向东突出的一部分。岩体位于查干敖包-东乌旗断裂北侧，沿中蒙边境呈矩形分布。总体走向为NEE，规模较大，长约110km，宽度变化20 ~ 80 km。矿区岩石类型比较简单，主要是中粒黑云母花岗岩(图3-27)，其次是斑状黑云母花岗岩。晚期岩脉包括花岗岩伟晶岩和花岗岩细粒岩。中粒黑云母花岗岩、斑状黑云母花岗岩及其后期衍生脉岩是矿体的主要围岩，普遍存在自变质白云母。岩浆岩的地球化学特征与麦莎花岗岩基本一致，属于铝过饱和系列，岩石酸碱性高。根据赵毅武等(1997)的研究，黑云母的K-Ar同位素年龄为115Ma，确定其形成于燕山期。
麦莎岩体富含硅(SiO2为73.55% ~ 76.10%)，铝过饱和(Al2O3为12.86% ~ 13.98%，A/NK/A/NKC比值为1.08 ~ 1.40)。岩体中稀土总量高，轻稀土分馏比重稀土更明显，铕损失明显。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/。岩石中WO3的丰度远高于维诺格拉夫花岗岩的理论值，较高的WO3浓度是成矿的有利物质基础，表明该岩体是麦莎钨矿的矿源层，为麦莎钨矿的形成提供了丰富的成矿物质来源。
㈡矿床地质学
1.矿脉及矿体特征矿区钨矿脉密集成群分布，总体走向295° ~ 307°，与应时脉、云英岩细脉、大脉平行排列。产于麦莎岩体及其与围岩的接触带。到目前为止，矿区已发现和圈定了350多条含钨应时脉，形成了5个脉带。其中1#、2#和3#矿脉(图3-27中的q1、q2和q3)无论是钨储量还是产量都占优势。从空间分布特征看，这三条矿脉呈北西向分布，矿带间距大致相等。在平面延伸中，大静脉经常出现被指出和侧钻。在剖面上，具有从地面下降，由细脉或脉线逐渐变为大脉，再下降到细脉或脉线的特点。单脉冲形状简单，在横向和纵向上都表现出明显的分带性。
(1)1号矿脉带:包括四条主要矿脉，其中1-1含钨应时矿脉分布在矿区中部，长约645米，平均厚度1.58米，最大倾角265米，总体走向NW305，倾角SW。整体形态为平缓波状弱折线，自然延伸尖灭，局部有分枝复合现象，分枝细脉与主矿体呈锐角相交。矿体(WO3)平均品位为2.75%。1-2含钨应时脉和1-1含钨应时脉平行分布，产状相同，脉长约549m，平均厚度2.86m，倾向延伸200m以上，矿体平均品位(WO3)0.58%。1-17云英岩型脉的产状与1-1含钨应时脉相同。矿脉呈扁豆状，长约145m，倾角约215m，平均厚度11.007。1-24含钨应时矿脉位于1-1含钨应时矿脉东北45m处，平行于1-1，是一条长度大于120m，倾角大于136m，倾向NE的盲矿体。
(2)2号矿脉带:包括两条大矿脉。含钨应时矿脉2-1位于1-1矿脉西南155m处，长约475m，平均厚度0.92m，倾向NE，倾角82° ~ 89°，最大倾角240m。矿体形态与1-1相似，也是自然延伸的尖灭脉，波状弱折线平缓，在脉体一侧可见尖锐的分支细脉。2-2含钨应时矿脉为盲矿体，长约168米，平均厚度0.97米，产状与2-1相同，最大倾向延伸228米，平均品位(WO3)2.72%。
(3)3号脉带:包括两条大脉。含钨应时脉3-1分布于1号矿带东北134米处，长约290米，平均厚度0.33米，最大倾角123米。矿体品位变化较大，仅部分满足工业要求。总体走向为NW307，倾向SW，倾角84。矿体形态复杂。3-5英安岩型脉产状与3-1相同，脉体呈扁豆状，长约112m，平均厚度10.76m，深约175m，平均品位(WO3) WO3)0.17%%。
(4)4号、5号脉带:目前工程控制程度较低，特征与4号脉带相似。1，2号，3号矿脉带，这里就不赘述了。
2.矿石类型和成分特征
麦莎钨矿床的矿石大致可分为两种类型，即应时脉型和云英岩型，前者质量好，易开采。应时脉状矿石和云英岩型矿石的WO3平均含量分别为2.03%和0.48%，应时脉状矿石的品位明显高于云英岩型矿石。矿石中的金属矿物主要由黑钨矿、白钨矿及少量黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、白铅矿和褐铁矿组成，脉石矿物主要由应时、白云母、铁白云母、萤石及少量黑云母、钾长石、钠长石、黄玉和电气石组成。应时脉状矿石主要由黑钨矿和应时组成，并伴有白云母、萤石和黄玉，其中黑钨矿以自形-半自形晶体形式产于应时地块内。云英岩型矿石主要由黑钨矿、应时、白云母和萤石组成，其中黑钨矿多以不规则细粒浸染状分布于矿石中。
3.矿石结构
麦莎钨矿的矿石结构和构造类型复杂，反映了成矿过程中波动的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。结晶包括粗晶结构和晶体结构。交代作用包括变质构造、残余构造、骨架构造和交错构造。压碎结构主要是由机械作用形成的。
矿石构造有多种，如块状构造、脉状构造、斑状构造、浸染状构造、选矿构造、角砾状构造、角砾状构造和残余构造等。
4.围岩蚀变和矿化期
矿区蚀变主要有铁白云母、云英岩化、硅化和黄铁矿化，其中云英岩化和硅化在空间上与钨矿化关系密切。显微观察表明，麦莎花岗岩体具有较强的铁白云母，铁白云母产于微斜长石之后，沿黑云母交代，偶尔沿长石边缘交代。云英岩化总是沿着含矿石石英的脉壁发生，云英岩化花岗岩-应时云英岩-正常云英岩-富云母云英岩分带序列从远脉壁向近脉壁发展。在一些云英岩化花岗岩和云英岩中，钨的含量可达工业级，它们要么成为独立的矿脉，要么是含钨应时矿脉上下壁的围岩。矿区云英岩化可分为两个阶段。早期云英岩为深灰色，具变粒晶结构鳞片，主要由异形应时和铁白云母组成。这一时期，云英岩通常在含钨应时脉的上下壁形成独立脉体或云英岩型矿石；晚期云英岩分布有限，其岩性特征为金黄色，黄绿色白云母占80%，黄玉占15%，其他为少量应时，常以细脉形式穿插早期云英岩。麦莎钨矿床的成矿作用可分为三个阶段:硅酸盐-萤石阶段、黑钨矿-应时阶段(包括云英岩化阶段和含钨应时脉形成阶段)和硫化物阶段。
5.矿化富集规律
多阶段矿化是黑钨矿富集的重要形式之一，麦莎钨矿黑钨矿结晶过程中脉动构造的协调发展也是矿化富集的因素之一。由于脉动构造不断形成新的裂隙，早期结晶的硅酸盐矿物和应时不断不均匀破裂，为后期黑钨矿富集提供了有利空间，造成黑钨矿的不均匀富集。具体表现有三种:跳跃式、分段式丰富和同步式丰富。跳跃性表现为品位沿矿脉走向变化非常剧烈，高品位以间隔富集为特征，高品位(1% ~ 50.74%)间隔2 ~ 7m。阶段富集公式的特征是WO3品位在含钨应时脉下盘石英岩中的阶段富集和稀释。富矿段WO3品位较高，下盘和下盘石英岩为0.1% ~ 5.95%，贫矿段低于截止品位，工业矿化不连续。同步富集表明，WO3在含钨应时矿脉中沿走向同脉的富集位置与其下盘云英岩中的富集位置基本一致。
(3)原因分析
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流体包裹体均一温度和盐度的测定表明，应时含钨矿脉中应时的流体包裹体均一温度为一些与麦莎钨矿中的黑钨矿共生的透明矿物，如应时和萤石。然而，应时的流体包裹体相对较大且最发育。分别研究了细粒黑云母二长花岗岩云英岩和含钨应时矿脉应时中的流体包裹体(胡朋等人，2005年)。根据流体包裹体所含相的类型和比例，应时原生流体包裹体可分为四种类型(表3-16)。190.5 ~ 392.5℃，主要温度范围为260 ~ 320℃，在均匀温度直方图中呈正态分布；云英岩中应时流体包裹体的均一温度为145 ~ 371℃，主要温度范围为200 ~ 240℃和320 ~ 360℃。细粒黑云母二长花岗岩中应时流体包裹体的均一温度为194 ~ 320℃，主要温度范围为280 ~ 320℃。含钨应时脉流体包裹体的盐度范围为1.4% ~ 10.36%，主要在5.11% ~ 8.81%之间。云英岩中流体包裹体的盐度范围为0.18% ~ 12.62%，可分为两个明显的盐度峰值范围，低盐度范围为0.18% ~ 2.57%，高盐度范围为7.17% ~ 8.95%。细粒黑云母二长花岗岩中流体包裹体的盐度为6.01% ~ 9.08%。麦莎钨矿床中液体包裹体的气相成分以H2O为主，CO2和CH4的特征峰较为常见。液相主要由H2O组成，偶尔有CO2的特征峰。流体包裹体和成分分析表明，麦莎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麦莎钨矿床不同岩石(矿物)中应时流体包裹体特征
(根据胡朋等人，2005年)
由于气液两相包裹体在应时包裹体中占多数，上述流体体系可近似视为H2O-NaCl体系，根据相应的相图可估算流体密度和俘获压力。落点显示，应时含钨矿脉应时中流体包裹体密度为0.767 ~ 0.865 g/cm3。平均值为0.812g/cm3；流体压力为51.3×105 ~ 83.2×105 Pa，平均为62.5×105Pa。云英岩中应时流体包裹体的密度在0.446-0.923g/cm3之间。平均值为0.858g/cm3；流体压力为12 . 4 . 3×105 ~ 210.5×105 Pa，平均为34.6×105Pa。细粒黑云母花岗岩中应时流体包裹体的密度为0.748～0.830g/cm3。平均值为0.799克/立方厘米；流体压力为45.5×105 ~ 105.1×105 Pa，平均为79.9×105Pa(聂等，2007)。
2.氢氧同位素的组成
对麦莎钨矿区花岗岩、无矿石石英脉、含钨应时脉和含钨云英岩脉进行了氢氧同位素测定。结果如表3-17所示。
表3-17麦莎钨矿全岩和单矿物氢氧同位素组成
(根据聂等，2007年)
从表中数据可以看出，两种花岗岩岩石的δ18O值较低，属于花岗岩岩石泰勒(1968)氧同位素分类正常δ18O值的低端(6.0 ‰ ~ 8.5 ‰)。四个含钨应时(云英岩)脉中应时的δ18O值比较接近，变化范围为8.8‰~ 9.1‰，平均值为9.0‰。两条无矿石英脉中应时的δ18O值分别为7.6‰和6.9‰，略低于含钨应时脉中应时的δ18O值，可能是同一花岗质岩浆不同演化阶段的产物。二者可能是同源花岗岩浆不同演化阶段的产物。两个含钨应时矿脉中黑钨矿的氧同位素δ18O值分别为2.8‰和3.1‰，远小于含钨应时矿脉中应时的δ18O值。四个含钨应时脉的应时样品中包裹体水的δD值为-102 ‰ ~-78 ‰。将表3-2中的δ18O和δD数据放入关系图中(图3-28)。投影点均偏离原岩浆水域，向雨线一侧迁移，这也说明麦莎钨矿主成矿期的成矿流体具有岩浆水和大气降水的混合特征。
基于上述均一温度和盐度分析，表明麦莎钨矿应时流体包裹体均一温度和盐度较高，石英岩流体包裹体也含有低盐度峰度范围。反映了麦莎钨矿成矿流体具有高温中盐度岩浆热液和低温低盐度流体混合的特点。大量研究证实(孙等，1987；华人民，1994；张作恒等，2002；陆等，2003)，在与花岗岩类有关的稀有金属矿床中，以上升岩浆水为主的流体与以大气降水为主的流体混合是引起钨、锡等金属沉淀的有效机制之一。
图3-28麦莎钨矿主要成矿期的应时
以上分析表明，麦莎钨矿的形成与燕山期花岗岩关系密切，岩浆活动不仅为矿床的形成提供了大量的成矿物质，还提供了成矿热液。因此，麦莎钨矿床属于与花岗岩有关的高温应时脉型钨矿床。
(4)控矿因素和找矿标志
中国钨资源居世界第一，但钨矿床主要集中在中国南方，北方产量较少。对华南钨矿的大量研究表明，钨矿的产出不仅与区域地质构造演化密切相关，而且与区域成矿地球化学背景有关。麦莎钨矿在该区的发现，在一定程度上表明中亚造山带的某些地区具有钨矿的地球化学环境。初步研究表明，该区钨矿床的地质地球化学特征与华南相似。总结该矿床的控矿因素和找矿标志，不仅可以丰富我国北方钨矿床的研究内容，而且对类似地区的找矿具有指导意义。
1.控矿因素
麦莎钨矿的形成受区内泥盆系地层、张扭性断裂带和燕山期岩浆岩的限制，主要控矿因素如下。
(1)地层:上泥盆统角岩是矿体的主要围岩之一，其高WO3含量对麦莎钨矿的形成有一定的控制作用。
(2)断裂:北西向张扭性断裂是矿区的主要断裂，控制着麦莎钨矿的多条矿脉带，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，位于应时脉下盘和下盘的云英岩脉也是矿区的主要矿体之一。因此，云英岩脉的出现也是控矿因素之一。
2.找矿标志
(1)岩浆标志: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，WO3丰度值高，岩体突出部分是良好的找矿标志。
(2)地层标志:上泥盆统角岩伴有黄铁矿化和氟化，WO3含量高。
(3)构造标志:矿体主要受北西向张扭性断层控制，矿脉成群成带产出，斜向排列，近等间距分布，沿其走向外围可能发现新的矿体。
(4)围岩蚀变标志:与成矿关系密切的云英岩化和电石化是直接找矿标志。
(5)含钨应时细脉和云英岩化带是成矿和找矿的标志。