東秦嶺單金屬含氟斑巖型鉬礦與Climax型鉬礦對比

肖 萍，王延斌，楊國良

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083；2.首鋼地質(zhì)勘查院，北京 100144)

東秦嶺鉬礦帶是中國最大的鉬礦產(chǎn)區(qū)，也是繼美國克羅拉多Climax-Hendson鉬礦帶之后的世界第二大鉬礦帶(李諾等,2007)。斑巖型和矽卡巖型鉬礦為東秦嶺鉬礦帶兩大主要鉬礦類型。其中,斑巖型礦床主要有斑巖Mo、斑巖Cu-Mo、斑巖Mo-Cu，斑巖Au-Cu(李永峰等，2005)。在斑巖型鉬礦中以鉬為主要金屬的斑巖型鉬礦床主要有金堆城、石家灣、雷門溝、魚池嶺及東溝等，其中世界級的超大型斑巖鉬礦床主要有金堆城、魚池嶺及東溝(李諾等，2007)。通過研究發(fā)現(xiàn)，這些以鉬為主要金屬的斑巖型鉬礦床在礦化、熱液蝕變及成礦巖體的地球化學(xué)方面有著驚人的相似性，在此基礎(chǔ)上本文提出單金屬型斑巖鉬礦的概念并對其成礦地質(zhì)特征進(jìn)行了歸納總結(jié)；通過與聞名世界的Climax型鉬礦對比，本次研究主張東秦嶺單金屬斑巖鉬礦屬于含氟亞Climax型鉬礦床，以期共同行參考。

1 地質(zhì)背景

秦嶺造山帶屬于復(fù)合構(gòu)造帶，中古生代華北板塊和南秦嶺碰撞形成的商丹縫合線和晚三疊由南秦嶺和華南板塊碰撞形成的勉略縫合線將秦嶺造山帶分隔為(Meng et al.,2000)華北板塊(包括北秦嶺)，南秦嶺和華南板塊。華北陸塊南緣位于華北板塊與北秦嶺的銜接地帶，其南北邊界分別為欒川斷裂和三門峽-魯山斷裂。東秦嶺鉬礦帶主要位于華北陸塊南緣(圖1)。

圖1 東秦嶺鉬礦帶鉬礦床空間分布略圖(轉(zhuǎn)自葉會壽等，2006；周珂等，2009)鉬礦床:1.金堆城鉬礦;2.木龍溝鐵(鉬)礦;3.銀家溝鉬多金屬硫鐵礦;4.夜長坪鉬礦;5.上房溝鉬礦;6.南泥湖鉬礦;7.三道莊鉬礦;8.雷門溝鉬礦;9.東溝鉬礦;10.魚池嶺鉬礦;插圖中:a.商丹斷裂帶; b.欒川斷裂帶; c.三門峽2魯山斷裂帶; d.太行山斷裂帶; e.南漳斷裂帶

作為華北陸塊的組成部分，華北陸塊南緣具有與華北克拉通基本相同的基底和蓋層，其結(jié)晶基底主要由太古代太華群和登封群片麻巖，麻粒巖和混合巖組成，蓋層主要為中元古代熊耳群火山巖及其上的中-新元古代官道口群、欒川群和陶灣群構(gòu)成的碎屑巖-碳酸鹽巖沉積地層(Mao et al.,2008)。區(qū)內(nèi)巖漿活動發(fā)育，包括太古宙晚期雙峰式火山巖、中元古代以溢流噴發(fā)為主的熊耳群火山巖和自晚太古宙到中生代六次酸性巖漿活動(盧欣祥等，1999)，其中與東秦嶺鉬礦化有緊密聯(lián)系的為中生代燕山期花崗巖巖漿侵入活動(盧欣祥等， 2002)。

2 東秦嶺單金屬斑巖鉬礦的時空展布

根據(jù)本文研究需要，在此對單金屬斑巖型鉬礦床作如下定義：單金屬斑巖型鉬礦主要指以鉬為主要成礦金屬且其他副產(chǎn)品如銅、鎢及錫達(dá)不到工業(yè)品位的斑巖型礦床。東秦嶺鉬礦帶中單金屬斑巖型鉬礦床主要有金堆城、石家灣、雷門溝、魚池嶺及東溝等，位于東秦嶺鉬礦帶中部。本文主要以金堆城、雷門溝、魚池嶺及東溝這四個礦床為代表進(jìn)行研究,其中現(xiàn)有報道的東溝、金堆城、魚池嶺為超大型斑巖鉬礦床(李諾等，2007；Mao et al.,2008; Zhu et al., 2010)。

從西至東分布的金堆城、雷門溝、魚池嶺及東溝斑巖鉬礦成巖、成礦年齡逐漸變小，其成礦間隔年齡大概為10Ma。如表1所示， 成礦帶最西邊金堆城斑巖鉬礦床的Re-Os成礦年齡為138.4Ma±0.5Ma(Stein et al.，1997)，中部雷門溝和魚池嶺鉬礦的Re-Os成礦年齡分別為136.1Ma～133.1Ma(李永峰等2006)、131.2Ma±1.4Ma(周珂等2009)，東部東溝鉬礦的Re-Os成礦年齡為115.5Ma～116.5Ma(戴寶章等，2009)。

3 單金屬斑巖鉬礦地質(zhì)及含礦斑巖體巖石、地球化學(xué)特征

3.1 賦礦巖石及成礦巖體特征

賦礦巖石主要為花崗斑巖類、火山巖類、變質(zhì)巖類。礦體形態(tài)簡單且直接產(chǎn)于斑巖體內(nèi)部或內(nèi)、外接觸帶上，呈似層狀、板狀、透鏡狀產(chǎn)出如表。礦石礦物與脈石礦物成分基本相同(表1)，發(fā)育典型的面狀蝕變，且與鉬礦化有關(guān)的蝕變有鉀長石化、硅化。

鉬礦床主要由燕山期中酸性淺成侵入體控制。這些巖體形態(tài)簡單，多呈橢圓形、長條形或不規(guī)則狀，以小巖株、巖筒或巖枝形式產(chǎn)出。如表1所示，除與魚池嶺斑巖鉬礦有聯(lián)系的合?；◢弾r體外，其他侵入體地表出露面積均小于1km2，巖石類型為花崗斑巖和黑云母二長花崗巖(魚池嶺鉬礦)。

3.2 地球化學(xué)特征

與成礦有關(guān)的花崗斑巖以高硅，富鉀貧鈣、鎂、鐵為特征。含礦斑巖體的主量元素特征為：SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般>70% ，高堿含量(K2O+Na2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于7.45%～8.92%，CaO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.29%～ 2.28% ， MgO則為0.07%～ 0.83%，w( FeO)/ w(MgO)、(Na2O+K2O)/(Al2O3)(摩爾分?jǐn)?shù)比，即NA/ K)、w(TiO2)/w(MgO)、w(K2O)/ w(Na2O)、(Al2O3)/(CaO+Na2O+K2O)(摩爾分?jǐn)?shù)比，即A/CN K)等比值和HFSE 含量(如TiO2)較高(李諾等，2007)。此外，隨著SiO2含量增加，(NaO+K2O)含量由低到高，MgO和CaO由高到低，K/ Na 比值由低到高及A/ CN K值由低到高的同源巖漿演化特征。ΣREE 變化均較大，LREE 富集，輕、重稀土分餾較明顯，(La/ Yb)N比值較大，具有較大的輕重稀土比例(LREE/HREE)(圖2)。

表1 東秦嶺四個單一斑巖鉬礦的地質(zhì)特征

附：Kf-鉀長石，Qz-石英，Mo-輝鉬礦，Py-黃鐵礦，Cal-方解石，F(xiàn)l-螢石，Pl-斜長石, Bi-黑云母, Chl-綠泥石, Ep-綠簾石, Ser-絹云母, Mi-白云母，Ch-黃銅礦, Ga-方鉛礦, Sp-閃鋅礦, Mag-磁鐵礦，Wol-白鎢礦，Ap-磷灰石，Hem-赤鐵礦，Ilm-鈦鐵礦，Kao-高嶺石，Sch-黑鎢礦，Au-自然金。

4 Climax型鉬礦床特征

Climax型鉬礦床位于拉臘米褶皺系科羅拉多成礦帶中，北美克拉通西南緣科羅拉多高原前陸推覆帶，該成礦帶大致長為250Miles(Wallace 1991，1995)。Climax型鉬礦床主要包括Climax、Urad-Henderson和Mt. Emmons-Redwell三個超大型、大型斑巖鉬礦，鉬礦品位在0.171% ～0.264%之間，鉬資源總量超過330萬t(魏慶國等，2009)。鉬礦帶呈北東-南西向分布，與北美克拉通西南邊界線走向平行。大規(guī)模的鉬礦化發(fā)生于33Ma～24Ma (Misra，1999)，與科羅拉多地區(qū)新生代大規(guī)模的巖漿活動(36Ma)相一致，稍晚于科羅拉多地區(qū)強(qiáng)烈的拉臘米(Laramide)造山運(yùn)動(75Ma ～54Ma)。鉬礦形成于北美克拉通西南緣碰撞造山后伸展環(huán)境(Wallace et al.,1978)，其成礦周期約為9Ma。與成礦有關(guān)的巖體為流紋斑巖-花崗斑巖小巖體，具有富硅( SiO2=74.6%)、富堿(K2O+Na2O=8.7%)，高鉀(K2O/Na2O=1.4)貧鐵(FeO*=1.0%)、鈦(0.3%)、鎂(MgO=0.2%)和鈣(CaO=0.7%)的地球化學(xué)特征(White et al.,1981)。

圖2 與鉬礦化有關(guān)的稀土元素配分模式圖(球粒隕石據(jù)Sun and McDonough,1989)(數(shù)據(jù)自戴寶章等，2009；葉會壽等，2008)

Wallance(1995)指出Climax型鉬礦床形成的三個必備因素：①不尋常的地殼特性(厚度，溫度，密度及組成, Climax地區(qū)地殼不僅厚、熱，且同時具備理想的材料和狀況促使熔化發(fā)生；②位于此區(qū)的兩個主要構(gòu)造要素空間上的關(guān)系：東北走向的前寒武紀(jì)剪切帶及中、晚第三紀(jì)南北向Rio-Grande裂谷系統(tǒng)；③Climax型巖漿熱液系統(tǒng)中豐富的氟含量。同時，他指出衡量Climax型鉬礦最為關(guān)鍵的尺度是其品位。

5 東秦嶺單金屬斑巖鉬礦與Climax型鉬礦的對比

通過對比發(fā)現(xiàn)兩類型鉬礦床主要有五方面的相似點(diǎn):①都形成于克拉通的邊緣且都具有古老的克拉通基底，碰撞造山帶后伸展環(huán)境為其特征構(gòu)造環(huán)境；②與碰撞造山后大規(guī)?；◢徺|(zhì)巖漿的發(fā)育有關(guān)，成礦巖體都為小斑巖體;③礦化類型都主要為斑巖鉬礦；④成礦年齡普遍較初始巖漿作用晚；⑤主要熱液礦物基本相同，且?guī)r漿熱液系統(tǒng)中含有豐富的氟。

兩類礦床類型也存在四個方面的差異:①東秦嶺單金屬斑巖鉬礦和Climax型鉬礦床鉬礦品位分別為0.073%～0.113%和0.171%～0.264%，東秦嶺鉬礦品位明顯較低;②東秦嶺單金屬斑巖鉬礦和Climax型鉬礦中輝鉬礦形成有關(guān)的成礦溫度分別為300℃～400℃和460℃～600℃(魏慶國等，2009)，成礦溫度前者明顯較后者低;③相對于Climax型鉬礦，東秦嶺單金屬斑巖鉬礦帶鉬礦的成礦巖體的FeO、CaO、MgO平均含量相對較高，TiO2、K2O+Na2O含量和初始Sr同位素相對較低；④Climax型鉬礦成礦事件發(fā)生在第三紀(jì)較在中晚白堊紀(jì)形成的東秦嶺單金屬斑巖鉬礦年輕。

6 討論

東秦嶺單金屬斑巖鉬礦床和Climax型鉬礦床都形成于克拉通邊緣碰撞造山后伸展環(huán)境，另外，兩類型礦床都與碰撞造山引發(fā)的花崗巖巖漿侵位活動有關(guān)，且其成礦巖體都為小斑巖體。相對于Climax型鉬礦，東秦嶺鉬礦較低的成礦溫度和成礦巖體較高的Fe2O3/FeO值反映其巖漿侵出深度較淺。同時，東秦嶺單一斑巖鉬礦床較Climax型鉬礦床輝鉬礦品位低的多也可能與巖漿的侵出深度有關(guān)，原因在于還原硫的含量、溫度、PH值及氧逸度是制約鉬沉淀的重要因素(簡偉等，2009)(魏慶國等，2009)。Wallace等(1995)提出亞Climax型鉬礦的概念，即與Climax型鉬礦有多個共同點(diǎn)但不位于Climax-Henderson鉬礦帶的礦床。結(jié)合其共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，我們在此主張東秦嶺單金屬斑巖型鉬礦屬于含氟的亞Climax型鉬礦。

東秦嶺單金屬斑巖鉬礦床成礦年齡較Climax型鉬礦床大，原因可能與其發(fā)生在不同時間上的構(gòu)造活動有關(guān)(葉會壽等，2006；盧欣祥等，2002)。晚侏羅世-早白堊世是中國東部構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換和伸展階段。伴隨著本區(qū)構(gòu)造體制發(fā)生轉(zhuǎn)換和伸展作用(150Ma～140Ma)出現(xiàn)了強(qiáng)烈的巖漿活動，形成中酸性小斑巖體、花崗巖基，其中最為重要的是發(fā)生了與中酸性巖漿活動有關(guān)的鉬金屬成礦作用，屬于華北克拉通南緣成礦(盧欣祥等， 2002; 葉會壽等，2006)；而Climax型鉬礦形成于拉臘米碰撞造山運(yùn)動(75 Ma～54 Ma)之后伸展環(huán)境，屬于北美克拉通西南緣成礦(Wallace et al.,1978)。

7 結(jié)論

1)東秦嶺單金屬型斑巖鉬礦床(從西至東分別為金堆城、石家灣、雷門溝、魚池嶺及東溝)位于東秦嶺鉬礦帶的中部，且自西向東成巖成礦年齡逐漸變小，其成礦間隔年齡大概為10Ma。

2)東秦嶺單金屬斑巖鉬礦床主要由燕山期中酸性淺成侵入體控制;礦體形態(tài)簡單且直接產(chǎn)于斑巖體內(nèi)部或內(nèi)、外接觸帶上;發(fā)育典型的面狀蝕變,與鉬礦化有關(guān)的蝕變主要有鉀長石化、硅化；含礦斑巖體發(fā)育典型的斑狀結(jié)構(gòu)，巖石類型為花崗巖類(花崗斑巖和黑云母二長花崗巖)，此類花崗斑巖以高硅，富鉀貧鈣、鎂、鐵為特征，稀土配分模式圖顯示總稀土含量高且具有較大的輕重稀土比例。

3)東秦嶺成礦帶和北美科羅拉多成礦帶是世界上兩大重要鉬礦資源聚集地。其中，東秦嶺單金屬斑巖鉬礦床匯集了中國最大的鉬產(chǎn)量，Climax型鉬礦提供美國最多的鉬產(chǎn)量。通過對兩類型的礦床對比研究認(rèn)為，克拉通邊緣是鉬礦形成的有利地區(qū);碰撞造山后的伸展及與之相聯(lián)系的花崗巖巖漿活動對鉬礦形成的提供了有效動力機(jī)制及物資來源；巖漿的侵出深度對鉬礦的品位高、低有著決定性作用；與Climax型鉬礦有多個共同點(diǎn)的東秦嶺單金屬斑巖型鉬礦屬于含氟亞Climax型鉬礦床。

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