河南夜長坪鉬礦床地質(zhì)－地球化學特征及成因分析

肖光富，丁高明，晏國龍，張鵬程，任繼剛，肖 淳，王全樂

（1.中國黃金集團中原礦業(yè)有限公司，河南 三門峽 472000；2.中國黃金集團地質(zhì)有限公司，北京 100011）

0 引言

夜長坪鉬礦床地處河南省盧氏縣，大地構(gòu)造位置位于華北陸塊與秦嶺褶皺帶結(jié)合部、洛南—欒川斷裂帶與北側(cè)潘河—馬超營斷裂帶之間。礦床屬于東秦嶺（鉬）成礦帶，該帶是我國鉬礦資源最豐富的地區(qū)之一，迄今已發(fā)現(xiàn)金錐城、南泥湖、三道莊、上房溝、東溝、魚池嶺、雷門溝、夜長坪等大型－超大型鉬礦床（圖1）。許多學者對該成礦帶開展了較為深入的研究［1－8］，獲得了豐富的研究成果。

夜長坪鉬礦床是東秦嶺鉬成礦帶中的大型斑巖－夕卡巖型高－中溫熱液隱伏鉬礦床，是豫西地區(qū)進行隱伏礦預(yù)測并取得成功的典型案例。由于礦床的研究程度相對較低，中國黃金集團地質(zhì)有限公司近年在夜長坪鉬礦區(qū)開展了地質(zhì)勘查工作，擴大了礦區(qū)的地質(zhì)儲量，獲得顯著的勘查成果，并對礦床進行了礦床地球化學研究。本文旨在研究工作基礎(chǔ)上，總結(jié)礦床地質(zhì)－地球化學特征，建立礦床成礦模式，以期豐富東秦嶺鉬成礦帶的成礦理論，為礦山建設(shè)和外圍的資源整合提供依據(jù)。

1 礦床地質(zhì)

1.1 礦體特征

礦體主要賦存于薊縣系官道口群龍家園組（Jxl）與燕山期侵入的淺成－超淺成隱伏中酸性花崗斑巖的接觸帶中。目前發(fā)現(xiàn)了5層隱伏礦體，礦體一般呈透鏡狀、似層狀，且具有分支復(fù)合現(xiàn)象。礦體一般長589～943m，長短軸比約9∶8，厚1～483 m，平均93.4m，礦體在空間上呈疊層狀分布（圖2）。

根據(jù)夜長坪鉬礦的成礦規(guī)律及蝕變帶分布特征，結(jié)合礦區(qū)最新的鉆孔編錄成果，在Micromine軟件平臺上建立了夜長坪鉬礦主要礦體三維實體模型（圖3）。礦體自上而下可分為Ⅰ（圖3a）、Ⅱ－1（圖3b）、Ⅲ－1（圖3e）隱伏透鏡狀夕卡巖型鉬礦層，Ⅱ－2（圖3c）和Ⅲ－2（圖3d）斑巖型鉬礦層。

圖1 東秦嶺區(qū)域地質(zhì)及主要鉬礦床分布圖Fig.1 Map showing regional geology and distribution of the main molybdenum deposits in East Qinling

Ⅰ號夕卡巖型礦層直接圍巖為龍家園組白云巖中段下部（Jxl2），呈厚層的透鏡狀；Ⅱ－2號斑巖型鉬礦層覆蓋于Ⅰ號鉬礦層下方，呈馬鞍狀產(chǎn)出；Ⅱ－1號夕卡巖型鉬礦層位于Ⅱ－2號鉬礦層下部，Ⅱ－1號礦層與其下部的Ⅲ－1號夕卡巖型鉬礦層均產(chǎn)于含礦斑巖體周圍的夕卡巖中；Ⅲ－1礦層與Ⅲ－2鉬礦層互層、穿插。

1.2 礦石特征

礦石類型依據(jù)主要礦物成分可以分為夕卡巖型礦石、斑巖型鉬礦石；按礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造可分為他形－自形－半自形粒狀、斑狀、片狀、團狀、交代、包含、固溶體分離結(jié)構(gòu)礦石，星點狀、星散狀、細脈－浸染狀、條帶狀、集合體狀、皺紋狀礦石；按礦石氧化程度可分為氧化礦石、原生礦石和混合礦石。

輝鉬礦在礦石中主要以單晶片存在，多呈星散－星點狀分布，其次呈稀疏浸染狀、脈狀、帶狀分布，輝鉬礦分布在后期熱液形成的或構(gòu)造破碎帶中的石英、玉髓、螢石、方解石粒間和裂隙間、以片狀呈斷續(xù)帶狀分布于黑云母、白云母、綠泥石中，呈星散狀或微粒狀分布在少量的磁鐵礦粒間、被包裹于白鎢礦顆粒中，或星散狀與白鎢礦、鎢鉬礦呈不規(guī)則連生關(guān)系。

2 礦床地球化學特征

2.1 常量元素地球化學特征

夜長坪鉬礦含礦花崗斑巖w（SiO2）＝72%～75%，里特曼指數(shù)σ＝1.94～3.03，屬鈣堿性巖系列；Al2O3／（CaO＋ Na2O＋K2O）＞1.1，屬強過鋁巖石；K2O≥Na2O，屬鉀質(zhì)巖石系列；夜長坪鉬礦含礦花崗斑巖具有高硅、高鉀、高鋁、鈣堿性的特點（表1）。

2.2 稀土元素地球化學特征

礦化蝕變花崗斑巖稀土總量w（REE）＝70.92×10－6～106.65×10－6，平均91.50×10－6；LREE／HREE＝5.37～8.18，平均6.66；（La／Yb）N＝2.69～4.91（表2），稀土配分模式呈“V”字形（圖4）。δ（Eu）為弱異常（0.34～0.4），指示還原的成礦環(huán)境、巖體分異程度較強。根據(jù)分配系數(shù)原理作出的La—La／Sm的圖解對巖石的成因進行判別（圖5），本礦區(qū)礦化蝕變花崗斑巖樣品大都落在部分熔融線附近，指示本區(qū)花崗斑巖的形成受到地殼物質(zhì)部分熔融［9］。

表1 夜長坪鉬礦礦化蝕變花崗斑巖巖石化學成分Table 1 Chemical compositions of mineralized and altered granite porphyry from the Yechangping molybdenum deposit

圖2 夜長坪鉬礦床礦體剖面簡圖Fig.2Section diagram of stromatolithic molybdenum orebody in Yechangping

2.3 微量元素特征

從微量元素分析結(jié)果（表3）和微量元素原始地幔標準化曲線（圖6）可以看出，該區(qū)礦化蝕變花崗斑巖的Mo，Cu，Th，U等微量元素明顯高于花崗巖克拉克值，高Ga和Rb，低Ti和Sr?；◢彴邘r中Ti的虧損可能說明了源區(qū)有金紅石礦物相的殘留，高Ga和Rb，低Sr，指示巖漿經(jīng)歷了較高程度的分異演化，本區(qū)花崗斑巖具有高的Rb／Sr（13.7～27.6）比值和低的Ba／Rb比值（0.15～0.4）（圖7），其源區(qū)殘留相主要為金云母［10］。

圖3 夜長坪鉬礦礦體三維模型圖Fig.3 The three dimensional stereomodel of the ore body in Yechangping Mo deposit

圖4 夜長坪鉬礦礦化蝕變花崗斑巖稀土元素球粒隕石標準化曲線Fig.4 Chondrite－normalized REE diagrams for the mineralized and altered granite porphyries from the Yechangping molybdenum deposit

表2 夜長坪鉬礦礦化蝕變花崗斑巖稀土元素分析結(jié)果及主要參數(shù)Table 2 Calculated parameter and analyses results of REE of mineralized and altered granite porphyry from the Yechangping molybdenum deposit

表3 夜長坪鉬礦礦化蝕變花崗斑巖微量元素特征Table 3 Composition of trace element mineralized and altered granite porphyryfrom the Yechangping molybdenum deposit

圖5 夜長坪鉬礦的礦化蝕變花崗斑巖La－La／Sm（底圖據(jù)曾華杰，1983）Fig.5 Diagram of La－La／Sm of the mineralized and altered granite porphyry

圖6 微量元素原始地幔標準化曲線（球粒隕石值據(jù)Sun and MeDonough，1989）Fig.6 Primitive mantle－normalized trace－element spider diagrams for the mineralized and altered granite porphyries

2.4 穩(wěn)定同位素地球化學

（1）硫同位素。硫同位素分析結(jié)果（表4）顯示，夕卡巖鉬礦層的δ（34S）＝－1.4×10－3～4.8×10－3，平均1.8×10－3，斑巖型鉬礦層為0.4×10－3～8.0×10－3，平均4.2×10－3，變化范圍窄且整體上為小正值，與基性－超基性巖、隕石的δ（34S）值相近，反映出該礦區(qū)礦體的硫源主要來自上地?；蛳碌貧ぃ瑯悠分笑模?4S）稍低值和稍高值的存在可能說明了原生巖漿成因的硫受到了圍巖中硫化物的局部混染［2］。

（2）東秦嶺鉬礦帶的主要鉬礦床流體包裹體的氫氧同位素測定結(jié)果（表5）表明，石英的δ（D）＝－58.0×10－3～100.2×10－3，δ（18O）＝4.25×10－3～11.1×10－3，平均值為9.06×10－3；成礦晚期石英的δ（D）值由－58×10－3降低到－84×10－3。秦嶺地區(qū)中生代大氣水δ（18O）＝－11×10－3～－12×10－3［11］，略低于近代平均值（－9×10－3），說明表4中鉬礦床的成礦流體均來源于混有部分天水的巖漿水，含礦熱液在上升侵位途中受到了地殼物質(zhì)的混染。夜長坪鉬礦為東秦嶺成礦帶上重要的鉬礦床，成礦流體也有可能混入部分天水。

表4 夜長坪鉬礦硫同位素組成Table 4 Calculated parameters and the compositions of sulfur isotope from Yechangping molybdenum deposit

表5 東秦嶺相關(guān)鉬礦床氫氧同位素組成Table 5 Composition of hydrogen and oxygen isotope of the east Qinling molybdenum deposits

2.5 流體包裹體地球化學

結(jié)合前人的研究成果，夜長坪鉬礦床主成礦階段流體屬于Ca2＋（Mg2＋）－Na＋－SO2－4型水溶液，流體包裹體均一溫度為280～420℃，鹽度w（NaCl）＝0.35%～22.85%，密度為0.61～0.89g／cm3，為中高溫、高鹽度、低密度的巖漿熱液型流體［19］。在成礦過程中，流體的溫度、鹽度和密度逐漸降低，并且有沸騰現(xiàn)象，成礦流體體系由NaCl－H2O－CO2變?yōu)镹aCl－H2O，主成礦期及成礦后期有大氣降水的參入，流體沸騰和CO2的逃逸是MoS2沉淀的關(guān)鍵［12－13］。

2.6 成礦時代

對夜長坪鉬礦的夕卡巖型和斑巖型輝鉬礦進行Re－Os同位素年代測定，夕卡巖型輝鉬礦的成礦年齡為（144.2±2.0）～（145.3±2.1）Ma，花崗斑巖的侵位年齡為（145.5±2.20）～（147.2±2.5）Ma［14］。由此可知，夜長坪鉬礦的成礦作用發(fā)生于晚侏羅世－早白堊世，為中國東部晚中生代地球動力學體制大轉(zhuǎn)換、巖石圈拆沉及伸展時期的產(chǎn)物［3－4］。

3 礦床成因

夜長坪鉬礦三維可視化實體模型（圖3）顯示，礦體呈穹窿狀，即中間凸起、向四周及深部延伸后分支復(fù)合；Ⅱ－2號斑巖型鉬礦層侵蝕、占據(jù)Ⅰ號夕卡巖型鉬礦層，呈瓦狀波狀起伏；Ⅲ－1號礦層與Ⅲ－2號斑巖型鉬礦層互層、穿插。

巖石主量元素、稀土元素、微量元素和穩(wěn)定同位素綜合分析表明，夜長坪鉬礦床的成礦巖體是幔源巖漿與地殼重熔的巖漿混合形成；硫源主要來自上地?；蛳碌貧ぃ⒂袣ぴ戳虻幕烊?。成礦流體來源于混有部分天水的巖漿流體，含礦流體在向上遷移途中受到了地殼物質(zhì)的混染。

夜長坪鉬礦的成礦時間與成礦巖體的年齡基本吻合。流體包裹體特征表明，夜長坪鉬礦為中高溫熱液礦床，初始巖漿流體經(jīng)歷了沸騰、與大氣降水熱液混合－沸騰、CO2氣化逃逸和流體體系從NaCl－H2O－CO2向NaCl－CO2體系過渡等過程。成礦早期在接觸帶中發(fā)生干夕卡巖化；成礦中期出現(xiàn)濕夕卡巖化、巖體的鉀長石化、硅化等，以及磁鐵礦和少量黃鐵礦、輝鉬礦的沉淀；成礦主期產(chǎn)生大量輝鉬礦的沉淀；成礦晚期則有碳酸鹽化等低溫蝕變。

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