東秦嶺中酸性小巖體微量元素地球化學(xué)特征與鉬礦床成礦的關(guān)系

吳 飛,付恒一,吳 瑤，何芳蕊

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 451464)

0 引 言

東秦嶺—大別山鉬鎢鉛鋅金巨大型成礦帶，是我國著名的多金屬礦床產(chǎn)地，特別是我國的鉬礦資源60%以上產(chǎn)于該礦帶中。東秦嶺地區(qū)包括陜西洛南地區(qū)、河南盧氏—靈寶地區(qū)、河南欒川—嵩縣地區(qū)等3個(gè)大的多金屬礦集區(qū)，上述每個(gè)礦集區(qū)都有一系列不同規(guī)模的超大型、大中小型礦床的產(chǎn)出。對鉬礦而言，金堆城—黃龍鋪地區(qū)巨大型鉬礦田發(fā)現(xiàn)并探明的鉬礦床有金堆城鉬礦、黃龍鋪礦田、西溝礦田、文公嶺礦田、桃園鉬礦、八里坡鉬礦、石家灣鉬礦、蓮花溝鉬礦等；欒川—嵩縣巨大型鉬礦田發(fā)現(xiàn)并探明的鉬礦床有南泥湖鉬礦、上房溝鉬礦、三道莊鉬礦、石寶溝鉬礦、馬壯鉬礦、馬圈鉬礦、火神廟鉬礦、石瑤溝鉬礦、羅村鉬礦、松樹臺鉬礦、柿樹園鉬礦、老定溝鉬礦、大清溝鉬礦、黑家莊鉬礦、大石門溝鉬礦、白廟溝鉬礦、秋水溝鉬礦等；尚有嵩縣—汝陽地區(qū)的東溝鉬礦、竹園溝鉬礦、官莊鉬礦、柴火嶺鉬礦、紙坊鉬礦、魚池嶺鉬礦、駱駝灣鉬礦、大王溝鉬礦、安溝鉬礦、凡臺溝鉬礦、雷門溝鉬礦等。如果詳細(xì)統(tǒng)計(jì)東秦嶺半個(gè)多世紀(jì)以來發(fā)現(xiàn)并探明的超大型、大型、中型以上的鎢鉬、鐵鉬、鉬礦床約有50個(gè)之多。這些鉬礦床絕大部分都是斑巖型鉬礦床，欒川南泥湖鉬礦田少部分為矽卡巖型鎢鉬礦床[1]。本文重點(diǎn)介紹東秦嶺地區(qū)中酸性小巖體微量元素的地球化學(xué)特征，其中重中之重是介紹鉬礦床的成礦母巖-強(qiáng)酸性花崗巖、花崗斑巖微量元素的地球化學(xué)特征及其與鉬礦床的成礦關(guān)系[2]。

1 中酸性小巖體的宏觀特征

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁，主要就是中生代燕山期侵入巖分布廣、數(shù)量多。按其產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境、產(chǎn)狀、規(guī)模及成因系列可分為2類：一類是大巖體：產(chǎn)狀均為巨型巖基，出露面積達(dá)幾十至幾百平方千米，研究區(qū)北部有老牛山、金山廟及好坪等巖基。南部有蟒嶺、老君山、伏牛山等巖基[3]。

東秦嶺地區(qū)除產(chǎn)出上述幾個(gè)巨型花崗巖基外，尚存在60個(gè)左右的中酸性小巖體，這種小巖體均位于花崗巖基附近的外接觸帶上，實(shí)際上中酸性小巖體是與花崗巖基的成因息息相關(guān)的[4]。首先兩者是同期(燕山期的侏羅—白堊紀(jì))，二是同位(同位于板塊對接帶上，以仰沖帶為主)，三是同源(共同來源于上地幔軟流圈上侵至下地殼后的演化熔漿)。

中酸性小巖體出露面積一般較小。大于1 km2的占24%，小于1 km2的占76%，尤以出露面積為0.1～0.5 km2者居多。小巖體一般具有上小下大的現(xiàn)象，平面上呈橢圓形、楔形、不規(guī)則的橢圓形等，多數(shù)為近等軸狀、透鏡狀、巖脈狀及巖墻狀等；剖面上呈陡傾斜的巖株?duì)睢⒛⒐綘?、巖筒、巖管等。

2 中酸性小巖體微量元素的豐度及組合規(guī)律

根據(jù)巖體的巖石類型，分別求出各個(gè)巖體不同巖石的微量元素平均值，并將巖石中微量元素含量與相應(yīng)巖石微量元素在地殼中的豐度(維諾格拉多夫值—維氏值)的比值作為富集系數(shù)(或濃集度)，并將富集系數(shù)分為>100、100～5、5～2、2～1、<1這5個(gè)級別，并劃分為特富集元素、強(qiáng)富集元素、中等富集元素、弱富集元素5個(gè)級別，以便對各個(gè)巖體的微量元素富集程度進(jìn)行對比。

(1)不同時(shí)代的侵入體。從加里東期至燕山期，巖石從中性到酸性，Mo、W元素有逐漸富集的趨勢，Mo、W元素在成礦巖體中的豐度往往高于地殼中相應(yīng)巖石的幾十倍，甚至幾百倍而構(gòu)成特富集元素[5]。

(2)Cu、Pb、Zn元素往往一起出現(xiàn)，它們在巖石中多屬中等富集元素，部分在強(qiáng)富集元素范圍內(nèi)，而能夠構(gòu)成工業(yè)礦床的巖體其中Cu、Pb、Zn元素含量均在中等富集程度以上。

(3)銀在巖石中的豐度，盡管在部分巖體中達(dá)到強(qiáng)富集程度，但是仍不能構(gòu)成工業(yè)礦體。

(4)本區(qū)酸性小巖體微量元素近似豐度值(總平均含量)，其中Mo、W、Cu、Pb、Zn、Ag、Sr、Ba高于世界酸性巖平均含量。尤其是Mo、W、Ag高達(dá)10倍以上；其他元素如Ti、V、Cr、Co、Ni、Mn、Zr均低于世界酸性巖平均值。正是由于區(qū)內(nèi)巖石微量元素的這種特點(diǎn)，導(dǎo)致了本區(qū)的礦床具有以鉬為主特征。

(5) 成礦巖體中Mo、W、Cu、Pb、Zn成礦元素豐度高并組合在一起。尤其是Mo、W常呈正消長關(guān)系，而Cu、Pb、Zn也是常一起出現(xiàn)，尤以Pb、Zn關(guān)系更為密切。

3 成礦元素在造巖礦物中的分配

了解巖石中載體礦物種類和其成礦元素的含量及分配，就可以推論原始巖漿成礦元素的豐度及巖漿演化分異過程中成礦元素的遷移規(guī)律，為成礦作用提供重要信息[6]。

3.1 巖體中Mo、W元素的載體礦物

主要有斜長石、黑云母、鉀長石、石英4種造巖礦物，但其含量是不穩(wěn)定的。以黃背嶺、石寶溝、大坪、郭店等巖體為例：Mo在載體礦物黑云母中的含量為(0.8～12.5)×10-6，鉀長石中為(0.6～2.6)×10-6，斜長石中為(0.3～0.5)×10-6，中英中為(0.4～67.5)×10-6。以上載體礦物中Mo元素的豐度值變化極大，表現(xiàn)是極不均勻、極不穩(wěn)定的。這與河南一調(diào)隊(duì)采用電子探針?biāo)〉茫荷戏繙蠋r體的斜長石Mo含量為零，南泥湖巖體的斜長石Mo含量為4 854×10-6是相吻合的。這種分布特征說明在巖漿冷凝時(shí)造巖礦物結(jié)晶過程中，Mo元素主要呈絡(luò)合物形式搬運(yùn)，在適當(dāng)條件下，結(jié)晶成極細(xì)小的獨(dú)立礦物-微粒輝鉬礦分散于造巖礦物微裂隙中[7]，而很少呈類質(zhì)同像參入造巖礦物的結(jié)晶格架中。

3.2 Mo元素富集與圍巖蝕變的關(guān)系

根據(jù)馬振東對南泥湖巖體未蝕變、弱蝕變、蝕變巖石中的載體礦物及蝕變熱液期載體礦物Mo含量分析：載體礦物在未蝕變巖石中含Mo較高；弱蝕變及蝕變巖石中 載體礦物Mo含量變低，在上述礦物中則大量富集，在熱液礦物中含量減少。由此可知，Mo的轉(zhuǎn)移途徑是，在未蝕變礦物中富集，經(jīng)弱蝕變后貧化轉(zhuǎn)移到蝕變礦物中，最后在熱液階段分離沉淀[8]。也可以說，巖體在熱液蝕變階段從原載體礦物中汲取了部分Mo組分。

我們從成礦較差的小巖體(黃背嶺、石寶溝、大坪、郭店)以及不成礦的老君山大巖體 Mo、W元素在造巖礦物黑云母、鉀長石、斜長石、石英的配分作一分析。

小巖體中W元素主要在黑云母(0.75)中，因此，Mo元素在造巖礦物中的配分順序?yàn)椋菏?鉀長石>斜長石，而W元素的配分順序?yàn)楹谠颇?石英。

造巖礦物的Mo分配與全巖Mo的豐度比較，小巖體Mo在占98%的造巖礦物中分配僅3.38%～11.96%，尚有88.04%～96.62%以上Mo元素不可能都分配在僅占巖石2%的副礦物中。故尚有一定數(shù)量的Mo元素是以獨(dú)立礦物的形式分布于巖體中[9]。不成礦的大巖體Mo元素，在占98%的造巖礦物中，分配45.28%尚有54.72%Mo元素應(yīng)分配于副礦物中，但副礦物含量僅占2%，同樣不可能分配完。

以上特點(diǎn)說明非成礦大巖體Mo元素在造巖礦物中的分配大大高于小巖體，另一方面說明尚有大量的Mo元素呈獨(dú)立礦物出現(xiàn)于造巖礦物中。并且小巖體中見到Mo元素的獨(dú)立礦物的幾率要高于大巖體。

上述論證了有關(guān)重要問題，即Mo元素的物質(zhì)來源問題，說明Mo的礦質(zhì)來源不全是從黑云母、長石、石英等載體礦物所析出，而Mo元素的大量富集應(yīng)該是小巖體深部巖漿房分異出來的含鉬氣成熱液上侵造成的。由此推論：小巖體本身不可能析出大量的Mo元素。而大量的Mo元素來自下部。

4 巖漿成巖系列及其演化與成礦的關(guān)系

4.1 巖漿成巖系列

從區(qū)域巖體巖石的分布和組成情況來看是十分復(fù)雜而又有規(guī)律的，有的是同一控巖構(gòu)造而侵入不同期次的不同巖石類型所組成的巖體群或構(gòu)造巖漿巖帶。有的巖體群和構(gòu)造巖漿巖帶中有不同期次不同巖性組成的復(fù)式巖體。根據(jù)這些巖體群和復(fù)式巖體的不同巖石類型，侵入、穿插、俘虜關(guān)系及同位素年齡等資料，可初步歸納出本區(qū)巖漿成礦系列，找出同一母巖漿分異的先后順序、侵入次序及巖組序列[10]。研究巖漿成巖系列對發(fā)現(xiàn)巖漿演化及成礦關(guān)系有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

綜合歸納成巖系列由老到新為：閃長巖→二長巖→花崗閃長巖→花崗巖→花崗斑巖→爆發(fā)角礫巖→脈巖(石英斑巖脈、花崗巖脈、正長斑巖脈、及閃長巖脈)。這一成巖系列的先后順序已被同位素年齡測試資料所證實(shí)。但是在一個(gè)地區(qū)不可能出現(xiàn)這樣完整的成巖系列，同位素年齡資料已證實(shí)豫西地區(qū)及洛南地區(qū)分屬于兩個(gè)成巖系列，局部地區(qū)還表現(xiàn)為成巖系列的某一個(gè)階段。這點(diǎn)由巖漿活動(dòng)的復(fù)雜性和演化的不均衡性所決定。除區(qū)域性的成巖系列外，不同區(qū)段尚表現(xiàn)有地區(qū)性的成巖系列如以下4個(gè)地區(qū)的成巖系列均有差異。 (1) 黑山—木龍溝地區(qū)為：閃長巖→二長巖→花崗(斑)巖→流紋斑巖系列；(2) 長嶺地區(qū)為：閃長巖→二長巖→正長巖系列；(3) 欒川地區(qū)為：花崗閃長巖→斑狀黑云母二長花崗巖→二長花崗(斑)巖→鉀長花崗(斑)巖系列；(4) 盧氏—靈寶地區(qū)為：閃長巖→花崗閃長巖→花崗斑巖系列。

復(fù)式巖體常由兩種主要巖石類型組成，一般較老巖性位于巖體下部或邊部，未出露的較老巖性以俘虜體形式出現(xiàn)。與成礦有關(guān)的巖性一般為復(fù)式巖體中最晚期的巖性，也是區(qū)域上和地區(qū)上成巖系列中較晚階段形成的巖石，這一特征說明成礦與巖漿演化有相當(dāng)?shù)拿芮嘘P(guān)系[11]。

5 巖漿演化

上述巖漿成巖系列，基本上代表了巖漿演化系列及總的演化方向，即巖漿從中性→中酸性→酸性→強(qiáng)酸性的演化系列和演化的總趨勢，成為巖漿的正向演化系列，從酸性巖向基性巖演化則為反向演化系列。

由于巖漿活動(dòng)的復(fù)雜性，導(dǎo)致巖漿分異演化的不平衡性；由于構(gòu)造活動(dòng)的復(fù)雜性及其不均衡性，致使巖漿形成脈動(dòng)上升，造成巖石分布上的差異。因此，在局部地區(qū)，很難出現(xiàn)完整的巖漿演化序列，客觀上表現(xiàn)為不同地區(qū)有不同的巖漿起始和終結(jié)。不同地區(qū)顯示不同的巖漿演化階段。例如金堆城—黃龍鋪地區(qū)以出露花崗斑巖為主，其他同時(shí)代的不同巖石不明顯，說明該區(qū)巖漿演化充分，出露了巖漿演化后期產(chǎn)物；黑山地區(qū)主體巖石為石英閃長巖、二長巖，其他則較少，說明該區(qū)主要發(fā)育巖漿演化早期的產(chǎn)物；盧氏—靈寶地區(qū)以閃長巖、花崗斑巖為主，則說明巖漿演化的過渡性產(chǎn)物不發(fā)育；欒川南泥湖礦田以花崗巖、花崗斑巖較多，閃長巖體較少,且在復(fù)式巖體中，早期巖石多以俘虜體形式存在，因此該區(qū)表現(xiàn)了巖漿演化的晚階段產(chǎn)物，其成礦意義就較其他地區(qū)大得多。事實(shí)上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并探明的超大型、大型、中型的鎢鉬礦床資源量已接近400萬t，稱為我國第一大鉬都。

同時(shí)，區(qū)域巖漿演化起止時(shí)間也不相同，陜西洛南地區(qū)小巖體起止時(shí)間為138～124 Ma，而豫西地區(qū)小巖體為145～191 Ma，明顯分出2個(gè)巖漿演化旋回。但在兩個(gè)巖漿演化旋回上又有重疊、交叉現(xiàn)象。研究區(qū)巖漿演化的上述特征，充分說明巖漿演化的復(fù)雜性和不均衡性。

在區(qū)域上小巖體略有一定的水平演化趨勢，從同位素年齡得知，以中部長嶺—盧靈地區(qū)為中心向東、向西逐漸演化，中部地區(qū)巖體年齡較老，多分布閃長巖等中性巖石。向東、西方向，巖體年齡逐漸變新，巖石多為花崗巖、花崗斑巖等酸性、強(qiáng)酸性巖石。這種水平方向的巖漿演化與區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)有一定關(guān)聯(lián)[12]。本區(qū)巖漿演化表現(xiàn)在巖石學(xué)、巖石化學(xué)、微量元素等方面有如下特點(diǎn)。

5.1 巖石學(xué)方面

巖漿從中性→中酸性→酸性→強(qiáng)酸性方向的演化，總的表現(xiàn)為酸性成分不斷增強(qiáng)，巖石中石英、正長石、條紋長石含量不斷增加；而黑云母、斜長石及其牌號不斷下降，不透明副礦物由多到少。鋯石晶體由簡單到復(fù)雜，粒度由細(xì)到粗，環(huán)帶構(gòu)造由少到多。

5.2 巖石化學(xué)方面

本區(qū)的巖石化學(xué)組成及其演化，是由巖漿成分及其變化決定的。巖石化學(xué)方面的演化與巖石學(xué)的演化史相輔相成的，巖石化學(xué)的變化可以從本質(zhì)上說明巖漿演化的特點(diǎn)。

(1)本區(qū)中酸性小巖體巖漿起點(diǎn)為中性巖(SiO2為50.72%)，演化終點(diǎn)為酸性巖(SiO2高達(dá)76.71%)。隨著巖體年齡變新，由中性逐步向酸性方向演化。而MgO、FeO、Ai2O3、CaO的含量隨著SiO2含量增高而降低。

(2)在整個(gè)巖漿演化過程中，變化最大的是K2O、Na2O、SiO2。SiO2在小于57%區(qū)間，K2O/Na2O值小于1；在SiO2大于57%區(qū)間，則K2O隨著SiO2含量增高而增高，而Na2O則隨SiO2含量增高而降低，K2O/Na2O值大于1。

(3)從K-Na-Ca原子百分含量投影圖可以總結(jié)出，巖漿演化從輝石閃長巖開始，K、Na以同樣速度向堿值增高，Ca質(zhì)向降低方向演化，在其進(jìn)一步演化至花崗閃長巖區(qū)間，一般很少形成礦床。當(dāng)從Ca20%、K40%處，并以與前述演化方向呈90度交角向K質(zhì)增高方向演化時(shí)，即產(chǎn)生大量的成礦巖體。由此可知巖體成礦必須增加K質(zhì)。

Ⅰ、欒川地區(qū)：中酸性小巖體巖石以富K、Na貧Ca為特點(diǎn)，以酸性巖為主，中性巖不發(fā)育，且從中性巖到酸性巖石演化過程中不連續(xù)，以成鉬為主，多形成于區(qū)域巖漿演化的中晚期。

Ⅱ、盧氏—靈寶地區(qū)：中酸性小巖體，巖石亦為貧Ca，富K、Na為特點(diǎn)，但Ca略高于欒川地區(qū)，中性巖不發(fā)育，以酸性巖花崗巖為主，從中性巖到酸性巖石的演化不連續(xù)，以銅、鉛、鋅、硫多金屬礦化為主。成礦巖體多在區(qū)域巖漿演化的中晚期。

Ⅲ、陜西洛南地區(qū)： 以低K富Na、Ca為其特點(diǎn)，以中性巖類為主，酸性巖不發(fā)育，巖漿的整個(gè)演化過程是連續(xù)的，中性小巖體以成小型鐵礦為主(伴以鉬礦)形成于巖漿演化的早期，而酸性巖以成超大型、大型鉬礦(伴以錸)形成于巖漿演化的晚期[13]。

Ⅳ、國內(nèi)外不同巖石類型的含礦巖體，以富Na、K而貧Ca為特點(diǎn)，但一般Na>K，巖石類型界于酸性巖與中性巖巖石類型之間，除個(gè)別含礦巖體外，巖石中的K、Na、Ca變化范圍不大。

歸納上述巖漿演化總的趨勢是：巖石從中性到酸性SiO2、K2O不斷增加，鉬、鎢成礦元素逐漸富集。這些特點(diǎn)是由本區(qū)巖漿成因、分異、演化、侵入期次、巖石類型及鉬的地球化學(xué)等特征所決定的。

6 巖漿成巖系列、巖漿演化與成礦關(guān)系

巖漿成巖系列及巖漿演化序列與成礦關(guān)系密切相關(guān)，具有明顯的成礦專屬性，即一定的巖體伴生一定的礦產(chǎn)。一般說，成礦作用發(fā)生在成巖系列的晚期階段，如花崗閃長巖、花崗巖、花崗斑巖和巖漿演化后期的酸性階段。

巖漿成巖系列的晚期階段及巖漿演化后期，小巖體具有如下主要特征：

(1)成礦巖體規(guī)模平面面積一般不超過1～2 km2，為淺成-超淺成相，與成礦關(guān)系密切的小巖體屬于巖漿演化中晚期產(chǎn)物。

(2)巖體圍巖一般伴隨角巖化、矽卡巖化，疊加熱液作用，特別是硅化、鉀化、石英絹云母化等與成礦關(guān)系密切[14]。

(3)成礦巖體的巖石類型主要是鉀長花崗(斑)巖、二長花崗(斑)巖。副礦物減少。

(4)巖石具有高硅、高鉀、高堿、貧鈣鎂、低鐵鈉及鋁過飽和特點(diǎn)，SiO2含量72%以上，堿值8%～9%,K2O/Na2O為1～2，里特曼指數(shù)為1.8～2.6，符合上述條件時(shí)對成鉬礦甚至對成大型鉬礦有利。

(5)巖石中成礦元素Mo、W高出維氏值幾十倍甚至幾百倍，巖石中常出現(xiàn)較多的輝鉬礦。稀土巖石總量減少，一般小于155×10-6，銪異常呈中等異常，較之原始狀態(tài)為嚴(yán)重虧損。

7 結(jié) 語

筆者主要研究探討酸性巖體對鉬礦床的成礦作用，在巖漿演化過程中，不僅原始酸性巖漿所含成礦元素比較豐富，而且酸性巖漿上侵過程中俘獲或吞噬上地殼基底地層和蓋層下部巖石的過程中大量富集了Mo、W元素等成礦物質(zhì)，正是兩者的結(jié)合確定了超大型、大型鉬鎢礦床的物質(zhì)來源或者叫做礦源層。不可否認(rèn)的是，成礦巖體平面面積只有1～2 km2,較之巨型花崗巖基的分布和規(guī)?？梢哉f微不足道。但小巖體的巖漿演化在超高壓、超高溫的環(huán)境中對成礦物質(zhì)的富集達(dá)到了超濃度、超飽和超量的濃集，這就是地質(zhì)工作者常說的小巖體成大礦。在巖體的規(guī)模、圍巖蝕變、巖石類型、巖石化學(xué)和巖石地球化學(xué)等方面我們獲得了研究成果，而且這些也是我們地質(zhì)找礦方面的一系列找礦標(biāo)志，我們的研究目的最終還是要落實(shí)在地質(zhì)找礦的工作中，只不過為尋找更大規(guī)模的礦產(chǎn)資源特別是鉬礦資源提供了現(xiàn)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

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