吉林省舒蘭市長安堡斑巖鉬礦床成礦作用及成礦地球動力背景

張 劍

（1.吉林大學 地球科學學院，吉林 長春 130061；2.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇七隊，吉林 吉林 132001）

斑巖礦床因其具有儲量大分布廣等特征目前已成為世界銅、鉬礦床主要的勘探對象。歐亞大陸斑巖成礦系統(tǒng)相對發(fā)育，在中元古代至新生代形成了一系列與火成巖有關(guān)的多金屬礦床，這些礦床的構(gòu)造背景通常是俯沖相關(guān)的大陸邊緣或大洋弧。中亞造山帶是我國三大造山帶之一，它是在古亞洲洋的漸進俯沖作用下，由不同類型和來源的古生代地體合并而成，其成礦條件優(yōu)越，已發(fā)現(xiàn)大量斑巖型銅礦床。中亞造山帶的特征是具有明顯的新生代地殼和廣泛分布的古生代和中生代花崗巖，正εNd(t)值，相對年輕得Nd模式年齡。斑巖礦床分布廣泛，西起俄羅斯烏拉爾山脈，經(jīng)中亞各國、蒙古、新疆(中國西北部)、內(nèi)蒙古，東至中國東北，綿延數(shù)千公里，幾乎貫穿整個歐亞大陸。這些礦床的形成主要與新元古代晚期、古生代至晚侏羅世和早白堊世的廣泛俯沖作用有關(guān)[1]。中國東北地區(qū)的主要形成時期為新元古代至晚古生代，構(gòu)成中亞造山帶的最東端。它的形成被認為是伴隨著西伯利亞克拉通與華北克拉通的碰撞而形成，在古亞洲洋板塊的逐漸俯沖下，通過自西向東的額爾古納、興安、松遼、佳木斯地塊與其它微地塊進行合并而成。近年來，東北地區(qū)已發(fā)現(xiàn)了鹿鳴、大黑山、福安堡、吉德屯等多個斑巖型鉬礦床，成為我國重要的鉬成礦地。NE向斑巖型鉬礦床空間分布于三個成礦帶：西拉木倫成礦帶;小興安嶺-張廣才嶺和大興安嶺。輝鉬礦Re-Os年齡表明，成礦時間集中在中生代，主要集中在侏羅紀、三疊系，白堊系斑巖型礦床相對較少。不同時期鉬礦化與不同的成礦構(gòu)造背景有關(guān)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

吉林中部位于松嫩地塊中東部，從成礦作用看，也位于小興安嶺-張廣才嶺成礦帶。松嫩地塊位于中國東北地區(qū)中部，其西北邊界為北北東向的鶴根山-嫩江-黑河縫合帶;南部為向東西向的西拉木倫-長春縫合帶;東部為北北東向牡丹江縫合帶。松嫩地塊包括松遼盆地，南部為大興安嶺，中部、西部、東北部和東部被小興安嶺-張廣才嶺脈包圍。通過對數(shù)百個鉆孔資料的統(tǒng)計，認為松遼盆地基底巖性主要包括古生界火山-沉積地層，如灰?guī)r、板巖、砂巖、變質(zhì)火山巖，以及古生界-中生界花崗巖體和片麻巖。小興安嶺-張廣才嶺位于松嫩地塊，整個成礦帶從北方的黑龍江省東部延伸到吉林省西南部呈NNW-NS向的圓弧形狀，全長近700km，最大寬度達100km。其特點是花崗巖體面積大，局部僅發(fā)育少量沉積巖和變質(zhì)巖[2]?；◢弾r體主要由晚三疊世-中侏羅世正長花崗巖、堿長花崗巖、二長花崗巖和花崗閃長巖組成，少數(shù)局部地區(qū)的侵位時間早于早古生代。長安堡斑巖鉬礦床位于小興安嶺-張廣才嶺成礦帶內(nèi)，區(qū)域上所出露的地層主要有二疊系楊家溝組：分布在老黑頂子地區(qū)，呈大小不等的殘留體存在，由變質(zhì)砂巖、板巖組成。第三系舒蘭組：黑色-灰白色砂巖、灰黑色-黑色泥巖，中部夾褐煤，下部夾耐火粘土；第三系曲柳組：灰綠色～淺灰色砂巖、頁巖、砂質(zhì)頁巖互層；第三系軍艦山玄武巖：為黑色橄欖玄武巖。僅見于金馬鎮(zhèn)西部；第四系：現(xiàn)代河床、河漫灘堆積，由亞粘土、砂、礫石組成。區(qū)域上出露面積最大的為巖漿巖，從海西期、印支期直到燕山期均有巖漿侵入，反映出巖漿具有多期多旋回特征，巖基以大面積花崗巖為主。海西期巖性主要有斜長花崗巖、石英閃長巖和黑云母花崗巖等；印支期巖性主要為花崗巖閃長巖和似斑狀二長花崗巖等；燕山期主要是堿長花崗巖、二長花崗巖、細?；◢弾r和花崗斑巖等。

2 礦床地質(zhì)特征

長安堡鉬礦床位于吉林省舒蘭市，礦床隸屬于小興安嶺－張廣才嶺多金屬成礦帶，是我國東北地區(qū)重要的銅－鉬多金屬成礦遠景區(qū)，區(qū)內(nèi)近年來發(fā)現(xiàn)了福安堡、長安堡、季德、大石河等大型斑巖型鉬（銅）礦床，顯示出該類型礦床在該區(qū)具有很大的找礦潛力和找礦遠景。整個礦床含鉬量近1.6萬噸，最高礦體品位達1.16%。鉬礦化主要以浸染狀分布形式存在，局部礦化相對豐富。礦體均產(chǎn)于侏羅系侵入巖中，巖性為二長花崗巖(圖1)，灰紅色，斑狀，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份為：鉀長石，呈半自形板狀，粒度在1.0mm～2.5mm左右，含量約占40%左右；斜長石，呈半自形板狀，粒度在1.0mm～3.0mm之間，含量約占25%；石英，呈它形粒狀，粒度在0.5mm～2.5mm之間，含量約占25%；黑云母約占4%；白云母約占2%。鉬礦體平面上普遍呈條帶狀，剖面上呈層狀，走向近東西向。礦體控制長度為2300m，平均寬度約為1000m。礦體隱伏于蝕變二長花崗巖中，呈多層狀分布。鉬礦體多呈密集的-稀疏的浸染狀輝鉬礦或含輝鉬礦石英細脈、網(wǎng)脈充填在蝕變二長花崗巖的節(jié)理裂隙中，脈寬一般小于5cm，輝鉬礦在石英脈中多斷續(xù)分布，富集于石英脈的脈壁或石英顆粒中，在滲透交代作用下充填于開放空間，局部脈寬大于5cm，含數(shù)層輝鉬礦并與絹云母共生，呈條帶狀構(gòu)造，反映了圍巖多次破裂產(chǎn)生多期礦化，兩種礦脈可見相互穿插充填。礦石類型主要分別為三種：蝕變似斑狀二長花崗巖型礦石，為主要的礦石類型，變余似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為變余花崗結(jié)構(gòu)，斑雜狀構(gòu)造，塊狀構(gòu)造，礦石礦物主要為鱗片狀輝鉬礦、其次為板狀黑鎢礦，脈石礦物主要為長石、石英、黑云母等，輝鉬礦呈浸染狀、細脈浸染狀、細脈狀、網(wǎng)脈狀分布于該蝕變巖中；構(gòu)造角礫巖型礦石，具有膠結(jié)結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，角礫成分為似斑狀二長花崗巖，棱角狀—次棱角狀，被成礦期的硅質(zhì)等物質(zhì)膠結(jié)，礦石較堅硬，礦石礦物輝鉬礦呈浸染狀、細脈狀、網(wǎng)脈狀，該類型的鉬礦石品位較高；石英細脈、網(wǎng)脈型礦石，在鉬礦體中分布較多，顯微晶質(zhì)—晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部見偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦石礦物輝鉬礦呈浸染狀、細脈浸染狀、細脈狀、網(wǎng)脈狀分布， 該類型的鉬礦石品位較高。主要礦石礦物為輝鉬礦和黃鐵礦，局部可見少量磁鐵礦、方鉛礦和黃銅礦。脈石礦物有石英、長石及少量、絹云母、方解石等。鉬礦體空間分布范圍內(nèi)蝕變的類型比較多樣而且均具有較高的蝕變程度，較大的分布范圍[3]。礦床內(nèi)巖石均不同程度遭受蝕變，蝕變的種類主要有鉀長石化、硅化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、高嶺土化、絹云母化、葉臘石化等。其中黃鐵礦化、綠泥石化、高嶺土化分布范圍較廣并具一定普遍性；硅化、鉀長石化、絹云母化一部分呈脈狀分布，一部分呈面積性分布；局部見少量葉臘石化，多呈板粒狀分布，為長石蝕變而成。石英細脈，脈寬一般在1mm～5mm之間，鉆孔中較為常見，并在局部較為發(fā)育，其θ角一般在30°～50°之間，少數(shù)在50°～80°之間，個別大于80°。蝕變分帶尚不明顯。輝鉬礦化均分布在蝕變花崗巖中，多見于石英細脈中，輝鉬礦化與鉀化、硅化關(guān)系密切。

圖1 吉林省舒蘭市長安堡礦區(qū)綜合地質(zhì)圖

礦區(qū)的斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，在鉆孔巖心中經(jīng)常見到擦痕、破碎帶、泥化帶、斷層、構(gòu)造角礫巖等，區(qū)內(nèi)石英脈、偉晶巖脈也較為發(fā)育，表明區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強度較大，礦體形成部位與構(gòu)造位置關(guān)系密切，可見構(gòu)造控礦作用比較明顯。區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，主要為壓扭性斷層，區(qū)域內(nèi)存在的主要構(gòu)造為北西向的新安-額木斷層和北東向的火石頂子-長安堡斷層，新安-額木的北西向斷層是本區(qū)主要的控巖構(gòu)造，礦區(qū)的巖漿活動和礦化作用模式為以新安-額穆斷裂帶為中心，逐漸向兩側(cè)展開，張性斷裂和扭性斷裂交叉的部位，可以形成一個便于成礦熱液流通以及沉淀的環(huán)境，當成礦熱液流過時由于溫度和壓力發(fā)生變化，成礦物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)而沉淀下來。長安堡鉬礦床正位于兩條斷層的交界處，并且礦體分布受新安-額木斷層的次級東西向和北西向斷層控制。

3 成礦作用

在華力西期晚期，形成大規(guī)模的侵入雜巖，使區(qū)內(nèi)巖漿中所包含的成礦元素開始聚集，成礦物質(zhì)相對集中，為礦床形成提供了較好的前提條件，印支期的似斑狀二長花崗巖開始侵入，使華力西晚期的侵入的成礦物質(zhì)再次活化，并與本期所形成的堿質(zhì)和硅質(zhì)殘余巖漿混合，進一步遷移、富集成礦物質(zhì)，燕山期鉀長花崗巖的侵入，使之前成礦物質(zhì)又一次活化，并與之前形成的堿質(zhì)及硅質(zhì)殘余巖漿一同攜帶成礦物質(zhì)從構(gòu)造薄弱地帶遷移、聚集，富集成礦[4,5]。

斑巖型鉬礦床一般的成礦模式為：首先作為不相容元素的Mo元素難以進入礦物中而傾向于留在熔體中，這使得Mo作為一種中等不相容元素在地幔熔體中的濃度相對較高，隨著顯生宙大陸的生長，Mo不斷從地幔中進入成礦流體，而年輕地殼在富集Mo元素方面可能比老地殼有優(yōu)勢，因為年輕地殼起源于與洋殼有關(guān)的地幔熔體和覆蓋沉積物的俯沖帶，具有較高的巖漿硫化物飽和度，有利于金屬富集及斑巖型鉬礦床的形成。早中侏羅世，古太平洋板塊俯沖導致小興安嶺-張廣才嶺地區(qū)形成擠壓構(gòu)造環(huán)境，引發(fā)了存在于新生代下地殼的新元古代玄武巖物質(zhì)的部分熔融，形成含鉬硅質(zhì)巖漿，俯沖引起的壓型環(huán)境阻礙了巖漿在上地殼中的上升，含鉬巖漿在巖漿演化過程中經(jīng)歷了分離結(jié)晶，最終形成中粗粒二長花崗巖，成礦流體從巖漿中析出，沿斷層向上運移，與圍巖及伴生裂縫相互作用，成礦礦物沉積在其中，發(fā)生熱液蝕變同時形成鉬礦床。

中國東部有許多斑巖型、矽卡巖型鉬多金屬礦床，構(gòu)成了一個從東北延伸至華北最終到華南的超大型成礦帶，其中大部分與早中侏羅世鈣堿性侵入巖有關(guān)，在小興安嶺-張廣才嶺內(nèi)發(fā)現(xiàn)了典型的雙峰型火成巖組合證明其在早侏羅世已經(jīng)處于與太平洋板塊俯沖相關(guān)的弧后伸展構(gòu)造環(huán)境，通過對比吉林省斑巖型礦床的構(gòu)造背景、地質(zhì)年代學數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，早-中侏羅世太平洋板塊向歐亞大陸之下俯沖所引發(fā)的巖漿活動是這些斑巖礦床形成的主要因素，近年來，本區(qū)已發(fā)現(xiàn)多處斑巖型鉬礦床，主要有大黑山、福安堡、季德屯、翠嶺、鹿鳴等斑巖型鉬礦床，多形成于早中侏羅世，年齡160Ma～195Ma。長安堡二長花崗巖與這些礦床的成礦巖石具有相似的地球化學和地質(zhì)年代學特征，表明它們是在同一區(qū)域成礦過程中形成的。綜上所述長安堡礦床的形成與早中侏羅世太平洋板塊向歐亞板塊俯沖密切相關(guān)，在同一地質(zhì)時期，太平洋板塊俯沖引發(fā)的巖漿作用也在中國東部形成了一系列的有色熱液礦床。

4 成礦地球動力背景

構(gòu)造環(huán)境對斑巖礦床的形成至關(guān)重要。世界上大多數(shù)斑巖礦床均賦存于與俯沖有關(guān)的活動匯聚板塊邊界和中-新生代造山帶中，一些學者強調(diào)，構(gòu)造轉(zhuǎn)變在斑巖礦床形成過程中起著非常重要的觸發(fā)作用，斑巖體系往往是在主構(gòu)造體系發(fā)生改變時形成的。通過對比世界各地大型斑巖礦床的構(gòu)造環(huán)境，認為俯沖相關(guān)的島弧和大陸弧環(huán)境是斑巖型銅鉬礦床形成的最為有利的構(gòu)造環(huán)境。中國東北地區(qū)不僅在晚古生代經(jīng)歷了華北與西伯利亞克拉通之間的古亞洲洋洋構(gòu)造體系的演化，而且在中-新生代也受到了與環(huán)太平洋構(gòu)造體系相關(guān)的構(gòu)造事件的改造和疊加，多期構(gòu)造作用為斑巖體系的形成和斑巖礦床的聚集提供了有利的賦存空間。中國東部地區(qū)不同程度地經(jīng)歷了環(huán)太平洋構(gòu)造運動，中國東北地區(qū)早侏羅世以來就開始受到古太平洋板塊向西俯沖，通過在黑龍江-吉林地區(qū)東部發(fā)現(xiàn)的鈣堿性火山組合確定太平洋板塊的初始俯沖時間是173Ma～190Ma。黑龍江雜巖的形成時代也為古太平洋板塊在早侏羅世俯沖提供了關(guān)鍵佐證。通過分析早侏羅世花崗巖的年代學和地球化學資料，確定在早侏羅世小興安嶺-張廣才嶺地區(qū)就已經(jīng)受到太平洋板塊向西俯沖的影響。綜上所述，我們認為古太平洋板塊向歐亞大陸之下的西向俯沖為長安堡斑巖鉬礦床的成礦巖漿作用提供了主要驅(qū)動力。