“小巖體成大礦”理論在東秦嶺鉬礦帶找礦中的實(shí)踐

蔣松林，田景榮

東秦嶺鉬礦帶位于華北板塊南緣，是中國重要的鉬成礦帶之一，成礦帶西起陜西省洛南縣的金堆城礦床，東至河南省鎮(zhèn)平縣秋樹灣礦床，北以三寶斷裂為界，南至商丹斷裂，形成了斑巖型、矽卡巖型、斑巖-矽卡巖型、角礫巖型、碳酸鹽脈型等類型礦床，產(chǎn)出了金堆城、南泥灣、三道莊、上房溝、東溝、雷門溝和魚池嶺等7個(gè)超大型鉬礦床（＞50萬噸）和西溝、木龍溝、石家灣、馬圈和大湖等十余個(gè)大中型鉬礦床，其鉬金屬量達(dá)600萬噸以上，成為世界第一大鉬礦帶。根據(jù)現(xiàn)有科研成果表明，東秦嶺鉬礦不能僅系統(tǒng)的分為斑巖型、斑巖—矽卡巖型、碳酸鹽脈型等類型礦床，白鳳軍等將其分為外接觸帶型、接觸帶型、內(nèi)接觸帶型和鉀長石石英脈型鉬礦床，這對研究東秦嶺鉬成礦規(guī)律、建立成礦模型和指導(dǎo)找礦具有重要意義。對于東秦嶺鉬礦帶，目前地學(xué)界形成以下共識：①東秦嶺鉬礦帶主體形成于燕山期構(gòu)造演化過程中，與華北-揚(yáng)子板塊碰撞作用關(guān)系密切；②東秦嶺具有富集鉬元素地球化學(xué)背景；③鉬礦與小巖體時(shí)空上具有一致性，成巖成礦是一個(gè)統(tǒng)一的過程；④巖石類型對礦化元素組合具有制約性；⑤區(qū)域構(gòu)造和深大斷裂帶控制著巖體及礦床的分布范圍；⑥不同方向斷裂的復(fù)合構(gòu)造控制著成礦巖體和鉬礦床的定位。關(guān)于其成礦地球動(dòng)力學(xué)背景，胡受奚、羅銘玖、陳衍景、張正偉和鄧軍、毛景文和李永峰等先后進(jìn)行了探討，對于東秦嶺鉬礦帶成礦規(guī)律，筆者試圖通過系統(tǒng)對比和典型礦床剖析闡明東秦嶺鉬礦帶形成的時(shí)空特征，總結(jié)了東秦嶺鉬礦帶中與中酸性小巖體有關(guān)的鉬礦床地質(zhì)特征，重點(diǎn)闡述了小型含礦巖體的主要特征。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東秦嶺地處華北板塊南緣與秦嶺造山帶東段的過渡地帶，為揚(yáng)子板塊向華北板塊俯沖的活動(dòng)性大陸邊緣的俯沖盤，而東秦嶺鉬礦則主要分布于華北板塊南緣。東秦嶺造山帶經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化及多次俯沖、碰撞和伸展運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)演化過程，涉及南秦嶺褶皺帶、北秦嶺褶皺帶、華北板塊和揚(yáng)子板塊4個(gè)構(gòu)造單元，這對成礦提供了一定的地質(zhì)條件，因此是我國多金屬成礦帶的重要組成部分。

其中鉬礦帶主要受三門峽—寶豐斷裂和欒川比較大的斷裂所控制，在各大斷裂和次級斷裂交匯的構(gòu)造結(jié)點(diǎn)及其附近，常形成與中酸性小巖體有關(guān)的鉬或鎢、鉛鋅等礦床，其空間展布方向與構(gòu)造帶（線）一致，整體上為NWW向，表明成礦作用與造山作用在空間上具有一致性，且在造山帶內(nèi)發(fā)育龐大的燕山期巖漿巖帶，其中與鉬礦有密切成因聯(lián)系的是花崗巖基，這說明花崗巖基為鉬礦床的成礦母巖。

2 鉬礦床形成時(shí)空特征

2.1 成巖成礦時(shí)間特征

根據(jù)小巖體層位和前人積累的同位素年齡數(shù)據(jù)資料顯示，成巖時(shí)代為中生代燕山期的晚侏羅紀(jì)—早白堊紀(jì)，在此時(shí)期東秦嶺經(jīng)歷了由擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境演化的過程。鉬礦床形成時(shí)間可分為兩個(gè)階段，第一階段（156Ma～141Ma）形成的礦床主要分布在東秦嶺南部，形成了金堆城、三道莊、南泥湖、上房溝、雷門溝等超大型鉬礦床和夜長坪、木龍溝、東溝等大型鉬礦床；第二階段（138Ma～110Ma）主要集中在東秦嶺北部。從統(tǒng)計(jì)的資料顯示，東秦嶺地區(qū)鉬礦床的年齡變化呈由西向東、由南至北逐漸變新的趨勢，這與中國花崗巖和矽卡巖型金礦床的年齡變化趨勢相吻合。

2.2 成礦空間特征

據(jù)陳衍景研究，東秦嶺地區(qū)所探明的鉬礦床全部位于三寶斷裂以南，且成礦作用發(fā)生在造山帶內(nèi)部，與中生代造山作用在時(shí)空上吻合；鉬礦床具有成群成帶、分段集中分布的特征。根據(jù)前人資料，東秦嶺鉬礦帶總體以石門-潘河-馬超營斷裂為界可分為南北兩個(gè)成礦亞帶，其礦床類型、成礦元素組合和成礦地質(zhì)背景均具有明顯差異。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，北亞帶鉬礦床自西向東有以下成礦特征：成礦元素組合以Mo(Re)、Fe—Mo和Mo—Pb為主，有金堆城—黃龍鋪成礦地段的金堆城、石家灣、大石溝等斑巖型鉬礦床，礦化強(qiáng)度(Mo)0.073～0.098%，賦礦層位為管道口群下部高山河組；木龍溝—銀家溝成礦地段的木龍溝矽卡巖型鉬礦床和銀家溝斑巖-矽卡巖型鉬礦床，礦化強(qiáng)度(Mo)0.07～0.96%，賦礦層位為管道口群中下部龍家園組、巡檢司組以及雷門溝—黃水庵成礦地段的雷門溝斑巖型鉬礦床，礦化強(qiáng)度(Mo)0.077～0.073%，賦礦層位為太華群。而南亞帶鉬礦床自西向東有成礦特征如下：成礦元素組合以Mo—W(Fe)和Cu—Mo為主，有夜長坪—老廟溝成礦地段的夜長坪、老廟溝矽卡巖型鉬礦床，礦化強(qiáng)度(Mo)0.133～0.29%，賦礦層位為管道口群中下部龍家園組、巡檢司組；上房溝—南泥湖成礦地段的上房溝、南泥湖、三道莊和馬圈等斑巖-矽卡巖型鉬礦床，礦化強(qiáng)度(Mo)0.135～0.08%，賦礦層位為欒川群中上部南泥湖組、煤窯溝組以及秋樹灣—蓮花池成礦地段的秋樹灣、蓮花池、大莊和石滾坪等斑巖型鉬礦床，礦化強(qiáng)度(Mo)0.174～0.057%，賦礦層位為寬坪群。

礦床類型與圍巖地層時(shí)代無關(guān)，但對圍巖性質(zhì)有選擇性，巖漿巖成礦專屬性主要表現(xiàn)為不同巖性形成不同類型礦床，且成礦巖體巖漿演化與礦化元素組合具有明顯相關(guān)性，巖石從中性→中酸性→酸性，對應(yīng)的成礦元素組合為Fe→Fe、Mo、Cu→Mo、W→Mo、W；Pb、Zn、S；此外，據(jù)毛景文等研究表明：從地幔源→殼?；煸础貧ぴ矗V石中錸的含量呈數(shù)量級下降，從幔源→I型→S型花崗巖有關(guān)的礦床，Re含量從n×10-4→n×10-5→n×10-6，根據(jù)資料顯示，金堆城鉬礦、南泥湖-三道莊鉬礦、上房溝鉬礦、東溝鉬礦、雷門溝鉬礦等輝鉬礦中Re含量在n×10-6級上，表明成礦物質(zhì)主要來源于地殼，只有黃龍鋪鉬礦成礦物質(zhì)來源于上地幔。

3 鉬礦床的成礦專屬性特征

依據(jù)成礦地質(zhì)特征、成礦元素組合、礦床成因和成礦機(jī)理，大多數(shù)學(xué)者將東秦嶺鉬礦分為斑巖型鉬礦床、矽卡巖型鉬礦床、斑巖-矽卡巖型鉬礦床、角礫巖型鉬礦床和熱液碳酸鹽脈型鉬礦床，筆者從找礦角度和各礦床實(shí)際情況考慮，根據(jù)礦化發(fā)育部位和巖體與礦體空間關(guān)系，贊同白鳳軍、肖榮閣等將其分劃分為外接觸帶型、接觸帶型和內(nèi)接觸帶型鉬礦床。其中外接觸帶型礦床主要有矽卡巖型的東溝斑巖型鉬礦、夜長坪斑巖-矽卡巖型鉬礦、銀家溝斑巖-矽卡巖型鉬礦等，這種類型的鉬礦多以細(xì)脈狀和浸染狀產(chǎn)于圍巖；接觸帶型礦床主要有雷門溝斑巖型鉬礦、南泥湖斑巖-矽卡巖型鉬礦和羅村爆破角礫巖型鉬礦，這種類型礦床的形成與圍巖性質(zhì)關(guān)系密切，圍巖化學(xué)性質(zhì)一般較活躍；內(nèi)接觸帶型礦床主要有金堆城斑巖型鉬礦、魚翅嶺斑巖型鉬礦和白廟溝斑巖型鉬礦等，這類礦床主要產(chǎn)于脈式巖體內(nèi)部，以早期同源巖漿作為圍巖而形成。大量資料研究表明，東秦嶺地區(qū)典型鉬礦床鉬礦體的賦存幾乎不受地層層位控制，而主要由地層的巖性所決定，主導(dǎo)礦床形成的因素為燕山期侵入的中小型巖體，表現(xiàn)為時(shí)空上耦合于小巖體的活動(dòng)，其成礦物質(zhì)主要來源于巖漿流體。例如金堆城斑巖型鉬礦，成礦元素組合為Mo，賦礦圍巖為變細(xì)碧巖、板巖及凝灰質(zhì)板巖，控礦巖體為花崗斑巖，與鉬礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要為硅化、鉀長石化、云英巖化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦等，主要脈石礦物組合為長石、石英、絹云母、黑云母等，成巖溫度為900—1050/℃；南泥湖矽卡巖-斑巖型鉬礦，成礦元素組合為Mo-W，賦礦圍巖為大理巖、石英巖、碳酸鹽巖，控礦巖體為斑狀花崗巖，與鉬礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要為矽卡巖化、硅化、鉀長石化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、白鎢礦等，主要脈石礦物組合為透輝石、鈣鐵輝石、石榴石等，成巖溫度為860—950/℃；黃龍鋪碳酸鹽脈型鉬礦，成礦元素組合為Mo-Pb，賦礦圍巖為變細(xì)碧巖，控礦巖體為方解石碳酸巖，與鉬礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要為黑云母化、綠簾石化、碳酸鹽化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、方鉛礦等，主要脈石礦物組合為方解石、石英、長石、鋇天青石等；雷門溝斑巖型鉬礦，成礦元素組合為Mo，賦礦圍巖為新太古界太華群中深變質(zhì)巖系黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖等各類片麻巖，控礦巖體為細(xì)-微?；◢彴邘r、隱爆角礫巖，與鉬礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要為硅化、鉀長石化、絹云母化、螢石化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、褐鐵礦等，主要脈石礦物組合為石英、鉀長石、斜長石、角閃石、絹云母、螢石、高嶺石等，成巖溫度為970—980/℃等。

東秦嶺地區(qū)成礦斑巖體多為花崗巖類，綜合對比這些礦床巖體和圍巖可以發(fā)現(xiàn)，花崗閃長斑巖→斑狀花崗巖→花崗斑巖體→花崗斑巖脈這一巖石遞變系列，對鉬礦化十分有利。其巖石地球化學(xué)特征主要有以下幾方面：①巖石常量元素特征表現(xiàn)為高硅（一般＞71%）、富堿（K2O+Na2O）、多鉀（K2O/Na2O＞1）、少鈣（CaO＜1%）、貧鎂（MgO＜0.8%）。②成礦巖體稀土元素總量偏低，但高于地殼與地幔，且含量更接近于地殼稀土含量，這說明成礦物質(zhì)來源極有可能來源于地殼部分；δEu較大，平均為0.74，配分曲線屬左高右低、銪基本虧損的平滑曲線（盧新祥等，1985；徐兆文等，1993）。③鉛同位素特征：據(jù)Doe，1974，李永峰2005等研究表明，在鉛同位素單階段演化曲線圖上表明，具有幔源物質(zhì)特點(diǎn)，同時(shí)也有部分下地殼和上地殼物質(zhì)參與；硫同位素特征：輝鉬礦中δ34S‰變化不大（2.84‰～3.41‰），黃鐵礦中δ34S‰（2.9‰～5.7‰），熱液體系沉淀物中的硫同位素δ34S∑S=2.75‰，兩者均顯示硫質(zhì)主要深源物質(zhì)（基底地殼中已成地殼的幔源物質(zhì)）。

4 致礦侵入體的主要特征

湯中立等強(qiáng)調(diào)與淺成中酸性小巖體有關(guān)的金銅鉬等成礦系統(tǒng)（斑巖型、矽卡巖型、爆破角礫巖型和IOCG型）具有典型的小巖體成大礦特征。東秦嶺鉬礦帶中，7個(gè)超大型鉬礦（金堆城、上房溝、南泥湖、三道莊、東溝、雷門溝和魚池嶺）、數(shù)十個(gè)大中型鉬礦（石家灣、木龍溝、夜長坪等）均由不足1km2的小巖體所致，如馬圈、東溝、上房溝、夜長坪、金堆城、南泥湖和木龍溝等鉬礦區(qū)巖體出露面積一般都小于0.2km2；雷門溝和石家灣等鉬礦區(qū)巖體出露面積稍大，大約為0.8km2。巖體出露面積雖小，但均蘊(yùn)含了豐富的鉬資源量，礦石資源量多則達(dá)百萬噸左右，少則數(shù)十萬噸。通過研究這些小型含礦巖體可以發(fā)現(xiàn)其具有以下共性。

4.1 巖體具有較高礦化率和礦石品位

這與小巖體成大礦具有密切聯(lián)系，分散于含礦建造中的成礦物質(zhì)通過地質(zhì)作用遷移和富集在有限的小巖體空間范圍。例如東溝鉬礦，巖體出露面積僅0.003km2，Mo最高品位達(dá)2.62%，平均品位達(dá)0.12%，儲量達(dá)到134萬噸以上；上房溝鉬礦巖體出露面積0.05km2，Mo平均品位為0.134%，儲量達(dá)到76.9萬噸，根據(jù)理想系統(tǒng)的質(zhì)量平衡計(jì)算表明，巖體本身根本無法提供如此多的金屬成礦物質(zhì)來形成超大型-大型礦床，根據(jù)黃凡等計(jì)算，東溝鉬礦即使其巖體出露面積按鉆孔揭露情況外推到最大，其水平橫截面按1.35km2，巖體延深至6km，求得的巖體體積也小于8.1km3，如果其密度按花崗類2.65t/m3計(jì)算，巖漿株質(zhì)量應(yīng)為21465Mt，東溝鉬礦已探明儲量為0.65Mt，按照巖漿熱液成礦理論，東溝斑巖體Mo含量應(yīng)達(dá)到30.28×10-6，這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中國花崗巖類（0.49×10-6）和堿長花崗巖（0.71×10-6）的背景值。因此，在小巖體之下必然有著一個(gè)大型的巖體存在。

4.2 含礦巖體具有多次巖漿補(bǔ)充的特征

因東秦嶺燕山期中酸性巖體普遍偏小，而礦體大且富含礦物質(zhì)不可能完全來自小巖體本身，也不僅僅一蹴而就形成了數(shù)十萬噸甚至上百萬噸的鉬礦石。因此巖體在就位于目前空間之前及其就位過程，經(jīng)深部巖漿演化達(dá)到硫化物飽和并發(fā)生融離和結(jié)晶分異作用。由于巖漿噴流和重力作用，巖漿在縱向和橫向上由內(nèi)而外劃分為礦漿、富礦巖漿、含礦巖漿、貧礦巖漿幾個(gè)部分。一般經(jīng)過深部融離和結(jié)晶分異后的貧礦巖漿體積比其它三部分體積大得多，在巖漿上侵過程中，貧礦巖漿大都侵位到不同空間或噴溢出地表，形成巖體群，這就是為何東秦嶺鉬礦床周圍分布較多巖體群或巖流的主要原因。剩余巖漿可多次貫入同一空間成巖、成礦，也可貫入不同空間成巖、成礦，這同時(shí)也解釋了為何東秦嶺鉬礦床周圍鉬礦化有貧有富，產(chǎn)出狀態(tài)不盡相同。例如南泥湖-三道莊鉬鎢礦床、上房溝鉬礦在巖漿晚期主要發(fā)生接觸熱變質(zhì)和自變質(zhì)作用，該階段主要以蝕變?yōu)橹鳎趲r漿期后期主要以石英-硫化物階段為主，鉬鎢礦化、黃鐵礦化主要發(fā)生在該階段。

4.3 含礦巖體的產(chǎn)狀受圍巖影響呈透鏡狀、橢球狀或似層狀

含礦巖體的產(chǎn)狀往往取決于圍巖地質(zhì)特征，這主要與圍巖、侵入小巖體的物理性質(zhì)有關(guān)，極少部分還與構(gòu)造有聯(lián)系。如金堆城鉬礦床產(chǎn)于巖體內(nèi)接觸帶上，為斑巖型鉬礦，礦體呈近似橢圓形扁豆體，橫斷面長寬比例為4:1，鉬品位沿礦體外圍和深度增加均降低；雷門溝鉬礦床主礦體大致呈長圓近環(huán)狀產(chǎn)于燕山期花崗巖體、隱爆角礫巖及太華群片麻巖系的內(nèi)外接觸帶附近，尤以外接觸帶為主，礦體受巖體與接觸帶控制而呈層狀或似層狀，屬典型的斑巖型鉬礦床；南泥湖-三道莊鉬礦巖體為復(fù)式小巖體，為斑巖-矽卡巖型鉬礦，產(chǎn)于巖體外接觸帶上，呈不規(guī)則似層狀產(chǎn)出，與此巖體產(chǎn)狀相同的還有石家灣斑巖型鉬礦、秋樹灣、木龍溝和馬圈斑巖-矽卡巖型鉬礦，黃龍鋪的熱液碳酸鹽脈型鉬礦；巖體均呈透鏡狀產(chǎn)出的有魚池嶺斑巖型鉬礦、上房溝和銀家溝斑巖-矽卡巖型鉬礦，黃水庵的熱液碳酸鹽脈型鉬礦?？偟膩砜?，巖體物理機(jī)械性較脆的（斑巖型、熱液碳酸鹽脈型）多扁豆?fàn)罨蛲哥R狀狀產(chǎn)出，且多以單鉬或者鉬鎢礦化組合出現(xiàn)，相反，巖體多呈似層狀產(chǎn)出，礦化多為多金屬組合出現(xiàn)，常呈鉬鎢、鉬鐵或鉬多金屬組合形式。

5 小巖體成（大）礦機(jī)理的探討

小巖體成大礦理論經(jīng)歷了越來越多的勘查事實(shí)證明是客觀存在的，也為越來越多的學(xué)者所接受。諸多學(xué)者對小巖體成大礦的原因進(jìn)行了探討，羅照華等從透巖漿流體作用視角闡述了小巖體與成礦作用關(guān)系；宋謝炎從巖漿通道系統(tǒng)成礦角度分析了小巖體形成大型礦床的關(guān)鍵控制因素及其特征；陳衍景對小巖體成大礦機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)全面的闡述?？偨Y(jié)如下：

（1）顯著地球化學(xué)障是小巖體成礦的最關(guān)鍵因素，東秦嶺地區(qū)鉬礦床主要為斑巖型、矽卡巖型和爆破角礫巖型，這些小巖體與圍巖之間在物理化學(xué)性質(zhì)上差異較大，熱液成礦系統(tǒng)在巖石化學(xué)成分、溫度梯度、壓力差、電位差、pH值和氧逸度等差異較大。以片麻巖為基底的斑巖型鉬礦，矽卡巖帶的矽卡巖型鉬礦，角礫巖化帶的爆破角礫巖型鉬礦在以上物化性質(zhì)上差異均比較顯著，這有利于富礦流體的運(yùn)移、卸載和賦存。

（2）小構(gòu)造和裂隙較為發(fā)育，以斑巖體和爆破角礫巖為典型的淺成中酸性小巖體，在冷凝結(jié)晶過程中形成不同尺度的小構(gòu)造及裂隙，為成礦流體和水巖反應(yīng)提供了良好的場所，斑巖體、角礫間及塊狀構(gòu)造間的裂隙，成為了成礦物質(zhì)沉淀卸載的有利場所。

（3）開放的巖漿通道成礦系統(tǒng)，成礦巖漿房為一個(gè)開放系統(tǒng)，當(dāng)新的巖漿注入時(shí)，由于圍巖同化混染作用和外來硫元素的加入，導(dǎo)致硫飽和發(fā)生硫化物的融離作用，并在適當(dāng)?shù)胤匠恋硐聛硇纬傻V體，隨著上述過程不斷進(jìn)行，通道中的硫化物乳珠不斷沉淀，最終富集形成礦床。