东沟斑岩钼矿成矿阶段及相关花岗斑岩特征

肖 萍，王延斌，杨国良

(1.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京 100083；2.首钢地质勘查院，北京 100144)

东秦岭钼矿带位于华北陆块南缘，是中国最大的钼矿产地，也是继美国Climax之后位居世界第二大的钼矿带，其已探明储量约为500万t(Mao，et al.，2008)。位于成矿带中东部的东沟超大型斑岩钼矿床，自探明以来就引起了广泛的关注：钼平均品位0.113%，钼金属量71万t，围绕东沟花岗斑岩体呈环状分布着一系列Pb、Zn、Cu、Ag中低温矿床,如老代仗沟、楼长沟、王坪西沟铅锌矿及大摄坪铜矿等；它的发现说明，在东秦岭-大别山钼成矿带仍具有巨大的找矿潜力。因此，对该矿床的研究，有助于区域多金属矿床的找寻工作(马红义等，2007)。一些学者就矿区地质(付治国等，2006，2007)，成岩、成矿年龄(叶会寿等，2006，2008；戴宝章等，2009)，成矿母岩地球化学特征(叶会寿等，2006)展开了细致的研究，但是成矿阶段的研究还有待定夺。在前人研究的基础上，本文着重对东沟斑岩钼矿矿化阶段进行系统的描述总结，以期供同行参考。

1 地质背景

东沟斑岩钼矿床位于东秦岭钼矿带外方山地区(图1)，其地理坐标为东经112°22′～112°23′，北纬33°56′30″～33°57′30″，已探明钼金属储量为62万t，平均品位为0.113%(叶会寿等，2006；戴宝章等，2009)。

矿区出露地层为中元古界长城系熊耳群火山岩，岩性为玄武安山岩、安山岩、英安岩、英安流纹岩夹少量火山碎屑岩，地层总厚度约800 m，呈单斜产出，产状为165° ～220°，∠20° ～30°(付治国等，2006)；主要侵入相为中元古代晚期的石英闪长岩脉和中生代燕山晚期东沟花岗斑岩；主要构造为矿区构造为EW向、NE向和NW向的断层，主要以NE向断层为主(图2)。

图1 东秦岭钼成矿带地质简图 (转自叶会寿等，2006；周珂等，2009)1.金堆城钼矿；2.木龙沟铁(钼)矿；3.银家沟钼多金属硫铁矿；4.夜长坪钼矿；5.上房沟钼矿；6.南泥湖钼矿；7.三道庄钼矿；8.雷门沟钼矿；9.东沟钼矿；10.鱼池岭钼矿；a.商丹断裂带；b.栾川断裂带；c.三门峡-鲁山断裂带；d.太行山断裂带；e.南漳断裂带

图2 东沟钼矿地质图(据马红义等，2007)

与钼矿化有关的是地表出露面积为0.003 km2东沟花岗斑岩，其地球物理及钻探揭示的深部隐伏岩体面积1.32 km2，大致呈北西-南东展布(付治国等，2005)。除花岗斑岩，容矿围岩主要由中元古界熊耳群火山岩组成，矿体范围远大于斑岩体。矿体为隐伏矿体，平面上形态受花岗斑岩体顶面的形态制约，呈不规则椭圆状。剖面上，主要矿体赋存于岩体外接触带0～360 m范围内(付治国等，2006)。

2 成岩、成矿年龄

戴宝章等(2009)测试出东沟花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb成岩年龄为114～117Ma，叶会寿等(2006)用ICP-MS法测定东沟钼矿中辉钼矿Re-Os同位素年龄成矿年龄为(116.5±1.7)～(115.5±1.7)Ma。这两组年龄数据显示，东沟斑岩钼矿床的成岩与成矿大致同时发生。出露于东沟钼矿南部10 km2左右且呈复式岩基产出面积约为290 km2的太山庙岩体，其岩石的SHRIMP锆石U-Pb年龄为(115±2)Ma(叶会寿等，2008)。前人主张东沟花岗斑岩为其太山庙复式花岗岩基晚期结晶分异的产物(戴宝章等，2009；叶会寿等，2008)。

3 东沟含矿花岗斑岩及太山庙花岗岩基特征

东沟花岗斑岩岩石呈肉红色，块状构造，斑状结构。斑晶占10%左右，主要为石英和条纹长石(5 mm×3 mm～3 mm×1.5 mm)，基质呈显微花岗结构，主要由条纹长石、石英、斜长石以及少量黑云母组成，副矿物有磁铁矿、锐钛矿、榍石、金红石和锆石等。东沟花岗斑岩与太山庙岩体晚期侵入体钾长花岗斑岩类似。太山庙岩体由中粗粒正长花岗岩、细中粒正长花岗岩、钾长花岗斑岩三个单元组成。岩石呈浅肉红色、灰白色，以中粗粒、中细粒花岗结构为主， 斑状结构次之，块状构造，晶洞、晶腺构造发育。晶洞为不规则椭圆形、长条形、不规则状，大小2～10 cm，其中充填伟晶状石英和钾长石。岩石由钾长石(45%～65%)、斜长石(10%～15%)、石英(25%～30%)，少量黑云母组成(叶会寿等，2006)。

通过对东沟花岗斑岩体和太山庙复式花岗岩基岩石地球化学特征分析研究，戴宝章等(2009)和叶会寿等(2008)提出两种岩体同属于过铝质A型花岗岩，并认为东沟花岗斑岩体是太山庙复式花岗岩基的分支。两岩体岩石主量元素和微量元素特征趋于一致，为高SiO2，富K2O，贫FeO、MgO、CaO，A/CNK为0.98～1.11。随着SiO2含量增加，FeO*/MgO升高，而P2O5、TiO2、CaO含量降低。轻重稀土分馏明显，稀土配分模式图显示强烈的Eu负异常(图3a)，微量元素蛛网图显示Sr、Ba及P的凹谷以及Sm、Gd、Tb、Ti、Dy、Ho、Y组成的连续低谷(图3b)。两个岩体从主量到微量元素变化基本趋于一致，由此证明了两者的渊源关系。

图3 太山庙、东沟花岗岩地球化学特征分析(标准化数据据McDonough&Sun1989；稀土及微量元素数据据叶会寿等，2008，2006；戴宝章等，2009)

4 成矿阶段

熊耳群火山岩因区域变质作用形成蚀变有绿泥石化、帘石化(黝帘石、绿帘石、褐帘石)、绢云母化、碳酸盐岩化及黑云母化、硅化等，该蚀变与成矿作用没有关系。与成矿有关的是燕山期花岗斑岩侵入产生的热液蚀变(有硅化、钾化、萤石化、绿泥石化、碳酸盐化等)。含矿安山岩被白垩纪东沟花岗岩强烈的热液蚀变(赵五洲等，2007)。早期为硅化、钾化及黑云母化；其次为绢云母化、绿泥石化及萤石化；最后为碳酸盐岩化。蚀变呈面型展布且向外逐渐减弱(叶会寿等，2006；Storm et al.，2009)。其中与钼矿化有直接关联的是硅化和钾化。

矿化分为成矿早期、主要成矿期及成矿后期三个阶段。

1)成矿早期：主要由石英和钾长石脉组成，基本上无钼矿化，且钾长石脉普遍呈现不连续状，黑云母热液蚀变常见。“碎片状”黑云母取代镁铁质矿物位置普遍出现，其中一些黑云母蚀变可能与发丝状黑云母脉有关(图4a和4b)。石英-辉钼矿脉切穿早期不连续的钾长石细脉(图5a)。矿物组合为钾长石、石英，少量萤石、黄铁矿、绿泥石。

2)主要成矿期：分为早期成矿期及晚期成矿期。早期石英-辉钼矿脉充填少量的钾长石，伴随不同程度的局部钾化，从热液黑云母簇与石英-辉钼矿脉的空间关系可以得以证实。钾长石斑晶呈过度生长且穿插含钼石英脉(图4c和图4d)，石英—辉钼矿脉中出现钾长石过度生长，且该脉穿透钾长石斑晶(图5b)，石英-辉钼矿-黄铁矿切穿钾长石脉，矿脉边缘出现钾长石过度生长(图5c)。含钼脉从早期的细弱发丝状且不连续逐渐变厚且连续。当矿化过程进一步加深，反应了更为脆性和低温的环境(图5d)。此阶段主要的矿物组合为石英、萤石、辉钼矿、黄铁矿、不透明矿物、钾长石、方解石。辉钼矿作为主要成矿金属矿物呈现叶片状、鳞片状或螃蟹肢状出现在石英—辉钼矿矿脉中(图4e和图4f)。以无矿化蓝色磷灰石为主的磷灰石-钾长石脉的出现，表明晚期成矿阶段的开始。磷灰石脉展示了一个成矿后期的环境，主要由蓝色磷灰石-萤石-石英脉或磷灰石-萤石-钾长石脉组成。石英-辉钼矿-黄铁矿脉切穿无矿化的磷灰石富集脉，证实了有后期的钼矿化产生(图5e)。主要矿物组合为石英-辉钼矿-萤石-方解石-绿泥石-钾长石。

图4 东沟斑岩钼矿显微照片

3)成矿期后：钾长石-绿泥石-石英-黄铁矿脉在钼矿化阶段及磷灰石脉之后紧接着出现(图5f)，含磷灰石的脉边缘出现少量的绿泥石-赤铁矿(图4g和图4h)，说明了更为冷却、氧化的环境，石英-磷灰石脉中放大的赤铁矿-绿泥石集合体(图4i和图4j)。

综上所述，我们总结成矿事件如下：不连续钾长石细脉为其成矿最早阶段特征，紧接着被石英-辉钼矿脉相关联的安山岩的热液黑云母蚀变穿插，发线状石英-辉钼矿脉切穿围岩安山岩，其中充填的少量钾长石呈过度生长填充整个脉。随着矿化作用的深入，石英-辉钼矿脉逐渐加厚、更为连续，且呈面状展布，说明了一个温度降低且逐步向脆性拉伸环境转变的成矿过程。紧接着无辉钼矿化的蓝色磷灰石-钾长石脉，切穿了早期的石英辉钼矿脉，且随时间推移变成以钾长石为主的模式取代以磷灰石为主的模式，同时伴随再次矿化在脉外缘出现微量辉钼矿。钾长石-绿泥石-石英黄铁矿脉的出现则显示整个成矿过程的结束。

5 结论

东沟斑岩钼矿容矿岩石为中生代花岗斑岩及中元古代熊耳群安山岩，与成矿有关的是中生代的东沟花岗斑岩。东沟斑岩钼矿形成于(16.5±1.7)～(115.5±1.7) Ma，相关联的东沟花岗斑岩年龄(115±2) Ma，两者大致一致，表明成岩、成矿大概同时发生。位于东沟花岗斑岩体西南部10 km左右的太山庙花岗岩基与东沟花岗斑岩体岩石学及地球化学特征相似且成岩年龄基本趋于一致，由此可以推出东沟花岗斑岩可能为太山庙岩体的分支或岩浆晚期结晶分异的产物。与成矿有关的是燕山期花岗斑岩侵入产生的热液蚀变(有硅化、钾化、萤石化、绿泥石化、碳酸盐化等)。硅化、钾化与钼矿化关系密切。东沟斑岩钼矿的成矿过程，主要分为三个阶段：成矿早期、主要成矿期及成矿晚期。其中，主要成矿期有两阶段组成，且由磷灰石富集脉分隔。

[1] Mao J.W.，Xie G.Q.，Bierlein F.，et al. Tectonic Implications from Re-Os Dating of Mesozoic molybdenum Deposits in the East Qinling-Dabie Orogenic Belt[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta，2008，72：4607-4626.

[2] Storm L.，Friehauf K.，Yuan，Z.L.，et al.. Mineralization within the Dongou Porphyry Molybdenum Deposit， East Qinling Mountain，Henan Province[J]，China. Abstract of GSA 2009 Annual Meeting.

[3] Sun S. S. and McDonough W. F.. Chemical and Isotopic Systematic of Oceanic Basalts: Implication for the Mantle Composition and Process. In: Saunder A D，Norry M J，eds. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London Special Publication，London，1989(42)：313-334.

[4] 戴宝章，蒋少涌，王孝磊. 河南东沟钼矿花岗斑岩成因：岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及Sr-Nd-Hf同位素制约[J]. 岩石学报，2009，25(11)：2889-2901.

[5] 付治国，万军霞，赵云雷. 河南汝阳东沟特大型钼矿床矿床工程地质条件与成矿作用的研究[J]. 中国钼业，2007，31(5)：12-16.

[6] 付治国，宋要武，鲁玉红. 河南汝阳东沟钼矿床控矿地质条件及综合找矿信息[J]. 地质与勘探，2006，42(2)：35-36.

[7] 叶会寿，毛景文，徐林刚，等.豫西太山庙铝质A型花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地球化学特征[J]. 地质论评，2008，54(5)：699-711.

[8] 叶会寿，毛景文，李永峰，等. 东秦岭东沟超大型斑岩钼矿SHRIMP锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os年龄及其地质意义[J]. 地质学报，2006，80(7)：1078-1088.

[9] 赵五洲，严海麒，靳拥护，等. 河南汝阳东沟钼矿岩石矿物特征[J]. 中国钼业，2007，31(4)：2-9.

[10] 周珂，叶会寿，毛景文，等. 豫西鱼池岭斑岩型钼矿床地质特征及其辉钼矿铼-锇同位素年龄[J]. 矿床地质，2009，28(2)：170-184.