东秦岭单金属含氟斑岩型钼矿与Climax型钼矿对比

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)

东秦岭钼矿带是中国最大的钼矿产区，也是继美国克罗拉多Climax-Hendson钼矿带之后的世界第二大钼矿带(李诺等,2007)。斑岩型和矽卡岩型钼矿为东秦岭钼矿带两大主要钼矿类型。其中,斑岩型矿床主要有斑岩Mo、斑岩Cu-Mo、斑岩Mo-Cu，斑岩Au-Cu(李永峰等，2005)。在斑岩型钼矿中以钼为主要金属的斑岩型钼矿床主要有金堆城、石家湾、雷门沟、鱼池岭及东沟等，其中世界级的超大型斑岩钼矿床主要有金堆城、鱼池岭及东沟(李诺等，2007)。通过研究发现，这些以钼为主要金属的斑岩型钼矿床在矿化、热液蚀变及成矿岩体的地球化学方面有着惊人的相似性，在此基础上本文提出单金属型斑岩钼矿的概念并对其成矿地质特征进行了归纳总结；通过与闻名世界的Climax型钼矿对比，本次研究主张东秦岭单金属斑岩钼矿属于含氟亚Climax型钼矿床，以期共同行参考。

1 地质背景

秦岭造山带属于复合构造带，中古生代华北板块和南秦岭碰撞形成的商丹缝合线和晚三叠由南秦岭和华南板块碰撞形成的勉略缝合线将秦岭造山带分隔为(Meng et al.,2000)华北板块(包括北秦岭)，南秦岭和华南板块。华北陆块南缘位于华北板块与北秦岭的衔接地带，其南北边界分别为栾川断裂和三门峡-鲁山断裂。东秦岭钼矿带主要位于华北陆块南缘(图1)。

图1 东秦岭钼矿带钼矿床空间分布略图(转自叶会寿等，2006；周珂等，2009)钼矿床: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;插图中:a.商丹断裂带; b.栾川断裂带; c.三门峡2鲁山断裂带; d.太行山断裂带; e.南漳断裂带

作为华北陆块的组成部分，华北陆块南缘具有与华北克拉通基本相同的基底和盖层，其结晶基底主要由太古代太华群和登封群片麻岩，麻粒岩和混合岩组成，盖层主要为中元古代熊耳群火山岩及其上的中-新元古代官道口群、栾川群和陶湾群构成的碎屑岩-碳酸盐岩沉积地层(Mao et al.,2008)。区内岩浆活动发育，包括太古宙晚期双峰式火山岩、中元古代以溢流喷发为主的熊耳群火山岩和自晚太古宙到中生代六次酸性岩浆活动(卢欣祥等，1999)，其中与东秦岭钼矿化有紧密联系的为中生代燕山期花岗岩岩浆侵入活动(卢欣祥等， 2002)。

2 东秦岭单金属斑岩钼矿的时空展布

根据本文研究需要，在此对单金属斑岩型钼矿床作如下定义：单金属斑岩型钼矿主要指以钼为主要成矿金属且其他副产品如铜、钨及锡达不到工业品位的斑岩型矿床。东秦岭钼矿带中单金属斑岩型钼矿床主要有金堆城、石家湾、雷门沟、鱼池岭及东沟等，位于东秦岭钼矿带中部。本文主要以金堆城、雷门沟、鱼池岭及东沟这四个矿床为代表进行研究,其中现有报道的东沟、金堆城、鱼池岭为超大型斑岩钼矿床(李诺等，2007；Mao et al.,2008; Zhu et al., 2010)。

从西至东分布的金堆城、雷门沟、鱼池岭及东沟斑岩钼矿成岩、成矿年龄逐渐变小，其成矿间隔年龄大概为10Ma。如表1所示， 成矿带最西边金堆城斑岩钼矿床的Re-Os成矿年龄为138.4Ma±0.5Ma(Stein et al.，1997)，中部雷门沟和鱼池岭钼矿的Re-Os成矿年龄分别为136.1Ma～133.1Ma(李永峰等2006)、131.2Ma±1.4Ma(周珂等2009)，东部东沟钼矿的Re-Os成矿年龄为115.5Ma～116.5Ma(戴宝章等，2009)。

3 单金属斑岩钼矿地质及含矿斑岩体岩石、地球化学特征

3.1 赋矿岩石及成矿岩体特征

赋矿岩石主要为花岗斑岩类、火山岩类、变质岩类。矿体形态简单且直接产于斑岩体内部或内、外接触带上，呈似层状、板状、透镜状产出如表。矿石矿物与脉石矿物成分基本相同(表1)，发育典型的面状蚀变，且与钼矿化有关的蚀变有钾长石化、硅化。

钼矿床主要由燕山期中酸性浅成侵入体控制。这些岩体形态简单，多呈椭圆形、长条形或不规则状，以小岩株、岩筒或岩枝形式产出。如表1所示，除与鱼池岭斑岩钼矿有联系的合裕花岗岩体外，其他侵入体地表出露面积均小于1km2，岩石类型为花岗斑岩和黑云母二长花岗岩(鱼池岭钼矿)。

3.2 地球化学特征

与成矿有关的花岗斑岩以高硅，富钾贫钙、镁、铁为特征。含矿斑岩体的主量元素特征为：SiO2质量分数一般>70% ，高碱含量(K2O+Na2O)质量分数介于7.45%～8.92%，CaO 质量分数为0.29%～ 2.28% ， MgO则为0.07%～ 0.83%，w( FeO)/ w(MgO)、(Na2O+K2O)/(Al2O3)(摩尔分数比，即NA/ K)、w(TiO2)/w(MgO)、w(K2O)/ w(Na2O)、(Al2O3)/(CaO+Na2O+K2O)(摩尔分数比，即A/CN K)等比值和HFSE 含量(如TiO2)较高(李诺等，2007)。此外，随着SiO2含量增加，(NaO+K2O)含量由低到高，MgO和CaO由高到低，K/ Na 比值由低到高及A/ CN K值由低到高的同源岩浆演化特征。ΣREE 变化均较大，LREE 富集，轻、重稀土分馏较明显，(La/ Yb)N比值较大，具有较大的轻重稀土比例(LREE/HREE)(图2)。

表1 东秦岭四个单一斑岩钼矿的地质特征

附：Kf-钾长石，Qz-石英，Mo-辉钼矿，Py-黄铁矿，Cal-方解石，Fl-萤石，Pl-斜长石, Bi-黑云母, Chl-绿泥石, Ep-绿帘石, Ser-绢云母, Mi-白云母，Ch-黄铜矿, Ga-方铅矿, Sp-闪锌矿, Mag-磁铁矿，Wol-白钨矿，Ap-磷灰石，Hem-赤铁矿，Ilm-钛铁矿，Kao-高岭石，Sch-黑钨矿，Au-自然金。

4 Climax型钼矿床特征

Climax型钼矿床位于拉腊米褶皱系科罗拉多成矿带中，北美克拉通西南缘科罗拉多高原前陆推覆带，该成矿带大致长为250Miles(Wallace 1991，1995)。Climax型钼矿床主要包括Climax、Urad-Henderson和Mt. Emmons-Redwell三个超大型、大型斑岩钼矿，钼矿品位在0.171% ～0.264%之间，钼资源总量超过330万t(魏庆国等，2009)。钼矿带呈北东-南西向分布，与北美克拉通西南边界线走向平行。大规模的钼矿化发生于33Ma～24Ma (Misra，1999)，与科罗拉多地区新生代大规模的岩浆活动(36Ma)相一致，稍晚于科罗拉多地区强烈的拉腊米(Laramide)造山运动(75Ma ～54Ma)。钼矿形成于北美克拉通西南缘碰撞造山后伸展环境(Wallace et al.,1978)，其成矿周期约为9Ma。与成矿有关的岩体为流纹斑岩-花岗斑岩小岩体，具有富硅( SiO2=74.6%)、富碱(K2O+Na2O=8.7%)，高钾(K2O/Na2O=1.4)贫铁(FeO*=1.0%)、钛(0.3%)、镁(MgO=0.2%)和钙(CaO=0.7%)的地球化学特征(White et al.,1981)。

图2 与钼矿化有关的稀土元素配分模式图(球粒陨石据Sun and McDonough,1989)(数据自戴宝章等，2009；叶会寿等，2008)

Wallance(1995)指出Climax型钼矿床形成的三个必备因素：①不寻常的地壳特性(厚度，温度，密度及组成, Climax地区地壳不仅厚、热，且同时具备理想的材料和状况促使熔化发生；②位于此区的两个主要构造要素空间上的关系：东北走向的前寒武纪剪切带及中、晚第三纪南北向Rio-Grande裂谷系统；③Climax型岩浆热液系统中丰富的氟含量。同时，他指出衡量Climax型钼矿最为关键的尺度是其品位。

5 东秦岭单金属斑岩钼矿与Climax型钼矿的对比

通过对比发现两类型钼矿床主要有五方面的相似点:①都形成于克拉通的边缘且都具有古老的克拉通基底，碰撞造山带后伸展环境为其特征构造环境；②与碰撞造山后大规模花岗质岩浆的发育有关，成矿岩体都为小斑岩体;③矿化类型都主要为斑岩钼矿；④成矿年龄普遍较初始岩浆作用晚；⑤主要热液矿物基本相同，且岩浆热液系统中含有丰富的氟。

两类矿床类型也存在四个方面的差异:①东秦岭单金属斑岩钼矿和Climax型钼矿床钼矿品位分别为0.073%～0.113%和0.171%～0.264%，东秦岭钼矿品位明显较低;②东秦岭单金属斑岩钼矿和Climax型钼矿中辉钼矿形成有关的成矿温度分别为300℃～400℃和460℃～600℃(魏庆国等，2009)，成矿温度前者明显较后者低;③相对于Climax型钼矿，东秦岭单金属斑岩钼矿带钼矿的成矿岩体的FeO、CaO、MgO平均含量相对较高，TiO2、K2O+Na2O含量和初始Sr同位素相对较低；④Climax型钼矿成矿事件发生在第三纪较在中晚白垩纪形成的东秦岭单金属斑岩钼矿年轻。

6 讨论

东秦岭单金属斑岩钼矿床和Climax型钼矿床都形成于克拉通边缘碰撞造山后伸展环境，另外，两类型矿床都与碰撞造山引发的花岗岩岩浆侵位活动有关，且其成矿岩体都为小斑岩体。相对于Climax型钼矿，东秦岭钼矿较低的成矿温度和成矿岩体较高的Fe2O3/FeO值反映其岩浆侵出深度较浅。同时，东秦岭单一斑岩钼矿床较Climax型钼矿床辉钼矿品位低的多也可能与岩浆的侵出深度有关，原因在于还原硫的含量、温度、PH值及氧逸度是制约钼沉淀的重要因素(简伟等，2009)(魏庆国等，2009)。Wallace等(1995)提出亚Climax型钼矿的概念，即与Climax型钼矿有多个共同点但不位于Climax-Henderson钼矿带的矿床。结合其共同点和不同点，我们在此主张东秦岭单金属斑岩型钼矿属于含氟的亚Climax型钼矿。

东秦岭单金属斑岩钼矿床成矿年龄较Climax型钼矿床大，原因可能与其发生在不同时间上的构造活动有关(叶会寿等，2006；卢欣祥等，2002)。晚侏罗世-早白垩世是中国东部构造体制转换和伸展阶段。伴随着本区构造体制发生转换和伸展作用(150Ma～140Ma)出现了强烈的岩浆活动，形成中酸性小斑岩体、花岗岩基，其中最为重要的是发生了与中酸性岩浆活动有关的钼金属成矿作用，属于华北克拉通南缘成矿(卢欣祥等， 2002; 叶会寿等，2006)；而Climax型钼矿形成于拉腊米碰撞造山运动(75 Ma～54 Ma)之后伸展环境，属于北美克拉通西南缘成矿(Wallace et al.,1978)。

7 结论

1)东秦岭单金属型斑岩钼矿床(从西至东分别为金堆城、石家湾、雷门沟、鱼池岭及东沟)位于东秦岭钼矿带的中部，且自西向东成岩成矿年龄逐渐变小，其成矿间隔年龄大概为10Ma。

2)东秦岭单金属斑岩钼矿床主要由燕山期中酸性浅成侵入体控制;矿体形态简单且直接产于斑岩体内部或内、外接触带上;发育典型的面状蚀变,与钼矿化有关的蚀变主要有钾长石化、硅化；含矿斑岩体发育典型的斑状结构，岩石类型为花岗岩类(花岗斑岩和黑云母二长花岗岩)，此类花岗斑岩以高硅，富钾贫钙、镁、铁为特征，稀土配分模式图显示总稀土含量高且具有较大的轻重稀土比例。

3)东秦岭成矿带和北美科罗拉多成矿带是世界上两大重要钼矿资源聚集地。其中，东秦岭单金属斑岩钼矿床汇集了中国最大的钼产量，Climax型钼矿提供美国最多的钼产量。通过对两类型的矿床对比研究认为，克拉通边缘是钼矿形成的有利地区;碰撞造山后的伸展及与之相联系的花岗岩岩浆活动对钼矿形成的提供了有效动力机制及物资来源；岩浆的侵出深度对钼矿的品位高、低有着决定性作用；与Climax型钼矿有多个共同点的东秦岭单金属斑岩型钼矿属于含氟亚Climax型钼矿床。

[1] Carten, R.B., White, W.H., Stein, H.J.. High-grade granite-related molybdenum systems: Classification and origin[J]. Geological Association of Canada Special Paper, 1993, 40: 521-554.

[2] Han, Y.G., Zhang, S.H., Pirajno, F.,et al. Evolution of the Mesozoic granites in the Xiong'ershan—Waifangshan Region, Western Henan Province, China, and it's tectonic implications,2007,81 (2): 253-265.

[3] 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.

[4] Meng, Q.R., Zhang, G.W.. Geologic framework and tectonic evolution of the Qinling orogen, Central China. Tectonophysics，2003,23: 183-196.

[5] Misra K C.. Understanding mineral deposits[M]. London:KluwerAcademic Publishers, 1999: 397-409.

[6] Stein, H. J., Markey R J , Morgan J W, et al. Highly precise and accurate Re-Os ages for molybdenite from the East Qinling molybdenum belt, Shanxi Province, China [J]. Econ. Geol., 1997, 92: 827-835.

[7] Sun, S. S., 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[J]. Geological Society of London Special Publication, London, 1989, 42: 313-334.

[8] White W. H., Bookstrom A. A., Kamilli R.J.,et al. Character and origin of Climax-type molybdenum deposits[J]. (in Economic Geology 75th Anniversary Volume, 1905-1980 ) Econ.Geol. Publ. Co. United States, 1981: 270-316.

[9] Wallace S R.. The Climax-type molybdenite deposits: What they are, where they are, and why they are[J]. Economic Geology, 1995, 90: 1359-1380.

[10] Wallace S R.. Model development: Porphyry Molybdenum Deposits[J]. Economic Geology Monograph, 1991, 8: 207-224.

[11] Wallace, S.R., MacKenzie W.B., Blair, R.G., et al. Geology of the Urad and Henderson molybdenite deposits Clear Creek County, Colorado, with a section on a comparison of these deposits with those at Climax, Colorado[J].Economic Geology, 1978, 73: 325-368.

[12] 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.

[13] 简伟，柳维，石黎红.斑岩型钼矿床研究进展[J]. 矿床地质，2010，29(2)：308-316.

[14] 李诺，陈衍景，张辉，等.东秦岭斑岩钼矿带的地质特征和成矿构造背景[J]. 地学前缘，2007，14(15)：186-198.

[15] 李永峰，毛景文，胡华斌，等.东秦岭钼矿类型、特征、成矿时代及其地球动力学背景[J]. 矿床地质，2005，24 (3)：292-304.

[16] 李永峰，毛景文，刘敦一，等.豫西雷门沟斑岩钼矿SHRIMP 锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os 测年及其地质意义[J]. 地质论评，2006，52(1)：122-131.

[17] 卢欣祥，董有，常秋岭，等.秦岭印支期沙河湾奥长环斑花岗岩及其动力学意义[J]. 中国科学：D辑， 1996，26(3)：244-248.

[18] 卢欣祥，于在平，冯友利，等.东秦岭深源浅成型花岗岩的成矿作用及地质构造背景.矿床地质， 2002，21(2)：168-178.

[19] 卢欣祥. 花岗岩及秦岭造山带构造演化[M]. 北京：地质出版社，1999：35.

[20] 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.

[21] 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.地质论评，2008，54(5)：699-711.

[22] 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.