内蒙古兴和县曹四夭钼矿床地球化学特征及成矿模型探讨

李香资 ，班宜红，权知心，瓮纪昌，2，王卫东

(1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，许昌 461000；2.河南省地质调查院，郑州 450007)

内蒙古兴和县曹四夭钼矿床地球化学特征及成矿模型探讨

李香资1，班宜红1，权知心1，瓮纪昌1，2，王卫东1

(1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，许昌 461000；2.河南省地质调查院，郑州 450007)

内蒙古兴和县曹四夭钼矿是河南省地勘二院2010年新发现的一个特大型钼矿，就目前工作程度，预计钼金属量超过200万吨。通过对该钼矿床地球化学特征的分析研究，揭示了利用岩屑化探测量作为有效手段发现并推断斑岩型钼矿床规模的基本思路。该区通常主要钼矿体地表露头被严格限制在Mo、W、Cu、Pb、Zn、As、Sb综合异常中心部位，成矿母岩花岗斑岩是钼矿体主要控矿因素，也是重要的找矿标志，元素组合分类和水平分带特征为判断矿体前景指明了方向。(Mo+W+Zn)/(Cu+As+Sb)三元素加权比值图不仅揭示了钼矿体地表剥蚀水平，而且指示了钼矿体边缘与物化探等值线梯度带的对应特征，初步建立了曹四夭钼矿床的成矿地球化学模型。

钼矿床；成矿母岩；地球化学特征；等值线梯度带；成矿地球化学模型；内蒙兴和

内蒙古兴和县曹四夭钼矿床是我国最近几年发现的又一个巨型钼矿床。经过预查、普查，目前曹四夭钼矿已控制矿体东西长1 900 m，南北宽1 400 m，单孔最大见矿厚度＞900 m。根据现有的勘查控制程度估算，保守估计最终可提交钼金属量200万吨，有望超过安徽金寨沙坪沟钼矿，成为中国第一，世界第二大钼矿。对该矿床地球化学特征及成矿模型的研究，对寻找同类型钼矿床有借鉴和指示意义。

1 大地构造及区域地质背景

1.1 大地构造位置

曹四夭钼矿区位于华北地台北缘内蒙古台隆凉城断隆东部，大同－尚义北东向构造－岩浆岩带中段，大同－尚义北东向构造－岩浆岩带与商都－蔚县北西向构造－岩浆岩带交汇部位西南侧(图1)。区内主要岩石为太古宙麻粒岩相结晶基底和沉积盖层。根据1/20万区域重力成果［1］，该区位于北东向重力梯级带上，北部为大青山重力低异常区段。在漫长的地质演化历程中，发育了多期褶皱构造、韧性剪切变形及断裂构造，形成错综复杂的构造特征。

1.2 区域地质背景

区域出露地层主要为：中太古界集宁岩群黄土窑岩组，中生界侏罗系中统长汉沟组，新生界古近系渐新统呼尔井组和乌兰戈楚组，新近系中新统老梁底组，汉诺坝组，上新统宝格达乌拉组。

图1 研究区大地构造位置图（据石家庄经济学院浑源窑等2幅1/5万区调报告改编）Fig.1 The tectonic location map of the study area

区域岩浆活动频繁，以中、新太古代变质深成体为主，其次为中生代晚侏罗世中细粒似斑状花岗岩，少量早白垩世花岗斑岩，其中早白垩世曹四夭花岗斑岩为目标矿种的成矿母岩。另北西向及北东辉绿岩脉、正长斑岩脉、石英斑岩脉极其发育。

野外地质调查及综合研究发现，区域内褶皱主要发生在太古宇基底变质岩系中，基底变质岩系的褶皱变形可分三期：第一期是在基底地壳隆起的作用下产生片内褶皱和平卧褶皱形迹；第二期为区域性褶皱，它直接控制各岩石单位的区域性分布；第三期为宽缓、开阔的背向形，表现为片麻理的波状起伏、褶皱轴面近于直立。

断裂构造主要发育有北西向、北东向、北北东向及近南北向断裂，以北东向为主，次为北西向、近南北向，区域大断裂发育的次级断裂束为燕山期花岗岩熔浆向外接触带侵入形成岩枝或微小岩株的主要通道。

总之，区域内断裂构造发育，岩浆活动频繁，成矿地质条件有利[2]。

2 区域地球化学特征

2.1 1/20万化探重砂异常特征

1/20万区域化探资料显示，区域内中太古界集宁岩群黄土窑岩组(Ar2h)普遍有酸性岩体侵入，因而区内相对富集Rb、La、Ba、Pb、Ag、Cd、W、Mo、Bi、Nb、U、As、F、Y、Zr、K2O、SiO2等组分，其中W、Mo、Pb、Zn、Au局部浓集较强，成矿指示作用明显［2］。

2.2 1/5万水系沉积物及岩屑测量异常特征

1/5万水系沉积物及岩屑测量（据我院承担的内蒙古浑圆窑等四幅矿调成果）共圈定综合异常27个，曹四夭02－甲1综合异常经地球化学异常评价系统（1/5万地球化学普查规范DZ/T0011-91,有修改）测评为95.32分(表1)，综合排序第一，其高分值和排序结果表明该异常具有很好的找矿潜力［1-3］。

该综合异常具如下特征：①W、Mo异常空间套叠好，均为面状异常；②异常元素含量高，变异系数大，呈强分异特征，表明该区主成矿元素不仅富集，而且呈后生叠加特征；③具高浓度、高梯度特征；④异常呈水平分带，从中心向四周呈W-Mo-Sn-Bi-As-Sb组合异常带；⑤W、Mo异常中心主要分布于燕山期花岗斑岩附近，与岩体内外接触带蚀变矿化关系密切。

3 矿床及其成矿母岩特征

3.1 矿床地质特征

3.1.1 地层

矿区内出露地层为中太古界集宁岩群黄土窑岩组(Ar2h)石榴石浅粒岩和黑云石榴斜长片麻岩，古近系渐新统呼尔井组和乌兰戈楚组(E3wl+h)砂岩、砂砾岩夹泥岩，新近系中新统老梁底组(N1l)砂砾岩、粉砂岩及汉诺坝组(N1h)伊丁玄武岩，新近系上新统宝格达乌拉组(N2b)红色粘土夹砂砾岩(图2)。

3.1.2 构造

矿区内断裂构造比较发育，以北东向、北西向为主，次为近南北向，规模均较小。北东向、北西向构造带内以碎裂岩为主，构造岩大多具硅化、绿泥石化、绢云母化、褐铁矿化，偶见黄铁矿化。近南北向断裂构造多有石英(细)脉充填。多期次构造活动为含矿热液运移和储存提供了极其有利的场所。

3.1.3 成矿母岩特征

表1 内蒙古浑源窗等四幅矿调1/5万化探综合异常地球化学异常评价系统评分评序结果表Table 1 The geochemical anomaly evaluation system grade and evaluate and range consequence chart of comprehensive geochemical prospecting anomaly of Hunyuanyao and the other four 1/50 000 geological mine survey in Inner Mongolia

图2 曹四夭钼矿区地质图Fig.2 Geological map of the Caosiyao molybdenum deposit

矿区内发育燕山期花岗斑岩，呈岩株、岩枝状侵入于中太古界黄土窑岩组(Ar2h)中，分别为早白垩世曹四夭多斑花岗斑岩(K1C1γπ)、曹四夭少斑花岗斑岩(K1C2γπ)。

多斑花岗斑岩(K1C1γπ)：出露面积约0.06 km2，呈灰白色，斑状结构，基质微粒结构，块状构造。斑晶：钾长石(为正长石)呈2～15 mm半自形板状，约占20%；斜长石1～2 mm半自形板状，强绢云母化，污浊状，约占10%；石英1～5 mm，浑圆化半自形晶，局部可见熔蚀港湾状，约占15%。基质主要由微粒状长英质构成。岩石具较强的黄铁绢英岩化，铁锰矿化及钨钼矿化。

少斑花岗斑岩(K1C2γπ)：出露面积约0.02 km2，呈浅肉红色－浅黄灰色，斑状结构，基质呈微粒结构，局部呈霏细状结构，块状构造。斑晶以钾长石为主，呈0.5～1 mm半自形板状，含量较少或无，基质主要由微粒状长英质构成。岩石具有较强的黄铁绢英岩化，铁锰矿化及钨钼矿化，与多斑花岗斑岩(K1C1γπ)呈脉动式侵入接触。

3.2 成矿母岩地球化学特征

花岗斑岩微量元素背景含量与测区其它地层和岩体相比，其Mo、W、Pb、Cu、Sn、Au、Ag、As、Sb、Bi十种元素含量均明显偏高。尤其是Mo、W元素背景含量为地壳丰度值的15.9倍、43.7倍(表2)。这表明Mo矿体的成矿物质来源于燕山期花岗斑岩。

3.3 成矿母岩岩石化学特征

成矿母岩岩石化学成分见表3。根据里特曼指数计算公式σ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)计算出σ=1.38，σ值介于1.00～1.38之间，结合SiO2、K2O和碱值等参数特征可以看出岩体属于高酸、高钾、高铝、低镁钙的特征，为环太平洋型钙碱性系列的超浅成侵入岩(表3)。

如果以Fe2O3/(Fe2O3+FeO)作为氧化指数来衡量，兴和曹四夭钼矿床的氧化指数为0.80～0.97之间，平均值为0.89，结合其它岩石学特征，说明该矿区花岗斑岩为超浅成侵入岩，其定位深度不超过1 km。

应用锆石同位素测年，兴和曹四夭钼矿床成矿母岩花岗斑岩的测定结果为131～134 Ma[锆石206Pb/238U加权平均年龄，中国地质科学院矿产资源研究所]，地质年代属早白垩世，属燕山中期岩浆活动期（据1/5万内蒙古浑圆窑等四幅矿调报告）。

4 矿床地球化学特征

围绕曹四夭1/5万综合异常，通过1/1万地质简测、1/1万岩屑测量［4］等地质工作，圈出了1－甲1以钨钼为主的综合异常(图3)。

4.1 元素分布规律

1/1万矿区各元素的地球化学特征及异常特征值见表4。

由表4可知，矿区内W、Mo、As三元素Kk均大于3，为强富集元素；而Cu、Zn、Au三元素Kk均小于1，低于地壳丰度值，呈贫瘠元素。表4中的8种元素的变异系数均大于1，其中Mo、Au、Sb三元素Cv均大于3，呈强分异状态。以上事实说明矿区内元素所受机械和化学分异作用十分强烈，但Mo、W的强富集的分布规律对矿区目标矿种的选择提供了重要依据。

4.2 矿区地球化学异常评价

为进一步研究各种单元素之间的共生组合关系，选取对异常区有影响因素的样品所做的R型聚类分析结果(图4)进行分析研究［5-6］。

在相似系数约为0.48的水平上，元素自然地分成三组：Mo、Cu、W、As、Sb为第一组，Pb、Zn组合为第二组，Au自成一组。第一组合高、中、低温元素的混合出现，可预示成矿热液的多期叠加，Au的自相关表明Au元素成矿地质条件与Mo、W等有很大的差异性。

5 曹四夭钼矿成矿地球化学模型分析

曹四夭钼矿床地表元素水平分带(东西向)［7-8］为：从矿体中心至外围为Mo(Sb)-W(As)-Zn-Pb-Sb-As-Cu-Au(W)。Sb、As、W在矿体中心和外围反复出现和矿区异常分带现象吻合，反映岩浆热液活动的叠加效应。

ZK0800钻孔选取矿体中心部位－穿透矿体部位所做的原生晕分析结果为：矿体中心－尾部元素垂直分带为Mo-Zn-W-As-Cu-Pb-Sb-Ag-Bi-Au，与地表元素水平分带结果基本一致。

根据元素水平分带选取出Mo+W+Zn(地表矿体及近矿元素)和Cu+As+Sb(地表远矿及指示元素)分析，数据经标准化处理，编出两组元素比值平面等值线图(图5)。

表2 内蒙浑源窑等四幅矿调不同岩石单位元素含量背景值统计表（据1/5万内蒙古浑圆窑等矿调报告）Table 2 Element content background value statistical chart in different rock unit in Hunyuanyao and the other four 1/50 000 geological mine survey in Inner Mongolia

表3 岩石化学成分分析结果一览表Table 3 Analysis results list of rock chemical composition

图5示出蓝线区域为等值线梯度带。右边梯度带推测为钼矿体边部特征，辉钼矿化逐渐变弱与黄铁矿化逐步变强对应。当梯度带等值线小于1.3时辉钼矿化逐次尖灭。左边梯度带由于新地层覆盖关系，有效化探样品不足，该梯度带推测只能反映钼矿体受覆盖。梯度带内高值区域，推测为钼矿体的一级成矿潜力区，即品位规模最好地段。

图3 矿区1/1万地球化学异常剖析图Fig.3 Profile chart of the 1/10 000 geochemical anomaly in ore destrict

表4 曹四夭钼矿区元素地球化学特征值一览表Table 4 Element characters of geochemistry list in the Caosiyao molybdenum deposit

图4 R型聚类分析谱系图Fig.4 Type R cluster analysis dendrogram

相同区域的物探1/1万激电测量，为一大规模高幅频低电阻异常，异常走向近南北向，视幅频率Fs值均大于1.5%，最高值14.75%，视电阻率为50～400Ω·m，尤其视幅频率Fs高值带与ρs视电阻率低值带套合好，高极化低电阻特征极为显著，因地表岩石蚀变强烈，钨钼矿化较普遍，深部存在富硫化物可能性极大。

1/5千综合剖面测量结果显示，1/1万激电面积性测量发现的激电异常得到了很好的重现，视幅频率Fs值1.5%以上异常规模进一步扩大，总体分布和形态与1:1化探(Mo+Zn+W)/(Cu+As+Sb)等值线梯度带特征非常吻合(图6)。

在化探样品有效的前提下，(Mo+Zn+W)/(Cu+As+Sb)等值线梯度带环绕的面状区域内为钼矿体分布范围，等值线强度和浓集规模反映钼矿体品味和厚度特征，这正是少斑花岗斑岩与中太古代黄土窑岩组地层内外接触带的产出区域，已施工钻孔ZK0000、ZK0800、ZK0807、ZK1608、ZK0808、ZK0816分别控制了400～900 m厚的钼矿体。

6 异常与成矿母岩及蚀变矿化的关系

岩屑化探异常显示，以Mo为主的综合异常均围绕燕山期花岗斑岩出露形态展布，在少斑花岗斑岩与黄土窑岩组外接触带蚀变矿化最强烈，以面型蚀变为主，主要有硅化、绢云母化、钾长石化、黑云母化、绿泥石化、辉钼矿化、黄铁矿化、褐铁矿化等，次为萤石化、方柱石化、次闪石化及后期碳酸盐化；辉钼矿化与硅化、绢云母化、钾长石化关系密切。围岩裂隙发育，钨钼矿化呈网脉状及细脉状分布；多斑花岗斑岩与黄土窑岩组内外接触则没有明显钼矿化特征，只有该接触带同时作为少斑花岗斑岩的外接触带附近时，钼矿化才强烈；在岩体外接触带发现有黑钨矿化，主要呈脉状、网脉状，其中沿早期构造破碎带充填的黑钨矿化石英脉钨含量相对较高。据外接触带施工槽探取样分析结果，外接触带地表钼矿石最高品位为0.069%，均为氧化矿。

图5 曹四夭钼矿区1/10 000(Mo+W+Zn)/(Cu+As+Sb)平面等值线图（1/10 000）Fig.5 1/10 000(Mo+W+Zn)/(Cu+As+Sb)plane equivalence value map in Caosiyao molybdenum ore district，Xinghe county

图6 曹四夭钼矿区1/5 000综合剖面激电中梯FS平面等值线图（1/10 000）Fig.6 1/5000 composite profile and plane equivalence value map of IP used central gradient array methed in Caosiyao molybdenum ore district，Xinghe county

这表明钼矿体主要受少斑花岗斑岩外接触带控矿的突出特征［9-11］。

7 结语

内蒙古兴和县曹四夭钼矿床地球化学异常特征为：①矿床地球化学异常是区域水系沉积物及土壤异常的进一步重现和加强，更加清晰地指示了矿床的分布范围；②矿床地球化学异常受少斑花岗斑岩与黄土窑岩组地层外接触带控制明显；③异常呈多元素组合，不仅强度大，浓集中心明显，且具分带性；④综合异常分带与元素分带一致。

曹四夭钼矿床的地球化学成矿模型为：元素水平分带从矿体中心至外围为Mo(Sb)-W(As)-Zn-Pb-Sb-As-Cu-Au(W)。垂直分带矿体－矿尾为Mo-Zn-W-As-Cu-Pb-Sb-Ag-Bi-Au。(Mo+Zn+W)/(Cu+As+Sb)等值线梯度带指示钼矿体边部，且当比值＜1.3时钼矿体尖灭。

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Discuss on the Molybdenum Deposit Geochemical Characteristics and Metallogenic Model in Xinghe County,Inner Mongolia

LI Xiang-zi1,BAN Yi-hong1,QUAN Zhi-xin1,WENG Ji-chang1,2,WANG Wei-dong
(1.NO.2 Geoexploration Party of Henan Bureau of Geoexploration and Mineral Development,Xuchang 461000,China;2.Geological Survey,Zhengzhou 450007,China)

The Caosiyao molybdenum deposit in Xinghe County，Inner Mongolia is a super-huge type deposit，which was newly found by the No.2 Geoexploration Party of Henan Bureau of Geoexploration and Mineral Development.The molybdenum resources can be estimated to more than 200 million tons based to the exploration work.Through the analysis on the geochemical characteraistics of the deposit，the authors think that the debris geochemical measurement is a effective method to find porphyry molybdenum ore.The main molybdenum body outcrops are strictly limited in the comprehensive abnormal center of the element Mo、W、Cu、Pb、Zn、As and Sb.The metallogenic parent rock,granite porphyry is not only the main ore-control facter but also the crucial ore-hunting indicator.Element combination classification and horizontal zoning characteristics indicate the direction of the orebody prospecting.The three elements weighted ratio figure(Mo+W+Zn)/(Cu+As+Sb)reveals the molybdenum ore body’s surficial denudation level and indicates the characteristic of correspondence between moltbdenum ore body margin and geophysical and geochemical equivalent line gradient belts.Consequently the metallogenic geochemical model of the Caosiyao molybdenum deposit was established.

Caosiyao molybdenum deposit;metallogenic parent rock;geochemical characteristic;equivalent line gradient belts;metallogenetic geochemical model;Xinghe in Inner Mongolia

P618.65

A

1672－4135（2012）01－0039-08

2012-02-09

内蒙古自治区兴和县曹四夭钼矿预查项目（09-1-KC045）

李香资(1973-)，男，河南许昌人，地质工程师，本科学历，该基金项目项目负责，Email:banyihong2008@163.com。