海南省保亭县新村钼矿地质特征及成因探讨

王 龙，廖香俊,2

（1.中国地质大学地球科学学院，武汉 430074；2.海南省地质局，海口 570206）

海南岛地处华南板块南部，矿产资源十分丰富，是我国传统上重要的金矿和高品位铁矿产地。随着勘查工作的深入开展和1:5万地球化学填图的顺利进行，在海南省琼海县、琼中县、保亭县和乐东县相继发现了梅岭（小型）、高通岭（小型）、石门山（中型）、新村（中型）和罗葵洞（大型）等一批具有工业价值的钼矿床（图1）。到目前为止，仅有少量研究资料涉及这些矿床[1-4]，有关这些钼矿的研究尚处于起步阶段。

新村钼矿位于三亚市以北33 km的保亭县境内。本矿床于2001年海南省地质综合勘察院对新村-六罗地区进行的1:5万水系沉积物调查中发现。2006年至今，海南省地质综合勘察院对矿区进行详细的地质普查工作。通过槽、坑、钻等探矿手段对该矿区进行了控制，新村钼矿床业已达中型规模。本文在前人工作的基础上，通过野外调查及样品测试，对新村钼矿区的地质背景、矿床特征及成因等方面进行研究。

1 区域地质背景

海南岛位于欧亚大陆东南缘，隶属华夏板块（图1）。以王五-文教和九所-陵水深大断裂为界可将海南岛划分为三个大地构造单元:雷琼新生代断陷带、五指山加里东褶皱带和三亚地块。新村钼矿区位于九所-陵水断裂带南缘。

海南岛地层单元大致由4个构造地层单元组成，分别为中-新元古界变质结晶基底、寒武系-二叠系浅海相-陆相沉积盖层、白垩系陆相碎屑沉积和火山岩以及新生代基性熔岩。地质历史上曾经历两次大的构造抬升，因而无泥盆系和中三叠系-侏罗系的沉积记录。岩浆活动在本区较为剧烈，侵入岩出露面积约占海南岛陆地总面积的46.6%。根据前人的研究成果及大量的同位素测年数据，显示海南岛主要的构造岩浆活动时间为299～233 Ma和112～82 Ma，为海西-印支期和燕山晚期。海西-印支期和燕山晚期的侵入岩分别占海南岛陆地总面积的35%和10.3%。海西-印支期侵入岩由石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和钾长花岗岩组成，燕山晚期花岗岩由花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩和花岗斑岩组成，它们分别与I型、S型和I型花岗岩具有亲和性。区域上除了发育近E-W向的王五-文教断裂和九所-陵水断裂外，E-W向的昌江-琼海和尖峰-万宁断裂也较为明显。NE向、N-S向、NW向小断裂十分发育，韧性剪切活动也较为显著，其中NNE走向的戈枕韧性剪切带对海南岛金矿床的分布具有重要的控制意义。

图1 海南岛地质图（a）及其大地构造位置图（b）（据文献[3,5-6]修改）Fig.1 Simplified geological map of Hainan island(a)and tectonic units in South China Block

同安岭火山岩盆地除了赋存有新村钼矿和罗葵洞钼矿外，尚有六罗金矿、南改金矿、摩天岭铜矿、岭壳铜矿产出，为一典型的“聚宝盆”，这些矿床在时空分布上均与白垩系陆相火山岩沉积地层和白垩纪侵入岩浆活动有关。

2 矿区地质

矿区位于同安岭白垩系火山岩盆地东缘，与东部的保城岩体相接（图2），地质历史上曾经历了早白垩世陆相火山喷发和燕山晚期酸性侵入体侵位两期岩浆热事件。

2.1 地层

矿区出露的地层主要由下白垩统岭壳村组（K1lk）陆相火山岩及以石英二长斑岩-花岗斑岩-斑状二长花岗岩为主的次火山岩序列构成。

岭壳村组火山岩地层位于同安岭火山岩盆顶部，属第二旋回火山喷发的产物。该组为一套中酸性、酸性火山岩系，以流纹质火山熔岩及火山碎屑岩为主，夹数层英安质火山岩，底部以流纹质含砾凝灰岩为主。该组火山岩与下伏汤他大岭组火山岩呈喷发不整合接触。

什堆矿段的钻探以及中南部地区的钻孔资料（亚洪ZK0001）均显示，岭壳村组火山岩层东部发育一套自下而上的由石英二长斑岩-花岗斑岩-斑状二长花岗岩为主的中酸性斑状岩性组合。本次以约140 m的ZK201号钻孔为例进行研究，其特征如下:

斑状二长花岗岩:位于钻孔顶部，厚约27 m，部分岩性段夹杂肉红色细晶岩和花岗斑岩。深灰色，不等粒结构，块状构造。造岩矿物主要由石英（15%）、斜长石（55%）、条纹长石（20%）、角闪石（3%）、黑云母（4%）组成，粒径 0.5～3 mm；石英溶蚀现象较为明显。发育不同程度的构造裂隙，沿裂隙通常可见较为明显的金属矿化。

花岗斑岩:位于钻孔中段，以钾长花岗斑岩为主，厚约20.4 m。灰红色-肉红色，斑状结构。造岩矿物主要由石英（10%～29%）、斜长石（3%～15%）、正长石（15% ～20%）、条纹长石（45% ～64%）、黑云母（3% ～4%）组成；斑晶由零散分布的具聚片双晶的更长石、已绿泥石化的黑云母、它形金属矿物和均匀分布的它形条纹长石组成，粒径0.5～5 mm；基质由零散分布于斑晶间隙的的石英、正长石以及微细粒的斜长石组成，粒径0.05～0.4 mm。可见明显的石英溶蚀结构，石英脉和破碎带较为发育，常见辉钼矿、黄铁矿、绿泥石化、绿帘石化及碳酸盐岩。

石英二长斑岩:位于钻孔深部，厚约56.6 m。淡红色，斑状结构。造岩矿物主要由石英（10%～15%）、斜长石（10% ～20%）、正长石（7% ～25%）、条纹长石（44% ～60%）、黑云母（3% ～4%）组成；斑晶由它形金属矿物、绿泥石化的黑云母、具聚片双晶和表面绢云母化的更长石以及零散分布的条纹长石组成，粒径1～4 mm；基质由分布在斑晶间隙的它形石英、正长石及斜长石组成，粒径0.1～0.8 mm。发育不同程度的构造破碎和绿帘石化、绿泥石化，黄铁矿、辉钼矿常见。

脉岩:来自亚洪ZK0001孔，厚约9 m，顶底接触岩性均为石英二长斑岩。深灰色，基质具交织结构。造岩矿物主要由斜长石（70%）、铁矿（10%）、方解石（5%）、玻璃质转化的绿泥石斑晶（15%）；斑晶由少量斜长石组成，粒径0.5～0.8 mm；基质由含铁矿物、斜长石、方解石组成，粒径0.2～0.3 mm。基质和斑晶中斜长石聚片双晶均不明显。综合定名为斜长安山岩。

上述三类花岗岩之间为渐变关系，呈现出明显的似层状展布特征，其岩性、结构构造可与岭壳村组火山岩相对比。结合其产出部位、区域岩石对比、浅成-超浅成形成特点以及脉岩的穿插等特征判定该系列岩石组合为次火山岩组合。钻孔资料显示，次火山岩带整体上呈现西厚东薄的特点，与底部及东部的灰白色二长花岗岩呈侵入接触。通常次火山岩与火山岩源自同一岩浆房，其活动时代相近。结合同位素资料①，推测该次火山岩侵位时间大致为122～107 Ma。

图2 海南岛新村钼矿矿区地质图Fig.2 Geological map of Xincun Mo deposit in Hainan island

2.2 侵入岩

在ZK201孔石英二长斑岩底部及东部发育一套浅灰白色斑状二长花岗岩（见图2），造岩矿物主要由石英（20%）、斜长石（55%）、正长石（20%），黑云母（3%）组成。以大颗粒的钾长石斑晶为主要特点，个别斑晶可达1.2 cm×2.6 cm，除颜色外，该特征为侵入体与次火山岩的显著区分标志。该套侵入体为后期侵位的保城岩体的一部分，其侵位时代大致为96Ma左右[7]。

2.3 构造

与矿区成矿作用有关的主要构造为NEE走向的九所-陵水断裂，该断裂间接控制着矿区及其外围的Mo-Cu-Au矿化。矿区还发育有不同方向的小断裂，如NE向、NW向、N-S向及近E-W向，其中NW向断裂（如F1、F2）与矿区的钼矿化具有重要的联系。

3 矿床地质特征

新村钼矿主矿体位于矿区的东北缘，什堆村一带。现共圈出有工业价值的钼矿脉39条，矿脉走向NWW、倾向NE，沿走向长200～700 m，深5～600 m，矿体厚度介于0.97～22.87 m之间，品位0.03%～0.1%，最高可达0.885%。矿（化）体多呈平行的脉状密集展布(图3)，与主要的构造线方向一致。目前在次火山岩带和晚期的侵入体（保城岩体）中，均发现有工业价值的钼矿脉(图3)。

矿石类型主要为石英脉型和细脉浸染型，少量矿石产出于碳酸盐脉中。石英脉型矿石:辉钼矿以自形-半自形粒状、叶片状、团块状赋存于石英脉中及石英脉的两壁，石英脉脉宽多介于1～3 cm，个别可达10 cm。细脉浸染型矿石:辉钼矿主要以细脉-侵染状产出，其产出方式有:①呈侵染状分布于脉石矿物中；②沿矿脉的两壁及围岩的节理裂隙呈几乎纯辉钼矿薄膜产出；③沿岩石的微裂隙充填。

钼矿石均为原生矿石，在部分露头上可见钼华。金属矿物主要为黄铁矿和辉钼矿，含少量黄铜矿、方铅矿、褐铁矿、金银矿、赤铁矿、磁铁矿及辉铋矿；非金属矿物主要为石英、正长石、斜长石，含少量黑云母、白云母、碳酸盐、绿泥石和绿帘石。矿石具有自形-半自形结构，薄膜状、细脉状、角砾岩状和侵染状构造。

图3 新村钼矿4号线勘探剖面图Fig.3 Geological cross-section of No.4 exploration line from the Xincun Mo deposit

围岩蚀变在矿区较为发育，主要的蚀变类型有:钾长石化、碳酸盐化、高岭土化、硅化、青磐岩化及黄铁矿化等。

4 地球化学特征

4.1 同位素年龄

辉钼矿Re-Os体系具有封闭温度高，富集Re的同时基本不含普通Os，在金属矿床中广泛分布的特点。相对于传统的Rb-Sr法和K-Ar法，Re-Os同位素定年更能准确反映金属硫化物矿床的矿化年龄，因而辉钼矿Re-Os同位素定年是目前金属硫化物矿床年代学研究的最有效工具。

鉴于矿石分石英脉型和细脉浸染型，因而在矿区分别对两种矿石类型分别采样分析。采集石英脉型矿石4件，细脉浸染型矿石2件（样品位置见表1、图2），其中矿石样品XC-12来自后期灰白色二长花岗岩。样品测试在中国科学研广州地球化学研究所同位素地质年代学重点实验室完成。仪器型号为X7型质谱仪，分析流程参见Sun等（2010）[8]。

分析结果见表2。石英脉型矿石与细脉浸染型矿石同位素年龄相近。5件辉钼矿样品(除XC-5)获得 Re-Os模式年龄介于95.6±0.89～97.8±0.5 Ma，等时线年龄为 97.7±1.3 Ma（MSWD=1.03），加权平均年龄为 97.2±0.5 Ma（MSWD=0.99）（见图 4）；1 件辉钼矿样品（XC-5）获得112.3±4.2 Ma的模式年龄(见表2)。由于Re-Os体系较为稳定，后期的叠加矿化、流体活动及热变质作用均不能改变体系的稳定性[10-13]，因而该单点年龄仍有地质意义。明显的，矿化年龄分为97.15 Ma和112.3 Ma两群，两者之间相差15 Ma，暗示矿区经历两期矿化事件。研究显示，大规模成矿时间与构造热事件的时间相近或略晚，而本次测试所获得的112.3 Ma的成矿时间远大于后期保城岩体的侵位时间（96 Ma），说明该矿化年龄可能与122～107 Ma的火山岩浆作用有关。95.6±0.9～97.8±0.5 Ma的矿化事件可能与保城岩体侵位关系密切。

表1 样品描述Table 1 Description of the samples

表2 新村钼矿床辉钼矿Re-Os同位素分析结果Table 2 Results of Re-Os isotopic analyses of molybdenite from Xincun Mo deposit.

图4 新村钼矿Re-Os等时线图（左图）和加权平均图（右图）Fig 4 Re-Os isochron(left)and weighted average(right)age of molybdenites from Xincun deposit

4.2 硫同位素特征

矿石主要的金属硫化物为辉钼矿和黄铁矿，黄铜矿及其它金属硫化物少见，本次硫同位素测试主要针对辉钼矿和黄铁矿进行，共采集硫同位素样品5组，共8件同位素金属硫化物样品（其中XC-S-2、XC-S-3 号，XC-S-4、XC-S-5 号，XC-S-6、XCS-7号样品分别来自2、3、4号母样，XC-S-11来自6号母样，XC-S-13来自12号母样），样品位置见（表1、图2）。S同位素样品测试在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室用MAT251同位素质谱仪测定完成，分析结果见表3。

测定结果显示，整体上辉钼矿的δ34S大于黄铁矿的 δ34S 值，同一矿脉样品（如 X C-S-2、3，XC-S-4、5，XC-S-6、7）也显示出同样的变化规律。4 件辉钼矿样品的δ34S值为5.94‰～9.34‰，平均值为7.28‰。4件黄铁矿样品的δ34S值为-0.24‰ ～5.43‰，平均值为2.48‰。一般情况下，在S同位素分馏达到平衡条件下，共生硫化物的δ34S值显示硫酸盐＞＞辉钼矿＞黄铁矿＞闪锌矿＞磁黄铁矿＞黄铜矿＞方铅矿＞辉铜矿＞辉铋矿＞辰砂顺序递减的规律[14]。新村矿区不论是同一样品还是整体上，硫化物的δ34S值显示辉钼矿＞黄铁矿的特征，表明在成矿过程中共生的硫同位素分馏达到了平衡。

表3 新村钼矿硫同位素组成Table 3 Sulfur isotopic composition of sulfides from Xincun molybdenum deposit,southern Hainan island

研究区矿石样品中的δ34S值变化于-0.24‰～9.34‰，变化范围较宽，显示沉淀的硫化物硫源较为复杂。在判断硫来源时，必须依据硫化物沉淀期间热液的总硫同位素组成（δ34S∑）。在新村矿区，矿石矿物主要以辉钼矿和黄铁矿为主，无硫酸盐矿物出现，显示成矿热液为以H2S为主的还原性热液，那么在平衡条件下可以根据黄铁矿的S同位素组成来近似代表整个热液体系的总硫[15]。因而，新村钼矿的矿化热液的δ34S∑近似为2.48‰。天然成矿热液的总硫同位素组成（δ34S∑）一般可分为4组，即0‰、5‰ ～15‰、约20‰及较大的负值。接近0值的矿床其S同位素为火成来源，包括岩浆释放的硫和从火成岩硫化物中淋滤的硫；总硫近于20‰的矿床，硫来自于大洋水和海水蒸发岩；总硫具中间值的矿床，硫来源较为复杂，可能来自围岩中侵染状硫化物（无机还原成因）或其它更老的矿床；总硫同位素组成为较大负值的则表明硫来源于开放沉积条件下的细菌还原成因硫[16]。本研究区的总硫值接近于0，说明成矿流体中的硫主要来源于岩浆热液。

4.3 氢氧同位素特征

为了揭示成矿热液的来源问题，本次还对三件含矿石英样品进行了H、O同位素测试。XC-HO-1、XC-HO-6来自1号和6号母样，矿物组合为Q+Mo；XC-HO-4来自4号母样，源自构造裂隙带，矿物组合为Q+Mo+Py+Cpy。具体采样位置见（表1）。样品测试在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成，测试仪器为MAT253EM质谱仪，测试精密度为±0.2‰。分析结果见表4。

三件样品的δDV-SMOW值介于-55‰ ～-85‰之间，均值为-69‰；δ18OV-SMOW 值介于 9.2‰ ～13‰，均值为10.6‰。由于样品及围岩中无代表高温的钾化蚀变也无代表低温的碳酸盐矿物出现，主要矿物组合为石英+金属硫化物，因而根据300℃的平衡温度对δ18OH2O做出估计，采用石英-水分馏方程 1000Inα石英-水=3.38×106T-2-3.4[14]，计算出石英的δ18OH2O值介于2.3‰ ～6.1‰之间，均值为3.7‰。在δD-δ18OH2O图解上显示(图5)，成矿流体应为岩浆流体和大气降水流体的混和流体。

5 矿床成因探讨

5.1 区域成矿时间对比

海南岛燕山晚期（112～82 Ma）是继海西印支期（299～233 Ma）发生大规模岩浆作用的又一关键时期。现有的矿床同位素定年资料表明，海南岛大量的钼矿床形成均介于103～80 Ma之间，成矿与成岩时间一致。高精度的Re-Os地质年代学研究显示，高通岭钼矿的矿化年龄为98.4±2.5 Ma[3]；罗葵洞钼矿的Re-Os模式年99.6±0.5 M、99.8±1.1 Ma和100.1±1.3 Ma；石门山 Mo-Pb-Zn矿获得80.2±0.6 Ma和 88.6±1.0 Ma的模式年龄；文且钼矿获得模式年龄103.9±1.0Ma②。本文研究显示，新村钼矿主要的矿化发生在97.2±0.5 Ma（在112Ma左右可能还经历一期矿化作用）。表明燕山晚期是海南岛发生大规模钼矿化的关键时期。

表4 新村钼矿床H、O同位素分析结果Table 4 Hydrogen and oxygen isotopic data of the Xincun Mo deposit

华南地区中生代的金属矿化时间大致划分为三期[17-19]，它们分别为晚三叠纪（230～210 Ma）、中-晚侏罗纪（170～150 Ma）和早-中白垩纪（110～80 Ma）。显然，与整个华南大区大规模成矿时限相比，海南岛钼矿床的成矿作用与华南地区第三阶段成矿作用可在时间上对比。新村钼矿床的形成恰是这种大规模成矿时间的重要例证。

图5 新村钼矿床成矿流体的δD-δ18OH2O图解Fig 5 δD versus δ18OH2Odiagram of Xincun Mo deposit

5.2 成矿地质条件

矿区发育一套次火山岩组合，其岩性序列（自下而上）为石英二长斑岩-花岗斑岩-斑状二长花岗岩。该斑状岩性组合的形成时间大致与西部同安岭火山岩浆活动时间相近。现有资料显示，钼矿脉主要赋存于该套次火山中。根据矿脉在岩石单元中的穿插关系确认97.2±0.5 Ma的矿石时间为矿区的主矿化期，该结果与保城岩体96 Ma（Rb-Sr法）的侵位时间在同位素误差范围内一致，与次火山岩结晶年龄（122～107 Ma）相差较大，说明次火山岩带为主要的赋矿单元。另外，本次还获得了一个112 Ma的矿化年龄，暗示在火山岩结晶过程中亦有矿化出现，这与前人统计出的火山岩中有高的Mo元素背景含量③的结论较为一致。

侵入岩浆活动是矿区成矿的的重要因素，它为新村矿区矿床的形成提供热动力条件，还为矿体的形成提供物质和流体来源。1件赋存于灰白色斑状二长花岗岩破碎带中的辉钼矿（XC-12）矿化年龄显示97.2±0.6 Ma，与保城岩体的结晶年龄相近，指示它们之间有成因联系。S同位素测定结果显示，硫源主要起源于该期侵入体。前人的统计材料③显示在燕山晚期的侵入体普遍具有较高的Mo元素含量，间接说明Mo也是来自侵入体的。

NEE向九所-陵水深大断裂是控制矿区及外围Mo-Cu-Au成矿最重要的构造条件。另外在矿区还发育有NW向、近N-S向、NE向及近E-W向四组断裂，而且断裂中均有不同程度的辉钼矿、黄铁矿化，其中NW向断裂对矿体的控制较为显著。如F1和F2断裂，在图2中该两组断裂均垂直勘探线，在图3中ZK401恰处于两断裂之间；F1断裂产状和 F2断裂产状分别为（30°～ 32°）∠（42°～ 60°）和（35°～ 50°）∠（42°～ 55°），主要的矿脉产状为 25°∠（20°～60°），在产状上两者较为一致。在空间上断裂与矿体直接相关，产状上高度一致，可见断裂构造直接控制着新村矿区矿床的形成。

5.3 矿床成因

总结上述分析，认为新村钼矿床属受断裂构造控制的脉型钼矿床，早期火山活动有一定矿化作用，成矿物质主要来源于后期岩浆热液的热液脉型矿床，其主矿化时代为 97.2±0.9 Ma～97.8±0.5 Ma。矿床成因模式如图6所示。

图6 海南岛新村钼矿床成因模式图Fig.6 Metallogenic model of Xincun Mo deposit,Hainan island

6 结论

本文在研究新村钼矿床的地质特征、地球化学特征的基础上，结合前人的研究成果，得出以下认识:

（1）新村钼矿床属脉型钼矿，其成因上与海南岛燕山晚期酸性侵入体有关。钼矿体主要赋存于早白垩纪次火山岩带，主要的矿石类型有石英脉型和细脉-浸染型。

（2）通过精确的Re-Os同位素体系精确定年，获得 95.6±0.9～97.8±0.5Ma和 112.3±4.2Ma两组年龄值，表明新村钼矿床可能经历两期矿化事件。根据断裂和矿体在岩石单元中的穿插关系，确认前者为主成矿期。

（3）稳定同位素研究显示，硫源为晚期岩浆源，成矿流体来源为岩浆流体与大气降水流体的混合流体。

（4）新村钼矿床的矿床成因为次火山岩容矿（含矿），含矿热液沿构造裂隙充填交代的热液脉型钼矿床。

注释:

①宜昌地质矿产研究所,海南省地质调查院.海南岛乐东、陵水幅1:25万区域地质调查报告.2004.

②广州地球化学研究所,海南省地质调查院.海南岛构造演化特征及钼（铜）成矿作用专题研究工作报告.2010.

③海南省地质矿产勘查开发局.海南省成矿系列及成矿预测研究.2001.

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