大别山北麓斑岩型钼矿床地质特征、成矿时代及其成矿构造背景

2014-07-18刘清泉张智慧李永峰罗正传谢克家

地质与勘探 2014年2期

刘清泉，张智慧，李永峰,3，罗正传,3，谢克家

(1. 中南大学地球科学与信息物理学院，有色金属成矿预测教育部重点实验室，湖南长沙 410083；2. 河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南郑州 450016；3. 河南省有色金属地质勘查总院，河南郑州 450052)

刘清泉1,2,3，张智慧2，李永峰2,3，罗正传2,3，谢克家2

在野外调查和测试分析的基础上，结合前人的研究成果，综合论述了大别山北麓斑岩型钼矿床的地质特征、形成时代和构造背景。大别山北麓斑岩型钼矿床总体沿区域构造线呈北西向狭长带状展布，具有近东西向成带、南北向成群的空间展布特征，其形成与燕山期中酸性浅成-超浅成小型花岗斑岩体有关，钼矿床直接产于岩体内外接触带及其附近的围岩中，矿床类型主要为斑岩型、斑岩-矽卡岩型及少量热液石英脉型。结合Re-Os同位素年龄数据，探讨了大别山北麓斑岩型钼矿床的成矿物质来源、成矿流体、成矿时代、主要成矿作用的时限以及成矿地球动力学背景。结果表明：大别山北麓地区钼矿床的主要成矿作用时限为142～137 Ma和127～110 Ma，对应的地球动力学背景为中国东部地球动力学体制大转换晚期的岩石圈拆沉及伸展减薄的构造背景。

大别山北麓钼矿床特征成矿时代成矿背景

Liu Qing-quan, Zhang Zhi-hui, Li Yong-feng, Luo Zheng-zhuan, Xie Ke-jia. Geologic features, mineralization epoch and tectonic setting of molybdenum deposits in the northern Dabie Mountains[J]. Geology and Exploration, 2014, 50(2):0199-0215.

大别造山带为秦岭造山带东延部分，是华北板块和扬子板块两大板块碰撞拼合的典型区域。区内构造变动频繁，岩浆活动强烈，成矿地质条件十分有利。大别山北麓钼矿带西起河南省罗山县灵山地区，东至安徽省金寨县沙坪沟地区，长约350km，宽20～50km，面积约6000km2，大致呈近东西向成带、南北向成群的空间展布特征，总体走向沿区域构造线呈北西向狭长带状展布。自西向东依次分布有天目沟、肖畈、母山、陡坡、大银尖、姚冲、千鹅冲、汤家坪、沙坪沟、银山等钼矿床及众多的钼矿化线索(杨泽强，2007；罗正传等，2010；张怀东等，2010；李法岭，2011；李毅，2013)，是继东秦岭之后我国中部又一个重要的钼矿集区。2000年之前，该区仅发现了母山、肖畈、大银尖等几个中小型钼矿床(点)。近年来，随着该地区勘查投入大幅度增加，相继发现了汤家坪大型钼矿床和千鹅冲、沙坪沟等超大型矿床(杨泽强，2007；罗正传等，2010)，同时还发现了一大批中小型矿床，与东秦岭钼成矿带相连，构成了中国最大的钼矿省，探明钼资源储量约500万t(Maoetal., 2011)，成为河南省近几年来实现地质找矿的重大突破地区之一(李俊平等，2011)。

20世纪60年代出现的Re-Os同位素测年技术，于80年代逐渐成熟(李永峰等，2004a)。近几年，采用该方法对大别山北麓斑岩型钼矿床开展定年研究，相继发表了大批精测的年龄数据(杨泽强，2007；罗正传等，2010；杨梅珍等，2010，2011；李法岭等，2011；卢欣祥等，2011)，为准确厘定大别山北麓斑岩型钼矿床的成矿时代及其成矿物质来源和成矿环境，进而准确划分大别山北麓成矿作用时限及其特征，探讨地球动力学背景、演化规律和成矿过程，提供了重要科学依据。本文作者在实际研究的基础上，结合前人的基础研究成果，综合论述了大别山北麓斑岩型钼矿床的基本特征、成矿物质来源以及成矿年代，重点探讨其形成的地球动力学背景。

图1 大别造山带地质略图(据杨泽强，2007) Fig.1 Geological map of the Dabie oregenic belt (after Yang, 2007) 1-中新生代地层(K-E)；2-二郎坪(Pt3-Pz)；3-龟山岩组(Pt2g)、南湾组(Dn)；4-肖家庙岩组(Z-O1)x；5-秦岭岩群(Pt2qn)；6-桐柏-大别山变质杂岩(Ar3-Pt1)；7-红安岩群(Pt3)；8-榴辉岩；9-白垩纪火山岩(K)；10-石炭系；11-燕山期花岗岩；12-晋宁期花岗岩；13-地质界线；14-断裂带及编号；15-大别造山带边界；16-钼矿床位置；Ⅰ-华北地块；Ⅱ-大别造山带；Ⅲ-扬子地块1-Mesozoic-Cenozoic strata (K-E); 2-Erlangping Group (Pt3-Pz); 3-Guishanyan Formation (Pt2g), Nanwan Formation (Dn); 4-Xiaojiamiao Rock Formation (Z-O1)x; 5-Qinling Rock Group (Pt2qn); 6-Tongbei-Dabie metamorphic complex (Ar3-Pt1); 7-Hong’an Rock Group(Pt3); 8-eclogite; 9-Cretaceous volcanic rock (K); 10-Carboniferous; 11-Yanshanian granite; 12-granite of Jinning stage; 13-geological boundary; 14-faulted zone and its serial number; 15-boundary of Dabie orogenic belt; 16-molybdenum deposit; I-North China block; II-Dabie orogenic belt; III-Yangtze block

1 成矿地质背景

大别造山带夹持于扬子板块向华北板块俯冲碰撞的过渡地带，呈东宽西窄的楔形(图1)，由多个形成于不同构造环境、有着各自独立建造特征、变形变质和构造演化序列的构造地层地体，经多次聚合后拼贴为一体的复杂构造带(李曙光等，1989；徐树桐等，1992；杨巍然等，1999；汤加富等，2003；王勇生等，2004；翟明国，2008)。造山带东端被郯庐断裂截切，西段通过南阳盆地与秦岭造山带连接。

大别造山带自北而南大体划分4个构造单元：北淮阳构造带、北大别变质杂岩带、南大别变质核杂岩带和宿松变质杂岩带 (王清晨和丛柏林，1998；高山等，1999)。大别山北麓地区包括北淮阳构造带和北大别变质杂岩带两部分(图1)。以北西西向桐柏-商城断裂为界，北侧为北淮阳构造带，南侧为北大别变质杂岩带。在大别山北麓地区，构造格架表现为近东西向与近南北向两组构造相互交织形成的网格状构造系统。区域性北西西向断裂主要有龟山-梅山断裂(简称龟-梅断裂)、桐柏-商城断裂(简称桐-商断裂)，近南北向断裂主要有涩港断裂、新县断裂和商城-麻城断裂等。

大别山北麓地区地层系统由北淮阳构造带北亚带、北淮阳构造带南亚带和桐柏-大别变质核杂岩隆起亚带三个部分组成。

北淮阳构造北亚带分布于栾川-明港韧性剪切带(Fl)以南，龟-梅韧性剪切带(F2)以北，该带是在华北地块统一基底上，经过元古宇裂谷及早古生代活动大陆边缘演化、加里东-印支期板块俯冲碰撞造山、中新生代推覆构造作用而形成的一个规模大、多期次变质变形的构造岩浆带。出露地层主要为秦岭岩群、寒武系及石炭系。

北淮阳构造南亚带分布于龟-梅断裂带和定远-八里贩断裂之间，出露的地层为中元古界龟山岩组(Pt2g)中基性火山岩、泥砂质碎屑岩沉积建造；中元古界浒湾组(Pt2+3h)中基性火山岩-陆源碎屑岩沉积建造；奥陶系下统-震旦系肖家庙组((Z-O1)x)泥砂质碎屑岩夹碳酸盐岩沉积建造；古生界定远组(Pz1-2d)基性火山岩及酸性火山碎屑岩沉积建造；泥盆系南湾组(Dn)陆源碎屑岩沉积建造。

桐柏-大别变质核杂岩隆起亚带分布于定远-八里贩韧性剪切带以南，出露的地层为大别片麻杂岩(PtDog)和大别岩群(ArDb)。大别片麻杂岩(PtDog)是一套经强烈变形变质、多次熔融改造的岩浆杂岩体，主要岩石类型为二长花岗质片麻岩、云英闪长质片麻岩和黑云斜长片麻岩等；大别岩群(ArDb)呈透镜状、似层状形式零星分布于变质深成岩系中，主要岩石类型为角闪黑云二长片麻岩、斜长角闪片麻岩、白云石英片岩、磁铁石英岩等。

区内岩浆活动比较强烈，总体表现为岩浆作用时间的长期性，岩浆作用方式、产出状态的多样性及时空的强烈差异性(李先梓等，1993；张国伟等，2001；李晓勇等，2006)，主要表现为大量中酸性花岗岩、陆相火山岩和少量基性-超基性岩密切共生，构成喷发-侵入系列。

元古代岩浆活动以喷发为主，主要为中元古界龟山岩组和浒湾岩组中的中基性火山岩，侵入活动较弱，规模较小，主要呈脉状、透镜状、似层状的小岩株产出，岩性以辉长岩为主，分布于大别变质杂岩之中。古生代岩浆活动以基性和中性侵入岩为主，基性岩主要为辉长岩，呈串珠状断续分布于信阳柳林至新县王母观一带的桐柏-商城断裂带中，王母观岩体Sm-Nd同位素地质年龄为261±8Ma(杨泽强，2006)。中性岩分布于龟-梅断裂北侧的光山马贩-文殊寺一带，岩性为闪长岩、石英闪长岩、石英二长岩及斜长花岗岩等。岩石多蚀变变质，具片理化，呈岩株状、透镜状产出。其中有光山罗陈店石英二长岩体，同位素年龄为338 Ma(河南省地调三队，1991)，王屠店及马贩一带的闪长岩体，同位素年龄为463.5±3.4 Ma(颗粒级锆石U-Pb年龄)(马昌前等，2004)。

中生代岩浆活动十分频繁，以燕山期最为强烈，印支期岩浆活动不发育。中酸性侵入岩占主要地位，大的花岗岩基主要有灵山岩体、新县岩体和商城岩体等，沿桐-商断裂分布。中酸性侵入岩小侵入体更是数量众多，如汤家坪、大银尖、母山、亮山等，是研究区内钼多金属的主要成矿母岩(刘清泉等，2013)。

在大别山北麓，晚侏罗世至白垩纪，又发育有广泛的陆相火山喷出岩，即金刚台组和陈棚组中酸性火山岩。其分布范围西可延至桐柏地区，向东延至安徽，可与我国的长江中下游中生代火山盆地相连。

总之，强烈而广泛的中生代岩浆活动为岩浆热液型钼多金属矿产的生成提供了物质基础，而复杂的构造环境，给矿液的运移和储存提供了有利的条件。

2 矿床空间分布规律

大别山北麓位于秦岭-大别造山带东段，处于我国南北两大板块的结合部位，三叠纪末两大板块碰撞，形成秦岭-大别造山带，构造及岩浆作用强烈，主要构造方向呈近东西-北西西向；新生代，中国东部滨太平洋域构造活动开始发育，形成北东向、近南北向的盆地及山脉，主要构造线方向呈北东向、近南北向，深部岩浆沿构造薄弱部位入侵，带来成矿物质，并在上侵过程中活化、富集围岩中的成矿物质，在有利构造空间形成矿床。区内斑岩型钼矿床受构造、岩浆活动、地层的影响，具有成群成带、分段集中分布的特征，总体分布趋势为东西成带，南北成群。

在矿床的形成过程中，区域性深大断裂控制了区域不同沉积建造、构造岩浆岩带、不同成矿单元的分布，区内斑岩型钼矿床、矿(化)点主要沿桐-商断裂带产出，呈北西西-近东西向带状分布，西起罗山肖畈、东抵商城汤家坪，长达130 km 左右，位于大别变质核杂岩隆起带的北缘，分布于桐-商断裂带南侧，呈北西西向带状展布，主要矿床有母山钼矿床、肖畈钼矿床、千鹅冲钼矿床、姚冲钼矿床和汤家坪钼矿床等。

区内近南北-北东向平断裂与北西西-近东西向断裂的交汇部位不但控制了中酸性岩浆岩的分布，而且之间控制了矿床产出部位。涩港断裂与桐-商断裂交汇部位附近形成母山钼矿床和肖畈钼矿床，新县断裂、晏家河-陡山河断裂与桐-商断裂交汇部位附近形成千鹅冲钼矿床和姚冲钼矿床，商-麻断裂与桐-商断裂交汇部位附近形成形成汤家坪钼矿床。区内钼矿床呈等距分布，由于近南北-北东向断裂以近30～50km间距错切北西-近东西向断裂，致使区内钼矿床呈现近等距分布的特点。

3 典型矿床地质特征

大别山北麓斑岩型钼矿床主要为斑岩型钼矿床，以汤家坪钼矿床和姚冲钼矿床为典型代表，区内各矿床(矿点)特征见表1。

3.1 汤家坪钼矿床

汤家坪钼矿位于商城县达权店乡香子岗村，矿区内除了分布有花岗斑岩外，主要为元古界大别片麻杂岩以及第四系，地层总体走向北西-北西西，强烈的变质变形作用使得地层层序大部分被破坏，片麻理产状比较零乱，花岗斑岩体节理裂隙十分发育。地层岩性较简单，主要为黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩，由于受区域构造和斑岩体上拱侵位影响，节理裂隙较发育；矿区构造主要为一些小断裂发育，以压扭性和张扭性断裂为主，断裂带内岩石破碎程度较严重，硅化强烈，小断裂构造以及节理裂隙的普遍发育为钼矿的形成提供了良好的容矿空间；矿区内岩浆岩种类单一，主要为花岗斑岩，出露于矿区东南部，整体出露形态为一东南大、北西小的弯月型，出露面积约 0.40 km2，岩体呈不规则的岩株状产出，与围岩呈侵入接触关系。汤家坪钼矿体明显受斑岩体控制，热液活动使斑岩体及其围岩发生不同类型、不同程度的蚀变，蚀变具分带特征，局部蚀变有叠加，蚀变类型主要有硅化、钾长石化、绢云母化、黄铁绢英岩化、绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐化等(图2)(杨泽强，2007a，2007b；杨泽强等，2008；李俊平等，2011)。

图2 汤家坪钼矿区围岩蚀变分带示意图(据杨泽强，2007b)Fig.2 Sketch map of host-rock alteration zonation in the Tangjiaping molybdenum deposit (after Yang, 2007b) 1-钾长石化-硅化带；2-硅化-绢英岩化带；3-硅化-绿泥石化带；4-第四系；5-黑云斜长片麻岩；6-斜长角闪片麻岩；7-硅化黑云斜长片麻岩；8-早白垩世汤家坪单元花岗斑岩；9-断层；10-勘探线；11-钻孔1-potassic feldspar-silicified alteration zones; 2-silicified-sericitization alteration zones; 3-silicified-chloritalization alteration zones; 4-Quaternary; 5-biotite-plagioclase gneiss; 6-plagioclase-hornblende gneiss; 7-silicified biotite-plagioclase gneiss; 8-granite porphyry of early Cretaceous Tangjiaping unit; 9-fault; 10-exploration line；11-drill hole

钼矿体赋存于早白垩世汤家坪单元香子岗序列的花岗斑岩体内及其外接触带中(图3)，属典型的斑岩型钼矿床，其中I号钼矿体长1120m，宽 960m，矿体呈似层状，总体走势向西南方向倾伏，向东北翘起尖灭，倾伏角在20°左右，钼品位介于0.06%～0.30%之间，钼矿资源量达大型规模。矿石类型主要为细脉浸染状和浸染状辉钼矿矿石，矿石矿物主要为辉钼矿，含少量的黄铁矿、黄铜矿等；脉石矿物主要为石英、钾长石、斜长石、黑云母，含少量绿泥石、绿帘石和绢云母等。矿石具鳞片状结构，矿石构造为浸染状、细脉浸染状、细脉状和薄膜状构造。

图3 汤家坪0线地质剖面图(据杨泽强，2007b)Fig.3 Geological profile along line No.0 of the Tangjiaping molybdenum deposit (from Yang, 2007b) 1-工业品位钼矿石；2-钼氧化带矿石；3-低品位钼矿石；4-第四系；5-中元古界大别深成变质岩系；6-早白垩世汤家坪单元花岗斑岩1-Industrial molybdenum ore; 2-oxide molybdenum ore in oxidation zone; 3-low-grade molybdenum ore; 4-Quaternary; 5-metamorphosed plutonic rocks of middle Proterozoic; 6-granite porphyry of ear-ly Cretaceous Tangjiaping unit

3.2 姚冲钼矿床

姚冲钼矿床位于大别山北麓河南省新县戴嘴镇，处于桐柏-商城断裂带南侧。区内出露地层为元古界大别片麻杂岩和第四系，岩性主要为黑云斜长片麻岩、含榴白云斜长片(麻)岩和斜长角闪(片)岩等，区内构造较复杂，主要表现为一些小断裂构造，其中斑岩体及外接触带中节理裂隙广泛发育，为钼矿床的形成提供了良好的运移通道和容矿空间，是矿区的主要赋矿构造，矿区内酸性岩脉出露较多，主要为花岗斑岩脉，并有少量的花岗岩岩脉出露(图4)。

图4 河南省新县姚冲矿区地质略图(据李毅等，2013)Fig.4 Simplified geological map of the Yaochong Mo district, Xinxian County, Henan province (from Li et al., 2013) Q-第四系；PtDog-大别片麻杂岩；ArDb-太古代大别岩群(黑云斜长片麻岩)；K1zδο-早白垩世周湾独立单元(石英闪长岩)；Pz2γ-晚古生代含榴花岗岩；ec-榴闪岩及斜长角闪片麻岩；λπ-花岗岩脉；γπ-花岗斑岩脉；ζπ-正长斑岩脉； δμ-闪长玢岩脉；1-矿化体及编号；2-地质界线；3-不明性质断层；4-隐伏正断层/不明性质断层；5-钻孔及编号Q-Quaternary; PtDog-Dabie gneissic complex; ArDb-Archean Dabie Group-complex (biotite plagioclase gneiss); K1zδο-early Cretaceous Zhouwan independent unit (quartz diorite); Pz2γ-late Paleozoic garnet-bearing granite; ec-garnet-amphibolite and plagioclase amphibole gneiss; λπ-granite dikes; γπ-granite porphyry dikes; ζπ-syenite porphyry dikes; δμ-diorite porphyrite dikes; 1-lodes and their numbers; 2-geological boundary; 3-unidentified faults; 4-concealed normal faults/unidentified faults; 5-bore holes and their numbers

钼矿体呈不规则状、透镜状及似层状，赋存于花岗斑岩体(脉)外接触带的中元古界片麻岩中(图5)，钼矿体东西长960m，南北宽800m，矿体最大厚度62.53m，平均厚度28.19m，钼平均品位0.062%，钼矿资源量达大型规模。矿石类型主要为浸染状矿石、细脉-网脉状、薄膜状和角砾状，矿石矿物有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿和黑钨矿等，脉石矿物有石英、钾长石、斜长石、黑云母、绿泥石、绿帘石、角闪石、绢云母、萤石、方解石、辉石和石榴子石等。围岩蚀变类型主要为硅化、钾长石化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、方解石化、高岭土化和萤石化等，蚀变常呈叠加特征，其中硅化、钾长石化和绢云母化与钼矿化关系最为密切。

姚冲钼矿区位于重力异常梯度带南侧的重力低异常部位，且矿区内有明显的Mo异常地球化学晕，与矿区填图观测钼矿化点相套合程度较高，表明深部存在隐伏矿体的概率较大。通过钻探工程对矿区地质、化探综合异常验证，在综合异常区发现了隐伏钼矿体，充分表明该区化探异常为矿区寻找隐伏矿体的有效地球化学依据(李毅等，2013)。

图5 姚冲钼矿床00横勘探线剖面简图(据李毅等，2013)Fig.5 Profile along No.00 exploration line in the Yaochong Mo deposit (from Li et al., 2013) 1-矿体；2-大别片麻杂岩1-orebody； 2-Dabie gneissic complex

4 流体包裹体研究

4.1 流体包裹体类型

本次流体包裹体测温是在中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室流体包裹体实验室进行，使用的仪器为英国生产的Linkam THMSG600型地质用冷-热台，测温时，仪器的使用温度为-196～600℃，在0～600℃精度为±1℃，在-196～0℃时，精度为±0.1℃，均一温度重现误差小于2℃，冰点温度重现误差小于0.2℃。升降温的速率可以事先设置，也可以在操作过程中自己控制。设置的温度变化速率一般为10℃/min，在相变点温度附近，温度变化率设置1℃/min。

通过详细的野外观察和室内镜下鉴定，认为大别山北麓斑岩型钼矿床主要成矿期分为三个成矿阶段，分别为早成矿阶段(石英-钾长石阶段)、中成矿阶段(石英-多金属硫化物阶段)和晚成矿阶段(石英-萤石或碳酸盐岩阶段)。本次以姚冲钼矿床为主要研究对象，将各个成矿阶段的样品磨制成厚0.25～0.3mm的双面抛光包裹体片，在显微镜下观察，根据室温条件下、均一状态时流体包裹体的相态特征(图6)，结合前人对本区其他钼矿床的研究成果，将大别山北麓斑岩型钼矿床流体包裹体大致分为如下3 类(表2)：

表2 大别山北麓斑岩型钼矿床流体包裹体显微测温结果Table 2 Microthermometry of fluid inclusions of Mo deposits in the northern Dabie Mountains

(1) CO2包裹体：分为纯CO2包裹体(PC型)和CO2-H2O 包裹体(C型)两个亚类。其中纯 CO2包裹体在室温下为两相(CO2(g)+ CO2(l))或单相(CO2(g))，CO2-H2O 包裹体在室温下为三相(CO2(g)+ CO2(l)+H2O(l))或两相(CO2(l)+H2O(l))(本文；王运等，2009；李红超等，2010；Yangetal.，2012；王玭，2013)。形态主要为椭圆形、条形和不规则形，大小 2～20μm。主要分布在早、中期含矿石英脉中。

(2) 含子矿物的多相包裹体(S型、SW型和SC型)：形态以长条形为主、其次为椭圆形、不规则形，大小2～25μm，一般3～5μm。多数含1个以上的子矿物，子矿物种类丰富，汤家坪钼矿流体包裹体中不透明子矿物为赤铁矿、黄铜矿和脆硫锑铅矿等，透明子矿物主要可能为石盐、钾盐(杨艳等，2008；王运等，2009)；大银尖钼矿含子晶流体包裹体总体不发育(李红超等，2010)；千鹅冲钼矿和姚冲钼矿流体包裹体中不透明子矿物为黄铜矿等，不透明子矿物为方解石以及其它未知子矿物(本文；Yangetal.，2012；王玭，2013)。该类包裹体主要分布在早、中期含矿石英脉中。

(3) 水溶液包裹体(W型)：形态呈椭圆状、长条状，部分包裹体延一个方向分布，并向延长方向拉长。大小2～30μm，一般 2～8μm。石英-萤石脉中包裹体大小明显小于石英-钾长石脉(杨泽强等，2008)。包裹体在各期石英脉中均可见到，但以中、晚期脉中数量较多，在早阶段石英中发现的水溶液包裹体为次生包裹体(本文)。

图6 姚冲钼矿床流体包裹体显微照片Fig.6 Microphotographs of fluid inclusions at Yaochong deposit a-早阶段C型包裹体；b-早阶段W型包裹体；c-早阶段S型包裹体；d-中阶段C型包裹体；e-中阶段W型包裹体；f-晚阶段W型包裹体；VCO2-气相CO2；LCO2-液相CO2；VH2O-气相H2O；LH2O-液相H2Oa-early-stage CO2-H2O inclusion; b-early-stage two-phase aqueous inclusion; c-early-stage fluid inclusion containing crystal; d-middle-stage CO2-H2O inclusion; e-middle-stage two-phase aqueous inclusion; f-late-stage two-phase aqueous inclusion; VCO2-CO2 vapor; LCO2-CO2 liquid; VH2O-H2O vapor; LH2O-H2O liquid

综上所述，在早阶段石英中，以CO2-H2O包裹体为主，含水溶液包裹体和少量子矿物的多相包裹体；中阶段以CO2-H2O包裹体水溶液包裹体为主；晚期阶段石英中只有水溶液包裹体。

4.2 流体包裹体显微测温分析

前人研究结果显示，汤家坪钼矿床流体包裹体均一温度分布在115～460℃之间(杨泽强等，2008；杨艳等，2008；王运等，2009)，其中早阶段流体包裹体均一温度>375℃，中阶段流体包裹体均一温度集中在235～335℃之间，晚阶段流体包裹体均一温度集中在 115～195℃之间(王运等，2009)。含子矿物的多相包裹体升温后，首先部分均一为气相，其部分均一温度在131～346℃之间，继续升温子晶融化，子晶融化温度在214～419℃之间，多数集中于279～387℃之间(杨泽强等，2008)；大银尖钼矿床均一温度的峰值分别表现为280～320℃和200～220℃(李红超等，2010)；千鹅冲钼矿床早阶段流体包裹体均一温度在295～396℃之间，中阶段流体包裹体均一温度集中在 211～348℃之间，晚阶段流体包裹体均一温度集中在137～300℃之间(Yangetal.，2012)。汤家坪斑岩钼矿床流体包裹体含盐度介于1.41%～48.54%NaCleqv之间，具有典型的分组特征，其一含盐度介于 1.41%～15.67%NaCleqv之间，主要为CO2包裹体和水溶液包裹体，其二含盐度介于 32.6%～48.54%NaCleqv之间，主要为含子矿物的多相包裹体，这种高盐度的流体包裹体表明该钼矿床的初始成矿流体为高温、较高盐度的岩浆热液，后期由于大气降水的加入，盐度逐渐降低(杨泽强等，2008)；大银尖钼矿床流体包裹体盐度的同样表现出两个峰值，表现为36.06%～42.78%NaCleqv高盐度区间和5.11%～9.98% NaCleqv低盐度区间(李红超等，2010)，盐度的双峰特征证明了沸腾作用的存在；千鹅冲钼矿床从早阶段到晚阶段流体包裹体盐度主要集中在2.24%～11.46%NaCleqv、2.2%～6.37%NaCleqv和0.53%～9.47%NaCleqv(Yangetal.，2012)。

本次研究对姚冲钼矿床不同成矿阶段的流体包裹体进行了详细的显微测温分析，显微测温结果见表2，包裹体均一温度和盐度直方图见图7。对不同阶段包裹体分述如下：

图7 姚冲钼矿床不同成矿阶段包裹体均一温度和盐度直方图Fig.7 Histograms of homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions in different stages of mineralization at Yaochong Mo deposit

早阶段流体包裹体类型有C型包裹体、W型包裹体和S型包裹体，C型包裹体形态多呈负晶形、规则形和不规则形产出，大小介于2×3μm～14×28μm之间，CO2相体积变化一般为20%～90%。在冷冻后回温过程中测得CO2固相的初熔温度为-57.1～-58.8℃，略低于纯CO2的三相点(-56.6℃)，表明除CO2外可能含其他气相组分，继续升温时，笼合物消失温度介于5.8～7.7之间，据此得到包裹体的盐度为4.44%～7.98%NaCleqv，CO2相均一方式各异，至液相或气相或临界均一，部分均一温度介于24.1℃～32.2℃之间，CO2相大于50%的包裹体极易爆裂，爆裂温度介于255℃～423℃之间，未爆裂的C型包裹体的完全均一温度介于264℃～382℃之间，液相或气相或临界均一，计算获得流体密度变化于0.886～0.929g/cm3；W型包裹体形态多呈规则形和不规则形产出，大小一般在2×4μm～7×15μm，气相体积集中于20%～50%，获得其冰点温度为-2.6～-4.4℃，据此获得的盐度为4.34%～7.31% NaCleqv，加热过程包裹体均一至液相，均一温度介于282℃～400℃之间，计算获得流体密度变化于0.691～0.786g/cm3；S型包裹体形态呈规则形产出，大小一般为3×4μm左右，包裹体的冰点温度集中于-5.2～-7.1℃，据此获得的盐度为8.14%～10.61% NaCleqv，除不熔子矿物外，S型包裹体气液相均一至液相，均一温度介于313℃～321℃之间。

中阶段流体包裹体类型有C型包裹体和W型包裹体，C型包裹体形态多呈负晶形、规则形和不规则形产出，大小介于2×5μm～21×32μm之间，CO2相体积变化一般为10%～80%。在冷冻后回温过程中测得CO2固相的初熔温度为-57.5～-60.9℃，继续升温时，笼合物消失温度介于5.7～8.9之间，据此得到包裹体的盐度为2.20%～8.03%NaCleqv，CO2相均一方式各异，至液相或气相或临界均一，部分均一温度介于20.7℃～31.6℃之间，CO2相大于50%的包裹体极易爆裂，爆裂温度介于210℃～368℃之间，未爆裂的C型包裹体的完全均一温度介于231℃～423℃之间，液相或气相或临界均一，计算获得流体密度变化于0.755～0.909g/cm3；W型包裹体形态多呈规则形和不规则形产出，大小一般在3×5μm～11×22μm，气相体积集中于10%～30%，获得其冰点温度为-1.7～-6.9℃，据此获得的盐度为2.90%～9.86% NaCleqv，加热过程包裹体均一至液相，均一温度介于171～367℃之间，计算获得流体密度变化于0.720～0.967g/cm3。

晚阶段流体包裹体类型为W型包裹体，包裹体形态多呈规则形和不规则形产出，大小一般在3×3μm～10×21μm，气相体积集中于5%～10%，获得其冰点温度为-0.6～-4.9℃，据此获得的盐度为1.05%～7.73% NaCleqv，加热过程包裹体均一至液相，均一温度介于119～172℃之间。计算获得流体密度变化于0.902～0.934g/cm3。

4.3 流体包裹体演化

流体包裹体研究表明，大别山北麓斑岩型钼矿床中发育丰富的原生流体包裹体，这些包裹体不仅反映了成矿流体的基本特征，而且揭示了成矿流体的演化。

其中，早成矿阶段的流体包裹体类型和特征反映了初始成矿流体的性质，早成矿阶段发育大量CO2-H2O包裹体(C型)、纯CO2包裹体(PC型)和含子晶的CO2包裹体(SC型)，流体包裹体均一温度属于高温热液范围，盐度较高。因此初始成矿流体为高温、高盐度、高氧化性、富CO2、富含金属元素的岩浆热液。

中成矿阶段成矿流体中CO2含量显示出有所下降的趋势，但依旧发育有大量的CO2-H2O包裹体(C型)包裹体，同时水溶液包裹体(W型)增多，包裹体的均一温度总体属于中温热液范畴，由于CO2逸失导致流体盐度偏高。表明中阶段成矿流体以中温、高盐度、还原性、富CO2、富含金属元素为特征。

晚成矿阶段成矿流体中广泛发育水溶液包裹体(W型)和少量CO2-H2O包裹体(C型)，不发育含子晶的包裹体(S型)，萤石中只发育水溶液(W型)包裹体，说明CO2含量显著下降，包裹体均一温度属于低温热液温度范围，盐度较低。

5 成矿时代

大别山北麓地区钼矿床的形成与该区域广泛分布的燕山期中酸性花岗斑岩体有关，小岩体对钼矿的形成起着关键性的控制作用。随着近年超大型及大中型钼矿床的陆续发现，其构造演化、成岩成矿时代及成矿背景是国内学者共同关注的主要科学问题。特别是近年来，大别山北麓地区开展了大量地质科研工作，在厘定成岩成矿时代方面取得了丰硕成果，尤其是对与大别山北麓钼矿的形成有关的燕山期中酸性深源浅成小斑岩体的研究颇为集中，科研工作者们对这套岩体进行了较多的同位素测年，获得的数据为206.2～97.7Ma，主要集中在120～110Ma之间(卢欣祥，1980)。但是，由于这些年龄都是20世纪80年代利用K-Ar法获取的，获得的成岩年龄数据变化范围较大，如桃花岭岩体的K-Ar年龄从118.6Ma到206.2Ma。成矿年龄由成矿岩体年龄间接获得，精确程度不够。近年来，运用辉钼矿Re-Os同位素方法对大别山北麓地区的钼矿床进行了精确定年研究，相继发表了一大批测年数据(杨泽强，2007；徐晓春等，2009；罗正传等，2010；杨梅珍等2010，2011；卢欣祥等，2011；黄凡等，2011；李法岭，2011)(表3)。

表3 大别山北麓斑岩型钼矿床成矿年龄Table 3 Ages of granitic porphyries and Mo deposits in the northern Dabie Mountains

表4 姚冲辉钼矿Re-Os同位素分析结果表Table 4 Re-Os isotopic analyses of molybdenite from the Yaochong Mo deposit

本次工作对姚冲钼矿体分别在Zk0804的308 m、312m处、Zk0402的135m、327m处、Zk0503的348m处以及G47焦赞岭一号隧道北口高速公路北侧处采集了6个石英-辉钼矿细脉型矿石样品，辉钼矿Re-Os同位素年龄测定由国家地质实验测试中心Re-Os同位素年代实验室完成。测试采用电感耦合等离子体质谱仪(TJA X-series ICP-MS)。对测试数据用ISOPLOT进行处理，获得的姚冲钼矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄为137.0 ± 1.7 Ma(表4，图8)，模式年龄为136.2±2.0～138.0±2.0 Ma，模式年龄加权平均值为137.3 ± 1.6 Ma(图9)，即姚冲钼矿床形成于早白垩世。

图8 姚冲钼矿辉钼矿Re-Os年龄等时线Fig.8 Re-Os age isochron for molybdenite from the Yaochong deposit

图9 姚冲辉钼矿Re-Os同位素模式年龄加权平均年龄Fig.9 Weighted mean values of the Re-Os isotope model ages for molybdenite from the Yaochong deposit

所获得的姚冲钼矿成矿年龄与本区肖畈钼矿床成矿年龄142Ma、陡坡钼矿床Re-0s年龄140.5±8.2 Ma、母山钼矿床成矿年龄142±1.8Ma基本相同，且明显早于本区的沙坪沟、汤家坪、大银尖、千鹅冲、天目山、银山钼矿床(Re-Os年龄112.6±1.3～122.7±1.9 Ma)。上述钼矿床高精度年龄数据表明，大别山钼矿带与中酸性花岗岩有关的钼矿应存在两期成矿事件，第一期为142～137Ma左右的成矿作用，包括母山、肖畈和姚冲钼矿床；第二期为127～110 Ma的成矿作用，包括汤家坪、天目山、银山、大银尖、千鹅冲钼矿床。这两期成矿作用的时限与东秦岭第二期和第三期成矿时限基本一致(Lietal., 2004；李永峰等，2005；Maoetal., 2008；高阳等，2010)。

6 地球动力学背景

大别山北麓钼矿主要形成于2个成矿期，分别为晚侏罗世-早白垩世(142～137Ma)和早白垩世晚期(127～110Ma)。毛景文等(2003)提出华北克拉通及其邻区的中生代金属矿床大规模成矿作用出现在200～160Ma、140Ma左右和130～110Ma 3个成矿期。并通过对中生代成矿作用的地球动力学演化特征的分析研究，认为这三大成矿期所对应的地球动力学背景依次为华北板块与扬子板块的碰撞造山后陆内造山和伸展过程、南北方向主应力场向东西方向主应力场构造体制大转折和东西向岩石圈大规模伸展减薄作用。大别山北麓斑岩型钼矿床作为区内大规模成矿作用的组成部分，其成矿时限及其背景基本相同。自加里东运动开始，直到三叠纪早期，华北克拉通一直处于稳定发展阶段，同位素测年及其他研究资料表明，扬子克拉通与华北克拉通在238～218Ma之间实现碰撞对接(Amesetal., 1993；李曙光等，1989；李锦轶，2001)，两个大陆碰撞闭合于印支期末，之后开始碰撞造山作用。

大别造山带是在新太古代-中元古代洋陆间杂构造基础上，于新元古代-中三叠世经历现代板块构造体制的主造山期的华北-秦岭-扬子三板块依次沿商丹和勉略两条缝合带由南向北俯冲碰撞造山，奠定了大别造山带基本构造格局，并由中新生代后造山期强烈的陆内造山作用的叠加改造而成的复合造山(张国伟，2001)。

大别山北麓钼矿形成时代为142～137 Ma和127～110Ma，对应于华北克拉通及其邻区的中生代金属矿床大规模成矿作用的第二和第三个时期。同位素年代学信息和大别造山带构造演化史表明，大别造山带在印支期碰撞造山结束后，壳幔相互作用诱发加厚下地壳大规模熔融形成花岗质岩浆，岩浆沿构造薄弱带上侵形成大别山北麓地区大规模深成花岗侵入岩系列(杨梅珍等，2010)。大别造山带于140Ma左右造山带构造体制由挤压向伸展转换(马昌前等，2003；吴元保等，2009)，以近EW向构造为主，NNE至近SN向构造为次，进入以NNE至近SN向构造为主，近EW向构造为次的区域构造动力体制大转换(任继舜，1991)，此时发生大规模不同层次的高钾钙碱性花岗质岩浆活动(侵位和喷发)。代表大别山北麓地区第一期成岩成矿作用的姚冲、母山和肖畈钼矿床，正是形成于大别造山带构造体制由挤压缩短向区域性伸展的转化时期，成岩成矿作用与碰撞造山后加厚下地壳大规模部分熔融作用有关。接着大别造山带进入大规模强烈伸展时期，大别造山带北麓信阳-商城-霍山一带发育的中生代陆相火山岩(J-K2)及断裂边缘发育的一系列断陷盆地，是造山带边缘断裂走滑的结果，代表挤压阶段末期造山带边缘应力状态首先由挤压转换为走滑，整个区域应力场开始进入伸展环境，标志着大别地壳开始强烈减薄(高山等，1999)，以汤家坪、千鹅冲、大银尖、银山等钼矿床为代表的大别山北麓第二期成岩成矿作用即发生在这一时期。在该时期，构造-岩浆作用导致加厚地壳拆沉，岩石圈的厚度减薄为正常厚度，软流圈地幔上涌，导致小规模的花岗质成矿岩体侵位，以及发生钼多金属成矿作用(杨梅珍等，2011)。于是就形成了在空间上沿深大断裂带展布，在时间上表现为成矿与岩浆活动近乎同时或略显滞后的大别山北麓斑岩型钼矿床。其时限与中国整个东部大规模大陆岩石圈快速减薄时限一致。总之，大别山北麓两期钼成矿事件是印支期后大别造山带构造体制由挤压缩短向区域性伸展转化直至岩石圈强烈伸展减薄的地球动力学响应。

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Geologic Features, Mineralization Epoch and Tectonic Setting of Molybdenum Deposits in the Northern Dabie Mountains

LIU Qing-quan1,2,3, ZHANG Zhi-hui2, LI Yong-feng2,3, LUO Zheng-zhuan2,3, XIE Ke-jia2

(1. School of Geosciences and Info physics, Central South University, Key Laboratory of Nonferrous Metal Ore Forecast, Ministry of Education, Changsha, Hunan 410083; 2. Non-Ferrous Mineral Exploration Engineering Research Center of Henan Province，Zhengzhou, Henan 450016; 3. Henan Institute of Geological Exploration for Non-ferrous Metal, Zhengzhou, Henan 450052)

On the basis of field investigations, combining with previous research results, this paper presents geological features, formation ages and tectonic setting of molybdenum deposits in the northern Dabie Mountains, which are characterized by extension in east-west direction as narrow belts and in north-south direction as groups. They are genetically related to Yanshanian intermediate-acid granites distributed extensively in the northern Dabie Mountains and along the inner and outer contact zones of the porphyry. The molybdenum deposits are mainly of porphyry and porphyry-skarn types and subordinately of quartz vein type. The constrained ore-forming ages of the molybdenum deposits in the northern Dabie Mountains are 142～137 Ma and 127～110 Ma, respectively. Their geodynamic setting is lithospheric delamination, extension and thinning during the transformation of the tectonic regime in East China.

Northern Dabie Mountains, Mo deposits character, mineralization epoch, geodynamic setting

2013-08-23；

2013-12-20；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局项目(12120113091200)、国土资源公益性行业科研专项项目(20111107-2)和河南省有色金属地质矿产局科技创新项目(ysdk2012-6)联合资助。

刘清泉(1982年-)，男，中南大学博士生，矿产普查与勘探专业。Email:liu_qingquan@126.com。

P618

0495-5331(2014)02-0199-17