河北省涞源县木吉村铜(钼)多金属矿田成矿物质来源探讨

陈 超，王宝德，牛树银，张福祥，马宝军，张建珍，孙爱群，王海涛，马国玺，陈志宽，王自力

1.石家庄经济学院资源学院，石家庄 050031 2.河北省保定地质工程勘查院，河北 保定 071051 3.天津华北地质勘查局，天津 300170



河北省涞源县木吉村铜(钼)多金属矿田成矿物质来源探讨

陈 超1，王宝德1，牛树银1，张福祥1，马宝军1，张建珍1，孙爱群1，王海涛1，马国玺2，陈志宽2，王自力3

1.石家庄经济学院资源学院，石家庄 050031 2.河北省保定地质工程勘查院，河北 保定 071051 3.天津华北地质勘查局，天津 300170

木吉村铜(钼)矿田位于太行山脉中、北段阜平幔枝构造的北东倾伏端，涞源哑铃状杂岩体连接处西侧上盘拆离带的次级断陷盆地中，主要由斑岩型铜(钼)矿、矽卡岩型铁铜矿和外围热液脉型铅锌矿构成，是河北省目前探明的唯一大型铜(钼)多金属矿田，找矿远景巨大。鉴于矿床成矿物质来源在研究矿床成因和指导找矿中的重要作用，对木吉村矿田主要矿床矿石中黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、辉钼矿、磁铁矿、石英和石膏等单矿物进行了硫、铅、碳、氢、氧、硅、铼等同位素测定、对比和分析。结果表明:矿田中硫同位素主值域δ34S=-3.5‰～3.2‰，主平均值为0.3‰；铅同位素206Pb/204Pb=15.566 0～17.072 0，平均为16.547 0，207Pb/204Pb=15.031 0～15.523 0，平均为15.258 0，208Pb/204Pb=36.292 0～37.375 0，平均为36.721 0；碳同位素δ13C为-2.94‰～-2.18‰，平均为-2.62‰；硅同位素δ30SiNBS-28值域为-0.3‰～0.2‰，平均0.0‰；辉钼矿w(Re)为(23.65～266.50)×10-6，平均值为142.33×10-6；δ18OH2O值为-10.64‰～7.70‰，极差为18.34‰，平均值为-1.47‰，较标准岩浆水值稍低，δD值为-148.4‰～-89.0‰，极差为59.4‰，平均值为-113.7‰，略低于岩浆岩δD值域。从而认为,木吉村矿田成矿物质主要来源于地球深部，成矿溶液以岩浆水为主，部分来自大气降水。

幔枝构造；物质来源；成矿溶液；铜(钼)矿床；木吉村矿田；太行山

0 前言

铜矿资源在国民经济建设中意义重大，国家极为重视铜矿资源的找矿工作。自从20世纪60——70年代发现河北涞源县木吉村铜(钼)矿床以来，经80年代普查、2002年详查以及2010年危机矿山项目深入研究，该矿床探明储量迅速增加，目前控制矿体南北长度1.5 km，东西宽度600～700 m，埋深200～1 200 m，探明铜98.11 万t、钼3.14 万t，伴生金6.13 t、银243 t，且矿带南东侧深部尚未控制，成矿远景巨大，已探明为一大型铜(钼)金银多金属矿床。其目前潜在经济价值超过500 亿元。该成果荣获2010年度全国十大地质找矿成果奖。该矿床与在空间上紧邻的鸽子岭、小立沟、铁岭、浮图峪、茅儿峪、东沟等中、小型铁铜矿床和合儿沟、顾家沟、刺沟等铅锌矿床(点)一起构成以木吉村铜(钼)矿床为主的多金属矿田，区域外围的大湾、安妥岭、野狐、龙门斑岩型(铜)钼矿均有大型矿床的远景，展示了很好的找矿潜力，有望为河北省摘掉“贫铜”的帽子[1-3]。

众所周知，成矿物质来源在研究某一矿床成因以及指导找矿方向等方面具有重大意义。大多热液矿床成矿物质为多因多源，其来源主要有岩浆熔体、地壳岩石、上地幔等。近年地质专家和学者主要用同位素对成矿物质来源进行示踪，且表明许多热液矿床成矿物质越来越与地球深部密切相关[4-10]。对于本区而言，专家和学者们[1-3，11-14]着重研究了木吉村矿床地质特征，初步探讨了其成矿规律和成矿作用，而对木吉村矿田成矿物质来源的专题研究相对较少。基于上述背景，本次研究主要针对矿田中主要矿床矿石硫、铅、碳、氢、氧、硅以及铼等同位素进行细致研究，着重论述了木吉村矿田成矿物质来源于地球深部这一基本认识，以期为日后本区工作开展提供重要的参考依据。

1 成矿地质背景

木吉村铜(钼)多金属矿田位于河北省涞源县杨家庄镇木吉村，地理坐标为东经114°48′41.6″——114°53′36.7″，北纬39°19′28.1″——39°23′17.2″。其赋存于太行山脉中、北段阜平幔枝构造的北东倾伏端，涞源哑铃状杂岩体连接处西侧上盘拆离带的次级断陷盆地中，是NNE向展布的中生代构造-岩浆-多金属成矿带内的重要基地(图1)。

a.木吉村矿田区域位置；b.木吉村矿田地质简图。1.第四系；2.侏罗系髫髻山组安山岩；3.寒武——奥陶系灰岩；4.长城系——蓟县系白云岩；5.太古宇五台群片麻岩；6.钾长花岗岩；7.二长斑岩；8.闪长玢岩；9.矽卡岩；10.正断层；11.逆断层；12.古火山口；13.矿床(段)；14.村庄。①木吉村铜钼矿；②鸽子岭铁铜矿；③小立沟铁铜矿；④铁岭铁铜矿；⑤浮图峪铁铜矿；⑥茅儿峪铁铜矿；⑦东沟铁铜矿。图1 河北省木吉村矿田地质略图(据文献[1]修编)Fig.1 Geological sketch map of Mujicun orefield in Hebei Province(modified from reference[1])

区内地层受断裂切割和岩浆岩侵入，已经支离破碎，多呈断块状分布，出露的地层由老到新主要有太古宇五台群变质岩系，元古宇长城系高于庄组，蓟县系雾迷山组、铁岭组，青白口系长龙山组，下古生界寒武系，下奥陶统和中生界中侏罗统。各界之间均为不整合接触关系。本区的赋矿围岩以高于庄组及雾迷山组白云岩及矽卡岩为主，少数为寒武系灰岩。

区内构造以断裂构造、古火山构造为主。断裂构造有NNE、NE、NEE、近SN、NW向等多组方向，以NNE、NE向乌龙沟断裂系为主，大多具多期活动历史。成矿断裂主要为F4，断层位于矿区中部小立沟——磨石沟一带，长5～6 km，断距超2 km，走向5°～15°，倾向南东，倾角50°～70°，向深部变缓。断层破碎带发育，由断层泥、角砾岩、构造透镜体等组成，带宽1～3 m，其上盘为寒武——奥陶系灰岩、侏罗系火山岩，下盘为中元古界白云岩。区内木吉村、鸽子岭、小立沟、浮图峪、铁岭、东沟、茅儿峪等矿床(段)均受其控制，由于受F3、F16等断层切割，将上述矿床(段)错断为三部分。

区内岩浆岩是涞源杂岩体的一部分，绕北、东、南三面呈虎口状嵌布。主要岩石类型有黑云母石英闪长岩、花岗闪长岩和斑状花岗闪长岩、粗粒斑状花岗岩、钾长花岗岩、二长斑岩和闪长玢岩。木吉村闪长玢岩体分布于矿区中部木吉村一带，北由铁岭南至磨石沟，西自F4断裂东到顾家沟，地表出露面积约1.5 km2。岩体总体呈“蘑菇状”，顶盖展布受NNE向断裂(F4)及层间裂隙破碎带控制，呈岩枝、岩床叠层产出，一般厚度150～200 m，主体“岩颈”长轴近南北向，南东侧较深且深部尚未控制，东西两壁陡立，长大于600 m，宽约400 m。岩体“蘑菇”顶盖大致可划分为闪长玢岩(主体相)、角砾状闪长玢岩、安山玢岩等岩相，主体岩颈蚀变程度较深。

2 矿田地质概况

木吉村铜(钼)多金属矿田位于涞源县城东北约20 km，以铜钼矿床为主体(目前探明铜资源量达到大型，钼为中型，共生和伴生的金、银、硫为大型)，加之外围紧邻的中、小型铁铜矿床和铅锌矿床等一起构成木吉村铜(钼)多金属矿田(表1)。

表1 河北省木吉村铜钼多金属矿田主要地质特征

表1(续)

1.安山岩；2.二长斑岩；3.蚀变闪长玢岩；4.大理岩化碳酸盐岩；5.蛇纹石化碳酸盐岩；6.矽卡岩；7.斑岩钼(铜)矿区域;8.斑岩铜(钼)矿区域;9.热液叠加矽卡岩型镜铁-黄铜矿区域;10.蚀变带界线；11.断层；12.矿床类型。①斑岩钼(铜)矿；②斑岩铜(钼)矿；③斑岩硫铁矿；④矽卡岩含铜磁铁矿；⑤热液叠加矽卡岩型镜铁-黄铜矿；⑥矽卡岩锌矿；⑦热液铅锌矿。图2 木吉村铜(钼)矿田蚀变分带模式和矿化分布特征Fig.2 Mode of alteration zoning and the distribution of mineralization in Mujicun copper (molybdenum) orefield

本区已发现矿体260余个，主要分布在闪长玢岩体及与其相关的构造-矽卡岩带中。由于燕山期岩体的侵入沟通了深部含矿流体，矿化在空间上形成以闪长玢岩岩体为中心，岩体内部为斑岩型铜钼矿化，岩体周围的碳酸盐岩围岩为矽卡岩型与热液叠加型含铜磁铁矿化，外围则形成热液脉型铅锌矿化。时间上由早至晚，空间上从岩体到围岩，成矿组合为斑岩型铜(钼)矿、矽卡岩铁铜矿(高温)、热液叠加矽卡岩铜铁矿(中——高温)、热液脉型铅锌矿(低温)[1]。综合起来考虑，从岩体到围岩及向外可依次构成斑岩型铜(钼)-矽卡岩型铁铜-热液脉型铅锌等三位一体的铜多金属矿田(图2)。

3 成矿物质来源分析

成矿物质来源一直是萦绕成矿理论和找矿靶区优选的关键问题，也一直是地质学家关注并努力探索的重要地学问题之一。对于太行山地区来说，其焦点应该是研究矿体硫化物中存在大量金、银、铅、锌、铜、钼等金属元素和成矿溶液“水”的问题。弄清楚成矿物质来源，对于分析成矿作用和成矿远景预测具有举足轻重的意义，目前研究成矿物质来源比较有效的方法仍是同位素地球化学特征。

针对木吉村矿床成矿物质来源这一重要课题，项目组本次在野外针对性地采集了木吉村矿床(田)不同类型矿石标本，经初步分析重点对木吉村铜(钼)矿ZK7202、ZK7805、ZK7806、ZK7807、ZK8204等钻孔15件矿石和茅儿峪铁铜矿以及鸽子岭铁铜矿各2件标本进行室内编号(矿石具体取样位置及样品类型详见表2——表5)和碎样(粒径为40～60目)，对黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、辉钼矿、磁铁矿、石英和石膏进行单矿物挑选(要求纯度大于99%)，逐一编号后送至中国地质科学院矿产资源研究所进行测试。为了便于对比，还收集了来自相关木吉村矿床矿石同位素数据以及区域上太行山中、北段多金属矿床矿石同位素数据，以期解决该区成矿物质来源问题。

3.1 硫同位素特征

本次通过对木吉村铜矿(10件)、茅儿峪铁铜矿(2件)、鸽子岭铁铜矿(2件)矿石黄铁矿、黄铜矿和石膏硫化物进行测定，并结合50个太行山科研队关于本区的硫同位素数据(表2)，综合统计、分析表明，本区硫化物δ34S=-16.4‰～15.2‰，主值域δ34S=-3.5‰～3.2‰，主平均值0.3‰。其中：斑岩型铜钼矿床硫化物δ34S=-3.0‰～2.6‰，矽卡岩铁、铜矿床硫化物δ34S=-3.5‰～1.6‰，热液叠加铜(铁)矿床硫化物δ34S=-1.1‰～3.2‰，外带热液型铅锌矿δ34S=-16.4‰，在硫同位素频率直方图上总体呈陡塔状分布(图3)，大体为-5‰～5‰，体现深源岩浆硫特征，晚期可能有部分沉积硫加入。矿田硫同位素初步具有δ34S石膏(12.8‰)>δ34S辉钼矿(1.3‰)>δ34S黄铁矿(0.7‰)>δ34S黄铜矿(0.1‰)>δ34S方铅矿(-16.4‰)的变化规律，其中石膏和方铅矿测试数据较少但数值较大，可能与热液晚期物化环境和围岩沉积硫参与有关，但上述总体表明区内硫同位素已基本达到平衡。

图3 木吉村矿田主要硫化物硫同位素组成Fig.3 Sulfur isotopic composition of primary sulfide ore from the Mujicun orefield

为便于区域对比，综合太行山中、北段石湖金矿、大湾钼矿、木吉村铜(钼)矿等16个矿床150多件样品可见[15]，无论是太行山中段，还是北段，尽管矿种有差别，成矿时限有差异，产出的空间位置各异，但硫同位素差别很小，绝大多数均界于-2‰～2‰，应为深源硫，说明区域上成矿具有相对一致的深部硫的物质来源。

3.2 铅同位素特征

铅有4种稳定同位素：204Pb、206Pb、207Pb和208Pb，其中204Pb为非放射性成因，206Pb、207Pb和208Pb为放射性成因，铅同位素比值是目前判断矿石铅来源的一种相对有效的方法。

对比本矿区矿石硫化物(黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、辉钼矿)和闪长玢岩共计20件样品铅同位素组成数据(表3)可见：矿石铅同位素206Pb/204Pb=15.566 0～17.072 0，平均16.547 0；207Pb/204Pb=15.031 0～15.523 0，平均15.258 0；208Pb/204Pb=36.292 0～37.375 0，平均36.721 0。将各矿段硫化物铅同位素投点于演化图(图4)上，可见浮图峪矿段1个样落于造山带演化线外(茅儿峪个别样品位于下地壳之下，可能为制样至测试过程中的偏差所致)，其余各矿段矿石的硫化物铅、闪长玢岩岩石铅均属地幔铅演化线附近和地幔与下地壳铅演化线之间，说明成岩成矿物质源自深部，与硫同位素标示的信息一致。

图4 木吉村矿田铅同位素演化图(底图据文献[16])Fig.4 Tectonic evolution mode of lead isotope in the Mujicun orefield(base map after reference[16])

位置产状测试矿物δ34S/‰资料来源位置产状测试矿物δ34S/‰资料来源木吉村斑岩型黄铜矿-0.4本文小立沟热液叠加矽卡型黄铜矿0.8表注①黄铁矿-1.5本文黄铜矿0.2表注①黄铁矿-0.3本文黄铜矿0.0表注①黄铁矿0.5本文黄铁矿1.1表注①石膏14.2本文黄铜矿0.4表注①黄铁矿-3.0本文黄铜矿1.3表注①黄铁矿2.0本文黄铜矿0.8表注①黄铁矿0.4本文黄铜矿0.8表注①石膏10.8本文黄铜矿0.2表注①石膏11.0本文黄铜矿0.2表注①黄铜矿1.7表注①黄铜矿0.3文献[1]黄铁矿0.6表注①黄铜矿-0.6文献[1]黄铁矿2.0表注①黄铜矿-1.1文献[1]黄铁矿2.6表注①黄铜矿-0.4文献[1]黄铁矿2.4表注①黄铜矿-1.0文献[1]黄铁矿2.0表注①黄铜矿-0.8文献[1]黄铁矿0.4表注①黄铜矿-0.1文献[1]石膏15.2表注①黄铜矿-0.3文献[1]茅儿峪矽卡岩型黄铁矿1.2本文黄铜矿-0.3文献[1]黄铁矿0.4本文黄铜矿-0.1文献[1]辉钼矿1.3表注①黄铁矿0.6文献[1]黄铜矿1.6表注①黄铁矿1.8文献[1]黄铁矿0.6表注①黄铁矿3.2文献[1]黄铜矿-3.3表注①黄铁矿1.1文献[1]浮图峪热液叠加矽卡岩型黄铜矿0.3表注①黄铁矿1.0文献[1]黄铜矿0.3表注①黄铁矿0.5文献[1]黄铜矿0.3表注①鸽子岭矽卡岩型黄铜矿-0.3本文黄铜矿0.6表注①黄铁矿-3.5本文黄铜矿-0.3表注①刺沟热液型方铅矿-16.4文献[1]黄铁矿-0.6表注①黄铁矿0.6表注①黄铁矿2.1表注①黄铜矿0.3表注①黄铜矿-1.1表注①黄铁矿-0.2表注①

注：①太行山科研队.太行山构造岩浆带对金属矿的控制研究.石家庄:河北地质学院，1993.

表3 木吉村矿床(田)铅同位素组成

统计发现，太行山中、北段石湖金矿、木吉村铜(钼)矿、大湾钼矿、浮图峪铜钼矿等15个矿床73件样品铅同位素数据[15]，206Pb/204Pb为15.77～17.42，207Pb/204Pb为15.09～15.45，208Pb/204Pb为36.29～38.74，铅同位素变化值大致界于地幔至造山带之间。可见，太行山地区成矿物质铅的来源应以深部为主，有不同程度的壳源物质加入。

3.3 碳、氢、氧同位素特征

石英的氢氧同位素数值对于判别热液矿床成矿流体的来源和性质具有指示作用。将本次测试数据和已收集到的氢、氧、碳同位素分别统计(表4)可见如下特点。

一般认为，标准岩浆水δ18OH2O为5‰～10‰，δD为-40‰～-80‰，δ13C为-5‰～-8‰。矿区内37个石英、(穆)磁铁矿、石榴石、黄铜矿、镜铁矿、绿帘石、方解石包裹体的氧同位素δ18O为-12.40‰～9.00‰，极差21.40‰，平均值-2.92‰，分布范围较宽。利用测试样品流体包裹体均一温度平均值及石英-水的氧同位素分馏方程(1 000 lnα石英-水=3.38×106T-2-3.40，3.38和-3.40为石英和水之间氧同位素分馏作用常数，α为分馏系数，T为绝对温度，K)[17]，可以获得与石英达到平衡时成矿热液的δ18OH2O值。本区31件δ18OH2O值为-10.64‰～7.70‰，极差18.34‰，平均值-1.47‰，较标准岩浆水低。其中外带矽卡岩期矿物δ18OH2O=0.35‰～5.07‰，平均3.00‰，与岩浆水接近。热液叠加期镜铁矿和石英中δ18OH2O=-6.45‰～6.31‰，平均-3.38‰，晚期方解石中δ18OH2O=-10.64‰～-8.92‰，平均-9.57‰。从矽卡岩期到热液期，随成矿阶段推移成矿介质δ18OH2O值趋于降低，说明大气降水成分逐渐增加。

12件样品δD值为-148.4‰～-89.0‰，极差为59.4‰，平均值为-113.7‰，低于岩浆岩δD值域。将本课题组8个δ18OH2O和δD值投入δD-18OH2O坐标图上(图5)。投影点落点为原生岩浆水的左下方，表明矿区的成矿溶液具有以岩浆水为主并混入大气降水的混合水特点。

表4 木吉村矿床(田)氢、氧、碳同位素特征

Table 4 Feature of hydrogen, oxygen, and carbon isotope composition in the Mujicun copper-molybdenum polymetallic deposit (orefield)

位置产状序号测定对象均一温度/℃δD/‰δ18O/‰δ18OH2O/‰δ13C/‰资料来源内带木吉村矿床斑岩型1石英340-133.05.52-0.72文献[1]2石英355-97.08.012.20文献[1]3石英244-93.09.000.25本文4石英173-111.07.905.70本文5石英247-112.08.200.92本文6石英334-89.04.301.48本文矽卡岩型7磁铁矿403×-105.0-3.707.70本文8磁铁矿403×-139.03.100.89本文9石榴石-148.4文献[1]热液叠加型10黄铜矿-122.4文献[1]11石英-94.1文献[1]12镜铁矿-120.9文献[1]外带小立沟矿床矽卡岩型13石榴石450×2.034.47文献[1]14透辉石-2.69文献[1]15磁铁矿403×-2.305.07文献[1]16磁铁矿403×-3.224.15文献[1]17磁铁矿403×-6.840.53文献[1]18磁铁矿403×-7.020.35文献[1]19磁铁矿403×-3.733.64文献[1]20磁铁矿403×-4.502.87文献[1]热液叠加型21石英385×-1.906.31文献[1]22石英385×4.14-0.27文献[1]23绿帘石332×-2.37文献[1]24镜铁矿332×-10.81-4.86文献[1]25镜铁矿332×-11.80-5.85文献[1]26镜铁矿332×-12.40-6.45文献[1]27镜铁矿332×-9.20-3.25文献[1]28镜铁矿332×-9.90-3.95文献[1]29镜铁矿332×-9.10-3.15文献[1]30镜铁矿332×-10.80-4.85文献[1]31镜铁矿332×-11.40-5.45文献[1]32镜铁矿332×-11.40-5.45文献[1]33穆磁铁矿-4.00文献[1]34穆磁铁矿-3.90文献[1]35穆磁铁矿-3.40文献[1]36穆磁铁矿-3.90文献[1]37方解石262×-3.20-9.52-2.34文献[1]38方解石262×3.07-9.39-2.90文献[1]39方解石262×-4.32-10.64-2.75文献[1]40方解石262×-2.60-8.92-2.18文献[1]41方解石262×-3.07-9.39-2.94文献[1]

注：×为爆裂温度。

图5 木吉村铜(钼)矿床δD-δ18OH2O组成图(底图据文献[18])Fig.5 δD-δ18OH2O coordinate chart of the Mujicun copper-molybdenum polymetallic deposit(base map after reference[18])

一般认为：有机质平均δ13CPDB=-27‰，大气δ13CPDB约为-8‰，淡水δ13CPDB=-9‰～-20‰，地壳δ13CPDB=-7‰，地幔δ13CPDB=-5‰～-7‰，火成岩δ13CPDB-3‰～-30‰。本区石英中的δ13C为-2.94‰～-2.18‰，极差0.76‰，平均为-2.62‰。与自然界某些已知地质体中的δ13C相比，本区的δ13C应属地幔射气和岩浆来源的碳同位素组成(-5‰～-2‰和-9‰～-3‰)[19]变化范围，说明该区的碳酸盐化属岩浆热液成因。

此外，从均一温度或爆裂温度来看，矿田从矽卡岩期到热液期总体上有温度逐渐降低的趋势。另据前人[15]统计太行山中、北段不同构造部位产出的银硐金矿、石湖金矿、孔各庄金矿等17个金、银多金属矿床39件碳、氢、氧、硅同位素数据发现，δ18OH2O平均值为-5.6‰～7.6‰；δDSMOW值为-115.0‰～-64.0‰，表明区域氢、氧同位素均支持多金属矿的成矿溶液主要来自岩浆水，有部分大气水的加入。而太行山中、北段5个矿床8件石英中流体包裹体CO2的δ13CPDB值为-4.9‰～-3.5‰，表明金、银多金属矿床碳同位素属于地幔射气或岩浆来源范畴。

3.4 硅同位素特征

热液成因的石英脉体的硅同位素与热液中硅质的来源有关，是成矿物质的良好指示剂。本次分析的4个矿石石英δ30SiNBS-28值为-0.3‰～0.2‰(表5)，平均0.0‰，以及太行山中、北段石湖金矿、镰巴岭铅锌矿等7个多金属矿床δ30SiNBS-28值为-0.1‰～0.3‰，平均0.1‰[15]，均位于热液来源(-1.5‰～0.8‰)和生物成因硅质岩(-1.1‰～1.7‰)范围内，接近火山喷发-化学沉积硅质岩(-0.4‰～-0.5‰)，而与交代成因硅质岩(2.4‰～3.4‰)相差甚远[20-22]。到目前为止，太行山地区硅质岩中至今尚未发现硅藻等生物结构，可以排除生物成因的可能，它们应主要由岩浆热液来源SiO2经化学作用形成。

表5 木吉村铜(钼)矿床硅同位素分析结果

Table 5 Feature of silicon isotope in the Mujicun copper-molybdenum polymetallic deposit

样品号岩(矿)石名称样品名称δ30SiNBS-28/‰Fmj7202-6石英钾长石化辉钼矿矿石石英0.1Fmj7806-4石英硫化物矿石石英-0.3Fmj8204-1黄铁矿化蚀变闪长玢岩石英-0.1Fmj7202-1黄铜矿化矿石石英0.2

3.5 铼同位素特征

前人在综合分析、对比了中国各种类型钼矿床中辉钼矿的铼含量后，总结认为从地幔到壳幔混源再到地壳，矿石中的含铼量大幅下降，从与幔源→Ⅳ型→S型花岗岩有关的矿床，含铼量从万分之几→十万分之几→百万分之几。因此，辉钼矿的Re含量可以用作指示成矿物质来源的指标之一。此外，对全国斑岩型辉钼矿Re-Os同位素测试数据进行了分析总结，并将其归纳为：成矿物质来源是以地幔物质为主的钼矿，其辉钼矿Re质量分数基本为(100～1 000)×10-6；成矿物质是具有壳幔混合源的钼矿，其辉钼矿中Re质量大多在十几微克至几十微克；成矿物质完全来自壳源的矿床，其辉钼矿w(Re)为(1～n)×10-6或更低[23-25]。

本次采集3个钻孔ZK7807、ZK7202、ZK7805铜钼矿石中共计5个辉钼矿样品进行测试，其辉钼矿w(Re)数值分别为266.50×10-6、142.30×10-6、225.70×10-6、23.65×10-6、53.52×10-6，平均值为142.33×10-6，位于前人[25]所划分的地幔来源和部分壳幔混合源数据区间，也表明木吉村铜钼矿的成矿物质主要来源于地球深部。

4 结论与讨论

4.1 结论

通过对木吉村矿田中木吉村铜(钼)矿，浮图峪、茅儿峪、小立沟铁铜矿等矿床矿石硫、铅、碳、氢、氧、硅、铼同位素进行测定、对比、分析发现：矿田中硫同位素主值域δ34S=-3.5‰～3.2‰，主平均值为0.3‰；铅同位素206Pb/204Pb=15.566 0～17.072 0，平均16.547 0，207Pb/204Pb=15.031 0～15.523 0，平均15.258 0，208Pb/204Pb=36.292 0～37.375 0，平均36.721 0；碳同位素δ13C为-2.94‰～-2.18‰，平均为-2.62‰；硅同位素δ30SiNBS-28值域为-0.3‰～0.2‰，平均值为0.0‰；辉钼矿w(Re)为(23.65～266.50)×10-6，平均值为142.33×10-6；δ18OH2O值为-10.64‰～7.70‰，极差18.34‰，平均值为-1.47‰，较标准岩浆水值稍低，δD值为-148.4‰～-89.0‰，极差为59.4‰，平均值为-113.7‰，略低于岩浆岩δD值域。上述数据特征表明：木吉村矿田成矿物质主要来源于地球深部，呈现以幔源为主、壳幔混合特征，推测成矿元素甚至可能起源于核幔边界，经地幔热柱多级演化呈反重力向上迁移演化，途中可能萃取、混染部分地壳成矿元素；成矿溶液以岩浆水为主，后期逐渐有少量大气降水，少量数值较高或低可能与取样数量或热液演化阶段有关。此外，从均一温度或爆裂温度来看，矿田从矽卡岩期到热液期总体上有温度逐渐降低的趋势。

经统计、对比太行山中、北段多金属矿床同位素数据表明，区域上燕山期有一次较为统一的大成矿事件，且大多成矿物质均具有来自于地球深部的特点。可进一步推测燕山期阜平幔枝构造活动期间，有大量中酸性岩浆沿阜平幔枝构造轴部上侵过程中将地球深部的成矿物质和硫质带到地表浅部，并在合适的容矿空间、相应的物理化学条件下富集成矿。

4.2 讨论

幔枝构造是地幔热柱演化的三级构造单元，主要由核部岩浆-变质杂岩、外围拆离滑脱层和上叠断陷火山-沉积盆地组成。在具体研究矿田构造控矿体系及其成矿作用时，主要观点为大多数热液矿床中金银等多金属深部成矿物质伴随地幔热柱多级演化在地壳浅部幔枝构造有利部位富集成矿，这已得到广大学者们的运用和推广。

木吉村矿田各矿床主要分布在闪长玢岩体及与其相关的构造-矽卡岩带中，它们自闪长玢岩岩体中心向外总体构成斑岩型铜(钼)-矽卡岩型铁铜-热液脉型铅锌等三位一体的铜多金属矿田，处于不同构造部位的上述三者主体则是岩浆-热液体系不同演化阶段的结果。结合幔枝构造成矿控矿理论，本区深部矿源在上升过程中可混染少量壳源矿质，在浅部不同的有利构造部位成矿：当矿质上升到岩体内部有利部位时可形成斑岩型矿床；遇到岩体与围岩接触带合适部位时可形成矽卡岩型矿床；迁移到围岩浅部的有利构造裂隙则可形成热液脉型矿床。矿田范围三者主成矿期总体上为一次大的成矿事件。鉴于成矿物质主要来自于地球深部和岩体向南东侧伏这一基本认识，下一轮找矿应注重闪长玢岩南东侧伏方向的成矿热液上行通道处等成矿有利部位，同时建议加强本矿田、矿床构造专题的解剖研究。

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Discussion on the Ore-Forming Material Sources of Mujicun Copper (Molybdenum) Polymetallic Orefield in Laiyuan County, Hebei Province, China

Chen Chao1, Wang Baode1, Niu Shuyin1, Zhang Fuxiang1, Ma Baojun1, Zhang Jianzhen1, Sun Aiqun1, Wang Haitao1, Ma Guoxi2, Chen Zhikuan2, Wang Zili3

1.CollegeofResources,ShijiazhuangUniversityofEconomics,Shijiazhuang050031,China2.BaodingInstituteofGeologicalEngineeringandExplorationofHebeiProvince,Baoding071051,Hebei,China
3.NorthChinaBureauforGeologicalExploration,Tianjin300170,China

The Mujicun copper (molybdenum) polymetallic orefield in the Taihang Mountains, is located in the secondary faulted basin developed in the upper block of detachment zone on the west side of the neck of the dumbbell shaped Laiyuan igneous complex, the northeastern pitching end of the Fuping mantle branch structure. It is composed of porphyry copper (molybdenum) deposit, skarn iron-copper deposit and hydrothermal vein lead-zinc-silver deposit in periphery, and become the most perspective large-scale copper (molybdenum) polymetallic orefield in Hebei Province at present. Considering the study of ore-forming material sources is crucial for further understanding the metallogenesis of the deposit and the direction of ore-prospecting, authors tested and analyzed sulfur, lead, carbon, hydrogen, oxygen, silicon, and rhenium isotopic compositions in such minerals from the ore as chalcopyrite, galena, pyrite, molybdenite, magnetite, quartz and gypsum. The data showed that the major value ofδ34S changes from -3.5‰ to 3.2‰, with the average of 0.3‰;206Pb/204Pb from 15.566 0 to 17.072 0, with the average of 16.547 0;207Pb/204Pb from 15.031 0 to 15.523 0, with the average of 15.258 0;208Pb/204Pb from 36.292 0 to 37.375 0, with the average of 36.721 0;δ13C from -2.94‰ to -2.18‰, with the average of -2.62‰;δ30Si from -0.3 ‰ to 0.2 ‰, with the average of 0.0‰;w(Re) from 23.65 μg/g to 266.50 μg/g, with the average of 142.33 μg/g;δ18OH2O from -10.64‰ to 7.70‰, with the average of -1.47%,δD from -148.4‰ to -89.0‰, with the average of -113.7‰ which is less than that of the standard magmatic water. These isotopic data mentioned above show that the ore-forming materials were mainly derived from the deep source and the ore-forming solutions are mainly composed of magmatic water and partly of atmospheric water.

mantle branch structure; ore-forming material sources; ore-forming solution; copper (molybdenum ) deposit；Mujicun orefield; Taihang Mountains

10.13278/j.cnki.jjuese.201501109.

2014-04-05

全国危机矿山项目(20109901，20089948);国家自然科学基金项目(40872137);河北省自然基金项目(D2013403018)；石家庄经济学院博士基金项目(BQ201320)

陈超(1981——)，男，讲师，博士，主要从事构造地质学与构造成矿控矿的教学与科研工作，E-mail:goldcc@163.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201501109

P618.3

A

陈超，王宝德，牛树银，等. 河北省涞源县木吉村铜(钼)多金属矿田成矿物质来源探讨.吉林大学学报:地球科学版,2015,45(1):106-118.

Chen Chao, Wang Baode, Niu Shuyin, et al. Discussion on the Ore-Forming Material Sources of Mujicun Copper (Molybdenum) Polymetallic Orefield in Laiyuan County, Hebei Province, China.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(1):106-118.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201501109.