东秦岭中酸性小岩体微量元素地球化学特征与钼矿床成矿的关系

吴 飞,付恒一,吴 瑶，何芳蕊

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 郑州 451464)

0 引 言

东秦岭—大别山钼钨铅锌金巨大型成矿带，是我国著名的多金属矿床产地，特别是我国的钼矿资源60%以上产于该矿带中。东秦岭地区包括陕西洛南地区、河南卢氏—灵宝地区、河南栾川—嵩县地区等3个大的多金属矿集区，上述每个矿集区都有一系列不同规模的超大型、大中小型矿床的产出。对钼矿而言，金堆城—黄龙铺地区巨大型钼矿田发现并探明的钼矿床有金堆城钼矿、黄龙铺矿田、西沟矿田、文公岭矿田、桃园钼矿、八里坡钼矿、石家湾钼矿、莲花沟钼矿等；栾川—嵩县巨大型钼矿田发现并探明的钼矿床有南泥湖钼矿、上房沟钼矿、三道庄钼矿、石宝沟钼矿、马壮钼矿、马圈钼矿、火神庙钼矿、石瑶沟钼矿、罗村钼矿、松树台钼矿、柿树园钼矿、老定沟钼矿、大清沟钼矿、黑家庄钼矿、大石门沟钼矿、白庙沟钼矿、秋水沟钼矿等；尚有嵩县—汝阳地区的东沟钼矿、竹园沟钼矿、官庄钼矿、柴火岭钼矿、纸坊钼矿、鱼池岭钼矿、骆驼湾钼矿、大王沟钼矿、安沟钼矿、凡台沟钼矿、雷门沟钼矿等。如果详细统计东秦岭半个多世纪以来发现并探明的超大型、大型、中型以上的钨钼、铁钼、钼矿床约有50个之多。这些钼矿床绝大部分都是斑岩型钼矿床，栾川南泥湖钼矿田少部分为矽卡岩型钨钼矿床[1]。本文重点介绍东秦岭地区中酸性小岩体微量元素的地球化学特征，其中重中之重是介绍钼矿床的成矿母岩-强酸性花岗岩、花岗斑岩微量元素的地球化学特征及其与钼矿床的成矿关系[2]。

1 中酸性小岩体的宏观特征

区内岩浆活动强烈而频繁，主要就是中生代燕山期侵入岩分布广、数量多。按其产出的地质环境、产状、规模及成因系列可分为2类：一类是大岩体：产状均为巨型岩基，出露面积达几十至几百平方千米，研究区北部有老牛山、金山庙及好坪等岩基。南部有蟒岭、老君山、伏牛山等岩基[3]。

东秦岭地区除产出上述几个巨型花岗岩基外，尚存在60个左右的中酸性小岩体，这种小岩体均位于花岗岩基附近的外接触带上，实际上中酸性小岩体是与花岗岩基的成因息息相关的[4]。首先两者是同期(燕山期的侏罗—白垩纪)，二是同位(同位于板块对接带上，以仰冲带为主)，三是同源(共同来源于上地幔软流圈上侵至下地壳后的演化熔浆)。

中酸性小岩体出露面积一般较小。大于1 km2的占24%，小于1 km2的占76%，尤以出露面积为0.1～0.5 km2者居多。小岩体一般具有上小下大的现象，平面上呈椭圆形、楔形、不规则的椭圆形等，多数为近等轴状、透镜状、岩脉状及岩墙状等；剖面上呈陡倾斜的岩株状、蘑菇状、岩筒、岩管等。

2 中酸性小岩体微量元素的丰度及组合规律

根据岩体的岩石类型，分别求出各个岩体不同岩石的微量元素平均值，并将岩石中微量元素含量与相应岩石微量元素在地壳中的丰度(维诺格拉多夫值—维氏值)的比值作为富集系数(或浓集度)，并将富集系数分为>100、100～5、5～2、2～1、<1这5个级别，并划分为特富集元素、强富集元素、中等富集元素、弱富集元素5个级别，以便对各个岩体的微量元素富集程度进行对比。

(1)不同时代的侵入体。从加里东期至燕山期，岩石从中性到酸性，Mo、W元素有逐渐富集的趋势，Mo、W元素在成矿岩体中的丰度往往高于地壳中相应岩石的几十倍，甚至几百倍而构成特富集元素[5]。

(2)Cu、Pb、Zn元素往往一起出现，它们在岩石中多属中等富集元素，部分在强富集元素范围内，而能够构成工业矿床的岩体其中Cu、Pb、Zn元素含量均在中等富集程度以上。

(3)银在岩石中的丰度，尽管在部分岩体中达到强富集程度，但是仍不能构成工业矿体。

(4)本区酸性小岩体微量元素近似丰度值(总平均含量)，其中Mo、W、Cu、Pb、Zn、Ag、Sr、Ba高于世界酸性岩平均含量。尤其是Mo、W、Ag高达10倍以上；其他元素如Ti、V、Cr、Co、Ni、Mn、Zr均低于世界酸性岩平均值。正是由于区内岩石微量元素的这种特点，导致了本区的矿床具有以钼为主特征。

(5) 成矿岩体中Mo、W、Cu、Pb、Zn成矿元素丰度高并组合在一起。尤其是Mo、W常呈正消长关系，而Cu、Pb、Zn也是常一起出现，尤以Pb、Zn关系更为密切。

3 成矿元素在造岩矿物中的分配

了解岩石中载体矿物种类和其成矿元素的含量及分配，就可以推论原始岩浆成矿元素的丰度及岩浆演化分异过程中成矿元素的迁移规律，为成矿作用提供重要信息[6]。

3.1 岩体中Mo、W元素的载体矿物

主要有斜长石、黑云母、钾长石、石英4种造岩矿物，但其含量是不稳定的。以黄背岭、石宝沟、大坪、郭店等岩体为例：Mo在载体矿物黑云母中的含量为(0.8～12.5)×10-6，钾长石中为(0.6～2.6)×10-6，斜长石中为(0.3～0.5)×10-6，中英中为(0.4～67.5)×10-6。以上载体矿物中Mo元素的丰度值变化极大，表现是极不均匀、极不稳定的。这与河南一调队采用电子探针所取得：上房沟岩体的斜长石Mo含量为零，南泥湖岩体的斜长石Mo含量为4 854×10-6是相吻合的。这种分布特征说明在岩浆冷凝时造岩矿物结晶过程中，Mo元素主要呈络合物形式搬运，在适当条件下，结晶成极细小的独立矿物-微粒辉钼矿分散于造岩矿物微裂隙中[7]，而很少呈类质同像参入造岩矿物的结晶格架中。

3.2 Mo元素富集与围岩蚀变的关系

根据马振东对南泥湖岩体未蚀变、弱蚀变、蚀变岩石中的载体矿物及蚀变热液期载体矿物Mo含量分析：载体矿物在未蚀变岩石中含Mo较高；弱蚀变及蚀变岩石中 载体矿物Mo含量变低，在上述矿物中则大量富集，在热液矿物中含量减少。由此可知，Mo的转移途径是，在未蚀变矿物中富集，经弱蚀变后贫化转移到蚀变矿物中，最后在热液阶段分离沉淀[8]。也可以说，岩体在热液蚀变阶段从原载体矿物中汲取了部分Mo组分。

我们从成矿较差的小岩体(黄背岭、石宝沟、大坪、郭店)以及不成矿的老君山大岩体 Mo、W元素在造岩矿物黑云母、钾长石、斜长石、石英的配分作一分析。

小岩体中W元素主要在黑云母(0.75)中，因此，Mo元素在造岩矿物中的配分顺序为：石英>钾长石>斜长石，而W元素的配分顺序为黑云母>石英。

造岩矿物的Mo分配与全岩Mo的丰度比较，小岩体Mo在占98%的造岩矿物中分配仅3.38%～11.96%，尚有88.04%～96.62%以上Mo元素不可能都分配在仅占岩石2%的副矿物中。故尚有一定数量的Mo元素是以独立矿物的形式分布于岩体中[9]。不成矿的大岩体Mo元素，在占98%的造岩矿物中，分配45.28%尚有54.72%Mo元素应分配于副矿物中，但副矿物含量仅占2%，同样不可能分配完。

以上特点说明非成矿大岩体Mo元素在造岩矿物中的分配大大高于小岩体，另一方面说明尚有大量的Mo元素呈独立矿物出现于造岩矿物中。并且小岩体中见到Mo元素的独立矿物的几率要高于大岩体。

上述论证了有关重要问题，即Mo元素的物质来源问题，说明Mo的矿质来源不全是从黑云母、长石、石英等载体矿物所析出，而Mo元素的大量富集应该是小岩体深部岩浆房分异出来的含钼气成热液上侵造成的。由此推论：小岩体本身不可能析出大量的Mo元素。而大量的Mo元素来自下部。

4 岩浆成岩系列及其演化与成矿的关系

4.1 岩浆成岩系列

从区域岩体岩石的分布和组成情况来看是十分复杂而又有规律的，有的是同一控岩构造而侵入不同期次的不同岩石类型所组成的岩体群或构造岩浆岩带。有的岩体群和构造岩浆岩带中有不同期次不同岩性组成的复式岩体。根据这些岩体群和复式岩体的不同岩石类型，侵入、穿插、俘虏关系及同位素年龄等资料，可初步归纳出本区岩浆成矿系列，找出同一母岩浆分异的先后顺序、侵入次序及岩组序列[10]。研究岩浆成岩系列对发现岩浆演化及成矿关系有着重要的现实意义。

综合归纳成岩系列由老到新为：闪长岩→二长岩→花岗闪长岩→花岗岩→花岗斑岩→爆发角砾岩→脉岩(石英斑岩脉、花岗岩脉、正长斑岩脉、及闪长岩脉)。这一成岩系列的先后顺序已被同位素年龄测试资料所证实。但是在一个地区不可能出现这样完整的成岩系列，同位素年龄资料已证实豫西地区及洛南地区分属于两个成岩系列，局部地区还表现为成岩系列的某一个阶段。这点由岩浆活动的复杂性和演化的不均衡性所决定。除区域性的成岩系列外，不同区段尚表现有地区性的成岩系列如以下4个地区的成岩系列均有差异。 (1) 黑山—木龙沟地区为：闪长岩→二长岩→花岗(斑)岩→流纹斑岩系列；(2) 长岭地区为：闪长岩→二长岩→正长岩系列；(3) 栾川地区为：花岗闪长岩→斑状黑云母二长花岗岩→二长花岗(斑)岩→钾长花岗(斑)岩系列；(4) 卢氏—灵宝地区为：闪长岩→花岗闪长岩→花岗斑岩系列。

复式岩体常由两种主要岩石类型组成，一般较老岩性位于岩体下部或边部，未出露的较老岩性以俘虏体形式出现。与成矿有关的岩性一般为复式岩体中最晚期的岩性，也是区域上和地区上成岩系列中较晚阶段形成的岩石，这一特征说明成矿与岩浆演化有相当的密切关系[11]。

5 岩浆演化

上述岩浆成岩系列，基本上代表了岩浆演化系列及总的演化方向，即岩浆从中性→中酸性→酸性→强酸性的演化系列和演化的总趋势，成为岩浆的正向演化系列，从酸性岩向基性岩演化则为反向演化系列。

由于岩浆活动的复杂性，导致岩浆分异演化的不平衡性；由于构造活动的复杂性及其不均衡性，致使岩浆形成脉动上升，造成岩石分布上的差异。因此，在局部地区，很难出现完整的岩浆演化序列，客观上表现为不同地区有不同的岩浆起始和终结。不同地区显示不同的岩浆演化阶段。例如金堆城—黄龙铺地区以出露花岗斑岩为主，其他同时代的不同岩石不明显，说明该区岩浆演化充分，出露了岩浆演化后期产物；黑山地区主体岩石为石英闪长岩、二长岩，其他则较少，说明该区主要发育岩浆演化早期的产物；卢氏—灵宝地区以闪长岩、花岗斑岩为主，则说明岩浆演化的过渡性产物不发育；栾川南泥湖矿田以花岗岩、花岗斑岩较多，闪长岩体较少,且在复式岩体中，早期岩石多以俘虏体形式存在，因此该区表现了岩浆演化的晚阶段产物，其成矿意义就较其他地区大得多。事实上已经发现并探明的超大型、大型、中型的钨钼矿床资源量已接近400万t，称为我国第一大钼都。

同时，区域岩浆演化起止时间也不相同，陕西洛南地区小岩体起止时间为138～124 Ma，而豫西地区小岩体为145～191 Ma，明显分出2个岩浆演化旋回。但在两个岩浆演化旋回上又有重叠、交叉现象。研究区岩浆演化的上述特征，充分说明岩浆演化的复杂性和不均衡性。

在区域上小岩体略有一定的水平演化趋势，从同位素年龄得知，以中部长岭—卢灵地区为中心向东、向西逐渐演化，中部地区岩体年龄较老，多分布闪长岩等中性岩石。向东、西方向，岩体年龄逐渐变新，岩石多为花岗岩、花岗斑岩等酸性、强酸性岩石。这种水平方向的岩浆演化与区域构造活动有一定关联[12]。本区岩浆演化表现在岩石学、岩石化学、微量元素等方面有如下特点。

5.1 岩石学方面

岩浆从中性→中酸性→酸性→强酸性方向的演化，总的表现为酸性成分不断增强，岩石中石英、正长石、条纹长石含量不断增加；而黑云母、斜长石及其牌号不断下降，不透明副矿物由多到少。锆石晶体由简单到复杂，粒度由细到粗，环带构造由少到多。

5.2 岩石化学方面

本区的岩石化学组成及其演化，是由岩浆成分及其变化决定的。岩石化学方面的演化与岩石学的演化史相辅相成的，岩石化学的变化可以从本质上说明岩浆演化的特点。

(1)本区中酸性小岩体岩浆起点为中性岩(SiO2为50.72%)，演化终点为酸性岩(SiO2高达76.71%)。随着岩体年龄变新，由中性逐步向酸性方向演化。而MgO、FeO、Ai2O3、CaO的含量随着SiO2含量增高而降低。

(2)在整个岩浆演化过程中，变化最大的是K2O、Na2O、SiO2。SiO2在小于57%区间，K2O/Na2O值小于1；在SiO2大于57%区间，则K2O随着SiO2含量增高而增高，而Na2O则随SiO2含量增高而降低，K2O/Na2O值大于1。

(3)从K-Na-Ca原子百分含量投影图可以总结出，岩浆演化从辉石闪长岩开始，K、Na以同样速度向碱值增高，Ca质向降低方向演化，在其进一步演化至花岗闪长岩区间，一般很少形成矿床。当从Ca20%、K40%处，并以与前述演化方向呈90度交角向K质增高方向演化时，即产生大量的成矿岩体。由此可知岩体成矿必须增加K质。

Ⅰ、栾川地区：中酸性小岩体岩石以富K、Na贫Ca为特点，以酸性岩为主，中性岩不发育，且从中性岩到酸性岩石演化过程中不连续，以成钼为主，多形成于区域岩浆演化的中晚期。

Ⅱ、卢氏—灵宝地区：中酸性小岩体，岩石亦为贫Ca，富K、Na为特点，但Ca略高于栾川地区，中性岩不发育，以酸性岩花岗岩为主，从中性岩到酸性岩石的演化不连续，以铜、铅、锌、硫多金属矿化为主。成矿岩体多在区域岩浆演化的中晚期。

Ⅲ、陕西洛南地区： 以低K富Na、Ca为其特点，以中性岩类为主，酸性岩不发育，岩浆的整个演化过程是连续的，中性小岩体以成小型铁矿为主(伴以钼矿)形成于岩浆演化的早期，而酸性岩以成超大型、大型钼矿(伴以铼)形成于岩浆演化的晚期[13]。

Ⅳ、国内外不同岩石类型的含矿岩体，以富Na、K而贫Ca为特点，但一般Na>K，岩石类型界于酸性岩与中性岩岩石类型之间，除个别含矿岩体外，岩石中的K、Na、Ca变化范围不大。

归纳上述岩浆演化总的趋势是：岩石从中性到酸性SiO2、K2O不断增加，钼、钨成矿元素逐渐富集。这些特点是由本区岩浆成因、分异、演化、侵入期次、岩石类型及钼的地球化学等特征所决定的。

6 岩浆成岩系列、岩浆演化与成矿关系

岩浆成岩系列及岩浆演化序列与成矿关系密切相关，具有明显的成矿专属性，即一定的岩体伴生一定的矿产。一般说，成矿作用发生在成岩系列的晚期阶段，如花岗闪长岩、花岗岩、花岗斑岩和岩浆演化后期的酸性阶段。

岩浆成岩系列的晚期阶段及岩浆演化后期，小岩体具有如下主要特征：

(1)成矿岩体规模平面面积一般不超过1～2 km2，为浅成-超浅成相，与成矿关系密切的小岩体属于岩浆演化中晚期产物。

(2)岩体围岩一般伴随角岩化、矽卡岩化，叠加热液作用，特别是硅化、钾化、石英绢云母化等与成矿关系密切[14]。

(3)成矿岩体的岩石类型主要是钾长花岗(斑)岩、二长花岗(斑)岩。副矿物减少。

(4)岩石具有高硅、高钾、高碱、贫钙镁、低铁钠及铝过饱和特点，SiO2含量72%以上，碱值8%～9%,K2O/Na2O为1～2，里特曼指数为1.8～2.6，符合上述条件时对成钼矿甚至对成大型钼矿有利。

(5)岩石中成矿元素Mo、W高出维氏值几十倍甚至几百倍，岩石中常出现较多的辉钼矿。稀土岩石总量减少，一般小于155×10-6，铕异常呈中等异常，较之原始状态为严重亏损。

7 结 语

笔者主要研究探讨酸性岩体对钼矿床的成矿作用，在岩浆演化过程中，不仅原始酸性岩浆所含成矿元素比较丰富，而且酸性岩浆上侵过程中俘获或吞噬上地壳基底地层和盖层下部岩石的过程中大量富集了Mo、W元素等成矿物质，正是两者的结合确定了超大型、大型钼钨矿床的物质来源或者叫做矿源层。不可否认的是，成矿岩体平面面积只有1～2 km2,较之巨型花岗岩基的分布和规模可以说微不足道。但小岩体的岩浆演化在超高压、超高温的环境中对成矿物质的富集达到了超浓度、超饱和超量的浓集，这就是地质工作者常说的小岩体成大矿。在岩体的规模、围岩蚀变、岩石类型、岩石化学和岩石地球化学等方面我们获得了研究成果，而且这些也是我们地质找矿方面的一系列找矿标志，我们的研究目的最终还是要落实在地质找矿的工作中，只不过为寻找更大规模的矿产资源特别是钼矿资源提供了现实的理论基础。

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