栾川黑家庄钼矿床侵入岩体成矿特征研究

王云鹏，鲁劲松，许 芸

(河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，河南 郑州 450016)

0 引 言

栾川钼矿田位于东秦岭钼矿带的东部，拥有三道庄、南泥湖、上房沟等超大型钼矿床和一些中小型钼矿床，查明钼资源储量230万t 以上，占整个东秦岭钼矿带的40%，是我国最重要的钼矿田。河南省有色金属地质矿产局第四地质大队(以下简称“我队”)地质工作者对栾川地区内的含矿岩体、钼矿床地质特征、成矿时代、成矿动力学背景、矿床成因等进行了深入的研究，获得了大量的成果，随着地质工作的开展，我单位在栾川地区又查明了黑家庄、扎子沟等钼矿床的资源储量，然而这些钼矿床研究程度较低，成矿时代、成矿物质来源等问题仍缺乏足够的研究。本文以黑家庄钼矿床为对象，以矿床地质特征研究为基础，对成矿母岩体-火神庙岩体的成矿和赋矿特征做初步探讨，为该区指明找矿方向，并为栾川地区进一步寻找钼矿资源提供一定的依据。

1 成矿地质条件

黑家庄钼矿床位于栾川断裂以北，马超营断裂以南，大地构造位置属华北地台南缘，洛南至栾川台缘褶带，三级构造单元属陶湾坳褶束。区内岩浆岩、断裂及褶皱普遍发育，成矿地质条件良好。区域内除多处大型钼矿床外还广泛发育有矽卡岩型多金属硫铁矿床和热液脉型铅锌银矿床，它们形成于统一的成矿系统，即由岩体向外依次为斑岩型钨钼矿—脉型铅锌银矿—滑石萤石矿[2](图1)。

该区地层区属华北地层区豫西分区栾薄小区。出露地层为中元古界官道口群、新元古界栾川群和早古生界陶湾群，沿沟谷分布有新生界第四系全新统。受断层影响，地层接触关系多为断层接触。

区内发育一系列倒转褶皱和逆掩推覆断层。褶皱构造主要有大窑峪沟长湾背斜、黄背岭石宝沟背斜、曾河口—石宝沟北向斜、青和堂庄科背斜和抱犊寨南泥湖向斜。断裂构造按走向可分为NWW向和NE向2组，NWW向断裂有栾川断裂、庙子断裂以及一系列自北向南推覆的逆冲断裂，其延伸长、规模大，是区内的主要断裂；NE向断裂呈近等间距平行分布，包括黄背岭南泥湖马圈断裂和石宝沟庄科断裂等。

1—下古生界陶湾群含砾灰岩、大理岩、千枚岩和石英岩；2—新元古界栾川群碎屑岩、碳酸盐岩和碱性火山岩；3—中元古界-新元古界宽坪群大理岩和基性火山岩；4—中元古界官道口群碎屑岩和含燧石条带大理岩；5—早白垩世花岗岩；6—晚侏罗世花岗斑岩；7—断裂；8—斑岩-矽卡岩型钼矿床；9—矽卡岩型多金属硫铁矿床；10—热液脉型铅锌银矿床；a—太行山断裂带；b—三门峡—宝丰断裂带；c—栾川断裂带；d—商丹断裂带；e—南漳断裂带

区内岩浆多期次侵位，主要发育有新元古代变辉长岩(vPt1)和燕山晚期侵入花岗斑岩(K2l)。新元古代变辉长岩(vPt1)主要沿NW向断裂呈岩墙、岩脉产出，其锆石U-Pb年龄为830 Ma，它的出现标志着秦岭造山带新元古代造山旋回的结束。燕山晚期花岗斑岩(K2l)，如南泥湖、上房沟、马圈、鱼库、火神庙等，主要呈岩株状出露于NWW向与 NE向断裂交汇处，出露面积一般小于3 km2，多为上小下大的喇叭状分布。以往学者研究表明这些小岩体处于同一巨大岩基之上，为同源岩浆活动作用的结果，在时间、空间和成因上与钼多金属矿化密切相关。研究显示，花岗斑岩具有高硅、富钾、碱性钙碱性、准铝质弱过铝质的特点，属高分异型花岗岩，主要形成于古老地壳物质的部分熔融、并有少量地幔组分的参与，形成于晚侏罗世古太平洋板块向欧亚板块做平板俯冲所引起的弧后伸展环境中。

2 矿床地质特征

黑家庄钼矿床位于栾川钼矿体的西部。矿区地层主要为上元古界青白口系栾川群白术沟组、三川组、南泥湖组及新生界第四系全新统(图2)。白术沟组为黑色、灰黑色中-薄层碳质板岩、碳质千枚岩及长石石英砂岩。三川组以条带状大理岩为主夹薄层碳质片岩及含砾石英岩，靠近火神庙岩体的部分经接触交代作用形成矽卡岩。南泥湖组主要为石英岩、云母片岩和大理岩。黑家庄钼矿床位于栾川坳褶断束西部、石家沟—火神庙背斜北翼。在三川组中、下段发育北西西—近东西向断裂构造，对钼、锌、铅等多金属矿产的富集提供了有利的空间条件，规模较大的有5条，按走向可分为NWW向和NE向2组，其中NE向的F2断裂为成矿期后断裂。对岩体和矿体有明显的错动，断距在110 m左右。在一定程度上对矿体有破坏作用。矿区出露岩体主要有新元古代变辉长岩脉和燕山期斑状角闪石英二长岩体，其中石英二长岩分布于矿区东南部，为火神庙岩体的西半部，与钼矿化关系密切。火神庙岩体侵入于三川组大理岩中，该岩体平面形态呈眼球状，长轴近东西向，岩体产状南侧近于直立，岩性主要为斑状角闪石英二长岩，次为辉石闪长岩和斑状含辉石石英二长岩。前二者为过渡相变关系，后者可能属二次侵入。该岩体为矿体的形成提供了热源，是矿体形成不可缺少的条件，也是矿体的主要围岩。

图2 黑家庄钼矿床地质简图[4]

1—第四系沉积物; 2—三川组上段条带状大理岩、绢云大理岩; 3—白术沟组碳质板岩、碳质千枚岩、长石石英砂岩夹大理岩; 4—燕山期侵入花岗斑岩; 5—变辉长岩; 6—钼矿体; 7—勘探线及编号; 8—黑家庄矿区范围

钼矿体主要赋存于火神庙岩体周围的矽卡岩、蚀变大理岩、蚀变辉长岩内，属矽卡岩控矿(图3)，赋存于岩体西部和南部，在1 400 m、1 350 m、1 300 m、1 250 m和1 200 m中段均由巷道控制，总体向南倾斜，近直立，主要矿化类型有浸染状、团块状、细脉-网脉状和薄膜状等钼矿化。矿体东部和北部围岩为石英二长岩，西部和南部围岩为大理岩或者变辉长岩。矿体大体呈条带形，近东西向展布，近矿围岩有不同程度的矿化，矿体与围岩界限不明显(表1)。

区内钼矿石的矿物成分比较复杂，分为蚀变辉长岩型和矽卡岩型。两者矿物种属和含量变化较大。不同类型的钼矿石矿物成分见表2。

图3 黑家庄钼矿床1 400 m中段平面示意图[4]

1—三川组上段条带状大理岩、绢云大理岩; 2—燕山期侵入花岗斑岩; 3—变辉长岩; 4—断裂构造带; 5—坑道及编号; 6—勘探线及编号; 7—工业矿体; 8—低品位矿体

表1 黑家庄矿区主要钼矿体特征一览表

表2 不同钼矿石类型矿物组成表

矿石结构有自形-半自形叶片状结构、中粗粒自形-半自形粒状结构、细粒他形粒状结构、镶嵌结构、包含结构、交代残余结构、充填结构等，矿石构造有薄膜状构造、团块状构造、浸染状构造、细脉-网脉状构造、星点状构造等。

围岩蚀变类型有矽卡岩化、钾长石化、黑云母化、硅化、绢云母化、黄铁绢英岩化、黄铁矿化、磁黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等，具有由早期高温蚀变(矽卡岩化、钾长石化、黑云化)向晚期低温蚀变(碳酸盐化)过渡的特点。

主矿体夹石少而零星，一般为单工程所见。对应性差，多数夹石厚度4～8 m、沿倾向延长20～200 m，呈透镜状尖灭。此外，在矿体边缘因分支尖灭，出现较多的夹石。

3 成矿作用研究

区内曾测试过5件辉钼矿样品的模式年龄十分接近，年龄加权平均值(147.01±0.95)Ma与等时线年龄(145.7±3.9)Ma基本一致，这与前人测得的栾川其他钼矿床的成矿年龄(南泥湖-三道庄(146.1±1.1)Ma、上房沟(144.8±2.1)Ma、大王沟(145.3±2.9)Ma及最近一次的成岩年龄(南泥湖岩体(145.2±1.5)Ma～(146.7±1.2)Ma、石宝沟岩体(145.3±1.7)Ma～(147.2±1.7)Ma)相当，表明黑家庄钼矿床形成于晚侏罗世[7]。

根据矿体产出形态矿石矿物共生组合、围岩蚀变特征矿床成矿条件等，将成矿作用划分为矽卡岩期和石英-硫化物期[6]。矽卡岩期又可划分为干矽卡岩阶段和湿矽卡岩阶段：干矽卡岩阶段以形成大量透辉石、石榴子石为主要特征；湿矽卡岩阶段主要形成透闪石、绿帘石、磁铁矿、辉钼矿、黄铁矿等。石英-硫化物期可进一步划分为早期硫化物阶段和晚期硫化物阶段；早期硫化物阶段为主成矿阶段，主要表现为沿微裂隙或节理形成大量细脉-网脉状辉钼矿化石英脉，辉钼矿呈薄膜状、团块状、浸染状、细脉状分布；晚期硫化物阶段主要形 成黄铁绢英岩脉、黄铁矿化石英脉、磁黄铁矿化石英脉等，可见少量辉钼矿化；石英-硫化物期以形成方解石脉为成矿末期，该阶段基本无辉钼矿化。

4 成矿模式

华北陆块与华南陆块在三叠纪发生了强烈的俯冲碰撞作用，形成了规模巨大的秦岭-大别-苏鲁造山带。在华南陆块俯冲和折返过程中，温压条件的改变致使陆壳物质在俯冲隧道内发生变质脱水和部分熔融，生成的富水流体和长英质熔体交代上覆华北岩石圈地幔，形成了富集岩石圈地幔(图4A)，其具有很高的钼浓度。在晚侏罗世中国东部构造体制大转换引起的伸展背景下，富集岩石圈地幔部分熔融形成了镁铁质岩浆、太华群岩系部分熔融形成了长英质岩浆，长英质岩浆沿构造薄弱带上升、进入中上地壳巨大的岩浆房，并伴随有镁铁质岩浆的混合(图4B)以及钼的注入。

部分混合岩浆(结晶分异形成二长花岗岩和花岗斑岩)沿构造裂隙上升，在岩浆房顶部形成岩浆、流体上升的通道(图4C)。在开放系统下岩浆对流以及之后停滞岩浆结晶过程中，释放出大量单相超临界的成矿流体，成矿流体在上升过程中与周围的三川组大理岩发生接触交代作用，形成钙质矽卡岩，随后成矿流体的不断聚集导致矽卡岩发生破裂、形成大量裂隙。成矿流体脉动式地沿裂隙交代充填，形成了各类脉体，如无矿石英脉、钾长石脉、石英钾长石脉、石英辉钼矿脉、石英黄铁矿脉、石英方解石脉和方解石脉，并伴随有硅化、钾长石化、绢英岩化和碳酸盐化蚀变，最终导致了栾川地区钼矿床的形成[3]。

图4 黑家庄钼矿床成矿模式图[5]

5 找矿标志

(1)燕山期中-浅成酸性小岩体标志：①碱质总量较高，且K2O含量大于Na2O，K2O+Na2O平均为8.87%，K2O/Na2O平均为2.31；②岩体中的钼含量高达40～100 mg/kg，即高于维氏花岗岩的40～100倍。

(2)热变质带发育：围绕岩体形成了一个长约2 km，宽1 km的热变质带，该变质带主要由矽卡岩、蚀变大理岩、蚀变辉长岩、长英质角岩等组成。

(3)围岩的热液蚀变：岩体内的蚀变具明显的硅化，绢云母化，在破碎带内具云(绢)英岩化。

6 结 论

6.1 火神庙岩体的成矿和赋矿特征

从图2、图3不难发现，黑家庄钼矿体产于火神庙岩体的西部顶端及南部接触带，而北接触带基本无辉钼矿化，我单位曾施工多次对岩体北接触带进行找矿探索，施工若干取样工程，但收效甚微，经过研究表明，这与中酸性岩浆岩的的成矿机制有关。由中酸性岩浆侵入作用形成的矿床，包括矽卡岩型矿床、斑岩型矿床及高中温热液型矿床等，主要是由岩浆中所带来的以挥发分为主的造矿成分经聚集、冷却、结晶、交代和蚀变而成。寻找这些类型矿关键是寻找中酸性岩体中挥发份容易聚集的场所和部位，对于这些挥发份聚集的场所和部位，可能受许多因素包括地层、岩石、构造等的控制，但最主要的是多在岩体的顶部和上部集中，因为只有主侵体的上方才有挥发份的大量供应，随着温度的降低，就在那里液化并对周围岩石进行一系列交代、蚀变、结晶等作用，形成各种蚀变岩石并进一步形成矿化、矿体，这是大多数与中酸性岩浆岩体总体成矿过程。这就造成了区内只在火神庙岩体的主侵体(西部和南部)才会有大而富矿体的形成，而在距主侵体较远处(岩体北部)，则很难有规模和价值较大的矿体的形成。同样也能解释周边许多中酸性岩体及其周围的接触带中，并不是到处都有矿体的形成，较大规模和价值的矿体只分布和集中在岩体的某些部位或某段的接触带中的一个最主要的原因[8]。

6.2 成矿潜力及找矿前景

目前，已经在栾川钼矿田东部的花岗岩体周围发现了大量的斑岩矽卡岩型钼矿床(南泥湖、三道庄、上房沟等)、矽卡岩型硫铁多金属矿床(骆驼山、银河沟等)和热液脉型铅锌银矿床(冷水北沟、杨树凹、银洞沟等)，形成了以花岗岩体为中心由内向外规律性分布的斑岩型矽卡岩型钼矿床-矽卡岩型硫铁多金属矿床-热液脉型铅锌银矿床构成的成矿系列。以往勘探工作证实，矿区西部和南部共圈出了3个铅锌矿体，因此在火神庙岩体周围亦存在1个钼矿床、硫铁多金属矿床和铅锌银矿床由内向外规律性分布的成矿系列。

此外，火神庙钼矿床与南泥湖、三道庄、上房沟钼矿床亦存在明显的差异：①火神庙岩体流体包裹体的均一温度较南泥湖-三道庄、上房沟钼矿床明显偏高；②火神庙岩体矽卡岩期的成矿流体为超临界流体，而南泥湖、三道庄、上房沟的矽卡岩期的成矿流体为不混溶流体；③火神庙钼矿床中钼矿体主要赋存于火神庙岩体与三川组大理岩接触带的矽卡岩中，而南泥湖、三道庄、上房沟钼矿床中钼矿体在成矿岩体和接触带的矽卡岩中均有产出，显示火神庙钼矿床的形成深度较南泥湖、三道庄、上房沟钼矿床明显偏大，矿体的产出位置明显偏高。由于现在4个矿床的海拔高度基本一致，故黑家庄钼矿床中钼矿体的剥蚀程度较南泥湖、三道庄、上房沟钼矿床明显偏高，因此认为栾川矿集区西部火神庙岩体周围难以如栾川钼矿田中东部出现大规模钼多金属矿化。

最后，值得说明的是，可在火神庙岩体的外围开展寻找同类型隐伏岩体的工作，如能找到隐伏岩体，就有很大可能找到隐伏的矽卡岩型钼矿，而且隐伏岩体上部的矿体应保存更为完整，规模和价值可能会更大。

[1] 叶会寿,毛景文,李永峰,等.豫西南泥湖矿体钼钨及铅锌银矿床地质特征及其成矿机理探讨[J].现代地质, 2006,20(1):165-174.

[2] 罗铭玖,张辅民,董群英,等.中国钼矿床[M].郑州:河南科技出版社, 1991：1-452.

[3] 罗铭玖,黎世美,卢欣祥,等.河南省主要矿床的成矿系列与成矿作用[M].北京:地质出版社,2000.

[4] 李铁军,田朝晖,王云鹏,等.河南省栾川县中天经贸有限责任公司黑家庄北区钼矿生产勘探报告[R].郑州：河南省有色金属地质矿产局第四地质大队, 2015.

[5] 李永峰,毛景文,胡华斌,等.东秦岭钼矿类型、特征、成矿时代及其地球动力学背景[J].矿床地质,2005,24(3): 292-304.

[6] 杨荣勇,徐兆文,任启江.东秦岭地区石宝沟和火神庙岩体的时代及岩浆物质来源[J].矿物岩石地球化学通报,1997,16(1):16-19.

[7] 王 赛,叶会寿,杨永强,等.豫西火神庙矽卡岩型钼矿床成矿流体研究[J].矿床地质,2014,33(6): 1233-1250.

[8] 纪燕祥,纪广俭.论不同侵位空间中侵入岩体的成矿和赋矿特征[J].国土资源情报,2010(2):24-29.