栾川县火神庙钼矿床特点及成因研究

2020-04-21欧路文史保堂

矿业工程 2020年1期

关键词：钼矿大理岩矽卡岩

张伟欧路文史保堂陈飞

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳 471000；2. 河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南洛阳 471000)

0 引言

东秦岭地区广布深源浅成型花岗岩体，在该类岩体周边发现一大批金属矿床。火神庙钼矿床即位于火神庙岩体周边，分析研究该矿床特点及成因，对在东秦岭地区寻找同类型矿床具有一定实际意义。

1 区域地质

火神庙钼矿床位于华北陆块南缘豫西断隆的三川～栾川陷褶断带中(见图1)，其北部为熊耳山隆褶带，南部为伏牛山隆褶带，属东秦岭-大别山钼成矿带。带内地层、构造和岩浆岩均呈NWW～NW展布。区域性断裂以NW～NWW最为发育，NE、NNE次之。各断裂规模大小不等，普遍成群出现。矿田南部的黑沟～栾川深大断裂对控制三川～栾川县陷褶断带的地质发展和矿产形成有着重要的作用。区内出露的岩浆岩主要有加里东期的变辉长岩类、正长斑岩及燕山期的中酸性花岗斑岩岩体。而与成矿有关的岩体为燕山期中酸性岩浆岩。

2 矿区地质

2.1 地层与岩石

矿区出露地层为新元古界栾川群的三川组、大红口组，自下而上呈构造不整合接触。其中三川组分布于斑状角闪石英二长岩岩体的周围，与岩体接触形成矽卡化大理岩、矽卡岩，钼矿体均赋存于该组岩石与岩体的外接触带内，即是赋矿层位也是主要围岩。大红口组呈北西西向条带状大面积出露于矿区中部及南部。火神庙钼矿床地质略图见图2。

图1 栾川钼多金属矿集区地质简图(叶会寿等，2006)

1-新元古界陶湾群灰岩、大理岩和石英岩；2-新元古界栾川群砂岩、片岩、大理岩和石英岩；3-中元古界官道口群大理岩、千枚岩和石英岩；4-中元古界宽坪群大理岩和片岩； 5-早白垩世花岗岩；6-晚侏罗世花岗斑岩；7-矽卡岩型钼矿床；8-矽卡岩型多金属矿床；9-热液脉型铅锌银矿床

2.2 构造

矿区位于栾川坳褶断束带，石家沟-火神庙背斜北翼，断裂构造特别发育。矿区出露地层向北或北西向倾斜，构成单斜地层，三川组中、下段近背斜轴部，地层倾角较陡，一般约在63°～82°，向北之三川组上段、南泥湖组等倾角渐缓，一般为60°～67°。矿区规模较大的断裂构造带有5条，主要为近东西向(F1、F2、F3)、北西向(F4)及近南北向(F5)三组方向，其中F3、F4为主要的钼成矿构造。

1-第四系黄土、粘土及砂卵石层；2-大红口组：片岩及白云石大理岩；3-南泥湖组下段：细粒石英岩；4-三川组上段：大理岩；5-斑状角闪石英二长岩；6-变辉长岩；7-花岗斑岩；8-矽卡岩；9-矽卡岩化大理岩； 10-钼矿体地表露头；11-断裂带及编号

2.3 岩浆岩

区内出露岩浆岩有前加里东期变辉长岩和燕山期斑状角闪石英二长岩及花岗斑岩。其中斑状角闪石英二长岩体出露于大红沟火神庙附近，长820m，宽360m，面积约0.25 km2。岩体平面呈不规则眼球状，局部呈港湾状，长轴近东西向，岩性主要为斑状含辉石石英二长岩、斑状角闪石英二长岩，二者为过渡相变关系。该岩体与钼矿存在密切的关联，是主要的控矿条件，已查明的矿体赋存在该岩体的内、外接触带内。

2.4 变质作用

漫长的地质时代及多次的构造运动使矿区经历多种变质作用：前加里东期和加里东期发生的多期次的区域变质作用为区内钼、铅、锌元素的活化转移及聚集提供了动力条件；断裂带及其附近发生的动力变质作用形成的动力变质岩，为热液的运移和矿物质的沉淀富集提供了极为有利的条件；火神庙岩体侵入带来了巨大热能及少量挥发分与围岩产生接触交代变质作用，产生了矽卡岩化，本区产生的矽卡岩主要为透辉石矽卡岩。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

6-Ⅰ钼矿体产于斑状角闪石英二长岩岩体及其内外接触带中，赋矿围岩为斑状角闪石英二长岩、石英大理岩。成矿期后构造不发育，对矿体影响不大。其主要分布于矿区西边界至2勘探线之间，走向长度260m，最大延深271m。矿体倾向西北，倾角57°～63°。6-Ⅰ矿体厚度为138～159m，厚度变化系数为7.4%。矿体品位为0.03%～0.81%，矿体品位变化系数为51.55%。矿体仍在向深部延伸，沿倾向厚度变化不大、品位逐渐变大，矿体形态为不规则囊状体(见图3)。

1-1290中段矿体形态图 2-0线剖面矿体形态图

3.2 矿石质量特征

火神庙钼矿石矿物主要为辉钼矿、黄铜矿、黄铁矿等。脉石矿物主要为石英、钾长石等。钼矿石化学成分主要由硅、铝、钙、镁组成(见表1)。

火神庙钼矿石的结构为鳞片状、束状、片状、放射状结构，为辉钼矿特有结构。构造以稀疏浸染状构造为主，辉钼矿及其他硫化物呈稀疏星点浸染状构造分布于矽卡岩内。

表1 火神庙矿石化学全分析结果(%)

测试单位为河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院实验室

4 矿床成因

4.1 成矿时代

王赛等(2014)利用Re-Os同位素定年法对火神庙钼矿床进行成矿年龄测定。测得火神庙模式年龄为146.1Ma±2.0Ma～148.1Ma±2.12Ma、年龄加权平均值为147.01Ma±0.95Ma、等时线年龄为145.7Ma±3.9Ma(见表2)，与南泥湖-三道庄等矿床及岩体相当(见表3)，因此可确定火神庙钼矿床形成于晚侏罗世。

国内外学者研究东秦岭钼矿带积累了大量精确的成矿年龄，Mao等通过综合分析提出东秦岭钼矿带在中生代存在3个成矿期，即233-221Ma、148-138Ma和131-112Ma。对比火神庙的成矿年龄认为火神庙属于东秦岭钼矿带中生代第二成矿期。

表2 火神庙钼矿床辉钼矿Re-Os同位素测试结果

注：计算模式年龄衰变常数为λ(Re)=1.666×10-11a-1，不确定值为2σ。

表3 栾川钼矿床成岩年龄一览表

4.2 成矿期和成矿阶段

根据矿物共生组合、矿石结构构造和矿脉之间的穿切关系，将成矿作用划分为矽卡岩期和石英-硫化物期(见表4)。

表4 火神庙钼矿成矿阶段表

4.3 成矿物质来源

前人对东秦岭钼矿带各地层及不同类型花岗岩中钼含量进行了测定，由表5可知东秦岭从基底到盖层各时代地层钼的含量与地壳中钼的含量(1.2×10-6)相当，远低于区内燕山期花岗岩体中钼含量，且东秦岭钼矿带内矽卡岩型钼矿床均皆位于花岗岩体及其接触带内。由此可以认为东秦岭钼矿带内矽卡岩型钼矿床中的钼元素的来源与深源浅成型花岗岩体有关，应主要来源于深部。

表5 东秦岭地区地层及花岗岩的钼含量

辉钼矿Re的含量对成矿物质来源具有示踪意义[11-12]，Mao等[12]在综合分析中国各类型钼矿辉钼矿Re的含量后认为，从幔源到壳幔混源再到壳源，辉钼矿Re的含量呈10倍降低，即从n×10-4→n×10-5→n×10-6变化。东秦岭各钼矿床中：黄龙铺辉钼矿Re的含量为2.56×10-4～6.331×10-4，钼主要来自于上地幔[21]；金堆城等辉钼矿Re的含量为1.205×10-5～2.75×10-5, 其成矿物质主要来源于下地壳，并混有地幔物质。王赛等[4]测定的火神庙辉钼矿Re的含量为3.9×10-5～6.54×10-5，与金堆城等钼矿床辉钼矿Re的含量相当,因此其成矿物质也应来源于壳幔混源。

表6 豫西部分钼矿床Re含量表

4.4 控矿因素

火神庙钼矿床严格受构造、岩体及蚀变的控制：从空间上看火神庙钼矿床已发现矿体受近东西向F3及北西向F4断裂的控制；燕山期侵入的石英二长岩岩体是主要的控矿条件，已发现的矿体均赋存于该岩体接触带内；受热液接触交代作用岩体接触带发生了以钼矿化为主的蚀变，形成了矽卡岩化蚀变带，本区的矿体严格受矽卡岩蚀变带控制。

4.5 成矿规律

通过对本矿区资料的综合研究，总结其成矿基本规律如下：火神庙钼矿床位于岩体接触带内，属斑岩—矽卡岩型钼矿床；矿体形态较规则为不规则囊状；钼矿体品位在倾向上地表浅部低、深部高；矿体厚度变化不大，矿体仍继续向深部延伸；火神庙钼矿床成矿物质来源于壳幔混源；钼矿体经历了矽卡岩期和石英一硫化物期，其中主成矿阶段为石英—辉钼矿阶段。