胶东邢家山钼钨矿床地质特征及成因研究

邹键，李志强，刘治，付超，李明磊，马方，赵贤

(1.山东省第三地质矿产勘查院，山东 烟台 264004；2.中国地质调查局天津地质调查中心, 天津 300170)

0 引言

胶东是我国著名金矿集中区，同时也发育了规模大小不一的铜铅锌钼矿床，规模较大的矿床有香夼铅锌矿、福山铜矿、邢家山钼钨矿、尚家庄钼矿、孔辛头铜钼矿等，众多学者对其进行了较深入的研究[1-17]，认为胶东有色金属成矿时代主要集中在中生代晚侏罗世和早白垩世，与同期产出的岩体密切相关，矿床成因类型有斑岩型、矽卡岩型和热液型。其中邢家山钼钨矿床为胶东地区唯一一例产于晚侏罗世二长花岗岩与古元古代大理岩接触带的大型矽卡岩-斑岩型矿床[1-2]，是区域地壳抬升剥蚀而残存的一个矿床代表[3]，位于烟台市福山区，由山东省第三地质矿产勘查院发现并对其开展了普查、详查和勘探工作，查明钼金属量58.9万t，共伴生矿产钨金属量(WO3)2.2万t，其钼资源量占胶东总量的90%以上[2]。

本文以辽东/胶东矿集区深部矿产勘查与增储示范项目(2018YFC0603805)和胶东成矿带栖霞—乳山地区金矿地质调查项目(DD20190155)为依托，结合该矿床同位素测年[3-6]、地球化学特征[7]、成矿流体[8]等方面的成果，通过对该矿床的地质特征、矿石质量进行深入研究，讨论了控矿因素和矿床成因，该成果对胶东地区寻找同类型矿床具有重要指示意义。

1 区域地质背景

胶东半岛位处华北克拉通东缘，北西为胶北隆起，南西为胶莱盆地，南东为苏鲁超高压变质带。自中生代以来经历了晚侏罗纪和早白垩纪2次岩浆活动，其伴随着含有丰富成矿物质的地质流体和大规模的成矿作用。邢家山钼钨矿床位于胶北隆起东缘，位处胶东栖霞-蓬莱-福山金及多金属成矿区东部(图1)。

区域地层主要出露古元古代粉子山群、新元古代蓬莱群及新生代第四系。其中粉子山群为一套碳酸盐岩和碎屑岩建造组合，属中级变质岩系，是区域金铜钼钨等矿产的主要赋矿层位；蓬莱群为一套浅变质的碎屑岩和碳酸盐岩建造组合。区域构造较发育，主要为断裂和褶皱2种构造类型，按走向可分为EW向构造体系和NE向构造体系，两者先后叠加复合并与控矿成矿作用关系密切，其中近EW向吴阳断裂带延深大、活动时间长，是深源岩浆及流体活动的重要通道。侵入岩较发育，主要为中生代晚侏罗世斑状中细粒黑云母二长花岗岩和早白垩世石英闪长玢岩，前者分布于EW向和NE向2个构造体系的反接复合部位(图2)。

1—新生代沉积物；2—新生代玄武岩；3—白垩纪砂岩/火山岩；4—前寒武纪基底；5—三叠纪花岗岩；6—侏罗纪花岗岩；7—白垩纪花岗岩；8—主要断裂构造；9—推测变质带边界；10—成矿区带界线及编号；11—铜矿床；12—钼矿床；13—铅锌矿床；14—铍矿床；15—金矿床；16—银矿床。中生代侵入岩：LL—玲珑岩体；GD—郭家店岩体；LJ—滦家河岩体；BG—毕郭岩体；XF—幸福山岩体；QS—鹊山岩体；WD—文登岩体；NJ—宁津岩体；KY—昆嵛山岩体；GL—郭家岭岩体；YS—牙山岩体；YG—院格庄岩体；HY—海阳岩体；SF—三佛山岩体；WS—伟德山岩体；WJ—王家庄岩体；CS—槎山岩体成矿区(带)：①莱州西部成矿带；②招远-平度成矿带；③栖霞-蓬莱-福山成矿区；④胶莱盆地东北缘成矿区；⑤牟平-乳山成矿带；⑥威海-文登成矿带；⑦荣成成矿区图1 胶东地区地质简图及有色、贵金属矿分区带分布图(据丁正江等，2012年)

区域矿产较为丰富，王家庄铜锌矿床，位于邢家山钼钨矿西南侧，产于粉子山群巨屯组上部和岗嵛组下部，属中温热液交代型矿床，规模中型；隆口金矿床位于王家庄铜锌矿西侧，产于粉子山群地层中，为一变质碎屑岩层间滑脱微细粒型金矿床，规模小型。另有以透辉岩、滑石、水泥大理岩和灰岩、装饰用大理岩矿为主的众多非金属小型矿床。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内广泛分布古元古代粉子山群张格庄组和巨屯组地层(图2)。张格庄组地层是主要的赋矿层位，以大理岩、白云石大理岩和透闪岩为主；巨屯组地层岩性主要为含石墨透辉岩、含石墨透闪透辉岩、大理岩等，二者呈整合接触。

2.2 岩浆岩

区内有两期岩浆活动，第一期为晚侏罗世斑状中细粒黑云母二长花岗岩，呈小岩株分布于矿区东南侧幸福山一带，岩体长轴走向300°左右，向两侧倾斜，岩枝、岩脉十分发育，侵入体平面形如龟状，长2700m，中部宽1100m，出露面积为1.3km2。北西端外接触带矽卡岩化、硅化等蚀变普遍发育强烈，以钼为主的矿体赋存于蚀变地质体内。第二期为早白垩世石英闪长玢岩，呈岩墙、岩脉状分布于矿区中西部的西炮山—黄花岭一带，NE向展布，破坏矿体。

1—第四系；2—蓬莱群豹口组；3—粉子山群岗嵛组；4—粉子山群巨屯组；5—粉子山群张格庄组；6—晚侏罗世斑状中细粒黑云母二长花岗岩；7—早白垩世石英闪长玢岩；8—断裂及产状；9—背斜；10—地层产状；11—邢家山钼钨矿；12—王家庄铜矿；13—隆口金矿图2 邢家山地区区域地质简图

1—第四系；2—粉子山群巨屯组一段含石墨透闪透辉岩；3—张格庄组三段青灰色薄层大理岩；4—粉子山群张格庄组三段厚层白云石大理岩；5—粉子山群张格庄组三段薄层白云石大理岩；6—粉子山群张格庄组二段透闪岩、斜长透闪岩夹黑云片岩；7—晚侏罗世中细粒黑云母二长花岗岩(幸福山岩体)；8—早白垩世石英闪长玢岩；9—透辉大理岩；10—石榴透辉矽卡岩；11—煌斑岩；12—压扭性断裂；13—推断断裂；14—断裂带；15—石榴透辉矽卡岩型钨矿(化)体；16—背斜；17—倒转背斜；18—倒转向斜图3 邢家山矿区地质简图

2.3 构造

褶皱和断裂发育，大致分为EW向和NE向构造体系，后者横跨叠加于前者之上，二者具长期多次活动的特点。褶皱主要为NE走向，包括幸福山背斜(穹窿)及蟹子顶向斜构造，蟹子顶向斜为典型的横跨褶皱，其平面上呈南宽北窄的箕形，轴面倾向NW，是邢家山钼矿主要控矿构造之一。断裂主要为EW向、NE向和NW向。EW向断裂以压性为主，为次级压性断裂，为成矿前断裂，在矿区内部对矿液的流通及汇集起着一定的控制作用；NE向断裂主要为钟家庄断裂，该断裂为成矿前断裂，是区内规模最大的以压性为主的右行压扭性断裂，长度大于3000m，挤压破碎带宽达20～30m，总体走向30°，倾向NW，倾角60°～80°，其成矿后仍有活动，并破坏了矿体的连续性，将矿床分成南、北2个矿段；NW向断裂，主要分布在上夼—邢家山一带，走向300°，结构面陡立，倾角70°～80°以上，断裂横切面呈上宽下窄的楔形，其内充填有构造角砾和断层泥，是主要的导矿及布矿构造。

3 矿体地质特征

钼矿体的分布范围颇广，蟹子顶—下夼南一带皆有分布，零星出露地表，多隐伏，钟家庄断裂从主矿带中部穿过，将矿体分割为2个矿段，断裂以北为北矿段，断裂以南为南矿段(图3)。另外，在西矿段羊群山一带见有少量钨钼矿，在东矿段三里店—汪家疃一带(幸福山岩体东侧，图3内未显示)见有零星钼矿。而石英闪长玢岩岩墙为西矿段和北矿段的分界。

钨矿体主要分布于羊群山和蟹子顶一带。赋存于钼矿的外带，多单独构成工业矿体，少数与钼矿共生，形成钼钨矿体。矿体顶、底板岩石岩性以石榴透辉矽卡岩为主，其次为透辉石化白云石大理岩。主要分布于西矿段。

3.1 钼矿体特征

矿体空间上呈平行重叠分布，呈似层状、透镜状，矿体最小埋深0m，最大埋深660m。上端距地表20～100m左右。空间位置集中分布于海拔+68m～-400m标高之间，其中0～-200m标高的矿体集中而肥厚(图4)。主要分布在北矿段和南矿段，共圈定矿体100余个，矿床平均品位0.07%。

矿体受矽卡岩化蚀变的地层和成矿期前的褶皱构造双重控制，其产状与矽卡岩化蚀变地层基本一致，常有切层现象。由于受近EW向和NE向幸福山横跨褶皱影响，产状变化较大。其中北矿段，走向NE 25°～30°，蟹子顶以西逐步向东偏转，为70°～80°，倾向NW，矿体浅部因靠近钟家庄断裂，倾角稍陡，20°左右，中间地段受蟹子顶向斜影响，大部分近水平产出，西北部边缘倾角10°左右。南矿段矿体走向近SN，两端略向东偏转，似弓背状，倾向W，西北部边缘倾角10°左右，东部略陡，20°左右，西部稍缓，10°～15°，中部近水平。

区内钼矿体规模大小不一，相差悬殊，长200～2000m，倾向宽75～1750m，厚1.17～185.47m。有2个代表性矿体，一是北矿段9号矿体，宽1750m，铅垂厚度最小为3.82m，最大为185.75m，平均为66.20m，真厚度65.65m。矿体中间肥厚，多在100m以上，四周分叉尖灭。矿体产于张格庄组二段和三段中，且跨越二者界线，底板为张格庄组二段的透闪透辉石岩；其二为南矿段7号矿体，南北长1560m，东西宽855m，铅垂厚度最小1.3m，最大178.09m，平均73.16m，真厚度70.80m，中心厚向四周逐渐尖灭，形态复杂，矿体产在张格庄组二段地层中，顶底板均为透闪透辉石岩。二者本为同一矿体，为钟家庄断裂切割，主矿体特征对比见表1。

表1 邢家山钼矿主要钼矿体特征统计

1—第四系；2—张格庄组三段青灰色薄层大理岩；3—粉子山群张格庄组三段厚层白云石大理岩；4—粉子山群张格庄组三段薄层白云石大理岩；5—粉子山群张格庄组二段透闪岩、斜长透闪岩夹黑云片岩；6—石英闪长玢岩；7—透辉岩；8—透辉矽卡岩；9—石榴透辉矽卡岩；10—钼矿体及编号；11—断裂及编号；12—钻孔位置图4 邢家山矿区矿体地质剖面示意图

3.2 钨矿体特征

主要赋存于蟹子顶的西北部及西矿段，赋矿岩石为石榴透辉矽卡岩(图3)。多为单工程矿体，呈透镜体状，连续性差,圈定矿体100余个。总体走向70°左右，倾向NW，倾角40°左右，矿体走向长190～500m，铅垂厚度1.20～13.14m，平均厚度3.52m。矿区矿体平均品位0.178%。

3.3 钼钨矿体特征

钼钨共生矿体，于蟹子顶附近出露，为隐伏矿体，赋存标高-150m左右，赋矿岩石主要为石榴透辉矽卡岩。规模较小，呈透镜体产出，铅垂厚度1.70～4.00m。

4 矿石质量

4.1 矿物特征

矿石取于-47m标高坑道(图5)，矿石中的主要金属矿物为磁铁矿、黄铁矿、辉钼矿，次为白钨矿、黄铜矿等；脉石矿物主要有石榴子石、透辉石、石英，次为白云石、黑云母、方解石、绿泥石、白云母、长石、黏土类矿物等，根据成矿原岩的不同而不同。

矿石的结构主要为自形晶粒变晶结构、鳞片变晶结构，金属硫化物主要表现为填间结构和交代溶蚀脉石矿物所形成的结构。矿石的构造主要为浸染状、脉状和细脉状构造。

a—石榴透辉矽卡岩型钼矿石；b—矽卡岩型钨矿石(荧光灯下)；c—辉钼矿呈细脉状沿裂隙产出；d—辉钼矿呈团块状、浸染状产出图5 野外矿石照片

辉钼矿是区内主要金属矿物，也是唯一含Mo矿物。产出形态有4种：①呈浸染状，沿脉石矿物的晶粒间隙分布，为第一世代产物(图6a)；②辉钼矿与磁黄铁矿呈连晶状产出，或沉淀于白钨矿边缘，共同浸染于脉石矿物颗粒间；③呈脉状沿岩石不规则的微细裂隙充填，多为细小片状，薄片状，有时呈薄膜状，光泽较差，多呈单矿物脉出现，形成时间属第二世代产物(图6b)；④产于石英细脉中，呈脉状或细脉状产出，呈聚片双晶、揉皱双晶，是在温度逐渐下降的过程中形成的，属于较晚世代的产物。白钨矿主要呈半自形粒状产于石榴透辉矽卡岩或透辉石岩中，填充于透辉石、石榴石颗粒间隙或浸染到脉石矿物颗粒中，轻微溶蚀脉石矿物(图6c，图6d)。白钨矿可与辉钼矿连生，辉钼矿分布于白钨矿的边缘或穿插到白钨矿中，可能略早于辉钼矿或与辉钼矿同时生成。透辉石是主要脉石矿物，柱粒状变晶结构。在透辉石岩中呈半自形柱粒状彼此紧密镶嵌，绢云母、钾长石、石英、方解石等矿物沿其裂隙或晶间裂隙充填并溶蚀透辉石。透闪石为透闪透辉石岩型，矿石的主要组成矿物一般呈半自形柱状、纤维状晶体或束状集合体相互穿插交生，略具有定向排列。石榴石呈半自形粒状或斑状，其集合体有时呈不规则脉状穿插于透辉石中，可能为含铁较高的钙铝榴石。

a—粗粒辉钼矿，反射光；b—辉钼矿呈团窝状分布，反射光；c—他形粒状白钨矿，单偏光；d—白钨矿与脉石接触面平滑，单偏光；e—他形粒状黄铜矿，反射光；f—黄铜矿与脉石呈港湾状接触，反射光图6 矿石镜下照片

4.2 矿石类型

矿石类型按脉石矿物的不同钼矿石可分为透闪透辉石岩型、石榴透辉矽卡岩型、大理岩型、斑状花岗闪长岩型4个类型；钨矿石分为石榴透辉矽卡岩型、透辉矽卡岩型、透辉石岩型和透辉大理岩型4种。根据金属矿物组合、含量和工业利用的不同分为：钼矿、钨矿、钼钨矿3个类型。

5 讨论

5.1 围岩蚀变

矿床的形成与岩性相关，形成了以幸福山岩体为中心北西开阔、南东狭窄的接触变质及蚀变晕圈。幸福山岩体本身也发生了热液蚀变，主要表现为强烈的硅化、钾长石化、黑云母化及绢云母化及钼矿化等，发生自变质作用。围岩蚀变则体现了分带性，以岩体为中心由近及远分为内蚀变岩带、石榴透辉矽卡岩带、透辉矽卡岩带和最外围的碳酸盐化带，其体现了温度由高到低的一个变化(图7)。

表2 流体包裹体测温结果

图7 岩体与围岩的关系素描图

5.2 控矿因素

区内古元古代粉子山群张格庄组二段岩性以透闪片岩、透闪岩为主，属钙镁硅酸盐岩建造，在岩浆侵位时，接触部位易形成透辉石角岩；三段第一岩带岩性为薄层硅质白云石大理岩、透闪大理岩夹透闪片岩，属不纯碳酸盐岩建造，组构不均匀，易与岩浆期后热液交代生成矽卡岩，为成矿作用提供了良好的围岩条件。这些岩石物理性质既脆又硬，呈叠层状，易碎，在构造应力条件下，极易形成层间构造、剥离构造、节理裂隙和矿物碎裂隙，为之后含矿热液的活动提供了沉淀场所。另外张格庄组三段第二和第一岩性带均以白云石大理岩为主，呈厚层致密状，形成了天然的屏蔽层，矿液不易渗透，对矿液的集中沉淀起到了保护作用。

发育EW向和NE向两大构造体系，由于NE向褶皱横跨EW向褶皱叠加形成了“幸福山穹隆”，为上升的岩浆提供了十分理想的岩浆房，晚侏罗世岩浆沿吴阳泉断裂和门楼-福山断裂交会处上升，岩浆进入岩浆房后慢慢冷却形成了幸福山岩体，在冷凝过程中含矿气液沿NW向张扭性断裂向围岩扩散，在层间裂隙、节理和矿物间隙中沉淀成矿。由于岩体自SE向NW斜上方侵入，含矿气液也沿同一方向运移，所以在岩体西北端及构造和岩性条件适当的围岩中形成了规模巨大的钼矿体和钨矿体。

幸福山斑状中细粒含黑云二长花岗岩其西北端发育钾化、硅化和绢云母化蚀变，岩石中形成的工业矿体与围岩中的矿体连成一体，岩体中Mo，W，Cu，Zn，Pb含量皆高于中国东部花岗岩[9]，其中Mo高出31倍，W高出21倍(表3)，对钼钨矿的形成有利。幸福山岩体锆石[3-6]与矿床辉钼矿[4-7]形成年龄基本一致(表4)，皆为160Ma±，形成于中生代燕山晚期。矿床矿石中单矿物硫同位素δ34S值(6.5～10.8)×10-3[6]，(6.7～13.2)×10-3[7]与晚侏罗世花岗岩硫δ34S值(4.2～14.9)×10-3接近[9]，说明矿床硫源于岩浆，表明幸福山岩体为邢家山钼钨矿的成矿母岩。

5.3 成矿阶段

根据野外调查和矿物共生组合，将成矿过程分为3个阶段，从早至晚分别为矽卡岩阶段(Ⅰ阶段)、石英-硫化物阶段(Ⅱ阶段)、石英-碳酸盐阶段(Ⅲ阶段)，各阶段的平均温度平均盐度见表2，显示了从矽卡岩阶段到碳酸盐阶段温度和盐度逐渐降低的过程[6-7]。辉钼矿主要形成于第Ⅱ阶段，其呈现了中高温中低盐度特征。

5.4 矿床成因

胶东幸福山岩体形成于晚侏罗世，与岩石圈增厚有关，为加厚地壳的部分熔融，其侵位时间与邢家山钼矿床的形成时间同步。岩浆上涌与围岩接触发生了交代反应，形成了矽卡岩，同时含矿流体进一步富集沿接触带、层间构造和裂隙形成辉钼矿和钨矿体。邢家山矿床含矿流体主要源于岩浆，后期有大气降水的加入，具有高温高盐度向低温低盐度方向演化的趋势，有用矿物沉淀的主因为流体沸腾[7]，矿床成因属岩浆期后热液型。

表3 幸福山二长花岗岩和中国东部花岗岩主要金属元素含量对比

表4 幸福山岩体与邢家山辉钼矿测年数据对比

5.5 找矿标志

矿床的形成受岩浆岩、构造和地层的综合控制，形成了明显的蚀变和矿化标志。

岩浆岩标志：类似与幸福山岩体，规模为小岩体，出露面积在1km2以内，地质年代为中生代燕山晚期，矿体多赋存在岩体前锋外接触带1600m范围内，为寻找斑岩-矽卡岩型矿床的直接找矿标志。

地层标志：岩体附近化学性质活泼的碳酸盐岩和钙镁硅酸盐岩，有利于热液接触变质和接触交代变质，易形成矽卡岩型矿床。

构造标志：大规模EW向和NE向断裂交会处为导岩构造，NE向与EW向褶皱叠加为控岩构造，次级EW向压扭性断裂与NW向张扭性断裂为导矿构造，层间裂隙构造、层间剥离构造、节理裂隙为储矿构造。

蚀变标志：矽卡岩化、角岩化、硅化、钾化蚀变越强烈对应的钼钨矿化越好，为明显的找矿标志。

矿化标志：矿体附近往往见星散状、细脉状辉钼矿零星矿化露头和黄铜矿、褐(黄)铁矿、磁黄铁矿、白钨矿、辉钼矿等石英脉，其附近和下部往往有较好的矿体存在，为直接找矿标志。

6 结论

邢家山钼钨矿床赋存在成矿母岩幸福山斑状中细粒含黑云二长花岗岩体的西北端300m以内的内接触带和1600m范围内的外接触带中。矿体呈似层状、透镜状，受矽卡岩化蚀变带地层和成矿期前的褶皱构造双重控制，主要有用矿物为辉钼矿，其次为白钨矿。矿化作用与矽卡岩化、钾化、硅化关系密切。矿床成因类型属岩浆期后热液型，工业类型属矽卡岩-斑岩型。