南秦岭杨木沟钼矿地质特征及矿床成因探析

张 鹏，张 璐，姚夫义，寇 昕

(中陕核工业集团地质调查院有限公司，西安 710100)

秦岭钼矿带是世界上典型钼矿带之一，目前探明储量约800万t，长期以来备受国内外专家学者的关注。以往发现的钼矿床90%以上都集中分布在东秦岭-西大别山，特别是华北克拉通南缘的小秦岭成矿区内，少部分分布在西秦岭地区，南秦岭地区钼矿床发现极少[1-4]。近年来随着勘查工作深入，在南秦岭宁陕-镇安一带先后发现了多个中小型钼矿床(点)，如月河坪钼矿、大西沟钼矿、深潭沟钼矿点、桂林沟钼矿、大竹山钼矿、香子坪钼矿等，但相关钼矿报道较少，研究程度相对较低[5-7]。

本次研究的杨木沟钼矿就位于南秦岭构造带中部的杨木沟岩体内，属于典型的斑岩型钼矿床[8]，见图1。笔者以钼矿床为对象，在前人工作基础上，从地质和地球化学角度对矿床成因进行初步探析，建立成矿模型，为后期区域内钼矿勘查研究工作提供依据。

1 区域地质概况

杨木沟钼矿区域上处于南秦岭造山带中段，小茅岭-陡岭隆起带西端的杨木沟岩体内。受区域构造运动影响，区域地层不发育，仅在岩体北部分布有前震旦系磨沟峡杂岩，由陆源碎屑岩、基性火山岩、闪长岩和花岗岩组成，后经历绿片岩相-角闪岩相变质作用[9]。受商南-丹凤断裂带、山阳-凤镇断裂带控制作用，该区域内从西向东分布有东江口花岗闪长岩体、迷魂阵闪长岩体、杨木沟二长花岗岩体、柞水二长花岗岩体等[10-11]。区域矿产有铁、铜、铅、锌、钒、金、钼等，沿断裂带两侧分布于岩体内部或周边，受断裂和岩体控制作用明显。

图1 秦岭造山带大地构造略图(图1a，据阎明等[10])及杨木沟钼矿床区域地质简图(图1b，据刘仁燕等[9])Fig.1 Regional geological map of the Qinling Orogenic Belt(a，YAN et al.[10])and regional geological map of the Yangmugou molybdenum deposit(b，LIU et al.[9])

2 矿区地质特征

杨木沟钼矿位于陕西省柞水县西南方向约8 km的杨木沟-梨园堂一带。矿区属岩浆岩分布区，地层不发育，仅在山梁、沟谷、河流等地两侧少量分布第四系冲洪积物[12]。区内构造简单，主要断裂构造为岩体边部的F1、F2断裂和岩体内部次生构造破碎带f1、f2(见图2)。

图2 杨木沟钼矿床地质略图(李万生等[12])Fig.2 Geological map of the Yangmugou molybdenum deposit(LI et al[12])

F1断裂是太山庙-叶家湾断裂的组成部分，位于杨木沟岩体西侧，控制岩体的空间分布，是一条具有左行走滑逆冲断裂性质的多期次活动断裂。断裂沿北东东-南西西展布，产状10°～20°∠60°～75°，断裂带内充填了大量破碎的石英脉。F2断裂位于杨木沟岩体的北部，构成岩体北部界线，属多期活动的压扭性断裂，呈北西-南东走向，在矿区内延伸约500 m，断面波状起伏。断裂东段被F1错断，西段被杨木沟二长花岗岩体侵入焊接，初步推断F2断裂形成于早期，是杨木沟二长花岗岩质岩浆上侵的通道。

f1、f2构造破碎带均位于岩体内部，f1位于f2构造破碎带北部，二者平行发育性质相同，均沿北北东-南南西向呈长透镜体状展布约1 000 m，向西倾斜，倾角60°～85°，宽5～100 m不等。带内发育有碎裂二长花岗岩及黄褐色构造岩粉，硅化、钾化强烈。该组构造带是矿区内重要的赋矿构造，矿体集中分布其中。虽然构造带外侧发现有矿体存在，但随着距离增大，矿体规模、品位急剧下降，因此判断含矿物质主要顺f1、f2构造破碎带上侵至裂隙发育区沉淀、富集成矿，随着距离增加，含矿热液运移能力减弱，矿化明显减弱。

矿区附近分布有加里东期形成的迷魂阵岩体和印支晚期形成的杨木沟岩体，二者呈侵入接触关系。迷魂阵岩体呈不规则残缺状分布于矿区的北、西、南三个方向，主要由两期岩浆活动形成，早期形成面积较大的中细粒闪长岩；晚期在岩体中部和东部形成石英闪长岩和花岗闪长岩[9-10]。其中与矿体赋存有关的是早期形成的中细粒闪长岩。

杨木沟岩体位于迷魂阵岩体的东部，根据野外研究发现，主要由三期岩浆活动形成，早期形成了钾长花岗岩，主要分布在矿区的东部，西部有零星出露，与加里东期中细粒闪长岩呈侵入接触关系，内部发现有中细粒闪长岩俘虏体，岩石呈浅肉红色，具交代斑状结构，块状构造。根据钻孔资料显示，岩体下部被后期侵入形成的二长花岗岩和花岗闪长斑岩吞食，表现为无根的岩盖状。中期形成的二长花岗岩出露于矿区中心部位，呈北东向展布的小岩株产出，是重要的赋矿岩性。岩体向西侵入到中细粒闪长岩中，向东侵入到钾长花岗岩中，岩石呈浅肉红色，半自形粒状结构、似斑状结构，块状构造。晚期形成花岗闪长斑岩，主要分布于矿区西部。根据钻孔资料显示，该岩体位于杨木沟二长花岗岩的下部，二者呈过渡关系，接触界面具有南东高北西低的特征。岩石呈浅灰色，具有中细粒半自形结构、似斑状结构，块状构造和斑杂构造。

3 矿体地质特征

3.1 矿体数量、规模、形态与产状

杨木沟钼矿(化)体主要分布在二长花岗岩内的f1与f2构造破碎带之间和上下盘附近，构成了一条长度大于1 km，宽320～540 m的矿化带。赋矿围岩以二长花岗岩为主，在二长花岗岩与钾长花岗岩、中细粒闪长岩以及深部花岗闪长斑岩接触带附近，也发现有弱矿化。矿化强度受二长花岗岩体和岩体内裂隙密集度共同控制，越靠近二长花岗岩体中心部位，裂隙密集发育地段，矿化作用越强烈，反之则矿化作用减弱。

目前矿区内已圈定33条矿(化)体，其中主矿体有K7、K10、K13、K15、K16、K20，地质特征见表1。矿体基本呈似层状、脉状、板状，沿北北东向展布，长度66～950 m，向北西倾斜，倾角50°～86°，延伸59～593 m，厚度2.26～13.36 m，钼品位0.03%～0.531%。矿体连续性较好，较稳定，受断裂和裂隙控制作用明显，局部受成矿后期小型断层错动，断距小未对矿体产生破坏影响。

表1 杨木沟钼矿主要矿体地质特征一览表

3.2 矿石质量

矿石矿物成分：金属矿物主要有辉钼矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉铋铅矿、钛铁矿、赤铁矿以及黄铁矿；非金属矿物主要有长石、石英、黑云母(或绿泥石)、白云母(或绢云母)。

主要金属矿物特征：辉钼矿呈半自形-自形片状、板状、细微的发丝状和鳞片状集合体，粒径大小悬殊，(0.005×0.06) mm～(0.25×3) mm，主要富集在石英脉两侧、石英脉裂隙中、蚀变岩裂隙内、脉体膨大部位和小脉体分支尖灭处，局部石英脉中发现辉钼矿与黄铁矿结晶成粗晶体，表明二者同期结晶具有密切伴生关系；黄铁矿呈他形粒状和自形-半自形立方体，粒径大小悬殊(0.001～4.6 mm)，较粗的颗粒中往往有黄铜矿、辉钼矿伴生，边缘被蠕虫状磁黄铁矿交代；黄铜矿呈他形粒状、不规则网脉状，粒径0.02～0.05 mm，包裹于黄铁矿中或呈脉状和网脉状沿黄铁矿裂隙穿插，与黝铜矿伴生，呈连晶，并被斑铜矿、辉铜矿、铜蓝等交代。矿石有用组分有钼，伴生铜、铅、锌等。矿石结构有半自形-自形结构、交代结构、鳞片状结构；矿石构造有稀散浸染状、细(网)脉状构造。根据矿石结构、构造可划分为：①细脉状矿石为矿区贫矿石，是区内主要矿石类型之一。②网脉(复合脉)状矿石为区内次要矿石类型之一；③团块状矿石较为少见；④浸染状矿石，较为少见。

3.3 围岩蚀变

矿区内围岩蚀变较发育，与矿化关系密切，从矿化中心向两侧依次出现硅化-钾长石化带，硅化-黄铁矿化带，黑云母-青磐岩化带。其中硅化-钾长石化带与矿化关系最为密切，已发现的矿体全部产在其中，主要由破碎的二长花岗岩被后期含钾长石-钠长石的石英脉充填交代形成；硅化-黄铁矿化带分布在硅化-钾长石化带的外围，碎裂的二长花岗岩除被石英脉交代外，岩石中还发育有较多的细粒浸染状黄铁矿和黄铁矿集合体，含量2%～3%，此带矿化显著变弱。黑云母-青磐岩化带位于最外围的中细粒闪长岩中，岩石中的黑云母含量明显增多且颗粒较大晶型完整，与原岩中的黑云母区别明显，进一步又形成绿泥石、绿帘石、绢云母等蚀变矿物。

4 元素地球化学特征

4.1 微量元素特征

为研究杨木沟钼矿床围岩与矿体的元素地球化学特征，分别在矿区内1 300、1 330、1 400 m标高的矿体中采集了3件二长花岗岩性矿石样品(编号H1-H3)。在矿区外围地表岩体出露的新鲜面处，采集了3件二长花岗岩样品(编号H4-H6)。样品的微量元素和稀土元素分析测试在中国地质调查局西安地质矿产研究所实验测试中心完成，微量和稀土元素的分析测试采用等离子体质谱仪(ICP-MS)(设备型号为Xios4.0kW X-荧光光谱仪)测定，测试温度23℃，测试湿度40%。

根据样品分析结果将二长花岗岩中微量元素含量与秦岭地区花岗岩对比发现[12]，样品中Cu、Mo、Ni、Ag元素明显富集，富集系数分别为6.81、2.20、1408.58、2.51；Zn、Sr、Ba、V元素明显亏损，富集系数分别为0.36、0.15、0.36、0.20；Pb、Sc、Nb、Zr、Hf等元素含量基本持平，见表2。通过矿石和围岩中微量元素含量对比发现Cu、Mo、Pb元素含量变化较大，其中矿石中Cu、Mo、Pb元素含量分别为(12.8～102.0)×10-6、(277～1 900)×10-6、(31.4～44.30)×10-6，围岩中含量分别为(40.6～42.7)×10-6、(12.6～64.7)×10-6、(12.4～16.6)×10-6，这说明上述元素在成矿过程中发生了明显的运移和富集。上述元素不论在矿石中还是围岩中的含量都远高于在秦岭地区花岗岩中的含量，这说明杨木沟二长花岗岩浆自身就含有丰富的成矿元素，为后期成矿作用提供了重要的物质来源。

表2 杨木沟钼矿样品微量元素(×10-6，Ag×10-9)分析结果表

4.2 稀土元素特征

从杨木沟钼矿的稀土元素含量(表3)和配分模式图(图3)中可以看出，不论是在围岩中还是矿体内部采集的样品，稀土元素分布特征基本保持一致，稀土总量(∑REE)(62.49～144.21)×10-6，轻稀土含量(54.69～132.16)×10-6，重稀土含量(7.80～12.05)×10-6，(La/Yb)N为7.08～15.45，具有明显的轻稀土富集特征。前人研究表明，轻稀土富集明显，含钼矿流体一般富CO2和Cl-(个别富含F-)以及一些还原性气体[13-16]。δCe值为0.94～1.02，未表现出明显的异常，通常认为Ce在相对还原条件下以Ce3+存在，在氧化条件下Ce3+被氧化成Ce4+而分离出整个稀土体系，Ce无异常说明成矿流体处于还原或弱氧化环境；δEu值为0.12～0.18，表现为Eu亏损极为强烈，暗示成矿条件为较高温还原条件[17]。

表3 杨木沟钼矿样品稀土元素分析结果表

图3 杨木沟钼矿稀土元素配分模式Fig.3 REE distribution diagrams of Yangmugou molybdenum deposit

5 矿床成因浅析

从整个成矿地质环境及微量、稀土元素特征分析，成矿元素主要来源于杨木沟二长花岗岩体和花岗闪长岩内，矿床分布受岩体和断裂构造控制明显。据刘春花等研究，梨园堂花岗岩(即为杨木沟二长花岗岩)岩体U-Pb测年结果为203.6±2.2 Ma，形成于晚三叠世，tDM2为0.9～1.3 Ga，εHf(t)值为-0.95～4.93，11个正值，4个负值，正值对应的年代较晚(0.9～1.2 Ga)，负值对应的年代较早(～1.3 Ga)，表明杨木沟岩体物质来源主要为中元古代晚期的亏损地幔物质，并有少量中元古代中期地壳物质和极少量的新元古代新生地壳物质加入，成岩成矿过程类似于MASH过程，即交代的板岩物质在下地壳经历了MASH过程，形成高分异和相对低密度的岩浆，沿断裂向上运移定位成矿[18-22](见图4)。

图4 杨木沟斑岩型钼矿形成的MASH(熔融、同化、均一、存储)过程(据毛景文等[21]，略改)Fig.4 MASH(melting，assimilation，homogenization and storage)processes of formation of Yangmugou porphyry molybdenum deposit(Mao et al.，[21])

结合南秦岭区域演化史和成矿特征，三叠纪早期勉略洋闭合，秦岭与扬子、华北板块全面对接进入陆陆碰撞造山阶段，扬子陆块俯冲至南秦岭地块之下，深部的陆壳在地幔高温环境下发生小规模的部分熔融形成早-中三叠纪的花岗岩类；碰撞结束后，秦岭造山带由挤压向伸展构造体制转变，扬子陆块发生板片断离，诱发软流圈地幔上涌，同时俯冲陆壳由于浮力作用开始构造折返，在地幔热和构造减压的条件下，俯冲陆壳及上覆岩石圈地幔发生广泛的部分熔融，形成富含成矿元素的三叠纪晚期花岗质岩浆[21-23]。

岩浆沿北北东向的太山庙-叶家湾断裂与近东西向的F2断裂的结合点发生多期次侵入活动，最终形成了杨木沟小岩体。在岩浆运移过程中，伴随温度、压力、pH等环境因素改变，岩浆中分馏出来的挥发分越来越多，内部压力逐渐增大，致使岩体顶部和围岩发生破裂，形成密集的裂隙网。由于深部岩浆房的不断供给，晚期形成的含矿热液沿有利的断裂构造和裂隙上升，与围岩发生蚀变作用，并沉淀富集成矿。

6 结论

1)岩石稀土元素含量显示成矿元素直接来源于杨木沟岩体，特别是来自晚期次形成的二长花岗岩和花岗闪长岩，矿床类型属于斑岩型矿床，为区域上早中生代成矿事件产物。

2)杨木沟钼矿形成于秦岭造山带由挤压向伸展构造体制转变过程中，即扬子陆块向北俯冲，发生板片断离，诱发软流圈地幔上涌，进而形成花岗质岩浆活动并成矿。