东秦岭钼矿类型、特征、成矿时代及其地球动力学背景

文章在总结前人研究成果的基础上,综合论述了东秦岭钼矿床的时空分布、分类和基本特征。东秦岭钼矿带沿区域构造线呈近东西向狭长带状展布,钼矿床主要集中分布于金堆城—南泥湖地区内;其形成与燕山期中酸性浅成_超浅成小花岗斑岩体有关,钼矿床直接产于岩体内外接触带及其附近;矿床类型主要为斑岩型、斑岩_矽卡岩型,少量热液碳酸盐脉型。结合Re_Os同位素年龄数据,探讨了东秦岭钼矿床的成矿时代及其成矿物质来源、成矿环境、大规模成矿作用时限及其特征,以及成矿地球动力学背景、演化特点和成矿过程。研究结果表明:除黄龙铺钼矿床形成于(221.5±0.3)Ma外,东秦岭地区钼矿床的大规模成矿主要出现在(144.8±2.1)^(132.4±2.0)Ma时限之间,对应的地球动力学背景为华北克拉通与扬子克拉通的碰撞造山后陆内造山局部伸展过程、中国东部地球动力学体制大转换晚期岩石圈拆沉及伸展时期。

东秦岭钼矿带内碳酸岩脉型钼(铅)矿床地质-地球化学特征、成矿机制及成矿构造背景

东秦岭钼矿带位于华北板块南缘,NW—NWW向的固始?栾川深断裂带控制着钼矿床的空间分布。黄水庵碳酸岩脉型钼(铅)矿床的确定,为本矿带内已有碳酸岩脉型钼(铅)矿床(黄龙铺地区的大石沟、石家湾和桃园等)增添了又一新成员。本矿带不仅钼金属储量居世界已知单个钼矿带之首,而且碳酸岩脉和花岗斑岩两个成矿体系并存,亦是本区钼矿带的一大特色。业已查明,黄水庵和黄龙铺(大石沟)等碳酸岩脉型钼(铅)矿床的δ13C=-5.3‰～-7.0‰,87Sr/86Sr=0.7049～0.7065。同时,方解石富含轻稀土(LREE/HREE=1.8～2.9)。辉钼矿以富含Re(平均为110×10-6～244×10-6)为特征。基于含矿碳酸岩脉方解石的Sr、Nd、Pb同位素比值(87Sr/86Sr对206Pb/204Pb、207Pb/204Pb对206Pb/204Pb和143Nd/144Nd对87Sr/86Sr)的关系图,我们初步判断本矿带区域陆壳之下可能存在有EMI(富集地幔Ⅰ),这些含矿碳酸岩脉是源于EMI的碱性硅酸盐-碳酸盐熔体-溶液结晶分异的产物,成矿金属Mo、Pb主要来自EMI。根据黄水庵和黄龙铺(大石沟)钼(铅)矿床的成矿年龄(Re-Os年龄分别为209.5Ma和221Ma),我们推断,碳酸岩脉型钼(铅)矿床形成于华北和扬子两大板块三叠纪碰撞造山后伸展阶段的晚三叠世时期,而在侏罗纪陆内造山晚期的伸展阶段,形成了晚侏罗-早白垩世的斑岩型和斑岩-矽卡岩型钼矿床(Re-Os年龄介于147～116Ma)。

熊耳山沙坡岭钼矿辉钼矿Re-Os定年及东秦岭晚侏罗世钼矿化的识别

河南沙坡岭矿床位于华北克拉通南缘的熊耳地体,产在燕山期花岗岩与围岩太华超群的外接触带,为东秦岭最近发现的细脉浸染型钼矿床。矿体受断裂或围岩裂隙控制,呈细脉、网脉状产出,矿石类型包括细脉状、浸染状和块状。为确定沙坡岭钼矿床成矿时代,本文利用辉钼矿Re-Os同位素定年,研究表明:采集的6件辉钼矿样品Re-Os单样年龄为158.3±1.5~160.7±1.2 Ma,其加权平均值为160±1 Ma(2σ误差,MSWD=2.1),指示沙坡岭钼矿化发生于晚侏罗世,且早于花山岩基约30 Ma,指示与花岗岩基无关。另外,一件产于花山复式岩体的团块状辉钼矿样品Re-Os单样年龄为130.5±1.0 Ma,与赋矿的花山岩体成岩时代一致,同样与前人报道的辉钼矿年龄(125.4~129.4 Ma)基本一致,且不存在明显的单颗粒辉钼矿187Os迁移,表明部分钼矿化形成于早白垩世。因此,辉钼矿Re-Os同位素定年显示沙坡岭矿床存在晚侏罗世和早白垩世两期钼矿化。结合矿床地质特征、成矿构造演化,认为沙坡岭钼矿与熊耳地体的花山岩基、花岗斑岩以及相关热液矿床,均属于秦岭造山带陆陆碰撞过程中挤压向伸展转变体制的产物。

河南省东沟超大型钼矿床流体包裹体研究

河南省东沟钼矿床是东秦岭钼矿带新发现的燕山期超大型斑岩钼矿床,是大陆碰撞成矿理论预测在先,勘查突破在后的成功范例。该矿床的形成与东沟A型花岗斑岩有关,矿体产于斑岩体外接触带的熊耳群火山岩中。以岩体为中心发育典型的斑岩蚀变分带,由内到外依次是钾化、绢英岩化和青磐岩化。流体成矿过程包括早、中、晚3个阶段,分别以石英-钾长石组合、石英-(钾长石)-多金属硫化物组合和石英-碳酸盐-萤石组合为标志,矿石矿物主要沉淀于中阶段。早、中阶段热液石英中发育CO2-H2O型包裹体(C型)、水溶液包裹体(W型)和含子晶多相包裹体(S型),但晚阶段只发育水溶液包裹体(W型)。早阶段C型和W型包裹体均一温度集中于380～550℃,盐度为7.70%～18.28%NaCleqv;S型包裹体中常见石盐、黄铜矿、方解石和未知透明子矿物,其均一温度范围为318～516℃,加热过程中除石盐外其他子矿物不熔;不包括不熔子矿物的贡献,该类包裹体盐度变化于12.85%～17.87和35.55%～47.67%NaCleqv。中阶段C型和W型流体包裹体均一温度集中于260～410℃,盐度为4.62%～18.28%NaCleqv;除不熔子矿物外,S型包裹体均一温度为197～436℃,盐度变化于7.45%～19.30%NaCleqv和31.71%～49.22%NaCleqv。晚阶段流体包裹体均一温度集中于125～225℃,盐度介于0.5%～7.25%NaCleqv之间。估算的早、中阶段流体捕获压力分别为63～117MPa和12～67MPa,推测最大成矿深度为4.7km。上述流体包裹体研究表明成矿流体由早阶段高温、富CO2的岩浆热液演化为晚阶段低温、贫CO2的大气降水热液。这种高温、富CO2的岩浆热液可视为大陆内部体制斑岩成矿系统的标志性特征,以区别于岩浆弧区同类矿床高温、贫CO2的岩浆热液。通过对比东秦岭-大别钼矿带典型斑岩成矿系统,认为成矿流体中CO2等挥发组分的含量和围岩性质(化学成分、结晶程度、抗剪抗压程度等)是控制矿体空间定位的重要因素。

东秦岭南泥湖钼(钨)矿床和秋树湾铜(钼)矿床成岩成矿特征对比研究

东秦岭钼矿带内的南泥湖钼(钨)矿床和秋树湾铜(钼)矿床同为斑岩型矿床,地理位置相近,却在成矿类型和规模上差异显著。通过对两个矿床的地质特征、成矿斑岩体的地球化学特征、成矿时代及其成矿物质来源(S同位素、流体包裹体和Re含量)进行对比分析,确定南泥湖钼(钨)矿床和秋树湾铜(钼)矿床类型均为壳幔混源型,后者成岩成矿过程有更多的幔源物质参与,并且两个矿床同时形成于秦岭造山带中生代燕山期伸展减薄的机制下,但所处构造单元(华北陆块南缘和北秦岭)不同,以上这些都导致了成矿的差异性,并为日后在东秦岭钼矿带中钼铜两类矿床的找矿工作提供参考。

东秦岭钼多金属成矿带蟒岭矿集区南部晚侏罗世埃达克岩的厘定及成矿意义

东秦岭钼矿带蟒岭矿集区南部侏罗系华阳村组底部出露一套粗面英安岩,对其进行LA-ICP-MS锆石定年,测得锆石206Pb/238U年龄为(150.92±0.70)Ma(95%置信度;MSWD=0.19),表明其形成于晚侏罗世。地球化学特征显示该岩石类似于中国东部燕山期C型埃达克质岩,表现为高硅(w(SiO2)=59.75%~60.97%)、铝(w(Al2O3)=15.84%~16.01%)、钾(w(K2O)=3.74%~3.89%)、锶(w(Sr)=286×10-6~338×10-6),高Sr/Y比值(20.85~24.53),低镁(w(MgO)=2.37%~2.66%)、镱(w(Yb)=1.30×10-6~1.50×10-6)、钇(w(Y)=13.3×10-6~15.4×10-6),重稀土元素明显亏损,轻重稀土元素分异明显(LREE/HREE=10.27~12.25),具有弱的正Eu异常(1.21~1.37),大离子亲石元素如Rb、Ba、Sr、U、K富集,相对亏损高场强元素Nb、Ti的地球化学特征,显示其为地壳加厚的构造背景下,下地壳部分熔融的产物,其源区相当于含10%的石榴子石角闪岩相。结合区域资料,认为晚侏罗世特提斯构造域和太平洋构造域构造已经发生构造体制的转换,太平洋板块向西俯冲导致地壳加厚,加厚的基性下地壳物质发生熔融形成岩浆,并沿构造薄弱带上升,喷发形成该套粗面英安岩,可能代表了燕山运动B幕的岩浆事件。综合研究认为,华阳村组粗面英安岩与调查区内多金属成矿关系作用不大,由于形成了特殊的具有埃达克岩性质的岩石,势必引起下地壳的折沉作用,随着拆沉作用的持续进行,地壳减薄导致周围软流圈地幔上涌,含有Mo、Cu等成矿元素的岩浆沿着构造薄弱地带侵入就位,并在上升过程萃取了围岩中的Pb、Zn、Ag、Au等成矿元素,形成调查区内蟒岭含矿斑岩体、蟒岭西侧含矿小斑岩体以及同期的黄家沟-上铺子一带脉状铅锌银矿体。

黄龙铺钼矿田含矿碳酸岩地球化学特征及其形成构造背景

陕西黄龙铺钼矿田是东秦岭钼矿带中成矿类型最为独特的矿床,多数矿体产于晚三叠纪(220Ma)的碳酸岩岩脉内。其中,石家湾Ⅱ号矿体碳酸岩的Sr和REE含量异常高,δ^(13)C_(PDB)为-6.75‰～-6.92‰,δ^(18)O_(SMOW)为8.69‰～9.48‰,显示典型的火成碳酸岩的特征。在世界范围内,碳酸岩来自地幔低程度部分熔融或交代作用,稀土配分模式为陡倾斜的轻稀土富集型,但石家湾碳酸岩HREE含量异常高,稀土配分模式平坦,不同于世界其它地区的碳酸岩,这要求源区必须相对亏损LREE,相对富集HREE。显然,如此源区与俯冲洋壳部分熔融之后的残留相榴辉岩的特征一致。因此,我们认为,勉略洋壳在三叠纪向北俯冲至秦岭-华北联合陆块之下,通过变质脱水熔融而形成岩浆弧,随后,在弧后扩张带发生残余榴辉岩的低程度部分熔融或交代而形成碳酸岩岩浆,导致黄龙铺矿田形成。如此以来,秦岭地区在220Ma左右仍有B型俯冲作用,碰撞造山作用并没有结束。

豫西沙坡岭钼矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

河南省沙坡岭钼矿床是东秦岭钼矿带东段新发现的热液脉型钼矿床,通过对矿石中5件辉钼矿样品的Re-Os同位素定年,获得125.4 Ma^129.4 Ma的模式年龄,加权平均年龄为127.22 Ma±0.85 Ma,得到一个相关性较好的128.1 Ma±7.1 Ma的等时线年龄,表明沙坡岭钼矿床形成于燕山中晚期。沙坡岭钼矿床辉钼矿的w(Re)高达147.2×10-6~307.8×10-6,与陕西黄龙铺钼矿床中的Re质量分数接近,表明有幔源物质和/或流体参与了成矿过程,暗示沙坡岭钼矿床的形成与中国东部的大规模岩石圈减薄事件有关。沙坡岭钼矿床深部可能存在斑岩型钼矿化,具有较大的找矿潜力。

豫西雷门沟斑岩钼矿床成矿流体特征及其地质意义

豫西雷门沟钼矿床位于东秦岭钼矿带东段,是区内典型的斑岩型钼矿床之一。矿体主要分布于花岗斑岩与围岩新太古界太华群片麻岩的内外接触带中,呈透镜状、似层状产出。矿化类型主要有浸染状和细脉-网脉状。根据矿脉穿切关系,将热液成矿过程划分为4个阶段:Ⅰ)面型钾长石化阶段,Ⅱ)石英-钾长石阶段,Ⅲ)石英-辉钼矿-硫化物阶段,Ⅳ)石英-方解石阶段。矿床流体包裹体有3类:H2O包裹体(A型)、含CO2包裹体(B型)及含子矿物多相(S型)包裹体。根据不同阶段流体包裹体显微资料(成分、均一温度、盐度等)综合研究认为,本矿床成矿流体属中低温、中低盐度、低密度的H2O-CO2-NaCl体系,H、O同位素特征显示,成矿早阶段以岩浆水为主,随成矿演化有不同程度大气水的加入,C、O同位素特征表明,成矿流体有深源成分的加入。成矿过程温度降低不明显,流体不混溶作用导致矿质沉淀。结合流体包裹体特征和矿物共生组合关系认为流体不混溶、pH和氧逸度降低是矿床形成的主要因素。

陕西省华县金堆城斑岩型钼矿床流体包裹体研究

陕西省华县金堆城钼矿床位于东秦岭钼矿带西部,形成于燕山期大陆碰撞体制。矿体产出于金堆城花岗斑岩体内部及其内外接触带。流体成矿过程包括早、中、晚3个阶段,分别以石英-钾长石组合、石英-(钾长石)-多金属硫化物-(碳酸盐)组合和石英-碳酸盐组合为标志,矿石矿物主要沉淀于中阶段。早、中阶段石英中可见纯CO_2包裹体(PC型)、CO_2-H_2O型包裹体(C型)、水溶液包裹体(W型)和含子晶多相包裹体(S型),但晚阶段只发育水溶液包裹体(W型)。早阶段C型和W型包裹体均一温度集中于280～370℃,盐度为5.68～11.05 wt%NaCl.eqv;中阶段C型和W型流体包裹体均一温度集中于170～270℃,盐度为5.14～12.63 wt%NaCl.eqv。早、中阶段石英中见S型包裹体,加热过程中子矿物不溶。晚阶段流体包裹体均一温度集中于110～190℃,盐度介于7.17%～11.22 wt%NaCl.eqv之间。估算的早、中阶段流体捕获压力分别为143～243MPa和22～115MPa,推测成矿深度约为2.2～8.1km。金堆城钼矿的成矿流体以富CO_2、贫Cl^-为特征。

河南省西峡县石门沟钼矿床流体包裹体特征和成矿时代研究

河南西峡县石门沟钼矿床位于东秦岭北坡的二郎坪地体内,包含斑岩型和石英脉型两类独立的钼矿化,前者呈透镜状产于岩体内,后者呈脉状沿花岗岩裂隙充填。斑岩型钼矿化由花岗岩全岩矿化所致,矿物组合以钾长石-石英-辉钼矿-黄铁矿-磁铁矿-钛铁矿-金红石为标志;石英脉型钼矿化可分为3个阶段,分别以石英-黄铁矿、石英-辉钼矿-黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿-方铅矿-辉铋矿和石英-碳酸盐为标志。斑岩型钼矿化石英中发育CO2-H2O型、NaCl-H2O型包裹体以及含子晶包裹体,石英脉型钼矿化早阶段以CO2-H2O型和NaCl-H2O型包裹体为主,中晚阶段仅见NaCl-H2O型包裹体,无矿石英脉包含CO2-H2O型和NaCl-H2O型包裹体。斑岩型钼矿化捕获了H2O-CO2-NaCl体系的初始流体,其温度集中于270～400℃,盐度为4%～13%NaCleqv,流体压力为32～155MPa,对应深度为1.1～5.4km。石英脉型钼矿化早阶段流体为H2O-CO2-NaCl体系,温度集中于240～330℃,盐度集中于2%～10%NaCleqv,压力为14～46MPa和101～153MPa,对应成矿深度3.5～4.6km;中阶段温度降为170～290℃,盐度降为2%～8%NaCleqv;晚阶段均一温度继续降至150～200℃,盐度为1%～6%NaCleqv。石英脉型钼矿化从早阶段到晚阶段,成矿流体盐度随均一温度降低而逐渐降低,指示高温、高盐度、富CO2的岩浆热液与晚阶段低温、低盐度的大气降水的混合作用,导致了钼金属的沉淀。矿区花岗岩成岩年龄为109.8±4.1Ma,本次研究获得的6件斑岩型钼矿化辉钼矿Re-Os加权平均年龄为109.0±1.7Ma,石英脉型钼矿化辉钼矿Re-Os同位素加权平均年龄为107.1±0.6Ma,略晚于斑岩型钼矿化,与区内燕山晚期的岩浆作用近同时形成,指示成矿作用与燕山晚期的岩浆作用有关,为与侵入岩有关的钼矿床。

豫西银家沟杂岩体年代学、地球化学和岩石成因

银家沟杂岩体位于河南省灵宝市,主要岩石类型为二长花岗斑岩、钾长花岗斑岩和石英闪长斑岩,并有少量呈脉状产出的花岗闪长斑岩及闪长玢岩。该杂岩体是银家沟硫铁多金属矿床的成矿母岩。杂岩体的元素地球化学和锆石SHRIMPU-Pb年代学研究结果表明,银家沟杂岩体二长花岗斑岩、钾长花岗斑岩和花岗闪长斑岩的侵位年龄分别为147.5±2.1Ma、147.8±1.6Ma和142.0±2.0Ma,为晚侏罗世-早白垩世的产物。二长花岗斑岩和钾长花岗斑岩具有高的SiO2(65.17%～73.94%)和Al2O3含量(13.53%～15.96%)、非常高的K2O含量(5.03%～9.89%,多数大于6.0%),但具有低的Na2O(0.24%～1.86%,多数小于1.0%)、Fe2O3(0.82%～3.71%)、FeO(0.02%～1.62%)、MgO(0.23%～1.47%,多数小于1.0%)和CaO含量(0.08%～1.98%,多数小于0.4%),铝指数(ASI)为1.18～2.04,全部大于1.1,应为热液蚀变引起。杂岩体的稀土元素总量介于71.38×10-6～276.4×10-6,具有中等-微弱的Eu负异常(δEu介于0.57～0.88),稀土元素分馏强烈,其(La/Yb)N介于6.93～30.1之间,为轻稀土富集型。岩石具有低Sr(104×10-6～461×10-6,多数<300×10-6)和Yb含量(0.90×10-6～2.10×10-6,绝大多数<1.9×10-6)。在原始地幔标准化的微量元素蜘蛛网图中,银家沟杂岩体富集Rb、Ba、Th、U、K、La、Ce、Nd、Hf、Zr等,强烈亏损Sr、P、Ti等,具有中等Nb、Ta亏损。主量、稀土和微量元素特征表明,岩石具后碰撞花岗岩类的地球化学特征,属后碰撞花岗岩。杂岩体的锶初始比值(ISr)为0.7069～0.7091,多数<0.7085,εNd(t)值为-14.99～-10.57,亏损地幔单阶段Nd模式年龄为1.41～1.76Ga,两阶段Nd模式年龄为1.51～1.81Ga;钾长石206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值变化范围分别为17.376～17.628、15.455～15.502和37.867～38.090,Nd、Sr和Pb同位素组成指示银家沟杂岩体最可能源自宽坪群、二郎坪群和太华群的混合物。银家沟杂岩体形成于晚侏罗世-早白垩世期间的EW向构造体制向NNE向构造体制转换环境,构造体制转换使东秦岭地区处于减压环境,下地壳大规模部分熔融,导致银家沟杂岩体形成。