“小岩体成大矿”理论在东秦岭钼矿带找矿中的实践

蒋松林，田景荣

东秦岭钼矿带位于华北板块南缘，是中国重要的钼成矿带之一，成矿带西起陕西省洛南县的金堆城矿床，东至河南省镇平县秋树湾矿床，北以三宝断裂为界，南至商丹断裂，形成了斑岩型、矽卡岩型、斑岩-矽卡岩型、角砾岩型、碳酸盐脉型等类型矿床，产出了金堆城、南泥湾、三道庄、上房沟、东沟、雷门沟和鱼池岭等7个超大型钼矿床（＞50万吨）和西沟、木龙沟、石家湾、马圈和大湖等十余个大中型钼矿床，其钼金属量达600万吨以上，成为世界第一大钼矿带。根据现有科研成果表明，东秦岭钼矿不能仅系统的分为斑岩型、斑岩—矽卡岩型、碳酸盐脉型等类型矿床，白凤军等将其分为外接触带型、接触带型、内接触带型和钾长石石英脉型钼矿床，这对研究东秦岭钼成矿规律、建立成矿模型和指导找矿具有重要意义。对于东秦岭钼矿带，目前地学界形成以下共识：①东秦岭钼矿带主体形成于燕山期构造演化过程中，与华北-扬子板块碰撞作用关系密切；②东秦岭具有富集钼元素地球化学背景；③钼矿与小岩体时空上具有一致性，成岩成矿是一个统一的过程；④岩石类型对矿化元素组合具有制约性；⑤区域构造和深大断裂带控制着岩体及矿床的分布范围；⑥不同方向断裂的复合构造控制着成矿岩体和钼矿床的定位。关于其成矿地球动力学背景，胡受奚、罗铭玖、陈衍景、张正伟和邓军、毛景文和李永峰等先后进行了探讨，对于东秦岭钼矿带成矿规律，笔者试图通过系统对比和典型矿床剖析阐明东秦岭钼矿带形成的时空特征，总结了东秦岭钼矿带中与中酸性小岩体有关的钼矿床地质特征，重点阐述了小型含矿岩体的主要特征。

1 区域地质背景

东秦岭地处华北板块南缘与秦岭造山带东段的过渡地带，为扬子板块向华北板块俯冲的活动性大陆边缘的俯冲盘，而东秦岭钼矿则主要分布于华北板块南缘。东秦岭造山带经历了复杂的构造演化及多次俯冲、碰撞和伸展运动等地质演化过程，涉及南秦岭褶皱带、北秦岭褶皱带、华北板块和扬子板块4个构造单元，这对成矿提供了一定的地质条件，因此是我国多金属成矿带的重要组成部分。

其中钼矿带主要受三门峡—宝丰断裂和栾川比较大的断裂所控制，在各大断裂和次级断裂交汇的构造结点及其附近，常形成与中酸性小岩体有关的钼或钨、铅锌等矿床，其空间展布方向与构造带（线）一致，整体上为NWW向，表明成矿作用与造山作用在空间上具有一致性，且在造山带内发育庞大的燕山期岩浆岩带，其中与钼矿有密切成因联系的是花岗岩基，这说明花岗岩基为钼矿床的成矿母岩。

2 钼矿床形成时空特征

2.1 成岩成矿时间特征

根据小岩体层位和前人积累的同位素年龄数据资料显示，成岩时代为中生代燕山期的晚侏罗纪—早白垩纪，在此时期东秦岭经历了由挤压环境向伸展环境演化的过程。钼矿床形成时间可分为两个阶段，第一阶段（156Ma～141Ma）形成的矿床主要分布在东秦岭南部，形成了金堆城、三道庄、南泥湖、上房沟、雷门沟等超大型钼矿床和夜长坪、木龙沟、东沟等大型钼矿床；第二阶段（138Ma～110Ma）主要集中在东秦岭北部。从统计的资料显示，东秦岭地区钼矿床的年龄变化呈由西向东、由南至北逐渐变新的趋势，这与中国花岗岩和矽卡岩型金矿床的年龄变化趋势相吻合。

2.2 成矿空间特征

据陈衍景研究，东秦岭地区所探明的钼矿床全部位于三宝断裂以南，且成矿作用发生在造山带内部，与中生代造山作用在时空上吻合；钼矿床具有成群成带、分段集中分布的特征。根据前人资料，东秦岭钼矿带总体以石门-潘河-马超营断裂为界可分为南北两个成矿亚带，其矿床类型、成矿元素组合和成矿地质背景均具有明显差异。

经统计，北亚带钼矿床自西向东有以下成矿特征：成矿元素组合以Mo(Re)、Fe—Mo和Mo—Pb为主，有金堆城—黄龙铺成矿地段的金堆城、石家湾、大石沟等斑岩型钼矿床，矿化强度(Mo)0.073～0.098%，赋矿层位为管道口群下部高山河组；木龙沟—银家沟成矿地段的木龙沟矽卡岩型钼矿床和银家沟斑岩-矽卡岩型钼矿床，矿化强度(Mo)0.07～0.96%，赋矿层位为管道口群中下部龙家园组、巡检司组以及雷门沟—黄水庵成矿地段的雷门沟斑岩型钼矿床，矿化强度(Mo)0.077～0.073%，赋矿层位为太华群。而南亚带钼矿床自西向东有成矿特征如下：成矿元素组合以Mo—W(Fe)和Cu—Mo为主，有夜长坪—老庙沟成矿地段的夜长坪、老庙沟矽卡岩型钼矿床，矿化强度(Mo)0.133～0.29%，赋矿层位为管道口群中下部龙家园组、巡检司组；上房沟—南泥湖成矿地段的上房沟、南泥湖、三道庄和马圈等斑岩-矽卡岩型钼矿床，矿化强度(Mo)0.135～0.08%，赋矿层位为栾川群中上部南泥湖组、煤窑沟组以及秋树湾—莲花池成矿地段的秋树湾、莲花池、大庄和石滚坪等斑岩型钼矿床，矿化强度(Mo)0.174～0.057%，赋矿层位为宽坪群。

矿床类型与围岩地层时代无关，但对围岩性质有选择性，岩浆岩成矿专属性主要表现为不同岩性形成不同类型矿床，且成矿岩体岩浆演化与矿化元素组合具有明显相关性，岩石从中性→中酸性→酸性，对应的成矿元素组合为Fe→Fe、Mo、Cu→Mo、W→Mo、W；Pb、Zn、S；此外，据毛景文等研究表明：从地幔源→壳幔混源→地壳源，矿石中铼的含量呈数量级下降，从幔源→I型→S型花岗岩有关的矿床，Re含量从n×10-4→n×10-5→n×10-6，根据资料显示，金堆城钼矿、南泥湖-三道庄钼矿、上房沟钼矿、东沟钼矿、雷门沟钼矿等辉钼矿中Re含量在n×10-6级上，表明成矿物质主要来源于地壳，只有黄龙铺钼矿成矿物质来源于上地幔。

3 钼矿床的成矿专属性特征

依据成矿地质特征、成矿元素组合、矿床成因和成矿机理，大多数学者将东秦岭钼矿分为斑岩型钼矿床、矽卡岩型钼矿床、斑岩-矽卡岩型钼矿床、角砾岩型钼矿床和热液碳酸盐脉型钼矿床，笔者从找矿角度和各矿床实际情况考虑，根据矿化发育部位和岩体与矿体空间关系，赞同白凤军、肖荣阁等将其分划分为外接触带型、接触带型和内接触带型钼矿床。其中外接触带型矿床主要有矽卡岩型的东沟斑岩型钼矿、夜长坪斑岩-矽卡岩型钼矿、银家沟斑岩-矽卡岩型钼矿等，这种类型的钼矿多以细脉状和浸染状产于围岩；接触带型矿床主要有雷门沟斑岩型钼矿、南泥湖斑岩-矽卡岩型钼矿和罗村爆破角砾岩型钼矿，这种类型矿床的形成与围岩性质关系密切，围岩化学性质一般较活跃；内接触带型矿床主要有金堆城斑岩型钼矿、鱼翅岭斑岩型钼矿和白庙沟斑岩型钼矿等，这类矿床主要产于脉式岩体内部，以早期同源岩浆作为围岩而形成。大量资料研究表明，东秦岭地区典型钼矿床钼矿体的赋存几乎不受地层层位控制，而主要由地层的岩性所决定，主导矿床形成的因素为燕山期侵入的中小型岩体，表现为时空上耦合于小岩体的活动，其成矿物质主要来源于岩浆流体。例如金堆城斑岩型钼矿，成矿元素组合为Mo，赋矿围岩为变细碧岩、板岩及凝灰质板岩，控矿岩体为花岗斑岩，与钼矿化关系密切的围岩蚀变主要为硅化、钾长石化、云英岩化，主要矿石矿物组合为辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿等，主要脉石矿物组合为长石、石英、绢云母、黑云母等，成岩温度为900—1050/℃；南泥湖矽卡岩-斑岩型钼矿，成矿元素组合为Mo-W，赋矿围岩为大理岩、石英岩、碳酸盐岩，控矿岩体为斑状花岗岩，与钼矿化关系密切的围岩蚀变主要为矽卡岩化、硅化、钾长石化，主要矿石矿物组合为辉钼矿、黄铁矿、白钨矿等，主要脉石矿物组合为透辉石、钙铁辉石、石榴石等，成岩温度为860—950/℃；黄龙铺碳酸盐脉型钼矿，成矿元素组合为Mo-Pb，赋矿围岩为变细碧岩，控矿岩体为方解石碳酸岩，与钼矿化关系密切的围岩蚀变主要为黑云母化、绿帘石化、碳酸盐化，主要矿石矿物组合为辉钼矿、黄铁矿、方铅矿等，主要脉石矿物组合为方解石、石英、长石、钡天青石等；雷门沟斑岩型钼矿，成矿元素组合为Mo，赋矿围岩为新太古界太华群中深变质岩系黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩等各类片麻岩，控矿岩体为细-微粒花岗斑岩、隐爆角砾岩，与钼矿化关系密切的围岩蚀变主要为硅化、钾长石化、绢云母化、萤石化，主要矿石矿物组合为辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、褐铁矿等，主要脉石矿物组合为石英、钾长石、斜长石、角闪石、绢云母、萤石、高岭石等，成岩温度为970—980/℃等。

东秦岭地区成矿斑岩体多为花岗岩类，综合对比这些矿床岩体和围岩可以发现，花岗闪长斑岩→斑状花岗岩→花岗斑岩体→花岗斑岩脉这一岩石递变系列，对钼矿化十分有利。其岩石地球化学特征主要有以下几方面：①岩石常量元素特征表现为高硅（一般＞71%）、富碱（K2O+Na2O）、多钾（K2O/Na2O＞1）、少钙（CaO＜1%）、贫镁（MgO＜0.8%）。②成矿岩体稀土元素总量偏低，但高于地壳与地幔，且含量更接近于地壳稀土含量，这说明成矿物质来源极有可能来源于地壳部分；δEu较大，平均为0.74，配分曲线属左高右低、铕基本亏损的平滑曲线（卢新祥等，1985；徐兆文等，1993）。③铅同位素特征：据Doe，1974，李永峰2005等研究表明，在铅同位素单阶段演化曲线图上表明，具有幔源物质特点，同时也有部分下地壳和上地壳物质参与；硫同位素特征：辉钼矿中δ34S‰变化不大（2.84‰～3.41‰），黄铁矿中δ34S‰（2.9‰～5.7‰），热液体系沉淀物中的硫同位素δ34S∑S=2.75‰，两者均显示硫质主要深源物质（基底地壳中已成地壳的幔源物质）。

4 致矿侵入体的主要特征

汤中立等强调与浅成中酸性小岩体有关的金铜钼等成矿系统（斑岩型、矽卡岩型、爆破角砾岩型和IOCG型）具有典型的小岩体成大矿特征。东秦岭钼矿带中，7个超大型钼矿（金堆城、上房沟、南泥湖、三道庄、东沟、雷门沟和鱼池岭）、数十个大中型钼矿（石家湾、木龙沟、夜长坪等）均由不足1km2的小岩体所致，如马圈、东沟、上房沟、夜长坪、金堆城、南泥湖和木龙沟等钼矿区岩体出露面积一般都小于0.2km2；雷门沟和石家湾等钼矿区岩体出露面积稍大，大约为0.8km2。岩体出露面积虽小，但均蕴含了丰富的钼资源量，矿石资源量多则达百万吨左右，少则数十万吨。通过研究这些小型含矿岩体可以发现其具有以下共性。

4.1 岩体具有较高矿化率和矿石品位

这与小岩体成大矿具有密切联系，分散于含矿建造中的成矿物质通过地质作用迁移和富集在有限的小岩体空间范围。例如东沟钼矿，岩体出露面积仅0.003km2，Mo最高品位达2.62%，平均品位达0.12%，储量达到134万吨以上；上房沟钼矿岩体出露面积0.05km2，Mo平均品位为0.134%，储量达到76.9万吨，根据理想系统的质量平衡计算表明，岩体本身根本无法提供如此多的金属成矿物质来形成超大型-大型矿床，根据黄凡等计算，东沟钼矿即使其岩体出露面积按钻孔揭露情况外推到最大，其水平横截面按1.35km2，岩体延深至6km，求得的岩体体积也小于8.1km3，如果其密度按花岗类2.65t/m3计算，岩浆株质量应为21465Mt，东沟钼矿已探明储量为0.65Mt，按照岩浆热液成矿理论，东沟斑岩体Mo含量应达到30.28×10-6，这个数值远远大于中国花岗岩类（0.49×10-6）和碱长花岗岩（0.71×10-6）的背景值。因此，在小岩体之下必然有着一个大型的岩体存在。

4.2 含矿岩体具有多次岩浆补充的特征

因东秦岭燕山期中酸性岩体普遍偏小，而矿体大且富含矿物质不可能完全来自小岩体本身，也不仅仅一蹴而就形成了数十万吨甚至上百万吨的钼矿石。因此岩体在就位于目前空间之前及其就位过程，经深部岩浆演化达到硫化物饱和并发生融离和结晶分异作用。由于岩浆喷流和重力作用，岩浆在纵向和横向上由内而外划分为矿浆、富矿岩浆、含矿岩浆、贫矿岩浆几个部分。一般经过深部融离和结晶分异后的贫矿岩浆体积比其它三部分体积大得多，在岩浆上侵过程中，贫矿岩浆大都侵位到不同空间或喷溢出地表，形成岩体群，这就是为何东秦岭钼矿床周围分布较多岩体群或岩流的主要原因。剩余岩浆可多次贯入同一空间成岩、成矿，也可贯入不同空间成岩、成矿，这同时也解释了为何东秦岭钼矿床周围钼矿化有贫有富，产出状态不尽相同。例如南泥湖-三道庄钼钨矿床、上房沟钼矿在岩浆晚期主要发生接触热变质和自变质作用，该阶段主要以蚀变为主，在岩浆期后期主要以石英-硫化物阶段为主，钼钨矿化、黄铁矿化主要发生在该阶段。

4.3 含矿岩体的产状受围岩影响呈透镜状、椭球状或似层状

含矿岩体的产状往往取决于围岩地质特征，这主要与围岩、侵入小岩体的物理性质有关，极少部分还与构造有联系。如金堆城钼矿床产于岩体内接触带上，为斑岩型钼矿，矿体呈近似椭圆形扁豆体，横断面长宽比例为4:1，钼品位沿矿体外围和深度增加均降低；雷门沟钼矿床主矿体大致呈长圆近环状产于燕山期花岗岩体、隐爆角砾岩及太华群片麻岩系的内外接触带附近，尤以外接触带为主，矿体受岩体与接触带控制而呈层状或似层状，属典型的斑岩型钼矿床；南泥湖-三道庄钼矿岩体为复式小岩体，为斑岩-矽卡岩型钼矿，产于岩体外接触带上，呈不规则似层状产出，与此岩体产状相同的还有石家湾斑岩型钼矿、秋树湾、木龙沟和马圈斑岩-矽卡岩型钼矿，黄龙铺的热液碳酸盐脉型钼矿；岩体均呈透镜状产出的有鱼池岭斑岩型钼矿、上房沟和银家沟斑岩-矽卡岩型钼矿，黄水庵的热液碳酸盐脉型钼矿。总的来看，岩体物理机械性较脆的（斑岩型、热液碳酸盐脉型）多扁豆状或透镜状状产出，且多以单钼或者钼钨矿化组合出现，相反，岩体多呈似层状产出，矿化多为多金属组合出现，常呈钼钨、钼铁或钼多金属组合形式。

5 小岩体成（大）矿机理的探讨

小岩体成大矿理论经历了越来越多的勘查事实证明是客观存在的，也为越来越多的学者所接受。诸多学者对小岩体成大矿的原因进行了探讨，罗照华等从透岩浆流体作用视角阐述了小岩体与成矿作用关系；宋谢炎从岩浆通道系统成矿角度分析了小岩体形成大型矿床的关键控制因素及其特征；陈衍景对小岩体成大矿机理进行了系统全面的阐述。总结如下：

（1）显著地球化学障是小岩体成矿的最关键因素，东秦岭地区钼矿床主要为斑岩型、矽卡岩型和爆破角砾岩型，这些小岩体与围岩之间在物理化学性质上差异较大，热液成矿系统在岩石化学成分、温度梯度、压力差、电位差、pH值和氧逸度等差异较大。以片麻岩为基底的斑岩型钼矿，矽卡岩带的矽卡岩型钼矿，角砾岩化带的爆破角砾岩型钼矿在以上物化性质上差异均比较显著，这有利于富矿流体的运移、卸载和赋存。

（2）小构造和裂隙较为发育，以斑岩体和爆破角砾岩为典型的浅成中酸性小岩体，在冷凝结晶过程中形成不同尺度的小构造及裂隙，为成矿流体和水岩反应提供了良好的场所，斑岩体、角砾间及块状构造间的裂隙，成为了成矿物质沉淀卸载的有利场所。

（3）开放的岩浆通道成矿系统，成矿岩浆房为一个开放系统，当新的岩浆注入时，由于围岩同化混染作用和外来硫元素的加入，导致硫饱和发生硫化物的融离作用，并在适当地方沉淀下来形成矿体，随着上述过程不断进行，通道中的硫化物乳珠不断沉淀，最终富集形成矿床。