大兴安岭地区与浅成侵入岩和火山－次火山岩有关的铜钼矿床成矿规律

贾斌，杨宏智，张春鹏，刘桂香

（沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳110034）

大兴安岭地区与浅成侵入岩和火山－次火山岩有关的铜钼矿床成矿规律

贾斌，杨宏智，张春鹏，刘桂香

（沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳110034）

大兴安岭铜钼矿床主要与古生代和中生代浅成侵入岩和火山－次火山岩有关，矿床形成于陆缘岩浆岩带、造山带和深大断裂带中.成矿期主要为加里东期、华力西期和燕山期.矿化围岩为花岗闪长岩、花岗闪长玢岩、二长花岗岩、安山岩、英安岩、流纹岩、安山玢岩、流纹斑岩和火山碎屑岩.围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、钾长石化、水白云母化、伊利石化、绿泥石化、碳酸岩化.矿石中主要工业元素为Cu和Mo，伴生有益组分为Ag、Au、Re等.成矿类型有：①斑岩型铜钼矿床；②火山－次火山热液型铜钼矿床.大兴安岭铜钼矿床主要由陆缘岩浆岩带、造山带、深大断裂带的火山－次火山作用及小型侵入作用形成，成矿流体沿着火山机构、岩浆侵入构造、区域构造等运移，热动力、压力、扩散力等使成矿流体产生上升运动和局部循环运动，成矿流体的迁移、萃取、扩散、交代作用等使成矿物质产生富集.

铜钼矿床；浅成侵入作用；火山－次火山岩；大兴安岭

1 区域地质概况

大兴安岭地区主要属于古生代和中生代复合造山带.本区古生代经历了裂陷海槽扩张阶段、岛弧和陆缘岩浆带火山活动阶段和碰撞造山阶段.中生代经历了断裂构造－岩浆阶段、隆起和拗陷－岩浆阶段.元古代显示了活动陆缘、陆缘海槽和海相火山－沉积作用特点，伴随形成了铜铅锌多金属矿床［1-5］.古生代发生了火山－喷气沉积作用和铜、钼、金、铅锌、钨、铁多金属矿化作用.中生代大规模构造－岩浆作用形成了大量的火山－次火山作用和侵入作用，伴随形成了铜、钼、金、银、铅锌多金属矿化作用.

1.1 地层

铜钼矿床矿区中出现的地层主要有上元古界佳疙疸群，上奥陶统裸河组，中奥陶统铜山组、多宝山组，下志留统黄花沟组，中泥盆统乌奴尔组，二叠系上统老龙头组，中侏罗统塔木兰沟组，侏罗系上统包括木瑞组和上库力组，下白垩统光华组，白垩系伊列克得组和大磨拐河组.

上元古界佳疙疸群岩性为古老的片岩类；上奥陶统裸河组为变质砂岩、板岩、变泥岩、千枚状粉砂岩.中奥陶统铜山组为粉砂质板岩、千枚岩、硅质页岩、粉砂岩、长石石英砂岩、结晶灰岩；中奥陶统多宝山组为安山岩、流纹岩、细碧角斑岩、凝灰岩，夹凝灰质砂岩、板岩；下志留统黄花沟组为粉砂质板岩、粉砂岩.泥盆系中统乌奴尔组岩性为变质较深的碎屑岩、火山岩及碳酸岩；二叠系上统老龙头组为浅变质中酸性火山岩及变质砂砾岩；中侏罗统塔木兰沟组为中基性火山熔岩、火山碎屑岩.侏罗系上统包括木瑞组和上库力组，岩性为中酸性火山岩及次火山岩（图1），共分3个喷发和溢流旋回，是斑岩矿床和浅成热液矿床成矿的最佳地层.下白垩统光华组为酸性凝灰岩、沉凝灰岩和黏土岩，夹凝灰砂岩和安山岩［6-7］.白垩系伊列克得组和大磨拐河组，岩性为陆相碎屑岩及中基性—中性—酸性钙碱系列火山岩和碱性玄武岩.

1.2 构造

大兴安岭地区新元古代晚期张广才岭运动时期塔里木陆块的北东边缘裂解，脱离古大陆，开始进入古亚洲洋演化阶段.早、中奥陶世，西伯利亚东南大陆边缘地壳拉张裂解，为火山岛弧环境.晚侏罗世受北东-北北东向、近东西向和北西向断裂控制，在东部大兴安岭地区发生强烈的火山喷发活动，并在大兴安岭和阴山地区形成以酸性岩为主的岩浆岩带.

早奥陶世到中泥盆世形成了一系列隆起带和拗陷带，拗陷带内形成了巨厚的火山－沉积作用，如中奥陶世多宝山组形成了中酸性火山作用和沉积作用.

晚泥盆世到二叠世中期古西伯利亚板块与古中朝板块相互碰撞，形成同造山的早华力西期二长花岗岩和碱长花岗岩［8-9］.

中石炭产生强烈的北东、北西轴向的褶皱和北东、北西向断裂.形成大规模同造山期岩浆侵入活动和中性、酸性火山喷发，侵入岩主要是二长花岗岩、花岗闪长岩.

侏罗纪、白垩纪产生规模较大的断裂和强烈的中酸性火山作用.

大兴安岭地区与铜钼矿床成矿有关的岩浆作用主要是古生代、中生代火山作用和侵入作用（图1）.

1.3 侵入岩

在铜钼矿床矿化区，侵入岩主要有中奥陶统花岗闪长岩（485 Ma，U-Pb法［10］；521～476 Ma，Re-Os法［11］）、中华力西期花岗闪长岩（310～292 Ma，K-Ar法）、晚华力西期花岗闪长岩和二长花岗岩（239～249 Ma，K-Ar法）［12-13］、印支期正长花岗岩、燕山早期花岗闪长岩和黑云母花岗岩（187 Ma，K-Ar法［12］；175 Ma，U-Pb法［6-7］）.二长花岗斑岩（138 Ma，K-Ar法）和花岗闪长斑岩（138 Ma，K-Ar法）［14］.

2 铜钼矿床成矿规律

2.1 成矿类型

区内成矿类型主要有斑岩铜钼矿床和火山-次火山热液型铜钼矿床.斑岩型铜钼矿床成矿作用主要与中奥陶世花岗闪长岩的侵入作用有关，原始岩浆来源于亏损地幔［15-16］.晚侏罗世，由于古太平洋板块俯冲作用的影响，产生了大范围的陆相火山-次火山作用，同时形成了热液铜钼矿床［17-19］.

2.2 成矿物质来源

斑岩型铜钼矿床的成矿物质主要来源于中奥陶统多宝山组火山－沉积岩、中奥陶统花岗闪长岩和花岗闪长玢岩、华力西期花岗闪长岩和二长花岗岩、燕山期花岗闪长岩和黑云母花岗岩.

火山热液型铜钼矿床的成矿物质来源于侏罗系上统的塔木兰沟组、木瑞组和上库力组，岩性为中酸性火山岩及次火山岩.

2.3 控矿构造

大兴安岭地区斑岩型铜钼矿床的控矿构造有：①北北东向、北西向、南北向断裂构造；②岩浆侵入作用或火山作用形成的环形构造；③环形构造和区域断裂构造组合；④侵入岩中的原生节理、裂隙构造；⑤岩浆侵入体与围岩的接触带构造.

火山热液型铜钼矿床控矿构造有：①北北东向、北西向、南北向断裂构造；②火山作用形成的环形构造；③环形构造和区域断裂构造组合；④火山岩中的原生节理、裂隙构造；⑤火山穹隆、岩管构造.

2.4 成矿期

区内铜钼矿床主要有2个成矿期：①中奥陶世成矿期；②晚侏罗世成矿期.中奥陶世成矿期形成的矿床主要有多宝山斑岩型铜钼矿床、铜山铜钼斑岩型矿床、争光铜钼金矿床，但在晚古生代和中生代叠加有一定程度的铜金矿化.晚侏罗世成矿期形成的矿床主要有乌奴格吐山、八大关铜钼矿床.

3 铜钼矿床特征

3.1 矿体的分布、形态、产状

（1）斑岩型铜钼矿床：矿体赋存于花岗闪长岩株中，呈脉状、条带状，并围绕高侵位的花岗闪长斑岩小岩体外围分布，部分矿体的顶部伸入奥陶纪安山岩顶垂体中.中、小矿体只赋存于花岗闪长岩体内.铜、钼和银元素组成了矿化内带的元素组合；铅、锌和锰元素组成了矿化外带的元素组合，尤其是矿体侧伏部位.

（2）火山热液型铜钼矿床：矿体主要赋存在斑岩体的内接触带，多数呈环状、哑铃状、透镜状和条带状等，矿体受火山机构的火山中心附近构造和区域构造控制.通常斑岩体上盘和侧伏部位矿化较好，而斑岩体下盘和翘起部位矿化较差.火山碎屑岩、火山熔岩和次火山侵入体中的原生节理、裂隙是铜钼矿化的有利部位.如乌奴格吐山的火山碎屑岩、火山熔岩和次火山侵入体中的原生节理、裂隙中有大量钼矿化，属于火山-次火山热液型矿床.

3.2 矿石矿物组成

（1）斑岩型铜钼矿床：矿床金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿和辉钼矿；次要矿物为磁铁矿、赤铁矿、金红石、方铅矿、闪锌矿和磁黄铁矿；微量矿石矿物为钛铁矿、黝铜矿、砷黝铜矿、斜方辉铜矿、白钨矿、自然金、自然银、银金矿、碲银矿、碲铅矿和辉银矿等.常伴生金、银、硒、铼和铂族.

（2）火山热液型铜钼矿床：矿床、斑岩型铜钼矿床成矿有关的矿石金属矿物成分主要为黄铜矿、辉钼矿、黄铁矿、斑铜矿、闪锌矿、黝铜矿、砷黝铜矿、方铅矿、毒砂和磁黄铁矿等.

3.3 矿石结构构造

斑岩型和火山-次火山热液型铜钼矿床的矿石结构和构造类似.主要矿石结构为他形粒状结构、半自形粒状结构、交代残余结构、文象结构、叶片状结构、斑状变晶结构、压碎结构和斑状压碎结构.主要矿石构造为浸染状构造、细脉状构造、块状构造、角砾状构造、条带状构造和晶洞状构造.

3.4 矿石化学成分

矿石中主要工业元素为Cu和Mo，伴生有益组分为Ag、Au、Re等.矿石中微量元素有Ag、Pb、Zn、Au、Re、Co、Ni、Pt、Pd、As、Ti、Mg、Bi、Se、Sb、Sn、Te等.

3.5 围岩蚀变

斑岩型和火山-次火山热液型铜钼矿床的围岩蚀变类似.矿化围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、钾长石化、水白云母化、伊利石化、绿泥石化、碳酸岩化.

辉钼矿与硅化有关，辉钼矿主要赋存于石英脉中.黄铁矿-辉钼矿化与石英-钾长石化蚀变相伴生.黄铁矿-黄铜矿形成于石英－绢云母化－水白云母化带中.黄铁矿-闪锌矿-方铅矿化与伊利石－水白云母化蚀变相伴生.

3.6 成矿阶段

大兴安岭地区铜钼矿床，主要经历了6个成矿阶段.

（1）硅化－绢云母－黄铁矿阶段：在流纹岩、晶屑凝灰岩、二长花岗岩、黑云母花岗岩、花岗斑岩等岩石中产生的面状蚀变作用，并形成了星散状、团块状黄铁矿.

（2）石英－黄铜矿阶段：在流纹岩、晶屑凝灰岩、二长花岗岩中形成脉状的黄铜矿化，主要矿物是石英、黄铜矿，少量黄铁矿.

（3）石英-绢云母-硫化物阶段：主要形成石英、绢云母、黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、自然金等，为铅锌、铜、金主要成矿阶段.

（4）石英－辉钼矿阶段：在流纹岩、晶屑凝灰岩、二长花岗岩中形成辉钼矿化，以石英－辉钼矿组合呈脉状分布，有分叉现象，穿切石英－黄铜矿脉.

（5）黄铁矿脉阶段：黄铁矿呈脉状沿断裂分布，粒度0.2～0.5 cm，含量约90%～95%.脉中含少量石英，约2%～10%.

（6）方解石-硫化物阶段：主要形成了方解石和黄铁矿.

4 同位素特征

矿石铅同位素组成为：206Pb/204Pb 18.327～18.526，207Pb/204Pb 15.436～15.633，208Pb/204Pb 37.997～38.421.与火成岩的初始铅组成一致，表明铅来源于深部岩浆.

石英脉的δ18O为-16.8‰～-119.56‰,δ18OH2O为+6.28‰；石英绢云母化带的δD为-120.89‰，δ18OH2O为+1.31‰，表明成矿热液有天水混合的岩浆热流体.中酸性火山岩的δ18O为9.3‰，δD为-70‰［20］（图2）.

图2 大兴安岭地区一些铜钼矿床的δD与δ18OH2O图解Fig.2 The δD-δ18OH2Odiagram of some copper-molybdenumdeposits in Daxinganling region

5 成矿物理化学条件

利用热液矿床石英脉流体包裹体可以确定成矿温度和压力［21-22］.石英脉流体包裹体均一温度变化范围为150～650℃；石英绢云母化的石英流体包裹体的均一温度为140～260℃，火山热液的石英水云母化带的均一温度为115～280℃.

图3 大兴安岭铜钼矿床成矿系列的温度－盐度图解Fig.3 Temperature-salinity diagram of the mineralization series of some copper-molybdenum deposits in Daxinganling region

铜钼矿床成矿体系流体多数来源较深，处于地壳深部的高压状态，原始生成的流体压力达到1100×105Pa，如石英-钾长石岩脉的压力变化范围为300×105～1100×105Pa.成矿流体接近地表时，压力减低.产生硅化-绢云母化区域的流体压力范围为80×105～280×105Pa.

石英-绢云母-硫化物成矿阶段的流体pH值为5.3，石英-辉钼矿成矿阶段的成矿流体pH值为5.36，呈弱酸性；后期的碳酸盐化、绿泥石化、水云母化阶段流体的pH值为6.35，由弱酸性向中性转化.总的说来，成矿作用过程中成矿流体的酸碱度从弱酸性向中性转化，并在弱酸性条件下成矿［23-24］.

成矿作用过程中流体从成矿早期到晚期，fo2值变化范围为10-14～10-45Pa，说明成矿流体氧逸度演化趋向降低.

斑岩型铜钼矿床成矿流体盐度为0.4%～16%，火山－次火山热液型矿床盐度为42%～68%.从成矿作用早期到晚期，流体的温度和盐度趋于降低，如：乌奴格吐山铜钼矿床和多宝山铜钼矿床的温度和盐度都较高，随着成矿作用进行向低温和低盐度转化（图3）.

流体成分以Na+-K+-SO42--Cl-体系为主，含量由高到低顺序是Na+→K+→Cl-→F-，SO42-、Ca2＋、Mg2+成分局部会降低.由于受火山作用影响，成矿流体常混入水和二氧化碳.

6 成矿机理

根据大兴安岭地区金属矿床的特征［24-31］，总结了该地区古生代、中生代铜钼多金属矿床的成矿机理特点和规律.

古生代斑岩型铜钼矿床成矿作用机理：成矿区区域变质岩系铜背景值较高（130×10-6），华力西期花岗岩浆产生侵入作用，岩浆侵入作用过程中，形成了多期次的岩浆-热液活动，岩浆向上侵入，产生了一系列的张性断裂系统，岩浆房上部产生扩容，并形成了减压区域，为含矿热液提供了大量的空间，引导含矿流体向压力降低方向移动.流体在运动过程中与围岩产生水和矿质的双重交换作用，形成含矿热液.流体运动过程中，对围岩产生交代形成蚀变，主要有钠化、钾化、大面积硅化、黑云母化和青磐岩化.铜矿化在黑云母化阶段形成，黑云母化与铜矿化具有密切的关系.黑云母化阶段铜可富集到1000×10-6～2000×10-6.在绢云母化阶段，产生硅酸盐水解，铜进一步产生活化、转移富集，矿化达到4000×10-6～7000×10-6，构成工业矿体.高侵位的小斑岩体常产生高品位的矿石堆积.

中生代火山－次火山热液型矿床成矿作用机理：太平洋板块在印支—燕山期向西北产生俯冲作用，使得尔布干深断裂带、嫩江断裂、乌努尔鄂伦春断裂、西拉木伦河断裂、大兴安岭中脊断裂等复活.燕山期NW向拉张断裂活动，产生花岗岩类岩浆侵入作用，形成许多中心式火山喷发机构.火山作用多期活动同时，有二长花岗斑岩和黑云母花岗岩浆侵入，形成了Cu、Mo、Pb、Ag等矿化，具有多期脉动作用的成矿特点.火山机构的断裂构造、火山通道和火山碎屑构造发育，热力泵作用导致热流体运动强烈.成矿流体来源于岩浆水和大气降水混合，流体产生对流循环，这种混合热流体由于既富挥发分又富碱质，同时对围岩具有强烈的萃取和交代反应能力.如乌奴格吐山铜钼矿床就是这种成矿机理，其成矿模式见图4.

图4 乌奴格吐山铜钼多金属矿床模式图Fig.4 Model of the Wunugetushan copper-molybdenum polymetallic ore deposit

7 结论

（1）大兴安岭地区铜钼成矿类型有斑岩铜钼矿床和火山－次火山热液型铜钼矿床.

（2）斑岩型铜钼矿化主要形成于古生代，该区铜钼矿化作用主要与古生代的侵入作用有关.矿化围岩为加里东期花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、华力西期花岗闪长岩和二长花岗岩，燕山期花岗闪长岩和黑云母花岗岩.华力西期矿床形成于陆缘岩浆带、造山带和深大断裂带中.

火山－次火山热液成矿作用与中生代火山作用有关.燕山期形成的火山岩有安山岩、英安岩、流纹岩、安山玢岩、流纹斑岩和火山碎屑岩.

（3）铜钼矿床为多阶段脉动性成矿，个别矿床经历了加里东期和燕山期的火山作用和侵入作用.

（4）大兴安岭铜钼矿床主要由陆缘岩浆带、造山带、深大断裂带的火山－次火山作用及小型侵入作用形成，成矿流体沿着火山机构、岩浆侵入构造、区域构造等运移，由热动力、压力、扩散力等导致成矿流体产生上升运动和局部循环运动.成矿流体的迁移、萃取、扩散、交代作用等使成矿物质富集成矿.

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Abstract：The copper-molybdenum deposits in Daxinganling region are related to the Paleozoic and Mesozoic hypabyssal intrusive and volcanic-subvolcanic rocks.Those deposits were formed in the epicontinental magmatic zones,orogenic belts and deep-fracture zones,during Caledonian,Variscan and Yanshanian epochs.The wall rocks consist of granodiorite,granodioritic porphyrite,adamellite,andesite,dacite,rhyolite,andesitic porphyrite,rhyolitic porphyry and pyroclastic rocks,with alterations of silicification,sericitization,K-feldspathization,hydromicazation,illitization,chloritization and carbonation.The main industrial elements in the ore are Cu and Mo,associated with Ag,Au,Re etc.The metallogenesis are in two types,i.e.porphyry copper-molybdenum deposit and volcanic-subvolcanic hydrothermal deposit.

Key words：copper-molybdenum deposit;hypabyssal intrusion;volcanic-subvolcanic rock;Daxinganling

METALLOGENESIS OF THE COPPER-MOLYBDENUM DEPOSITS RELATED TO HYPABYSSAL INTRUSIVE AND VOLCANIC-SUBVOLCANIC ROCKS IN DAXINGANLING REGION

JIA Bin，YANG Hong-zhi，ZHANG Chun-peng，LIU Gui-xiang
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,Shenyang 110034,China）

1671-1947（2010）03-0197-06

P612；P618.41；P618.65

A

2010－09－07；

2010-12-02.李兰英编辑.

中国地质调查局“大兴安岭成矿带铜多金属矿勘查选区研究”项目（编号1212010631506）资助.

贾斌（1957—），男，地质矿产博士，研究员，1982年毕业于长春地质学院，从事矿床、火山岩的研究和管理工作，通信地址沈阳市黄河北大街1号，邮政编码110034，E-mail//syjbin2728@163.com