褚松涛,陈刚刚
(丰源钼业有限责任公司,河南 嵩县 471434)
雷门沟钼矿床矿区内出露地层主要为新太古界变绿岩系太华群片麻岩—混合岩系。其主要岩性为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩和黑云角闪斜长岩、混合岩,原岩为铁镁质长英质火山岩。斜长角闪岩常呈透镜体产于以上岩层中,以上岩石受不同程度混合岩化和花岗岩侵入隐爆影响,形成各种混合岩化片麻岩、混合岩和爆破角砾岩,且部分成为赋矿岩石。
矿区地表出露15个含矿爆破角砾岩体,长度从几十到几百米不等,形态各异。在垂向上随着深度增加有规律地收敛变小,呈现为漏斗形、楔形。角砾岩体与围岩接触界线比较清楚。
角砾岩体出露在花岗斑岩体的顶部和边部,在花岗斑岩体和接触带附近,角砾岩呈环状卫星体展布。
角砾岩体成分复杂,主要为片麻岩类和安山岩类,次为花岗岩类和脉岩类。角砾大小悬殊,一般在10~50 cm范围内。角砾形态各异,混杂交生,多为棱角状、次棱角状,少量为浑圆状,这些说明角砾在形成过程中有上迁下移的搬运过程。多数角砾岩体具有钼矿化,根据钻孔40个光谱样Mo含量的分析统计,已构成钼矿体(图1)。
雷门沟钼矿床分布于龙脖—花山背斜的南东翼,矿区内地层呈单斜产出,其片麻理走向与区域片麻理走向一致,呈北东—南西向,其产状倾向120o~135o,倾角25o~35o。区内断裂构造发育,表现出多期次活动、力学性质多次转变的特点。主要为近东西向张性断裂、北西向压扭性断裂和北东向张扭性断裂。
区内岩浆活动频繁,主要有新太古代略晚于绿岩系并侵入其中的变质花岗岩类(TTG岩系)。该岩系已变成各种片麻岩、混合岩。其次为燕山晚期(99.3~104 Ma,K-Ar)侵入变质花岗岩—绿岩系的成钼花岗岩复式小岩株,其岩浆演化序列为:石英斑岩脉→花岗闪长斑岩脉→微—细粒斑状花岗岩、花岗斑岩→角闪二长花岗斑岩脉。与成矿直接有关者为微—细粒斑状花岗岩和花岗斑岩。另外还分布有少量元古宙辉长辉绿岩、中生代正长岩脉、花岗闪长斑岩脉等。
图 1 雷门沟钼矿床地质略图
成矿花岗岩体出露面积约1 km2,平面上为不规则的长条状,垂向上为向西侧伏的漏斗状,四周接触面向内倾斜,倾角45o~80o。岩体以横24线为界,以东出露地表,以西隐伏于Br8角砾岩体之下。岩体侵入主要受NWW向断裂控制。该岩体在横线16线以东,中部为微—细粒斑状花岗岩,边部为细—微粒斑状二长花岗岩,以西主要为花岗斑岩,三种岩石之间呈渐变过渡关系。据微—细粒斑状花岗岩和花岗斑岩采样分析结果,岩石具有高硅富碱高钾的特点,氧化程度较低。从开采的情况看,花岗岩岩体的矿化规律为:自接触带向岩体中心矿化由强到弱。
矿床内主要矿体有两个,其中Ⅰ号矿体东西长2 000 m,一般厚250 m,呈向南侧伏的板状体;Ⅱ号矿体东西长1 000 m,厚50~250 m,呈向南侧伏的板状体。全矿床钼平均品位0.071 %。矿体呈半环状产于花岗岩体与片麻岩的内外接触带附近[1],局部可出现在外接触带600 m范围内。
2.2.1 矿石物质组成
地表氧化矿中,金属矿物主要是褐铁矿,次为钼华及孔雀石。原生矿石中,金属矿物主要有黄铁矿和辉钼矿,次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿等,另有微量白钨矿、辉锑铅矿、斜方辉锑铅矿、自然金、磁黄铁矿等。脉石矿物主要有石英、斜长石、钾长石、绢云母,次为高岭石、硬石膏、萤石及微量方解石、角闪石、绿泥石、绿帘石、黑云母及沸石等。
据矿区内27个矿石样品化学全分析,组合分析及光谱半定量分析结果表明:构成矿石的基本成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O,成矿元素以MoS2为主,伴生有用组分为Cu、Pb、Zn、S等,S可综合利用。
2.2.2 矿石结构构造
矿石中常见有自形—半自形晶粒状结构、他形晶粒结构、少量的包含结构及交代假象和交代残余结构等。矿石构造主要有角砾状构造、浸染状—细脉浸染状构造、脉状—网脉状构造和晶洞构造等。
矿石构造自斑状花岗岩岩体中心向外至蚀变围岩中,有如下变化规律:以浸染状构造为主—以细脉浸染状构造为主—以细脉、网脉构造为主—以脉状构造为主。
2.2.3 矿石类型
矿区内矿石按自然类型可分为氧化矿、混合矿和原生矿三种;按矿物成分可分为花岗岩型、角砾岩型和片麻岩型;按结构构造可分为浸染状、脉状—网脉状和角砾状钼矿石。
雷门沟钼矿床的围岩蚀变与矿化特征与一般斑岩型钼矿基本相似,发生于岩体和硅铝质岩石中。就其发展进程而言,可分为岩浆晚期溶液的交代蚀变和岩浆期后气化-热液交代蚀变。前者主要发育于岩体内部,后者发育于包括岩体在内的所有岩石中。岩浆晚期的交代蚀变是岩浆冷凝结晶过程中析出的热液对基本固结的岩石进行的交代,主要为面型钾长石化、钾长石—石英交代,表现为钾长石、石英是不规则状、云雾状、因块状交代斜长石及形成钾长石斑晶、石英团块和“条纹岩”,无矿化产生。岩浆期后热液蚀变主要有石英化、绢云母化或绢英岩化、钾长石化,次为黑云母化、高岭石化、萤石化、绿泥石化、方解石化等。由于矿床内溶矿岩石的化学活动性差,相对脆性,而产生裂隙,因此蚀变矿化主要表现形式为沿多组裂隙充填(为主)细脉和网脉状,次为脉侧粒向交代和浸染状矿化。与钼矿化最为密切的蚀变为石英化、钾长石化和黄铁绢英岩化。
根据脉体的矿物组合及其穿插关系可将矿化蚀变从早到晚分为以下阶段:1)基本无矿化的钾长石—石英阶段:发生于岩浆晚期,在岩体中表现形式如上述,在围岩中以石英细脉、钾长石细脉和石英—钾长石细脉形式出现。2)硫化物—石英阶段:发生于岩浆期后阶段,以形成基本不含钾长石的硫化物细脉和硫化物石英细脉为特征。伴有绢云母化。3)硫化物—萤石—钾长石—石英阶段:发生在岩浆期后阶段,以形成含钾长石、萤石的各种硫化物—石英细脉为特征。4)硫化物—方解石—石英阶段:发生在成矿后期,以形成含方解石的各种硫化物—石英细脉为特征。5)绿泥石—高岭石阶段:属成矿尾声,形成不含矿的高岭石、绿泥石。
钼矿化主要形成于2)、3)阶段,其次为4)阶段。
各种蚀变自岩体中心向外,大致有如下分带现象:钾长石化带—石英绢云母化带—青盘岩化带。
2.3.1 钾长石化带
矿区内钾长石化发育,主要分布在斑岩体内部靠中间部位,自岩体中部到边部逐渐减弱。钾化系岩浆晚期自变质作用交代钾长石形成的蚀变,在岩石中主要呈斑晶产出,在交代生成的钾长石内常可见斜长石包体及斜长石残余。辉钼矿在钾化强烈的地方主要呈浸染状产出。
2.3.2 石英绢云母化带
矿区内石英化最为发育,主要分布于岩体和围岩中,主要钾长石化带之外从成矿前期到成矿后期均有出现,是一种与辉钼矿矿化最为密切的近矿围岩蚀变,几乎所有的辉钼矿石中均可见石英化现象,是矿区最主要的蚀变类型,它形成的时间长,蚀变强,分布广。大致可分为三期,各期石英化的强度,表现形式及伴生矿物和成矿相关关系均有差异。
1)成矿前期石英化。多呈团块状,局部也可见无色透明石英,产在花岗岩中心部位,有时在内外接触带也可看到。常见被成矿期各种硅化石英细脉切穿。
2)成矿期硅化石英细脉。脉宽一般在0.8~5 mm,延伸数厘米到数十厘米,常与萤石、方解石、绢云母及各种硫化物交织共生,其中辉钼矿多呈细小鳞片状沿脉壁分布,有少量分布在脉体中间。按组成矿物质不同,可分为辉钼矿绢云母石英细脉、辉钼矿萤石石英细脉、多金属硫化物石英细脉和矿化方解石石英细脉等。
3)成矿后期硅化石英细脉。多呈乳白色半透明石英脉,脉宽多为0.5~3 mm,未见与其它矿物共生,切穿各种矿化石英细脉。
2.3.3 青盘岩化带
青盘岩化主要分布在外接触带的角闪质类岩石和西部顶盖角砾岩体中,包括绿泥石化、高岭石化、碳酸盐化和黄铁矿化等。
从矿区内各钻孔内主要矿体的平均品位来看,花岗岩体中间部位为0.065 %~0.069 %;内外接触带处为0.061 %~0.94 %;蚀变围岩中为0.063 %~0.079 %;从揭露的实际情况看,与钻孔内的品位变化基本一致,在花岗岩体的内外接触带处矿层增厚品位较富,因此确定花岗岩体的内外接触带为矿区的矿化富集地段。
从矿区内各横勘探线剖面中主矿体之平均品位看,矿体的品位有自中间向东西两端逐渐变贫的变化规律,其表现为中间部分的第16横线、第8横线和第24横线的平均品位为0.074 %~0.076 %;其两侧的第1横线和第32横线的平均品位为0.069 %~0.070 %;而东西两端的第9横线和第40横线的平均品位为0.066 %。
豫西华熊台缘坳陷目前发现的10个钼矿床全部分布于太古宙和元古宙地层中,钼矿成矿时代为燕山期,与赋矿地层时代相差甚远,反映了我国燕山期构造岩浆活动强烈和成矿作用出现高峰的特点。
小秦岭、崤山、熊耳山、鲁山地区太华群和古元古界基底地层平均含钼量为2×10-6~4.1×10-6(据400多个样统计),熊耳群安山岩类平均含钼3.8×10-6~6.5×10-6(据300多个样统计),栾川群和官道口群各组平均含钼量为1.31×10-6~19.50×10-6。其中基底中基性火山岩和盖层栾川群白术沟组、 三川组长石片岩、石英砂岩、千枚岩含钼较高[2-7]。表明包括雷门沟钼矿在内的华熊地块钼钨成矿带的基底和古老盖层具有富钼的特点,导致东秦岭北部钼的区域地球化学异常带的出现,并与华南富钨贫钼的地球化学特点呈鲜明对比,这就为形成包括本区在内的东秦岭成钼岩体的富钼壳幔质重熔型岩浆提供了丰富的物质来源,成为区内钼矿成矿的矿源层。
大量研究资料表明,钼矿化对于岩性并无明显的选择性。不同围岩在物理化学性质上的较大差异只能导致矿床类型、蚀变、矿石类型即矿化表现形式的不同。雷门沟矿床的赋矿岩石为硅铝质岩石,相对脆性,易产生裂隙,化学活动性相对稳定,不易被交代,故蚀变主要以线型钾化、石英化、绢(云)英岩化为主,矿化以细脉充填为主,属典型的斑岩型钼矿床。
现有资料表明:区内太古宙和元古宙的岩浆活动并未形成钼矿床、仅燕山晚期岩浆活动形成了包括雷门沟钼矿在内的整个成矿带的众多钼矿。在区域地球化学背景、花岗岩的成因类型有利形成钼矿的前提下,评价花岗岩是否可能形成有工业价值钼矿床的指标主要包括岩浆分异演化与岩石系列、岩体主要化学成分、岩体成矿元素与挥发分含量等。
3.2.1 岩浆分异演化和岩石系列与成矿关系
辽宁岭前钼矿床:黑云母花岗岩→粗粒斑状花岗岩→细粒斑状花岗岩→花岗斑岩(脉);金堆城钼矿床:黑云母花岗岩→花岗斑岩→花岗斑岩脉;上房沟钼矿床:斑状黑云母二长花岗岩→花岗斑岩→花岗斑岩脉;三道庄—南泥湖钼矿床:斑状黑云母花岗岩→斑状花岗岩;雷门沟钼矿床:石英斑岩脉→花岗闪长斑岩脉→微—细粒斑状花岗岩、花岗斑岩→角闪二长花岗斑岩脉。近年来,在河南燕山期大花岗岩体(岩基、岩株)中发现许多与岩浆演化晚期形成的细—中粒斑状花岗岩有关的大型、超大型钼矿床,引起了人们的关注,这是钼矿找矿的新方向。
3.2.2 岩石化学成分与成矿的关系
我国和世界主要钼钨矿床成矿岩体和复式岩体中直接与矿化有关的花岗岩石SiO2含量多为71%~76.33%,其中矿化强度大者SiO2含量多大于73%,明显高于戴里花岗岩SiO2含量(70.18%),远高于我国主要以铜为主的成矿岩体(62.94%~67.23%)[8-10],雷门沟岩体SiO2含量为73.13%,表明钼(钨)成矿岩体具有高硅的特点。
我国成钼岩体与成矿直接有关的花岗岩K2O+Na2O含量多为7.51%~10.16%,K2O/Na2O比值多为1.40~3.75。雷门沟岩体K2O+Na2O含量为8.41%,K2O/Na2O比值为3.00,远高于成铜岩体和非成钼岩体,具有富碱高钾特点。因此高硅富碱高钾的燕山期花岗岩对成钼有利。
3.2.3 岩体富含成矿元素
我国多数成矿岩体含Mo(10~328)×10-6,含F>300×10-6,含Cl>30×10-6;雷门沟岩体含Mo 57.9×10-6,含F (831~1 020)×10-6,含Cl 30×10-6。这些元素都对成矿有利。
燕山晚期强烈的构造活动,深部应力带局部逸散增温和释放构造摩擦热,以及在构造低压区聚集大量挥发分,促使断裂重熔发生,从而使深部富钼矿源层重熔形成与成矿有关的壳幔重熔花岗岩浆,并在有利的构造部位侵入就位,形成成矿花岗岩体。在岩浆侵入和成矿期构造活动产生的接触带构造和断裂、裂隙系统,控制了蚀变、矿化的空间分布和细脉、网脉的具体产出。
1)存在古老陆块基底和盖层富钼的矿源层;
2)具有高硅富碱高钾、分异程度较好、富含成矿元素和挥发分的燕山晚期花岗岩岩体;
3)岩体内及其围岩中发育有以硅化和钾化为主的强烈的面型和线型热液蚀变,并具有一定的蚀变分带;
图2 东秦岭钼矿带区域地质图(据李诺等,2007,略有修改)
4)从雷门沟钼矿产出的隐爆角砾岩特征来看,与毗邻的祁雨沟爆破角砾岩型金矿床的角砾岩十分相似,应为相同机制下的产物。不同的是,雷门沟斑岩体侵位可能更浅,剥蚀程度高,顶部主要含金角砾岩已被剥蚀掉;而祁雨沟金矿形成有关的岩体可能侵位较深,目前尚未见及。加上剥蚀程度低,其上部含金角砾岩体大都得以保留。如果该认识正确,在祁雨沟金矿深部的斑岩体中可能找到有价值的钼矿床。
通过对该矿床地质特征的研究和主要控矿条件的分析,概略总结了该类型钼矿的基本特征和成矿规律,正确合理地指导了矿山生产,同时也为今后区域内找寻该类型矿床指明了方向。
[1]毛 磊. 河南钼矿成矿规律刍议[J]. 现代矿业, 2009(7):90-91.
[2]罗铭玖,黎世美,卢欣祥,等. 河南省主要矿产的成矿作用及矿床成矿系列[M]. 北京: 地质出版社, 2000:56-81.
[3]罗铭玖,张辅民,董群英,等. 中国钼矿床[M]. 郑州:河南科学技术出版社, 1991:329-440.
[4]秦正永,林晓辉,郭鹏志. 天津蓟县东山隐爆角砾岩型金矿地质特征[J]. 地质调查与研究, 2003, 26(3):169-176.
[5]白凤军,肖荣阁. 东秦岭钼矿的主要类型、成矿特征和成矿时代[J]. 矿产与地质, 2009, 23(6):500-506.
[6]李永峰,毛景文,胡华斌,等. 东秦岭钼矿类型、特征、成矿时代及其地球动力学背景[J]. 矿床地质, 2005, 24(3):292-304.
[7]黄典豪,吴澄宇,聂凤军. 陕西金堆城斑岩钼矿床地质特征及成因探讨[J]. 矿床地质, 1987, 6(3): 22-34.
[8]河南有色地勘局第五地质队. 外方山—熊耳山—崤山钼金多金属成矿规律与找矿预测[R]. 2008.
[9]李 云,王文娟,郭 锐,等. 河南省钼矿床赋存特征[J]. 中国钼业, 2007, 31(3):10-13.
[10]郭保健,李永峰,叶会寿,等. 熊耳山Au、Ag、Pb、Mo矿集区成矿模式与找矿方向[J] . 地质与勘探, 2005, 41(5):43-47.