内蒙古曹四夭钼矿床元素分带特征及找矿方向

李文智，班宜红，李香资，权知心，丁军召，岑朝正，张一

（河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，许昌 461000）

内蒙古曹四夭钼矿床元素分带特征及找矿方向

李文智，班宜红，李香资，权知心，丁军召，岑朝正，张一

（河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，许昌 461000）

河南省地勘二院新发现的内蒙古兴和县曹四夭钼矿是一个超大型斑岩型矿床，目前圈定钼矿体分布面积2.22 km2，东西长1994 m，南北宽1612 m，平均厚度508 m，共估算（333）钼矿石量225万吨，钼金属资源量175万吨，平均品位0.078%。对该钼矿体元素分带特征的研究结果显示：1）元素围绕钼矿体呈规律环状分带现象；2）从中心向外围由高温元素到中低温元素呈依次展布的各自独立的地球化学异常分带；3）围绕钼矿体有高中低温矿产分带规律，应注重对成钼作用同期形成的铅锌金等多金属矿产的找寻；4）标型元素比值可以有效圈定钼矿体边界及指示岩浆运移通道；5）矿体主要产出于燕山期少斑花岗斑岩外接触带，构造-岩浆岩带是钼矿床产出的有利场所；6）大同—尚义北东向构造-岩浆岩带相关联的小岩枝上侵部位是寻找类似矿床的重要找矿方向。

曹四夭钼矿床；矿体特征；元素分带；分带模型；矿产分带；找矿方向；内蒙古；兴和县

自从格里戈良等人[[11]]提出热液矿床原生晕典型综合分带序列以来，国内外学者对原生晕分带性进行了广泛的研究。研究表明[[22]]，热液矿床原生晕具有非常相似的分带序列，进一步说明了热液矿床中元素分带性的普遍性。内蒙古兴和县曹四夭钼矿床矿体连续性好、规模大、矿体留存完整，为典型斑岩型钼矿，其钻孔原生晕的元素分带特征研究成果表明：围绕钼矿体元素具有非常典型的高中低温环状分布特征，标型元素Mo/Cu比值可以有效圈定矿体矿化边界及指示岩浆运移通道，元素分带特征研究对建立矿体预测的地球化学标志或分带模型，为研究钼矿的成矿作用，预测深部矿体，指导找矿及钻孔施工等方面都收到了较好的效果。

1 曹四夭钼矿区地质特征

1．1 大地构造位置及区域地质背景

勘查区大地构造位置位于华北地台北缘内蒙古台隆凉城断隆东部（按板块构造理论为华北陆块北缘阴山隆起东部），区域上勘查区位于大同-尚义北东向构造-岩浆岩带中段[[33]]，处于大同-尚义北东向构造-岩浆岩带、岱海-黄旗海北东东向断裂带、商都-蔚县北西向构造-岩浆岩带与呼和浩特-集宁-赤城近东西向深大断裂“米”字型交汇部位西南侧[[44]]（图1）。

图1 曹四夭钼矿床区域地质略图Fig．1 Summary regional geology map of the Caosiyao molybdenum deposit（根据阎国翰等，2007；孙荣圭等，1986；聂凤军等，2012资料改编）

大同-尚义北东向构造-岩浆岩带、商都-蔚县北西向构造-岩浆岩带与呼和浩特-集宁-尚义-赤城近东西向深大断裂三者交汇于兴和县与尚义县交界的大青山，在其核心部位岩浆侵入形成了大青山花岗岩岩基，主体岩性为中粗粒-中细粒似斑状花岗岩。该岩基地表出露约25 km2，根据重力资料推断，其向北西、北东、南西、南东均有大规模延伸，向南西隐伏部分可延伸至兴和县曹四夭、常胜夭及二台子一带。目前通过勘查在曹四夭矿区地表已发现花岗斑岩小岩株出露，在ZK1607钻孔1530.89 m发现了隐伏中粗粒黑云母二长花岗岩，初步认为曹四夭花岗斑岩小岩株与该岩基关系密切，为其岩浆结晶分异晚期的产物。

1．2 矿区地质特征

矿区出露地层主要为中太古界集宁岩群黄土窑岩组（Ar2h）、新生界古近系渐新统呼尔井组和乌兰戈

楚组（E3wl+h）、新近系中新统老梁底组（N1l）、汉诺坝组（N1h）及上新统宝格达乌拉组（N2b），沿河谷低地发育第四系全新统冲积物（Qhal）。矿体主要赋存于太古宙地层中，新生界地层对矿体具有覆盖作用。中太古界集宁岩群黄土窑岩组（Ar2h），主要分布于勘查区中部曹四夭以南及小红土窑一带，以浅粒岩为主，夹变粒岩及富铝片麻岩。曹四夭以南黄土窑岩组与花岗斑岩体接触带硅化、绢云母化、褐铁矿化均较强，为本区钼矿化主要赋存部位(图2)。

图2 曹四夭钼矿区地质图Fig．2 Geological map of the Caosiyao molybdenum mine

区内岩浆岩地表出露主要为中生代早白垩世曹四夭少斑花岗斑岩（K1C2γπ），在ZK0807深部762 m见隐伏的曹四夭少斑花岗斑岩。曹四夭少斑花岗斑岩（K1C2γπ）主要出露于曹四夭村南边，呈小岩株状产出，形态复杂，出露面积约0.02 km2，此外在曹四夭南东小沟边有较多少斑花岗斑岩脉出露。岩石呈浅肉红色-浅黄灰色，斑状结构，基质呈微粒结构，局部呈霏细状结构，块状构造。斑晶以钾长石为主，呈0.5～1 mm半自形板状，含量较少或无，基质主要由微粒状长英质构成。岩石具有较强的黄铁绢英岩化，铁锰矿化及钨钼矿化。

少斑花岗斑岩岩石化学成分见表1,SiO2含量为76.35%，Al2O3为12.87%，过铝指数（A/CNK）为1.95，属过铝质岩石。K2O含量为5.44%，高于中国一般花岗岩K2O含量（4.03%～4.76%），全碱含量（ALK）为5.78，K2O/Na2O值为16.00，里特曼指数σ为1.00，属富钾贫钠的强太平洋型极强钙性岩石。分异指数DI为89.52%，反映其经历了较高程度的分异演化作用，固结指数SI为2.47%，氧化指数Fe2O3/（Fe2O3+FeO）为0.80，说明其为浅成侵入岩，侵位深度不超过3 km。

少斑花岗斑岩微量元素含量见表2，岩石中富含亲石元素Rb、Li、Be、Nb、Zr及亲硫元素As、Sn、In，Cd及亲铁元素Mo，其中成矿元素Mo含量远远超过地壳丰度值，其浓度克拉克值为20，也高于多斑花岗斑岩，与Mo相关的指示性元素As含量也较高，其泰勒浓度克拉克值为2.22，其余元素含量则均低于泰勒值。与元素原始地幔值相比较，Mo、Rb、Sb、、Sn、Cs比较富集，是原始地幔值的100～700倍，Ba、As、Be、Nb、Zr、In、Li、Cd略高于原始地幔值，是原始地幔值的10～100倍，其中成矿元素Mo高于地幔值非常显著。

表2 曹四夭少斑花岗斑岩微量元素分析结果表Table 2 Trace element analysis results of the tlittle spot granite porphyry in the Caosiyao molybdenum deposit

少斑花岗斑岩稀土元素含量见表3，ΣREE为

122.388×10-6，不及赫尔曼世界花岗岩稀土均值250×10-6的一半。ΣCe/ΣY值为7.033，轻重稀土分馏明显，属轻稀土富集型，La/Sm值为5.26，S m/Nd为0.225，δEu为0.224，有显著的负铕异常，与多斑花岗岩相比，稀土元素总量降低，负铕异常急剧增大，重稀土相对富集，说明其分异程度更高，可能为多斑花岗岩进一步演化的产物，也可能有更多幔源物源物质加入。经中科院地科所同位素室对7颗粒锆石U-Pb法测得其年龄为137±12 Ma，属早白垩世。

表3 曹四夭少斑花岗斑岩的稀土元素含量及有关参数表Table 3 REE elements and the related parameters of the tlittle spot granite porphyry in the Caosiyao molybdenum deposit

曹四夭斑少斑花岗斑岩SiO2含量高（76.35%）、Al/CNK值为1.95＞1.05，岩体以小岩株产出，侵入于太古宙黄土窑岩组，具强云英岩化，少斑花岗斑岩中不透明矿物主要为磁铁矿及少量钛铁矿，属石原舜三（1977）的花岗岩分类中的磁铁矿型花岗岩，在高氧逸度下形成的，说明少斑花岗岩岩浆有下地壳或上地幔深部物质加入。据S型、I型花岗岩判别图解，少斑花岗斑岩也落在S型与I型花岗岩过渡带，兼有S型与I型过渡特征，在同熔与改造型花岗岩判别图解中少斑花岗斑岩同样也投在同熔型花岗岩区，进一步说明其形成环境、物质来源与多斑花岗斑岩大体相同。区内地表出露的少斑花岗斑岩（K1C2γπ）均具钨钼矿化，目前认为本区钼矿化与少斑花岗斑岩密切相关。

矿区内断裂构造比较发育，以北东向、北西向为主，次为近南北向，规模均较小。北东向、北西向构造带内以碎裂岩为主，构造岩大多具硅化、绿泥石化、绢云母化，并具褐铁矿化、黄铁矿化。近南北向断裂构造多有石英(细)脉充填。多期次构造活动为含矿热液运移和储存提供了极其有利的场所。

1．3 矿体地质特征

矿体主要分布于隐伏花岗斑岩顶部，矿体下距岩体50 m(ZK0807)，钼矿化体范围较大,位于曹四夭村南呈椭圆状，东西长约1994 m，南北长约1612 m。矿体中心出露地表，边部向下延伸尖灭（图3），矿体主要赋存在少斑花岗斑岩外接触带中太古界黄土窑岩组地层中，但钼矿对围岩性质选择性不强，主要和岩石裂隙发育度相关，辉钼矿主要顺裂隙充填，裂隙越发育，矿体品味越高。最大单孔见矿厚度912.22 m，平均品位约0.1%。平面投影面积2.22 km2，矿体平面形态为近等轴的椭圆形，纵、横剖面图上矿体呈近似层状-透镜状，矿体中心部位无低品位矿及夹石分布，矿体周边低品位矿及夹石增多，快速分枝变薄尖灭。矿体形态简单，厚度较稳定，品位变化均匀，矿体厚度与品位变化呈正相关关系，厚度大则品位高。

图3 横08勘探线矿体剖面图Fig．3 Ore body profile of the transverse No．8 prospecting line

2 元素水平分带及异常分带特征

围绕钼矿体所做的1：1万地球化学岩屑测量异常剖析图（图4）显示：①在曹四夭村南约1 km为Mo异常中心部位。围绕Mo异常，各单元素异常套合特征明显，为矿致异常特征；②Mo、W单异常面积大，强

度高，内中外带发育齐全，且内带清晰，浓集梯度大，显示矿体已剥蚀出地表；③Mo异常呈面状分布，且内、外均存在组分异常分带，外组分异常呈环状分布，显示异常成因与岩浆活动密切相关[[55]]；④综合异常内外带均有伴生和指示元素异常重复出现，而Mo异常仅存在内带，证明异常受至少两次岩浆热液活动控制[[66]]。

图4 曹四夭钼矿综合异常剖析图Fig．4 Comprehensive anomaly profile of the Caosiyao molybdenum deposit

根据水平分带公式Ka=Naj/∑Nai(i=1、2、…，j=1、2…)得出的曹四夭钼矿床地表元素水平分带（东西向）为：从矿体中心至外围为Mo (Sb)-W(As)-Zn-Pb-Sb-As-Cu-Au（W）。Sb、As、W在矿体中心和外围重复出现和矿区异常分带现象吻合，反映岩浆热液活动的叠加效应。

根据元素水平分带[[77]]选取出Mo+W+Zn(地表矿体及近矿元素)和Cu+As+Sb(地表远矿及指示元素)分析，数据经标准化处理，两组元素比值平面等值线图(图5)显示如下特征：

蓝线区域为等值线梯度带。右边梯度带推测为钼矿体边部特征，辉钼矿化逐渐变弱与黄铁矿化逐步变强对应。当梯度带等值线小于1.3时辉钼矿化逐次尖灭。左边梯度带由于新地层覆盖关系，有效化探样品不足，该梯度带推测只能反映钼矿体受覆盖。梯度带内高值区域，推测为钼矿体的一级成矿潜力区，即品位规模最好地段。

在化探样品有效的前提下，(Mo+Zn+W)/(Cu+ As+Sb)等值线梯度带环绕的面状区域内为钼矿体主体分布范围，等值线强度和浓集规模反映钼矿体品位和厚度特征[[88]]，这正是少斑花岗斑岩与中太古代黄土窑岩组外接触带的分布区域。

元素水平分带及异常分带特征表明围绕曹四夭钼矿体中心元素及异常均存在环状分带规律，该规律极易形成矿产呈高中低温环状分带现象[[99]]，所以在对钼矿进行勘查的同时，亦应加强对异常分带范围内与钼矿同期形成的其它如铅锌金铜等金属矿产的寻找。

图5 曹四夭钼矿区1：1万(Mo+W+Zn)/(Cu+As+Sb)平面等值线图Fig．5 1/10 000(Mo+W+Zn)/(Cu+As+Sb)plane contour of the Caosiyao molybdenum deposit

3 钻孔原生晕元素垂直分带特征

本次研究工作共采集了7个钻孔的原生晕样品，分别为ZK0000、ZK0800、ZK0815、ZK0807、ZK1607、ZK1616、ZK1624。以劈心法按5 m长连续均匀采样，共采集原生晕样品1056件。

采样线金属量比值分带指数法[[1010]]计算出的主要钻孔分带结果见表4。

元素垂直分带序列显示：

（1）ZK1607、ZK0807全孔和矿下的分带序列基本一致，表明钻孔已完全有效穿透钼矿体，钻孔结束

在钼矿化影响范围之外。

（2）ZK0800全孔分带序列Mo排在低温远程指示元素Sb之后，但Mo分带位置靠上，且矿下分带序列W和Bi排位靠后，表明钻孔终孔位置已基本有效控制钼矿体，但仍未远离钼矿化影响范围圈。

（3）ZK0000的全孔和矿上元素垂直分带序列基本一致，但矿下高温元素W和Bi分带位置靠下，表明钻孔终孔位置离钼矿体边界较近，但已基本控制钼矿体。

（4）低温元素As、Sb和高温元素W、Bi在分带序

列中的跳跃现象，反映成钼作用的多期次多阶段特征。

表4 曹四夭钼矿区钻孔原生晕垂直分带结果一览表Table 4 Primary halos vertical zoning results of the drillings in the Caosiyao molybdenum deposit

为更直观更形象表达钻孔原生晕各元素之间的分带关系，本文把横08和横16两条勘探线上的五个原生晕钻孔按90°方位做成投影剖面，在剖面上分别绘制各个元素的分带指数等值线图（图6），该图清晰表达了如下特征：

（1）Mo/(Cu+Sb)元素比值等值线异常范围与钼矿体吻合程度较高，异常范围包含了成钼作用的矿化范围，该图显示钼矿化已剥蚀至出露地表，ZK0807下方异常U型异常带为成矿母岩形成的岩枝及上侵部位[[1111]]，成矿母岩分异演化后与赋矿空间之间咽喉状通道为含矿热液主要运移通道（图中绿色线条和箭头方向表示含矿汽水热液来源及运移方向）。

（2）Mo元素分带等值线图显示钻孔控制钼矿主体部位，ZK0815基本有效控制边部，ZK1624对边部已完全控制，钼矿体在ZK0800-ZK0000间地表为剥蚀出露区，但矿体留存基本完整。

（3）W和Bi元素分带等值线图显示作为和Mo同为高温元素，W和Bi的主要分带等值线在钼矿体周围呈环状分布，和钼矿体紧密扣合，但W主要作为钼矿体前缘晕指示，Bi则在钼矿体前缘及尾晕部位均存在分带现象。

图6 曹四夭钼矿区ZK0815-ZK1624钻孔原生晕垂直分带指数等值线图Fig．6 Primary halos vertical zoning index contour of the ZK0815-ZK1624 Drilling in the Caosiyao molybdenum deposit

(4)Cu、Sb元素主分带线位置主要位于钼矿体及钼矿化边界，在钼矿主矿体部位，Cu呈低缓负异常区，钼矿及矿化边界Cu和Sb分带指数等值线呈陡变梯度带，因此本矿区把Cu和Sb作为标型元素利用Mo/（Cu+Sb）比值梯度带来推定钼矿体边界且取得较好效果。

(5)Pb、Zn、Ag元素分带指数等值线异常亦主要围绕钼矿体呈环形分布，但相比W、Bi其分带位置在高温元素外围，相对远离岩体岩枝侵入部位[[1212]]，为钼矿中程指示元素。

(6)其它元素如Au、As等和钼矿都呈有不同程度的规律分带现象，但Au、As表现为相关性较弱；As主要和构造带关系密切，在曹四夭成钼作用主要析出位置在岩体岩枝上侵咽喉上部，以及矿体热液运移的远程前端，二元素只可作钼矿一般远程指示元素看待。

4 曹四夭钼矿元素分带模型的建立及找矿方向

通过对曹四夭钼矿区元素水平及钻孔原生晕垂直分带的研究以及对钼矿地质特征的分析，可以大致梳理出曹四夭超大型钼矿的成矿模式及元素理想分带模型：即岩浆上侵成岩枝，随着温度压力环境改变岩浆不断分异演化，温度压力越来越大，遇见岩石脆性较强或裂隙发育区，岩浆混入地下水成汽水热液陡然释放，随温度和压力降低元素有规律析出，形成环状元素分带（图7）。

图7 曹四夭钼矿床元素分带理想模型Fig．7 Elements zoning model of the Caosiyao molybdenum deposit

成钼作用是以钼为中心的析出过程，有由钼矿体中心至边部元素按高中低温元素顺序排列。曹四夭钼矿元素理想分带模型是Mo-W-Bi-(Au）-Cu-Pb-Zn-Ag-(Au)Sb-As。

分带模型清楚地反映了钼矿体赋存部位、元素的水平及垂直分带特征。斑岩型钼矿的形成，虽然具有多期次多阶段，但钼的富集必有一个主成矿期[[1313]]。分带模型的建立表明，尽管不同时期有不同的蚀变矿化相互叠加，但终不能破坏主成矿期在成矿作用过程中所形成的地球化学异常分带结构[[1414]]。

通过元素分带特征研究，总结出的结论及找矿方向是：

（1）曹四夭钼矿元素分带理想序列对同类型钼

矿有普遍及借鉴意义。

（2）元素环状分带、异常环状分带与矿产环状分带规律一脉相承，相辅相成。指数等值线图更形象直观地表达了这种规律。

（3）标型元素比值可以有效圈定钼矿体边界及指示岩浆运移通道。

（4）化学元素的水平及垂直分带序列的确定对研究矿体的规模及剥蚀程度、赋矿部位，区分伴生矿产及对成矿机理研究等有重要意义。对曹四夭的钻孔原生晕垂直分带序列进行研究，对钼矿区钻孔施工有重要指导意义。

（5）围绕钼矿床外围应注重寻找同期可能形成的铅锌金等矿产；

（6）大同-尚义北东向构造-岩浆岩带相关联的小岩枝的上侵部位是寻找类似矿床的地质方向。

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Abstract：Based on the data obtained from 1:50 000,1:200 000 and 1:250 000 regional geological survey and combining with the tectonic facies analysis methods,the tectonic facies map of Shandong was proposed.In this process,we found eastern Shandong was different from western Shandong in strata,magmatism,structural setting and mineralization.Accordingly,this work divided the Jiaoliao landmass into twoparts:western Shandong landmass and Bohai landmass.As one of the sub-tectonic units of North China Block,Bohai landmass is a triangle-shaped area to the east of Tanlu Fault zones,south of the Sulu-Dabie high-pressure and ultrahigh-pressure metamorphic belt and north of the Xingmeng orogenic system.Bohai landmass has its unique evolutionary historical perspective.It experienced mainly four stages of tectonic evolution:①the formation of the continental nucleus in the early Neoarchean,②the crustal accretion in the Neoarchean,③the formation of passive margin and foredeep basin in the Paleoproterozoic and④the final completely conjoined,synchronize with North China Craton. Bohai landmass might have been formed from ancient continental crust(supracrustal rock-TTG rock series),and experienced extensive complex rift basins,collision orogenic,uplift and denudation processes.

Key words：Bohai landmass;tectonic facies;spatio-temporal structure;subdivision;evolutionary phases

Element Zoneation and Prodpecting of the Caosiyao Mo Depodit in Inner Mongolia

LI Wen-zhi，BAN Yi-hong,LI Xiang-zi,QUAN Zhi-xin, DING Jun-zhao，CEN Chao-zheng,ZHANG Yi
(NO.2 Geoexploration Party of Henan Bureau of Geoexploration and Mineral Development，Xuchang 461000，China)

The Caosiyao molybdenum deposit found by the No.2 geological prospecting institute of Henan province in Xinghe County,is a supermassive porphyry molybdenum deposit,and it is the first super-huge type of molybdenum deposit in Inner Mongolia.The distribution area of molybdenum ore has been delimited with a total area of 22.2 km2,1994 meters long from east to west,1612 meters wide in south-north direction,and 508 meters in average thickness.Ore reserves are estimated with 2.25 million tons,molybdenum resource 1.75 million tons and average grade 0.078%.Among them,the industrial ore(333)is 1.38 million tons,and the metal reserve is 1.4 million tons,the average grade reaches to 0.102%.Based on the research of the molybdenum ore body element zonation,we can reveal the following characteristics of the molybdenum deposit:1)Elements around the molybde-

Caosiyao Mo deposit;ore body characteristics;element anomaly zonation;zonation model;prospecting direction;Xinghe County,Inner Mongolia

Subdivision of the Bohai Landmass from the North China Block and Its Implications

LI Hong-Kui1,2,YANG Yong-Bo1,2,GENG Ke1,2,ZHUO Chuan-yuan1,2, ZHANG Chun-fa1,2,LIANG Tai-Tao1,2
（1.Shandong Academy of Geological Sciences,Shandong Jinan 250013，China;2.Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resources Utilization,Ministry of Land and Resources,Shandong Jinan 250013,China）

P618.65

A

1672-4135（2013）03-0194-11

2013-04-15

内蒙古自治区兴和县曹四夭钼矿普查项目（09-1-KC045）

李文智(1969-)，男，河南许昌人，地质高级工程师，本科学历，长期从事地质矿产勘查工作，E-mail：626877023@qq.com。

num ore body presents a regular ring zone phenomenon.2)From the center to the periphery,the geochemical anomaly elememt zone is from high temperature elements to low temperature elements in turn distribution independently.3)We should pay more attention to the search of the lead-zinc-gold polymetallic mineral in the same period with the formation of molybdenum deposit.4)The ratio of the typical elements can effectively determine the boundary of the molybdenum,and it can also indicate the migration pathway of the magma.5)The ore is mainly develops in the external contact zone with the granite porphyry in Yanshan period.At the edge of the geosynclinal zone,the structure-magmatic belts is the favorable place for generating the molybdenum ore.6)The invasion sites of apophyses,which associated with magmatic belt of the Datong-Shangyi NE structure-magmatic belt,are favorable places for searching the similar minerals.