大别山新县岩体特征及与钼矿成矿关系

何孝良

(河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南信阳 464000)

0 引言

秦岭—大别造山带不仅是中国重要的造山带，也是重要的钼矿带。新县岩体出露于该带的中东部，其地质及岩石地球化学特征对研究大别山中生代岩浆活动以及大别山的形成、演化具有一定的参考意义，对该岩体与钼矿成矿关系的探讨对其周边寻找钼矿具有一定的借鉴作用。

新县岩体出露于大别山北麓，新县县城以西。位于区域上大别片麻杂岩的北部(图1)，其侵入围岩主要为元古代大别片麻杂岩，其次为加里东期片麻状钾长花岗岩和海西期四面山含榴混合花岗岩以及中新元古界浒湾岩组。大别片麻杂岩是由多期次、成分复杂的元古代变形侵入体(英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩、二长花岗质片麻岩、钾长花岗质片麻岩)组成。浒湾岩组原岩为一套以中基性—酸性火山岩为主，夹陆源碎屑沉积岩及碳酸盐岩;浒湾岩组由高压变质岩块(HPB)和中压变质岩块(MPB)两部分组成，高压变质岩块指榴辉(闪)岩及其退变质产物;中压变质岩块为一套经历角闪岩相变质的白云(二云)二长片麻岩、含榴白云斜长片麻岩、眼球状白云二长(钾长)片麻岩等，夹绿帘斜长角闪片岩、白云石英片岩(构造片岩)、方解石大理岩透镜体。

其围岩中零星分布大别山变质表壳岩(msr)，呈残留包体，岩性主要由黑云斜长片麻岩、含榴白云斜长片(麻)岩、斜长角闪(片)岩、钾长(或二长)变粒岩、白云石英片岩(构造片岩)及大理岩、榴辉(闪)岩透镜体等。

区内还出露有震旦系—奥陶系下统肖家庙岩组、泥盆系南湾组和白垩系下统陈棚组，均分布于新县岩体的北东部。震旦系—奥陶系下统肖家庙岩组岩性主要为绿帘绿泥斜长角闪片岩、绿帘钾长角闪片岩、白云(二云)斜长片岩、白云钾长片岩夹薄层状白云石英片岩、含榴二云斜长(石英)片岩;泥盆系南湾组主要为绢云斜长片岩、斜长变粒岩、斑点状黑云斜长变粒岩、绿帘(绿泥)斜长变粒岩(片岩)，夹斜长角闪片岩薄层;白垩系下统陈棚组为一套陆相火山喷出岩和火山碎屑岩。

各地层间均为构造韧性剪切带接触，其中桐商断裂(南湾组、肖家庙岩组分界线)、八里畈韧性剪切带(肖家庙岩组、浒湾岩组分界线)为重要的区域性分划界线，八里畈韧性剪切带以南地质体具有高压超高压变质特征。

区域岩浆岩分布广泛，印支期以前不同时期的岩浆岩均有分布，且均经历了不同程度的变形变质，之后的岩浆活动主要集中出现于早白垩世，除新县岩体外，还有周湾石英闪长岩和打帽岭二长花岗岩。

1 地质体及岩石学特征

1.1 岩体及不同类型岩石分布

新县岩体平面上呈椭圆状，长轴呈北北西向侵位于大别片麻杂岩、早期侵入体和浒湾岩组，并使浒湾岩组地层呈向北凸起的弧形，出露面积约190 km2。沿岩体接触带有宽约5 cm的冷凝边，石英斑晶出现较多，局部见有伟晶岩囊分布，围岩中见硅化、烘烤蚀变及褐铁矿化。

图1 新县岩体分布图Fig.1 Distributionmap of Xinxian rock mass

新县岩体具有明显的岩相分带，对应的岩石类型为细粒正长花岗岩、中粒正长花岗岩和粗(中)粒正长花岗岩。细粒正长花岗岩呈不规则裙边状分布于岩体西部、西南部边缘，或呈弧岛状飘浮于岩体内部，出露面积较小;中粒正长花岗岩则为该岩体的主体，北西向大面积出露;粗(中)粒正长花岗岩多呈不规则岩株状分布于岩体的不同部位。

1.2 不同类型岩石间接触关系

不同类型岩石间界线清晰。细粒正长花岗岩与中粒正长花岗岩、粗(中)粒正长花岗岩均呈脉动侵入接触关系(图2、图3)，在细粒正长花岗岩与中粒正长花岗岩接触处，边界呈港湾状或锯齿状，且中粒正长花岗岩的粗晶长石切过细粒正长花岗岩界面生长，说明中粒正长花岗岩晚于细粒正长花岗岩。在细粒正长花岗岩与粗(中)粒正长花岗岩接触带中，细粒正长花岗岩边缘可见有较多的石英脉囊分布，并在接触处有一浅色边。

图2 新县岩体细粒正长花岗岩与中粒正长花岗岩接触关系Fig.2 Contact relationship between fine orthoclase granites and medium orthoclase granites

图3 新县岩体细粒正长花岗岩与粗(中)粒正长花岗岩接触关系Fig.3 Contact relationship between fine orthoclase granites and coase(medium)orthoclase granites

中粒正长花岗岩与粗(中)粒正长花岗岩亦呈脉动侵入接触，接触边界平直清楚，在靠近中粒正长花岗岩边界，黑云母有富集现象;在靠近粗(中)粒二长花岗岩中，长石矿物呈锯齿状垂直接触边界生长。

1.3 岩石学特征

细粒正长花岗岩:岩石呈淡红色，细粒花岗结构，块状构造。主要矿物:斜长石25% ～40%，粒径0.2～2 mm，半自形板状，聚片双晶发育，为更钠长石;钾长石25% ～40%，半自形它形粒状，粒径大部分在2 mm以下，条纹结构十分发育，少数有格状双晶;石英25%～40%，它形细粒，粒径1 mm左右，个别2 mm左右，波状消光显著，个别石英小颗粒呈包体或填隙物;少量黑云母、磷灰石、榍石、金属矿物。

中粒正长花岗岩:岩石呈淡红色，中粒花岗结构，块状构造。矿物成分:斜长石25% ～30%，半自形板状，粒径1mm×3mm，聚片双晶发育，双晶纹细密而平直，个别见环带结构;钾长石40% ±，半自形板状、它形粒状，粒径大部分在2 mm以上，发育卡氏双晶，条纹结构十分发育;石英25% ～35%，浑圆状或它形粒状，粒径多在2～4 mm，有裂纹，波状消光十分显著，部分石英颗粒之间具齿状接触，呈聚集状不均匀分布;少量黑云母、金属矿物等。

粗(中)粒正长花岗岩:岩石呈淡红色—玫瑰红，具(中)粗粒花岗结构，块状构造。主要矿物:斜长石25% ～40%，半自形长板状、宽板状，粒径在3 mm×5 mm左右，聚片双晶十分发育，双晶纹细密平直，为更钠长石;钾长石35%左右，它形粒状，半自形板状，粒径3 mm×5 mm～4 mm×6 mm，大部分具条纹结构，少部分发育格状双晶;石英30% ±，它形粒状，粒径4～6 mm，有裂隙，少数颗粒边缘有破碎，波状消光显著;少量黑云母、磷灰石、金属矿物。

副矿物以磁铁矿、钛铁矿、榍石、锆石、褐帘石为主，少量黄铁矿、褐钇铌矿、金红石、锐钛矿。其中从细—中—粗(中)粒正长花岗岩，磁铁矿、钛铁矿逐渐增多，而榍石、磷灰石逐渐减少，岩浆岩类型均属钛铁矿—锆石型。锆石特征为淡褐色、浅黄色，金刚光泽，棱角—次棱角柱状—长柱状，从细粒正长花岗岩、中粒正长花岗岩到粗(中)粒正长花岗岩，具不透明—半透明—透明，长宽比(I∶M)多数为2～3，少数3～4，形态为简单四方双锥，具明显的岩浆成因特点。

新县岩体的岩石实际矿物在Q-AnOr定名分类图(图4)上，3个样品投入(3a)正长花岗岩区，1个样品投入(2)碱长花岗岩区。

2 岩石地球化学特征

2.1 主量元素

岩石氧化物含量及特征参数见表1，由表可以看出SiO2=74.48 ～74.68、K2O=4.64 ～4.84 较国内花岗岩平均值高，而Al2O312.87 ～13.46、FeO 0.95 ～1.40、MgO 0.18～0.32、CaO 0.50 ～0.80 较国内花岗岩平均值低，三种岩性的化学成分十分相近，变化范围很窄。

图4 Q-AnOr定名分类图Fig.4 Naming classification diagram abont Q-AnOr

表1 新县岩体岩石化学分析及特征参数表Table 1 Petrochemical analysis and characteristic parameters of Xinxian rock mass

岩石 FeO/(FeO+MgO)=0.81 ～0.84，在 SiO2—FeO/(FeO+MgO)图解(图5-a)投点落入铁质花岗岩区;铝饱和指数(ASI)为1.05 ～1.10，铝碱指数(ANK)为1.15 ～1.22，在 ASI—ANK 图解(图 5-b)上投点落入过铝质区;在SiO2—Na2O+K2O—CaO图解(图5-c)上投点落入碱钙性花岗岩区;在SiO2—K2O图解(图5-d)上投点落入高钾钙碱性系列范围内;里特曼指数σ=2.13～2.33，符合高钾钙碱性花岗岩的特点(σ=1.8 ～3.0);分异指数 DI=90.46 ～92.70，说明岩浆分离结晶作用强烈、酸性程度较高。

因此，新县岩体为过铝质高钾钙碱性铁质花岗岩，具有高硅、富钾、贫镁铁钙特点，且岩浆分离结晶作用强烈。

图5 花岗岩地球化学分类图解Fig.5 Geochemical classification diagram of granite

2.2 稀土元素

稀土元素含量及特征参数见表2。岩石稀土总量(∑REE)较低，∑REE=88.428 ～150.39。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(图6)呈右倾式，轻稀土陡倾，重稀土平缓。其中 LREE/HREE=10.06～12.44，为轻稀土富集型，轻重稀土分馏明显［((La/Yb)N)=27.05 ～38.45］，且 Eu 明显亏损(δEu=0.53 ～0.87)，为第二类(0.3 ～0.7)、第三类(＞0.7)亏损［1］。由细—中—粗(中)粒正长花岗岩，稀土总量∑REE和δEu值有增加趋势，而δCe值具有相对减少趋势。

图6 新县岩体稀土元素球粒陨石标准化配分曲线Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of Xinxian rock mass

2.3 微量元素

微量元素含量见表3，其微量元素原始地幔标准化蛛网(图7)，可以看出大离子亲石元素Rb、K和高场强元素Th、U、Hf明显富集，大离子亲石元素Ba、Sr和高场强元素 Nb、P、Y、Ti明显亏损。

由细—中—粗(中)粒正长花岗岩，不相容元素Sr、Ba、Cs有增高趋势，而 Zr、Rb、Ta、Nb、Hf、Th、Li有降低趋势，相容元素 Cr、Ni、、V、Co均显示降低趋势。

表2 新县岩体稀土元素含量及特征参数Table 2 Content of trace element and characteristic parameters of Xinxian rock mass

表3 新县岩体微量元素含量一览表Table 3 Schedule of content of trace element of Xinxian rock mass

图7 新县岩体微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.7 Normalized spider diagram of primitivemantle of trace element of Xinxian rock mass

3 构造环境分析及侵位机制探讨

3.1 物质来源及形成时代

新县岩体侵入大别片麻杂岩和浒湾岩组中，接触带清楚，围岩蚀变明显，在岩体内部有围岩捕虏体，反映其属岩浆成因。岩石地球化学特征显示为过铝质高钾钙碱性铁质花岗岩，三种岩性的化学成分十分相近，稀土元素球粒陨石标准化配分曲线和微量元素原始地幔标准化蛛网图相似，表明其形成具有相似的构造环境以及同源岩浆演化特点。

前人研究，主要氧化物的比值可以反映壳源花岗质岩浆的源区，其中 K2O/NaO2，A/MF=n(Al2O3)/［n(MgO)+n(FeOtot)］和 C/MF=n(CaO)/［n(MgO)+n(FeOtot)］的指示作用比较明显［2］。在 A/MF-C/MF源岩判别图解上［3］(图8)，样品落如变泥质和变质杂砂岩部分熔融区，反映其花岗质岩浆为壳源沉积岩熔融产物。

图8 A/MF-C/MF源岩判别图解Fig.8 Discrimination diagram of A/MF-C/MF source rock

在La/Sm-La图解上(图9)，投影点均落在部分熔融线及近水平分离结晶线之间，表明其岩浆为部分熔融及分离结晶混合作用形成。

在Q-Ab-Or-H2O温压相图(图10)，显示成岩温度760 ～780 ℃，压力0.3 ～0.5 GPa，属高温中亚环境。

图9 新县岩体La/Sm-La图解Fig.9 La/Sm-La diagram of Xinxian rock mass(据 R.D Raju，1972)

图10 新县岩体Ab-Or-Q系相图Ab-Or-Q-H2 O系等压平面图Fig.10 Isopiestic planar graph of Ab-Or-Q-H2 O(据 Tuttle等，1958)

据《1∶5万文殊寺幅、千斤河棚幅、泼河幅、新县幅、两路口幅区调地质调查报告》(河南省地质矿产厅，2000年)，在新县岩体的细、中、粗(中)粒正长花岗岩中获得 K-Ar全岩年龄分别为123 Ma、100 Ma、96.7 Ma，锆石 U-Pb 年龄为(125.5 ±1.5)［4］，其侵入时代为早白垩世。徐启东等［5］认为大别构造带中生代花岗岩形成于早(137 Ma)、晚(123 Ma)两个阶段，新县岩体属中生代花岗岩晚阶段产物。

3.2 构造环境分析

大别造山带的演化主要分为俯冲、同碰撞和后碰撞三个阶段，后碰撞阶段主要出现走滑变形和伸展断裂活动，出现大规模的花岗岩岩浆活动［6］。其主造山期花岗岩包括加里东期(6亿－4亿年)、印支期(2.3亿 －1.9 亿年)和燕山期(1.8 亿 －0.8 亿年)［7］，燕山期属于后造山期花岗岩类［8］，在早白垩世进入了后造山的构造伸展阶段［9］。

在Th/Yb-Ta/Yb构造环境判别图解上［10］(图11)，样品投点均落于板内岩浆活动带与活动大陆边缘附近，主要落于板内岩浆活动带内;在R1-R2构造环境判别图解(图12)中，样品投点落入4区(造山晚期);据Maniar等(1989)花岗岩形成构造环境判别图(图13)，样品投点均落入POG(后造山花岗岩类)区。

新县岩体形成于板内后造山伸展阶段，由于造山的挤压收缩导致地壳增厚、地温增高，地壳岩石(变泥砂质沉积岩)脱水熔融形成花岗岩岩浆，造山后由挤压收缩向拉张伸展转换的早期加厚造山带发生拉张垮塌，地幔物质上涌，受到地幔物质的加热导致花岗岩岩浆发生部分熔融及分离结晶混合作用，最后在持续拉张伸展的构造背景下沿断裂上侵就位，最终形成早白垩世花岗岩。

图11 新县岩体Th/Yb-Ta/Yb构造环境判别图解Fig.11 Discrimination diagram of Th/Yb-Ta/Yb tectonic setting

图12 新县岩体R1-R2构造环境判别图Fig.12 Discrimination diagram of R1-R2 tectonic setting

3.3 侵位机制探讨

新县岩体平面上呈长轴北北西向的椭圆状，据1∶50万布格重力异常图(图14)，显示为北西西向的线状特征，总体受NWW向区域桐商断裂控制，在后造山期的板内构造伸展阶段，伴随走滑变形和伸展断裂活动而形成，其就位于南北向挤压应力场作用下，形成的NW向走滑剪切有关。侵位过程大致可分为三个阶段(图15):早期在区域性南北向挤压应力作用下，形成NW向走滑断裂，并在局部NE—SW向拉张力作用下形成一虚脱空间，岩浆沿断裂上侵就位;中期随着拉张力的增强及空间的不断扩张，岩浆大规模上侵，并占据中心位置;晚期岩浆在断裂交叉部位上侵形成小型岩株。

图13 花岗岩形成构造环境判别图ig.13 Discrimination diagram of tectonic setting of the formation of granite(据 Maniar等，1989)

4 新县岩体与钼矿的成矿关系

秦岭—大别造山带从晚三叠世至早白垩世发生了广泛而巨量的岩浆活动和爆发性金属成矿作用［11］。该时期爆发性金属成矿作用造就了东秦岭—大别山钼矿带的形成，该钼矿带集中了5个世界级超大型、5个大型和众多中小型钼矿床，探明钼金属量超过5×106t，是仅次于美国Climax的世界第二大钼矿带［12］，新县岩体位于该钼矿带内。

该钼矿带在大别山北缘自西向东分布有河南省肖畈、母山、大银尖、千鹅冲、汤家坪和安徽省沙坪沟等一大批具一定规模的钼矿床，这些钼矿床均分布于区域桐商断裂的两侧附近，而肖畈、大银尖、汤家坪钼矿床分布于该断裂南侧的大别杂岩中，母山、千鹅冲、沙坪沟钼矿床分布于该断裂北侧的不同岩层中，且千鹅冲、沙坪沟钼矿床均与隐伏岩体有关。新县岩体亦位于区域桐商断裂南侧的大别杂岩中，与该钼矿带的上述钼矿床的成矿岩体处于相同的大地构造位置，具有相似的构造背景。

该钼矿带成矿岩体岩性主要为花岗斑岩、斑状花岗岩、二长花岗岩、正长花岗岩、钾长花岗岩等，而成矿岩体的成矿物质均主要来源于下地壳重熔形成的深源浅成高钾富碱富钼、中酸性岩浆［13］。新县岩体亦为高钾富碱富钼中酸性花岗岩，与上述成矿岩体具有基本相似的地质和岩石地球化学特征。

图14 新县一带布格重力异常图Fig.14 Bouguer gravity anomalies of Xinxian

图15 新县岩体就位机制模式Fig.15 Emplacement Mechanism model of Xinxian rock mass

河南省信阳肖畈钼矿床成矿年龄142 Ma［14］、商城汤家坪钼矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄为(113.1±7.9)Ma、新县大银尖钼矿床辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为(122.1 ±2.4)Ma［15］;光山县千鹅冲钼矿床的花岗斑岩和辉钼矿同位素测年分别为(135.3±1.9)、(128.8 ±2.6)、(127.82 ± 0.87)Ma［16］，安徽金寨县沙坪沟钼矿床的含矿岩体成岩年龄(122.51±0.81)Ma～(120.7±1.1)Ma、辉钼矿 Re-Os同位素模式年龄为(100.6 ±1.8)Ma ～(113.6 ±1.7)Ma［17］，其成岩成矿时代接近或基本一致，均集中在142～100 Ma之间。新县岩体成岩时代在123～96.7 Ma，与该钼矿带成矿岩体的成岩时代基本一致。

图16 1∶5万水系沉积物测量钼异常图Fig.16 Molybdenum abnormal graph of1∶50 000 stream sedimentmeasurement

据1∶5万水系沉积物测量钼元素异常图(图16)，在新县岩体的北部及围岩中钼异常强烈，且主成矿元素Mo在新县岩体中具有强富集和极强的分异特征(表 4、表 5)［18－19］，野外工作已在新县岩体北部的上棋盘发现多条带状钼矿体［19］，新县岩体与钼矿的成矿关系密切。

总之，新县岩体侵位于秦岭—大别爆发性金属成矿作用期，与东秦岭—大别山钼矿带中众多钼矿床的成矿岩体处于相同的大地构造位置，具有相似的构造背景、相似的地质、岩石地球化学特征以及基本相同的成岩时代，而Mo元素具有强富集、极强分异的特征。因此，在新县岩体及周边寻找钼金属矿具有较好的前景。

表4 新县岩体及围岩元素富集程度一览表Table 4 Schedule of enrichment degree of Xinxian roch mass and wall rock element

表5 新县岩体及围岩元素分异程度一览表Table 5 Schedule of differential degree of Xinxian rock mass and wall rock element

5 结论

(1)新县岩体具有较好的岩相分带，岩性为细、中、粗粒正长花岗岩，为一套过铝质高钾钙碱性铁质花岗岩。岩石具高硅、富钾、贫镁铁钙特征，Eu明显亏损;大离子亲石元素Rb、K富集，Ba、Sr亏损，高场强元素 Th、U、Hf富集，Nb、P、Y、Ti亏损;属轻稀土富集型，轻重稀土分馏明显。形成时代123～96.7 Ma，为早白垩世。

(2)新县岩体为早白垩世后造山构造伸展阶段，由于挤压剪切使地壳增厚、地温增高导致地壳岩石脱水熔融形成花岗岩岩浆，并随后期空间的不断扩张，岩浆沿断裂上侵就位。

(3)新县岩体侵位于秦岭—大别爆发性金属成矿作用期，其与钼矿的成矿关系密切，在岩体及周边寻找钼金属矿前景较好。

［1］王中刚，等.稀土元素地球化学［M］.北京:科学出版社，1989.

［2］李松彬，陈柏林，等.阿尔金北缘喀腊大湾地区早古生代中酸性火山熔岩岩石地球化学特征及其构造环境［J］.地质评论，2013，59(3):423－436.

［3］Alther R，Holl A，Hegner E，Langer C，Kreuzer H.High － potassium，calc－alkaline L－type plutonism in the European Variscides:Northern Vosges(France)and northern Schwarzwald(Germany)［J］.Lithos，2000，50:51 －73.

［4］陈伟，等.河南新县花岗岩岩基的岩石成因来源及对西大别构造演化的启示［J］.地质学报，2013，87(10):1510 －1523.

［5］徐庆东，等.大别造山带中生代花岗岩岩类成分的时空分布与造山带演化的关系［J］.地球科学，1997，22(6):595 －598.

［6］王德滋.中国东部花岗岩成因与地壳演化［J］.地学前缘，2003，10(3):209－220.

［7］王德滋，舒良树.花岗岩构造岩浆组合［J］.高校地质学报，2007，13(3):362－370.

［8］韩宝福.后碰撞花岗岩类的多样性及其构造环境判别的复杂性［J］.地学前缘，2007，14(3):64 －72.

［9］赵越，等.燕山运动与东亚构造体制转变［J］.地学前缘，2004，11(3):319－328.

［10］Gorton，M P，Schandl E S.From continents to island arcs:a geochemical index of tectonic setting for arc-related and within-plate felsic to intermediatevolcanic rocks［J］.Canadian Mineralogist，2000，38(5):1065－1073.

［11］李曙光.大别山超高压变质岩折返机制华北—华南陆块碰撞过程［J］.地学前缘，2004，11(3):63 －70.

［12］杨梅珍，等.河南新县大银尖钼矿床成矿作用地球化学及地质意义［J］.地质学报，2011，32(3):279 －292.

［13］罗正传.大别山北麓钼金银多金属矿成矿规律及找矿方向［J］.矿产与地质，2010，24(2):125 －131.

［14］孟芳，欧阳兆灼，骆亚男.河南省肖畈钼矿地质特征及动力学背景［J］.地质与资源，2012，21(4):400 －405.

［15］杨泽强.河南商城县汤家坪钼矿辉钼矿铼—锇同位素年龄及地质意义［J］.矿床地质，2007，26(3):289 －295.

［16］杨梅珍，等.大别山北缘千鹅冲斑岩型钼矿床锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os年代学及其地质意义［J］.地质科技情报，2010，29(5):35－45.

［17］孟祥金，等.安徽沙坪沟斑岩钼矿锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os年龄［J］.地质学报，2012，86(3):486 －493.

［18］孙保平，万守全，马红卫，等.周党幅、千斤河棚幅、泼河幅1∶5万战略性矿产远景调查报告［R］.信阳:河南省地质矿产勘查开发局第三地质调查队，2009.

［19］杨泽强，万守全，唐中刚，等.新县幅、达权店幅、两路口幅1∶5万战略性矿产远景调查报告［R］.信阳:河南省地质矿产勘查开发局第三地质调查队，2009.