洛南—豫西中酸性小岩体岩石化学特征与钼成矿的关系

杨位坤 ，万占奎

(1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 郑州 451464)(2.四川省冶金地质勘查局六○四大队, 四川 广元 628017)

0 引 言

与岩浆热液密切相关的斑岩型钼矿床是世界上包括我国在内的最具工业价值的矿床类型。本文通过对东秦岭—大别山巨型钼成矿带西段的一部分，洛南—豫西地区钼多金属成矿带的中酸性小岩体的岩石化学组分及其相互关系开展系统地归纳、总结、分析和梳理，以期发现其中对地质找矿有价值的成矿线索，给广大地质工作者提供参考。洛南—豫西地区是我国最重要的钼矿产地[1]。而钼矿床的形成却离不开中酸性小岩体，特别是酸性—强酸性的小岩体与钼矿床的形成更加密切相关。陕西洛南向东到豫西栾川地区更是钼矿床的集中产地，相应的中酸性小岩体则更是星罗棋布密集产出。本文着重就中酸性小岩体岩石化学规律及其与钼矿床成矿的关系作进一步探讨，以期发现成矿规律。而中酸性小岩体又作为钼矿床的地质找矿标志，可为广大寻找钼矿的地质工作者参考。

1 中酸性小岩体的一般特征

洛南—豫西地区除产出有几个巨型花岗岩基外，尚存在数十个中酸性小岩体，这种小岩体均位于花岗岩基的附近外接触带上，实际上中酸性小岩体是与花岗岩基的成因息息相关的[2]。首先两者是：同期(燕山期的侏罗—白垩纪)，二是同位(同位于板块对接带上，以仰冲带为主)，三是同源(共同来源于上地幔软流圈上侵至下地壳后的演化熔浆)。

中酸性小岩体出露面积一般较小。大于1 km2的占24%，小于1 km2的占76%，尤以出露面积为0.1～0.5 km2者居多。小岩体一般具有上小下大的现象，平面上呈椭圆形、楔形、不规则的椭圆形等，多数为近等轴状、透镜状、岩脉状及岩墙状等；剖面上呈陡倾斜的岩株状、蘑菇状、岩筒、岩管等。

2 中酸性小岩体岩石化学特征

根据对本区361个岩石化学样，以岩体为单位进行组合分类，加上国内外6个典型的含矿岩体岩石化学样，共获得72个岩石化学样，11个氧化物百分含量均值，根据氧化物的重量百分数或阳离子数，分别计算了12个岩石化学参数。下面介绍中酸性小岩体岩石化学方面的特征[3]。

2.1 岩石化学一般特征

2.1.1 主要氧化物的变化情况

本区小岩体岩石化学平均值，SiO2为65.97%，相对于中性岩偏酸性岩石范畴。从7种氧化物的百分含量变化来看，岩石中SiO2的绝对变化幅度大(幅度变化系数26)，而相对变化幅度小(0.20)，而MgO绝对变化幅度小(3.72)，相对变化幅度大(0.91)。上述说明本区岩石从中性到酸性的变化，硅组分增加量多，但增加幅度缓慢，镁组分减少量小，而减少幅度大。

2.1.2 K2O、Na2O、MgO、FeO、Ai2O3、CaO与Si2O的相关特征

2.1.2.1 K2O与Na2O

石英闪长岩、花岗闪长岩等中酸性岩石K2O与Na2O相当，后者K2O略大于Na2O。而花岗岩类岩石则K2O>Na2O，SiO2含量均值为68.8%，K2O与Na2O值为4.4%，两者对比说明本区石英闪长岩、花岗闪长岩和部分花岗岩过早地处于K2O>Na2O状态。本区岩石中K2O含量较高的特点，是岩浆物质来源参与较多的地壳物质之故。

2.1.2.2 Ai2O3与CaO

两者在各种岩石中的变化幅度保持在10%～12%之间，本区岩石中Ai2O3、CaO含量在岩浆演化中随SiO2的增加而降低。从本区CaO的含量与标准值相比，普遍较低，说明岩浆中地幔物质含量较少。

2.1.2.3 MgO与FeO

两者含量均低于标准值，而且FeO含量一直大于MgO含量，同时它们也随SiO2含量的增加而降低。但FeO含量的下降幅度比MgO大，甚至当SiO2含量达75%以后，出现MgO>FeO之现象，这一现象和其均值变化情况恰恰相反。因此说明本区具有铁镁值比标准值低的特点，这也说明本区岩浆含地幔物质比均值少的特点。FeO含量随SiO2的增加迅速贫化，暗色矿物大量减少，表现出本区酸性岩具有低铁的独特性。

2.1.2.4 K2O与SiO2

本区岩石从中性-酸性，除K2O与SiO2呈正消长关系外，其余氧化物均与SiO2呈不同程度的反消长关系。但K2O含量随SiO2的增长尚有不同的变化，在石英辉长岩—花岗闪长岩(SiO2<66%)阶段，K2O含量变化是稳定的，且变化幅度较小。而在花岗岩阶段(SiO2>66%)K2O的含量变化稍大，最后K2O略有下降多形成含矿岩体。

与SiO2呈反消长关系的其他5个氧化物中，随SiO2的增加以CaO下降幅度最大， Ai2O3和FeO次之，Na2O和MgO则变化幅度小且稳定。当SiO2>70%时Na2O含量变化呈宽缓的U字形，这个阶段对形成各种类型的钼矿床十分有利。总而言之，本区花岗岩类岩石大部分属于铝过饱和类型，与标准含量值比较，具有富硅、高钾、贫钙镁、低铁钠及铝过饱和的整体特点[4]。

2.2 岩石化学的主要参数

2.2.1 碱值(K2O+Na2O)和组合指数与SiO2的关系

2.2.1.1 碱值(K2O+Na2O)的点群密集带

随SiO2含量的增加而缓慢上升。SiO2含量从55%增至75%，而碱值(K2O+Na2O)从7%上升到9%，其中超大型、大型钼矿床成矿母岩的SiO2>72.5%，碱值限制在8%～9%的范围内。

2.2.1.2 组合指数(里特曼指数σ)值

随着SiO2的增长而缓慢地下降。从σ值的点群密集带看，SiO2含量为55%～76%，σ值变化范围为2～4.5；成矿岩体的SiO2含量在63%以上时，σ值变化范围为1.8～3.3。换句话说，成矿岩体的岩体类型属于钙碱性系列岩石。超大型、大型钼矿床的成矿母岩的SiO2含量大于72.5%时，σ值则限制于1.8～2.6的范围内。

总的来说，研究区中酸性岩石属于钾质钙碱性系列岩石，而且碱值(K2O+Na2O)与组合指数σ值之差在6以上时对成矿有利，对超大型、大型钼矿床的成矿尤其有利。

2.2.2 K57.5、K2O/Na2O与SiO2的关系

2.2.2.1 K57.5值与SiO2的关系

K57.5值是岩石的SiO2含量相当于57.5%时的K2O的百分含量，它近似于中性岩的SiO2，也大致相当于地壳成分的SiO2总平均值(57.64%)。从本区中酸性小岩体岩石的K57.5值与SiO2的相关关系来看，随SiO2含量的递增 K57.5值变化不大。这一特点可以划分含钾高的碱性、钙碱性-钙质系列的岩石类型[5]，美国著名的克莱麦克斯(Climax)斑岩型钼矿床的成矿母岩正是这种类型岩石。

2.2.2.2 K2O/Na2O与SiO2的关系

K2O/Na2O的含量随SiO2的增长略有上升，如果以中性岩(闪长岩)下界为准(SiO2为57%)则SiO2<57%的岩石，K2O/Na2O值大部分小于1，即Na2O>K2O；而像金堆城、南泥湖、上房沟、三道庄、东沟、沙坪沟、千鹅冲等超大型、大型钼矿床的成矿母岩——强酸性花岗斑岩岩石的K2O/Na2O值皆大于1，即K2O>Na2O，而且大部分超大型、大型钼矿床成矿母岩岩石的K2O/Na2O值界于1～2之间，甚至2～3之间变化。

2.2.3 硅钾比、铝指数、氧化指数与SiO2的关系

2.2.3.1 硅钾比(SiO2/ K2O)

SiO2和K2O的含量一般来说在岩浆演化过程中是同向消长的，但两者变化速度有所差异，尤其是处于成矿阶段。硅钾比值随 SiO2的增长，其点群密集带向下倾伏，说明在分异氧化过程中， SiO2的增长速度小于K2O的富集程度，而多数超大型、大型钼矿床的成矿母岩的硅钾比，大致控制在11～16的范围之内。

2.2.3.2 铝指数(Al/ KNC)

是加拿大地质学家克拉克(D·B·Clorke)等人于1081年提出来的，用它作为划分花岗岩类型的依据。克拉克划分的花岗岩分为：过铝花岗岩(Al/ KNC>1)、偏铝花岗岩(Al/ KNC<1)、超铝花岗岩(Al/ KNC远大于1)3类；查佩尔怀特将花岗岩划分为2类：S型花岗岩(Al/ KNC>1.1)、I型花岗岩(Al/ KNC<1.1)；本区中酸性花岗岩我们将其归为一大类，即壳幔型花岗岩类(Al/ KNC0.9～1.2)，也就是说，研究区中酸性花岗岩在演化过程中熔融地壳物质较多，成为壳幔混合熔浆[6]，因此可以说钼矿床形成的物质来源应该是以地壳矿物质为主。

2.2.3.3 氧化指数(OX)

氧化指数反映成岩时氧化和还原的环境。以氧化指数0.5为界，大于0.5以氧化作用为主，小于0.5为还原作用占优势。归纳洛南—豫西地区中酸性小岩体的氧化指数均大于0.5，说明形成小岩体的环境以氧化环境占优势；另一方面也说明，研究区的中酸性小岩体侵位较浅。值得指出的是，氧化指数不随SiO2的含量增减而升降，它们的变化很稳定，一般集中在0.4～0.8之间，这一范围一般处于氧化还原的交替阶段，这一特殊环境对成矿较为有利，因为它破坏了原始含矿熔浆的物理化学平衡状态，使其熔浆重新建立新的平衡。而新的平衡对于改变岩浆成分—岩浆分异作用，使其向高硅、富钾方向改变和成矿物质的富集创造了有利条件[7]。

3 K-Na-Ca的三角关系

将本区中酸性小岩体的岩石化学分析数据投入到K-Na-Ca原子分数图系中可以明显归纳出，含矿岩体大致分布于靠近K-Na一边(K从20～80%，Ca<20%)，80%的超大型、大型钼矿床集中于K为40%～70%，Ca<10%的范围内；与中小型钼矿床相关的小岩体，大部分集中于K为20%～60%，Ca<20%的范围内；而与铅锌银金多金属矿床关系密切的小岩体，绝大部分集中于K为50%～70%，Ca10%～20%的范围内。由此可知，超大型、大型钼矿床成矿母岩——强酸性小岩体碱性组分(K2O+Na2O)较高，特别是K含量更高或特高，而中小型钼矿床成矿岩体 (K2O+Na2O)组分较低，说明钼矿床成矿岩体与钾含量的增长有着极为密切的关系。

另外岩石化学在区域上的表现为：中部卢氏—灵宝地区酸性岩中硅、碱组分含量低于东部栾川地区和西部金堆城—黄龙铺地区同类岩石的硅碱含量，这种现象与区域岩石原始熔浆的演化过程是一致的。

研究区中酸性小岩体的岩石类型绝大部分为钙碱性系列岩石，少数为拉班玄武质系列岩石。钙碱性系列岩石为酸性岩石，拉班玄武质系列为中性岩石。

3.1 河南栾川地区(Ⅰ)

酸性小岩体的岩石类型属于钙碱性系列，A值较其他地区都大，属于第一岩浆旋回演化的末期，是钼矿富集的最佳阶段。夜长坪及陕西金堆城、石家湾钼矿床成矿岩体亦属此类，说明钼矿床的成矿母岩的特点是一致的[8]。

3.2 卢氏—灵宝地区(Ⅱ)

中酸性小岩体钙碱性组分分为2个集中区。Ⅱ—1区主要为花岗岩、花岗斑岩，岩石属于钙碱性，系列A值界于栾川与洛南地区之间，而远远大于本区的中性岩，该区矿产以硫、多金属为主；Ⅱ—2区主要为闪长岩—二长岩类，岩石属于拉班玄武质[9]，属于区域岩浆演化的最早期，截止目前尚未找到具工业价值的矿产。

3.3 洛南地区(Ⅲ)

岩石类型以中性岩类为主，镁大于铁，属于钙碱系列岩石，区域上属于第二岩浆旋回的早期产物，与该类型岩石有关的矿产以铁为主，伴生钼矿。

4 铝指数与演化指数的关系

将研究区岩石的铝指数与氧化指数投入其相关图上，按投影点的分布略可分出3个区域：Ⅰ区，主要以栾川地区为主，该区大多数岩体铝指数为0.80～1.10，变化范围狭窄，其数值较其他地区小。演化指数从0.30～0.60；Ⅱ区，主要以卢氏—灵宝地区岩体为主，铝指数为1.00～1.40，与洛南地区大多数岩体的变化范围相近，但演化指数偏高为0.45～0.65；Ⅲ区，主要以洛南地区岩体为主，铝指数0.70～1.10，演化指数为0.20～0.45。

以上特征说明本区中酸性小岩体总的属于磁铁矿型(OX>0.31)范畴，一般在浅成-超浅成环境下冷凝的，特别是成钼岩体都表现为此特点。栾川地区小岩体铝指数比卢氏—灵宝地区、洛南地区小岩体铝指数小，说明这是小岩体岩石含钾较高的原因所致。

5 结 语

洛南—豫西地区中酸性小岩体星罗棋布，但成钼小岩体为数不多。成钼小岩体全部围绕巨型花岗岩基边缘的外接触带产出。比起巨型花岗岩基的分布面积而言，这些小岩体的出露面积及其深部体积都是微不足道的。然而，正是由于小岩体的演化程度非常高，其在地下热动力或者超高温、超高压环境中形成的含矿熔浆演化结果，Si2O、K2O的含量一般特别高，正是由此产生熔浆侵入至地壳浅部时，围岩蚀变就形成了很大的环带结构[10]。比如说形成钼矿床的成矿母岩自岩体向围岩分别为：硅化带、钾化带、绢英岩化带和青盘岩化带等4个，4个带相互之间是可以过渡的，与矿化密切相关的是硅化带和钾化带，主要的工业钼矿体正是产于该二带中，而在平面上，主要钼矿体产于中心地带。如果没有超量硅质和钾质，就难以形成足够强度和宏观的围岩蚀变，而没有围岩蚀变就不会形成矿化圈，细脉浸染状钼矿床就失去了物质基础。另一方面，中酸性小岩体只有含超量的硅质、钾质才能够形成钼矿床的成矿母岩—强酸性的花岗斑岩，而我们研究中酸性小岩体得出的最终结论是，强酸性小岩体是构成钼矿床的成矿母岩的必要条件。

参考文献

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