洛南—豫西中酸性小岩体宏观特征及与钼矿床成矿的关系

罗明伟， 张晨曦， 杜春阳， 白洪阳

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 郑州 451416)

0 引 言

一般来讲，中酸性花岗岩体在我国地质矿产领域具有重大的工业意义，而且是岩体愈偏酸性其形成的矿床工业意义愈大。因此，花岗岩系列岩体被称为工业之母[1]。洛南—豫西地区属于东秦岭—大别山钼铅锌金成矿带的西段一部分(图1)，也是燕山期花岗岩岩浆活动的重要地区。该区是我国钼矿床生成的第一重要产地，尤其是陕西华县金堆城、河南栾川南泥湖、上房沟、三道庄等超大型、大型、中型等各种成因的钼矿床有几十个，这些都是小岩体成大矿的岩浆演化和最终结果。因此，研究中酸性小岩体微量元素的地球化学特征与钼矿床的成矿关系具有重要的现实意义。

图1 洛南—豫西地区地质构造图

1—新生界(Q+E)：砂砾及红层；2—寒武系：灰岩、页岩；3—栾川群：碎屑—碳酸盐岩；4—官道口群：硅镁质碳酸盐岩；5—熊耳群：安山玄武岩、流纹岩；6—陶湾群：大理岩夹片岩、火山岩；7—宽坪群：石英绢云母片岩及斜长角闪岩；8—铁铜沟组：白云母片岩、片状石英岩、磁铁绢云母岩；9—太华群：片麻岩及片麻花岗岩；10—燕山期黑云母二长花岗岩；11—燕山期正长花岗岩；12—黑云母花岗岩(A型花岗岩)； 13—地质界线；14—断层；15—构造窗

1 大地构造位置及成矿地质背景

研究区位于秦岭东西向构造体系(东段)与新华夏系第三隆起带(中段)的复合部位。属于华北地台区南缘(台缘冒地槽带)，以蓝桥—黑沟—栾川深大断裂带为界，与秦岭地槽区毗邻。据板块理论，本区蓝桥—黑沟—栾川深大断裂带为中元古界早期东秦岭大洋板块向华北板块俯冲的消减带，本区为华北板块南缘的仰冲带[2]。

2 区域地层及岩浆岩概况

区内地层以华北地台区为主，南部跨越秦岭地槽区北缘。出露地层以太古界太华群及元古界地层为主。古生界、中生界地层仅零星出露。岩浆活动强烈而频繁，主要是中生代燕山期侵入岩分布广、数量多。按其产出的地质环境、产状、规模及成因系列可分为两类：一类是大岩体：产状均为巨型岩基，出露面积达几十到几百平方千米，研究区北部有老牛山、金山庙及好坪等岩基。南部有蟒岭、老君山、伏牛山等岩基。二类为本文研究的重点——小岩体：出露在南北大岩体的中间地带，在空间上呈有规律的岩群、岩带分布，具有明显的方向性、成带性和近等距性。西部洛南地区和东北部嵩县地区以发育小岩体群为特色，中、东部的灵宝、卢氏和栾川地区，则主要呈纵向和横向的长条状岩区与岩带的形式分布。区内发现共60多个小岩体。根据岩体分布和控岩构造从西到东划分为10个岩带或岩区。①金堆城—黄龙铺岩区：有金堆城岩体、石家湾岩体等；②黑山—李家洼岩带：有石庄沟、店门、周家沟、下斜、杨沟、小寨沟、李家洼等岩体；③木龙沟—南台岩带：与木龙沟、建厂沟、蜘蛛岭、坡相沟、庙沟、秦子沟及南台等岩体；④长岭—永坪岩带：有长岭杂岩体和寨子沟岩体群；⑤银家沟—夜长坪岩带：有夜长坪、圪老湾、秦池及银家沟等岩体；⑥后瑶峪—八宝山岩带：有后瑶峪等岩体；⑦老君沟—竹园沟岩带；⑧楼华沟—小岭亳后沟岩带；⑨栾川岩区：有南泥湖、上房、马圈、黄背岭、石宝沟、大坪、郭店、火神庙及老庙沟等岩体；⑩雷门沟—大青沟岩带：有雷门沟、摩天岭、沙土洼、祁雨沟及大青沟等岩体。

以上燕山期小岩体特征及其分布与钼矿成矿关系非常密切。

3 小岩体特征

3.1 小岩体规模、产态

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。

3.2 侵 位

岩体的侵位，主要依据岩石的结构构造、斑晶、晶屑、钾长石、斜长石和暗色矿物的系列特征进行判断。

3.2.1 浅成岩体

以黄背岭、马圈、金堆城、石家湾等岩体为代表。这些岩体的岩石为斑状、细粒半自形粒状结构，晶屑不发育为特征。

3.2.2 超浅成岩体

以上房、老庙沟、鱼库、八宝山、银家沟、夜长坪、后瑶峪、柳关、圪老湾、秦池、大坪、雷门沟等岩体为代表。这些岩体的岩石全部为斑状结构，基质为霏细显微文象结构、显微粒状结构及隐晶结构。岩体侵入和成矿深度为0.61 km。矽卡岩型钼矿床的成矿岩体侵入深度为0.5～2.5 km，总结一下，地下3 km以浅是钼矿床成矿母岩的侵入深度。

4 成岩时代

4.1 成岩时代的测定

区内小岩体的成岩时代实际上就是侵入时代。90年代以前，成矿岩体的成岩时代的测定以K-Ar(钾-氩法)同位素年龄测定方法为主导，兼作锆石U-Pb(铀-铅SHRIMP迅普法)同位素测定法和Re-Os(铼-锇法)同位素年龄测定法(兼作的这两种方法目前已广泛普及，钾-氩法已经基本淘汰)，很少量的也作Rb-Sr同位素年龄法进行测定，但Rb-Sr同位素年龄测定法极少用[3]。

(1)K-Ar同位素年龄测定法只采用新鲜全岩样及新鲜黑云母样测试数据，对有全岩和黑云母K-Ar法年龄的，采用后者。

(2)用锆石U-Pb同位素测定的年龄数据，一般都均予采用，因为迄今为止的考量，锆石U-Pb同位素测定法师最稳定、最可靠也是最精准的成岩时代测定方法，已为世界上地质科学家所公认和普遍采用。

(3)Re-Os(铼-锇法)同位素年龄测定法，所采样品是钼矿床成矿母岩内外接触带内的辉钼矿金属矿物，内、外接触带辉钼矿的结晶时代基本代表了成矿岩体的形成时代，目前也为地质科学家和广大地质工作者广泛采用。

4.2 历年来东秦岭—大别山(含本区)成岩时代测定结果(表1)

表1 东秦岭花岗斑岩体及钼矿年龄一览表

续表

名称年龄/Ma测试测试矿物样数资料来源南泥湖142±15Rb-Sr全岩7胡受奚等,1988162K-Ar白云母不详胡受奚等,1988141Rb-Sr全岩5李先梓等,1993130.9±4.5K-Ar钾长石不详罗铭玖等,1991136.5±3.7K-Ar黑云母不详罗铭玖等,1991141.8±2.1Re-Os辉钼矿1李永峰等,2003148±10Re-Os辉钼矿1黄典豪等,1994149.56±0.36U-Pb锆石不详包志伟等,2009上房沟145K-Ar全岩不详罗铭玖等,1991134Rb-Sr全岩7李先梓等,1993135.38±0.29SHRIMP锆石不详包志伟等,2009144.8±2.1Re-Os辉钼矿2Li et al.,2004三道庄145.0±2.2Re-Os辉钼矿3Li et al.,2004中鱼库137Pb-Sr不详不详乔怀栋,1985雷门沟88.4K-Ar不详不详胡受奚等,1988132.4±2.0Re-Os辉钼矿2李永峰等,2005136.2±1.5SHRIMP锆石11李永峰等,2005夜长坪145.28±0.76Re-Os辉钼矿8晏国龙等,2012a东沟112±1SHRIMP锆石不详叶会寿,2006115.5±116.5Re-Os辉钼矿不详叶会寿,2006a114-117U-Pb锆石不详戴宝章,2009鱼池岭106.89±2.14K-Ar长石1白风军等,2009a汤家坪113.1±7.9Re-Os辉钼矿5杨泽强,2007a121.6±4.6U-Pb辉钼矿3罗正传等,2010a119.1±2.1Re-Os锆石不详魏庆国等,2010竹园沟120.9±2.3Re-O3辉钼矿2黄凡,2012大银尖119.1±2.1Re-Os辉钼矿3罗正传等,2010122.7±1.9Re-Os辉钼矿4罗正传等,2010千鹅冲122.1±2.4Re-Os辉钼矿1杨泽强,2007a135.3±1.9U-Pb锆石2杨梅珍,2010a128.8±2.6Re-Os辉钼矿4杨梅珍,2010a127.92±0.87Re-Os辉钼矿4杨梅珍,2010a127.8±0.87Re-Os辉钼矿4李发岭,2010a119.6±3.2Re-Os辉钼矿1罗正传等,2010天目沟127.82±0.9Re-Os辉钼矿4杨梅珍,2010秋树湾147.0±4Re-Os辉钼矿6郭保健,2006a银山121.6±2.1Re-Os辉钼矿1杨泽强,2007a112.6±1.3Re-Os辉钼矿1徐晓春,2009沙坪沟113.5±1.3Re-Os辉钼矿1徐晓春,2009113.21±0.53Re-Os辉钼矿1黄凡,2011太山庙115±2SHRIMP锆石1张怀东,2012115±2SHRIMP锆石不详叶会寿,2005

从表1可以看出，东秦岭到大别山东西方向绵延800 km，大小中酸性侵入岩体176个，成矿岩体以7个超大型钼矿床为代表，自陕西华县金堆城(向东)→河南栾川南泥湖→河南汝阳东沟→河南信阳光山千鹅冲→安徽金寨沙坪沟[4]，无论是钾-氩法、铀-铅法、铼-锇法所作出的同位素年龄测定结果，成岩时代是从222～112 Ma，绝大部分为燕山期成矿，极个别为印支期成矿,也就是从老到年轻，相应的成矿时代也是从老到新，两者本身相差就不大，可以视作同一时期产物。特别强调一点，虽然金堆城—黄龙铺岩区所测成矿岩体有印支期年龄，但那都是80～90年代采用K-Ar同位素年龄测定的结果，其误差较大，早期的测定结果只能作为参考或是不再采用，目前所作U-Pb同位素和Re-Os同位素所测定的结果基本上是小于130 Ma。

纵观东秦岭—大别山巨型钼成矿带内成矿岩体的成岩时代，全部属于燕山期产物，其中以白垩纪岩浆活动为主导，侏罗纪岩浆活动均较弱，这一时期正是我国钼矿资源形成的黄金时期。

5 小岩体与成矿在空间、时间及成因上的关系

5.1 岩体与矿床在空间上的共居性

无论是单钼，还是钨钼、钼铁、钼铜还是钼铼等与钼相关的多金属矿床与成矿岩体在空间位置上呈密切共居的特征[5]，一般具有如下几种关系：

(1)岩体的全部或部分本身就是矿体，有的矿体位于岩体与围岩的内外接触带，空间上两者形影不离。

(2)成矿元素的地球化学晕，常常围绕岩体分布，并具有以岩体为中心向外形成从高温向低温成矿元素有规律的递变分带现象。如银家沟矿床，以岩体为中心出现有高温向低温变化的成矿系列。

(3)矿床空间分布受岩体热变质带及围岩蚀变带范围的控制，矿床一般不超出热变质带的范围。

(4)岩体产态与矿体富集有明显的依赖关系。岩体产状变缓，岩体上部、岩舌、岩拱以及岩枝等部位矿化较好，往往构成富矿。

5.2 成岩与成矿在时间上的连续性

成岩与成矿在时间上的连续性，表现在成岩时间与成矿时间是一个连续的不可分割的过程。但是一般成矿时间略晚于成岩时间，表现有时间差[6]。例如南泥湖岩体测得矿脉中钾长石年龄为138.6 Ma，而于成矿比较密切的斑状二长花岗岩白云母年龄为162 Ma。又如金堆城钼矿床，主要以细脉形式分布于花岗斑岩岩株及其围岩中，这也直观地说明了这个问题。总的可以看出成矿要晚于成岩。

从成岩、成矿整个过程来看，矿化随着岩浆的演化而集中、迁移，到后期形成工业矿体，也就是说，成矿元素随着岩浆演化而逐渐聚集、富集、浓集起来[7]。

5.3 岩体与矿体在成因上的同源性

不同成因系列的岩体，所伴生的矿产矿种也不同，岩体的成因与成矿元素的富集，表现出更为密切的关系，正是由于它们在成因上的内在联系，导致它们在空间上的共居性和时间上的连续性。

成矿物质的来源，一般与岩体的形成过程、岩浆期后热液作用、岩浆热源等密切相关。矿床的形成与岩体成因之间的联系也密不可分[8]。

比利时地质学家B·R多伊指出：岩浆成因的矿石铅同位素组成与岩浆结晶时的铅同位素一样。一般为Pb206/Pb204<19.5，Pb20,8/Pb204<39。本区花岗岩类岩石中钾长石的铅及其内、外接触带铅锌多金属矿床中矿石铅同位素组成基本相当。Pb206/Pb204为17，Pb208/P204为38，因此都属于岩浆成因。说明两种铅具有相似的历史和共同的来源，成岩与成矿具密切的内在联系。

总之，矿床的成因依赖于岩浆活动也就是岩体的成因，岩体的成因制约于矿床的成因，明显地表现出岩控矿床的特点。

6 岩浆演化和成矿机理

洛南—豫西地区是东秦岭—大别山钼钨铅锌金巨型成矿带的西段，我们对岩浆活动与成矿机理之间的关系进行探讨。

那些超大型、大中型钼钨矿床的小岩体，不仅主金属矿种元素Mo的含量为特富集和强富集，作为姊妹高温元素W亦全部为强富集的客观事实。这充分证明斑岩型钼矿的岩控特征清楚而关键。根据翟裕生院士2010年《成矿系统论》中所阐述的成矿系统主要解决源、运、储三大问题[9]：①源：在地幔柱软流圈推动下的拉班玄武岩浆受全球板块漂移的影响，上侵至下地壳第一阶段熔融太华群高钼地层而首先富集，自身演化为中性熔浆；②运：再向上推动侵位，第二阶段熔融熊耳群马家河组及鸡蛋坪组1～3段高钼含量火山岩地层。由于熊耳群地层大量的英安岩及流纹岩加入，熔浆成分向中酸、酸和强酸性方向剧烈演化；③储：成矿熔浆在向盖层侵入的后期形成规模宏大的岩浆期后含矿热液向受力围岩的面状破碎带进行广泛的充填，形成细脉浸染状矿石。含矿热液充填的末期，含钼熔浆由于热动力能量作用减弱直至结束而不再产生矿质热液，残留于花岗熔浆本身的钼矿质随着花岗斑岩的冷凝结晶成岩过程中而形成辉钼矿孤立晶体，形成浸染状构造类型的矿石，这在东秦岭各个大中型斑岩型钼矿床为常见的和普遍现象。简单总结为：细脉在围岩、浸染在母岩。

7 结 语

本区的钼矿床产出在我国钼矿产地方面占据明显优势，也是世界上最著名的钼都之一。我国目前发现并探明的12个超大型钼矿床就有4个产于该区，而且河南栾川南泥湖大型钼矿田远景钼资源量大于400万t。陕西华县金堆城—黄龙铺地区近十年来又相继发现和探明了十几个大中型斑岩型钼矿床，使陕西钼矿资源量上了一个新台阶[10]。豫陕两省钼资源总量满足我国未来200年的钼矿资源需求。我们的研究对象是中酸性小岩体虽然遍布研究区，但无论怎样，小岩体也离不开巨型花岗岩基，因为花岗岩基是地下岩浆活动的物质基础，岩基的深部往往形成较大的岩浆房，它孕育着小岩体的成长、演化和诞生。因此，小岩体和其如影随形的钼矿床全部产于巨型花岗岩基附近的外接触带，很少产于内接触带。对于地质工作者来讲，研究中酸性小岩体的成矿专属性及其产出位置，则很大程度上必需依赖于巨型花岗岩基，而不是远离花岗岩基的接触带。

[1] 翟裕生，邓 军，彭润民,等.成矿系统论[M].北京：地质出版社，2010：66-158.

[2] 罗照华，卢欣祥，陈必河,等.透岩浆流体成矿作用导论[M].北京：地质出版社，2009：1-55.

[3] 陈毓川.矿床的成矿系列与区域成矿规律研究[M].北京：地质出版社.2008：58-133.

[4] 罗铭玖，卢欣祥.东秦岭含钼花岗岩地质特征[J].河南：河南地质矿产与环境文集.1992，7(4).

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[6] 付治国，赵云雷，王靖东,等.前寒武系对东秦岭—大别山钼成矿带成钼作用的贡献[J].华南地质与矿产.2007，92(4)：27-34.

[7] 李永峰，毛景文，胡华斌,等.东秦岭钼矿类型、特征、成矿时代及其动力学背景[J].矿床地质.2005，24(3)：292-304.

[8] 付治国，靳拥护，吴 飞,等.东秦岭—大别山5个特大型钼矿床的成矿母岩地质特征分析[J].地质找矿论丛.2007，22(4)：277-281.

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[10] 卢欣祥.河南省秦岭—大别山地区燕山期中酸性小岩体的基本地质特征及成矿专属性[J].河南国土资源，1983，1(1)：49-55.