海南省保亭縣新村鉬礦地質特征及成因探討

王 龍，廖香俊,2

（1.中國地質大學地球科學學院，武漢 430074；2.海南省地質局，海口 570206）

海南島地處華南板塊南部，礦產資源十分豐富，是我國傳統上重要的金礦和高品位鐵礦產地。隨著勘查工作的深入開展和1:5萬地球化學填圖的順利進行，在海南省瓊海縣、瓊中縣、保亭縣和樂東縣相繼發現了梅嶺（小型）、高通嶺（小型）、石門山（中型）、新村（中型）和羅葵洞（大型）等一批具有工業價值的鉬礦床（圖1）。到目前為止，僅有少量研究資料涉及這些礦床[1-4]，有關這些鉬礦的研究尚處于起步階段。

新村鉬礦位于三亞市以北33 km的保亭縣境內。本礦床于2001年海南省地質綜合勘察院對新村-六羅地區進行的1:5萬水系沉積物調查中發現。2006年至今，海南省地質綜合勘察院對礦區進行詳細的地質普查工作。通過槽、坑、鉆等探礦手段對該礦區進行了控制，新村鉬礦床業已達中型規模。本文在前人工作的基礎上，通過野外調查及樣品測試，對新村鉬礦區的地質背景、礦床特征及成因等方面進行研究。

1 區域地質背景

海南島位于歐亞大陸東南緣，隸屬華夏板塊（圖1）。以王五-文教和九所-陵水深大斷裂為界可將海南島劃分為三個大地構造單元:雷瓊新生代斷陷帶、五指山加里東褶皺帶和三亞地塊。新村鉬礦區位于九所-陵水斷裂帶南緣。

海南島地層單元大致由4個構造地層單元組成，分別為中-新元古界變質結晶基底、寒武系-二疊系淺海相-陸相沉積蓋層、白堊系陸相碎屑沉積和火山巖以及新生代基性熔巖。地質歷史上曾經歷兩次大的構造抬升，因而無泥盆系和中三疊系-侏羅系的沉積記錄。巖漿活動在本區較為劇烈，侵入巖出露面積約占海南島陸地總面積的46.6%。根據前人的研究成果及大量的同位素測年數據，顯示海南島主要的構造巖漿活動時間為299～233 Ma和112～82 Ma，為海西-印支期和燕山晚期。海西-印支期和燕山晚期的侵入巖分別占海南島陸地總面積的35%和10.3%。海西-印支期侵入巖由石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖和鉀長花崗巖組成，燕山晚期花崗巖由花崗閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖和花崗斑巖組成，它們分別與I型、S型和I型花崗巖具有親和性。區域上除了發育近E-W向的王五-文教斷裂和九所-陵水斷裂外，E-W向的昌江-瓊海和尖峰-萬寧斷裂也較為明顯。NE向、N-S向、NW向小斷裂十分發育，韌性剪切活動也較為顯著，其中NNE走向的戈枕韌性剪切帶對海南島金礦床的分布具有重要的控制意義。

圖1 海南島地質圖（a）及其大地構造位置圖（b）（據文獻[3,5-6]修改）Fig.1 Simplified geological map of Hainan island(a)and tectonic units in South China Block

同安嶺火山巖盆地除了賦存有新村鉬礦和羅葵洞鉬礦外，尚有六羅金礦、南改金礦、摩天嶺銅礦、嶺殼銅礦產出，為一典型的“聚寶盆”，這些礦床在時空分布上均與白堊系陸相火山巖沉積地層和白堊紀侵入巖漿活動有關。

2 礦區地質

礦區位于同安嶺白堊系火山巖盆地東緣，與東部的保城巖體相接（圖2），地質歷史上曾經歷了早白堊世陸相火山噴發和燕山晚期酸性侵入體侵位兩期巖漿熱事件。

2.1 地層

礦區出露的地層主要由下白堊統嶺殼村組（K1lk）陸相火山巖及以石英二長斑巖-花崗斑巖-斑狀二長花崗巖為主的次火山巖序列構成。

嶺殼村組火山巖地層位于同安嶺火山巖盆頂部，屬第二旋回火山噴發的產物。該組為一套中酸性、酸性火山巖系，以流紋質火山熔巖及火山碎屑巖為主，夾數層英安質火山巖，底部以流紋質含礫凝灰巖為主。該組火山巖與下伏湯他大嶺組火山巖呈噴發不整合接觸。

什堆礦段的鉆探以及中南部地區的鉆孔資料（亞洪ZK0001）均顯示，嶺殼村組火山巖層東部發育一套自下而上的由石英二長斑巖-花崗斑巖-斑狀二長花崗巖為主的中酸性斑狀巖性組合。本次以約140 m的ZK201號鉆孔為例進行研究，其特征如下:

斑狀二長花崗巖:位于鉆孔頂部，厚約27 m，部分巖性段夾雜肉紅色細晶巖和花崗斑巖。深灰色，不等粒結構，塊狀構造。造巖礦物主要由石英（15%）、斜長石（55%）、條紋長石（20%）、角閃石（3%）、黑云母（4%）組成，粒徑 0.5～3 mm；石英溶蝕現象較為明顯。發育不同程度的構造裂隙，沿裂隙通常可見較為明顯的金屬礦化。

花崗斑巖:位于鉆孔中段，以鉀長花崗斑巖為主，厚約20.4 m。灰紅色-肉紅色，斑狀結構。造巖礦物主要由石英（10%～29%）、斜長石（3%～15%）、正長石（15% ～20%）、條紋長石（45% ～64%）、黑云母（3% ～4%）組成；斑晶由零散分布的具聚片雙晶的更長石、已綠泥石化的黑云母、它形金屬礦物和均勻分布的它形條紋長石組成，粒徑0.5～5 mm；基質由零散分布于斑晶間隙的的石英、正長石以及微細粒的斜長石組成，粒徑0.05～0.4 mm。可見明顯的石英溶蝕結構，石英脈和破碎帶較為發育，常見輝鉬礦、黃鐵礦、綠泥石化、綠簾石化及碳酸鹽巖。

石英二長斑巖:位于鉆孔深部，厚約56.6 m。淡紅色，斑狀結構。造巖礦物主要由石英（10%～15%）、斜長石（10% ～20%）、正長石（7% ～25%）、條紋長石（44% ～60%）、黑云母（3% ～4%）組成；斑晶由它形金屬礦物、綠泥石化的黑云母、具聚片雙晶和表面絹云母化的更長石以及零散分布的條紋長石組成，粒徑1～4 mm；基質由分布在斑晶間隙的它形石英、正長石及斜長石組成，粒徑0.1～0.8 mm。發育不同程度的構造破碎和綠簾石化、綠泥石化，黃鐵礦、輝鉬礦常見。

脈巖:來自亞洪ZK0001孔，厚約9 m，頂底接觸巖性均為石英二長斑巖。深灰色，基質具交織結構。造巖礦物主要由斜長石（70%）、鐵礦（10%）、方解石（5%）、玻璃質轉化的綠泥石斑晶（15%）；斑晶由少量斜長石組成，粒徑0.5～0.8 mm；基質由含鐵礦物、斜長石、方解石組成，粒徑0.2～0.3 mm。基質和斑晶中斜長石聚片雙晶均不明顯。綜合定名為斜長安山巖。

上述三類花崗巖之間為漸變關系，呈現出明顯的似層狀展布特征，其巖性、結構構造可與嶺殼村組火山巖相對比。結合其產出部位、區域巖石對比、淺成-超淺成形成特點以及脈巖的穿插等特征判定該系列巖石組合為次火山巖組合。鉆孔資料顯示，次火山巖帶整體上呈現西厚東薄的特點，與底部及東部的灰白色二長花崗巖呈侵入接觸。通常次火山巖與火山巖源自同一巖漿房，其活動時代相近。結合同位素資料①，推測該次火山巖侵位時間大致為122～107 Ma。

圖2 海南島新村鉬礦礦區地質圖Fig.2 Geological map of Xincun Mo deposit in Hainan island

2.2 侵入巖

在ZK201孔石英二長斑巖底部及東部發育一套淺灰白色斑狀二長花崗巖（見圖2），造巖礦物主要由石英（20%）、斜長石（55%）、正長石（20%），黑云母（3%）組成。以大顆粒的鉀長石斑晶為主要特點，個別斑晶可達1.2 cm×2.6 cm，除顏色外，該特征為侵入體與次火山巖的顯著區分標志。該套侵入體為后期侵位的保城巖體的一部分，其侵位時代大致為96Ma左右[7]。

2.3 構造

與礦區成礦作用有關的主要構造為NEE走向的九所-陵水斷裂，該斷裂間接控制著礦區及其外圍的Mo-Cu-Au礦化。礦區還發育有不同方向的小斷裂，如NE向、NW向、N-S向及近E-W向，其中NW向斷裂（如F1、F2）與礦區的鉬礦化具有重要的聯系。

3 礦床地質特征

新村鉬礦主礦體位于礦區的東北緣，什堆村一帶。現共圈出有工業價值的鉬礦脈39條，礦脈走向NWW、傾向NE，沿走向長200～700 m，深5～600 m，礦體厚度介于0.97～22.87 m之間，品位0.03%～0.1%，最高可達0.885%。礦（化）體多呈平行的脈狀密集展布(圖3)，與主要的構造線方向一致。目前在次火山巖帶和晚期的侵入體（保城巖體）中，均發現有工業價值的鉬礦脈(圖3)。

礦石類型主要為石英脈型和細脈浸染型，少量礦石產出于碳酸鹽脈中。石英脈型礦石:輝鉬礦以自形-半自形粒狀、葉片狀、團塊狀賦存于石英脈中及石英脈的兩壁，石英脈脈寬多介于1～3 cm，個別可達10 cm。細脈浸染型礦石:輝鉬礦主要以細脈-侵染狀產出，其產出方式有:①呈侵染狀分布于脈石礦物中；②沿礦脈的兩壁及圍巖的節理裂隙呈幾乎純輝鉬礦薄膜產出；③沿巖石的微裂隙充填。

鉬礦石均為原生礦石，在部分露頭上可見鉬華。金屬礦物主要為黃鐵礦和輝鉬礦，含少量黃銅礦、方鉛礦、褐鐵礦、金銀礦、赤鐵礦、磁鐵礦及輝鉍礦；非金屬礦物主要為石英、正長石、斜長石，含少量黑云母、白云母、碳酸鹽、綠泥石和綠簾石。礦石具有自形-半自形結構，薄膜狀、細脈狀、角礫巖狀和侵染狀構造。

圖3 新村鉬礦4號線勘探剖面圖Fig.3 Geological cross-section of No.4 exploration line from the Xincun Mo deposit

圍巖蝕變在礦區較為發育，主要的蝕變類型有:鉀長石化、碳酸鹽化、高嶺土化、硅化、青磐巖化及黃鐵礦化等。

4 地球化學特征

4.1 同位素年齡

輝鉬礦Re-Os體系具有封閉溫度高，富集Re的同時基本不含普通Os，在金屬礦床中廣泛分布的特點。相對于傳統的Rb-Sr法和K-Ar法，Re-Os同位素定年更能準確反映金屬硫化物礦床的礦化年齡，因而輝鉬礦Re-Os同位素定年是目前金屬硫化物礦床年代學研究的最有效工具。

鑒于礦石分石英脈型和細脈浸染型，因而在礦區分別對兩種礦石類型分別采樣分析。采集石英脈型礦石4件，細脈浸染型礦石2件（樣品位置見表1、圖2），其中礦石樣品XC-12來自后期灰白色二長花崗巖。樣品測試在中國科學研廣州地球化學研究所同位素地質年代學重點實驗室完成。儀器型號為X7型質譜儀，分析流程參見Sun等（2010）[8]。

分析結果見表2。石英脈型礦石與細脈浸染型礦石同位素年齡相近。5件輝鉬礦樣品(除XC-5)獲得 Re-Os模式年齡介于95.6±0.89～97.8±0.5 Ma，等時線年齡為 97.7±1.3 Ma（MSWD=1.03），加權平均年齡為 97.2±0.5 Ma（MSWD=0.99）（見圖 4）；1 件輝鉬礦樣品（XC-5）獲得112.3±4.2 Ma的模式年齡(見表2)。由于Re-Os體系較為穩定，后期的疊加礦化、流體活動及熱變質作用均不能改變體系的穩定性[10-13]，因而該單點年齡仍有地質意義。明顯的，礦化年齡分為97.15 Ma和112.3 Ma兩群，兩者之間相差15 Ma，暗示礦區經歷兩期礦化事件。研究顯示，大規模成礦時間與構造熱事件的時間相近或略晚，而本次測試所獲得的112.3 Ma的成礦時間遠大于后期保城巖體的侵位時間（96 Ma），說明該礦化年齡可能與122～107 Ma的火山巖漿作用有關。95.6±0.9～97.8±0.5 Ma的礦化事件可能與保城巖體侵位關系密切。

表1 樣品描述Table 1 Description of the samples

表2 新村鉬礦床輝鉬礦Re-Os同位素分析結果Table 2 Results of Re-Os isotopic analyses of molybdenite from Xincun Mo deposit.

圖4 新村鉬礦Re-Os等時線圖（左圖）和加權平均圖（右圖）Fig 4 Re-Os isochron(left)and weighted average(right)age of molybdenites from Xincun deposit

4.2 硫同位素特征

礦石主要的金屬硫化物為輝鉬礦和黃鐵礦，黃銅礦及其它金屬硫化物少見，本次硫同位素測試主要針對輝鉬礦和黃鐵礦進行，共采集硫同位素樣品5組，共8件同位素金屬硫化物樣品（其中XC-S-2、XC-S-3 號，XC-S-4、XC-S-5 號，XC-S-6、XCS-7號樣品分別來自2、3、4號母樣，XC-S-11來自6號母樣，XC-S-13來自12號母樣），樣品位置見（表1、圖2）。S同位素樣品測試在中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室用MAT251同位素質譜儀測定完成，分析結果見表3。

測定結果顯示，整體上輝鉬礦的δ34S大于黃鐵礦的 δ34S 值，同一礦脈樣品（如 X C-S-2、3，XC-S-4、5，XC-S-6、7）也顯示出同樣的變化規律。4 件輝鉬礦樣品的δ34S值為5.94‰～9.34‰，平均值為7.28‰。4件黃鐵礦樣品的δ34S值為-0.24‰ ～5.43‰，平均值為2.48‰。一般情況下，在S同位素分餾達到平衡條件下，共生硫化物的δ34S值顯示硫酸鹽＞＞輝鉬礦＞黃鐵礦＞閃鋅礦＞磁黃鐵礦＞黃銅礦＞方鉛礦＞輝銅礦＞輝鉍礦＞辰砂順序遞減的規律[14]。新村礦區不論是同一樣品還是整體上，硫化物的δ34S值顯示輝鉬礦＞黃鐵礦的特征，表明在成礦過程中共生的硫同位素分餾達到了平衡。

表3 新村鉬礦硫同位素組成Table 3 Sulfur isotopic composition of sulfides from Xincun molybdenum deposit,southern Hainan island

研究區礦石樣品中的δ34S值變化于-0.24‰～9.34‰，變化范圍較寬，顯示沉淀的硫化物硫源較為復雜。在判斷硫來源時，必須依據硫化物沉淀期間熱液的總硫同位素組成（δ34S∑）。在新村礦區，礦石礦物主要以輝鉬礦和黃鐵礦為主，無硫酸鹽礦物出現，顯示成礦熱液為以H2S為主的還原性熱液，那么在平衡條件下可以根據黃鐵礦的S同位素組成來近似代表整個熱液體系的總硫[15]。因而，新村鉬礦的礦化熱液的δ34S∑近似為2.48‰。天然成礦熱液的總硫同位素組成（δ34S∑）一般可分為4組，即0‰、5‰ ～15‰、約20‰及較大的負值。接近0值的礦床其S同位素為火成來源，包括巖漿釋放的硫和從火成巖硫化物中淋濾的硫；總硫近于20‰的礦床，硫來自于大洋水和海水蒸發巖；總硫具中間值的礦床，硫來源較為復雜，可能來自圍巖中侵染狀硫化物（無機還原成因）或其它更老的礦床；總硫同位素組成為較大負值的則表明硫來源于開放沉積條件下的細菌還原成因硫[16]。本研究區的總硫值接近于0，說明成礦流體中的硫主要來源于巖漿熱液。

4.3 氫氧同位素特征

為了揭示成礦熱液的來源問題，本次還對三件含礦石英樣品進行了H、O同位素測試。XC-HO-1、XC-HO-6來自1號和6號母樣，礦物組合為Q+Mo；XC-HO-4來自4號母樣，源自構造裂隙帶，礦物組合為Q+Mo+Py+Cpy。具體采樣位置見（表1）。樣品測試在中國地質科學院礦產資源研究所同位素實驗室完成，測試儀器為MAT253EM質譜儀，測試精密度為±0.2‰。分析結果見表4。

三件樣品的δDV-SMOW值介于-55‰ ～-85‰之間，均值為-69‰；δ18OV-SMOW 值介于 9.2‰ ～13‰，均值為10.6‰。由于樣品及圍巖中無代表高溫的鉀化蝕變也無代表低溫的碳酸鹽礦物出現，主要礦物組合為石英+金屬硫化物，因而根據300℃的平衡溫度對δ18OH2O做出估計，采用石英-水分餾方程 1000Inα石英-水=3.38×106T-2-3.4[14]，計算出石英的δ18OH2O值介于2.3‰ ～6.1‰之間，均值為3.7‰。在δD-δ18OH2O圖解上顯示(圖5)，成礦流體應為巖漿流體和大氣降水流體的混和流體。

5 礦床成因探討

5.1 區域成礦時間對比

海南島燕山晚期（112～82 Ma）是繼海西印支期（299～233 Ma）發生大規模巖漿作用的又一關鍵時期。現有的礦床同位素定年資料表明，海南島大量的鉬礦床形成均介于103～80 Ma之間，成礦與成巖時間一致。高精度的Re-Os地質年代學研究顯示，高通嶺鉬礦的礦化年齡為98.4±2.5 Ma[3]；羅葵洞鉬礦的Re-Os模式年99.6±0.5 M、99.8±1.1 Ma和100.1±1.3 Ma；石門山 Mo-Pb-Zn礦獲得80.2±0.6 Ma和 88.6±1.0 Ma的模式年齡；文且鉬礦獲得模式年齡103.9±1.0Ma②。本文研究顯示，新村鉬礦主要的礦化發生在97.2±0.5 Ma（在112Ma左右可能還經歷一期礦化作用）。表明燕山晚期是海南島發生大規模鉬礦化的關鍵時期。

表4 新村鉬礦床H、O同位素分析結果Table 4 Hydrogen and oxygen isotopic data of the Xincun Mo deposit

華南地區中生代的金屬礦化時間大致劃分為三期[17-19]，它們分別為晚三疊紀（230～210 Ma）、中-晚侏羅紀（170～150 Ma）和早-中白堊紀（110～80 Ma）。顯然，與整個華南大區大規模成礦時限相比，海南島鉬礦床的成礦作用與華南地區第三階段成礦作用可在時間上對比。新村鉬礦床的形成恰是這種大規模成礦時間的重要例證。

圖5 新村鉬礦床成礦流體的δD-δ18OH2O圖解Fig 5 δD versus δ18OH2Odiagram of Xincun Mo deposit

5.2 成礦地質條件

礦區發育一套次火山巖組合，其巖性序列（自下而上）為石英二長斑巖-花崗斑巖-斑狀二長花崗巖。該斑狀巖性組合的形成時間大致與西部同安嶺火山巖漿活動時間相近。現有資料顯示，鉬礦脈主要賦存于該套次火山中。根據礦脈在巖石單元中的穿插關系確認97.2±0.5 Ma的礦石時間為礦區的主礦化期，該結果與保城巖體96 Ma（Rb-Sr法）的侵位時間在同位素誤差范圍內一致，與次火山巖結晶年齡（122～107 Ma）相差較大，說明次火山巖帶為主要的賦礦單元。另外，本次還獲得了一個112 Ma的礦化年齡，暗示在火山巖結晶過程中亦有礦化出現，這與前人統計出的火山巖中有高的Mo元素背景含量③的結論較為一致。

侵入巖漿活動是礦區成礦的的重要因素，它為新村礦區礦床的形成提供熱動力條件，還為礦體的形成提供物質和流體來源。1件賦存于灰白色斑狀二長花崗巖破碎帶中的輝鉬礦（XC-12）礦化年齡顯示97.2±0.6 Ma，與保城巖體的結晶年齡相近，指示它們之間有成因聯系。S同位素測定結果顯示，硫源主要起源于該期侵入體。前人的統計材料③顯示在燕山晚期的侵入體普遍具有較高的Mo元素含量，間接說明Mo也是來自侵入體的。

NEE向九所-陵水深大斷裂是控制礦區及外圍Mo-Cu-Au成礦最重要的構造條件。另外在礦區還發育有NW向、近N-S向、NE向及近E-W向四組斷裂，而且斷裂中均有不同程度的輝鉬礦、黃鐵礦化，其中NW向斷裂對礦體的控制較為顯著。如F1和F2斷裂，在圖2中該兩組斷裂均垂直勘探線，在圖3中ZK401恰處于兩斷裂之間；F1斷裂產狀和 F2斷裂產狀分別為（30°～ 32°）∠（42°～ 60°）和（35°～ 50°）∠（42°～ 55°），主要的礦脈產狀為 25°∠（20°～60°），在產狀上兩者較為一致。在空間上斷裂與礦體直接相關，產狀上高度一致，可見斷裂構造直接控制著新村礦區礦床的形成。

5.3 礦床成因

總結上述分析，認為新村鉬礦床屬受斷裂構造控制的脈型鉬礦床，早期火山活動有一定礦化作用，成礦物質主要來源于后期巖漿熱液的熱液脈型礦床，其主礦化時代為 97.2±0.9 Ma～97.8±0.5 Ma。礦床成因模式如圖6所示。

圖6 海南島新村鉬礦床成因模式圖Fig.6 Metallogenic model of Xincun Mo deposit,Hainan island

6 結論

本文在研究新村鉬礦床的地質特征、地球化學特征的基礎上，結合前人的研究成果，得出以下認識:

（1）新村鉬礦床屬脈型鉬礦，其成因上與海南島燕山晚期酸性侵入體有關。鉬礦體主要賦存于早白堊紀次火山巖帶，主要的礦石類型有石英脈型和細脈-浸染型。

（2）通過精確的Re-Os同位素體系精確定年，獲得 95.6±0.9～97.8±0.5Ma和 112.3±4.2Ma兩組年齡值，表明新村鉬礦床可能經歷兩期礦化事件。根據斷裂和礦體在巖石單元中的穿插關系，確認前者為主成礦期。

（3）穩定同位素研究顯示，硫源為晚期巖漿源，成礦流體來源為巖漿流體與大氣降水流體的混合流體。

（4）新村鉬礦床的礦床成因為次火山巖容礦（含礦），含礦熱液沿構造裂隙充填交代的熱液脈型鉬礦床。

注釋:

①宜昌地質礦產研究所,海南省地質調查院.海南島樂東、陵水幅1:25萬區域地質調查報告.2004.

②廣州地球化學研究所,海南省地質調查院.海南島構造演化特征及鉬（銅）成礦作用專題研究工作報告.2010.

③海南省地質礦產勘查開發局.海南省成礦系列及成礦預測研究.2001.

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