洛南—豫西中酸性小巖體巖石化學特征與鉬成礦的關系

楊位坤 ，萬占奎

(1.河南省地質礦產勘查開發局第二地質勘查院，河南 鄭州 451464)(2.四川省冶金地質勘查局六○四大隊, 四川 廣元 628017)

0 引 言

與巖漿熱液密切相關的斑巖型鉬礦床是世界上包括我國在內的最具工業價值的礦床類型。本文通過對東秦嶺—大別山巨型鉬成礦帶西段的一部分，洛南—豫西地區鉬多金屬成礦帶的中酸性小巖體的巖石化學組分及其相互關系開展系統地歸納、總結、分析和梳理，以期發現其中對地質找礦有價值的成礦線索，給廣大地質工作者提供參考。洛南—豫西地區是我國最重要的鉬礦產地[1]。而鉬礦床的形成卻離不開中酸性小巖體，特別是酸性—強酸性的小巖體與鉬礦床的形成更加密切相關。陜西洛南向東到豫西欒川地區更是鉬礦床的集中產地，相應的中酸性小巖體則更是星羅棋布密集產出。本文著重就中酸性小巖體巖石化學規律及其與鉬礦床成礦的關系作進一步探討，以期發現成礦規律。而中酸性小巖體又作為鉬礦床的地質找礦標志，可為廣大尋找鉬礦的地質工作者參考。

1 中酸性小巖體的一般特征

洛南—豫西地區除產出有幾個巨型花崗巖基外，尚存在數十個中酸性小巖體，這種小巖體均位于花崗巖基的附近外接觸帶上，實際上中酸性小巖體是與花崗巖基的成因息息相關的[2]。首先兩者是：同期(燕山期的侏羅—白堊紀)，二是同位(同位于板塊對接帶上，以仰沖帶為主)，三是同源(共同來源于上地幔軟流圈上侵至下地殼后的演化熔漿)。

中酸性小巖體出露面積一般較小。大于1 km2的占24%，小于1 km2的占76%，尤以出露面積為0.1～0.5 km2者居多。小巖體一般具有上小下大的現象，平面上呈橢圓形、楔形、不規則的橢圓形等，多數為近等軸狀、透鏡狀、巖脈狀及巖墻狀等；剖面上呈陡傾斜的巖株狀、蘑菇狀、巖筒、巖管等。

2 中酸性小巖體巖石化學特征

根據對本區361個巖石化學樣，以巖體為單位進行組合分類，加上國內外6個典型的含礦巖體巖石化學樣，共獲得72個巖石化學樣，11個氧化物百分含量均值，根據氧化物的重量百分數或陽離子數，分別計算了12個巖石化學參數。下面介紹中酸性小巖體巖石化學方面的特征[3]。

2.1 巖石化學一般特征

2.1.1 主要氧化物的變化情況

本區小巖體巖石化學平均值，SiO2為65.97%，相對于中性巖偏酸性巖石范疇。從7種氧化物的百分含量變化來看，巖石中SiO2的絕對變化幅度大(幅度變化系數26)，而相對變化幅度小(0.20)，而MgO絕對變化幅度小(3.72)，相對變化幅度大(0.91)。上述說明本區巖石從中性到酸性的變化，硅組分增加量多，但增加幅度緩慢，鎂組分減少量小，而減少幅度大。

2.1.2 K2O、Na2O、MgO、FeO、Ai2O3、CaO與Si2O的相關特征

2.1.2.1 K2O與Na2O

石英閃長巖、花崗閃長巖等中酸性巖石K2O與Na2O相當，后者K2O略大于Na2O。而花崗巖類巖石則K2O>Na2O，SiO2含量均值為68.8%，K2O與Na2O值為4.4%，兩者對比說明本區石英閃長巖、花崗閃長巖和部分花崗巖過早地處于K2O>Na2O狀態。本區巖石中K2O含量較高的特點，是巖漿物質來源參與較多的地殼物質之故。

2.1.2.2 Ai2O3與CaO

兩者在各種巖石中的變化幅度保持在10%～12%之間，本區巖石中Ai2O3、CaO含量在巖漿演化中隨SiO2的增加而降低。從本區CaO的含量與標準值相比，普遍較低，說明巖漿中地幔物質含量較少。

2.1.2.3 MgO與FeO

兩者含量均低于標準值，而且FeO含量一直大于MgO含量，同時它們也隨SiO2含量的增加而降低。但FeO含量的下降幅度比MgO大，甚至當SiO2含量達75%以后，出現MgO>FeO之現象，這一現象和其均值變化情況恰恰相反。因此說明本區具有鐵鎂值比標準值低的特點，這也說明本區巖漿含地幔物質比均值少的特點。FeO含量隨SiO2的增加迅速貧化，暗色礦物大量減少，表現出本區酸性巖具有低鐵的獨特性。

2.1.2.4 K2O與SiO2

本區巖石從中性-酸性，除K2O與SiO2呈正消長關系外，其余氧化物均與SiO2呈不同程度的反消長關系。但K2O含量隨SiO2的增長尚有不同的變化，在石英輝長巖—花崗閃長巖(SiO2<66%)階段，K2O含量變化是穩定的，且變化幅度較小。而在花崗巖階段(SiO2>66%)K2O的含量變化稍大，最后K2O略有下降多形成含礦巖體。

與SiO2呈反消長關系的其他5個氧化物中，隨SiO2的增加以CaO下降幅度最大， Ai2O3和FeO次之，Na2O和MgO則變化幅度小且穩定。當SiO2>70%時Na2O含量變化呈寬緩的U字形，這個階段對形成各種類型的鉬礦床十分有利。總而言之，本區花崗巖類巖石大部分屬于鋁過飽和類型，與標準含量值比較，具有富硅、高鉀、貧鈣鎂、低鐵鈉及鋁過飽和的整體特點[4]。

2.2 巖石化學的主要參數

2.2.1 堿值(K2O+Na2O)和組合指數與SiO2的關系

2.2.1.1 堿值(K2O+Na2O)的點群密集帶

隨SiO2含量的增加而緩慢上升。SiO2含量從55%增至75%，而堿值(K2O+Na2O)從7%上升到9%，其中超大型、大型鉬礦床成礦母巖的SiO2>72.5%，堿值限制在8%～9%的范圍內。

2.2.1.2 組合指數(里特曼指數σ)值

隨著SiO2的增長而緩慢地下降。從σ值的點群密集帶看，SiO2含量為55%～76%，σ值變化范圍為2～4.5；成礦巖體的SiO2含量在63%以上時，σ值變化范圍為1.8～3.3。換句話說，成礦巖體的巖體類型屬于鈣堿性系列巖石。超大型、大型鉬礦床的成礦母巖的SiO2含量大于72.5%時，σ值則限制于1.8～2.6的范圍內。

總的來說，研究區中酸性巖石屬于鉀質鈣堿性系列巖石，而且堿值(K2O+Na2O)與組合指數σ值之差在6以上時對成礦有利，對超大型、大型鉬礦床的成礦尤其有利。

2.2.2 K57.5、K2O/Na2O與SiO2的關系

2.2.2.1 K57.5值與SiO2的關系

K57.5值是巖石的SiO2含量相當于57.5%時的K2O的百分含量，它近似于中性巖的SiO2，也大致相當于地殼成分的SiO2總平均值(57.64%)。從本區中酸性小巖體巖石的K57.5值與SiO2的相關關系來看，隨SiO2含量的遞增 K57.5值變化不大。這一特點可以劃分含鉀高的堿性、鈣堿性-鈣質系列的巖石類型[5]，美國著名的克萊麥克斯(Climax)斑巖型鉬礦床的成礦母巖正是這種類型巖石。

2.2.2.2 K2O/Na2O與SiO2的關系

K2O/Na2O的含量隨SiO2的增長略有上升，如果以中性巖(閃長巖)下界為準(SiO2為57%)則SiO2<57%的巖石，K2O/Na2O值大部分小于1，即Na2O>K2O；而像金堆城、南泥湖、上房溝、三道莊、東溝、沙坪溝、千鵝沖等超大型、大型鉬礦床的成礦母巖——強酸性花崗斑巖巖石的K2O/Na2O值皆大于1，即K2O>Na2O，而且大部分超大型、大型鉬礦床成礦母巖巖石的K2O/Na2O值界于1～2之間，甚至2～3之間變化。

2.2.3 硅鉀比、鋁指數、氧化指數與SiO2的關系

2.2.3.1 硅鉀比(SiO2/ K2O)

SiO2和K2O的含量一般來說在巖漿演化過程中是同向消長的，但兩者變化速度有所差異，尤其是處于成礦階段。硅鉀比值隨 SiO2的增長，其點群密集帶向下傾伏，說明在分異氧化過程中， SiO2的增長速度小于K2O的富集程度，而多數超大型、大型鉬礦床的成礦母巖的硅鉀比，大致控制在11～16的范圍之內。

2.2.3.2 鋁指數(Al/ KNC)

是加拿大地質學家克拉克(D·B·Clorke)等人于1081年提出來的，用它作為劃分花崗巖類型的依據。克拉克劃分的花崗巖分為：過鋁花崗巖(Al/ KNC>1)、偏鋁花崗巖(Al/ KNC<1)、超鋁花崗巖(Al/ KNC遠大于1)3類；查佩爾懷特將花崗巖劃分為2類：S型花崗巖(Al/ KNC>1.1)、I型花崗巖(Al/ KNC<1.1)；本區中酸性花崗巖我們將其歸為一大類，即殼幔型花崗巖類(Al/ KNC0.9～1.2)，也就是說，研究區中酸性花崗巖在演化過程中熔融地殼物質較多，成為殼幔混合熔漿[6]，因此可以說鉬礦床形成的物質來源應該是以地殼礦物質為主。

2.2.3.3 氧化指數(OX)

氧化指數反映成巖時氧化和還原的環境。以氧化指數0.5為界，大于0.5以氧化作用為主，小于0.5為還原作用占優勢。歸納洛南—豫西地區中酸性小巖體的氧化指數均大于0.5，說明形成小巖體的環境以氧化環境占優勢；另一方面也說明，研究區的中酸性小巖體侵位較淺。值得指出的是，氧化指數不隨SiO2的含量增減而升降，它們的變化很穩定，一般集中在0.4～0.8之間，這一范圍一般處于氧化還原的交替階段，這一特殊環境對成礦較為有利，因為它破壞了原始含礦熔漿的物理化學平衡狀態，使其熔漿重新建立新的平衡。而新的平衡對于改變巖漿成分—巖漿分異作用，使其向高硅、富鉀方向改變和成礦物質的富集創造了有利條件[7]。

3 K-Na-Ca的三角關系

將本區中酸性小巖體的巖石化學分析數據投入到K-Na-Ca原子分數圖系中可以明顯歸納出，含礦巖體大致分布于靠近K-Na一邊(K從20～80%，Ca<20%)，80%的超大型、大型鉬礦床集中于K為40%～70%，Ca<10%的范圍內；與中小型鉬礦床相關的小巖體，大部分集中于K為20%～60%，Ca<20%的范圍內；而與鉛鋅銀金多金屬礦床關系密切的小巖體，絕大部分集中于K為50%～70%，Ca10%～20%的范圍內。由此可知，超大型、大型鉬礦床成礦母巖——強酸性小巖體堿性組分(K2O+Na2O)較高，特別是K含量更高或特高，而中小型鉬礦床成礦巖體 (K2O+Na2O)組分較低，說明鉬礦床成礦巖體與鉀含量的增長有著極為密切的關系。

另外巖石化學在區域上的表現為：中部盧氏—靈寶地區酸性巖中硅、堿組分含量低于東部欒川地區和西部金堆城—黃龍鋪地區同類巖石的硅堿含量，這種現象與區域巖石原始熔漿的演化過程是一致的。

研究區中酸性小巖體的巖石類型絕大部分為鈣堿性系列巖石，少數為拉班玄武質系列巖石。鈣堿性系列巖石為酸性巖石，拉班玄武質系列為中性巖石。

3.1 河南欒川地區(Ⅰ)

酸性小巖體的巖石類型屬于鈣堿性系列，A值較其他地區都大，屬于第一巖漿旋回演化的末期，是鉬礦富集的最佳階段。夜長坪及陜西金堆城、石家灣鉬礦床成礦巖體亦屬此類，說明鉬礦床的成礦母巖的特點是一致的[8]。

3.2 盧氏—靈寶地區(Ⅱ)

中酸性小巖體鈣堿性組分分為2個集中區。Ⅱ—1區主要為花崗巖、花崗斑巖，巖石屬于鈣堿性，系列A值界于欒川與洛南地區之間，而遠遠大于本區的中性巖，該區礦產以硫、多金屬為主；Ⅱ—2區主要為閃長巖—二長巖類，巖石屬于拉班玄武質[9]，屬于區域巖漿演化的最早期，截止目前尚未找到具工業價值的礦產。

3.3 洛南地區(Ⅲ)

巖石類型以中性巖類為主，鎂大于鐵，屬于鈣堿系列巖石，區域上屬于第二巖漿旋回的早期產物，與該類型巖石有關的礦產以鐵為主，伴生鉬礦。

4 鋁指數與演化指數的關系

將研究區巖石的鋁指數與氧化指數投入其相關圖上，按投影點的分布略可分出3個區域：Ⅰ區，主要以欒川地區為主，該區大多數巖體鋁指數為0.80～1.10，變化范圍狹窄，其數值較其他地區小。演化指數從0.30～0.60；Ⅱ區，主要以盧氏—靈寶地區巖體為主，鋁指數為1.00～1.40，與洛南地區大多數巖體的變化范圍相近，但演化指數偏高為0.45～0.65；Ⅲ區，主要以洛南地區巖體為主，鋁指數0.70～1.10，演化指數為0.20～0.45。

以上特征說明本區中酸性小巖體總的屬于磁鐵礦型(OX>0.31)范疇，一般在淺成-超淺成環境下冷凝的，特別是成鉬巖體都表現為此特點。欒川地區小巖體鋁指數比盧氏—靈寶地區、洛南地區小巖體鋁指數小，說明這是小巖體巖石含鉀較高的原因所致。

5 結 語

洛南—豫西地區中酸性小巖體星羅棋布，但成鉬小巖體為數不多。成鉬小巖體全部圍繞巨型花崗巖基邊緣的外接觸帶產出。比起巨型花崗巖基的分布面積而言，這些小巖體的出露面積及其深部體積都是微不足道的。然而，正是由于小巖體的演化程度非常高，其在地下熱動力或者超高溫、超高壓環境中形成的含礦熔漿演化結果，Si2O、K2O的含量一般特別高，正是由此產生熔漿侵入至地殼淺部時，圍巖蝕變就形成了很大的環帶結構[10]。比如說形成鉬礦床的成礦母巖自巖體向圍巖分別為：硅化帶、鉀化帶、絹英巖化帶和青盤巖化帶等4個，4個帶相互之間是可以過渡的，與礦化密切相關的是硅化帶和鉀化帶，主要的工業鉬礦體正是產于該二帶中，而在平面上，主要鉬礦體產于中心地帶。如果沒有超量硅質和鉀質，就難以形成足夠強度和宏觀的圍巖蝕變，而沒有圍巖蝕變就不會形成礦化圈，細脈浸染狀鉬礦床就失去了物質基礎。另一方面，中酸性小巖體只有含超量的硅質、鉀質才能夠形成鉬礦床的成礦母巖—強酸性的花崗斑巖，而我們研究中酸性小巖體得出的最終結論是，強酸性小巖體是構成鉬礦床的成礦母巖的必要條件。

參考文獻

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