南秦嶺楊木溝鉬礦地質特征及礦床成因探析

張 鵬，張 璐，姚夫義，寇 昕

(中陜核工業(yè)集團地質調查院有限公司，西安 710100)

秦嶺鉬礦帶是世界上典型鉬礦帶之一，目前探明儲量約800萬t，長期以來備受國內(nèi)外專家學者的關注。以往發(fā)現(xiàn)的鉬礦床90%以上都集中分布在東秦嶺-西大別山，特別是華北克拉通南緣的小秦嶺成礦區(qū)內(nèi)，少部分分布在西秦嶺地區(qū)，南秦嶺地區(qū)鉬礦床發(fā)現(xiàn)極少[1-4]。近年來隨著勘查工作深入，在南秦嶺寧陜-鎮(zhèn)安一帶先后發(fā)現(xiàn)了多個中小型鉬礦床(點)，如月河坪鉬礦、大西溝鉬礦、深潭溝鉬礦點、桂林溝鉬礦、大竹山鉬礦、香子坪鉬礦等，但相關鉬礦報道較少，研究程度相對較低[5-7]。

本次研究的楊木溝鉬礦就位于南秦嶺構造帶中部的楊木溝巖體內(nèi)，屬于典型的斑巖型鉬礦床[8]，見圖1。筆者以鉬礦床為對象，在前人工作基礎上，從地質和地球化學角度對礦床成因進行初步探析，建立成礦模型，為后期區(qū)域內(nèi)鉬礦勘查研究工作提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質概況

楊木溝鉬礦區(qū)域上處于南秦嶺造山帶中段，小茅嶺-陡嶺隆起帶西端的楊木溝巖體內(nèi)。受區(qū)域構造運動影響，區(qū)域地層不發(fā)育，僅在巖體北部分布有前震旦系磨溝峽雜巖，由陸源碎屑巖、基性火山巖、閃長巖和花崗巖組成，后經(jīng)歷綠片巖相-角閃巖相變質作用[9]。受商南-丹鳳斷裂帶、山陽-鳳鎮(zhèn)斷裂帶控制作用，該區(qū)域內(nèi)從西向東分布有東江口花崗閃長巖體、迷魂陣閃長巖體、楊木溝二長花崗巖體、柞水二長花崗巖體等[10-11]。區(qū)域礦產(chǎn)有鐵、銅、鉛、鋅、釩、金、鉬等，沿斷裂帶兩側分布于巖體內(nèi)部或周邊，受斷裂和巖體控制作用明顯。

圖1 秦嶺造山帶大地構造略圖(圖1a，據(jù)閻明等[10])及楊木溝鉬礦床區(qū)域地質簡圖(圖1b，據(jù)劉仁燕等[9])Fig.1 Regional geological map of the Qinling Orogenic Belt(a，YAN et al.[10])and regional geological map of the Yangmugou molybdenum deposit(b，LIU et al.[9])

2 礦區(qū)地質特征

楊木溝鉬礦位于陜西省柞水縣西南方向約8 km的楊木溝-梨園堂一帶。礦區(qū)屬巖漿巖分布區(qū)，地層不發(fā)育，僅在山梁、溝谷、河流等地兩側少量分布第四系沖洪積物[12]。區(qū)內(nèi)構造簡單，主要斷裂構造為巖體邊部的F1、F2斷裂和巖體內(nèi)部次生構造破碎帶f1、f2(見圖2)。

圖2 楊木溝鉬礦床地質略圖(李萬生等[12])Fig.2 Geological map of the Yangmugou molybdenum deposit(LI et al[12])

F1斷裂是太山廟-葉家灣斷裂的組成部分，位于楊木溝巖體西側，控制巖體的空間分布，是一條具有左行走滑逆沖斷裂性質的多期次活動斷裂。斷裂沿北東東-南西西展布，產(chǎn)狀10°～20°∠60°～75°，斷裂帶內(nèi)充填了大量破碎的石英脈。F2斷裂位于楊木溝巖體的北部，構成巖體北部界線，屬多期活動的壓扭性斷裂，呈北西-南東走向，在礦區(qū)內(nèi)延伸約500 m，斷面波狀起伏。斷裂東段被F1錯斷，西段被楊木溝二長花崗巖體侵入焊接，初步推斷F2斷裂形成于早期，是楊木溝二長花崗巖質巖漿上侵的通道。

f1、f2構造破碎帶均位于巖體內(nèi)部，f1位于f2構造破碎帶北部，二者平行發(fā)育性質相同，均沿北北東-南南西向呈長透鏡體狀展布約1 000 m，向西傾斜，傾角60°～85°，寬5～100 m不等。帶內(nèi)發(fā)育有碎裂二長花崗巖及黃褐色構造巖粉，硅化、鉀化強烈。該組構造帶是礦區(qū)內(nèi)重要的賦礦構造，礦體集中分布其中。雖然構造帶外側發(fā)現(xiàn)有礦體存在，但隨著距離增大，礦體規(guī)模、品位急劇下降，因此判斷含礦物質主要順f1、f2構造破碎帶上侵至裂隙發(fā)育區(qū)沉淀、富集成礦，隨著距離增加，含礦熱液運移能力減弱，礦化明顯減弱。

礦區(qū)附近分布有加里東期形成的迷魂陣巖體和印支晚期形成的楊木溝巖體，二者呈侵入接觸關系。迷魂陣巖體呈不規(guī)則殘缺狀分布于礦區(qū)的北、西、南三個方向，主要由兩期巖漿活動形成，早期形成面積較大的中細粒閃長巖；晚期在巖體中部和東部形成石英閃長巖和花崗閃長巖[9-10]。其中與礦體賦存有關的是早期形成的中細粒閃長巖。

楊木溝巖體位于迷魂陣巖體的東部，根據(jù)野外研究發(fā)現(xiàn)，主要由三期巖漿活動形成，早期形成了鉀長花崗巖，主要分布在礦區(qū)的東部，西部有零星出露，與加里東期中細粒閃長巖呈侵入接觸關系，內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有中細粒閃長巖俘虜體，巖石呈淺肉紅色，具交代斑狀結構，塊狀構造。根據(jù)鉆孔資料顯示，巖體下部被后期侵入形成的二長花崗巖和花崗閃長斑巖吞食，表現(xiàn)為無根的巖蓋狀。中期形成的二長花崗巖出露于礦區(qū)中心部位，呈北東向展布的小巖株產(chǎn)出，是重要的賦礦巖性。巖體向西侵入到中細粒閃長巖中，向東侵入到鉀長花崗巖中，巖石呈淺肉紅色，半自形粒狀結構、似斑狀結構，塊狀構造。晚期形成花崗閃長斑巖，主要分布于礦區(qū)西部。根據(jù)鉆孔資料顯示，該巖體位于楊木溝二長花崗巖的下部，二者呈過渡關系，接觸界面具有南東高北西低的特征。巖石呈淺灰色，具有中細粒半自形結構、似斑狀結構，塊狀構造和斑雜構造。

3 礦體地質特征

3.1 礦體數(shù)量、規(guī)模、形態(tài)與產(chǎn)狀

楊木溝鉬礦(化)體主要分布在二長花崗巖內(nèi)的f1與f2構造破碎帶之間和上下盤附近，構成了一條長度大于1 km，寬320～540 m的礦化帶。賦礦圍巖以二長花崗巖為主，在二長花崗巖與鉀長花崗巖、中細粒閃長巖以及深部花崗閃長斑巖接觸帶附近，也發(fā)現(xiàn)有弱礦化。礦化強度受二長花崗巖體和巖體內(nèi)裂隙密集度共同控制，越靠近二長花崗巖體中心部位，裂隙密集發(fā)育地段，礦化作用越強烈，反之則礦化作用減弱。

目前礦區(qū)內(nèi)已圈定33條礦(化)體，其中主礦體有K7、K10、K13、K15、K16、K20，地質特征見表1。礦體基本呈似層狀、脈狀、板狀，沿北北東向展布，長度66～950 m，向北西傾斜，傾角50°～86°，延伸59～593 m，厚度2.26～13.36 m，鉬品位0.03%～0.531%。礦體連續(xù)性較好，較穩(wěn)定，受斷裂和裂隙控制作用明顯，局部受成礦后期小型斷層錯動，斷距小未對礦體產(chǎn)生破壞影響。

表1 楊木溝鉬礦主要礦體地質特征一覽表

3.2 礦石質量

礦石礦物成分：金屬礦物主要有輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、黝銅礦、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉍鉛礦、鈦鐵礦、赤鐵礦以及黃鐵礦；非金屬礦物主要有長石、石英、黑云母(或綠泥石)、白云母(或絹云母)。

主要金屬礦物特征：輝鉬礦呈半自形-自形片狀、板狀、細微的發(fā)絲狀和鱗片狀集合體，粒徑大小懸殊，(0.005×0.06) mm～(0.25×3) mm，主要富集在石英脈兩側、石英脈裂隙中、蝕變巖裂隙內(nèi)、脈體膨大部位和小脈體分支尖滅處，局部石英脈中發(fā)現(xiàn)輝鉬礦與黃鐵礦結晶成粗晶體，表明二者同期結晶具有密切伴生關系；黃鐵礦呈他形粒狀和自形-半自形立方體，粒徑大小懸殊(0.001～4.6 mm)，較粗的顆粒中往往有黃銅礦、輝鉬礦伴生，邊緣被蠕蟲狀磁黃鐵礦交代；黃銅礦呈他形粒狀、不規(guī)則網(wǎng)脈狀，粒徑0.02～0.05 mm，包裹于黃鐵礦中或呈脈狀和網(wǎng)脈狀沿黃鐵礦裂隙穿插，與黝銅礦伴生，呈連晶，并被斑銅礦、輝銅礦、銅藍等交代。礦石有用組分有鉬，伴生銅、鉛、鋅等。礦石結構有半自形-自形結構、交代結構、鱗片狀結構；礦石構造有稀散浸染狀、細(網(wǎng))脈狀構造。根據(jù)礦石結構、構造可劃分為：①細脈狀礦石為礦區(qū)貧礦石，是區(qū)內(nèi)主要礦石類型之一。②網(wǎng)脈(復合脈)狀礦石為區(qū)內(nèi)次要礦石類型之一；③團塊狀礦石較為少見；④浸染狀礦石，較為少見。

3.3 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較發(fā)育，與礦化關系密切，從礦化中心向兩側依次出現(xiàn)硅化-鉀長石化帶，硅化-黃鐵礦化帶，黑云母-青磐巖化帶。其中硅化-鉀長石化帶與礦化關系最為密切，已發(fā)現(xiàn)的礦體全部產(chǎn)在其中，主要由破碎的二長花崗巖被后期含鉀長石-鈉長石的石英脈充填交代形成；硅化-黃鐵礦化帶分布在硅化-鉀長石化帶的外圍，碎裂的二長花崗巖除被石英脈交代外，巖石中還發(fā)育有較多的細粒浸染狀黃鐵礦和黃鐵礦集合體，含量2%～3%，此帶礦化顯著變?nèi)酢：谠颇?青磐巖化帶位于最外圍的中細粒閃長巖中，巖石中的黑云母含量明顯增多且顆粒較大晶型完整，與原巖中的黑云母區(qū)別明顯，進一步又形成綠泥石、綠簾石、絹云母等蝕變礦物。

4 元素地球化學特征

4.1 微量元素特征

為研究楊木溝鉬礦床圍巖與礦體的元素地球化學特征，分別在礦區(qū)內(nèi)1 300、1 330、1 400 m標高的礦體中采集了3件二長花崗巖性礦石樣品(編號H1-H3)。在礦區(qū)外圍地表巖體出露的新鮮面處，采集了3件二長花崗巖樣品(編號H4-H6)。樣品的微量元素和稀土元素分析測試在中國地質調查局西安地質礦產(chǎn)研究所實驗測試中心完成，微量和稀土元素的分析測試采用等離子體質譜儀(ICP-MS)(設備型號為Xios4.0kW X-熒光光譜儀)測定，測試溫度23℃，測試濕度40%。

根據(jù)樣品分析結果將二長花崗巖中微量元素含量與秦嶺地區(qū)花崗巖對比發(fā)現(xiàn)[12]，樣品中Cu、Mo、Ni、Ag元素明顯富集，富集系數(shù)分別為6.81、2.20、1408.58、2.51；Zn、Sr、Ba、V元素明顯虧損，富集系數(shù)分別為0.36、0.15、0.36、0.20；Pb、Sc、Nb、Zr、Hf等元素含量基本持平，見表2。通過礦石和圍巖中微量元素含量對比發(fā)現(xiàn)Cu、Mo、Pb元素含量變化較大，其中礦石中Cu、Mo、Pb元素含量分別為(12.8～102.0)×10-6、(277～1 900)×10-6、(31.4～44.30)×10-6，圍巖中含量分別為(40.6～42.7)×10-6、(12.6～64.7)×10-6、(12.4～16.6)×10-6，這說明上述元素在成礦過程中發(fā)生了明顯的運移和富集。上述元素不論在礦石中還是圍巖中的含量都遠高于在秦嶺地區(qū)花崗巖中的含量，這說明楊木溝二長花崗巖漿自身就含有豐富的成礦元素，為后期成礦作用提供了重要的物質來源。

表2 楊木溝鉬礦樣品微量元素(×10-6，Ag×10-9)分析結果表

4.2 稀土元素特征

從楊木溝鉬礦的稀土元素含量(表3)和配分模式圖(圖3)中可以看出，不論是在圍巖中還是礦體內(nèi)部采集的樣品，稀土元素分布特征基本保持一致，稀土總量(∑REE)(62.49～144.21)×10-6，輕稀土含量(54.69～132.16)×10-6，重稀土含量(7.80～12.05)×10-6，(La/Yb)N為7.08～15.45，具有明顯的輕稀土富集特征。前人研究表明，輕稀土富集明顯，含鉬礦流體一般富CO2和Cl-(個別富含F(xiàn)-)以及一些還原性氣體[13-16]。δCe值為0.94～1.02，未表現(xiàn)出明顯的異常，通常認為Ce在相對還原條件下以Ce3+存在，在氧化條件下Ce3+被氧化成Ce4+而分離出整個稀土體系，Ce無異常說明成礦流體處于還原或弱氧化環(huán)境；δEu值為0.12～0.18，表現(xiàn)為Eu虧損極為強烈，暗示成礦條件為較高溫還原條件[17]。

表3 楊木溝鉬礦樣品稀土元素分析結果表

圖3 楊木溝鉬礦稀土元素配分模式Fig.3 REE distribution diagrams of Yangmugou molybdenum deposit

5 礦床成因淺析

從整個成礦地質環(huán)境及微量、稀土元素特征分析，成礦元素主要來源于楊木溝二長花崗巖體和花崗閃長巖內(nèi)，礦床分布受巖體和斷裂構造控制明顯。據(jù)劉春花等研究，梨園堂花崗巖(即為楊木溝二長花崗巖)巖體U-Pb測年結果為203.6±2.2 Ma，形成于晚三疊世，tDM2為0.9～1.3 Ga，εHf(t)值為-0.95～4.93，11個正值，4個負值，正值對應的年代較晚(0.9～1.2 Ga)，負值對應的年代較早(～1.3 Ga)，表明楊木溝巖體物質來源主要為中元古代晚期的虧損地幔物質，并有少量中元古代中期地殼物質和極少量的新元古代新生地殼物質加入，成巖成礦過程類似于MASH過程，即交代的板巖物質在下地殼經(jīng)歷了MASH過程，形成高分異和相對低密度的巖漿，沿斷裂向上運移定位成礦[18-22](見圖4)。

圖4 楊木溝斑巖型鉬礦形成的MASH(熔融、同化、均一、存儲)過程(據(jù)毛景文等[21]，略改)Fig.4 MASH(melting，assimilation，homogenization and storage)processes of formation of Yangmugou porphyry molybdenum deposit(Mao et al.，[21])

結合南秦嶺區(qū)域演化史和成礦特征，三疊紀早期勉略洋閉合，秦嶺與揚子、華北板塊全面對接進入陸陸碰撞造山階段，揚子陸塊俯沖至南秦嶺地塊之下，深部的陸殼在地幔高溫環(huán)境下發(fā)生小規(guī)模的部分熔融形成早-中三疊紀的花崗巖類；碰撞結束后，秦嶺造山帶由擠壓向伸展構造體制轉變，揚子陸塊發(fā)生板片斷離，誘發(fā)軟流圈地幔上涌，同時俯沖陸殼由于浮力作用開始構造折返，在地幔熱和構造減壓的條件下，俯沖陸殼及上覆巖石圈地幔發(fā)生廣泛的部分熔融，形成富含成礦元素的三疊紀晚期花崗質巖漿[21-23]。

巖漿沿北北東向的太山廟-葉家灣斷裂與近東西向的F2斷裂的結合點發(fā)生多期次侵入活動，最終形成了楊木溝小巖體。在巖漿運移過程中，伴隨溫度、壓力、pH等環(huán)境因素改變，巖漿中分餾出來的揮發(fā)分越來越多，內(nèi)部壓力逐漸增大，致使巖體頂部和圍巖發(fā)生破裂，形成密集的裂隙網(wǎng)。由于深部巖漿房的不斷供給，晚期形成的含礦熱液沿有利的斷裂構造和裂隙上升，與圍巖發(fā)生蝕變作用，并沉淀富集成礦。

6 結論

1)巖石稀土元素含量顯示成礦元素直接來源于楊木溝巖體，特別是來自晚期次形成的二長花崗巖和花崗閃長巖，礦床類型屬于斑巖型礦床，為區(qū)域上早中生代成礦事件產(chǎn)物。

2)楊木溝鉬礦形成于秦嶺造山帶由擠壓向伸展構造體制轉變過程中，即揚子陸塊向北俯沖，發(fā)生板片斷離，誘發(fā)軟流圈地幔上涌，進而形成花崗質巖漿活動并成礦。