“小巖體成大礦”理論在東秦嶺鉬礦帶找礦中的實踐

蔣松林，田景榮

東秦嶺鉬礦帶位于華北板塊南緣，是中國重要的鉬成礦帶之一，成礦帶西起陜西省洛南縣的金堆城礦床，東至河南省鎮平縣秋樹灣礦床，北以三寶斷裂為界，南至商丹斷裂，形成了斑巖型、矽卡巖型、斑巖-矽卡巖型、角礫巖型、碳酸鹽脈型等類型礦床，產出了金堆城、南泥灣、三道莊、上房溝、東溝、雷門溝和魚池嶺等7個超大型鉬礦床（＞50萬噸）和西溝、木龍溝、石家灣、馬圈和大湖等十余個大中型鉬礦床，其鉬金屬量達600萬噸以上，成為世界第一大鉬礦帶。根據現有科研成果表明，東秦嶺鉬礦不能僅系統的分為斑巖型、斑巖—矽卡巖型、碳酸鹽脈型等類型礦床，白鳳軍等將其分為外接觸帶型、接觸帶型、內接觸帶型和鉀長石石英脈型鉬礦床，這對研究東秦嶺鉬成礦規律、建立成礦模型和指導找礦具有重要意義。對于東秦嶺鉬礦帶，目前地學界形成以下共識：①東秦嶺鉬礦帶主體形成于燕山期構造演化過程中，與華北-揚子板塊碰撞作用關系密切；②東秦嶺具有富集鉬元素地球化學背景；③鉬礦與小巖體時空上具有一致性，成巖成礦是一個統一的過程；④巖石類型對礦化元素組合具有制約性；⑤區域構造和深大斷裂帶控制著巖體及礦床的分布范圍；⑥不同方向斷裂的復合構造控制著成礦巖體和鉬礦床的定位。關于其成礦地球動力學背景，胡受奚、羅銘玖、陳衍景、張正偉和鄧軍、毛景文和李永峰等先后進行了探討，對于東秦嶺鉬礦帶成礦規律，筆者試圖通過系統對比和典型礦床剖析闡明東秦嶺鉬礦帶形成的時空特征，總結了東秦嶺鉬礦帶中與中酸性小巖體有關的鉬礦床地質特征，重點闡述了小型含礦巖體的主要特征。

1 區域地質背景

東秦嶺地處華北板塊南緣與秦嶺造山帶東段的過渡地帶，為揚子板塊向華北板塊俯沖的活動性大陸邊緣的俯沖盤，而東秦嶺鉬礦則主要分布于華北板塊南緣。東秦嶺造山帶經歷了復雜的構造演化及多次俯沖、碰撞和伸展運動等地質演化過程，涉及南秦嶺褶皺帶、北秦嶺褶皺帶、華北板塊和揚子板塊4個構造單元，這對成礦提供了一定的地質條件，因此是我國多金屬成礦帶的重要組成部分。

其中鉬礦帶主要受三門峽—寶豐斷裂和欒川比較大的斷裂所控制，在各大斷裂和次級斷裂交匯的構造結點及其附近，常形成與中酸性小巖體有關的鉬或鎢、鉛鋅等礦床，其空間展布方向與構造帶（線）一致，整體上為NWW向，表明成礦作用與造山作用在空間上具有一致性，且在造山帶內發育龐大的燕山期巖漿巖帶，其中與鉬礦有密切成因聯系的是花崗巖基，這說明花崗巖基為鉬礦床的成礦母巖。

2 鉬礦床形成時空特征

2.1 成巖成礦時間特征

根據小巖體層位和前人積累的同位素年齡數據資料顯示，成巖時代為中生代燕山期的晚侏羅紀—早白堊紀，在此時期東秦嶺經歷了由擠壓環境向伸展環境演化的過程。鉬礦床形成時間可分為兩個階段，第一階段（156Ma～141Ma）形成的礦床主要分布在東秦嶺南部，形成了金堆城、三道莊、南泥湖、上房溝、雷門溝等超大型鉬礦床和夜長坪、木龍溝、東溝等大型鉬礦床；第二階段（138Ma～110Ma）主要集中在東秦嶺北部。從統計的資料顯示，東秦嶺地區鉬礦床的年齡變化呈由西向東、由南至北逐漸變新的趨勢，這與中國花崗巖和矽卡巖型金礦床的年齡變化趨勢相吻合。

2.2 成礦空間特征

據陳衍景研究，東秦嶺地區所探明的鉬礦床全部位于三寶斷裂以南，且成礦作用發生在造山帶內部，與中生代造山作用在時空上吻合；鉬礦床具有成群成帶、分段集中分布的特征。根據前人資料，東秦嶺鉬礦帶總體以石門-潘河-馬超營斷裂為界可分為南北兩個成礦亞帶，其礦床類型、成礦元素組合和成礦地質背景均具有明顯差異。

經統計，北亞帶鉬礦床自西向東有以下成礦特征：成礦元素組合以Mo(Re)、Fe—Mo和Mo—Pb為主，有金堆城—黃龍鋪成礦地段的金堆城、石家灣、大石溝等斑巖型鉬礦床，礦化強度(Mo)0.073～0.098%，賦礦層位為管道口群下部高山河組；木龍溝—銀家溝成礦地段的木龍溝矽卡巖型鉬礦床和銀家溝斑巖-矽卡巖型鉬礦床，礦化強度(Mo)0.07～0.96%，賦礦層位為管道口群中下部龍家園組、巡檢司組以及雷門溝—黃水庵成礦地段的雷門溝斑巖型鉬礦床，礦化強度(Mo)0.077～0.073%，賦礦層位為太華群。而南亞帶鉬礦床自西向東有成礦特征如下：成礦元素組合以Mo—W(Fe)和Cu—Mo為主，有夜長坪—老廟溝成礦地段的夜長坪、老廟溝矽卡巖型鉬礦床，礦化強度(Mo)0.133～0.29%，賦礦層位為管道口群中下部龍家園組、巡檢司組；上房溝—南泥湖成礦地段的上房溝、南泥湖、三道莊和馬圈等斑巖-矽卡巖型鉬礦床，礦化強度(Mo)0.135～0.08%，賦礦層位為欒川群中上部南泥湖組、煤窯溝組以及秋樹灣—蓮花池成礦地段的秋樹灣、蓮花池、大莊和石滾坪等斑巖型鉬礦床，礦化強度(Mo)0.174～0.057%，賦礦層位為寬坪群。

礦床類型與圍巖地層時代無關，但對圍巖性質有選擇性，巖漿巖成礦專屬性主要表現為不同巖性形成不同類型礦床，且成礦巖體巖漿演化與礦化元素組合具有明顯相關性，巖石從中性→中酸性→酸性，對應的成礦元素組合為Fe→Fe、Mo、Cu→Mo、W→Mo、W；Pb、Zn、S；此外，據毛景文等研究表明：從地幔源→殼幔混源→地殼源，礦石中錸的含量呈數量級下降，從幔源→I型→S型花崗巖有關的礦床，Re含量從n×10-4→n×10-5→n×10-6，根據資料顯示，金堆城鉬礦、南泥湖-三道莊鉬礦、上房溝鉬礦、東溝鉬礦、雷門溝鉬礦等輝鉬礦中Re含量在n×10-6級上，表明成礦物質主要來源于地殼，只有黃龍鋪鉬礦成礦物質來源于上地幔。

3 鉬礦床的成礦專屬性特征

依據成礦地質特征、成礦元素組合、礦床成因和成礦機理，大多數學者將東秦嶺鉬礦分為斑巖型鉬礦床、矽卡巖型鉬礦床、斑巖-矽卡巖型鉬礦床、角礫巖型鉬礦床和熱液碳酸鹽脈型鉬礦床，筆者從找礦角度和各礦床實際情況考慮，根據礦化發育部位和巖體與礦體空間關系，贊同白鳳軍、肖榮閣等將其分劃分為外接觸帶型、接觸帶型和內接觸帶型鉬礦床。其中外接觸帶型礦床主要有矽卡巖型的東溝斑巖型鉬礦、夜長坪斑巖-矽卡巖型鉬礦、銀家溝斑巖-矽卡巖型鉬礦等，這種類型的鉬礦多以細脈狀和浸染狀產于圍巖；接觸帶型礦床主要有雷門溝斑巖型鉬礦、南泥湖斑巖-矽卡巖型鉬礦和羅村爆破角礫巖型鉬礦，這種類型礦床的形成與圍巖性質關系密切，圍巖化學性質一般較活躍；內接觸帶型礦床主要有金堆城斑巖型鉬礦、魚翅嶺斑巖型鉬礦和白廟溝斑巖型鉬礦等，這類礦床主要產于脈式巖體內部，以早期同源巖漿作為圍巖而形成。大量資料研究表明，東秦嶺地區典型鉬礦床鉬礦體的賦存幾乎不受地層層位控制，而主要由地層的巖性所決定，主導礦床形成的因素為燕山期侵入的中小型巖體，表現為時空上耦合于小巖體的活動，其成礦物質主要來源于巖漿流體。例如金堆城斑巖型鉬礦，成礦元素組合為Mo，賦礦圍巖為變細碧巖、板巖及凝灰質板巖，控礦巖體為花崗斑巖，與鉬礦化關系密切的圍巖蝕變主要為硅化、鉀長石化、云英巖化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦等，主要脈石礦物組合為長石、石英、絹云母、黑云母等，成巖溫度為900—1050/℃；南泥湖矽卡巖-斑巖型鉬礦，成礦元素組合為Mo-W，賦礦圍巖為大理巖、石英巖、碳酸鹽巖，控礦巖體為斑狀花崗巖，與鉬礦化關系密切的圍巖蝕變主要為矽卡巖化、硅化、鉀長石化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、白鎢礦等，主要脈石礦物組合為透輝石、鈣鐵輝石、石榴石等，成巖溫度為860—950/℃；黃龍鋪碳酸鹽脈型鉬礦，成礦元素組合為Mo-Pb，賦礦圍巖為變細碧巖，控礦巖體為方解石碳酸巖，與鉬礦化關系密切的圍巖蝕變主要為黑云母化、綠簾石化、碳酸鹽化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、方鉛礦等，主要脈石礦物組合為方解石、石英、長石、鋇天青石等；雷門溝斑巖型鉬礦，成礦元素組合為Mo，賦礦圍巖為新太古界太華群中深變質巖系黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖等各類片麻巖，控礦巖體為細-微粒花崗斑巖、隱爆角礫巖，與鉬礦化關系密切的圍巖蝕變主要為硅化、鉀長石化、絹云母化、螢石化，主要礦石礦物組合為輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、褐鐵礦等，主要脈石礦物組合為石英、鉀長石、斜長石、角閃石、絹云母、螢石、高嶺石等，成巖溫度為970—980/℃等。

東秦嶺地區成礦斑巖體多為花崗巖類，綜合對比這些礦床巖體和圍巖可以發現，花崗閃長斑巖→斑狀花崗巖→花崗斑巖體→花崗斑巖脈這一巖石遞變系列，對鉬礦化十分有利。其巖石地球化學特征主要有以下幾方面：①巖石常量元素特征表現為高硅（一般＞71%）、富堿（K2O+Na2O）、多鉀（K2O/Na2O＞1）、少鈣（CaO＜1%）、貧鎂（MgO＜0.8%）。②成礦巖體稀土元素總量偏低，但高于地殼與地幔，且含量更接近于地殼稀土含量，這說明成礦物質來源極有可能來源于地殼部分；δEu較大，平均為0.74，配分曲線屬左高右低、銪基本虧損的平滑曲線（盧新祥等，1985；徐兆文等，1993）。③鉛同位素特征：據Doe，1974，李永峰2005等研究表明，在鉛同位素單階段演化曲線圖上表明，具有幔源物質特點，同時也有部分下地殼和上地殼物質參與；硫同位素特征：輝鉬礦中δ34S‰變化不大（2.84‰～3.41‰），黃鐵礦中δ34S‰（2.9‰～5.7‰），熱液體系沉淀物中的硫同位素δ34S∑S=2.75‰，兩者均顯示硫質主要深源物質（基底地殼中已成地殼的幔源物質）。

4 致礦侵入體的主要特征

湯中立等強調與淺成中酸性小巖體有關的金銅鉬等成礦系統（斑巖型、矽卡巖型、爆破角礫巖型和IOCG型）具有典型的小巖體成大礦特征。東秦嶺鉬礦帶中，7個超大型鉬礦（金堆城、上房溝、南泥湖、三道莊、東溝、雷門溝和魚池嶺）、數十個大中型鉬礦（石家灣、木龍溝、夜長坪等）均由不足1km2的小巖體所致，如馬圈、東溝、上房溝、夜長坪、金堆城、南泥湖和木龍溝等鉬礦區巖體出露面積一般都小于0.2km2；雷門溝和石家灣等鉬礦區巖體出露面積稍大，大約為0.8km2。巖體出露面積雖小，但均蘊含了豐富的鉬資源量，礦石資源量多則達百萬噸左右，少則數十萬噸。通過研究這些小型含礦巖體可以發現其具有以下共性。

4.1 巖體具有較高礦化率和礦石品位

這與小巖體成大礦具有密切聯系，分散于含礦建造中的成礦物質通過地質作用遷移和富集在有限的小巖體空間范圍。例如東溝鉬礦，巖體出露面積僅0.003km2，Mo最高品位達2.62%，平均品位達0.12%，儲量達到134萬噸以上；上房溝鉬礦巖體出露面積0.05km2，Mo平均品位為0.134%，儲量達到76.9萬噸，根據理想系統的質量平衡計算表明，巖體本身根本無法提供如此多的金屬成礦物質來形成超大型-大型礦床，根據黃凡等計算，東溝鉬礦即使其巖體出露面積按鉆孔揭露情況外推到最大，其水平橫截面按1.35km2，巖體延深至6km，求得的巖體體積也小于8.1km3，如果其密度按花崗類2.65t/m3計算，巖漿株質量應為21465Mt，東溝鉬礦已探明儲量為0.65Mt，按照巖漿熱液成礦理論，東溝斑巖體Mo含量應達到30.28×10-6，這個數值遠遠大于中國花崗巖類（0.49×10-6）和堿長花崗巖（0.71×10-6）的背景值。因此，在小巖體之下必然有著一個大型的巖體存在。

4.2 含礦巖體具有多次巖漿補充的特征

因東秦嶺燕山期中酸性巖體普遍偏小，而礦體大且富含礦物質不可能完全來自小巖體本身，也不僅僅一蹴而就形成了數十萬噸甚至上百萬噸的鉬礦石。因此巖體在就位于目前空間之前及其就位過程，經深部巖漿演化達到硫化物飽和并發生融離和結晶分異作用。由于巖漿噴流和重力作用，巖漿在縱向和橫向上由內而外劃分為礦漿、富礦巖漿、含礦巖漿、貧礦巖漿幾個部分。一般經過深部融離和結晶分異后的貧礦巖漿體積比其它三部分體積大得多，在巖漿上侵過程中，貧礦巖漿大都侵位到不同空間或噴溢出地表，形成巖體群，這就是為何東秦嶺鉬礦床周圍分布較多巖體群或巖流的主要原因。剩余巖漿可多次貫入同一空間成巖、成礦，也可貫入不同空間成巖、成礦，這同時也解釋了為何東秦嶺鉬礦床周圍鉬礦化有貧有富，產出狀態不盡相同。例如南泥湖-三道莊鉬鎢礦床、上房溝鉬礦在巖漿晚期主要發生接觸熱變質和自變質作用，該階段主要以蝕變為主，在巖漿期后期主要以石英-硫化物階段為主，鉬鎢礦化、黃鐵礦化主要發生在該階段。

4.3 含礦巖體的產狀受圍巖影響呈透鏡狀、橢球狀或似層狀

含礦巖體的產狀往往取決于圍巖地質特征，這主要與圍巖、侵入小巖體的物理性質有關，極少部分還與構造有聯系。如金堆城鉬礦床產于巖體內接觸帶上，為斑巖型鉬礦，礦體呈近似橢圓形扁豆體，橫斷面長寬比例為4:1，鉬品位沿礦體外圍和深度增加均降低；雷門溝鉬礦床主礦體大致呈長圓近環狀產于燕山期花崗巖體、隱爆角礫巖及太華群片麻巖系的內外接觸帶附近，尤以外接觸帶為主，礦體受巖體與接觸帶控制而呈層狀或似層狀，屬典型的斑巖型鉬礦床；南泥湖-三道莊鉬礦巖體為復式小巖體，為斑巖-矽卡巖型鉬礦，產于巖體外接觸帶上，呈不規則似層狀產出，與此巖體產狀相同的還有石家灣斑巖型鉬礦、秋樹灣、木龍溝和馬圈斑巖-矽卡巖型鉬礦，黃龍鋪的熱液碳酸鹽脈型鉬礦；巖體均呈透鏡狀產出的有魚池嶺斑巖型鉬礦、上房溝和銀家溝斑巖-矽卡巖型鉬礦，黃水庵的熱液碳酸鹽脈型鉬礦。總的來看，巖體物理機械性較脆的（斑巖型、熱液碳酸鹽脈型）多扁豆狀或透鏡狀狀產出，且多以單鉬或者鉬鎢礦化組合出現，相反，巖體多呈似層狀產出，礦化多為多金屬組合出現，常呈鉬鎢、鉬鐵或鉬多金屬組合形式。

5 小巖體成（大）礦機理的探討

小巖體成大礦理論經歷了越來越多的勘查事實證明是客觀存在的，也為越來越多的學者所接受。諸多學者對小巖體成大礦的原因進行了探討，羅照華等從透巖漿流體作用視角闡述了小巖體與成礦作用關系；宋謝炎從巖漿通道系統成礦角度分析了小巖體形成大型礦床的關鍵控制因素及其特征；陳衍景對小巖體成大礦機理進行了系統全面的闡述。總結如下：

（1）顯著地球化學障是小巖體成礦的最關鍵因素，東秦嶺地區鉬礦床主要為斑巖型、矽卡巖型和爆破角礫巖型，這些小巖體與圍巖之間在物理化學性質上差異較大，熱液成礦系統在巖石化學成分、溫度梯度、壓力差、電位差、pH值和氧逸度等差異較大。以片麻巖為基底的斑巖型鉬礦，矽卡巖帶的矽卡巖型鉬礦，角礫巖化帶的爆破角礫巖型鉬礦在以上物化性質上差異均比較顯著，這有利于富礦流體的運移、卸載和賦存。

（2）小構造和裂隙較為發育，以斑巖體和爆破角礫巖為典型的淺成中酸性小巖體，在冷凝結晶過程中形成不同尺度的小構造及裂隙，為成礦流體和水巖反應提供了良好的場所，斑巖體、角礫間及塊狀構造間的裂隙，成為了成礦物質沉淀卸載的有利場所。

（3）開放的巖漿通道成礦系統，成礦巖漿房為一個開放系統，當新的巖漿注入時，由于圍巖同化混染作用和外來硫元素的加入，導致硫飽和發生硫化物的融離作用，并在適當地方沉淀下來形成礦體，隨著上述過程不斷進行，通道中的硫化物乳珠不斷沉淀，最終富集形成礦床。