洛南—豫西中酸性小巖體宏觀特征及與鉬礦床成礦的關(guān)系

羅明偉， 張晨曦， 杜春陽， 白洪陽

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 451416)

0 引 言

一般來講，中酸性花崗巖體在我國地質(zhì)礦產(chǎn)領(lǐng)域具有重大的工業(yè)意義，而且是巖體愈偏酸性其形成的礦床工業(yè)意義愈大。因此，花崗巖系列巖體被稱為工業(yè)之母[1]。洛南—豫西地區(qū)屬于東秦嶺—大別山鉬鉛鋅金成礦帶的西段一部分(圖1)，也是燕山期花崗巖巖漿活動的重要地區(qū)。該區(qū)是我國鉬礦床生成的第一重要產(chǎn)地，尤其是陜西華縣金堆城、河南欒川南泥湖、上房溝、三道莊等超大型、大型、中型等各種成因的鉬礦床有幾十個，這些都是小巖體成大礦的巖漿演化和最終結(jié)果。因此，研究中酸性小巖體微量元素的地球化學(xué)特征與鉬礦床的成礦關(guān)系具有重要的現(xiàn)實意義。

圖1 洛南—豫西地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖

1—新生界(Q+E)：砂礫及紅層；2—寒武系：灰?guī)r、頁巖；3—欒川群：碎屑—碳酸鹽巖；4—官道口群：硅鎂質(zhì)碳酸鹽巖；5—熊耳群：安山玄武巖、流紋巖；6—陶灣群：大理巖夾片巖、火山巖；7—寬坪群：石英絹云母片巖及斜長角閃巖；8—鐵銅溝組：白云母片巖、片狀石英巖、磁鐵絹云母巖；9—太華群：片麻巖及片麻花崗巖；10—燕山期黑云母二長花崗巖；11—燕山期正長花崗巖；12—黑云母花崗巖(A型花崗巖)； 13—地質(zhì)界線；14—斷層；15—構(gòu)造窗

1 大地構(gòu)造位置及成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于秦嶺東西向構(gòu)造體系(東段)與新華夏系第三隆起帶(中段)的復(fù)合部位。屬于華北地臺區(qū)南緣(臺緣冒地槽帶)，以藍橋—黑溝—欒川深大斷裂帶為界，與秦嶺地槽區(qū)毗鄰。據(jù)板塊理論，本區(qū)藍橋—黑溝—欒川深大斷裂帶為中元古界早期東秦嶺大洋板塊向華北板塊俯沖的消減帶，本區(qū)為華北板塊南緣的仰沖帶[2]。

2 區(qū)域地層及巖漿巖概況

區(qū)內(nèi)地層以華北地臺區(qū)為主，南部跨越秦嶺地槽區(qū)北緣。出露地層以太古界太華群及元古界地層為主。古生界、中生界地層僅零星出露。巖漿活動強烈而頻繁，主要是中生代燕山期侵入巖分布廣、數(shù)量多。按其產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境、產(chǎn)狀、規(guī)模及成因系列可分為兩類：一類是大巖體：產(chǎn)狀均為巨型巖基，出露面積達幾十到幾百平方千米，研究區(qū)北部有老牛山、金山廟及好坪等巖基。南部有蟒嶺、老君山、伏牛山等巖基。二類為本文研究的重點——小巖體：出露在南北大巖體的中間地帶，在空間上呈有規(guī)律的巖群、巖帶分布，具有明顯的方向性、成帶性和近等距性。西部洛南地區(qū)和東北部嵩縣地區(qū)以發(fā)育小巖體群為特色，中、東部的靈寶、盧氏和欒川地區(qū)，則主要呈縱向和橫向的長條狀巖區(qū)與巖帶的形式分布。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)共60多個小巖體。根據(jù)巖體分布和控巖構(gòu)造從西到東劃分為10個巖帶或巖區(qū)。①金堆城—黃龍鋪巖區(qū)：有金堆城巖體、石家灣巖體等；②黑山—李家洼巖帶：有石莊溝、店門、周家溝、下斜、楊溝、小寨溝、李家洼等巖體；③木龍溝—南臺巖帶：與木龍溝、建廠溝、蜘蛛嶺、坡相溝、廟溝、秦子溝及南臺等巖體；④長嶺—永坪巖帶：有長嶺雜巖體和寨子溝巖體群；⑤銀家溝—夜長坪巖帶：有夜長坪、圪老灣、秦池及銀家溝等巖體；⑥后瑤峪—八寶山巖帶：有后瑤峪等巖體；⑦老君溝—竹園溝巖帶；⑧樓華溝—小嶺亳后溝巖帶；⑨欒川巖區(qū)：有南泥湖、上房、馬圈、黃背嶺、石寶溝、大坪、郭店、火神廟及老廟溝等巖體；⑩雷門溝—大青溝巖帶：有雷門溝、摩天嶺、沙土洼、祁雨溝及大青溝等巖體。

以上燕山期小巖體特征及其分布與鉬礦成礦關(guān)系非常密切。

3 小巖體特征

3.1 小巖體規(guī)模、產(chǎn)態(tài)

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(xiàn)象，平面上呈橢圓形、楔形、不規(guī)則的橢圓形等，多數(shù)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。

3.2 侵 位

巖體的侵位，主要依據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、斑晶、晶屑、鉀長石、斜長石和暗色礦物的系列特征進行判斷。

3.2.1 淺成巖體

以黃背嶺、馬圈、金堆城、石家灣等巖體為代表。這些巖體的巖石為斑狀、細粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，晶屑不發(fā)育為特征。

3.2.2 超淺成巖體

以上房、老廟溝、魚庫、八寶山、銀家溝、夜長坪、后瑤峪、柳關(guān)、圪老灣、秦池、大坪、雷門溝等巖體為代表。這些巖體的巖石全部為斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為霏細顯微文象結(jié)構(gòu)、顯微粒狀結(jié)構(gòu)及隱晶結(jié)構(gòu)。巖體侵入和成礦深度為0.61 km。矽卡巖型鉬礦床的成礦巖體侵入深度為0.5～2.5 km，總結(jié)一下，地下3 km以淺是鉬礦床成礦母巖的侵入深度。

4 成巖時代

4.1 成巖時代的測定

區(qū)內(nèi)小巖體的成巖時代實際上就是侵入時代。90年代以前，成礦巖體的成巖時代的測定以K-Ar(鉀-氬法)同位素年齡測定方法為主導(dǎo)，兼作鋯石U-Pb(鈾-鉛SHRIMP迅普法)同位素測定法和Re-Os(錸-鋨法)同位素年齡測定法(兼作的這兩種方法目前已廣泛普及，鉀-氬法已經(jīng)基本淘汰)，很少量的也作Rb-Sr同位素年齡法進行測定，但Rb-Sr同位素年齡測定法極少用[3]。

(1)K-Ar同位素年齡測定法只采用新鮮全巖樣及新鮮黑云母樣測試數(shù)據(jù)，對有全巖和黑云母K-Ar法年齡的，采用后者。

(2)用鋯石U-Pb同位素測定的年齡數(shù)據(jù)，一般都均予采用，因為迄今為止的考量，鋯石U-Pb同位素測定法師最穩(wěn)定、最可靠也是最精準(zhǔn)的成巖時代測定方法，已為世界上地質(zhì)科學(xué)家所公認(rèn)和普遍采用。

(3)Re-Os(錸-鋨法)同位素年齡測定法，所采樣品是鉬礦床成礦母巖內(nèi)外接觸帶內(nèi)的輝鉬礦金屬礦物，內(nèi)、外接觸帶輝鉬礦的結(jié)晶時代基本代表了成礦巖體的形成時代，目前也為地質(zhì)科學(xué)家和廣大地質(zhì)工作者廣泛采用。

4.2 歷年來東秦嶺—大別山(含本區(qū))成巖時代測定結(jié)果(表1)

表1 東秦嶺花崗斑巖體及鉬礦年齡一覽表

續(xù)表

名稱年齡/Ma測試測試礦物樣數(shù)資料來源南泥湖142±15Rb-Sr全巖7胡受奚等,1988162K-Ar白云母不詳胡受奚等,1988141Rb-Sr全巖5李先梓等,1993130.9±4.5K-Ar鉀長石不詳羅銘玖等,1991136.5±3.7K-Ar黑云母不詳羅銘玖等,1991141.8±2.1Re-Os輝鉬礦1李永峰等,2003148±10Re-Os輝鉬礦1黃典豪等,1994149.56±0.36U-Pb鋯石不詳包志偉等,2009上房溝145K-Ar全巖不詳羅銘玖等,1991134Rb-Sr全巖7李先梓等,1993135.38±0.29SHRIMP鋯石不詳包志偉等,2009144.8±2.1Re-Os輝鉬礦2Li et al.,2004三道莊145.0±2.2Re-Os輝鉬礦3Li et al.,2004中魚庫137Pb-Sr不詳不詳喬懷棟,1985雷門溝88.4K-Ar不詳不詳胡受奚等,1988132.4±2.0Re-Os輝鉬礦2李永峰等,2005136.2±1.5SHRIMP鋯石11李永峰等,2005夜長坪145.28±0.76Re-Os輝鉬礦8晏國龍等,2012a東溝112±1SHRIMP鋯石不詳葉會壽,2006115.5±116.5Re-Os輝鉬礦不詳葉會壽,2006a114-117U-Pb鋯石不詳戴寶章,2009魚池嶺106.89±2.14K-Ar長石1白風(fēng)軍等,2009a湯家坪113.1±7.9Re-Os輝鉬礦5楊澤強,2007a121.6±4.6U-Pb輝鉬礦3羅正傳等,2010a119.1±2.1Re-Os鋯石不詳魏慶國等,2010竹園溝120.9±2.3Re-O3輝鉬礦2黃凡,2012大銀尖119.1±2.1Re-Os輝鉬礦3羅正傳等,2010122.7±1.9Re-Os輝鉬礦4羅正傳等,2010千鵝沖122.1±2.4Re-Os輝鉬礦1楊澤強,2007a135.3±1.9U-Pb鋯石2楊梅珍,2010a128.8±2.6Re-Os輝鉬礦4楊梅珍,2010a127.92±0.87Re-Os輝鉬礦4楊梅珍,2010a127.8±0.87Re-Os輝鉬礦4李發(fā)嶺,2010a119.6±3.2Re-Os輝鉬礦1羅正傳等,2010天目溝127.82±0.9Re-Os輝鉬礦4楊梅珍,2010秋樹灣147.0±4Re-Os輝鉬礦6郭保健,2006a銀山121.6±2.1Re-Os輝鉬礦1楊澤強,2007a112.6±1.3Re-Os輝鉬礦1徐曉春,2009沙坪溝113.5±1.3Re-Os輝鉬礦1徐曉春,2009113.21±0.53Re-Os輝鉬礦1黃凡,2011太山廟115±2SHRIMP鋯石1張懷東,2012115±2SHRIMP鋯石不詳葉會壽,2005

從表1可以看出，東秦嶺到大別山東西方向綿延800 km，大小中酸性侵入巖體176個，成礦巖體以7個超大型鉬礦床為代表，自陜西華縣金堆城(向東)→河南欒川南泥湖→河南汝陽東溝→河南信陽光山千鵝沖→安徽金寨沙坪溝[4]，無論是鉀-氬法、鈾-鉛法、錸-鋨法所作出的同位素年齡測定結(jié)果，成巖時代是從222～112 Ma，絕大部分為燕山期成礦，極個別為印支期成礦,也就是從老到年輕，相應(yīng)的成礦時代也是從老到新，兩者本身相差就不大，可以視作同一時期產(chǎn)物。特別強調(diào)一點，雖然金堆城—黃龍鋪巖區(qū)所測成礦巖體有印支期年齡，但那都是80～90年代采用K-Ar同位素年齡測定的結(jié)果，其誤差較大，早期的測定結(jié)果只能作為參考或是不再采用，目前所作U-Pb同位素和Re-Os同位素所測定的結(jié)果基本上是小于130 Ma。

縱觀東秦嶺—大別山巨型鉬成礦帶內(nèi)成礦巖體的成巖時代，全部屬于燕山期產(chǎn)物，其中以白堊紀(jì)巖漿活動為主導(dǎo)，侏羅紀(jì)巖漿活動均較弱，這一時期正是我國鉬礦資源形成的黃金時期。

5 小巖體與成礦在空間、時間及成因上的關(guān)系

5.1 巖體與礦床在空間上的共居性

無論是單鉬，還是鎢鉬、鉬鐵、鉬銅還是鉬錸等與鉬相關(guān)的多金屬礦床與成礦巖體在空間位置上呈密切共居的特征[5]，一般具有如下幾種關(guān)系：

(1)巖體的全部或部分本身就是礦體，有的礦體位于巖體與圍巖的內(nèi)外接觸帶，空間上兩者形影不離。

(2)成礦元素的地球化學(xué)暈，常常圍繞巖體分布，并具有以巖體為中心向外形成從高溫向低溫成礦元素有規(guī)律的遞變分帶現(xiàn)象。如銀家溝礦床，以巖體為中心出現(xiàn)有高溫向低溫變化的成礦系列。

(3)礦床空間分布受巖體熱變質(zhì)帶及圍巖蝕變帶范圍的控制，礦床一般不超出熱變質(zhì)帶的范圍。

(4)巖體產(chǎn)態(tài)與礦體富集有明顯的依賴關(guān)系。巖體產(chǎn)狀變緩，巖體上部、巖舌、巖拱以及巖枝等部位礦化較好，往往構(gòu)成富礦。

5.2 成巖與成礦在時間上的連續(xù)性

成巖與成礦在時間上的連續(xù)性，表現(xiàn)在成巖時間與成礦時間是一個連續(xù)的不可分割的過程。但是一般成礦時間略晚于成巖時間，表現(xiàn)有時間差[6]。例如南泥湖巖體測得礦脈中鉀長石年齡為138.6 Ma，而于成礦比較密切的斑狀二長花崗巖白云母年齡為162 Ma。又如金堆城鉬礦床，主要以細脈形式分布于花崗斑巖巖株及其圍巖中，這也直觀地說明了這個問題?？偟目梢钥闯龀傻V要晚于成巖。

從成巖、成礦整個過程來看，礦化隨著巖漿的演化而集中、遷移，到后期形成工業(yè)礦體，也就是說，成礦元素隨著巖漿演化而逐漸聚集、富集、濃集起來[7]。

5.3 巖體與礦體在成因上的同源性

不同成因系列的巖體，所伴生的礦產(chǎn)礦種也不同，巖體的成因與成礦元素的富集，表現(xiàn)出更為密切的關(guān)系，正是由于它們在成因上的內(nèi)在聯(lián)系，導(dǎo)致它們在空間上的共居性和時間上的連續(xù)性。

成礦物質(zhì)的來源，一般與巖體的形成過程、巖漿期后熱液作用、巖漿熱源等密切相關(guān)。礦床的形成與巖體成因之間的聯(lián)系也密不可分[8]。

比利時地質(zhì)學(xué)家B·R多伊指出：巖漿成因的礦石鉛同位素組成與巖漿結(jié)晶時的鉛同位素一樣。一般為Pb206/Pb204<19.5，Pb20,8/Pb204<39。本區(qū)花崗巖類巖石中鉀長石的鉛及其內(nèi)、外接觸帶鉛鋅多金屬礦床中礦石鉛同位素組成基本相當(dāng)。Pb206/Pb204為17，Pb208/P204為38，因此都屬于巖漿成因。說明兩種鉛具有相似的歷史和共同的來源，成巖與成礦具密切的內(nèi)在聯(lián)系。

總之，礦床的成因依賴于巖漿活動也就是巖體的成因，巖體的成因制約于礦床的成因，明顯地表現(xiàn)出巖控礦床的特點。

6 巖漿演化和成礦機理

洛南—豫西地區(qū)是東秦嶺—大別山鉬鎢鉛鋅金巨型成礦帶的西段，我們對巖漿活動與成礦機理之間的關(guān)系進行探討。

那些超大型、大中型鉬鎢礦床的小巖體，不僅主金屬礦種元素Mo的含量為特富集和強富集，作為姊妹高溫元素W亦全部為強富集的客觀事實。這充分證明斑巖型鉬礦的巖控特征清楚而關(guān)鍵。根據(jù)翟裕生院士2010年《成礦系統(tǒng)論》中所闡述的成礦系統(tǒng)主要解決源、運、儲三大問題[9]：①源：在地幔柱軟流圈推動下的拉班玄武巖漿受全球板塊漂移的影響，上侵至下地殼第一階段熔融太華群高鉬地層而首先富集，自身演化為中性熔漿；②運：再向上推動侵位，第二階段熔融熊耳群馬家河組及雞蛋坪組1～3段高鉬含量火山巖地層。由于熊耳群地層大量的英安巖及流紋巖加入，熔漿成分向中酸、酸和強酸性方向劇烈演化；③儲：成礦熔漿在向蓋層侵入的后期形成規(guī)模宏大的巖漿期后含礦熱液向受力圍巖的面狀破碎帶進行廣泛的充填，形成細脈浸染狀礦石。含礦熱液充填的末期，含鉬熔漿由于熱動力能量作用減弱直至結(jié)束而不再產(chǎn)生礦質(zhì)熱液，殘留于花崗熔漿本身的鉬礦質(zhì)隨著花崗斑巖的冷凝結(jié)晶成巖過程中而形成輝鉬礦孤立晶體，形成浸染狀構(gòu)造類型的礦石，這在東秦嶺各個大中型斑巖型鉬礦床為常見的和普遍現(xiàn)象。簡單總結(jié)為：細脈在圍巖、浸染在母巖。

7 結(jié) 語

本區(qū)的鉬礦床產(chǎn)出在我國鉬礦產(chǎn)地方面占據(jù)明顯優(yōu)勢，也是世界上最著名的鉬都之一。我國目前發(fā)現(xiàn)并探明的12個超大型鉬礦床就有4個產(chǎn)于該區(qū)，而且河南欒川南泥湖大型鉬礦田遠景鉬資源量大于400萬t。陜西華縣金堆城—黃龍鋪地區(qū)近十年來又相繼發(fā)現(xiàn)和探明了十幾個大中型斑巖型鉬礦床，使陜西鉬礦資源量上了一個新臺階[10]。豫陜兩省鉬資源總量滿足我國未來200年的鉬礦資源需求。我們的研究對象是中酸性小巖體雖然遍布研究區(qū)，但無論怎樣，小巖體也離不開巨型花崗巖基，因為花崗巖基是地下巖漿活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，巖基的深部往往形成較大的巖漿房，它孕育著小巖體的成長、演化和誕生。因此，小巖體和其如影隨形的鉬礦床全部產(chǎn)于巨型花崗巖基附近的外接觸帶，很少產(chǎn)于內(nèi)接觸帶。對于地質(zhì)工作者來講，研究中酸性小巖體的成礦專屬性及其產(chǎn)出位置，則很大程度上必需依賴于巨型花崗巖基，而不是遠離花崗巖基的接觸帶。

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