中国东北地区钼矿床的成矿作用

中国东北地区钼矿床的成矿作用

0我国表现出对区域成矿规律研究的迅速进展中国东北部，包括中国东北部、中国东北部和俄罗斯之间的边界（包括中国东北部和西北边境），以及中国西部和蒙古之间的边界，南与中国北方的克拉通边缘相连（图1，文件修订）。包括黑龙江省、吉林、辽宁和内蒙古东部、河北北部。在大地构造上,夹于西伯利亚板块和华北克拉通之间,是中亚造山带的东段,以微地块与褶皱带的交织分布为特征。研究区构造演化历史复杂,既有古亚洲洋演化特征,又有滨太平洋造山带所叠加的特点,是大陆造山带地质构造研究遗留问题和争议较多的地区,也是研究构造域转换、叠合成矿作用的理想地区。中国是世界钼资源最丰富的国家之一,钼矿床和含钼矿床或矿点尤其集中于华北克拉通南缘和北缘的造山带地区。其中,东秦岭是我国最重要的钼矿带,也是世界最重要的钼矿带之一,其构造演化、成岩成矿规律以及地球动力学背景等已被大批学者高度重视。东北地区是我国重要的有色及贵金属资源基地,最近陆续发现了一批重要的单钼矿床(如半砬山)、以钼为主的钼多金属矿床(如岔路口)和以其他金属为主的含钼多金属矿床(如多宝山),尤以岔路口(134×104t)、鹿鸣(80×104t)和大黑山(109×104t)等超大型钼矿床为代表。勘查进展带动了东北地区单个矿床的研究热潮和深入,使一些钼矿床的地质特征、赋矿规律及成矿时代等方面的资料快速增长,单个矿床成矿机制认识不断深入,并出现较多争议。相对而言,对区域成矿类型、成矿元素组合、成矿岩体特征、成矿物质来源、大规模成矿时间和期次、成矿构造背景等研究较为薄弱,亟待总结区域性成矿规律研究,提升认识水平。鉴于上述,笔者在充分收集和整理东北地区有关钼矿床地质勘查和研究资料的基础上,系统总结了该区典型钼矿床的地质特征、矿床时空分布特点,划分了成矿集中区,分析了成矿物质来源和成矿动力学背景,以期供同行参考,服务于未来钼矿地质勘查和科学研究。1晚古生部热液矿床成矿作用古亚洲洋是古生代期间发育于西伯利亚板块和华北板块之间的一个复杂的多岛洋,以广泛发育弧盆体系和陆缘增生为特征。随着古亚洲洋板块俯冲消减,散布其中的微陆块、岛弧等拼贴、碰撞、造山,伴随强烈的岩浆活动,使陆壳在侧向和垂向上不断增生。古亚洲洋最终闭合于晚二叠世末—三叠纪初,华北板块与蒙古地块拼贴到一起,形成华北—蒙古联合板块。此后至晚侏罗世,华北—蒙古板块与西伯利亚板块南缘之间被蒙古—鄂霍茨克洋分隔,晚侏罗世蒙古—鄂霍次克洋闭合,西伯利亚板块与华北—蒙古板块发生了强烈的陆陆碰撞,前中生代地层不同程度地发生变形和变质。中生代中期,即晚侏罗世和早白垩世,造山带岩石圈的减压伸展与太平洋板块俯冲引发的弧后伸展叠加,导致大量花岗岩类和中酸性火山岩发育,形成了环绕松辽盆地的大面积中酸性火山-侵入杂岩以及多种类型的热液矿床,特别是斑岩型铜金钼矿床,矽卡岩型铜铅锌金矿床,浅成低温热液型金银矿床。晚白垩世以来,岩石圈伸展减薄,中酸性岩浆活动减弱,玄武岩类开始发育,局部发育大陆裂谷型盆地。在东西向古亚洲洋构造域和北北东向环太平洋构造域的叠加作用下,东北地区产生了一系列深达地幔的从EW向逐渐变化为NNE向的断裂构造,从南到北依次为华北克拉通北缘断裂(康保—赤峰断裂)、西拉沐伦断裂、二连—贺根山断裂、得尔布干断裂以及较晚活动的切穿早期断裂的近NNE向嫩江断裂、NE向依兰—伊通断裂和敦密断裂(图1)。这些深大断裂为幔源物质上涌提供了良好的通道,火山活动频繁,伴随众多不同岩性的中小型侵入体和火山岩,诱发了成矿作用,表现出较多的环太平洋构造成矿带的特征。东北地区显生宙花岗岩十分发育,中生代(印支—燕山期)岩体分布面积巨大,形成中国大陆极为醒目的地质景观———“巨型花岗岩省”。显生宙花岗岩大致划分为如下期次:1)早古生代或加里东期花岗岩,主要分布在华北克拉通北缘附近、张广才岭地区以及多宝山—大新屯岛弧带,主要岩石类型有花岗闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩及部分二长花岗岩。2)晚古生代或海西期花岗岩,主要分布于大兴安岭地区,岩性变化较大,从花岗闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩到二长花岗岩均有发育,且多以规模较大的岩基产出。3)三叠纪或印支期花岗岩广泛分布,岩体规模大,主要由花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩和碱性花岗岩组成,绝大多数岩石暗色矿物含量低,部分被称作白岗岩。4)侏罗纪—早白垩世或燕山期花岗岩广泛出露于松辽盆地周边的造山带中,早中侏罗世岩体规模较大,基本缺乏同期火山岩,晚侏罗—早白垩世多为规模较小的花岗斑岩岩体,同期火山岩较多,末期则出现碱性花岗岩。值得补充的是,研究区基本缺乏晚白垩世及其以后的中酸性岩浆岩,但发育较多的玄武岩类。总之,东北地区是古亚洲构造成矿域与环太平洋构造成矿域的叠加复合和构造转换区域,地质作用复杂,成矿条件优越,成矿作用强烈,矿床类型丰富,找矿潜力巨大。2矿床分布及划分迄今,东北地区至少已发现76个钼矿床或含钼矿床(表1),它们分布于环绕松辽盆地的造山带中,集中于大兴安岭、小兴安岭、张广才岭、龙岗山、燕山等山脉,多沿断裂-岩浆带分布,与花岗岩类关系密切(图1)。总体而言,钼矿床集中分布在3个大地构造单元,即松辽盆地以西的大兴安岭地区、以东的吉黑褶皱带和以南的华北克拉通北缘。考虑到前人关于大兴安岭地区的研究成果和表述习惯,以及遭受蒙古—鄂霍茨克海板块影响程度的差异,笔者以乌兰浩特市为界,进一步划分为大兴安岭南段和北段2个次级成矿带。如此以来,将研究区分为4个矿化集中区:华北克拉通北缘,包括29个矿床(表1中编号1—29);南大兴安岭矿集区,包括11个矿床(表1中编号30—40);北大兴安岭矿集区,包括17个矿床(表1中编号41—57号);吉黑褶皱带,含19个矿床(表1中编号58—76号)。下面简单介绍各矿集区特征。2.1盆岭构造的主、作用华北克拉通北缘是我国较早发现的重要钼矿带,曾称燕辽成矿带(图1),其北界为康保—赤峰断裂,南临北京北部山区,西起内蒙古四子王旗、白乃庙,东至朝鲜半岛,东西跨越阴山、燕山和辽东半岛,已发现重要钼矿床和矿点29处,以杨家杖子—兰家沟矿田为典型代表。在中生代以前,华北克拉通北缘的主体构造为近EW向,东部为NE向,略呈弧形隆起带,沿隆起两侧边缘发育大断裂;中生代该区陆内造山作用强烈,发生大规模块断、推覆和伸展事件,早期EW向、NE向构造受到活化,形成了不同期次的NE向、NNE向逆冲推覆构造、韧性剪切带和变质核杂岩构造[38,119,120,121,122,123],是燕山运动的代表性特征和命名地;新生代地壳运动减弱,进入以伸展构造主导的盆岭构造演化阶段,以渤海湾为典型代表。该成矿带的突出地质标志是发育早前寒武纪(太古宙—古元古代)结晶基底,多处表现为中高级变质岩和混合岩,辽吉地区的古元古代辽河群碳酸盐建造变质程度稍浅,主要为绿片岩相和角闪岩相。结晶基底之上的盖层主要有中、新元古界碎屑岩和钙、镁质碳酸盐岩层,局部有下古生界浅海相碳酸盐岩。华北克拉通北缘历经多旋回、多期次、多类型的岩浆活动:在早前寒武纪大量发育花岗-绿岩带;中、新元古代广泛分布基性岩墙、高钾质火山岩以及斜长岩-奥长环斑花岗岩;古生代晚期,变质基底受到弧岩浆岩和偏碱性杂岩、基性—超基性杂岩的侵入,伴随部分铜金多金属矿床,但缺乏钼矿床;中生代,中酸性岩浆活动强烈,广泛发育花岗岩类侵入体和火山-次火山杂岩,伴随强烈的钼成矿作用;晚白垩世至新生代,岩浆活动以玄武岩喷发为特征,但基本缺乏相关热液金属成矿作用。华北克拉通北缘发育多期多阶段形成的热液矿床,但以中生代成矿作用最为显著,形成了大量造山型金矿、浅成低温热液型金银铜铅锌矿床、岩浆热液型(斑岩型、矽卡岩型、斑岩-矽卡岩型、爆破角砾岩型、脉型)多金属矿床。钼矿床,特别是单钼或独立钼矿床,主要形成于中生代,如兰家沟斑岩型钼矿,杨家杖子矽卡岩型钼矿,肖家营子斑岩-矽卡岩型钼矿,大庄科爆破角砾岩型钼矿等(表1)。2.2成矿地质背景南大兴安岭成矿带南起康保—赤峰断裂,北至乌兰浩特市,主体沿西拉沐伦断裂及其南、北两岸发育(图1),包括了前人所称的更次级的西拉沐伦成矿带。大地构造上包括了西拉沐伦断裂以南的温都尔庙早古生代增生造山带,断裂以北的晚古生代增生造山带,跨越了二连—贺根山缝合带(索伦缝合带)。其中,索伦缝合带记录了古亚洲洋的最晚闭合,发育林西组等二叠纪海相地层,表明最晚闭合时间为二叠纪末至三叠纪初[8,13,25,134,135]。三叠纪开始转入大陆碰撞造山以及更晚的陆内造山、造山后岩石圈伸展减薄环境。南大兴安岭成矿带的前中生代地层和岩石发生了不同程度的变质和变形,构成了中生代陆相沉积物和火山岩的基底,其主要岩石地层单位包括:前寒武纪片岩、片麻岩类,早古生代(寒武纪—志留纪)海相碎屑岩-碳酸盐岩建造和相伴的火山岩类,石炭—二叠纪火山岩-沉积岩系。其中,石炭—二叠纪火山岩具有岩浆弧的特征。南大兴安岭地区缺失三叠纪及其以后的海相地层,主要发育侏罗纪—白垩纪陆相中酸性火山岩和碎屑沉积物,伴随大面积印支—燕山期中酸性侵入岩发育(图1)。其中:火山岩类主要为晚侏罗世火山碎屑岩、熔结凝灰岩、碎屑凝灰岩、流纹岩等,与浅成低温热液型金银铅锌矿化关系密切;侵入岩主要岩性是花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩、钾长花岗岩等,与斑岩型/矽卡岩型钼、铜钼矿化密切。目前,该成矿带内已发现重要钼矿床10多个,如小东沟、敖仑花、好力宝、半砬山等斑岩型钼矿床,且多沿西拉沐伦河两岸分布(图1,表1)。2.3晚古生代构造格局该带位于乌兰浩特市以北、松辽盆地以西的大兴安岭腹地,西、北、东北边界均为中蒙、中俄国界。大地构造上位于二连—贺根山—黑河缝合带以北,包括海拉尔—塔源古生代岩浆弧和额尔古纳地块两个主要构造单元(图1)。在中生代以前,研究区属于西伯利亚板块的东南缘增生带,其基底由众多微陆块拼合而成,构成“两块一带一盆”的格局,即西部的额尔古纳地块、东部的兴安地块或布列亚地块、中部的鄂伦春晚古生代增生带及北部的上黑龙江盆地,属古亚洲洋构造域。中生代以来,研究区主要受蒙古—鄂霍茨克板块俯冲作用的影响,发育得尔布干等NE—NNE向和NW向断裂构造(图1),岩浆活动强烈,发育大规模中酸性侵入岩和火山岩,诱发了大规模的成矿事件。矿带内局部出露中、新元古界变质基底和古生代海相-海陆交互相火山-沉积地层,大面积分布中生代陆相火山岩和沉积岩,尤其是侏罗—白垩系的火山碎屑凝灰岩、熔结凝灰岩、砾岩、砂岩、粉砂岩等,中生代海相地层仅见于上黑龙江盆地。区内古生代花岗岩类(花岗闪长岩、花岗岩及花岗斑岩)较发育,部分显示埃达克岩的特征。印支期岩浆活动形成二长花岗岩-钾长花岗岩系列,属造山环境下的S型花岗岩;燕山期岩浆活动形成偏碱性的中酸性侵入岩,如二长岩、花岗斑岩、石英斑岩、正长斑岩、流纹斑岩等。多期岩浆活动形成了多期斑岩矿床,特别是斑岩钼矿床或铜钼矿床,如岔路口超大型和兴阿大型钼矿床,多宝山、乌努格吐山、太平川等大型铜钼矿床。2.4晚古生代构造-沉积型成矿本文所称的吉黑褶皱带包括松辽盆地以东、华北克拉通以北的我国境内的所有构造单元,北起小兴安岭,经张广才岭、龙岗山,南抵康保—赤峰断裂(华北克拉通北缘断裂),呈近南北向展布,成矿带主体位于张广才岭褶皱带内(图1)。该带地质演化历史和构造格局复杂,包括松嫩、佳木斯、兴凯、龙岗等4个前寒武纪微地块。从晚元古代至早古生代末期(加里东期造山运动),松嫩地块、佳木斯地块和兴凯地块间发生过大洋板块的俯冲消减,地块拼合、碰撞乃至逆冲推覆等造山事件。在经历了华力西期和印支期构造发展阶段,各地块的陆缘活动带过渡型陆壳在发生幔源物质的添加与陆壳物质的再循环后,逐步转化为成熟陆壳,最终于二叠纪末或三叠纪初实现地块的拼贴,组成统一的复合大陆。在中生代,本区由古亚洲洋构造域逐渐转变为环太平洋构造域,形成了一系列NE向深断裂(敦密断裂和依兰—伊通断裂);这些深断裂切穿了早期形成的EW向华北克拉通北缘断裂和NEE向西拉沐伦河断裂,并且在断裂构造交错部位中酸性花岗岩类异常发育,形成了中生代构造-岩浆岩带和相关钼矿床(图1)。吉黑褶皱带出露岩性地层单位有:太古宇—元古宇混合岩、花岗片麻岩、大理岩等;古生界浅变质碎屑岩-碳酸盐建造,特别是晚古生代白云质灰岩、灰岩、粉砂岩、凝灰岩;早白垩世陆相中酸性火山岩。白垩系火山-次火山杂岩与浅成低温热液型金矿成矿关系密切。燕山期花岗岩类包括黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、花岗质混合岩等,岩浆作用总体缘于前中生代地壳的部分熔融,形成了斑岩型、矽卡岩型、隐爆角砾岩型钼矿床,如大黑山超大型斑岩钼矿床、鹿鸣超大型斑岩钼矿床、五道岭大型矽卡岩钼矿床、大石河大型隐爆角砾岩钼矿床(图1,表1)。3基底变质岩矿床东北地区的钼矿床主要产于中生代中酸性侵入体和陆相火山岩中,部分产于古生代沉积地层或前寒武基底变质岩中,并且与主要深大断裂空间关系密切(图1)。钼矿床主要分为4种类型:斑岩型、矽卡岩型、爆破角砾岩型、热液脉型,但80%的矿床属于斑岩型。值得强调,即矽卡岩型、角砾岩筒型和热液脉型也与花岗斑岩有关,甚至与斑岩型矿床构成统一的成矿系统,亦可从广义角度视为斑岩型。3.1侏罗系—赋矿地层在华北克拉通北缘,钼矿床赋矿地层从早前寒武纪(太古宇—古元古界)变质基底,经古元古界辽河群、中元古界蓟县系、新元古界青白口系、下古生界海相地层、上古生界海陆交互相含煤岩系,至侏罗系—白垩系陆相火山-沉积建造,跨越了新生代之前的各时期地层。岩性组合总体分为4类:一是中高级变质片麻岩系,包括建平群或红旗营子群、集宁群、乌拉山群等,如撒岱门沟钼矿床;二是浅变质或弱变质的海相碳酸盐、碎屑岩建造,包括辽河群、蓟县系、青白口系、寒武—奥陶系,如杨家杖子钼矿床;三是石炭系—二叠系的含煤建造,如新台门钼矿床;四是与燕山期中酸性岩浆侵入作用密切相关的侏罗系—白垩系陆相碎屑岩-火山岩建造,如辽宁法库钼矿床。南大兴安岭成矿带的赋矿地层主要为古生代火山-沉积岩系,次为中生代陆相火山岩-碎屑岩建造,在温都尔庙增生带偶见中低级变质的前寒武纪地层。其中,二叠纪中酸性火山岩和浅海相沉积岩(如林西组、大石寨组),晚侏罗世—早白垩世(上侏罗统白音高老组、上侏罗统—下白垩统满克头鄂博组以及下白垩系义县组)中酸性火山角砾岩、熔结凝灰岩、熔岩等,是该区最常见的赋矿岩性。在北大兴安岭成矿带,矿床主要赋存于新元古界—下寒武统倭勒根群大网子组、奥陶系多宝山组、侏罗系白音高老组、白垩系龙江组和光华组。大网子组以变粒岩、变砂岩、板岩为主要岩性;多宝山组是以安山岩为主的岛弧火山岩建造;白音高老组是以流纹质角砾凝灰岩、流纹岩为主的火山岩建造;龙江组和光华组则是以安山岩、安山质角砾凝灰岩、流纹岩、流纹质熔结凝灰岩为主的火山岩建造。吉黑钼成矿带中的钼矿床主要产于晚古生代至中生代火山岩中,并以二叠系五道岭组和土门岭组、三叠系或侏罗系南楼山组(时代需进一步厘定)、侏罗系太安屯组为主要赋矿层位,主要岩性为变质砂岩、大理岩、板岩、中酸性火山碎屑岩等;个别矿床产于前寒武纪变质基底中,如金场沟铜钼矿床、大梨树沟铜钼矿床、大石河钼矿床。总体而言,赋矿地层从早前寒武纪变质岩系变化至白垩系,没有时代或岩性方面的专属性或选择性,但矿床类型、成矿元素组合和矿化强度与赋矿地层岩性有关。例如:当围岩地层中主要为碳酸盐岩时,往往发育矽卡岩型或斑岩-矽卡岩型矿床,如五道岭、肖家营子、杨家杖子、大湾等;当钼矿床产于花岗斑岩、长英质或中性火山岩内,且围岩地层不含碳酸盐时,则为斑岩型或角砾岩筒型,如岔路口、大黑山、多宝山、大石河等,或者是热液脉状型,如鸭鸡山、法库等。3.2主要家基鳌矿东北地区中生代岩浆活动强烈,以中酸性岩浆侵入和火山喷发为主,为形成钼矿床提供了热源、物源和赋矿空间,是控制矿床形成的最重要条件。研究区几乎所有钼矿床都产于或受控于中酸性中浅成侵入岩或次火山岩(表1),只有多宝山矿床与早古生代斑岩有关。控矿岩体规模普遍较小,形态简单,多呈长柱形、椭圆形或不规则状,以小岩株、岩筒或岩枝形式产出。岩体岩石类型总体上以花岗斑岩、花岗闪长斑岩、二长花岗岩、爆破角砾岩为主。不同成矿带的控矿岩体的岩石类型略有差异:华北克拉通北缘主要为钾长花岗岩、二长花岗岩、似斑状花岗岩;吉黑成矿带以花岗闪长斑岩、似斑状二长花岗岩为主;南大兴安岭成矿带主要为花岗斑岩、流纹斑岩、二长花岗岩、斜长花岗斑岩;北大兴安岭成矿带以花岗斑岩、流纹斑岩、花岗闪长斑岩为主。具体说明如下:1)华北克拉通北缘成矿带的成矿花岗岩既有S型或陆壳改造型,也有I型或壳幔同熔型。前者以高硅、富钾、铝过饱和为特征,其w(SiO2)为73.65%~77.88%,w(Al2O3)为11.73%~13.60%,K2O/Na2O为1.06~1.69,以杨家杖子和兰家沟钼矿为代表,多形成单钼矿床或独立钼矿床。后者为钙碱性系列,其w(SiO2)=60.59%~66.68%,K2O+Na2O=7.65%~8.08%,w(K2O)/w(Na2O)=0.61~0.94,里特曼指数σ=2.67~3.51,以大庄科和寿王坟等矿床为代表,往往形成铜钼综合矿床,或者钼作为伴生组分。但是,主要钼矿床的成矿岩体元素地球化学特征表明,成矿岩浆岩主要源于下地壳或太古宙结晶基底的部分熔融作用。2)南大兴安岭成矿带成矿岩体可分为两类:一是以小东沟钼矿为代表的A型花岗岩,其w(SiO2)=74.62%~75.56%,富碱(w(K2O+Na2O)=8.70%~9.85%,w(K2O)=4.50%~5.48%,K2O/Na2O=1.14~1.77),贫钙(w(CaO)=0.28%~0.75%),Fe、Cr组分相对较贫(w(FeO)=1.26%~3.52%,w(Fe2O3)=2.21%~3.15%),(87Sr/86Sr)i=0.7050~0.7055,形成于造山后伸展构造背景;二是以敖仑花和半砬山为代表的I型花岗岩,其w(SiO2)>70%,w(K2O+Na2O)为8.55%~8.74%,K2O/Na2O<1,A/CNK=0.86~1.03,σ=3.33~3.68,Mg#为60~61,(La/Yb)N=12.7~13.7,具有高硅富碱特征,来源于富集地幔楔或新生地壳。3)北大兴安岭成矿带中,早古生代多宝山铜钼矿床的成矿花岗闪长斑岩的w(SiO2)为59.88%~69.46%,w(Al2O3)介于13.68%~16.87%,w(MgO)介于0.80%~3.26%,K2O/Na2O介于0.52~1.56,A/CNK介于0.83~1.33,Mg#介于27~56,弱负Eu异常((0.87~1.00)×10-6),轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,Yb含量低于1.9×10-6,(La/Yb)N介于7.62~8.28;这些特征与埃达克岩的稀土特征相似,岩石属于高钾钙碱性系列,产于岛弧火山岩环境。燕山期主要矿床成矿岩体的w(SiO2)变化于65.86%~71.70%,w(Na2O+K2O)变化于6.04%~6.99%,w(Al2O3)为13.69%~16.05%,w(MgO)为0.57%~1.06%,σ=0.97~2.35,属过铝质高钾钙碱性I型花岗岩;轻稀土富集,重稀土亏损,Eu负异常较弱,Rb、Ba、K等大离子亲石元素富集,Th、Nb、Ta、Ti等高场强元素亏损,低Sr高Y、Yb,显示埃达克岩的地球化学属性,岩浆起源于蒙古—鄂霍茨克洋俯冲洋壳或碰撞造山带加厚下地壳的部分熔融。4)吉黑成矿带中,与成矿有关的印支期碱长花岗岩的w(SiO2)为67.38%~76.12%,w(Na2O+K2O)=7.21%~8.18%,K2O/Na2O=1.11~1.44,(87Sr/86Sr)i为0.7043~0.7111。燕山期钼矿床(如金场沟、三岔和大黑山)成矿岩体的w(SiO2)为62.60%~72%,w(Na2O+K2O)=6.08%~7.45%,w(K2O)>w(Na2O),A/CNK=1.01~1.06,平均σ为1.85,属于钙碱性高硅富钾I型花岗岩,岩浆主要来自下地壳,形成于加厚地壳在伸展构造环境的部分熔融作用。3.3控岩与控矿体系东北地区常见NE—NNE向、NW—NNW向、近NS向、近EW向4组断裂(图1),以近EW向和NE—NNE向断裂构造规模最大,切割较深,常有多期活动的特点。在这些断裂构造的活动过程中,往往伴随强烈的火山喷发和中酸性岩浆侵入以及成矿作用,形成了多个含矿的火山-侵入杂岩带。多数钼矿床及其相关岩浆岩与深大断裂有密切的空间和成因联系,使近EW向、NE—NNE向断裂表现为控岩、控矿构造的特点,呈现以大断裂为脊梁(backbone)、次级断裂为枝肋(rib)的网络式断裂构造控矿体系(图1,表1)。例如,华北克拉通北缘断裂和西拉沐伦河断裂控制了燕辽地区和西拉沐伦两个钼矿集中区的矿床展布,依兰—伊通和敦密断裂控制了吉黑钼矿带的空间展布,得尔布干断裂和二连—贺根山断裂控制了钼矿床在大兴安岭北部地区的空间分布。不同方向的大断裂交汇部位以及大断裂与次级断裂的交汇部位,往往是最有利的成矿部位,时见多个矿床群居。矿床规模、矿体形态、产状等直接受岩体与构造的控制。多数矿体呈似层状、透镜状、筒状、脉状。矿体多产于侵入体与围岩内外接触带或岩体内部,角砾岩筒型矿床常产于爆破角砾岩筒内部。矿体与岩体在空间上有3种关系:1)矿体直接产于岩体之中,或位于岩体的顶部和边部,呈厚大的似层状、透镜状、环状,岔路口和大黑山超大型钼矿的矿体即为岩体本身,车户沟、多布库尔矿床的钼矿体位于岩体顶部,乌努格吐山矿床的钼矿体在岩体边部呈环状产出;2)矿体呈透镜状、脉状、不规则状产于侵入体内外接触带或围岩中,例如,必鲁甘干、鸡冠山钼矿体分布于内外接触带上,毛家营子和大石河钼矿体产于围岩中;3)矿体远离侵入体,成因上仍属岩浆热液矿床,矿体呈脉状、似层状及透镜状,如五道岭钼锌多金属矿床。3.4热液脉型矿床围岩蚀变特征东北地区的钼矿床总体上为浆控高温热液型,围岩蚀变具有共同特征:常常以侵入体或接触带为中心,由内向外、从下到上发生明显的蚀变分带,由高温蚀变组合(钾长石化、钠长石化、黑云母化)降为低温蚀变组合(碳酸盐化、泥化),由面型渗透蚀变变为线型贯入蚀变,由碱交代变为酸淋滤蚀变。其中:斑岩型、爆破角砾岩型钼矿发育典型的面状蚀变,主要蚀变类型包括钾长石化、绿帘石化、硅化、绢英岩化、黑云母化、萤石化、绿泥石化、碳酸盐化、矽卡岩化等;热液脉型矿床的围岩蚀变主要沿矿脉向两侧对称发育,呈现线型蚀变特征,相关的蚀变主要有钾长石化、硅化、绢云母化、绿泥石化、方解石化等。钼矿床围岩蚀变类型大致分为两个系列:以钾长石化、绿帘石化、碳酸盐化、萤石化为主的“富钾富氟贫水蚀变组合”和以钠长石化、黑云母化、绢云母化、绿泥石化为主的“低钾富氯富水蚀变组合”。陈衍景和李诺认为,这两种蚀变组合分别属于大陆碰撞环境和岩浆弧环境的浆控高温热液矿床围岩蚀变类型。据此,可以认为俯冲增生造山和大陆碰撞造山体制的岩浆热液矿床在东北地区均有发育,与东北地区曾经历洋壳俯冲消减、岛弧发育、大陆增生、微地块拼合、大陆碰撞等复杂的构造演化过程相吻合。不同成因系列、不同成因类型的钼矿床其矿石矿物组合具有相似性,主要有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等。其中,与单钼矿床相比,铜钼矿床可见较多的黄铜矿,矽卡岩型矿床有较多的磁铁矿和方铅矿等。脉石矿物成分上,不同类型矿床之间差异显著:单钼矿床有更多的钾长石、绿帘石和萤石、碳酸盐等,矽卡岩矿床含较多的石榴子石、阳起石、透闪石、透辉石等矽卡岩矿物组合,铜钼矿床则有较多的绢云母、绿泥石。3.5岩浆地球化学特征参考东秦岭钼矿带的特点,总结发现(表1),按照斜长花岗岩→花岗闪长斑岩→二长花岗斑岩→花岗斑岩→钾长花岗岩的岩性变化顺序,成矿元素组合的变化顺序大致是Cu(-Au)→Cu-Mo→Mo-Cu→Mo。也就是说,相对富钠的花岗岩类有利于形成铜矿床,高钾花岗岩有利于形成钼矿床。侵入体的含矿性与岩石地球化学特征也有一定的内在联系,统计显示:形成钼矿床的花岗质岩w(SiO2)平均为72%,w(K2O)为4%~6%,w(Na2O)为2%~3%;形成铜矿床的花岗岩类w(SiO2)平均为66%,w(K2O)≤w(Na2O);形成Cu-Mo矿床的花岗岩普遍高硅、富碱和富钾,CaO、FeO、Fe2O3含量较低,A/CNK介于0.95~1.03,且岩石(87Sr/86Sr)i小于0.708。研究区成矿岩体主要为高硅、富钾的钙碱性I型花岗岩,总体有利于形成Cu-Mo矿床。4成矿岩石时代和物质来源4.1成矿作用及新生代前人对东北地区的钼矿床形成时间开展了大量研究,积累了丰富的年代学资料。然而,由于不同测试方法给出的年龄数据其地质意义不尽相同,因此得出了多种解释和观点。为了更准确地厘定相关矿床的成矿时间,笔者重点收集并使用了近期获得的成矿岩体锆石年代学数据、含钾矿物的氩氩年龄以及辉钼矿Re-Os同位素年龄,个别矿床参考了RbSr等时线年龄或钾氩年龄(图2和表2),并得出如下认识:1)东北地区存在古生代成矿作用。对于多宝山铜钼矿床的大量年代学研究表明,多宝山—大新屯地区广泛出露的以多宝山组为代表的早古生代地层属于岛弧背景的火山岩-沉积岩建造,表明索伦缝合带以北曾发育早古生代岛弧带,并形成了至今仍保存的多宝山和铜山斑岩型铜钼矿床。刘军研究证明,多宝山矿床辉钼矿、黄铜矿、黄铁矿等矿物给出了较为一致的Re-Os年龄((477.2±3.1)~(488.9±4.2)Ma),与葛文春等获得的成矿花岗闪长斑岩的锆石SHRIMPU-Pb年龄(485Ma)一致;与多宝山毗邻的铜山铜钼矿床的两件辉钼矿Re-Os年龄分别为505Ma和476Ma,两件黄铁矿Re-Os年龄分别为(486.8±7.9)Ma和(489.5±18.5)Ma。据陈衍景等,在西拉沐伦断裂以南的温都尔庙早古生代增生带中,蕴涵白乃庙铜金钼矿床的白乃庙群、细别河群等为一套变质的岛弧背景火山岩-沉积岩建造,其锆石SHRIMPU-Pb年龄为(449±8)Ma(n=15,MSWD=1.31),被后期构造破碎的含铜金钼矿化的花岗斑岩之锆石SHRIMPU-Pb年龄为(445±6)Ma(n=14,MSWD=2.4),辉钼矿Re-Os等时线年龄为(444±30)Ma(MSWD=2.8),同样显示了早古生代成矿作用的存在。2)东北地区的绝大多数钼矿床或含钼矿床集中形成于中生代,即印支期(三叠纪)和燕山期(侏罗纪—白垩纪),同位素年龄介于246~112Ma,集中在3个区间:250~210Ma(7个矿床)、190~160Ma(10个矿床)、150~110Ma(18个矿床;图2),代表了3次成岩成矿高峰,可能反映了3次构造热事件或3种地球动力学环境。中生代成矿大爆发的原因可能有两个:其一是中生代发生了前所未有的强烈的大陆碰撞造山作用,形成了大批矿床;其二是前中生代形成的矿床或矿化体在中生代又经过了叠加、改造或者破坏,能够完全保存并记录下来者大幅度减少。例如,尽管多宝山和铜山矿田给出了大量早古生代成矿的硫化物Re-Os年龄,但矿区多数侵入岩的锆石U-Pb年龄却明显较晚,主要属于中生代,多宝山与铜山矿床之间的花岗闪长斑岩和闪长岩分别给出锆石LA-ICPMSU-Pb年龄为(221.8±1.5)Ma(n=12,MSWD=0.77)和锆石SHRIMPU-Pb年龄为(221±4)Ma(n=6,MSWD=1.4)。3)前人认为中亚造山带中生代成矿时间具有从西向东变新的趋势。笔者统计发现,除多宝山—铜山铜钼矿田为早古生代之外,东北地区不同成矿带钼矿床大规模的成矿时间虽然发生在中生代,但呈现从东南向北、从东向西变新的趋势(表2),与前人认识相反,可能反映了蒙古—鄂霍茨克板块作用的影响。具体情况是:吉黑钼成矿带多数矿床集中形成于燕山早期(200~160Ma)和印支期,尤以燕山早期为盛(表2),只有金场沟和砍椽沟两个矿床成矿岩体给出了早白垩世的年龄;华北克拉通北缘成矿带大规模的钼矿化事件发生于三叠纪和侏罗纪,早白垩世矿床甚少;阴山地区的钼矿床基本属于印支期,赤峰地区的钼矿床主要属于印支期至燕山中期(晚侏罗世),燕辽地区的钼矿床主要形成于燕山早期,同位素年龄为180Ma左右,少数为侏罗纪—白垩纪之交的燕山中期(140Ma左右)(表2);南大兴安岭成矿带钼矿床形成于侏罗纪—白垩纪之交,同位素年龄集中于160~120Ma(图2,表2);北大兴安岭成矿带只有太平川铜钼矿为印支期,其余钼矿床主要形成于燕山中晚期,同位素年龄为160~100Ma(图2)。4)就整个东北地区而言,多数钼矿床中伴生了其他成矿元素,或者钼元素作为其他金属矿床中的伴生组分,它们发育于古生代至中生代的不同时期。但是,单钼矿床或以钼为主的多元素矿床,始见于三叠纪,即只出现于印支期和燕山期(<250Ma),而以铜为主的铜钼矿床整体年龄偏老,最早发生于加里东期(480~500Ma)(图2)。这一现象表明,钼矿床是造山带地壳演化到一定程度的产物,因此,钼矿床产地往往发育成矿前的结晶基底。4.2岩石u-pb年龄与岩浆活动张春晖等提出,东北地区中生代岩浆活动可分为两个阶段:第一阶段为190~155Ma,主要形成岩基或岩株状中酸性侵入岩;第二阶段为135~100Ma,主要形成规模较小的岩株。晚中生代东北地区地壳性质发生重大变化。王成文等统计表明,东北地区的显生宙花岗岩锆石U-Pb年龄集中在540~440、350~240、230~200、190~160、140~110Ma等5个区间(图3)。其中:中生代的3个高峰与前述东北地区中生代3次重要钼成矿事件(250~210、190~160、150~110Ma)相对应;早古生代年龄高峰与多宝山—铜山矿田以及白乃庙矿区的锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os同位素年龄一致。以上充分证明区域岩浆活动事件与钼成矿事件的高度吻合和密切的成因联系。东北地区尚未发现350~250Ma岩浆活动高峰期的钼矿床,因此,东北地区具有寻找晚古生代钼矿床的潜力。4.3成矿物质来源岩浆热液型矿床的成矿物质与成矿岩浆在来源上具有很大程度的相似性。目前东北地区各(含)钼矿床的研究资料表明,其成岩成矿物质来源复杂,从地壳变化到地幔。Re作为基性场元素和强亲铁性元素,倾向于富集在超基性的地幔和铁-镍金属构成的地核中。辉钼矿是含Re最高的矿物,辉钼矿Re含量(w(Re))是钼矿床成矿物质来源的示踪剂。Stein等提出,由地幔底侵、交代或镁铁-超镁铁质岩石部分熔融产生的岩浆热液钼矿床比壳源岩浆热液矿床具有高得多的Re含量;Mao等认为,随着成岩成矿物质从幔源到壳幔混源再到壳源,辉钼矿w(Re)从n×10-4→n×10-5→n×10-6,呈数量级下降。从图4和表2可见,成矿年龄最大的多宝山—铜山矿田的辉钼矿w(Re)最高,达n×10-4,而且成矿元素以铜为主,钼为次,显示成矿物质来自地幔或以幔源为主的信息。车户沟铜钼矿床的同位素年龄仅次于多宝山—铜山矿田,为245Ma左右,其辉钼矿w(Re)为(48.21~113.30)×10-6,显示了壳幔混源的物源信息。华北克拉通北缘成矿带和南大兴安岭成矿带的多数钼矿床辉钼矿w(Re)较低,属于n×10-6数量级,反映成矿物质以壳源为主。张连昌等通过对赤峰一带钼矿床Sr-Nd-Pb同位素研究认为,成矿岩浆源自古老下地壳或部分源于壳幔过渡带,与Re含量示踪结果一致。燕辽地区的姚家沟和肖家营子钼铜矿辉钼矿w(Re)变化范围较大且偏高,分别为(98.12~184.7)×10-6和(21.75~162.95)×10-6,指示成矿物质主要来自下地壳,并有部分地幔物质参与。但是,该地区其他矿床辉钼矿w(Re)分布于n×10-6到n×10-5,表明成矿物质主要来自下地壳,与代军治等的研究结论一致,即成矿物质主要来源于下地壳或与太古宙结晶基底有关的花岗质岩。在北大兴安岭成矿带,除多宝山—铜山矿田之外,乌努格吐山铜钼矿床辉钼矿w(Re)变化于n×10-5到n×10-4,显示壳幔混源特征。该带其余矿床,特别是单钼矿床,其辉钼矿w(Re)变化于n×10-6到n×10-5,均呈现了成矿物质来源以壳源为主的特征。吉黑成矿带的大黑山和福安堡钼矿床辉钼矿w(Re)分别为(24.2~43.6)×10-6和(9.9~15.1)×10-6,总体显示了以壳源为主的特征,与前人关于该带钼矿成矿物质来源的研究结果一致。就整个东北地区而言,钼矿床辉钼矿w(Re)变化范围较大(图4),表明成矿物质的源区性质差异较大,从多宝山、铜山铜钼矿床的幔源为主,变化为半砬山单钼矿床的壳源为主。图5显示,辉钼矿w(Re)与Cu/Mo储量比近似呈正相关:随矿床Cu/Mo储量比增大,辉钼矿w(Re)增高。而且,辉钼矿w(Re)似乎与成矿元素组合有一定的相关关系:从单钼矿床→钼铜矿床→铜钼矿床,辉钼矿w(Re)升高(图6)。此与Berzina等对蒙古和西伯利亚Cu-Mo和Mo-Cu矿床的研究结果一致,即从铜钼矿床经钼铜矿床到钼矿床,其辉钼矿w(Re)呈数量级水平降低。综上所述:成矿时代越老,辉钼矿w(Re)越高,Cu/Mo储量比也越大;辉钼矿w(Re)越高,幔源物质参与成矿作用越多,或者地壳成熟度较低。5蒙古—成矿构造背景鉴于东北地区的钼矿床最老不足500Ma,加之该区前寒武纪构造演化和成矿作用研究薄弱,笔者仅对显生宙构造背景和演化略作讨论,以期正确理解钼矿化的构造环境。在古生代,东北地区是古亚洲洋的一部分,发育多个小洋盆和微陆块。而且,这些洋盆在古生代发生消减闭合,岩浆弧不断发育、陆壳增生,并最终发生岩浆弧、古陆块以及大陆之间拼贴和碰撞,形成比环太平洋造山带更复杂的增生型造山带,被认为是增生型造山带的典型代表。在早古生代,研究区发育大量加里东期花岗岩,以多宝山铜钼矿床成矿花岗闪长岩为代表,它们具有岛弧岩浆岩地球化学特征,成矿年龄为480~490Ma,是古亚洲洋俯冲消减的产物;同时,古亚洲洋沿温都尔庙—西拉沐伦断裂向南俯冲,形成了温都尔庙岩浆弧增生杂岩,并形成在白乃庙北矿带所见的因后期构造破坏的而残存斑岩铜钼矿化。早古生代末,虽然是否发生西伯利亚大陆与华北大陆之间的碰撞作用仍在争议,但研究区至少发生了地体之间和地体与两侧大陆之间的碰撞作用。例如,温都尔庙岩浆弧在早古生代末碰撞拼贴到华北克拉通的北缘,并在晚古生代成为华北大陆板块的组成部分。晚古生代中晚期,残留的或再生的古亚洲洋分别向华北板块北缘和西伯利亚板块南缘俯冲,并在二叠纪—三叠纪之交沿索伦缝合带最终闭合。此间,华北板块北缘发育沟-弧-盆体系,晚古生代弧岩浆作用空间范围较宽,形成毕力赫斑岩铜金矿床。西伯利亚板块南缘发育多岛海,在西伯利亚板块与蒙古地块之间出现蒙古—鄂霍茨克洋盆。至古生代末,除蒙古—鄂霍茨克洋盆一直残留至中生代晚期以外,西伯利亚板块、蒙古地块和华北板块之间的所有洋盆全部消减、闭合,发育了空间范围宽广的晚古生代中酸性岩浆岩,伴随大量斑岩型、浅成低温热液型矿床形成,以蒙古国的欧玉陶勒盖为典型代表。在255~200Ma期间,华北板块与蒙古地块之间发生强烈的陆陆碰撞,地壳挤压、缩短、叠覆、加厚造山,地壳物质变质脱水-部分熔融,形成壳源为主的高黏度的花岗岩类,伴随部分印支期钼矿床形成。该成矿事件在华北克拉通北缘、南大兴安岭和吉黑成矿带南段记录较多。200~130Ma期间,华北板块和蒙古地块之间的碰撞造山带发生挤压向伸展构造体制的转变,碰撞体制的岩浆-流体活动进入高峰期,有利于形成多种类型的矿床。同时,蒙古—鄂霍茨克洋板块俯冲消减,诱发研究区发育大规模弧岩浆作用和弧后伸展作用,也促进多类型矿床大规模形成。此外,很多学者认为古太平洋板块从中侏罗世(~180Ma)开始向亚洲板块俯冲,并于晚侏罗世—早白垩世达到高潮。上述构造体制转折和多方向构造联合作用(华北北缘造山带挤压向伸展转换、蒙古-鄂霍茨克洋俯冲、古太平洋板块俯冲的远程效应)导致一系列EW向、NE向深大断裂构造发育,派生大量次级构造,为岩浆活动、成矿流体及物质运移提供了有利条件,导致研究区最强烈的大规模成矿事件[2,38,129,174,183],形成了以乌努格吐山铜钼矿床为代表的大型成矿系统。150~120Ma期间,蒙古—鄂霍茨克洋盆地闭合,西伯利亚板块与华北—蒙古板块碰撞,致使研究区地壳再次挤压加厚造山,形成中酸性岩浆和成矿流体。同时,太平洋板块(~140Ma)俯冲进入高峰期,整个中国东部区域构造格局发生大转换,演变为滨西太平洋构造域,开始发育滨太平洋体制的成矿系统。因此,东北地区显示190~160Ma和140~110Ma两期强烈岩浆-成矿事件,它们分别与古太平洋板块的开始俯冲和俯冲高峰时间相对应,也与蒙古—鄂霍茨克洋板块的俯冲消减和闭合事件相吻合,还与中亚造山带东段自身构造演化的规律一致,反映东北地区燕山期成矿事件是多个板块联合作用的结果。此间,EW向、NE向断裂被复活,NE向、NNE向断裂强烈活动,为成矿提供了热源、物源、流体以及通道和赋矿空间,使大型矿集区和成矿系统常常发育在两组断裂的交互部位(图1)。100Ma至今,中国东部总体进入纯粹的岩石圈伸展减薄体制,软流圈上涌,大面积玄武岩喷发,造山带伸展、垮塌,断陷盆地发育,盆岭构造轮廓越发清晰。然而,恰恰在岩石圈伸展减薄和软流圈上涌最显著的时期,东北地区却没有重要热液金属矿床形成,因此,一些学者简单地将大规模成矿事件解释为岩石圈板块伸展减薄的结果,缺乏依据;事实上,碰撞