大别山斑岩型钼矿床成矿系列

大别山斑岩型钼矿床成矿系列

大明山（城北）位于中国北方地块和扬子地块的交汇处，是秦岭褶皱带南东段的延伸（张红飞等，1999）。地层主要为元古界中深变质岩系,以桐柏—商城断裂南侧的中元古不整合面为界,南半部出露古元古界桐柏—大别群片麻岩、混合片麻岩等,北半部分布中元古界苏家河群及信阳群片岩、变粒岩及片麻岩。在大别山的东端、北部边缘零星出露石炭系海陆交互相泥质碎屑含煤建造及中生界陆相中酸性火山碎屑沉积建造。桐柏—商城断裂带,与纵贯大别山的近平行的龟梅断裂带、北东向断裂共同控制着大别山各期岩浆岩的展布。次级的北东向断裂近似等距离分布。以北西向为主的深大断裂,与之配套的次级北东向断裂组成大别山构造的基本格架(图1)。区内岩浆岩约占三分之一,燕山早期,超基性、基性、中性及酸性岩均有产出,主要分布于龟梅断裂带以北及桐柏—商城断裂带以南。燕山晚期浆岩活动最为强烈,以桐柏—商城断裂带为界,在桐柏—商城断裂带之北的北带,岩浆岩主要为喷出岩及浅成、超浅成侵入岩,在桐柏—商城断裂带之南的南带,岩浆岩主要由灵山、新县、商城三大花岗岩基及派生岩株群组成。岩体的分布与构造格架相吻合:北西西向深大断裂控制着岩浆岩带,在北西西向深大断裂与北东向较大的断裂交汇处控制着三大岩体(岩基),而北东与北西两组构造的会合处控制着派生的、次级岩株及浅成、超浅成岩体。1型鳌矿体及斑岩体在大别山一带,中酸性小侵入岩体有40余个,但与斑岩型钼(铜)矿化有关的有七个斑岩体:汤家坪、母山、大银尖、肖畈、亮山、瓦屋嘴、朱裴店岩体。岩体分布在桐柏—商城断裂带的两侧,严格受北西西向与北东向断裂的控制。1.1亮山岩体面积矿化斑岩体多呈岩株状,个别为岩墙及岩脉状。平面上呈不规则状,剖面上呈漏斗状。岩体面积一般为1km2左右。亮山岩体最大,面积达14km2,而肖畈岩体最小,面积仅0.07km2。除大银尖岩体属中-深成相外,多数岩体是在隐蔽爆破条件下形成,为被动侵位,属浅成-超浅成侵入相。1.2花岗闪长斑岩、爆破角砾岩、石英斑岩区内钼(铜)矿化斑岩体,大部分属花岗岩类,主要有花岗斑岩、似斑状花岗岩、黑云母花岗岩、石英斑岩,少数花岗闪长斑岩、花岗闪长岩、爆破角砾岩等。岩石多为斑状、似斑状结构,长石、石英斑晶多具有熔蚀现象,石英斑晶多呈六方双锥状,且常见破碎,岩石普遍具有绢云母化、伊利石化、钾化及硅化。汤家坪、大银尖、肖畈岩体还有云英岩化,亮山岩体还有较强的电气石化。1.3成矿岩体的na2o成矿小岩体具有以下特征:SiO2含量为67.31%~76.76%,大部分大于70%,其中钼矿化较强的汤家坪、肖畈SiO2含量在75.36%~76.33%;K2O+Na2O为4.64%~9.11%,多数大于8%,K2O,Na2O平均含量为5.13%,2.6%。除朱裴店、大银尖岩体的聂湾小岩体Na2O含量大于K2O含量外,其余均为K2O含量大于Na2O含量,且K2O/Na2O的比值为1~4.7。大部分为花岗岩和碱性花岗岩;CaO含量为0.08%~3.12%,大多数小于1%;多数为铝过饱和岩石(少数属正常成分),除母山石英斑岩(Q﹥45)属SiO2强过饱和外,其余均属SiO2过饱和和偏碱性岩石;里特曼组合指数(δ)一般为1.98~3.21,属钙碱性系列;成矿岩体自东向西,自北向南,K2O,Na2O的含量及K2O/Na2O的比值递增、Na2O递减。以商城岩体为界,西部以酸性花岗岩类为主,富硅高钾,具钼矿化为主的特点,东部以偏基性花岗岩、花岗闪长岩类为主,铜矿化较明显。1.4浅成、超浅成斑岩体区内钼矿(化)斑岩体的同位素年龄值为97.7~141.8Ma,而灵山、新县、商城三大花岗岩基以及中生代火山岩岩石同位素年龄值为99.6~142Ma(罗铭玖等,2000),因此,浅成、超浅成斑岩体生成时间晚于花岗岩基。2典型斑岩钼矿床特征2.1汤家坪抗风险型号汤家坪钼矿床位于商城县达权店乡。汤家坪岩体为早白垩世香子岗序列汤家坪单元的花岗斑岩,出露面积约0.33km2,平面上呈向北东突出的弧形,剖面上呈向南西方向倾伏的不规则小岩株,斑岩中常见次棱角状角闪安山岩包体(图2)。岩石化学成分具超酸[ω(SiO2)为76.33%],富碱[ω(K2O+Na2O)为9.11%],高钾[ω(K2O/Na2O)为1.81]等特点(杨泽强,2007),属超酸性铝不饱和系列岩浆岩。汤家坪钼矿体赋存于汤家坪花岗斑岩体内外接触带中,为典型的斑岩型钼矿床。Ⅰ号钼矿体规模较大,长为1760m,东西宽为960m,最大垂深为349.75m。矿体呈似层状,南西部厚度较大,东北部及深部分枝尖灭,总体走向南西方向倾伏,向北东翘起,倾伏角20°。汤家坪钼矿床目前控制的钼资源储量23.5万t,达到大型斑岩型钼矿床规模。2.2主矿地质特征母山钼矿床,位于罗山县涩港乡母山。赋存于母山岩体的内外接触带岩体中,矿化部分还延伸至围岩200~400m,富矿部位主要在岩体的内外接触带。母山岩体出露面积约1.5km2,平面上为梨形,横断面呈上大下小的楔形,纵断面上为向南倾伏的“岩舌”,母山岩体由石英斑岩、花岗斑岩及似斑状花岗岩组成(图3)。三个主矿体占总资源储量的86%,规模大者厚60~80m,长1200m,倾斜延伸500m,为似层状,顺花岗斑岩边部岩枝以50度倾角向岩体内部倾斜。矿化较均匀,含Mo0.01%~0.1%,最高0.2%,含Cu0.05%~0.1%。围岩蚀变具硅化、钾化、绢云母化、伊利石化和青盘岩化。围岩蚀变与矿化关系密切:中心蚀变带与弱的钼矿化相关,内部的蚀变带与强的钼矿化相一致,而外部蚀变带与铜矿化关系密切。母山钼矿床资源储量为5.46万t,达中型钼矿规模。2.3岩石学和矿物特征大银尖钼矿床,位于桐柏—商城断裂带之南,新县花岗岩的西北侧,处于下元古与中元古界不整合面上,围岩是斜长片麻岩夹角闪片麻岩,斜长角闪岩、大理岩及矽卡岩透镜体。岩体面积约1.4km2,平面上为南北延伸的笠状岩株(邱顺才,2006)(图4)。西北界面向北西倾斜,岩性为细粒花岗岩、中粒花岗岩及似斑状花岗岩,彼此呈过渡关系。矿床西由细脉浸染型、大脉型钼(铜)矿及矽卡岩型钨(钼、铜)矿组成,前两类型以钼为主,伴生少量的同积微量的钨,后者以钨为主,伴生铜、钼。在空间上自北向南由细脉浸染型→大脉型→矽卡岩型分布,为“三位一体”的复式矿床。3成矿地质特征桐柏—商城断裂带北侧为北淮阳构造带,南侧为桐柏—大别变质核杂岩隆起带。而研究区断裂构造对岩浆岩逐级控制,桐柏—商城深大断裂带控制着岩浆岩带的分布,在与北东向较大断裂交汇处控制大岩体(岩基),北东向与北西向两组构造的会合处控制着岩株及浅成、超浅成岩体。与钼矿化有成因联系的岩体化学成分有:SiO2平均72%,K2O+Na2O为4.64~9.11,多数大于8%,K2O,Na2O平均含量为5.13%、2.6%。除朱裴店、大银尖岩体的聂湾小岩体ω(Na2O)﹥ω(K2O)外,其余均ω(K2O)﹥ω(Na2O),且K2O/Na2O的比值为1~4.7。总之,燕山期强钼矿化的中酸性岩体,均表现为酸度、碱度、钾钠比值均高于同类岩石,而CaO则较低,Mo,W,Cu,Pb等成矿元素含量较高,Mo可高出同类岩石的十几至几十倍,Cu、Pb、Zn可高出几倍,F、Cl含量也较高。成矿小岩体表现出一定的成矿专属性(朱广彬等,2007),主要表现在:①岩石类型对成矿的控制作用。与金、铜有关的岩石类型主要对深源浅成Ⅰ型黑云母二长花岗斑岩、花岗闪长岩。钼、钨主要与富硅、富钾的Ⅰ型超酸性花岗斑岩有关;②岩石化学成分对成矿的控制作用。在本区,ω(SiO2)﹥72%,ω(K2O)≧ω(Na2O),生成钼矿,伴生金矿;若ω(SiO2)≦72%,ω(K2O)﹤ω(Na2O),则对生成金、钼矿有利;若ω(SiO2)﹥72%,ω(K2O)﹤ω(Na2O),则仅生成单一钼矿;③含矿岩体元素地球化学的控制作用。主要表现在金、钼、铜矿化的分离倾向。含金岩体中,一般钼、铅含量低,钼仅为矿化,而含钼岩体中,钼、铅的含量高。在大别山区,斑岩型钼矿与矽卡岩型的共生现象,它主要决定围岩的性质:在非碳酸盐地层中,内外接触带是细脉浸染矿化的重要部位;当围岩为碳酸盐地层时,则发育层控矽卡岩型矿床,而内接触带和其它非碳酸盐围岩中,发育细脉浸染型钼矿床,才形成斑岩型钼矿与矽卡岩型的共生现象(胡受奚等,1988)。作为秦岭造山带东延的大别山造山带,在前中生代经历了4个构造旋回,多次盆(地)、(造)山转换过程,古元古代晚期已经开始了陆内扩展,新元古代整体仍然处于伸展构造环境中,其内部扩展裂陷,产生垒、堑组合,形成盆地,在三叠纪以后,由于陆内(扬子与华北陆快继续向秦岭造山带之下)俯冲,造山作用持续,形成了与造山带平行或垂直的中新生代断陷盆地及中新生代陆相火山岩,桐柏—商城深大断裂带深切至下地壳,其与北东向的断裂交会处共同控制着研究区的深源浅成富碱的中酸性富钼斑岩体的分布。在早白垩世,受太平洋构造域的影响,大别山造山带的伸展环境造成了造山带的垮塌,导致地壳增温,激发了主造山期后的深源岩浆活动,大量近南北向断裂的形成,且与早期北西向深大断裂构成了大别山区棋盘状构造系统。随着构造、岩浆活动,在燕山期桐柏—商城断裂带形成了一系列钼矿床。它们在成因上有联系,空间分布上也表现了分带性。在岩体或岩体与围岩接触带,形成受岩体控制的斑岩型钼矿,在远离岩体的非碳酸盐围岩地段形成脉状(细脉浸染型、大脉型钼矿),或在远离岩体的碳酸盐围岩地段形成矽卡岩型钨(钼、铜)矿,组成了斑岩型钼(铜)矿—矽卡岩型钨(钼、铜)矿—脉状钼(铼)矿—含铜、铅锌石英的成矿系列。在空间上钼矿床沿其断裂带展布,在时间上表现为成矿与陆内构造—岩浆活动(燕山期)近于同时或滞后,成矿流体以岩浆热液为主后期有大气降水加入的钼多金属成矿系列(姚书振等,2002)。4成矿地质构造大别山的成矿环境、构造、地质作用和成矿系列特点,都说明大别山地区的成矿条件十分优越。斑岩型钼矿床与燕山期中酸性小岩体有密切关系,小岩体露头面积为1km2左右为佳,平面上不宜距离太远;要有聚矿构造带(或系统);有近东向深大断裂带和与之配套的北东向断裂带控制着成矿小岩体的分布;成矿部位在斑岩型小岩体、岩体内外接触带或围岩附近,若远离岩体,在碳酸盐或非碳酸盐围岩中,易形成矽卡岩型钼(钨、铜)矿或脉状细脉浸染型、大脉型钼(铜、铅、锌)矿等复合型矿床。5斑岩型矿床总体说来,大别山(北麓)是在陆内构造—岩浆活动的构造环境下,经过多期次碰撞造山过程、构造体制(盆、山)转换及岩石圈大规模的拆沉作用,在燕山期伸展机制下岩石圈减薄,深部岩浆底劈侵位,地壳大别片麻杂岩的熔融,在桐柏—商城深