¹中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心(原中国人民武装警察部队黄金第二总队)，河北 廊坊

²中国地质大学地球科学与资源学院，北京

收稿日期：2021年6月17日；录用日期：2021年7月20日；发布日期：2021年7月28日

摘要

东秦岭是世界著名的钼矿带，石瑶沟钼矿是东秦岭豫西地区近年来发现的又一个与花岗岩相关的大型钼矿床，含矿岩体隐伏于地下没有出露地表，钼矿体主要产在隐伏岩体内外接触带及上部围岩中。笔者在开展大量野外调查和钻孔岩芯观察的基础上，结合石瑶沟含矿隐伏花岗岩成岩成矿作用特征、氢氧同位素特征等，探讨了石瑶沟钼矿成矿流体来源和矿床成矿机理。石瑶沟含矿花岗岩体为高硅、铝质、富碱的I型花岗岩，结晶年龄为(136.53 ± 0.44) Ma，略早于前人测的石瑶沟钼矿成矿年龄(131.3 ± 2.4~134.3 ± 2.6 Ma)，表明石瑶沟钼矿成岩、成矿作用处于同一构造环境，均发生在早白垩世。石瑶沟钼矿成岩成矿物质主要来源于下地壳，是早白垩世岩石圈伸展环境下的岩石圈减薄和热侵蚀事件的响应。石瑶沟钼矿的发现及其成岩成矿地质特征的研究，对在东秦岭地区寻找同类型的钼矿床提供了最直接的找矿标志，具有重要的实际意义。

关键词

隐伏花岗岩体，成矿机理，石瑶沟钼矿，东秦岭

Geological Characteristics and Genesis of Shiyaogou Molybdenum Deposit in East Qinling

Hongxing Hou¹, Dehui Zhang², Rongzhen Zhang², Xingkun Shao¹, Xin Feng¹, Zhongyue Zhang¹, Danhe Qin¹

¹Lang Fang Natural Resources Comprehensive Survey Center, China Geological Survey (Former No.2 Gold Geological General Party of CAPF), Langfang Hebei

²School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing

Received: Jun. 17^th, 2021; accepted: Jul. 20^th, 2021; published: Jul. 28^th, 2021

ABSTRACT

East Qinling is a famous molybdenum ore belt in the world. Shiyaogou deposit is another large-scale granite related molybdenum deposit discovered in recent years in West Henan area of East Qinling. The ore-bearing rock is concealed underground and not exposed on the surface. The molybdenum ore body mainly occurs in the internal and external contact zone of the concealed granitic body and the upper wall rock. On the basis of a large number of field investigations and core observation, combined with the characteristics of diagenesis and mineralization, hydrogen and oxygen isotopes of Shiyaogou ore bearing concealed granite, the author discussed the source of ore-forming fluid and metallogenic mechanism of the deposit. Shiyaogou ore bearing granite is a high silicon, aluminous and alkali rich I-type granite with a crystallization age of (136.53 ± 0.44) Ma, slightly earlier than the metallogenic age of Shiyaogou molybdenum deposit (131.3 ± 2.4~134.3 ± 2.6 Ma), which indicates that Shiyaogou molybdenum deposit was formed in the same tectonic environment and occurred in the early Cretaceous. Shiyaogou molybdenum deposit is mainly derived from the lower crust, which is the response of lithospheric thinning and thermal erosion in the early Cretaceous lithospheric extension environment. The discovery of Shiyaogou molybdenum deposit and the study of its geological characteristics of diagenesis and mineralization provide the most direct prospecting criteria for the same type of molybdenum deposits in the East Qinling Mountains, which has important practical significance.

Keywords:Concealed Granitic Body, Metallogenic Mechanism, Shiyaogou Molybdenum Deposit, East Qinling

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1. 引言

世界范围内斑岩钼矿在空间、时间和成因上都与酸性斑岩侵入体有关，斑岩体成分有花岗闪长岩、石英二长岩以及高硅(SiO₂含量达75%~77%)富碱(Na₂O + K₂O含量达10 %)的花岗岩 [1]。东秦岭钼矿带位于华北陆块南缘，该带西起陕西省金堆城，东至河南省方城一带，从西向东产有金堆城、木龙沟、夜长坪、银家沟、南泥湖、三道庄、上房沟、东沟、雷门沟等10余个大、中型钼(钨)矿床，是我国最大的钼矿带 [2] [3]。国内外许多知名专家学者先后在该区开展调查和科研工作 [4] - [14]，对东秦岭钼矿成矿动力学背景、矿床成因模式、矿床找矿方向等进行了系统研究，发表了大量研究文献和专著。东秦岭地区钼成矿大多数与燕山期中酸性花岗(斑)岩体有关，与钼成矿有关的岩体多数为晚侏罗世深源浅成的壳幔同熔型(I型)小斑岩体 [15]，如金堆城、南泥湖、上方沟、雷门沟等；也有的与大的花岗岩基及其中的隐爆角砾岩相有关，如鱼池岭超大型斑岩钼矿 [16]。

石瑶沟钼矿是东秦岭钼矿带中近年来新发现的一个大型钼矿床。该矿床位于河南省栾川县北部朱家坪村石瑶沟一带，是原黄金部队在该区进行金矿勘查时，通过施工钻孔在深部发现了含钼矿化的花岗岩。通过后续钻探验证，证实石瑶沟矿区深部存在一隐伏花岗岩体，钼矿化与该隐伏花岗岩密切相关。后期勘查工作围绕该隐伏岩体开展，目前查明钼资源量30余万吨，达到大型规模。与东秦岭地区其它钼矿不同，研究区地表未见侵入岩体出露，与钼矿化相关的花岗岩体隐伏在地表以下400~1000 m处。石瑶沟钼矿的发现说明东秦岭地区钼矿仍具有较大的成矿潜力，对该矿床以及与钼矿相关的隐伏岩体的研究，可以为东秦岭钼矿成岩成矿作用以及找矿方向等提供了新的研究对象和工作思路。

石瑶沟钼矿床自发现以来，高亚龙等 [17] 报道了石瑶沟钼矿辉钼矿Re-Os年龄，张连生等 [18]、张江明等 [19] [20] [21] 对该矿床地质特征、物化探找矿效果进行了初步总结，对成矿条件和找矿方向提出了初步建议，张荣臻等 [22] 报道了石瑶沟钼矿成矿流体特征，侯红星等 [23] 对石瑶沟含矿隐伏花岗岩体年代学、地球化学和地质意义进行了研究。笔者在石瑶沟钼矿区工作多年，本文在前人工作基础上，通过进一步野外调查和分析测试，并对石瑶沟钼矿2010年以后勘查工作取得的新发现进行总结分析，重点结合石瑶沟含矿隐伏花岗岩体成因特征及其与钼矿关系、成矿流体稳定同位素特征等，探讨了石瑶沟钼矿成矿机理和动力学背景，试图为东秦岭地区钼矿成矿规律和典型矿床研究提供理论依据和实际指导。

2. 区域及矿区地质

石瑶沟钼矿床位于华北古板块南缘熊耳山地区(图1(a)、图1(b))，该区由新太古界基底和元古宇盖层组成。其中结晶基底为新太古界太华群片麻岩，形成年龄为2900~2200 Ma [24]；盖层为中元古代熊耳群中酸性火山岩和中–新元古代官道口群、栾川群碳酸盐岩。熊耳群厚达7600 m，形成年龄1800~1750 Ma [25]，主要岩性有玄武安山岩、安山岩、英安岩和流纹岩，形成于夭折的三叉裂谷环境，是该区金、银、钼、铅锌等多金属矿的主要赋矿地层。区域构造主要是近EW向马超营断裂带和洛宁山前隐伏断裂，受两条断裂长期活动影响，中间形成次一级的康山–七里坪、红庄–青岗坪(石瑶沟–焦园断裂)等NE向压扭性断裂 [24]。区域内燕山期花岗岩浆活动强烈，形成了花山(128~132 Ma) [24] [26] [27] [28]、五丈山(150~60 Ma) [26] [27] [29]、合峪(127.2~148.2 Ma) [26] [27] [30] [31] [32] 等大的花岗岩基以及南泥湖、上房沟、雷门沟等中酸性小斑岩体。东秦岭地区多数大型–超大型钼成矿作用与小的酸性斑岩体密切相关，也有的钼矿与大的花岗岩基晚期岩浆活动相关，形成超大型钼矿床，如合峪岩体晚期角砾岩中形成的鱼池岭超大型钼矿 [32]。区内金、钼等多金属矿床(点)主要分布于燕山期花岗岩基的外围，太华群与熊耳群接触带附近及熊耳群火山岩中，矿床受近东西向区域性断裂和北东向次级断裂联合控制。

图1. 石瑶沟钼矿床地质简图(图A、B转引自叶会寿等 [33] )

石瑶沟钼矿床位于东西向马超营断裂带与北东向石瑶沟–焦园断裂的交汇部位。矿区出露地层主要为中元古界熊耳群中–酸性火山岩，从下向上依次为张合庙(Chz)组灰紫色安山岩、杏仁状安山岩、玄武安山岩、安山玢岩及大斑安山岩；焦园组(Chj)紫红色、浅棕色流纹岩和球粒状流纹岩、流纹斑岩和英安岩；坡前街组(Chp)安山岩、杏仁状安山岩、玄武安山岩、粗面岩；眼窑寨组(Chy)紫红色、浅棕色流纹岩和球粒状流纹岩、流纹斑岩。马超营断裂带由康山–南坪断裂、铁岭–石瑶沟断裂和马超营–红庄断裂3条近平行的近东西向断裂组成，在石瑶沟矿区分别编号为98202、98203、96234号碎裂蚀变带。区内地表未见侵入岩体出露，与石瑶沟钼矿成矿相关的酸性侵入体主要隐伏于地下，沿铁岭–石瑶沟断裂(98203)带侵位于中元古界熊耳群中酸性火山岩中，处于该断裂带的北侧。

3. 含矿隐伏岩体特征

根据已有钻探工程揭露情况，石瑶沟钼矿含矿隐伏岩体平面位置大致在ZK599、ZK5507、ZK558、ZK519与ZK4710钻孔之间，标高−722~−749 m，距离地表以下400~900 m处以及深部，隐伏岩体东高西低，略向北西侧伏。由于现有施工的钻孔都未能完全揭穿隐伏花岗岩体，故其确切形态和规模还无法确定。但从目前控制程度推断，石瑶沟隐伏岩体可能为一个小的岩株，其−600 m标高形态在地表投影面积约0.24 km² (图1(c)中黑色虚线部分)，与地表Mo1号原生晕异常带对应较好。

根据钻孔岩芯资料，石瑶沟隐伏岩体主体岩性为黑云母二长花岗岩，其次为斑状花岗岩，还有少量花岗细晶岩脉体。由于钻孔岩芯所见资料有限，没有见到隐伏岩体不同岩性之间的侵入接触关系。黑云母二长花岗岩主要位于隐伏岩体下部，斑状花岗岩和花岗细晶岩位于岩体上部，LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果(侯红星等，2016)显示，石瑶沟钼矿含矿隐伏花岗岩结晶年龄在140~123 Ma，主要形成于早白垩世(黑云母二长化岗岩结晶年龄早于斑状花岗岩，而花岗细晶岩结晶年龄最晚)。石瑶沟钼矿主要与斑状花岗岩相关，绝大部分工业钼矿体产于斑状花岗岩内外接触带和围岩中。

与钼矿关系密切的斑状花岗岩总体呈浅肉红色，多斑结构，基质细微晶结构。斑晶主要为钾长石(约25%)、斜长石(约25%)、石英(约10%)和黑云母(3%~5%)，基质主要有钾长石(10%~15%)、斜长石(约10%)、石英(约10%)、黑云母(2%~3%)，主要蚀变有云英岩化、绢云母化、绿泥石化等，副矿物主要有磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿等。岩体与围岩的接触部位局部可见到明显的烘烤边，围岩不同程度的发生角岩化。主微量元素、锶钕同位素以及锆石铪同位素特征显示，石瑶沟隐伏花岗岩多期次活动，为同源岩浆演化系列，属高硅、富碱、富钾的准铝–过铝质I型花岗岩，形成于加厚下地壳中下部，是华北陆块南缘岩石圈伸展减薄构造背景下发生部分熔融形成的岩浆活动产物，其物源可能包括太华群地层基底及南秦岭古老地层 [23]。

4. 矿床地质特征

4.1. 矿体特征

石瑶沟钼矿主矿体位于Mo1异常内，赋存于斑状花岗岩与围岩内外接触带以及围岩中，矿体从地表到地下均有分布，矿化最强的地段为花岗岩与围岩的外接触带附近，远离岩体矿化相对减弱。根据矿体分布情况，钼矿体在岩体、围岩中分布的比例约为1:4。矿体在地表出露东西长约800 m，整个矿体现控制东西长1100 m，南北宽约700 m，控制垂厚6~1239.13 m，中心区控制垂厚309.58~1239.13 m，边缘区控制垂厚6~261.13 m。矿体最大赋存标高962 m，最低赋存标高为−693.82 m，氧化带深度28.48~297.30 m。矿体整体形态为中心相连，周边多孔的不规则块体，形态复杂，呈巨大不规则梨形椭球体，向西倾斜，东部略翘起。矿体长轴1250 m，方向280˚左右；短轴860 m，方向10˚左右；Z轴大于1000 m，轴向北西陡倾。矿体整体向北西300˚左右侧伏，北部有许多分枝，品位北低南高(图2，图3)。

图2. 石瑶沟钼矿勘探剖面图

图3. 石瑶沟钼矿矿体厚度、品位等值线图

根据矿体空间分布，大致可以分为岩体内部的钼矿体、接触带内的钼矿体以及围岩中的钼矿体3种类型。① 岩体内部形成的钼矿体：矿体发育在斑状花岗岩体内，主要矿石类型有浸染状钼矿石、细脉状钼矿石(图4(a)、图4(b))。浸染状钼矿石主要特征是辉钼矿呈矿物集合体零星分布在斑状花岗岩中，局部地段辉钼矿相对集中分布，呈矿化增强趋势；脉状辉钼矿石主要特征为含辉钼矿石英细脉、含辉钼矿石英–钾长石细脉穿插、充填斑状花岗岩，形成钼(化)矿体，脉体宽度介于0.2~0.5 cm之间，多数在0.3 cm左右，辉钼矿呈薄膜状或微细脉状产出于石英、石英–钾长石细脉内部。矿石矿物主要为辉钼矿化，极少量黄铁矿，脉石矿物主要为石英和钾长石。辉钼矿品位0.002%~0.10%，局部地段形成工业矿体，占整个矿体比例的15%左右。该类矿体主要控于岩浆形成上升过程中冷凝结晶后形成脆性裂隙，含矿流体发生充填作用形成。② 接触带内形成的钼矿体：主要发育在岩体与围岩接触带内，主要的类型为碎裂岩型钼矿石、角砾岩型钼矿石(图4(c)、图4(d))。碎裂岩型钼矿石主要特征是原岩(包括斑状花岗岩和围岩)发生破碎形成裂隙，含矿流体在裂隙中发生充填作用形成，原岩特征基本能够保存；角砾岩型钼矿石强烈破碎，原岩结构构造已基本完全被破坏形成大小不一的角砾状岩块被含矿流体、硅质等充填、胶结，形成角砾岩。角砾成分主要为石英(原岩斑晶和早期石英脉形成)、钾长石(有的为原岩斑晶、有的为早期钾长石脉)、花岗岩和少量钾化蚀变安山岩(围岩)等，石英、钾长石、花岗岩为早期岩浆阶段产物，角砾形状大小不一，多呈尖棱角状、棱角状、次棱角状，角砾大小一般为1~2 cm，个别达3~5 cm不等，胶结物为黄铁矿、辉钼矿(熔浆及气液物质)。矿石矿物主要有辉钼矿、黄铁矿等，脉石矿物主要有石英、钾长石、斜长石等。辉钼矿品位0.005%~0.11%，该类型矿体矿石量较少，局部形成高品位钼矿石(0.35%)，占整个矿体比例的5%左右。③ 围岩中发育的钼矿体：矿体主要发育在围岩(安山岩、流纹岩、英安斑岩等)中，形成的主要矿石类型有细脉状、网脉状以及微细脉浸染状辉钼矿化(图4(e)、图4(f))，局部形成含辉钼矿石英大脉。不同规模的辉钼矿–石英脉、辉钼矿–钾长石–石英脉以及纯辉钼细脉等沿不同期次和级别的围岩裂隙(带)发生充填，形成工业钼矿体，其中以含辉钼矿–石英脉矿化为主体，占整个围岩型钼矿石比例的80%以上。矿脉宽度通常为2~5 mm，局部有的可达1~3 cm。辉钼矿主要呈薄膜状多沿石英细脉壁分布，有的辉钼矿–石英脉多次充填，形成辉钼矿–石英脉复脉(图4(f))，有的呈多期次的辉钼矿–石英脉互相穿插，矿脉交叉部位钼矿化增强，形成高品位的钼矿石；有些呈不连续细条带状或浸染状分布于石英脉中。矿石矿物主要有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等，脉石矿物主要有石英、钾长石、斜长石、黑云母等。辉钼矿品位0.001%~0.30%。该类型矿体为石瑶沟钼矿主体部分，占整个矿体比例的80%左右。

图4. 石瑶沟钼矿床矿石类型和矿石构造特征

根据石瑶沟钼矿石显微镜下鉴定特征(图5)，矿石中矿石矿物主要有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿，其次为闪锌矿、赤铁矿、斑铜矿、锡石等；脉石矿物有主要有石英、钾长石、绿泥石、透闪石等，其次为白云母、绢云母、黑云母、方解石、阳起石等，微量的萤石、绿帘石等。

图5. 石瑶沟钼矿矿石构造岩相学特征

4.2. 围岩蚀变

通过对5个钻孔岩芯进行详细编录和观察，与大多数斑岩型钼矿蚀变分带特征相似(金文强等，2019)，石瑶沟钼矿以隐伏岩体为中心，从深部到浅部、从岩体中心向四周，依次大致发育钾化带、硅化带(绢英岩化带)和青盘岩化带(图6)。整个矿床钾化蚀变强烈，从岩体内部到围岩中均有分布，主要有带状或脉状钾化，此外还见到云英岩化和面状钾化等。脉状钾化主要为钾长石脉和钾长石–石英脉，局部呈线状和网脉状，有的钾长石沿石英脉两侧分布。钾长石化主要发育在成矿岩体中下部，构成钾化带。岩体中的钾化蚀变，特别是斑状花岗岩钾化蚀变比较强烈，造成钾长石含量大量增加，呈鲜红色。有的可见黑云母二长花岗岩内部发生强烈的云英岩化，形成云母化带。硅化以脉状为主，局部团块状。团块状硅化主要分布在外接触带，有的在角砾岩带呈硅质胶结物。脉状石英在整个矿床范围内均有发育，外接触带和围岩中相对较强，形成多阶段的石英脉、石英细脉或网状脉的相互穿插。与辉钼矿化关系密切的大致有3类，如含钼矿化的石英–钾长石脉、石英脉，是钼矿体的主要蚀变类型。绿帘石化主要出现在岩体内，有时伴随钾长石化。绢云母化、绿泥石化、细粒黄铁矿化等常在一起形成青磐岩化组合，主要分布在安山岩围岩中。高岭石化通常出现在矿体边部，属于成矿后期的产物。萤石化局部发育，早期的石英脉中也可见到少量萤石，晚期可单独出现萤石脉。方解石化属于成矿后期的产物，呈脉状、团块状充填、胶结早期脉或破碎的岩石。辉钼矿化强烈的地方往往发育钾长石化、硅化等。

图6. 石瑶沟钼矿床蚀变分带及钼矿体分布图

4.3. 成矿期次与成矿阶段

综合钻孔岩芯观察和镜下综合研究，根据矿石矿物共生组合、矿脉穿插关系，可将石瑶沟钼矿成矿过程划分为热液期和表生期。热液期是石瑶沟钼矿床的主成矿期，可划分为4个阶段。第I阶段，面型钾长石化阶段，主要形成面状、弥漫状或云雾状钾长石化蚀变，局部发育岩浆结晶晚期的花岗伟晶岩脉。该阶段无矿化或局部见微弱的浸染状黄铁矿、辉钼矿化。第II阶段，钾长石–石英–辉钼矿化阶段，常形成钾长石–辉钼矿化或钾长石–石英–辉钼矿细脉，金属矿物主要为辉钼矿、黄铁矿。第III阶段，石英(–多金属硫化物)–辉钼矿化阶段。主要形成大量的含辉钼矿化石英细脉、网脉及微裂隙中充填的薄膜状、浸染状辉钼矿，在挤压破碎带中沿构造面充填辉钼矿石英细脉。金属矿物主要为辉钼矿以及黄铁矿、黄铜矿等多金属硫化物。第II、III阶段矿化从岩体到围岩均有发育。第IV阶段，石英–方解石阶段，主要分布在围岩中，岩体内部和接触带内偶见，形成无矿石英细脉、石英–方解石脉、石英–方解石–萤石团块等。表生期为地表风化产物，主要形成褐铁矿、钼华等。

5. 成矿流体H、O同位素特征

对石瑶沟钼矿II-IV成矿阶段采取6件样品(表1)进行了石英氢氧同位素样品测试。氢氧同位素分析在核工业北京地质研究院完成。氢同位素测试选取40~60目石英包裹体样品5~10 mg，在105℃恒温烘箱中烘烤4小时以上，用洁净干燥的锡杯包好备用。先用高纯氦气冲洗洗元素分析仪Flash EA里面的空气，以降低H₂本底。当温度升高到1400℃，本底降到50 mV以下时，可进行样品测试。石英包裹体样品在装有玻璃碳的陶瓷管里爆裂，释放出H₂O，H₂O在高温下与碳发生还原反应生成H₂，H₂在高纯氦气流的带动下进入质谱MAT253，按连续流方式进行分析。测量结果以V-SMOW为标准，记为δD_V-SMOW，分析精度优于1‰。氢同位素参考标准为北大标准水(δD_V-SMOW = −64.8)及兰州标准水(δD_V-SMOW = −84.55)。氧同位素测试将石英在制样装置达到10⁻³ Pa真空条件下，与纯净的五氟化溴在500℃~680℃恒温条件下反应14小时，释放出O₂和杂质组份，将SiF₄、BrF₃等杂质组份用冷冻法分离出去后，纯净O₂在700℃温度条件，且有铂催化剂的条件下，与石墨恒温反应生成CO₂，在MAT253气体同位素质谱分析样品的O同位素组成。测量结果以SMOW为标准，记为δ¹⁸O。分析精度优于±0.2‰。氧同位素标准参考标准为GBW-04409、GBW-04410石英标准，其δ¹⁸O分别是11.11 ± 0.06‰和−1.75 ± 0.08‰。

根据包裹体测温结果，对获得的H、O同位素数据进行了计算(Clayton et al.，1972；申萍等，2004)。结果(表1)表明，石瑶沟钼矿成矿流体早阶段石英δ^{18 ${\text{O}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$} 为9.1‰~11.2‰，δ ${\text{D}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$ 为−86.5‰~−93.9‰，略高于正常岩浆水(δ^{18 ${\text{O}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$} 为5.5‰~9.0‰，δ ${\text{D}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$ 为−80‰~40‰)；成矿中阶段δ¹⁸O_H2O为10.6‰~11.6‰，δ ${\text{D}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$ 为−103.9‰~−82.8‰；成矿晚阶段δ^{18 ${\text{O}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$} 为12.6‰左右，δ ${\text{D}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$ 为−87.8‰左右。在δ¹⁸O和δD关系图上(图7)，6个样品均落于典型岩浆水和变质水之外，向雨水线方向偏离，可以看出随着成矿流体的演化，在大气降水大量加入。

表1. 石瑶沟斑岩钼矿床氢、氧同位素组成

图7. 石瑶沟钼矿石英δ ${\text{D}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$ -δ¹⁸ ${\text{O}}_{{\text{H}}_2\text{O}}$ 图解

6. 讨论

6.1. 成岩成矿时代

LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示，石瑶沟隐伏花岗岩中与钼成矿关系密切的斑状花岗岩形成时代在136.53 ± 0.44 Ma [23]。高亚龙等 [17] 测得石瑶沟辉钼矿Re-Os同位素模式年龄131.3 ± 2.4~134.3 ± 2.6 Ma，等时线年龄135.2 ± 1.8 Ma。石瑶沟钼矿成矿时代稍晚于岩体结晶年龄，与附近鱼池岭钼矿(131.2 ± 1.4 Ma) [16]、雷门沟钼矿(132.4 ± 1.9 Ma) [8] [9]、祁雨沟钼矿化(135.6 ± 5.6 Ma) [34] 成矿年龄接近。石瑶沟钼矿成岩成矿均发生在早白垩世，应为同时期岩浆作用的产物。

6.2. 成矿物质来源

斑岩型矿床金属来源可能有侵入体本身、侵入体围岩和侵入体源区，其中第一种来源目前比较公认 [35]。东秦岭地区与钼矿化有关的酸性侵入岩富Mo，含量平均59.02 × 10⁻⁶ (卢欣祥等，2002)，而东秦岭从基底到盖层各时代地层的Mo含量都很低 [15]，暗示东秦岭钼矿成岩成矿物质来自深部，为下地壳和上地幔混合源。与东秦岭地区斑岩型钼矿和美国Climax型(高F)斑岩钼矿对比 [36] [37] [38] [39]，石瑶沟钼矿具斑岩型矿床基本特征。石瑶沟隐伏花岗为I型高硅、富碱的铝质–过铝质钾玄岩系列，显示含矿岩浆主要形成于地壳深部。轻稀土富集、重稀土亏损，低的Sr、Y、Yb含量，中等–弱的负Eu异常等特征，暗示含矿岩浆岩源区主要为角闪石、斜长石、辉石和部分石榴石残留 [40] [41] [42]，岩浆形成于下地壳的 [43] [44]，深度30~40 km左右 [45] [46]。石瑶沟花岗岩Mo平均含量达93.80×10⁻⁶，暗示成岩成矿物质均来自于地壳深部，与石瑶沟钼矿Re含量8.242 × 10⁻⁶~30.24 × 10⁻⁶推断的成矿物质主要来自于下地壳的认识 [17] 相一致。

6.3. 成矿机理

根据石瑶沟钼矿流体包裹体类型、温度及盐度特征，将成矿流体划分为早、中、晚3个阶段 [22]，成矿温度170℃~370℃，盐度8%~38% NaCleqv，早、中阶段存在流体沸腾作用，与岩体内外接触带发育的碎裂状、角砾状矿化对应。测温、盐度及均一压力计算表明，I阶段初始成矿流体为高温、高压、低盐度的H₂O-NaCl-CO₂体系特征，II、III阶段为中–高温、中–高压、高盐度的H₂O-NaCl-CO₂体系，成矿晚阶段则为低温、低盐度、低压的H₂O-NaCl体系。早阶段成矿流体发育赤铁矿等氧化性矿物，推断其氧逸度较高；而中阶段流体包裹体中出现还原性气体CH₄，流体氧化性降低，还原性增强。石瑶沟钼矿床总体上属于中–高温、中–高盐度的斑岩型钼矿床，成矿深度为3~5 km。

在早白垩世构造体制转换、区域岩石圈开始伸展减薄的构造环境背景下，石瑶沟地区下地壳岩石因减压升温，发生部分熔融后形成深部岩浆房。岩浆房中花岗质岩浆脉动上涌，形成石瑶沟矿区深部隐伏花岗岩体，后期在岩浆房顶部形成富水富气的花岗质岩浆。这种富水富气花岗质岩浆上升侵位，在其顶部流体从岩浆中分离聚集，形成高温度、低盐度、富CO₂的H₂O-NaCl-CO₂体系初始成矿流体。随着岩浆去气作用后下沉、下部轻的富水岩浆继续上升，含钼流体不断聚集，同时形成高温度、高盐度、高氧逸度的石瑶沟钼矿早阶段成矿流体。与此同时，在岩浆作用晚期，由于碱性溶液自变质交代蚀变，形成了石瑶沟钼矿早期的面型钾长石化、黑云母化等高温蚀变。隐伏岩体上部因岩浆去气作用发生破裂形成大量的节理和裂隙，脉动式上升的成矿流体在隐伏岩体上部聚集时，流体温度、盐度、氧逸度和PH值等发生改变，促使流体发生沸腾作用，生成大量微裂隙，并混入大量大气降水。中阶段物理化学条件突变，造成成矿流体沿节理、微裂隙交代充填，形成各类脉体，如石英–钾长脉、石英–辉钼矿(细(网)脉、辉钼矿薄膜、萤石、方解石脉、角砾岩和碎裂型钼矿化等等。随着大气降水热液的不断混入和降温等过程，成矿流体逐步演化为晚期低温、低盐度、贫CO₂的NaCl-CO₂体系，形成石英、方解石、萤石等晚期无矿化脉体的充填。总之，石瑶沟地区通过岩浆–热液–大气降水等综合作用，最终在距地表3~5 km处形成石瑶沟钼矿床。

6.4. 动力学背景

由成因分析推断，石瑶沟钼矿含矿岩浆岩的源区主要为华北陆块南缘的下地壳岩石。同位素测试结果表明，石瑶沟钼矿成岩成矿作用时间(136~135 Ma)在早白垩世。在148~136 Ma，中国东部岩石圈发生构造体制大转换 [47] [48] [49]，之后该区进入伸展拉张的构造环境，造成岩石圈拆沉、软流圈上涌，发生减压增温作用，从而导致华北陆块南缘富钼的下地壳受热，发生局部重融，形成含钼花岗质岩浆 [50]。因此，可以认为石瑶沟钼矿形成于伸展拉张的构造环境，对应的构造动力学背景为区域的岩石圈拉张、减薄和热侵蚀事件。

7. 结论

1) 东秦岭石瑶沟钼矿与隐伏花岗岩关系密切，成矿物质主要来源于隐伏花岗岩体。石瑶沟钼矿成岩成矿年龄基本一致，形成于早白垩世华北陆块南缘岩石圈伸展减薄阶段。

2) 石瑶沟地区钼成矿潜力较大，沿着马超营断裂带在大的花岗岩基周边地区，特别是与北东向断裂交汇部位等地段，寻找小的隐伏花岗岩体，是该区下一步找矿重点。

基金项目

国家自然科学基金项目(No.41373048)；国土资源部公益性行业科研专项项目(No.201411024)。

文章引用

侯红星,张德会,张荣臻,邵兴坤,冯 欣,张中跃,秦丹鹤. 东秦岭石瑶沟钼矿床地质特征及成因
Geological Characteristics and Genesis of Shiyaogou Molybdenum Deposit in East Qinling[J]. 自然科学, 2021, 09(04): 504-516. https://doi.org/10.12677/OJNS.2021.94057

参考文献