河南省栾川县上房斑岩钼矿床地质地球化学特征及成因

[基金项目]国家自然科学基金(编号:49070101)和南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室资助项目。

河南省栾川县上房斑岩钼矿床地质地球化学特征及成因

徐兆文,陆现彩,杨荣勇,解晓军,任启江

(南京大学地球科学系,南京　210093)

　　[摘　要]上房斑岩钼矿床与燕山期花岗斑岩有关。成矿流体研究表明包裹体均一温度介于100℃～383℃之间,成矿阶段温度为240℃～330℃;成矿流体盐度介于28.61wt %～36wt %NaCl 之间,成矿阶段盐度为30.51wt %～34wt %NaCl ;成矿流体中富Na 、F 而贫K 、Cl 。氢、氧同位素研究表明,δD 为-90.50‰～-41.00‰,δ18O 为9.45‰～13.04‰;稳定同位素值表明上房钼矿成矿物质早期以岩浆热液为主,晚期有大量雨水注入。

　　[关键词]斑岩钼矿床　地球化学特征　成因　河南省栾川

　　[中图分类号]P595,P618.65,P611　[文献标识码]A 　[文章编号]0495-5331(2000)01-0014-03

　　上房斑岩钼矿床属于夕卡岩—斑岩型钼矿床,位于华北地台南缘,黑沟—栾川断裂北侧,南邻北秦岭造山带。

1　矿区地质

　　矿区内出露地层为上元古界栾川群南泥湖组(Pt 33-1),岩性为黑云母大理岩、

钙硅酸角岩和夕卡岩;煤窑沟组(Pt 43-1),岩性为白云石大理岩、二云母石英片岩。断裂构造为NWW 、NNE 和NE 向。火成岩为加里东期变辉长岩和燕山期同熔型花岗斑岩(图1)[1,2]。

2　与矿化有关岩体特征

2.1　矿化岩体地质特征

　　与钼矿化有关的火成岩为上房花岗斑岩,出露于矿区中部。岩体呈岩筒状,地表长500m ,宽100m ,岩体上小下大。岩体侵位于上元古界栾川群煤

窑沟组(Pt 43-1)白云石大理岩和长英质岩石中。岩石的主要矿物为钾长石、石英、黑云母;副矿物主要为磁铁矿、锆石、黄铁矿、辉钼矿、白钨矿等。以富磁铁矿、锆石和黄铁矿为特征。岩体顶部发育有典型的钾长石—石英条纹岩,并伴有晚期石英核。2.2　矿化岩体地球化学特征

　　上房岩体属于碱—钙碱系列岩类,岩石以富碱为特征,SiO 2含量超过70%,K 2O +Na 2O =8.28wt %～8.81wt %,K 2O/Na 2O =2.6～2.93,岩石化学计算结果表明DI 值较高,SI 值偏低;M o 、W 、Ba 含量较高,而Cu 、Pb 、Zn 、T i 、V 、Ni 、Mn 、Sr 、Zr 偏低;∑REE =

30.55×10-6～100×10-6,LREE >HREE ,δEu =0.43

～0.93,均值为0.66,属于轻稀土富集、Eu 中度亏损

型岩类[3,4]。上房花岗斑岩全岩中(87Sr/86Sr )i 初始比值为0.7087[5],与美国西部斑岩铜钼矿化岩体初始比值十分相近[6],也与太华群初始比值范围相近[1]

,推测成岩物质来自下部地壳。

图1　上房斑岩钼矿床地质略图

(据河南地调一队改制)Pt 33-1—南泥湖组;Pt 43-1—

煤窑沟组;1—变辉长岩;2—花岗斑岩;3—花岗岩脉;4—断层

3　矿床地质特征

3.1　矿体规模与产状

　　上房矿区共有矿体62个,但规模较大的只有一

个,约占总储量的99.7%。矿体沿SWW —NEE 向展布,矿体长约800m ～900m ,宽约400m ～700m 左右。矿体以花岗斑岩为中心,沿内外接触带分布,岩体上部矿化范围小,岩体下部中心为一无矿核心(或弱矿化),核心两侧厚度不等,整个矿体为一向南倾斜的,不对称的空心倒杯筒状体。3.2　矿石类型、结构构造、矿物组合　　矿石类型为夕卡岩型、斑岩型。矿石结构为粒

4

1第36卷　第1期2000年1月　　　　　　　　　　　　地质与勘探GE O LOGY AND PROSPECTI NG 　　　　　　　　　　　　

V ol.36　N o.1

January ,2000

状结构、交代结构;矿石构造为细脉状、浸染状和脉状。矿石矿物主要为辉钼矿、磁铁矿、黄铁矿,次为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿;脉石矿物主要为石榴子石、透辉石、透闪石、滑石、蛇纹石、绿泥石、金云母、石英、长石;次为绢云母、碳酸盐、萤石等。3.3　蚀变

　　蚀变类型主要为钾长石化、钠长石化、硅化、绢云母化等。蚀变以岩体为中心呈不对称环状分布,表现为南西部宽北东部窄,并呈现多期叠加特征。

4　上房区成矿流体研究

4.1　上房矿区流体包裹体特征

　　流体包裹体数量不多,主要为原生包裹体,次生包裹体较少。流体包裹体形态主要呈椭圆型,次为不规则型和圆型,分布零散,只有部分样品可见包裹

体呈线型分布。包裹体体型较小,直径介于2μ

m ～12μm 之间,主要为5μm ～10μm 。流体包裹体主要为液相包裹体,气液比介于1/3～1/10之间。液相包裹体以无色为主;气相包裹体以无色为主。4.2　上房矿区流体包裹体温度和成矿流体含盐度　　①均一温度:介于100℃～383℃之间(表1,图2),成矿阶段温度介于240℃～330℃之间。②爆裂温度:晚期岩浆石英包裹体爆裂温度为300℃～340℃,成矿阶段石英包裹体爆裂温度为位220℃～310℃。表明上房矿区主要成矿阶段温度介于240℃～330℃之间

[7]

。4.3　上房斑岩钼矿床成矿流体含盐度　　流体含盐度介于28.61wt %～36wt %NaCl 之间,

均值为31.63wt %NaCl ,主要成矿阶段为30.51wt %～34wt %NaCl (图3)。

表1　上房斑岩钼矿床石英均一温度表

序号矿物组合矿化

阶段大小/μm 样数均一温度/℃均温/℃1石英—钾长石Ⅰ-12～323201～383299.342石英Ⅰ-12～1221135～329228.933

石英Ⅰ-2

2～1025173～367263.804石英Ⅱ-13～1022114～320216.055石英—黄铁矿—辉钼矿Ⅱ-33～403099～368168.636石英—辉钼矿Ⅱ-33～158260～330300.007石英—辉钼矿Ⅱ-33～1312260～305270.008石英—辉钼矿Ⅱ-32～1015240～330290.009石英

Ⅱ-4

3～6

20

152～331

218.95

图2　流体包裹体均一温度频数直方图

图3　流体包裹体含盐度频数直方图

4.4　上房斑岩钼矿床成矿流体成分

　　上房斑岩钼矿床成矿阶段流体中K +/Na +较

低,F -/Cl -比较高,而且成矿流体从早期至晚期K +/Na +比值降低,F -/Cl -比值增高的趋势(表2)。

　　　　表2　上房斑岩钼矿床包裹体液相成分　　　　　　　　10-6

序号阶段

pH

K +Na +Ca 2+M g 2+HCO -3F -Cl -S O -42K +/Na +F -/Cl -1Ⅰ-1 6.45 1.140.220.230.09 1.030.120.480.65 5.1820.2502Ⅰ-2 6.080.360.170.050.040.480.090.350.38 2.1180.2573Ⅰ-2 6.120.370.130.140.07 1.530.110.47 1.85 2.8460.2344Ⅱ-1 6.350.680.110.110.07 1.260.130.21 2.35 6.1820.6195Ⅱ-1 6.050.660.35 2.330.13 3.560.150.40 4.32 1.8860.3756Ⅱ-2 6.120.280.320.080.090.650.130.130.470.875 1.0007Ⅱ-3 6.280.290.42 3.060.26 5.680.780.60 1.950.690 1.3008Ⅱ-3 5.140.300.500.450.030.000.380.400.400.4000.0509Ⅱ-3 5.060.37 2.11 1.900.020.00 1.50 1.70 1.00 1.0000.88010Ⅱ-4

6.36

0.21

1.03

0.31

0.04 2.19

0.18

0.20

0.700.2040.400

　　　　　　　　　　　注:南京大学地球科学系中心实验室测定。

5　上房斑岩钼矿床氢、氧同位素

　　上房钼矿床石英包裹体氢、氧同位素分析表明(表3),δ18O 介于9.45‰～13.04‰之间,δ18O H 2O 介于-0.45‰～8.44‰之间,δD 介于-90.50‰～-41.

00‰之间。其中δ18O 值与超大型钼矿带内燕山期花岗岩体石英斑晶的δ18O 值较接近[1]。且矿区内

成矿阶段δ18

O 值比较高,δ18O 值从早期至晚期逐渐

降低趋势。各阶段成矿流体δ18

O H 2O 对δD 作图,可

以看出早期投影点全部落在原生岩浆水范围内(图4),而晚期投影点偏离原始岩浆水范围,说明热液流体早期以岩浆热液为主,晚期混入大量雨水[8]。

6　上房斑岩钼矿床成因

5

1第1期　　　　　　　　　　　　徐兆文:河南省栾川县上房斑岩钼矿床地质地球化学特征及成因　　　　　　　　　　　

表3　上房斑岩钼矿床石英氢、氧同位素组成　　‰

序号成矿阶段产状

δ18O 18

O H 2O

δD

1Ⅰ-1钾长石—石英脉9.997.87-72.00

2Ⅰ-1钾长石—石英脉10.03 6.39-75.103Ⅰ-2网脉状石英脉10.41 5.63-77.804Ⅱ-1不规则石英脉10.598.44

-41.005Ⅱ-1不规则石英脉-76.206Ⅱ-2梳状石英脉10.70 5.11

-.907Ⅱ-3辉钼矿—石英脉

13.04 2.53-58.008Ⅱ-4

石英核

10.

-0.45

-90.50

　　注:

南京大学地球科学系中心实验室。

图4　上房斑岩钼矿床δ18

O H 2O —δD 图

　　上房钼矿床属于夕卡岩—斑岩型矿床,与燕山期花岗岩岩浆多次脉冲有关,形成于岩浆活动的晚

期。该区在印支—燕山运动期间,由于强大的南北向挤压,秦岭造山带发生缩短,沿着古俯冲带或深大断裂带产生了一系列的内部俯冲作用,即A 型俯冲(胡受奚,1984;贾承造,1985),使上部地壳发育了一系列逆冲、逆掩和叠瓦状断裂体系。在内部挤压俯冲过程中,中—下地壳向地幔俯冲,可能还包括少量变质脱水后的上地壳物质,在地幔高温环境下,向下俯冲的地壳发生脱水与熔融,对上覆地幔楔作用,由于熔体与流体的加入可使地幔楔发生分

熔,形成了同熔型初始岩浆,若遇有利的构造,幔源流体便沿着构造上升,在上升过程中并对途经的下

地壳作用,使基底太华群发生混合岩化,在某些部位

形成低熔体,为同熔型系列初始岩浆与太华群混合和同化混染创造了条件,同熔型初始岩浆上升,加剧太华群混合岩化与部分熔融,产生同化、混染与岩浆混合,最终侵位形成同熔型花岗斑岩。在岩浆结晶晚期形成了富钼的岩浆热液,这种岩浆热液一部分上升至岩体顶部形成了钾长石—石英条纹岩;一部分交代围岩形成了夕卡岩型和浸染型钼矿石;还有一部分随着温度和压力降低而转化为矿化流体沿裂隙上升,由于地下水循环作用,温度和盐度降低,导致成矿流体沿裂隙充填形成脉状钼矿石[9,10]。

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GEOCHEMISTR Y AN D META LLOGENESIS OF THE SHANGFANG PORPH YR Y

MOLYB DENU M DEPOSIT IN L UANCHUAN,HENAN

X U Zhao -wen ,LU X ian -cai ,Y ANG R ong -y ong ,XIE X iao -jun ,RE N Qi -jiang

　　Abstract :The geochemistry of the Shang fang porphyry m olybdenum deposit is characterised by hom ogeneous tem perature of 100℃to 383℃,mineralization

tem perature of 240℃to 330℃,salinity of 28.61to 36(wt %NaCl ),salinity of 30.51to 34.00(wt %NaCl )at the main ore -forming stages ,high contents of

Na ,F and low contents of K,Cl in the ore -forming fluid.The is otopes feature δD ranging from -90.05‰to 41.0‰and δ18

O ranging from 9.45‰to 13.

04‰.It is suggested that the ore -forming materials and fluid were originated from magmatic system ,and meteoric water was inv olved at late stage.

　　K ey w ords :porphyry m olybdenum deposit ,geochemistry ,genesis ,Shang fang ,Luanchuan in

Henan

第一作者简介:

　　徐兆文(1950年-),男。1978年毕业于南京大学地质系。现任南京大学地球科学系教授,主要从事矿床学研究和教学工作。

　　通讯地址:南京市汉口路22号　南京大学地球科学系　邮政编码:210093

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