Question

模型二十八 矽卡岩型钼矿床找矿模型

Answer 1

一、概 述

矽卡岩型钼矿是一种重要的钼矿类型。从世界范围来看，该类型矿床的规模相对较小，品位、矿石储量变化较大———大多数矽卡岩型钼矿的 MoS2品位一般为0. 1% ～1%，矿石储量1 ×106～ 5 × 108t( 表 1) 。与大规模产出的斑岩型钼矿相比，矽卡岩型钼矿的矿石储量要小一些，经济重要性也不如斑岩型钼矿，但其钼金属储量和产量仍然比 ( 网) 脉型、沉积型等其他类型钼矿床要大得多，是一种重要性仅次于斑岩型钼矿的钼金属来源。

表 1 世界典型矽卡岩型钼矿床

由于大部分矽卡岩型钼矿常常含有多种金属，且具有经济开采价值，因此在开采钼矿的同时可回收多种金属。根据矽卡岩型钼矿床伴生多金属的性质，可将其大致分为 “单一辉钼矿型”和 “多金属型”两种。“单一辉钼矿型”矿石组分主要为辉钼矿，没有或者含有少量的其他硫化物，如中国辽西杨家杖子岭前钼矿床、吉林桦甸火龙岭钼矿床。“多金属型”矿石组分则以辉钼矿为主，包括其他的 W、Cu、Zn、Fe、Pb、Bi、Sn、Co 或富 U 的矿物，可组成矽卡岩型钼铜矿床 ( 如湖南桂阳宝山) 、钼钨矿床 ( 如河南栾川三道庄和卢氏夜长坪、安徽青阳百丈岩) 、钼 ( 铁) 矿床 ( 如辽宁肖家营子)以及钼锌矿床 ( 如吉林磐石三个顶子) 等。

国外代表性的矽卡岩型钼矿有美国蒙大拿州的 Cannivan Gulch 矿床和爱达荷州的 Little BoulderCreek 矿床，澳大利亚新南威尔士州的 Mount Tennyson 矿床以及加拿大不列颠哥伦比亚省的 Coxey 和Moss 矿床 ( 表 1) 。此外，还有加拿大安大略省和魁北克省的 Hunt、Spain、Zenith 等矿床，它们曾在20 世纪的两次世界大战期间生产了大量的矿石和钼精矿，现早已停产闭坑。需要指出的是，美国的Cannivan Gulch 矿床是一个同时产出网脉型和矽卡岩型钼矿的矿床，其矿石储量约 1. 4 × 108t，品位较低，为 0. 06%，围岩岩性跟其他大多数的矽卡岩型钼矿床不同，不是常见的灰岩，而是白云岩。

在中国，矽卡岩型钼矿储量约占全国钼矿床总储量的 24%。其分布范围遍及各个矿带，但主要以东秦岭钼矿带和冀北 － 辽西钼矿带为主。在冀北 － 辽西钼矿带，分布有著名的辽西八家子 － 杨家杖子钼多金属成矿带 ( 图 1) ，其间产出的杨家杖子矽卡岩型钼矿床，矿石储量 1. 87 × 108t，品位0. 14% ，是一个非常典型的矽卡岩型钼矿床。

由于矽卡岩型钼矿常常与斑岩型钼矿在空间分布上紧密相关，经常可见到斑岩型和矽卡岩型钼矿床产于同一个矿田 ( 床) ，且被称为 “斑岩 － 矽卡岩型钼矿”，如辽西八家子 － 杨家杖子钼多金属成矿带中产出的松树卯斑岩 － 矽卡岩型钼矿床 ( 图 1) ，东秦岭钼矿带中的夜长坪斑岩 － 矽卡岩型钼矿床和南泥湖斑岩 － 矽卡岩型钼矿田等。南泥湖斑岩 － 矽卡岩型钼矿田内产出有南泥湖斑岩型钼 ( 钨)矿床、三道庄矽卡岩型钼 ( 钨) 矿床和上房沟斑岩型钼 ( 铁) 矿床等 3 个超大型矿床。其中，三道庄矽卡岩型钼矿床钼矿石储量 5. 83 ×108t( B + C + D) ，品位 0. 115% ，钼金属储量估计达到 67. 25 ×104t，是中国最大的矽卡岩型钼矿床。

图 1 中国辽宁八家子 － 杨家杖子钼多金属成矿带( 引自刘晓林等，2009)

二、地 质 特 征

1. 区域地质背景

总体而言，矽卡岩型钼矿床形成的基本地质条件是要有陆内裂谷或与陆弧相关的陆内大地构造环境。例如，八家子 － 杨家杖子钼多金属成矿带在空间上主要分布于古亚洲洋和滨太平洋构造域的结合部位，强烈的构造 － 岩浆活动、持续时间较长的花岗岩浆分异演化作用，以及大规模的走滑、推覆与伸展运动耦合的结果形成了这一大型斑岩 － 矽卡岩型钼矿带。

从产出位置来看，矽卡岩型钼矿多产于大地构造体制转换带/区，构造控矿特征明显。例如，中国辽宁肖家营子钼 ( 铁) 矿床的大地构造位置处于华北板块北缘内蒙古隆起和燕辽褶皱带结合部位的北东端，矿区构造以断裂构造发育为特征，其西部边界受 NNE 向的朱力科 － 中三家断裂控制，矿床即产在 NNE 向的水塘沟 － 肖家营子与 NWW 向的肖家营子 － 康杖子断裂交汇部位 ( 图 2) ; 杨家杖子矽卡岩钼矿位于华北地台北缘，燕山台褶带东端山海关台拱内的绥中凸起与辽西台凹的衔接部位，矿床成矿作用受构造活动控制的特点非常明显，矿床总体产状、产出部位、矿体形态特征都受层间剥离构造、断裂构造和褶曲构造的严格控制 ( 图 1) 。

图 2 中国辽宁肖家营子矿区钼矿区域地质示意图( 引自马建德等，2002)

矽卡岩型钼矿化多与晚期岩浆侵入作用有关，一般是源自过渡型地壳的岩浆岩侵入大陆边缘碳酸盐岩层的结果。其特点是岩体及其邻近环带内主要形成斑岩型钼矿，而从岩体往外在与碳酸盐岩地层接触的部位常常形成矽卡岩型钼矿，由此在同一个矿区或矿田中形成了若干斑岩 － 矽卡岩型钼矿床。它们在成因上有着密切的成生联系，是属于 “同源多体”的同一成矿系列，即在同一成矿作用下，由于所处的空间部位不同，受不同构造和围岩性质的制约，而产生不同的矿床类型，如杨家杖子松树卯斑岩 － 矽卡岩型钼矿床、南泥湖斑岩 － 矽卡岩型钼矿田等。

2. 矿床地质特征

( 1) 控矿因素

矽卡岩型钼矿体主要受到断层和矽卡岩带控制。例如，在辽西杨家杖子松树卯背斜西翼发育的矽卡岩型钼矿中，矿体产于: ①断层弯曲部位，形成了大而富的北山矿体，矿石量达 24 ×104t，平均品位 0. 12%以上; ②断层由窄变宽的部位; ③断层附近派生的各种次级构造裂隙中。

从近矿特征及分布来看，矽卡岩型钼矿化多发育于靠近侵入接触带的地方，矿化、蚀变明显受矽卡岩带控制，多数矽卡岩体本身就是钼矿体。其产出形式为沿着侵入接触带发育且受侵入接触带控制的不规则矿体。

( 2) 容矿岩石

大多数矽卡岩型钼矿都与淡色花岗岩有关，主要产于花岗岩类岩体与碳酸盐围岩接触带内。由交代作用生成的矽卡岩，即接触带中的钼矿床，其成矿作用一般晚于矽卡岩的形成，即矽卡岩既与钼的成矿作用有着一定的成生联系，又可以作为容矿岩石存在。例如，Cannivan Gulch 矿床中，同时存在碳酸盐岩容矿脉体和岩株容矿脉体 ( 图 3) 。在 Cannivan 岩株中，辉钼矿产于钾长石或白云母蚀变包壳的狭长状石英脉中; 在围岩中，辉钼矿产于以黄铁矿、磁铁矿和绿泥石为主，含少量石英、方解石和绿帘石的脉体中。但是，无论是哪种围岩，辉钼矿均产于脉体中，仅有少量浸染状辉钼矿局部产在Cannivan 岩株中。

图 3 美国 Cannivan Gulch 矿床碳酸盐岩容矿脉体和岩株容矿脉体的典型矿物结构( 引自 R. S. Darling，1994，有修改)

通常情况下，矽卡岩型钼矿床的容矿岩石主要为碳酸盐岩石及由其交代形成的矽卡岩。含矿矽卡岩主要是石榴子石 － 透辉石矽卡岩，辉钼矿富矿常产在石榴子石矽卡岩中，且以钙铁榴石为主。

( 3) 矿体形态与结构

矽卡岩型钼矿体的形态多样，在一定程度上取决于接触带及矽卡岩体的产状，多呈似层状﹑透镜状、脉状、倒置杯状甚至不规则状。矿床中经常伴有脉型矿体产出，其生成一般晚于矽卡岩。例如杨家杖子钼矿床，钼矿体赋存于层状矽卡岩体中，少部分钼矿体也产于顶、底板岩性不同的层间。在( 弧形) 构造转折部位，由于应力集中，次级节理裂隙发育，往往成为矿体的膨大部位和钼的富集场所。矿体形态呈似层状、透镜状，规模与矽卡岩层一致或不尽一致 ( 图 4) 。

矿体在矽卡岩内接触带中主要为火成岩结构，局部发育爆破角砾岩结构。在矽卡岩外接触带中，发育粗粒至细粒，块状花岗变晶到层状结构，少部分为角页岩结构。

图 4 中国杨家杖子矽卡岩型钼矿床地质剖面示意图( 引自罗铭玖等，1991)

( 4) 围岩蚀变

矽卡岩型钼矿围岩通常发生热接触变质。这种变质作用一般会围绕岩体在围岩中产生不同强度和不同宽度的热接触变质晕圈。通常泥质岩石、火山凝灰岩、中基性火山岩等对热力作用反应灵敏，随着温度的升高，可形成前进变质带; 低 － 中温时形成板岩、千枚岩、黑云母长英质角岩带; 高温时则形成红柱石或刚玉黑云母角岩等。如杨家杖子矽卡岩型钼矿床，斑状花岗岩侵入碳酸盐岩经热变质形成大理岩、钙硅酸盐角岩，泥质岩石形成长英质角岩、黑云母角岩、红柱石角岩等。

伴随构造 － 岩浆和构造 － 热液的多期次活动，矽卡岩型钼矿成矿作用过程常形成多期次、多阶段、多类型的蚀变。常见的近矿围岩蚀变有硅化、碳酸盐化、钾化、绿帘石化、绿泥石化、绿脱石化、萤石化、石膏化等。但正是由于后期多期次蚀变的叠加，交代碳酸盐岩形成的矽卡岩往往难以圈出原生分带。

( 5) 矿石矿物与结构构造

矽卡岩型钼矿床主要的矿石矿物为辉钼矿、黄铁矿，伴生少量的白钨矿、磁黄铁矿、钼钨钙矿、黄铜矿、砷黄铁矿、辉铋矿、闪锌矿等。在极少情况下，还有方铅矿、磁铁矿、晶质铀矿、沥青铀矿、锡石、黄锡矿等。脉石矿物有石榴子石、透辉石、金云母、绿帘石、石英、方解石和萤石等。

而且，在矽卡岩型钼矿床的内、外矽卡岩带中，矿物成分可能会有较大差异: 内矽卡岩带矿物通常主要包括单斜辉石、钾长石、角闪石、绿帘石、石英、绢云母和辉钼矿等; 外矽卡岩带则生成钙质矽卡岩钼矿 ( 矿石矿物组合为钙铁辉石 ± 低锰钙铝榴石 － 钙铁榴石 ± 硅灰石 ± 黑云母 ± 符山石) 和镁质矽卡岩钼矿 ( 镁橄榄石) 。钙质矽卡岩发生退变质作用，可形成角闪石 ± 绿帘石 ± 绿泥石和白云母矿物组合; 镁质矽卡岩发生退变质作用则形成蛇纹石 ± 透闪石 ± 绿泥石。

矽卡岩型钼矿床矿石多呈半自形—他形叶片结构，具浸染状、团块状、星点状、细脉或网脉状等构造。主要矿石矿物辉钼矿通常有 4 种产出形式: ①呈星点状浸染散布于矽卡岩的矿物粒间或石榴子石的裂纹中; ②与石英等组成细脉和浸染体重叠于早期矽卡岩矿物中; ③形成石英、方解石包裹体呈脉状贯入先期形成的岩体中，有时可见富含辉钼矿的方解石脉; ④呈结晶粗大的菊花状辉钼矿产出，常见于矿体的边缘，但数量较少。

( 6) 成矿时代

矽卡岩型钼矿矿化主要集中在中生代和古生代。例如，河南三道庄矽卡岩型钨钼矿、辽宁肖家营子和杨家杖子矽卡岩型钼矿及安徽青阳百丈岩钨钼矿化均出现在中生代燕山期。

三、矿床成因和找矿标志

1. 矿床成因

一般认为，矽卡岩型钼矿产于碳酸盐岩与晚期花岗质侵入岩之间的接触带中。在矽卡岩中，从侵入体到变质沉积岩发育有明显的分带现象，即以含透辉石的内矽卡岩带，逐渐过渡为以透闪石为主的外矽卡岩带。交代作用被认为是碳酸盐岩与花岗侵入岩之间发生的重要物质交换过程。矽卡岩中钼矿化的机制可解释为: 交代流体中，最初由碱性含氧酸性络合物携带着钼金属，随后由于液相的不稳定性、氧逸度 ( fO2) 降低导致钼释放，以及正岩浆流体与含炭变质沉积物的反应中还原硫的增加，从而在矽卡岩中发生钼矿化。

矽卡岩型钼矿的形成过程主要经历岩浆晚期和岩浆期后气化 － 热液两大阶段。岩浆晚期热液蚀变主要表现在成矿岩体中，尤其是岩体下部，以普遍发育的钾长石化和绢云母化为主，但一般无矿化伴生。

在岩浆期后气化 － 热液期，矽卡岩形成发展过程主要经历早期矽卡岩化、晚期矽卡岩化及石英 －硫化物蚀变矿化等 3 个阶段:

1) 早期矽卡岩化发生在气化 － 高温热液阶段，主要表现为富含挥发分的碱性溶液对碳酸盐岩石进行的渗滤和扩散交代作用，形成早期钙质和镁质矽卡岩，且基本无矿化或仅有少量钨、铁矿化。这些钙质矽卡岩矿物主要有钙铝 － 钙铁榴石、透辉石 － 钙铁辉石、硅灰石等; 镁质矽卡岩矿物有透辉石、镁橄榄石等。

2) 晚期矽卡岩化阶段，主要表现为中性 － 弱酸性成矿溶液交代早期形成的矽卡岩矿物石榴子石、辉石、镁橄榄石等，形成由含水硅酸盐矿物透闪石 － 阳起石、金云母、蛇纹石、绿泥石、绿帘石等组成的镁质矽卡岩。它们与残留的早期矽卡岩矿物组成复杂的蚀变矽卡岩。期间伴随有磁铁矿化、钨矿化等。在该阶段后期，形成磁黄铁矿、辉钼矿、黄铁矿等硫化物矿化。

3) 石英 － 硫化物蚀变矿化阶段，主要表现为酸性溶液对矽卡岩的淋滤作用。这个阶段的蚀变与矿化以细脉充填交代为主，脉体边上可产生绿泥石化、石英化、黑云母化、透闪石 － 阳起石化等。它是形成辉钼矿的主要矿化阶段，此外还会有少量的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿等矿化。此后，矽卡岩型钼矿可能还会经历铅、锌多金属硫化物阶段和碳酸盐阶段。铅、锌多金属硫化物阶段形成方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等，且铅、锌矿多分布在钼矿体外侧的石灰岩中; 碳酸盐阶段则形成少量的黄铁矿、方铅矿，且以方解石、玉髓的发育为特征。

2. 找矿标志

( 1) 地质找矿标志

1) 有利的控矿构造。如深大断裂的次级构造及由于岩浆侵入形成的接触构造 ( 如层间剥离构造和破碎带) 。

2) 构造转折或交会部位。如中国河南三川 － 栾川复式褶皱带弧形转折部位发育有众多的小岩体，形成了一个面积大、蚀变发育、钼钨矿化强烈的南泥湖钼 ( 钨) 矿田; 中国辽宁肖家营子钼( 铁) 矿床产在 NNE 向的水塘沟 － 肖家营子与 NWW 向的肖家营子 － 康杖子断裂交会部位。

3) ( 酸性) 岩体或岩脉。例如，在南泥湖斑岩型 － 矽卡岩型钼矿田中，与成矿关系密切的岩体为南泥湖和上房燕山期的小斑岩体，每个小岩体或小岩体群构成一个成矿中心或成矿远景地段。

4) 花岗 ( 斑) 岩类侵入体及其与大理岩或白云岩的接触带。

5) 矽卡岩化、黄铁矿化等，可作为直接的找矿标志。对于近源热液型钼矿床，透辉石、石榴子石、符山石、硅灰石、硅化、钾长石化和绢云母化等是重要的与矿化相关的围岩蚀变标志。

( 2) 地球物理找矿标志

1) 弱重力负异常。在地壳应力积累的地带，易于发生断裂和引发深成岩浆上侵，在重力特征上表现为低值负异常和等值线密集，如南泥湖钼 ( 钨) 矿田及其外围 ( 图 5) 。在这种构造环境中，岩浆上侵将深部地壳或地幔以及上部围岩中的成矿元素萃集运移至构造有利部位沉淀成矿。这种异常特征可作为隐伏花岗岩体的一种指示标志。

图 5 中国河南南泥湖钼 ( 钨) 矿田 1∶ 50 万重力垂向二次导数平面图( 引自吕文德等，2005)

2) 可能出现 “两高一低” 电磁异常，即高磁化率、高极化率、低电阻率。例如，在肖家营子矽卡岩型钼多金属矿区中，各类岩石及矿石的磁性参数和电性参数差异明显，因此，可利用磁法寻找与磁铁矿有关的隐伏矿体，用电法寻找成矿有利地段和构造等 ( 图 6) 。

( 3) 地球化学找矿标志

矽卡岩型钼矿床的指示元素包括 Mo、Zn、Cu、Sn、Bi、As、F、Pb、U、Sb、Co ( Au) 等，且一般存在环状分带特征。如南泥湖斑岩 － 矽卡岩型钼 ( 钨) 矿田，地球化学异常区可分为: 以高温的 W － Mo － ( Bi) － Cu － ( Pb) － ( Ag) 元素组合为特征的中心带、以中温的 ( W) － Mo － Cu － Zn －Pb － Ag － As 和中低温的 ( Mo) － ( Cu) － Zn － Pb － Ag － As － ( Ba) 元素组合为特征的中间带，以及以低温的 ( Zn) － ( Pb) － ( Ag) － As － Ba、Ge 等元素组合为特征的边部带，由此形成了一个由高温到低温元素的完整序列。在杨家杖子矿区，以成矿岩体为中心向外依次出现不同的成矿元素，其分带总体为: Mo→( Fe、Cu、S) →Pb、Zn、Ag→Ag、Au。这些元素组合属于同一成矿背景和成矿过程中的同一成矿系列。因此，可根据已知元素分带特征，推测和发现钼矿化带的方向和位置。( 周 平 金庆花)

图 6 中国辽宁肖家营子矽卡岩型钼多金属矿区 16 号线综合剖面图( 引自袁国平，2002)