Question

成矿物质来源与矿床成因机制

Answer 1

1.成矿物质来源

微量元素聚类分析表明，Mo与Ba、Cr等元素密切相关，可能与伟德山花岗闪长岩的演化和元素本身的地球化学性质有关。稀土元素配分模式研究表明，矿石与围岩具有明显的继承演化关系，花岗闪长岩既是围岩也是成矿母岩。硫、铅同位素组成和特征分析表明，成矿物质主要来自幔源，并受到下地壳物质的混染，这与辉钼矿中Re含量变化指示的成矿物质来源结论一致，说明最终成矿物质直接来自于围岩，即由壳源酸性岩浆与幔源基性岩浆混合形成的伟德山花岗岩。

图4-19 尚家庄钼矿床铅同位素组成图解

（底图据Doe ＆ Zartman，1979）

从铅同位素组成图解²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb-Pb²⁰⁷/²⁰⁴Pb（图4-19）可知，尚家庄钼矿床铅同位素组成投点落在地幔演化线附近，一部分靠近造山带演化线，一部分表现出受到下地壳的混染，说明铅的来源为混合源，但主要以幔源为主，与壳幔混合成因的伟德山花岗岩演化关系密切。

Re-Os同位素体系不仅可以精确确定硫化物矿床的形成时间，还可以示踪成矿物质来源、指示成矿过程中不同来源物质混入的程度（王辉等，2001）。一般认为，从地幔来源→壳幔混源→地壳来源，辉钼矿中Re的含量会降低10%，从n×10^-4→n×10^-5→n×10^-6（Mao et al.，1999）。尚家庄钼矿床辉钼矿中Re的含量为17.74×10^-6～23.72×10^-6，平均为20.21×10^-6，随着深度加深，Re含量有增高的趋势，指示成矿物质可能为壳幔混合来源，且以壳源为主。对尚家庄钼矿床硫、铅同位素研究发现，两者也显示出了混合源的特征，铅同位素显示了更好的地幔源铅的特点。

伟德山花岗岩牙山岩体中的三佛山单元是由壳源酸性岩浆与幔源基性岩浆混合形成的（张华锋等，2006），微粒闪长质包裹体矿物学特征表明有岩浆过冷却和岩浆混合的痕迹（Landi et al.，2004），这正是由于壳源酸性岩浆大比例混入的结果。前人对胶东金矿硫、铅同位素研究也表明，两者具有混合源的特征。由此分析，胶东金矿、钼矿与伟德山花岗岩存在物质来源上的渊源关系。

2.矿床成因与成矿机制

与伟德山花岗岩有关的斑岩-矽卡岩型辉钼矿床的成矿机制可能是随着岩浆的形成和演化，分异产生出高温热液流体，高温流体具有很强的活动性、溶解性和渗透能力，活化并携带了花岗质岩浆中大量的成矿物质，逐渐演化成含矿的成矿流体，由于这种底侵作用使得陆壳垂向增生加厚，最终导致了陆壳的拆沉，从而使岩石圈减薄，软流圈上涌造成减压熔融，成矿流体在深部应力和温压差的作用下向上运移，当含矿流体运移到岩体边部时，遇到与外界连通的裂隙，温度和压力迅速降低，体系的物理化学条件突变，打破了含矿流体稳定存在的化学平衡，流体便卸载成矿物质成矿。

大洋板块俯冲产生的岩浆弧常出现斑岩型的矿床，尚家庄钼矿区位于太平洋板块向欧亚板块俯冲区域，赋存于早白垩世牙山斑状花岗岩体中。而研究区东部的中生代三佛山、昆嵛山等岩体均表现出埃达克岩的性质。因此，研究认为尚家庄钼矿床属斑岩型，只是未表现出典型的斑岩型矿床的蚀变分带特征。

由于近年来对胶东地区有色金属矿成矿作用的研究日趋升温，因此有色金属矿成矿与金矿成矿的关系也备受关注。目前，多数研究者接受胶东金矿存在一个主成矿期的观点，认为金矿在120Ma左右大规模集中爆发成矿。对于有色金属矿是否与金矿同期还是存在多期成矿作用？两者之间有什么联系？诸如此类的问题尚未得到一致性的认识。

柳振江等（2010）在胶东莱州市伟德山花岗岩的南宿亚超单元花岗岩中发现了辉钼矿化，并对五件辉钼矿样品进行了Re-Os同位素年龄测试，测得模式年龄为（111.8±0.3）～（128.9±0.5）Ma，指出辉钼矿矿化与南宿岩体（U-Pb年龄为117Ma）同期形成，与金矿形成时代（120Ma左右）大体一致。

刘善宝等（2011）对胶东典型的钼矿床进行了深入研究，指出胶东福山邢家山钼钨矿床成矿时代（161Ma±1.0Ma，模式年龄加权平均值）早于金矿成矿时代，并认为胶东地区存在至少两期与花岗岩有关的成矿作用，即160～155Ma的钼矿成矿作用和137～120Ma的金矿成矿作用，与南岭地区钼矿成矿进行对比分析后，认为160～150Ma为中国东部地区重要的钨锡钼成矿期。

丁正江等（2012）也对邢家山钼钨矿床进行了研究，测试Re-Os同位素等时线年龄为（158.70±2.06）Ma，认为胶东地区中生代以来岩浆活动及相应的成矿作用主要存在四期，即：165～155Ma的铜钼多金属矿化期、137～110Ma的金矿化期、120～110Ma的铜钼铅锌多金属矿化期、100～75Ma 的金银铅锌多金属矿化期，分别对应于燕山早期—燕山晚期的各期次花岗质岩浆活动，但目前对该区金及多金属矿床的研究成果资料未能显示每次岩浆活动都会带来一次与之对应的成矿作用。

作者（2013）测试了尚家庄钼矿床辉钼矿 Re-Os 同位素年龄，发现其成矿时代（116.4Ma±1.6Ma，加权平均年龄）与围岩（伟德山花岗岩）的成岩时代高度吻合，成岩时的岩浆活动直接带来了成矿所需的物质和能量，成矿围岩即是母岩。其成矿时代与大规模金矿成矿时代一致，认为钼矿与金矿有可能是同一成矿系列的产物。

此外，还有学者提出胶东地区的金及多金属矿是与中生代花岗岩有关的同一成矿系列。

前人研究表明，邢家山钼钨矿床为矽卡岩-斑岩型矿床、尚家庄钼矿床为斑岩型矿床，均与中生代岩浆侵入事件有关，但二者成矿年龄相差很大（约42～45Ma），而且都有相应的同时代的侵入岩，即侏罗纪钙碱系列侵入岩（160～140Ma）、白垩纪高钾钙碱系列（约135～90Ma）侵入岩。因此，前人多认为白垩纪岩浆侵入造成了大规模的金成矿，侏罗纪岩浆侵入事件发生在金成矿之前，是否它的侵位带来了大规模的钼、铜等有色金属矿化还值得进一步研究。

胶东地区其他多数钼矿床（点）均表现出与燕山晚期白垩纪花岗岩有成生联系的特点，如：牟平孔辛头铜钼矿床（矽卡岩型，产于燕山晚期伟德山花岗岩院格庄岩体与荆山群大理岩接触部位）、荣成冷家钼矿床（岩浆热液型，产于伟德山花岗岩中）、威海西山后钼矿点（隐爆角砾岩筒型，与中生代侵入岩有关）。因此，作者认为胶东地区除邢家山钼钨矿的成矿作用发生在侏罗纪（约160Ma）外，大规模钼矿成矿与燕山晚期伟德山花岗岩的侵位和演化密切相关，该期成矿作用与胶东金矿大规模集中爆发成矿的时代总体一致（约120Ma）。