Question

模型二十七 斑岩型钼矿床找矿模型

Answer 1

一、概 述

斑岩型钼矿床，又称细脉浸染型钼矿床，多分布于古老的地台边缘与新的构造 － 岩浆活动带之间的过渡带内，具明显的面状矿化特点，多呈网脉状产在花岗斑岩、石英二长斑岩等岩体的内部及其近旁的围岩和接触带中，是岩浆侵入的产物。

根据构造、岩浆、热液等特征，可将斑岩型钼矿分为高硅流纹岩 － 碱质系列和分异二长花岗岩系列两类。高硅流纹岩 － 碱质系列矿床，具有偏铝质、高硅流纹岩质的特征，产于大陆拉张环境，仅限于大陆板块内部，如厚层克拉通地壳区的裂谷带，因此也称裂谷型斑岩钼矿。根据碱质岩浆作用与克莱马克斯 ( Climax) 型侵入体之间的关系，可将高硅流纹岩 － 碱质系列进一步细分为克莱马克斯型、过渡型和碱质型 3 个亚型。分异二长花岗岩系列则包括在花岗闪长岩 － 二长花岗岩或二长岩 － 二长花岗岩侵入体晚期分异作用过程中形成的矿床。该类型矿床的构造背景属大陆挤压环境，常常与弧 － 陆或陆 － 陆碰撞相关的俯冲带关系密切，也称岛/陆弧型斑岩钼矿。一般来说，高硅流纹岩 － 碱质系列斑岩钼矿的钼金属富集程度要比分异二长花岗岩系列高; 从钼金属生产历史来看，前者的产量也要大一些。

图 1 Cu － Mo 百分含量对数散点图( 引自 R. B. Carten 等，1993)

斑岩型钼矿有一个重要特点，即与斑岩型铜矿关系密切，多为共生或伴生关系。它们属同一个成矿系列的两个端元。根据矿石中 Cu 和 Mo 的平均品位及相对含量，可将斑岩型矿床划分为: ①斑岩型铜矿———Cu 几乎是唯一可采的金属，Mo 平均品位≤0. 02%; ②斑岩型铜钼矿床———Cu 作为主要金属或共生产品，0. 02% ＜ Mo≤0. 05%; ③斑岩型钼铜矿床———Cu 作为金属副产品，Mo ＞ 0. 05%; ④斑岩型钼矿床———几乎不含可采 Cu，Mo ＞0. 05%。如果 Mo/Cu ＜0. 1，则认为属铜富集矿床; 如果 Mo/Cu ＞1，则认为属钼富集矿床 ( 图 1) 。

就 Mo 金属而言，可以产自斑岩型钼钨、钼锡钨、钼铋、钼镍矿床以及矽卡岩型钼矿、网脉型钼矿等，但大多数经济可采的钼都产自斑岩型铜钼矿床、斑岩型钼铜矿床和斑岩型钼矿床 3 类矿床中。根据 R. B. Carten 等 ( 1993)统计的 219 个斑岩型铜、钼矿床的储量数据，在斑岩型铜矿、斑岩型铜钼矿和斑岩型钼铜矿中，Cu 金属储量为5. 16 × 108t，Mo 金属储量共计约 1. 6 × 107t ( 图 2A) ; 斑岩型钼矿中的钼金属储量包括 ( 高硅) 流纹岩 － 碱质系列亚类 6. 0 × 106t 和 分 异 二 长 花岗 岩 亚 类 4. 3 × 106t，共 计 约1. 03 × 107t ( 图 2B) 。虽然从产出规模上，斑岩型钼矿无法与斑岩型铜矿相提并论，但是斑岩型钼矿是钼金属的重要来源，其找矿模型研究应予以重视。因此，本书在系统介绍 “斑岩型铜矿床找矿模型 ( 模型六) ”之后，另篇探讨斑岩型钼矿的找矿模型，为寻找该类型矿床提供更为直接的信息。

图 2 Cu、Mo 的含量与成矿时代直方图( 引自 R. B. Carten 等，1993)

从全球范围来看，中国、美国和智利的钼金属储量分别位居世界前 3 位。就矿床的钼金属储量规模而言，世界上最大的两个斑岩型钼矿床分别为美国科罗拉多州的克莱马克斯矿床和亨德森( Henderson) 矿床，这两个超大型斑岩钼矿约占世界钼资源总量的 1 /4。美国新墨西哥州的奎斯塔( Questa) 矿床则是世界上最大的单一型钼矿床，但其钼金属储量比其他钼多金属矿床要小。这三大矿床均产于世界著名的克莱马克斯 － 乌拉德 － 亨德森 ( Climax － Urad － Henderson) 斑岩钼矿带上( 图 3) 。另外，美国的石英山 ( Quartz Hill) 、芒特埃孟斯 ( Mount Emmons) 矿床，加拿大的恩达科( Endako) 矿床，智利的丘基卡马塔 ( Chuquicamata) 矿床等，规模也不小 ( 表 1) 。

表 1 世界部分典型斑岩钼矿床

续表

注: 1. 可采储量; 2. 地质储量; 3. 也有部分文献将上房沟、南泥湖归为斑岩 － 矽卡岩型钼矿。

图 3 美国西部典型斑岩钼矿床分布图( 引自 L. M. Klemm 等，2008)

中国的斑岩钼矿主要集中分布在东秦岭成矿带和燕山成矿带上，约占全国已探明钼储量的 60%以上。其中又以东秦岭钼矿带最负盛名，这里共发现钼 ( 钨) 矿床 ( 点) 40 多个，是一条可与美国克莱马克斯 － 乌拉德 － 亨德森斑岩钼矿带相媲美的钼成矿带。其中，包括金堆城钼矿、上房沟钼( 铁) 矿、南泥湖钼 ( 钨) 矿 3 个特大型矿床和大石沟钼 ( 铼) 矿、石家湾钼矿、夜长坪钼钨矿、雷门沟钼矿 4 个大型矿床。近年来，随着新一轮国土资源大调查项目的开展，中国的斑岩钼矿找矿远景及研究有了新的突破。例如，在大兴安岭成矿带发现了一个大型斑岩钼矿，推断钼资源远景储量达2 × 105t 以上; 在西藏冈底斯发现了首例独立钼矿———沙让大型斑岩钼矿，这对于继续在该区域寻找斑岩钼矿具有很重要的指导意义和研究价值。

二、地 质 特 征

1. 构造背景

斑岩型钼矿床属岩浆热液型，多产于克拉通的活动边缘、与弧 － 陆或陆 － 陆碰撞相关的俯冲带或厚层克拉通地壳区中的裂谷带，如美国克莱马克斯 － 乌拉德 － 亨德森钼矿带 ( 图 4) 。活动大陆板块边缘弧内侧的构造岩浆活动带、亲弧裂谷和大陆裂谷都是其有利成矿的大地构造环境。成矿区域有较厚的陆壳，张性构造发育。高品位大型 － 超大型的钼矿多与以显著低重力为特征的厚硅铝壳有关，如东秦岭钼矿带 ( 图 5) 。东秦岭钼矿带上金堆城、上房沟、南泥湖等 3 个特大型斑岩钼矿床分布于地壳厚度较大的莫霍面凹陷处，质量好、规模大的钼矿床更是如此。此外，斑岩钼矿床的形成多与钙碱质、次碱质酸性中酸性岩浆活动有关，大陆硅铝壳多为矿床成矿物质的主要来源。

图 4 美国克莱马克斯 － 乌拉德 － 亨德森钼矿带构造位置图( 引自魏庆国等，2009)

图 5 中国东秦岭地区地壳等厚线与斑岩钼矿分布关系略图( 引自杨荣勇等，1993)

在产出深度上，斑岩型钼矿床几乎都形成于浅地壳深度 ( 3 ～4km) ，这也是大多数斑岩型矿床的产出深度范围。大部分矿体位于侵入斑状或细晶状岩钟顶部或者上方。如果侵入体大面积出露，矿床就可能被剥蚀掉。

研究表明，斑岩钼矿与斑岩铜矿在区域空间上存在着分带现象，例如美国西部克莱马克斯 － 乌拉德 － 亨德森钼矿带地区，靠近大陆边缘产出一系列大型斑岩铜矿，而在偏趋大陆内侧则产出一系列斑岩型钼矿床。但是，在基底构造、岩浆演化、形成环境、矿化元素组合、围岩蚀变等方面，斑岩钼矿与斑岩铜矿又有着显著的差异。斑岩铜矿产于与俯冲带相关的活动大陆边缘的安山岩带，而有经济意义的斑岩钼矿床则主要产于硅铝质陆壳较厚处。

图 6 美国雷德芒廷 52N － N63E －58N 剖面( 引自 E. Seedorff 等，2004)

2. 矿床地质特征

( 1) 含矿岩体与容矿岩石

与斑岩钼矿相关的侵入杂岩体常具有多期次多阶段分异演化的特征，主要由石英闪长岩 － 花岗闪长岩 － 花岗岩 － 脉岩类构成。其主体部分为花岗岩，形态以小岩株、复合岩株、小岩钟、小岩筒等为主，也有角砾岩筒、岩墙等。侵入体的产状、形态与矿体规模无明显的关系，但却对矿化范围、矿化富集、矿体形成位置和矿体形态起着主要支配作用，即矿化和矿化富集带总是围绕着侵入体的前锋部位发育 ( 图 6) 。岩体顶部、岩体上部、岩体与围岩的接触带、岩体上盘等部位是矿体产出较为频繁的位置，在岩体下盘等岩控有利的地段也产出矿体。

含矿岩体多具有斑状结构，浅成、超浅成酸性小型侵入体 ( 一般小于 1km2) 居多。其岩石类型主要为花岗斑岩、二长花岗斑岩、花岗闪长斑岩等，岩石化学成分主要特点为: 富硅 ( SiO2＞73% ) 、富钾、高碱 ( Na2O + K2O ＞ 8% ) ，贫钙、镁、铁; 相对于平均花岗岩质岩石: Rb 含量为150 × 10－ 6，Sr 含量为 285 × 10－ 6，Nb 含量为 20 ×10－ 6，与斑岩钼矿相关的岩体明显地富 Rb、Nb而亏损 Sr。

所有的岩石类型均可能成为斑岩型钼矿的容矿岩石。矿体主要的成矿作用明显晚于岩体，因此在主要成矿作用发生时岩体一般作为容矿岩石存在。容矿岩石除了岩体外，也可以是近旁的围岩，或者爆破角砾岩筒。

( 2) 围岩蚀变与矿化特征

斑岩型钼矿的围岩热液蚀变发育，常见蚀变类型包括钾化、硅化、石英绢云母化 ( 似千枚岩化) 、泥化、青磐岩化等。矿化通常与钾化、硅化、石英绢云母化有关，尤其是网脉状硅化强烈发育部位。

从分布特征来看，矿化与围岩蚀变从中心往外具有依次分带的规律。例如，我国河南上房沟斑岩型钼矿矿化与围岩蚀变分带自中心向外依次为钼表内矿体、钼表外矿体、钾化带、硅化带、金云母 －透闪石 － 阳起石化带、透闪石 － 阳起石化带、蛇纹石 － 透闪石 － 透辉石化带、弱蚀变白云石大理岩带等 ( 图 7) 。

一般来说，钾化与高品位钼带 ( Mo ＞0. 2%) 有关联，而普遍发育的硅化可能局部出现在高品位钼带的下部。钾化和硅化中心带通常以热液成因的钾长石、黑云母、石英为主，有时还有硬石膏。钾长石和黑云母通常作为矿化石英细脉和裂隙的蚀变边产出，这在裂隙和矿化发育的矿区可能更为常见。石英绢云母化有时分布广泛，常环绕钾质 － 硅质中心带发育，并不同程度地叠置在中心带上，其主要矿物组成包括石英、绢云母和碳酸盐等。石英 － 绢云母 － 黄铁矿化可能发育在矿体上方，并在垂向上延伸上百米，在其外围可能存在延伸上百米的泥化带。泥化带一般呈不规则分布，以黏土矿物( 如高岭石) 为特征，常常叠置在其他蚀变类型上面。锰铝榴石可能小范围地产于石英 － 绢云母 － 黄铁矿化和泥化带内，由石英 － 白云母 － 黄玉组成的云英岩化作为环绕石英 － 辉钼矿矿脉的蚀变带产出。青磐岩化主要由绿泥石和绿帘石组成，可能延伸至钾质 － 硅质中心带及石英绢云母化带以外几百米。

图 7 中国河南上房沟斑岩型钼矿床矿化蚀变分带剖面示意图( 引自罗铭玖等，1991)

从成矿时间与过程来看，斑岩型钼矿矿化常具有多期次、多阶段特征。例如，我国金堆城斑岩钼矿矿化可分为早、中、晚 3 期，早期为无矿化的钾长石 － 石英脉; 中期为成矿阶段，主要为硫化物 －石英、硫化物 － 萤石 － 钾长石 － 石英脉; 晚期为硫化物 － 方解石 － 石英、黄铁矿 － 沸石 － 石英脉( 表 2) 。

( 3) 矿体形态与矿石结构

斑岩型钼矿床外形与区域或局部构造相关，形状极不相同，通常呈倒置杯状、半球壳状或圆筒状。矿床横向延伸数百米，垂向上从几十到几百米不等。

矿体主要发育于中性至长英质侵入岩体及其围岩中，受侵入体形态、接触带及断裂、裂隙构造的控制，呈似层状﹑圆筒状、透镜状、环状、锅状、脉状或不规则状。

矿石发育主要受构造的控制，表现为横切裂隙和石英细脉的网状脉，也有石英脉、脉群和角砾岩，偶有浸染作用和交代作用。总体来看，矿石结构呈片状，自形 － 半自形粒状、交代结构，构造为浸染状、细脉浸染状、细脉及网脉状构造。矿石出露地表时，风化作用显著，通常由黄铁矿氧化生成褐铁矿铁帽，辉钼矿氧化生成黄色的铁钼华。

( 4) 成矿时代

斑岩型钼矿的成矿时代主要为中生代和第三纪 ( 图 2) 。例如，我国东秦岭钼矿带的金堆城、南泥湖、上房沟、雷门沟等矿床的成矿年龄集中于 ( 144 ± 2. 1) Ma ～ ( 132. 4 ± 2. 0) Ma ( 李永峰等，2005) ; 美国西部克莱马克斯 － 乌拉德 － 亨德森斑岩钼矿带的成矿时代多小于 90Ma，其中克莱马克斯和亨德森矿床的 Re － Os 同位素年龄为 27Ma。

表 2 我国金堆城斑岩钼矿矿化阶段及围岩蚀变特征

资料来源: 徐兆文等，1998

三、矿床成因和找矿标志

1. 矿床成因

斑岩型钼矿床的成因与板块俯冲作用和 ( 或) 裂谷活动有关。当洋壳以较低的角度俯冲于有较厚陆壳的大陆板块边缘之下因俯冲减速或拆沉作用，或在大陆裂谷早期因镁铁质岩浆上升并释放热能，导致下地壳发生小规模的部分熔融，形成富含成矿元素的 ( 高硅富碱) 流纹质岩浆。当这种岩浆沿着构造薄弱带侵位于大陆边缘地壳浅部时，快速冷凝结晶形成斑状酸性次火山岩体。随后，深部岩浆房中析出的含矿流体迅速上升至次火山岩体的上部，并因减压沸腾形成细脉浸染状矿化或发生隐爆形成角砾岩筒。在遇有化学性质活泼的围岩时也可形成矽卡岩型矿化。

关于矿床形成的具体过程可解释为: 下地壳发生部分熔融形成的富含成矿元素的流纹质岩浆和气液流体，在上升过程中造成负压环境，从而引发大气降水和地下水参与对流循环，使围岩中的矿质活化并参与晚期阶段的成矿，成矿热液系统因此具有混合液的特征。在此期间，静岩压力和静水压力的更替使得岩石发生破裂和矿质脉动沉淀，便形成了纵横交错的含钼石英网状脉。在温度从高温向中温变化的过程中，伴随有钾化、石英绢云母化、矽卡岩化等。在主要的石英硫化物阶段，成矿过程处于一种低 fO2、高 fS2的弱酸性还原环境中。而低—中等盐度成矿流体的沸腾是辉钼矿、黄铁矿等硫化物沉淀的根本原因。而后斑岩热液系统进一步演化进入低温混合热液阶段，由于前期钼的大量沉淀，此时钼几乎耗尽，故在青磐岩化带仅见微弱的钼矿化，矿床的内生成矿作用也因此宣告结束 ( 图 8) 。其后进入表生作用阶段，虽无钼的次生富集，但所形成的铁钼华则是地表找矿的直接标志 ( 黄典豪等，1987) 。

图 8 斑岩型钼矿床的成矿模式( 引自黄典豪，1996)

2. 找矿标志

( 1) 地质找矿标志

1) 活动大陆板块边缘弧内侧的岛弧岩浆活动带、亲弧裂谷和大陆裂谷，是有利于斑岩型钼矿成矿的大地构造环境。

2) 裂谷型斑岩钼矿多产于厚陆壳地区具有拉张构造背景的区域，厚陆壳的特征是一种重要的区域构造标志，但不总是必需的。仅就中国东部重要钼矿床的产出背景而言，以中基性火山变质岩为主，发育基底混合岩的陆壳基底是重要的。

3) 岛 / 陆弧型斑岩钼矿与弧 － 陆或陆 － 陆碰撞的俯冲带关系密切，带有斑状钙碱性侵入体的岛弧岩浆作用和板内长英质火山岩的文象结构是重要的成矿作用标志。

4) 与斑岩型铜矿可能存在着空间分带关系。靠近大陆边缘多产出斑岩型铜矿床，而在偏趋大陆内侧则多产出斑岩型钼矿床。

5) 浅地壳 3 ～ 4km 深度是斑岩型钼矿产出的理想深度范围。

6) 斑岩钼矿为细脉浸染状矿床，矿区的含脉率和裂隙发育程度可作为判定矿化强度的一个重要标志。

( 2) 岩石学与矿物学找矿标志

1) 成矿母岩通常为强酸性岩石，岩石地球化学具高酸、高钾、高碱 ( K2O + Na2O) 、低镁铝等特征，K2O ＞ Na2O，K / Na 高 ( 通常大于 2) 。

2) 与斑岩钼矿成因相关的长英质侵入岩通常具有高 Nb( ＞ 75 × 10－ 6) 、富 Rb 的特征。

3) 拉张背景中侵入的富氟斑状或细晶状侵入体，通常具有 SiO2＞ 73 % 、Rb / Sr 远大于 1 的特征。

4) 富氟矿物，如萤石、云母等，是克莱马克斯型斑岩钼矿存在的一个重要标志。

( 3) 蚀变找矿标志

1) 热液蚀变或矽卡岩化区域蚀变标志，尤其是钾化带、硅化带、带状展布的黄 ( 褐) 铁矿化带、伊利石 － 高岭石化带，或地表有矿化露头、钼华显示区，是斑岩型钼矿勘查的重要目标区域。

2) 与斑岩型铜矿的围岩蚀变标志类似，从中心向外依次可能出现钾化、硅化、绢英岩化、泥化、青磐岩化等分带特征。其中，硅化和钾化是两种贴近矿化的蚀变类型，可有效地指示矿化。

3) 氧化带中可能存在黄 ( 褐) 色铁钼华，其氧化后的产物可能出现在地表，是指示下部工业钼矿体的最为直接的找矿标志。

4) 蚀变外围带可能出现 Ag － Pb － Zn 脉和黄玉、萤石、锰石榴子石等。

( 4) 地球物理找矿标志

1) 与矿化相关的侵入体中磁铁矿缺位 ( 钛铁矿而非磁铁矿占主导) 可能造成低磁或弱磁的特征，在区域上可能出现较大范围的航磁异常，这种异常可为区域勘查提供目标。

2) 钼矿带外围黄铁矿富集区可能显示高激发极化 ( IP) 、低阻、高导等特征，因此可通过激发极化测量圈定那些环绕含钼矿带的黄铁矿蚀变晕。

3) 角页岩区的磁异常可能指示磁黄铁矿或磁铁矿的存在，可作为斑岩型钼矿的一种间接的指示标志。

( 5) 地球化学找矿标志

1) 区域性 Mo 地球化学异常，大型 － 超大型钼矿的成矿母岩 Mo 丰度值通常不低于 50 × 10－ 6。

2) 与斑岩钼矿成因相关的侵入岩中或与之相关的蚀变和矿化带中可能存在 U、Th 或 K 等放射性元素异常。

3) 对于矿化带和蚀变带 ( 钾化和石英绢云母化) 中可能存在的高 K 异常，需要进行 Th / K 测量，以确定高 K 异常到底是由矿化蚀变引起，还是由那些高 K 岩石引起的。

4) 矿化带附近的岩石可能存在 Mo、Sn、Cu、W、Rb、Mn 和 F 异常。

5) 水系沉积物或湖底沉积物中可能存在 Mo、Sn、W、F、Cu、Pb、Zn 等元素异常组合。

( 周 平)