小興安嶺—張廣才嶺成礦帶鉬礦床巖石地球化學特征及地球動力學研究

徐文喜

黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150036

0 引言

鉬礦是中國6個主要優(yōu)勢有色金屬礦之一，截止到2011年，據(jù)《全國礦產(chǎn)資源潛力評價項目》統(tǒng)計數(shù)字顯示，中國累計查明的鉬礦資源儲量已達2 698萬噸[1]，位居世界第一。中國鉬礦主要分布在東亞地區(qū)的三大構(gòu)造域，即古亞洲構(gòu)造域、特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域[2]，不同的大地構(gòu)造域內(nèi)區(qū)域性構(gòu)造活動控制了中國古生代以來的大地構(gòu)造發(fā)展和成巖成礦作用。在中國最具鉬礦成礦潛力的地區(qū)主要集中在中南地區(qū)、華北地區(qū)以及東北地區(qū)，黃凡等[3]根據(jù)鉬礦床空間分布特征及所處的地質(zhì)構(gòu)造單元的具體特征將中國鉬礦劃分了17個大的鉬礦集中區(qū)，其中位于東北地區(qū)的小興安嶺—張廣才嶺地區(qū)近年來已發(fā)現(xiàn)的鉬礦床及礦化點近20處，鉬金屬資源量也達到百萬噸以上。如大黑山斑巖型鉬礦床[4，5]、翠宏山鎢鉬鋅多金屬礦床[6]、霍吉河斑巖型鉬礦床[7]、五道嶺矽卡巖型鉬礦床[8]、鹿鳴斑巖型鉬礦床[9，10]、蘇家圍子鐵鋅鉬礦床[11]等，很多學者對上述各礦床（點）進行了一定程度的研究工作，取得了很多有益的成果，但就整個小興安嶺—張廣才嶺鉬礦集區(qū)（成礦帶）的鉬礦床地質(zhì)特征、地球化學特征及反應的礦床成因、地球動力學背景研究等還尚未有較系統(tǒng)的總結(jié)。本文即是在前人已取得的成果基礎上，在該區(qū)從北向南依次選取黑龍江省內(nèi)的鹿鳴、翠宏山、霍吉河、五道嶺和吉林省內(nèi)最為典型的大黑山等5個鉬礦床為研究對象，綜合討論分析整個小興安嶺—張廣才嶺的典型鉬礦床的特點，為該區(qū)整體把握鉬礦的地質(zhì)特征、構(gòu)造環(huán)境以及后續(xù)的找礦工作提供一些理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

小興安嶺—張廣才嶺成礦帶位于興蒙造山帶東段，黑龍江省東部及吉林省東南部松遼盆地的東緣，屬于松嫩地塊的組成部分，主要分布在小興安嶺—張廣才嶺及其南西延伸的吉林哈達嶺山區(qū)，東以嘉蔭—依蘭—牡丹江斷裂為界與佳木斯地塊相接，北以黑河—嫩江斷裂為界與興安地塊相連。自北向南呈北北西—近南北向略向東突出的弧形展布，南北長約650 km，東西寬60～100 km。

區(qū)內(nèi)出露的地層除缺失志留系外，從元古宇的變質(zhì)巖系到新近系湖相沉積均有發(fā)育。主要賦礦地層為二疊系交界屯組淺海相沉積巖、五道嶺組中酸性火山巖、侏羅紀玉屯組中酸性火山巖和早古生代頭道溝組地層。

本區(qū)巖漿活動強烈，主要有元古宇中酸性火山巖和呈巖基狀和巖株狀產(chǎn)出的花崗巖類，加里東期中性—中酸性熔巖和深成或中深成相的花崗巖，晚印支期中酸性—酸性火山巖和堿性花崗巖類，燕山期中性—酸性火山巖和呈巖株狀產(chǎn)出的中酸性淺成—超淺成花崗巖類等四次巖漿活動。地表廣布花崗巖，出露面積達80%，以印支期和燕山期花崗巖分布最為廣泛，組成近南北向的花崗巖帶，加里東期花崗巖以及古生代淺變質(zhì)的砂板巖（夾火山巖）、灰?guī)r、中酸性火山巖及碎屑巖零星出露于花崗巖帶中（圖1）。

本區(qū)在中生代以前構(gòu)造線以近南北向為主，并伴有稀疏的東西向和北東向構(gòu)造，南北向和東西向兩組構(gòu)造相互交錯呈網(wǎng)格狀構(gòu)造格局；中生代時期，區(qū)域主構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|—北北東向。現(xiàn)今基本構(gòu)造格架由一系列北東—北北東向復式褶皺、斷裂和與之交切的北西向斷裂組成。上述構(gòu)造控制著本區(qū)中酸性火山活動、巖漿侵入以及相關(guān)礦床分布。

2 礦床地質(zhì)特征

小興安嶺—張廣才嶺成礦帶位于中亞—興蒙造山帶的東段，區(qū)內(nèi)的鉬礦主要呈近南北向展布，礦體產(chǎn)出多受近SN、NE、NW及EW向構(gòu)造及其派生出的次級構(gòu)造控制，賦礦圍巖多數(shù)為花崗巖類或花崗巖與不同時代的地層接觸部位，多數(shù)鉬礦直接產(chǎn)在二長花崗巖、花崗閃長斑巖、堿長花崗巖及石英二長巖的巖體內(nèi)部。

根據(jù)礦體賦礦圍巖、產(chǎn)出部位及圍巖蝕變等特征確定該區(qū)主要的鉬礦床類型主要為典型的斑巖型和矽卡巖型兩類為主，礦石的礦物組合主要以輝鉬礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鎢礦、黑鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦等組成，脈石礦物主要有石英、斜長石、鉀長石、絹云母、綠泥石、石榴子石、輝石、陽起石、綠簾石、方解石、高嶺土等，圍巖蝕變主要以鉀長石化、絹云母化、硅化、粘土化、硬石膏化、青磐巖化、矽卡巖化、角巖化、螢石化等為主，其中斑巖型與矽卡巖型礦物組合及圍巖蝕變等特征存在明顯的差別（見表1）。

3 巖石地球化學特征

整理前人在該成礦帶內(nèi)5個典型鉬礦床中得出的42組花崗巖的主量、稀土微量元素成分數(shù)據(jù)進行綜合分析討論（數(shù)據(jù)表略），討論鉬礦中二長花崗巖、花崗閃長巖、花崗斑巖、石英二長巖等巖石數(shù)據(jù)存在的聯(lián)系與差別，以期對該區(qū)鉬礦的主要賦礦巖石進行全面的討論和得出有益的結(jié)論。

3.1 主量元素特征

圖 1 小興安嶺-張廣才嶺成礦帶地質(zhì)簡圖（據(jù)文獻[12]）Fig. 1 Geological sketch map of Xiao Hinggan Mountains -Zhangguangcai range metallgenic belt

表 1 小興安嶺—張廣才嶺成礦帶典型鉬礦床特征一覽表Table 1 Characteristics in molybdenum deposit of Xiao Hinggan Mountains-Zhangguangcai range metallgenic belt

巖石SiO2含量介于60.06%～78.64%之間，除五道嶺鉬礦床的堿長花崗巖SiO2含量明顯較高（75.81%～78.64%），矽卡巖數(shù)據(jù)則顯示較低（44.57%～49.42%）外，其余礦區(qū)的二長花崗巖、花崗閃長巖及花崗斑巖等則含量相對集中；K2O含量介于2.1%～7.86%，主要集中在3.28%～7.19%之間，平均為5.11%，K2O+Na2O含量介于5.21%～11.62%，Na2O/ K2O平均為0.67，基本顯示Na2O小于K2O；Al2O3含量介于11.09%～18.53%之間，樣品A/CNK介于0.55～1.52之間，平均為1.02，從A/CNK—A/NK圖解（圖2a）上可以看出，5個鉬礦區(qū)的花崗巖體有一定的差別，其中鹿鳴、大黑山和五道嶺鉬礦多為過鋁質(zhì)，而霍吉河、翠宏山鉬礦則多為過鋁質(zhì)—準鋁質(zhì)，整體有以過鋁質(zhì)為主，向準鋁質(zhì)過渡的特點；從SiO2-K2O圖解（圖2b）可以看出不同礦區(qū)的巖石系列以高鉀鈣堿性巖石為主，少量為鉀玄巖。結(jié)合各鉬礦區(qū)的巖石礦物組合特征，顯示上述花崗巖具有過鋁質(zhì)—準鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列I型花崗巖的特點。

3.2 稀土微量元素特征

5個鉬礦區(qū)的稀土元素配分曲線均顯示出右傾型，輕稀土相對富集。其中鹿鳴、霍吉河、大黑山（La/Yb）N較翠宏山、五道嶺明顯偏大，δEu異常也不明顯，主要集中在0.34～0.91，表明斜長石未發(fā)生明顯的分離結(jié)晶作用；而翠宏山δEu異常較明顯，主要集中0.04～0.65之間，五道嶺則主要集中在0.19～0.49之間，δEu異常也相對較明顯，而同時五道嶺稀土元素含量明顯低于其他礦區(qū)（圖3a），經(jīng)查該樣品為堿長花崗巖，分析應該為巖漿在上升侵位時，元素配置在不同酸堿程度的巖體中發(fā)生變化所致。整體上顯示鹿鳴、霍吉河、大黑山與翠宏山、五道嶺鉬礦稀土配分曲線存在較明顯的差別，這應該與上述鉬礦床屬于斑巖型與矽卡巖型兩種類型有直接的關(guān)系。

微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3b）中可以看出5個鉬礦床中元素富集、虧損狀態(tài)基本一致，均表現(xiàn)為Rb、K、Th、U、Zr、Hf、Nd等元素呈現(xiàn)明顯的正異常；Nb、P、Ti、Ba、Sr等元素表現(xiàn)出明顯的負異常，而同樣翠宏山和五道嶺鉬礦區(qū)內(nèi)的花崗巖微量元素異常表現(xiàn)出一定差別，主要是Th、U、Nb、Ta、La、Ce、Sr、Nd、P等元素的異常不夠明顯或零星表現(xiàn)出與鹿鳴、霍吉河、大黑山異常相反的特點，這也應為不同礦床類型對應的巖石組合不同所致。5個礦區(qū)均表現(xiàn)出明顯的虧損P和Ti元素的特征與俯沖帶巖漿地球化學特征類似。

4 討論

4.1 成巖成礦時代

有關(guān)在小興安嶺—張廣才嶺成礦帶成巖成礦年齡數(shù)據(jù)一直較少。該成礦帶分布有大面積的早侏羅世花崗巖，構(gòu)成了近SN向展布的花崗巖帶，其形成時代為190～160 Ma[15-17]。本文通過總結(jié)近幾年在該區(qū)典型鉬礦床的測年結(jié)果進行分析（表2）。

本區(qū)鉬礦床中與成礦密切相關(guān)的花崗巖體、含礦花崗巖及礦石（輝鉬礦）年齡不論何種測試方法，得出的成巖成礦年齡均集中在168～199 Ma之間，主要為168～187 Ma較小的范圍內(nèi)，但具體礦區(qū)中與成礦有關(guān)的花崗巖的年齡均大于礦石中輝鉬礦的年齡（如鹿鳴和大黑山鉬礦），但兩者的差值相對較小，顯示了研究區(qū)內(nèi)成巖與成礦時間的一致性。研究區(qū)內(nèi)鉬礦的近南北向分布特點與年齡數(shù)據(jù)與該成礦帶分布的大面積近SN向的早侏羅世花崗巖相吻合，顯示了鉬礦形成與花崗巖的密切關(guān)系，同時也表明在我國小興安嶺—張廣才嶺地區(qū)早侏羅世巖漿—成礦作用的廣泛存在。

圖 2 花崗質(zhì)巖石的A/CNK-A/NK圖解和SiO2-K2O圖解Fig.2 A/CNK-A/NK diagram and SiO2-K2O diagram of metallogenic granitoid

圖 3 花崗質(zhì)巖石的稀土元素球粒隕石標準化配分圖和微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖Fig.3 Chondrite normalized REE patterns and primitive mantle normalized trace element spider diagrams from the volcanic rocks of the metallogenic granitoid

表 2 小興安嶺-張廣才嶺成礦帶典型鉬礦床成巖與成礦年齡Table 2 The diagenetic and metallogenic age of molybdenum deposit of Xiao Hinggan Mountains -Zhangguangcai range metallgenic belt

4.2 成礦動力學背景

目前對于斑巖型-矽卡巖型鉬銅礦床的形成背景存在不同的認識，主要認為這些礦床的形成與造山后巖石圈拆沉有關(guān)或者是板塊間后碰撞造山階段的產(chǎn)物。

本文根據(jù)小興安嶺-張廣才嶺成礦帶5個典型的鉬礦床特征并結(jié)合近幾年來取得的最新研究成果進行分析如下：

研究區(qū)內(nèi)根據(jù)5個典型鉬礦床的主量元素研究表明，本研究區(qū)鉬礦床的巖體多為偏鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列的I型花崗巖，具有類似于活動大陸邊緣花崗巖的巖石組合特征，與古太平洋的俯沖有密切的關(guān)系[24]。微量元素表明，本區(qū)的鉬礦床巖體多富集大離子親石元素和虧損高場強元素，具有與俯沖帶巖漿地球化學相似的特征，可能與太平洋俯沖有關(guān)。

同時根據(jù)Rb-Yb+Nb、Rb-Yb+Ta判別圖解（圖4）中5個礦區(qū)的樣品多數(shù)均落入火山弧和同碰撞花崗巖，只有翠宏山鉬礦個別數(shù)據(jù)落入同碰撞花崗巖與板內(nèi)花崗巖；在R1-R2因子構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖5）中，多數(shù)落于同碰撞期，有向碰撞后或造山晚期構(gòu)造環(huán)境過渡的趨勢，認為本研究區(qū)鉬礦形成于同碰撞期向后造山構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過渡的伸展大地構(gòu)造環(huán)境背景。

區(qū)域上，興蒙造山帶東段由額爾古納、興安、松嫩、佳木斯地塊組成。已有研究成果顯示，額爾古納、興安、松嫩三個地塊在晚古生代及其以前就相互碰撞拼合在一起。中生代初期，佳木斯板塊與上述已經(jīng)拼合的板塊沿牡丹江斷裂拼合[4]；隋振民等[17]通過研究東北地區(qū)侏羅紀花崗巖時代、巖石化學等特征同樣認為佳木斯地塊與松嫩地塊可能在侏羅紀（165～180 Ma）拼合；范蔚茗等[25]通過對黑龍江地區(qū)中生代花崗巖的詳細研究，認為該區(qū)中侏羅世發(fā)生的地殼增生作用應該也為上述兩陸塊拼合作用而碰撞造山所致。

圖 4 花崗質(zhì)巖石的Rb- (Yb+Nb)和Rb-(Yb+Ta)圖解Fig.4 Rb- (Yb+Nb) and Rb-(Yb+Ta) diagram of metallogenic granitoid

圖 5 花崗質(zhì)巖的R1-R2因子判別圖解Fig.5 R1-R2 factor diagram of metallogenic granitoid

與此同時，近年來在南北向分布的黑龍江群蛇綠混雜巖中發(fā)現(xiàn)了165～180 Ma的藍片巖的變質(zhì)年齡[26]，顯示東北地區(qū)在侏羅紀時期存在太平洋板塊俯沖作用；在研究區(qū)南部大黑山鉬礦鄰區(qū)的吉林中部天橋崗A型花崗巖的形成時代為182～188 Ma，也表明侏羅紀時該區(qū)具有伸展拉張的作用[27]，該俯沖作用使得已經(jīng)穩(wěn)定的小興安嶺—張廣才嶺成礦帶發(fā)生了局部的伸展拉張，導致加厚的巖石圈發(fā)生一定的拆沉效應。在拉張伸展的過程中，深部軟流圈地幔開始上涌和巖漿發(fā)生底侵作用，促使基性下地殼加熱而發(fā)生進一步的熔融，最終在該成礦帶形成花崗巖和大量的成礦物質(zhì)，這些花崗巖與前述的富集大離子親石元素和虧損高場強元素的俯沖帶地球化學特征吻合。因此小興安嶺—張廣才嶺成礦帶的鉬礦成巖成礦與侏羅紀太平洋板塊俯沖和佳木斯與松嫩地塊的拼合有著密切的關(guān)系。

5 結(jié)論

（1）鉬礦床的成礦巖石地球化學特征表現(xiàn)為過鋁質(zhì)—準鋁質(zhì)，屬于高鉀鈣堿性系列巖石，整體表現(xiàn)出富集Rb、K、Th、U、Zr、Hf、Nd和明顯虧損Nb、P、Ti、Ba、Sr等元素的特征，有一定的負Eu異常，但矽卡巖型較斑巖型鉬礦表現(xiàn)出更明顯的負Eu異常，且Th、U、Nb、Ta、La、Ce、Sr、Nd、P元素表現(xiàn)出異常特征不明顯或相反，這應與不同礦床類型對應的不同巖石組合有關(guān)。

（2）統(tǒng)計各典型鉬礦床不同巖石類型、不同測試方法顯示該區(qū)成巖與成礦年齡多集中在168～187 Ma之間，均為早—中侏羅世。

（3）侏羅紀時期佳木斯板塊與松嫩板塊相互拼合，沿小興安嶺—張廣才嶺地區(qū)也存在典型的俯沖帶產(chǎn)物與造山后花崗巖，且該成礦帶內(nèi)花崗巖的構(gòu)造環(huán)境判別圖解均顯示火山弧花崗巖與同碰撞花崗巖的特點，綜合分析小興安嶺—張廣才嶺成礦帶的鉬礦成巖成礦與侏羅紀時期太平洋板塊俯沖和佳木斯與松嫩地塊的拼合有著密切的關(guān)系。

致謝：誠摯的感謝所引用文獻的作者及單位對研究區(qū)成果所作出的貢獻！

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