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内蒙古集宁南部地区钼矿成矿作用

张明玉  
【摘要】:华北克拉通北缘钼矿带是仅次于东秦岭钼矿带和小兴安岭-张广才岭钼矿带的中国第三大钼矿带。该矿带的钼矿床主要产出于河北省和北京的北部燕山地区及辽宁省西部,传统上被称为燕辽钼矿带。近年来,卓资县大苏计大型斑岩钼矿床、兴和县曹四夭超大型斑岩钼矿床以及丰镇市泉子沟大型斑岩钼矿床的发现,使燕辽成矿带最西端的内蒙古集宁南部地区成为华北克拉通北缘的另一个大型钼矿集区。目前,集宁南部地区钼矿床的成矿物质来源、元素迁移、富集及沉淀机制及其与中生代岩浆活动的关系仍然不清,严重影响了对华北克拉通北缘钼成矿作用的理解和下一步找矿工作的开展,因此,急需开展系统的研究。本文以集宁南部地区2个斑岩型钼矿床(曹四夭矿床和泉子沟矿床)为研究对象,在详细研究矿床地质特征基础上,采用副矿物、硫化物及单个熔融包裹体LA-ICP-MS微量元素分析,绢云母Ar-Ar、硫化物Rb-Sr、锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os等定年,锆石Lu-Hf、钾长石Pb-O、石英H-O、硫化物S-Pb等同位素示踪,以及岩石地化和流体包裹体测温及成分分析等方法,深入解剖曹四夭和泉子沟2个矿床,进而探讨集宁南部地区钼矿床的成岩成矿作用过程。曹四夭矿床的钼资源量达1.75 Mt,矿体主要产于曹四夭杂岩体与地层的外接触带,辉钼矿主要以细脉和网脉形式赋存在集宁(岩)群黄土窑组浅粒岩、变粒岩、新元古代辉绿岩及燕山期花岗质斑岩中。矿区正长花岗斑岩中的绢云母~(40)Ar/~(39)Ar等时线年龄和外围脉状铅锌金(银)矿体中硫化物的Rb-Sr等时线年龄分别为146.4±2.2 Ma和145.3±1.0 Ma,暗示二者属于同一斑岩成矿系统。硫化物LA-ICP-MS微量元素含量的变化,暗示了曹四夭矿床由成矿早阶段至晚阶段,成矿流体由与岩浆活动有关的高温热液,向低温热液演变的过程。熔融包裹体LA-ICP-MS微量元素组成表明,曹四夭矿床与成矿密切相关的正长花岗斑岩初始花岗质岩浆为富含Mg、Mn、Fe、Ti等元素的硅酸盐质岩浆,通过结晶分异使岩浆中的挥发分(H_2O、CO_2、CH_4、S、Cl等)过饱和。当富含挥发分的中酸性岩浆从深部岩浆房向上运移时发生出溶,因温度、压力的降低相变为岩浆气液,从而造成流体相和熔体相的不混溶,使挥发分中富集的成矿元素(Mo、Fe、Cu等)在有利部位结晶成矿,而熔体相则逐渐演变成一种贫Mg、Mn、Fe、Ti,而相对富H_2O和CO_2的残余熔融体,最终演变为几乎只有SiO_2和H_2O以及少量碱金属的流体。后期侵位的二长花岗斑岩未见明显矿化,可能与其原始岩浆中缺乏S、Cl等挥发分有关。泉子沟大型斑岩钼矿床(约0.12 Mt Mo)矿区出露一套燕山期花岗质杂岩体——红娘山杂岩体,主要由中粗粒花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩组成,钼矿体主要赋存于似斑状花岗岩中。辉钼矿Re-Os和锆石U-Pb定年结果表明,泉子沟钼矿床形成于晚侏罗世早期(~162Ma),成矿与似斑状花岗岩关系密切。矿区红娘山杂岩体岩石均富硅和碱,贫MgO、CaO、FeO和Fe_2O_3,岩石类型为正长花岗岩和碱性花岗岩,属高钾钙碱性系列的I型花岗岩,形成于后造山伸展环境,其成因可能与蒙古-鄂霍茨克造山带后碰撞和/或后造山伸展过程以及东部古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的远程效应有关;锆石Lu-Hf和钾长石Pb-O同位素组成显示红娘山杂岩体主要为古元古代晚期大陆地壳物质部分熔融产物。流体包裹体研究结果显示泉子沟矿床主成矿阶段流体为中高温、中高盐度流体,成矿晚阶段流体主要属于中温、中低盐度流体,成矿流体总体属H_2O-NaCl-CO_2体系。石英H-O同位素组成表明主成矿阶段的流体以岩浆水为主,成矿晚阶段有少量的大气降水加入;硫化物S-Pb同位素组成表明流体中的硫、铅均主要来自岩浆。硫化物LA-ICP-MS微量成分分析结果显示,辉钼矿富集W、Re、Se、V、Te等元素,但不同阶段辉钼矿微量成分含量差异较小。泉子沟矿床黄铁矿可划分为成矿早、中、晚阶段结晶沉淀的原生黄铁矿Py1a、Py2a、Py3以及早、中阶段受后期热液改造形成的黄铁矿Py1b、Py2b共5个世代。从Py1a到Py2a,Co、Ni含量和Co/Ni均降低,而As、Se、Te含量上升;Py3中,Co、Ni、Se、Te含量以及Co/Ni比值均很低,暗示了黄铁矿结晶环境由高温岩浆热液向中低温岩浆热液演化。流体包裹体研究和硫化物原位微区成分分析结果表明,流体沸腾是泉子沟矿床矿质沉淀的主要机制。在晚印支期,乌力吉-林西造山带转入后造山演化阶段,集宁南部地区处于伸展环境,形成石英斑岩、正长花岗斑岩等花岗质斑岩,与其相关,产出大苏计斑岩型钼矿床。至燕山期的晚侏罗世,研究区可能受北部蒙古-鄂霍茨克造山带后碰撞和/或后造山作用及东部古太平洋板块俯冲远程效应的双重影响,使该区处于伸展环境。伸展引起下地壳发生部分熔融,形成浅成花岗质杂岩,与其相关形成泉子沟和曹四夭斑岩钼矿床。晚侏罗世末期-早白垩世期间,该区可能主要受东部古太平洋板块俯冲影响,处于弧后伸展环境,导致广泛的晚侏罗世-早白垩世的陆相火山喷发,与其相关形成陆相火山岩型铅锌银金矿床,即浅成低温热液型铅锌银金矿床。


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