黑龙江省齐齐哈尔地质勘查总院 161006
摘要：斑岩型钼矿床是世界钼矿床中最重要的种类，其中90%以上的钼矿床都和斑岩有关。斑岩型钼矿床主要分布于环太平洋成矿带和特提斯成矿带上，主要与板块俯冲过程有关，可以分为斑岩铜钼矿床、高氟型斑岩钼矿床和低氟型斑岩钼矿床。我们通过对全球斑岩型钼矿床的时空分布与钼元素地球化学性质分析，认为斑岩型钼矿床的物质来源是钼元素通过表生地球化学作用进行初始富集后形成的富钼沉积物。新元古代晚期(750～542Ma)大气氧再次升高之后，富钼的黑色页岩等才大量出现，因此斑岩型钼矿床主要形成于500Ma之后。富钼黑色页岩等沉积物在板块俯冲过程中脱水，形成富含Mo和Ｒe的变质流体，同时两者发生分异。这种变质流体交代上覆地幔楔使Mo和Ｒe留存在其中。随着俯冲洋壳的部分熔融，形成富Cu(Au)的岩浆，穿过富含Ｒe(Mo)的上覆地幔楔，形成斑岩型铜钼矿床，因此这类矿床的辉钼矿Ｒe含量更高。而随后出现的板块后撤，使软流圈上涌，板片上大量多硅白云母分解，形成了富含F的岩浆，穿过富含Mo的上覆地幔楔，进而形成高氟型斑岩矿床。低氟型钼矿床很可能与俯冲关系较小，富钼沉积物通过造山过程被深埋，在适当的条件下形成低氟型斑岩钼矿床。
关键词：斑岩钼矿床；物质来源；俯冲作用；黑色沉积物
1.斑岩型钼矿床的时空分布特点
环太平洋成矿带是全球斑岩型钼矿床的主要分布区域，但是太平洋东西海岸的差异很大。中国已探明的钼金属储量是其它国家总储量的两倍多，约为2500万吨。美国约为540万吨，智利约为250万吨，加拿大约为91万吨，俄罗斯约为36万吨，其他国家为167万吨。太平洋东海岸主要发育斑岩型铜金钼矿床，这些矿床都会伴生有大量的钼资源。低氟型斑岩钼矿床被认为主要集中在加拿大的不列颠哥伦比亚省，大概占加拿大钼资源的80%左右。太平洋东海岸的斑岩型Mo矿床主要集中于新生代，Climax钼矿带主要形成于74～54Ma。
中国是全球钼资源最为丰富的国家，目前已发现钼矿床400余个。其中世界级规模的超大型Mo矿床包括有沙坪沟、金堆城、栾川、三道庄、上房沟、杨家仗子、曹四夭等斑岩型钼矿床。从地区分布上看，国内钼资源主要集中在河南、陕西及吉林等地区，三省合计拥有全国钼资源储量的56.7%。根据空间上的分布特征，中国斑岩型钼矿床可划分为秦岭大别钼成矿带、兴蒙钼成矿带、长江中下游钼成矿带、华南钼成矿带、青藏高原钼成矿带和天山-北山钼成矿带等六个主要钼成矿带。其中，秦岭-大别斑岩钼矿带是我国最为重要的钼资源基地。这些斑岩型钼矿床的钼品位较高，与Climax-Henderson钼矿带接近，并且多数超大型矿床(例如金堆城)都有萤石出现，说明很可能属于高氟型斑岩钼矿床。但是也有研究者认为大别地区部分斑岩型钼矿床属于低氟型。从成矿时代上看，中国的斑岩型钼矿床主要集中早古生代(480～420Ma)、晚古生代(412～260Ma)、中生代印支期(251～209Ma)、中生代燕山期(194～77Ma)和新生代(65～13Ma)。天山-北山以及部分北祁连、西昆仑和兴蒙地区的斑岩钼矿床主要形成与古生代;中国东部的兴蒙、秦岭-大别、长江中下游和华南四个地区的斑岩钼矿床主要形成于中生代;新生代斑岩钼矿床全都分布在青藏钼成矿带。130～170Ma是中国斑岩型钼矿床成矿作用的主要发育时段。
2.斑岩型钼矿床的形成与全球大氧化事件
在元古代早期之前，海洋-大气系统基本上是缺氧的，大约在24亿年发了“大氧化事件”，当时大气中的氧气上升到了目前大气水平的0. 1% 。研究者普遍认为，在新元古代( 542 ～ 800Ma)发生了第二次显著的大气氧上升，这次大气中的氧气上升到了接近现在大气氧的水平。
由于沉积岩的元素含量和同位素组成可以直接受到大气-海水中氧含量的影响而发生变化，通过研究沉积岩的这些地球化学特征显示新元古代的氧化事件起始于750 ～800Ma。弧岩浆岩中的Th 和 U 也指示了新元古代氧化事件发生于750Ma。在氧化状态下，U 元素在水中的溶解程度比Th 元素要高，因此随着大气氧的升高，海水中的Th /U比值会降低，这种Th /U 比值的变化特征会随着俯冲作用被带入到俯冲带上方的弧岩浆岩中。通过对30 亿年前至今形成的所有中酸性弧岩浆岩 Th /U 比值进行统计发现，在～ 24亿年和 ～ 7. 5 亿年，弧岩浆岩的平均Th /U 出现了两次大幅度降低，这刚好对应于两次全球性氧化事件的发生时间。此外，沉积地层岩相学、古微生物证据以及稳定同位素的变化都表明580 ～ 750Ma 大气氧含量是逐渐升高的，新元古代氧化事件是个渐变过程。全球海相氧化还原敏感元素储存量的大小主要受缺氧与缺氧海相条件的空间程度控制，特别是钼和钒。研究发现，华南陡山沱组底部早埃迪卡拉纪有机质丰富的黑色页岩( 630 ～ 635Ma) 中钼和钒高度富集，这是黑色页岩记录的最早的钼元素富集的时间。当大气中的氧含量较低时，钼元素由于不能被氧化形成 ，无法进入水体活动。随着大气氧的不断升高，大量Mo元素通过表生地球化作用进入到了水体中，在水体的还原环境中被沉积下来，形成富钼的黑色页岩等沉积物。这些富钼沉积物为斑岩型钼矿床提供了物质来源。因此斑岩型钼矿床基本都形成于新元古代氧化事件之后。
3.斑岩型钼矿床的富集机制
全球的斑岩型钼矿床主要分布在环太平洋成矿带上，这说明通过预富集过程形成的富钼沉积物主要是通过板块俯冲过程进入了岩浆中，最后才能形成斑岩型矿床。在板块俯冲过程中，俯冲沉积物和蚀变玄武岩中的不相容元素和水通过流体或熔体部分进入到上覆地幔楔，随后发生变质和部分熔融作用，形成岛弧岩浆。俯冲板片的脱水和元素迁移是一个连续的过程，在一定的温度和压力范围内发生。因此，考虑到每种矿物的熔点不同，俯冲板块形成的流体或熔体的组成也不同，这也导致了弧岩浆的多样性。这些熔体或流体都含有丰富的挥发性物质，包括 、 和 HCl，可以 将亲铜和 亲铁元素运移至上覆地幔楔。在绿片岩相向角闪岩相转变的过程中，绿泥石会释放出流体。同时，这一阶段也会有大量黄铁矿发生分解，这样就会形成富含 的变质流体。而沉积物含有丰富的水和泥质岩，因此在俯冲带条件下比玄武岩洋壳更容易发生脱水和部分熔融。同时，实验岩石学结果表明，对于硅酸盐熔体，Mo 和 Ｒe 都更倾向于进入硫化物液 体。因此，大量Ｒe 和Mo 会在此时随变质流体交代上覆地幔楔，并且留存在地幔楔中。由于Mo 在硫化物和硫酸盐熔体中的分配系数远小于Ｒe，因此Ｒe 应该早于Mo 进入变质流体，二者在地幔楔中富存的位置也是不同的。随后，俯冲洋壳发生部分熔融，形成了大量富Cu 的初始岩浆，这些岩浆在通过上覆地幔楔时也会将Ｒe 和 Mo 带入岩浆，形成斑岩型铜钼矿床。
结语：
富Mo 的黑色页岩等沉积物在板块俯冲过程中，脱水形成变质流体，大量的Mo 和 Ｒe 进入变质流体，交代上覆地幔楔并且留存在地幔楔中。随后由于俯冲洋壳部分熔融，形成的富Cu 或Au 的岩浆，并且穿过上覆地幔楔将Mo 和 Ｒe 带走，形成斑岩铜钼矿床。而后期板块后撤，引发软流圈上涌，则可能是形成高氟型斑岩钼矿床的过程。低氟型钼矿床很可能与俯冲关系较小，因此氟含量较低。在古弧后盆等曾经历过封闭、半封闭海盆的地区，经过高化学风化会形成富钼沉积物，然后通过造山过程中被深埋，在适当的条件下形成低氟型斑岩钼矿。
参考文献：
[1]李聪颖,廖仁强.斑岩型钼矿床的形成机制与地球化学过程[J].岩石学报，2020.
[2]曹冲，申萍.斑岩型钼矿床研究进展与问题[J].地质论评，2018.