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1课题背景及研究意义

1.1课题背景

秦岭—大别造山带是我国中部最重要的铅、锌、银、金、钨、钼造山型金属成矿带，也是我国重要的斑岩型钼矿成矿区之一，现已超过美国Climax成矿带，成为世界第一大钼成矿带。

该造山带中生代岩浆活动强烈，近年来斑岩型钼矿找矿勘查获得重大突破，沙坪沟斑岩型超大钼矿在2007年前后由安徽省地矿局313地质队发现，显示该造山带斑岩型钼成矿潜力巨大。

秦岭—大别造山带目前已探明的钼金属资源量为843万吨，是中国钼总金属量储量的66%。

在东秦岭—大别造山带东段安徽金寨地区发现的沙坪沟超大型斑岩型钼矿，其含钼金属量多达239万吨。

沙坪沟钼矿位于金寨县关庙乡，距离金寨县城（梅山）80公里。

经过安徽省地矿局313地质队普查、详查，该矿床已控制矿体东西长1000米、南北宽900米，单孔最大见矿厚度945米。

该矿体形同大苹果，集中易采。

全矿床共估算矿石量12.75亿吨，按年开采矿石量1000万吨计，可连续开发120年。

该矿体最终可提交钼金属量239万吨，矿床平均品位0.157%。

根据选矿实验结果显示，钼精矿品位49.80%，回收率高达90%，属于极优质的矿床。

经过测算，沙坪沟超大型斑岩型钼矿潜在价值逾6000亿元。

1.2研究意义

安徽金寨沙坪沟钼矿发现后，研究者关于它的各方面研究逐渐开始，但是与秦岭钼矿带相比，大别地区的钼矿床研究薄弱，尤其是安徽金寨沙坪沟超大型斑岩钼矿床。

斑岩型钼矿床是金属钼最重要的来源，在时间、空间及成因上与斑状花岗质体有关，由大陆地壳内富含钼的岩浆在结晶分异过程中释放出富金属热液得以形成。

侵入体的成分上从花岗闪长岩到高硅富碱的花岗岩都有，钼主要呈辉钼矿的形式赋存于石英细脉中。

前人对沙坪沟斑岩钼矿床已有了一定的研究，但总体研究程度相对薄弱，尤其对钼矿床矿石学特征研究有待深入，包括沙坪沟钼矿床在内的整个地区矿床地质特征、成矿原因、矿物组合不甚清晰。

为此，本论文针对安徽金寨沙坪沟斑岩钼矿的矿石学特征开展深入的研究。

通过对矿石学特征研究，深入认识斑岩型钼矿床典型地质特征及矿物组合、斑岩型钼矿床成矿理论[2]。

2文献综述

2.1斑岩型钼矿床成矿理论研究现状

斑岩型钼矿床是金属钼最重要的来源，在时间、空间、成因上与斑状花岗质体有关，是由岩浆在结晶过程中释放出的富金属热液形成的。

侵入体成分上从花岗闪长岩到高硅富碱的花岗岩均有，钼主要呈辉钼矿的形式赋存于相关侵入岩的顶端（侵入岩体顶部靠近围岩的部位）的网状石英细脉中,部分产在围岩内。

斑岩型钼矿床在美国、加拿大、秘鲁、格陵兰、俄罗斯、挪威和中国均有分布，矿床的形成时代较新，多晚于150Ma，其他地质时代亦有少量成矿，如中国的兰家沟钼矿床（186Ma）和加拿大的Mt.pleasant钼矿床（332-339Ma）。

斑岩型钼矿床是中国钼矿床的主要类型，东秦岭地区已经超过美国Climax-Hendersom成矿带，成为世界第一大钼成矿带，分布有金堆城、雷门沟、上房沟、东沟等斑岩型钼矿床。

中国的研究者对斑岩钼矿床的地质特征[1]、成矿年龄[4]进行了大量深入的研究，对斑岩钼矿的成矿物质来源[5]及成矿的地球动力学背景[4]进行了探讨，但对于斑岩钼矿的成矿流体以及钼在岩浆热液系统中的特性方面关注较少。

2.1.1斑岩钼矿床的分类

根据岩浆系列的K57.5指数（岩浆系列中SiO2为57.5%时K2O的含量）、侵入体的微量元素含量（F，Nd，Rb，Sr）、热液系统中的F和Sn含量，并结合大地构造背景，将斑岩钼矿床划分为碱钙性—碱性以及钙碱性两大类。

碱钙性—碱性型斑岩钼矿与高钾钙碱性、碱钙性以及碱性岩浆系列有关，K57.5>2.5。

具有强烈的钾化，热液系统中辉钼矿品位通常>0.2%，有大量的萤石和黄玉，钨（钨锰矿、钨锰铁矿）常见。

该类又可进一步划分为Climx型、过渡型和碱性型。

其中，Climax型是最重要的斑岩型钼矿床类型，储量大，品位相对较高，形成于与俯冲有关的弧后扩张环境，如著名的Climax钼矿床和Urad-Henderson钼矿床。

钙碱性型斑岩钼矿形成于大陆板块边缘的岩浆弧，与钙碱性和高钾钙碱性岩浆系列有关，K57.5≤2.5。

热液系统中辉钼矿品位很少超过0.25%，F仅在绢云母化带中较富集，W常以白钨矿的形式出现，一般不出现Sn。

根据矿床的形成深度、热液和流体包裹体特点，该类型钼矿床又可进一步划分为岩株型（如Kitsault钼矿床）和深成侵入体型（如Endako钼矿床）[8]。

2.1.2钼矿床矿化特点

斑岩型钼矿床的矿化带位于母岩顶部，在有利于流体运移的围岩条件下（如角砾岩筒和断裂发育），矿化也可远离侵入体而发生于围岩中。

矿化深度较浅，一般小于3000m，少数形成于较大的深度。

Climax型斑岩钼矿常具有多个矿化壳，是不同岩株多期侵入的产物，如Henderso矿床，至少有11个与矿化有关的岩株。

钼以辉钼矿的形式赋存于网状石英—辉钼矿细脉、石英—辉钼矿大脉、角砾岩、或以片状或花瓣状分散于岩体中。

网状石英—辉钼矿细脉，网状石英—辉钼矿细脉是斑岩钼矿最常见的矿化方式，前人也常将斑岩钼矿叫做网脉型钼矿。

此种脉宽度多小于5cm，辉钼矿可在石英脉中形成不连续的层，富集于石英脉的脉壁，或位于石英颗粒之中，细脉中还常含少量的黄铁矿、绢云母、钾长石等矿物。

网脉状矿化可形成于开放空间的充填，也可形成于渗透交代作用。

如在美国的Henderson矿床，两种成因的矿化脉互相穿插，充填脉以矿物由外向内生长、平直的脉壁、张性切穿早期构造为特征，交代脉以脉体中的矿物与围岩矿物的对应关系以及脉体没有张性切穿早期构造为特征。

石英—辉钼矿大脉，此种矿化脉厚度较大，最宽能达到数米（如加拿大的BossMountain钼矿，Soregaroli，1975），但在Climax型钼矿中较少见。

在加拿大Endako钼矿床，石英—辉钼矿大脉是主要的矿体，宽度多大于5cm，含数层的辉钼矿，辉钼矿呈细粒，多与绢云母共生，条带状的构造反映了受围岩多次破裂产生的多期矿化特点。

角砾岩型，辉钼矿赋存于岩浆—热液事件形成的角砾岩中，角砾岩可形成近垂直的柱状角砾岩筒，也可形成水平方向延伸较大的角砾岩带（如美国Questa钼矿的GoatHill矿体），辉钼矿分布于角砾岩基质或岩屑中。

岩体中的单独钼矿化，此种矿化方式经济价值不高，辉钼矿呈薄膜状分布于岩石裂隙面或呈薄片状、薄片状集合体的形式散布于侵入岩中[8]。

2.2斑岩型钼矿床地质特征及矿物组合

大陆环境斑岩钼矿主要产于华北克拉通南缘的东秦岭地区及北缘的燕辽地区，尤其以矿床多、规模大的东秦岭地区（即东秦岭斑岩钼矿带）最为著名。

东秦岭钼矿带呈北西—南东向展布，西起陕西洛南，东至河南栾川，长约250km，宽近20～30km，矿带东段局部可宽至50～60km。

矿带整体受区域尺度的北西—南东向深大断裂控制，南界被黑沟—栾川断裂严格限制，北界界限不清，石门—马超营深大断裂沿矿带中部横穿，将矿带分为南、北2个亚带。

带内已发现的矿床有金堆城、上房沟、南泥湖、三道庄、夜长坪、鱼池岭、东沟7个超大型矿床，以及木龙沟、石家湾、木龙沟、银家沟、雷门沟、白庙沟等众多大中型矿床。

按赋矿岩体性质的不同，这些钼矿床又可细分为两类:

①与小岩体有关的斑岩钼矿:

较早识别的斑岩钼矿类型，蚀变特征与Climax型钼矿较为类似，带内绝大多数钼矿属于此类，如金堆城、南泥湖、上房沟等。

②与大岩体有关的斑岩钼矿：

最近刚被发现的斑岩钼矿类型，以产于合裕岩体中的鱼池岭钼矿为代表，矿床的形成可能因岩浆不断结晶分异所致，与Climax型钼矿具有明显的成因差异，同时也具有许多不同的蚀变及矿化特征。

在矿区尺度，成矿有关的小岩体和大岩体，常产于北西向及北东向两组构造的交汇部位，明显受两者联合控制。

东秦岭斑岩钼矿带成矿年龄目前已得到较好地控制，除东沟矿床较为年轻外，显示出成矿的一致性[3]。

大量的资料显示，东秦岭斑岩钼矿床的基本特征具有广泛的相似性，主要表现为：

①与成矿有关的斑岩除少数为花岗闪长岩外（如木龙沟），绝大多数为高SiO2（>70%）、富F、过碱（Na2O+K2O>8%）的花岗岩，暗示可能具有统一的岩浆源区。

②除鱼池岭等与大岩体有关的矿床较为复杂外，其他矿床的含矿斑岩相对简单，多为单一的、呈较小体积产出的岩株，岩株的形态受矿区尺度的构造控制，多呈直立或陡倾斜的筒状，且岩体顶部常发育记录岩浆—热液过渡过程的单向固结结构。

③钼的矿化对围岩基本没有选择性，既可为安山岩等火山岩，也可为大理岩、角岩、细碧岩等变质岩，以及白云岩、碳酸盐等沉积岩;而矿床金属组合的差异主要因含矿斑岩的性质不同而致，高SiO2（>70%）的斑岩常对应Mo及Mo—W组合，二长花岗—花岗闪长斑岩常形成Mo—Fe组合，而Mo—多金属组合则常与富K2O（>5%）斑岩有关。

④典型斑岩铜矿系统中蚀变类型在东秦岭钼矿中均有发育。

由于含矿斑岩富F的特征，大大拓展了矿床的岩浆—热液过渡过程，使得矿床具有比斑岩铜矿系统强烈得多的钾硅酸盐化蚀变。

同时，由于围岩中碳酸盐地层的大量出现，区内矿床的钙硅酸盐化（及夕卡岩化）强烈发育。

整体上，蚀变遵循典型斑岩铜矿蚀变分带模式，由岩体中心向外围依次为钾硅酸盐化、石英—绢云母化及青磐岩化，但泥化不发育。

⑤钼矿化在斑岩体内部及围岩中均有发育，矿体形态因矿化类型的不同而具有明显差异，斑岩型矿化的矿体一般为筒状，如金堆城、鱼池岭，而夕卡岩型矿化的矿床则常呈似层状、透镜状，受接触带的形态控制明显;矿化一般呈脉状、细脉状的形式产出，主要发生在石英—绢云母化阶段，不过，钾硅酸盐化阶段也有少量产出。

矿石矿物主要为黄铁矿、辉钼矿等，其次为白钨矿、磁铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿等。

⑥成矿金属及S等主要来自岩浆，多个矿床产出的单向固结结构是流体出溶的较好记录，与矿床早期钾硅酸盐化的流体主要为高温的岩浆热液，而石英—绢云母阶段则混入了部分雨水[4]。

2.3沙坪沟矿区已有研究成果

2.3.1沙坪沟斑岩型钼矿区域地质特征

矿区位于秦岭—大别山钼成矿带东段，北西西向桐柏—磨子潭深大断裂与北东向商麻断裂的次级银山—泗河断裂交汇部位的北东侧，商城岩体的南东缘，构造活动频繁、岩浆岩广布，为钼矿的形成提供了有利条件。

矿区内出露地层较简单，主要为新元古界卢镇关岩群，向西与河南境内的苏家河岩群相对应。

根据1:

5万区调工作成果，该岩群被解体为变形变质侵入体和变质表壳岩两部分。

受中生代燕山期岩浆

强烈活动影响，地层已被侵蚀、肢解，地表零星分布，岩性主要为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩和花岗片麻岩等。

区内断裂构造较发育，多为压性及压扭性，按走向分为三组，以北北东向张扭性为主，次为北西向压扭性断裂和南北向断裂。

区内岩浆活动频繁，大面积分布燕山晚期中酸性偏碱性岩浆岩，上覆地层大部分被剥蚀，中心露出角砾岩筒和各种角砾状地质体。

岩浆岩类型复杂多样，从超基性—酸性岩、碱性岩均有分布，岩石种类有爆发角砾岩、石英正长岩、黑云母正长岩、中细粒二长花岗岩及斜长角闪岩。

[7]

2.3.2矿床地质特征

控岩控矿构造：

本区北西向断裂为银山侵入杂岩体的控岩构造，矿床赋存于北东向银山—泗河断裂与北西向构造—岩浆岩带的锐角交汇部位。

燕山晚期，早期的NWW、NE向构造活化，使区内构造—岩浆—热液活动更加强烈，在两组断裂交汇部位发育次火山岩相斑岩体和爆发角砾岩，在角砾岩筒中心部位形成早期面型蚀变及中高温相浸染状钼（铌）矿化。

在爆发角砾岩筒顶部和四周发育一系列北东、北北东向张性裂隙系统，为热液运移提供了良好的通道及容矿空间，岩浆演化晚期铅锌、钼等成矿元素在一定的物理化学条件下沿裂隙富集成矿。

含矿岩体特征：

银山侵入杂岩体为多期多相的复杂岩株、岩脉和角砾岩体组成。

银山沟石英正长（斑）岩呈岩株状产出，直径500～1500m，通常为圆柱状，近于直立，平面上近似椭圆，长轴近东西向展布。

盖井爆发角砾岩是银山杂岩体的重要组成单元，角砾岩体呈筒状或柱状，连通地表。

根据钻孔资料，成矿岩体（隐伏岩体）具多旋回性、脉动式侵入特点。

早期侵入为中粒似斑状黑云母二长花岗岩，晚期侵入为浅色细—中粒花岗岩、花岗斑岩，最后为细晶岩，其中与成矿关系最为密切是浅色细—中粒花岗岩、花岗斑岩[1]。

银山地区花岗岩体明显偏酸（SiO267.54%～73.46%）、富碱（K2O4.64%～8.38%）、低钠（Na2O1.28%～3.49%）反映富酸性、低钠富钾的特点。

2.3.3矿体的形态和产状

沙坪沟钼矿床为隐伏矿。

据现有工程控制，矿体保存完整，呈筒状产出，矿体厚度大、矿化连续，矿体赋存于隐伏花岗斑岩体内及外接触带围岩中，属斑岩型钼矿床。

2.3.4矿石物质组分、结构构造

矿石类型比较简单，主要分为两大类即正长岩和花岗岩型，主矿体上部和边部主要为正长岩型，中心部分主要为花岗岩型，矿体间无明显的界线或标志层。

矿石矿物主要为辉钼矿、黄铁矿，少量钛铁矿、磁铁矿等，含微量的方铅矿等；脉石矿物主是钾长石、石英、斜长石，次为绢云母、黑云母，少量白云母、萤石、石膏、方解石等。

矿石中钼品位较高（Mo0.1%~0.3%，最高可达1%），钼/铜比值高（＞50），伴生铌矿化，出现萤石、黄玉等矿物，是较典型的单一斑岩型钼矿。

矿石的结构主要为自形—半自形—他形粒状结构、交代残余结构、显微鳞片变晶结构等。

矿石构造以细脉浸染状等为主，细粒浸染状较少。

浸染状矿石辉钼矿呈针点状或斑点状，伴生矿物有黄铜矿、黄铁矿；细脉浸染状矿石，辉钼矿绝大多数产于石英脉体中，或沿脉两壁，或产于脉中，或呈单一的纯辉钼矿细脉，脉宽一般1～2mm，辉钼矿片径一般0.02～1mm。

矿床中的石英细脉大体上可分为：

（1）黄铁矿石英脉；

（2）黄铁矿—钾长石—石英脉；（3）黄铁矿—辉钼矿—石英脉；（4）黄铁矿—辉钼矿—钾长石—石英脉；（5）白云母—萤石—黄铁矿—辉钼矿—石英脉。

上述五种石英脉彼此穿插，反映出成矿过程的长期性和多期性[1]。

2.3.5围岩蚀变

围岩蚀变具斑岩铜钼矿的蚀变特征，即自斑岩体向外，呈现钾化、黄绢英岩化→硅化、绿泥石化的分带现象。

硅化：

广泛分布于斑岩及其外接触带围岩中，与钼矿化关系密切。

早期硅化多呈粒状或团块状分布；岩浆期后热液多次活动，成矿脉体相互穿插交代。

钾化：

呈面型广泛分布，早期钾化在斑岩体中以粒间交代为主，表现为微斜长石和微斜条纹长石形成聚合斑晶，斜长石被钾长石交代，呈残余、假象分布于钾长石中；岩浆期后热液成矿期，钾长石化多呈细脉状，与石英脉共生，并常伴生金属硫化物。

黄铁绢英岩化：

分布于含矿岩体顶部，呈面状分布，绢云母以微鳞片状、细片状集合体形式交代长石；后期沿裂隙充填交代，局部形成条带状绢英岩，当伴生黄铁矿时，形成黄绢英岩化，是钼矿体的近矿围岩蚀变，是重要的找矿标志。

绿泥石化：

主要分布于外接触带中，以绿泥石交代黑云母、角闪石为主，绿泥石多呈条带状沿裂隙分布，该蚀变与成矿关系不密切。

3研究内容、预期目标及研究方法

3.1研究内容

（1）文献调研：

了解斑岩型Mo矿床成矿理论研究进展、斑岩型Mo矿床典型地质特征及矿物组合、沙坪沟矿区已有研究成果

（2）样品处理：

磨制典型Mo矿石样品光薄片、探针片；

（3）典型样品的岩矿矿相鉴定，确定沙坪沟矿床典型矿石组构、矿物组合，厘定热液活动期次；

（4）典型样品的SEM/EDS分析，确定矿石中主要组成矿物的种类及成分特征；

（5）综合研究：

在上述测试分析及文献调研的基础上，揭示沙坪沟矿床热液矿物组合特征，并探讨其成矿氧化还原条件。

3.2预期目标

（1）掌握文献调研的基本方法和科技论文撰写方法、科技论文写作规范；

（2）熟悉岩矿相鉴定的基本方法、步骤，学会岩矿石镜下鉴定的基本方法；

（3）熟悉偏光显微镜及扫描电镜在岩矿石鉴定中的应用；

（4）完成论文撰写和答辨。

3.3研究方法

（1）磨制典型钼矿石样品光薄片、探针片，并且用于矿相学观察和实验。

（2）利用X射线衍射（XRD）进行矿相分析与鉴定;

（3）进行典型样品的岩矿矿相鉴定，确定沙坪沟矿床典型矿石组构、矿物组合，厘定热液活动期次；

（4）典型样品的SEM/EDS分析，确定矿石中主要组成矿物的种类及成分特征；

（5）利用光学显微镜、电子显微镜进行典型样品的矿相学、晶体光学方面的分析与鉴定。

4进度安排

第01～04周：

阅读固相法合成文献，熟悉实验流程，完成选题报告；

第05～10周：

合成目标产物，进行物相分析，指标化处理XRD数据，完成中期报告；

第12～13周：

采用热机械分析仪（TMA）测定样品不同温度下的膨胀系数；

第14～16周：

翻译英文文献，撰写毕业论文，准备毕业论文答辩。

本人签名：

2015年3月30日

5参考文献

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6指导教师意见

细致矿石学特征研究是揭示成矿物理化学条件的最有效手段，而成矿物理化学条件则直接影响岩浆的成矿潜力及矿化种类。

前人研究普遍认为氧化性的岩浆活动是形成斑岩型Cu矿床的关键条件，但斑岩型Mo矿床的成矿大地构造背景及岩浆类型显著不同于斑岩型Cu矿床。

于斑岩型Mo矿床的成矿物理化学条件有何特征，目前尚未统一的认识。

侯文轩同学拟通过对沙坪沟矿床的典例研究，初步揭示斑岩型Mo矿化的有利物理化学条件，这对于发展斑岩型Mo矿化理论有重要的意义。

指导教师签字：

2015年3月30日