内蒙古兴和县曹四夭超大型斑岩钼矿床成矿机制研究

The Caosiyao deposit in Xinghe County of Inner Mongolia is a newly discovered superlarge porphyry Mo deposit in the western segment of the northern margin of the North China Craton. The deposit contains proven reserves of 1,760,000 tons Mo with an average of 0.078%, making it the third largest Mo deposit in China. However, previous studies on the deposit are relatively poor. There are four key geological problems in the Caosiyao deposit: (1) rock-forming and ore-forming ages are still a controversial issue; (2) ore-forming fluid system study is poor; (3) ore-forming intrusion has not been studied; and (4) condition and mechanism on origin, migration, enrichment and precipitation of ore-forming elements are still unknown. We take up-to-date metallogenetic theory and method on porphyry metallogenic system to guide this study. Our study will focus on ore-forming fluid system and petrogenesis of ore-forming intrusion, aiming at identifying type and zonation of wall-rock alterations and positioning and seqencing of vein system, finding out ore-forming fluid characteristics, exsolution, evolution and mineralization process, defining ore-forming fluid and ore-forming material provenances, determining rock-forming and ore-forming ages, finding out source component and petrogenesis of ore-forming intrusion, and founding metallogenic model of the Caosiyao Mo deposit. This study can not only obtain innovative results on ore-forming fluid system and condition and mechanism on origin, migration, enrichment and precipitation of ore-forming elements but also can improve the theory of porphyry deposits in continental settings of China.

曹四夭钼矿床位于内蒙古兴和县，是近年来在华北克拉通北缘新发现的超大型斑岩钼矿床，已探明176万吨的钼金属量，平均品位0.078%，是中国第三大钼矿床。该矿床研究程度低，主要存在4方面问题：（1）成岩、成矿时代还存在争议；（2）成矿流体系统研究薄弱；（3）尚未开展成矿岩体研究；（4）尚不清楚成矿元素起源、迁移、富集和沉淀条件和机制。本项目从斑岩成矿系统出发，工作中以成矿流体系统和曹四夭杂岩体成因研究为重点，厘定曹四夭矿床的围岩蚀变类型、分带及脉体系统的定位排序，查明成矿流体性质、流体出溶、流体演化规律和成矿流体、成矿物质来源及成矿过程，确定成岩、成矿时代，查明曹四夭杂岩体源区组成、岩石成因及对成矿作用的制约，建立曹四夭超大型斑岩钼矿床成矿模式。本项目不但有望在成矿流体系统研究和成矿元素起源、迁移、富集和沉淀的条件和机制等方面取得创新性成果，而且可以完善、提高我国大陆环境斑岩钼矿床的成矿理论。

曹四夭钼矿床位于内蒙古兴和县，是近年来在华北克拉通北缘发现的一个超大型斑岩钼矿床。该矿床与大苏计大型和泉子沟中型钼矿床一起构成集宁南部斑岩钼矿集区。本项目以曹四夭矿床为重点，对矿集区内的上述3个矿床开展了系统的矿床地质、成矿流体、成岩成矿年代学、微区矿物学、岩石地球化学和矿床地球化学、同位素地球化学研究。曹四夭矿床的主要矿石矿物为辉钼矿、黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿；脉石矿物主要为石英、绢云母、钾长石和萤石等。矿石主要发育细脉状、浸染状和细脉浸染状构造。主要的围岩蚀变类型为硅化和绢云母化。矿床的成矿过程包括：（1）石英-辉钼矿±磁铁矿±黄铁矿阶段（早阶段），（2）石英-辉钼矿-黄铁矿±磁黄铁矿±黄铜矿阶段（中阶段），（3）石英-碳酸盐-黄铁矿±萤石±磁黄铁矿阶段（晚阶段）。锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os定年表明，曹四夭矿床成岩成矿时代为150～148 Ma之间，成矿与晚侏罗世晚期的正长花岗斑岩有关。Nd-Hf-Pb同位素结果表明，该斑岩体为古元古代相对高成熟的下地壳部分熔融的产物。早阶段流体为中高温（243～401℃）、高盐度流体（6.0%～39.8wt%NaCleq）；中阶段流体为中高温（208～336℃）、高盐度流体（1.2%～34.1wt%NaCleq）；晚阶段为低温（124～196℃）、低盐度流体（3.9%～13.2wt%NaCleq）；主成矿阶段流体具有中、高温，盐度波动大的特征，总体属于H2O–NaCl–KCl–MgCl2–CO2±CH4体系。H-O-C同位素研究表明，钼成矿阶段的流体主要来自岩浆水，晚阶段有明显的大气降水注入。硫化物的S-Pb和岩体中的钾长石Pb同位素结果表明成矿物质主要来自酸性岩浆。流体的多次沸腾是矿质沉淀的主要机制。在集宁南部地区厘定出3期钼成矿作用，分别以晚三叠世的大苏计矿床（223Ma）、晚侏罗世早期的泉子沟矿床（162～160 Ma）和晚侏罗世晚期的曹四夭矿床（150～148 Ma）为代表。该区的斑岩钼矿床均与高分异的酸性岩浆岩有关。本研究成果对华北克拉通北缘钼成矿作用、区域成矿规律研究及找矿工作具有重要的理论意义和应用价值。