引言

赣东北地区及武夷隆起带是我国东部重要的成矿集中区,区内发育德兴斑岩铜矿床、银山斑岩型-火山热液型铜铅锌银矿矿床、冷水坑斑岩型银铅锌矿床等大中型斑岩型或斑岩型-火山热液型矿床。金溪熊家山钼矿床是江西地勘局912地质大队于2005年～2006年期间在该区勘查发现的又一具有大型远景成矿潜力的矿床；辉钼矿化与燕山期爆发角砾岩-斑岩体关系密切，矿化面积大，矿石类型以细脉-网脉浸染状为主，具备斑岩型矿床品位低、规模大的一般特点。辉钼矿的Re-Os 同位素模式年龄151. 7~ 161. 6 Ma,等时线年龄为152±20 Ma^[1]，表明成矿时间与德兴铜矿床（形成于170~ 157 Ma 左右）和银山铜铅锌银矿床（形成于145~ 143 Ma）^[2]相近均发生于 燕山早期。张勇等（2010）对含矿石英脉中流体包裹体进行了研究，虽未发现斑岩型矿床常见的含子晶三相包裹体，但测温结果显示均一温度和盐度变化范围宽，分别145.3～436.9 ℃和3.7 %～19.4 %，平均盐度14.7 %较一般中高温岩浆热液矿床高的特点^[3]。然而，孟祥金等（2007）认为熊家山钼矿床辉钼矿的Re 含量为( 171. 3~614. 5) ng/ g ,远远低于幔源和壳幔混合源岩浆矿床辉钼矿Re 含量,而与上地壳源岩浆矿床的相近,成矿物质来源“完全以上地壳为主”，而德兴铜矿床成矿物质具有壳幔混源特征^[2]，银山铜铅锌银矿床则来源于地壳深部^[4] ,据此提出熊家山钼矿床与德兴铜矿床、银 山铜铅锌银矿床具有完全不同的成矿背景，熊家山钼矿不属于赣东北构造成矿区,而应归属于武夷隆起成矿带。罗泽雄等（2011）则通过成矿相关花岗岩构造判别图解分析及流体包裹体等方面研究，认为熊家山钼矿床成矿花岗岩为M型(幔源) 与S型(壳源) 两个端元岩浆混合的产物，提出岩浆热液型钼矿床成因观点^[5]。成矿物质来源和矿床成因认识上的分歧对准确把握该地区的成矿特点、总结该区的成矿规律、评估该区的成矿潜力以及指导找矿造成了重要影响，制约了找矿勘探工作的突破。本文主要通过S、Pb同位素示踪进一步探讨成矿物质来源及矿床成因。

1 矿区地质特征 1.1 矿区地质

研究区位于扬子板块与华南板块拼接带萍乡—广丰深大断裂南侧，武夷隆起带西坡,鹰潭—安远大断裂西侧，东乡南部中生代陆相火山喷发区的南东边缘。

1.1.1 地层

区内大面积分布震旦系下统上施组（Z₁sh）变质岩，主要由高绿片岩相—低角闪岩相的片岩、片麻岩构成，上部主要为石英黑云片岩为主夹黑云斜长片麻岩；中部为石榴黑云斜长片麻岩为主夹石英黑云片岩、薄层石榴石辉石（角闪石）变粒岩等；下部以含石榴矽线黑云石英片岩为主夹黑云斜长片麻岩等。混合岩化普遍较强，主要有条带状与条痕状2种类型，石榴石辉石（角闪石）变粒岩夹于混合岩中，厚度多在1 m以下。该地层中钼、铜、钨、锡、银、铅、锌等成矿元素的丰度值高，很可能是钼铜多金属矿成矿的重要矿源层。

1.1.2 构造

区内构造以近南北向和北西向断层为主，其次为北东向断层。近南北向断层常表现为硅化破碎带，长0.8~3.0 km，宽3~8 m，破碎带内硅化强烈，往往发育褐铁矿化构造角砾岩、含钼矿石英脉、萤石脉，偶见黄铜矿化，断层显示多次活动特征；北西向断层则被后期花岗斑岩脉充填，少数发育硅化破碎带，长1.2~1.8 km，宽7.0~60 m，常见有硅化、褐铁矿化、黄铁矿化；北东向断层，或表现为硅化破碎带，或被花岗斑岩脉充填，长0.3~0.8 km，宽0.8~8.0 m；北东向硅化破碎带中常见有辉钼矿-石英脉。

1.1.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要为加里东期和燕山期岩体。加里东期交代侵入岩属原地至半原地重熔花岗岩，岩体内部岩性主要为斜长花岗岩，边部岩性主要为黑云母二长花岗岩，向外过渡为均质阴影状混合岩、条带状混合岩。燕山期岩浆作用强烈，对成岩时间缺少准确的年龄资料。燕山期侵入岩均为一系列小型侵入体，规模虽小，但岩石种类繁杂，且与钼铜多金属矿化关系密切。据矿区铜钼矿普查报告资料[①]矿区共发现6个大小不一的瘤状爆发角砾-斑岩体（见图 1），其中朱家、熊家山、马窑、足米峰4个爆发角砾-斑岩体分布在熊家山-足米峰一带，呈“之”字形折线状在1 350 m的范围内作北西西向延展，分别由爆发角砾岩、花岗闪长斑岩、含砾花岗闪长斑岩组成。而熊家畈岩体、足米峰岩体的西部分枝、付家岩体则处在一条近南北向的直线上，分别由花岗闪长斑岩、含砾花岗闪长斑岩和爆发角砾岩组成。

除爆发角砾-斑岩体外还有众多的中基性、酸性、碱性岩脉，主要充填于北东向、北西向及近南北向的断裂裂隙中，其中以北西向和近南北向规模最大。

1.1.4 围岩蚀变

矿区蚀变主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化、钾长石化、黑云母化、碳酸盐化、萤石化、绿泥石化、叶蜡石化、云英岩化、赤铁矿化等。

矿区最广泛最强烈的蚀变组合是绢英岩化（硅化+绢云母化），其次为萤石化+硅化、碳酸盐化+硅化、碳酸盐化+萤石化+硅化、碳酸盐化+黑云母化、钾长化+硅化、绢云母+碳酸盐化+硅化、叶蜡石化+绢云母化等，偶见黄铁绢英岩化（黄铁矿化+绢云母化+硅化）、云英岩化（白云母化+硅化）。

1.2 矿体特征

熊家山钼矿化受构造裂隙控制，呈细-网脉状、细脉浸染状，以含钼硅化脉、含钼石英细脉或网脉、纯辉钼矿细脉（图 2）等形式主要分布在加里东期黑云母斜长花岗岩和震旦系变质地层中。辉钼矿化的赋矿围岩的岩性较丰富，矿区内出露的所有岩石均有可能成为辉钼矿化的赋矿围岩，但黑云母斜长花岗岩及黑云斜长片麻岩、条带状混合岩、条痕状混合岩等变质岩为矿区最重要的钼矿化围岩。闪长玢岩中亦具一定强度的辉钼矿化。爆发角砾岩、花岗闪长斑岩、含砾花岗闪长斑岩一般不具钼矿化，有时会有较弱的辉钼矿化。

区内的的矿体集中分布于的足米峰区段和马尾泉区段，足米峰区段钼矿体集中分布于足米峰爆发角砾岩筒的上盘，而马尾泉区段马尾泉断裂带（F101）的下盘，尤其是足米峰岩体上盘9线-23线间和马尾泉断裂下盘101线～106线间，马尾泉矿段尚未进行矿体的圈定和储量计算。

其中足米峰矿段矿体分布面积较大：钻孔按工程内圈定矿体面积为0.404km²，外推矿体面积可达1.10km²，所圈定足米峰矿段的钼的工业矿体有53个。在所圈定的矿体中有7个单矿体的钼资源量均大于200 t，7个矿体的工业资源总量为3 095.31 t，占矿床工业资源总量的53.58 %。其中以Mo6、Mo12、Mo26 3个矿体最具规模，该三矿体单矿体资源量大于500t，3个矿体工业资源总量为1 947.85 t，占矿床资源总量的33.72 %。工业钼资源量大于100 t的钼矿体有16个，资源总量为4 481.48 t，占矿床总工业储量的77.57 %。

钼矿体一般以透镜状和似层状为主，走向为260 º～280º，倾向北，倾角为65 º～75º。矿体长一般100～300m，最长可达519m；倾斜延伸一般150～350m，最大可达442m；厚度一般为1～5 m，最厚12.88m；钼品位一般为0.08 %～0.20 %，最高可达2.00 %。

1.3 矿石特征

矿石中金属矿物主要是辉钼矿，局部还含有黄铜矿、黄铁矿及少量闪锌矿、方铅矿、斑铜矿、白钨矿、锐钛矿等（图 3）。非金属矿物以石英为主，其次是斜长石、钾长石、黑云母、白云母、绢云母、萤石、方解石、绿泥石、石榴石等。电子探针显示黄铜矿中含有一定量的Au和Ag，金红石中含W。Cu、Au、Ag、W可作为综合评价和找矿指示元素。

矿区矿石结构总体是以中-粗粒晶质（或变晶）等粒（或连续不等粒）结构为主，少部分晶质-隐晶质不连续不等粒结构。

矿区矿石的构造主要为细（网）脉状构造、细（网）脉浸染状构造、浸染状构造等（图 3）。由于含矿主岩不同矿石还具块状构造、片麻状构造、条带状构造、条痕状构造、斑杂构造等。

2 矿石S、Pb同位素特征 2.1 样品及其采制和加工处理方法

熊家山钼矿中的样品主要采自地下探矿坑道、钻孔岩芯以及地表采石场，岩石样新鲜无污染。首先将矿石样品破碎到0.30~0.45 mm，在双目镜下手工分离出高纯度的硫化物(主要为黄铜矿、辉钼矿和黄铁矿等)单矿物，镜下检查纯度达99 %以上；然后将单矿物样品在玛瑙钵中研磨成0.074 mm送实验室进行分析测试，每磨完一个样品需用药棉洒精对玛瑙钵进行仔细清洗，以保证制样过程无污染。

2.2 分析测试方法

硫同位素测试工作是在东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室完成，采用的是EA-MS连线分析。EA-MS连线分析法是把元素分析仪（EA）与气体同位素质谱仪（MS）（MAT-253）通过一个连续流接口连接起来，实现同位素分析。在本方法中，硫化物与硫酸盐等含硫矿物样品在元素分析仪中燃烧，释放出的气体在载气（He）的带动下，经气相色谱柱把SO₂分离出来，SO₂气体通过连续流接口与毛细管进入MAT-253质谱仪中进行硫同位素比值测定。硫同位素组成用δ³⁴S（‰）来表示^[4]：

$\delta {}^{34}S=\left[ \frac{{{\left( {}^{34}S/{}^{32}S \right)}_{样品}}}{{{\left( {}^{34}\text{S}/{}^{32}\text{S} \right)}_{\text{CDT}}}}-1 \right]\times 1000‰$

测试精度：δ³⁴S≤0.2‰。把待测矿物碎样，在镜下挑出单矿物，研磨至0.074mm以下，称取含S 20-100 μg待测样品，在1 020 ℃下氧化为SO₂，用Flash－EA与MAT-253质谱仪联机测试所得。精度：δ³⁴S≤0.2‰；

铅同位素的测试是按照GB/T17672-1999《岩石中铅锶钕同位素测定方法》标准完成的，仪器型号：ISOPROBE-T 热电离质谱仪，检测项目与参数铅同位素比值误差为2σ。通常情况下金属硫化物中的U和Th含量值相对都很低，其结晶以后，放射性成因形成的Pb的含量相对来说也是非常的低^[6]，因而硫化物单矿物中的Pb同位素组成的影响就可以忽略不计。

2.3 矿石S、Pb同位素特征 2.3.1 硫同位素特征

熊家山钼矿床矿化岩石中硫化物的硫同位素分析结果列于表 1，统计直方图如图 4所示。由表 1可见熊家山钼矿床矿化岩石中黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿硫同位素基本一致，δ³⁴S分布范围0.19 ‰～6.42 ‰，平均值为4.29‰，总体呈塔式分布（图 4）。其中，黄铜矿的硫同位素δ³⁴S =0.19 ‰～6.01 ‰，平均3.21 ‰；黄铁矿只分析了2个样品，硫同位素δ³⁴S =3.6 ‰～4.6 ‰，平均4.1 ‰；辉钼矿硫同位素δ³⁴S值比较集中，变化范围3.01 ‰～6.42 ‰，平均4.79 ‰。

2.3.2 铅同位素特征

熊家山钼矿床矿石和相关岩体铅同位素分析测试及相关参数计算结果列于表 2，其Pb同位素特征分述如下;

（1） 矿石Pb同位素.矿石中辉钼矿Pb同位素组成：²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.424～40.102，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.591～15.611，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=15.575～15.595。μ值变化于9.46～9.47之间，其平均为9.465；ω值变化于36.72～38.27之间，平均值为37.795，模式年龄变化范围大，为164.9～473.1Ma。

（2） 加里东期黑云斜长花岗岩Pb同位素.加里东期花岗岩Pb同位素组成：²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.324～38.353，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.575～15.589，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.998～18.114。μ值变化于9.46～9.48之间，其平均为9.47；ω值变化于37.6～38.27之间，平均值为37.935，模式年龄变化范围大，为367.9～434.3 Ma。

（3） 燕山期花岗岩铅同位素.燕山期花岗岩铅同位素组成：²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.3332～38.678，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.596～15.596，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.152～18.287。μ值变化于9.47～9.49之间，其平均为9.48；ω值变化于36.72～38.94之间，平均值为37.83，模式年龄范围比较大，为251.6～349 Ma。

3 讨论 3.1 硫同位素示踪成矿物质来源

熊家山钼矿床矿石中硫化物的δ³⁴S分布范围较窄（0.19 ‰～6.42 ‰），具有低的正值（平均4.29 ‰），总体呈塔式分布，具有深源硫特征，但与典型的幔源硫（0±2）相比明显偏高，说明有壳源硫的加入。与银山铜铅锌银矿床（δ³⁴S=-6.1 ‰～3．2 ‰）^{[4, 13]}和德兴铜矿床（铜厂δ³⁴S=-2.8 ‰～+3.1 ‰ ，平均值为+0.15 ‰；富家坞δ³⁴S=-0.6 ‰～+1.0 ‰，平均值为+0.48 ‰；朱砂红δ³⁴S=-4 ‰～+1.1 ‰，平均值为-0.48 ‰）^{[6, 7]}相比，也有明显不同，呈现δ³⁴S值偏高的特征。表明熊家山钼矿床硫的来源既不同于德兴铜矿床的壳幔混源 ^[2] ，也不同于银山铜铅锌银的地壳深部^{[4, 13]}，因此一定程度上支持孟祥金等（ 2007）提出的“熊家山钼矿床与德兴铜矿床、银山铜铅锌银矿床具有完全不同的成矿背景，熊家山钼矿不属于赣东北构造成矿区,而应归属于武夷隆起成矿带”的观点^[1]。但硫同位素并没有显示“完全以上地壳为主”^[1]的特征，而更可能是深源硫与地层或海水硫酸盐混合的结果。

3.2 铅同位素示踪成矿物质来源

除样品XJS-46的²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值较高外，其余矿石样品的铅同位素比值与燕山期花岗岩基本一致可能反映成矿与燕山期花岗岩有关，但也明显受到加里东期花岗岩的影响（图 5），这是因为加里东期花岗岩是主要的容矿围岩之一。样品XJS-46较高的²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值可能也是地层放射性成因铅加入的结果。因此，从矿石与燕山期花岗岩和加里东期花岗岩的铅同位素组成关系看，熊家山钼矿床铅的来源主要与燕山期花岗岩有关，但在成矿过程中混入了一些上地壳岩石中的铅。

在Zartman et al（1981）的铅构造模式图中（图 5），熊家山钼矿床矿石铅与燕山期花岗岩和加里东期花岗岩均显示造山带铅的特征；在Zartman et al（1981）铅同位素组成构造环境判别图也落入造山带铅的分布范围（图 6）；在铅同位素的 Δγ-Δβ成因分类图解中^[9]，落入俯冲带的岩浆作用成因铅源区与造山带铅和上地壳铅的过渡位置（图 7）。因此，熊家山钼矿床成矿可能与燕山期花岗岩浆活动有关，铅同位素组成具有造山带铅特征，在成矿过程中可能混入了部分上地壳岩石中的铅，这与微量元素地球化学特征指示成岩成矿构造环境一致^[9]。

熊家山钼矿床矿石铅同位素组成也与德兴铜矿床^{[2, 9]} 和银山铜铅锌银矿床^{[4, 13]}明显不同，也反映“熊家山钼矿床与德兴铜矿床、银山铜铅锌银矿床具有完全不同的成矿背景，熊家山钼矿不属于赣东北构造成矿区,而应归属于武夷隆起成矿带”（图 8）。

4 结论

(1) Au、Ag和W等伴生元素是矿石综合利用的元素，也可以作为找矿的指示元素。

(2) 硫和铅同位素特征表明，熊家山钼矿床成矿与燕山期花岗岩浆活动有关，成矿物质主要来源于岩浆热液，但上地壳岩石也可能提供了部分成矿物质。熊家山钼矿石铅同位素组成明显不同于具有壳幔混合源特点的德兴铜矿床和具有下地壳来源特点的银山铜铅锌银矿床，而显示岩浆作用成因和造山带铅特征，反映“熊家山钼矿床与德兴铜矿床、银山铜铅锌银矿床具有完全不同的成矿背景，熊家山钼矿不属于赣东北构造成矿区,而应归属于武夷隆起成矿带”。