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本文对东秦岭南沟钼矿床开展成矿年代学与地球化学综合研究。岩石地球化学研究表明:南沟钼矿床侵入岩为高钾钙碱性系列,高硅(71.79%～78.09%)、低钛(0.112%～0.268%)、富铝(11.69%～14.89%)、富碱(Na2O含量为2.21%～4.26%,K2O含量是4.01%～7.57%,K2O/Na2O在1.07～3.42之间)、Mg#低(16.44～42.50)、贫钙(0.2%～1.54%)。南沟矿区侵入岩稀土总量较低,轻重稀土分异明显,有弱的铕负异常,δCe有强的负异常,样品的Ce负异常可能是具有Ce负异常的沉积物俯冲重熔所致,反应了形成花岗岩的源区物质可能为俯冲的海相沉积物源的特征,且具有还原特征。稀土配分模式图解与上地壳配分模式十分相似,也指示了花岗岩的物源区有大量的上地壳物质参与。南沟钼矿区侵入岩的微量元素分析表明,具有较高浓度的大离子亲石元素(LILE、Rb、K等),具有相对低含量的高场强元素(HFSE:Zr、Hf等),过渡金属含量变化较大,明显富集Cu,Sc,Co。本区侵入岩贫Ba、Sr,富Rb、K。壳型花岗岩类Ba、Sr含量低,Rb含量高,而幔源型或壳幔同熔型花岗岩的Ba、Sr含量高,且贫Rb,指示本区含钼侵入岩多具有壳源物源的性质。岩石地球化学判别图解指示这些含钼岩体主要为同碰撞花岗岩和后碰撞花岗岩。利用锆石LA-ICP-MS法测定了东秦岭南沟钼矿区两个相对独立的白石尖和马脖壕两个矿段含矿侵入岩体的U-Pb年龄,同时采用辉钼矿Re-Os同位素方法直接测定上面两个矿段的成矿年龄。高精度的锆石LA-ICP-MS研究表明:白石尖矿段花岗岩中锆石206Pb/238U加权平均年龄为451.7±5.7Ma(MSWD=1.6),马脖壕矿段花岗岩锆石206Pb/238U加权平均年龄为109.8±4.1Ma(MSWD=1.17)。由此可见南沟钼矿区至少有两期岩浆活动:1)早古生代晚奥陶世(约451Ma)第一次岩浆活动;2)中生代早白垩世(约109Ma)第二次岩浆活动。辉钼矿的Re-Os同位素模式年龄研究表明:白石尖矿段辉钼矿Re-Os等时线年龄为103±17Ma(MSWD=0.84),马脖壕矿段辉钼矿Re-Os等时线年龄107.08±0.61Ma(MSWD=0.96)。综合上面两种同位素年龄数值结合地质情况表明:南沟钼矿区白石尖矿段和马脖壕矿段为同期形成,都为燕山期,对应于华北板块与扬子板块的碰撞造山后的东西向岩石圈大规模减薄作用。本文在准确厘定成岩成矿年龄的基础上,结合区内花岗岩和钼矿床的地质地球化学研究,探讨了东秦岭钼矿成岩成矿物质来源、地球动力学背景,建立了钼矿成矿模型,提出了区内钼矿找矿的方向。