何彤彤 華永成 逯文輝

摘要：西秦嶺是中國(guó)內(nèi)生礦床的重要成礦帶之一，目前已經(jīng)查明的有銅、鉬、鉛、鋅、金、銀等多金屬礦床數(shù)百個(gè)。對(duì)西秦嶺中部德烏魯巖體與美武巖體進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年，結(jié)果分別為241.6 Ma±5.3 Ma和237.0 Ma ±3.3 Ma，屬于中生代早期。地球化學(xué)研究結(jié)果顯示，巖石具有過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性S型花崗巖特征，輕稀土富集，重稀土虧損，具有明顯的Eu負(fù)異常特征。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，認(rèn)為中生代早期，德烏魯—美武地區(qū)經(jīng)歷了由擠壓向伸展的轉(zhuǎn)換，伴隨強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)，為西秦嶺提供了大量的花崗質(zhì)巖漿與成礦物質(zhì)。

關(guān)鍵詞：鋯石U-Pb測(cè)年;地球化學(xué)特征;構(gòu)造環(huán)境;成巖成礦關(guān)系;德烏魯—美武地區(qū)

中圖分類號(hào)：TD11?P618.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-1277（2020）07-0017-09?doi：10.11792/hj20200704

秦嶺造山帶作為中國(guó)中央造山帶的重要組成部分，是一條經(jīng)歷了多旋回、多構(gòu)造格局演化而形成的復(fù)合型造山帶[1]。西秦嶺造山帶是秦嶺造山帶的西延部分，夾持于揚(yáng)子、松潘、祁連和昆侖等多個(gè)微塊體之間。中生代，西秦嶺造山帶發(fā)育了一條近600 km長(zhǎng)的巨型花崗巖帶[2]，并伴隨大量與花崗巖有關(guān)的多金屬礦床形成。德烏魯—美武地區(qū)位于西秦嶺造山帶的西段，屬于西秦嶺銅、金、鎢、鉛、鋅、砷、汞成礦帶，以金最為突出，其次有鐵、銅、銻、鉛、鋅、鎢、砷、汞等十幾種礦產(chǎn)。已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地33處，其中鐵礦產(chǎn)地3處、銅礦產(chǎn)地8處、金礦產(chǎn)地19處、銻礦產(chǎn)地3處等。本文通過(guò)對(duì)德烏魯—美武地區(qū)中生代巖體進(jìn)行巖石學(xué)、地球化學(xué)及年代學(xué)工作，確定了其形成時(shí)代、構(gòu)造背景及成因，并對(duì)巖漿演化與成礦關(guān)系進(jìn)行了探討。

1?研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于西秦嶺造山帶西段，屬秦祁昆造山系秦嶺弧盆系之新堡—力士山復(fù)背斜南翼，以夏河—合作斷裂帶為界，北跨中秦嶺前陸盆地構(gòu)造區(qū)，南跨澤庫(kù)前陸盆地構(gòu)造區(qū)，屬西秦嶺造山帶宗務(wù)隆山—中秦嶺板內(nèi)裂陷構(gòu)造侵入巖帶。

研究區(qū)地層出露廣泛（見(jiàn)圖1）。其中，下石炭統(tǒng)巴都組（C1b）為海相碎屑巖-碳酸鹽沉積，夾有火山質(zhì)碎屑，以蘊(yùn)藏銅、鉛、鋅等礦化為特征;中二疊統(tǒng)毛毛隆組（P2m）、中—上三疊統(tǒng)古浪堤組（T2-3g）為海相碎屑巖-碳酸鹽形成的復(fù)理石沉積，其內(nèi)金、砷、汞、銻等元素克拉克值相對(duì)較高，是研究區(qū)重要的金、銅、砷、銻等的含礦地層;中侏羅統(tǒng)郎木寺組（J2lm）為火山巖及火山碎屑巖建造;新近系甘肅群（NG）為陸相碎屑巖沉積。侵入巖以印支期美武巖體、德烏魯巖體為主，位于研究區(qū)中東部和西北部，這2個(gè)巖體與礦化的關(guān)系極密切。

研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造線呈北西向—南東向展布，地層總體延伸方向與構(gòu)造線方向基本一致，發(fā)育走向大致平行的褶皺群。構(gòu)造變形主體為北西向—南東向的逆沖推覆構(gòu)造，伴生北北東向次級(jí)走滑斷裂。

2?巖石學(xué)特征

2.1?德烏魯巖體

1）花崗閃長(zhǎng)巖：半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石組成礦物包括斜長(zhǎng)石（50 %）、鉀長(zhǎng)石（10 %）、石英（20 %）、角閃石（10 %）、黑云母（10 %）等（見(jiàn)圖2-a），可見(jiàn)微量磷灰石。角閃石為自形長(zhǎng)柱狀，晶體邊緣發(fā)生輕微綠泥石化。

2）石英閃長(zhǎng)巖：半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石組成礦物包括斜長(zhǎng)石（60 %）、鉀長(zhǎng)石（5 %）、石英（8 %）、角閃石（15 %）、黑云母（12 %）等（見(jiàn)圖2-b）。斜長(zhǎng)石發(fā)育少量黏土化、絹云母化;鉀長(zhǎng)石卡式雙晶發(fā)育。石英多為不規(guī)則的他形粒狀，粒度相對(duì)長(zhǎng)石較細(xì)小。角閃石為自形長(zhǎng)柱狀，橫斷面呈多邊形或六邊形，晶體邊緣發(fā)生輕微綠泥石化。

2.2?美武巖體

1）花崗閃長(zhǎng)巖：中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石組成礦物包括斜長(zhǎng)石（60 %）、鉀長(zhǎng)石（15 %）、石英（15 %）、角閃石（5 %）和黑云母（5 %）等（見(jiàn)圖2-c）。斜長(zhǎng)石為相對(duì)自形的板條狀，晶體的棱邊多平直，發(fā)育不同程度的絹云母化、黏土化、簾石化。鉀長(zhǎng)石為他形粒狀，為正長(zhǎng)石、條紋長(zhǎng)石，條紋長(zhǎng)石見(jiàn)條紋結(jié)構(gòu)，局部微高嶺土化，粒度多小于2.0 mm，充填空隙分布。石英多為不規(guī)則他形粒狀，彼此呈鋸齒狀嵌布，一般分布于其他礦物的間隙中，消光不均勻，粒度多小于2.0 mm。暗色礦物為角閃石和黑云母，雜亂分布，粒度多小于1.0 mm。

2）石英閃長(zhǎng)巖：半自形柱狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石組成礦物包括斜長(zhǎng)石（60 %）、鉀長(zhǎng)石（10 %）、石英（15 %）、角閃石（5 %）、黑云母（10 %）等。斜長(zhǎng)石粒度多小于5.0 mm，發(fā)育中等程度的鈉黝簾石化，晶面渾濁，聚片雙晶發(fā)育，環(huán)帶發(fā)育，應(yīng)為中長(zhǎng)石;鉀長(zhǎng)石為正長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石，局部微高嶺土化。石英多為不規(guī)則他形粒狀，一般分布于其他礦物的間隙中，粒度相對(duì)長(zhǎng)石較細(xì)小，均小于1.0 mm，消光不均勻。角閃石為自形長(zhǎng)柱狀，橫斷面呈多邊形或六邊形，粒度多小于3.0 mm，晶體邊緣具有輕微綠泥石化。黑云母呈鱗片狀，粒度多小于1.0 mm。

3?樣品測(cè)試方法

用于鋯石U-Pb測(cè)年的樣品為德烏魯花崗閃長(zhǎng)巖（YP-3）和美武石英閃長(zhǎng)巖（YP-6），新鮮樣品在河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室分選出鋯石單礦物。將鋯石單礦物制成環(huán)氧樹脂靶，打磨和拋光至鋯石晶體核部出露。鋯石年齡在大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）法測(cè)定。采用氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，數(shù)據(jù)采集采用跳峰方式，單點(diǎn)停留時(shí)間分別設(shè)定為20 ms（Pb）和10 ms（U）。同位素外標(biāo)樣為標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500，計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)玻璃NIST600作為外標(biāo)樣，Si作為內(nèi)標(biāo)樣，分析方法及儀器參數(shù)見(jiàn)參考文獻(xiàn)[3]。數(shù)據(jù)處理采用Glitter（ver 4.0）軟件，各樣品的加權(quán)平均年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot[4]軟件。

主量、微量和稀土元素的分析在國(guó)土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素采用ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀進(jìn)行分析，微量和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行分析。

4?樣品測(cè)試結(jié)果與分析

4.1?鋯石U-Pb年齡

德烏魯花崗閃長(zhǎng)巖（YP-3）鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像見(jiàn)圖3。鋯石大部分呈自形—半自形，長(zhǎng)寬比大部分為3∶1，發(fā)育明顯的巖漿振蕩環(huán)帶和明暗相間條紋，表明其為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果見(jiàn)表1、圖4。18個(gè)測(cè)點(diǎn)的 206Pb/238U年齡介于229～253 Ma，年齡加權(quán)平均值為241.6 Ma±5.3 Ma（MSWD=7.6）。

美武石英閃長(zhǎng)巖（YP-6）鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像見(jiàn)圖5。鋯石自形程度高，長(zhǎng)寬比大部分為3∶1，發(fā)育明顯的巖漿振蕩環(huán)帶和明暗相間條紋，表明其為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果見(jiàn)表2、圖6。18個(gè)測(cè)點(diǎn)的 206Pb/238U年齡介于227～247 Ma，年齡加權(quán)平均值為237.0 Ma±3.3 Ma（MSWD=4.3）。

4.2?地球化學(xué)特征

4.2.1?主量元素

德烏魯、美武巖體主量元素分析結(jié)果及特征值見(jiàn)表3。

德烏魯、美武巖體的w（SiO2）為58.60 %～66.46 %，平均值為64.03 %;w（Al2O3）為14.48 %～18.90 %，平均值為15.56 %;w（TiO2）為0.36 %～1.05 %，平均值為0.60 %;全堿（w（Na2O+K2O））為4.78 %～7.17 %，w（K2O）/w（Na2O）值為0.29～1.17;鋁指數(shù)（A/CNK）為1.17～1.69;A/NK值為2.07～3.42;在A/CNK-A/NK圖解（見(jiàn)圖7-a））中，樣品均落在過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)，同時(shí)樣品均落在S型花崗巖區(qū)域內(nèi);在AR-w（SiO2）堿度率圖解（見(jiàn)圖7-b））中，樣品落在鈣堿性系列區(qū)域內(nèi)。

4.2.2?稀土元素和微量元素

德烏魯、美武巖體稀土元素和微量元素分析結(jié)果及特征值見(jiàn)表4。

稀土元素（REE）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為116.92×10-6～215.78×10-6，平均值為162.16×10-6;輕稀土元素（LREE）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為109.94×10-6～204.18×10-6，平均值為150.87×10-6;重稀土元素（HREE）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.98×10-6～13.10×10-6，平均值為11.29×10-6;w（LREE）/w（HREE）值為9.71～17.60，平均值為13.68;w（La）N/w（Yb）N值為12.36～34.28。德烏魯、美武巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖顯示，曲線右傾，斜率較大，輕、重稀土元素分餾程度高，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損;δEu為0.56～1.01，平均值為0.73，當(dāng)δEu>1.00時(shí)，為Eu正異常，反之則為Eu負(fù)異常。除樣品YP-3為Eu正異常外，其余樣品均為Eu負(fù)異常。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（見(jiàn)圖8-b））上，富集大離子親石元素（LILE）Rb、Ba，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Nb、P、Ti。

5?討?論

5.1?巖石類型

由上述巖石地球化學(xué)特征可知，德烏魯、美武巖體屬于過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石，樣品的A/CNK>1.10，表明這2個(gè)巖體具有S型花崗巖特征[4，9]?；◢忛W長(zhǎng)巖與石英閃長(zhǎng)巖的主量元素 SiO2、K2O+Na2O和Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，F(xiàn)eO、Fe2O3和MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，過(guò)渡元素Cr、Co、Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，微量元素P、Ti、Nb等的虧損可能是巖漿演化過(guò)程中磷灰石與磁鐵礦發(fā)生了分異作用;U、Th、Rb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，表明巖漿作用過(guò)程中可能有大陸地殼物質(zhì)的參與[10-12]。從稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖可以看出，曲線整體右傾，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，暗示巖漿源區(qū)可能有角閃石等礦物殘留。Eu負(fù)異常表明斜長(zhǎng)石在巖漿分離結(jié)晶作用過(guò)程中大量析出[13]。

5.2?巖體形成時(shí)代

鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示，德烏魯花崗閃長(zhǎng)巖和美武石英閃長(zhǎng)巖形成年齡分別241.6 Ma±5.3 Ma和237.0 Ma±3.3 Ma，與德烏魯石英閃長(zhǎng)巖鋯石 U-Pb加權(quán)平均年齡238.6 Ma±1.5 Ma[14]、美武花崗閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡242 Ma±2 Ma[15]基本一致。冶力關(guān)石英閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡245 Ma±6 Ma與夏河?xùn)|部石英閃長(zhǎng)斑巖鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡238 Ma±4 Ma[16]相近，表明西秦嶺造山帶在印支早期發(fā)生了大規(guī)模的巖漿活動(dòng)。

5.3?構(gòu)造環(huán)境

靳曉野等[14，17]研究認(rèn)為德烏魯巖體具有火山弧型巖漿巖的特征，金維浚等[16]研究認(rèn)為西秦嶺花崗巖具有活動(dòng)陸緣環(huán)境的特征。本次研究的德烏魯巖體的3個(gè)樣品與美武巖體的5個(gè)樣品，在w（Y）-w（Nb）圖解（見(jiàn)圖9-a））中，樣品落在了同碰撞與火山弧區(qū)域內(nèi)，在w（Y+Nb）-w（Rb）圖解（見(jiàn)圖9-b））中，樣品落在了火山弧區(qū)域內(nèi)，表明德烏魯、美武巖體可能形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境下。

5.4?花崗巖的構(gòu)造環(huán)境及其與成礦的關(guān)系

中生代早期，秦嶺造山帶經(jīng)歷了重要的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變，由以擠壓為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨煺估瓘垶橹鞯臉?gòu)造體制[18]。造山型礦床最有利的成礦時(shí)間應(yīng)為造山過(guò)程中擠壓向伸展拉張轉(zhuǎn)換的階段，在構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的花崗質(zhì)巖漿與成礦流體[19-21]，德烏魯巖體與美武巖體可能形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境下的島弧陸緣弧花崗巖漿活動(dòng)帶，以鈣堿性S型花崗巖為主，俯沖板塊的部分熔融，成礦類型以斑巖型—淺成低溫?zé)嵋盒蜑橹?，形成了銅、金、鎢、鉛、鋅、砷、汞等礦床系列[22-24]。

西秦嶺印支期頻繁的巖漿活動(dòng)，S型花崗巖從造山帶基底帶入大量成礦物質(zhì)[25]，為該區(qū)域成礦作用提供了熱源和充足的物源。多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)成礦物質(zhì)起到二次富集的作用，并為含礦熱液的運(yùn)移提供了通道，最終富集成礦。德烏魯巖體周邊北西向逆沖斷裂與北東向平移斷裂交匯處已發(fā)現(xiàn)老豆金礦床、吉利金礦床、崗岔金礦床、下坎木倉(cāng)金礦床等多處淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床和德烏魯、南辦等矽卡巖型銅（金）礦床;美武巖體周邊已發(fā)現(xiàn)美仁鐵礦床、峽黑建崗銅礦點(diǎn)等多處礦產(chǎn)。

6?結(jié)?論

1）德烏魯與美武巖體屬于S型花崗巖，具有過(guò)鋁質(zhì)及鈣堿性巖石特征，Eu負(fù)異常表明在巖漿演化過(guò)程中結(jié)晶出了大量的斜長(zhǎng)石。

2）鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示，德烏魯巖體年齡為241.6 Ma±5.3 Ma，美武巖體年齡為237.0 Ma±3.3 Ma，二者均形成于中生代早期。

3）中生代早期，秦嶺造山帶經(jīng)歷了由以擠壓為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨煺估瓘垶橹鞯臉?gòu)造體制的轉(zhuǎn)變，為礦床形成提供了大量的花崗質(zhì)巖漿與成礦流體。

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