龐緒成，韓迪，縱瑞，段啟超，張巖，張?chǎng)?/p>

(1.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450003)

0 引 言

華北南緣小秦嶺地區(qū)是我國(guó)的金銀等礦產(chǎn)主要成礦區(qū)。大量研究認(rèn)為，花崗巖與區(qū)內(nèi)的金銀成礦關(guān)系密切，花崗巖體不僅控制著礦床的規(guī)模大小、產(chǎn)出位置，而且提供了成礦所需的成礦流體和物質(zhì)來(lái)源等，直接或間接控制著礦床的成因類型[1-5]。長(zhǎng)期以來(lái)確定巖體的侵位年齡是研究區(qū)域礦床成礦機(jī)制及作用的重要方向。小秦嶺有娘娘山、文峪、華山、小河等4種主要花崗巖體，其中大部分金銀礦形成時(shí)間與燕山晚期花崗巖相近：娘娘山巖體Rb-Sr和K-Ar全巖等時(shí)線年齡分別為135.3，102.3 Ma，二長(zhǎng)花崗巖U-Pb年齡為(141.7±2.5)Ma；文峪巖體二長(zhǎng)花崗巖U-Pb年齡為(138.4±2.5)Ma；華山復(fù)式巖基中大夫峪巖體粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖U-Pb年齡為(142.6±1.4)Ma[6-11]。

有關(guān)小河巖體的年齡目前爭(zhēng)議較大，主要有：(1)根據(jù)小河巖體與高山河組的關(guān)系，對(duì)巖體侵位時(shí)間有999 Ma和1 463 Ma兩種觀點(diǎn)。馮明伸等[12]根據(jù)巖體侵位于高山河群中，采用999 Ma作為小河巖體的侵位年齡；喻積賢等[13]根據(jù)高山河組有該巖體礫石和小河巖體被高山河組覆蓋的產(chǎn)狀等特征認(rèn)為，同位素年齡為1 463 Ma。(2)鄧亞婷等[14]利用Rb-Sr全巖等時(shí)線測(cè)得被小河巖體侵入的糜棱片麻巖帶同位素測(cè)年值為(1 635.9±922)Ma，認(rèn)為小河巖體為中條晚期(1 400～1 600 Ma)。(3)李春麟等[15]根據(jù)小河花崗巖鋯石U-Pb定年(2 328±14)Ma(MSWD=0.85)，得出小河巖體形成于古元古代早期。

上述年齡存在的明顯問(wèn)題是：首先，馮明伸等用高山河組是不整合于小河巖體之上的正常接觸關(guān)系排除999 Ma的小河巖體的成巖年齡；其次，李春麟等測(cè)得的(2 328±14)Ma鋯石U-Pb年齡與倪志耀等[16]確定太華群基底(2 349.10±46.98)Ma(角閃石40Ar/39Ar等時(shí)線)至(2 675±2)Ma(鋯石207Pb/206Pb)的年齡十分接近，因此，很大可能該年齡代表的是小河巖體形成過(guò)程中俘獲的太華群變質(zhì)巖的鋯石年齡；第三，鄧亞婷等測(cè)得的(1 635.9±922)Ma是被小河巖體侵入的糜棱片麻巖帶的年齡，即動(dòng)力變質(zhì)年齡，結(jié)果誤差較大，只能限定小河巖體大致的年齡范圍。

小河巖體是區(qū)內(nèi)的主要巖體，精確的年齡有利于對(duì)小秦嶺地質(zhì)發(fā)展的深入認(rèn)識(shí)，對(duì)小秦嶺南帶的找礦也有重要意義。鑒于此，本文對(duì)小河巖體的花崗巖采集了樣品，用鋯石U-Pb同位素測(cè)試技術(shù)進(jìn)行精確測(cè)年，重新確定小河巖體的年齡，以期提高小河巖體年齡的精準(zhǔn)度。

1 地質(zhì)背景

小河巖體位于豫陜交界的華北克拉通南緣，小秦嶺金銀礦田南部。小秦嶺金銀礦田北以太要斷裂為界，南以小河斷裂為界。新太古界太華群中深變質(zhì)巖在區(qū)域廣泛出露。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，呈EW向展布為主，主要褶皺為老鴉岔背斜[17-22]。華山巖體、文峪巖體、娘娘山巖體和小河巖體為小秦嶺的主要花崗巖侵入體，前三者均形成于燕山期，后者形成時(shí)代有爭(zhēng)議。頻繁的巖漿侵入和強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)，為區(qū)內(nèi)成礦提供了有利條件，金屬礦產(chǎn)資源豐富，小秦嶺地區(qū)已成為我國(guó)第二大產(chǎn)金區(qū)[23-27](圖1)。

圖1 小秦嶺地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[15]修改)

小河巖體位于小秦嶺南緣，小河斷裂南側(cè)，呈近EW向帶狀展布。小河巖體的北、東部為太華群變質(zhì)基底，西南部與官道口群高山河組相接觸。小河巖體為一復(fù)雜深成復(fù)合巖體，具有I型、S型特征。巖石的稀土元素含量較高，輕稀土富集，Eu虧損，與地殼花崗巖基本一致,也接近于東秦嶺I型花崗巖。巖體內(nèi)見(jiàn)有以變閃長(zhǎng)巖脈為主不同時(shí)代的脈巖，還有少量的輝綠巖脈、石英脈和花崗偉晶巖脈，且見(jiàn)較多的黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖捕擄體，說(shuō)明巖體具有邊緣相和頂部相特征。巖石平均原子量20.66，小于區(qū)內(nèi)產(chǎn)于臺(tái)穹區(qū)的各時(shí)代花崗巖序列，與其所處的臺(tái)凹構(gòu)造巖區(qū)一致。巖石成分富硅堿、貧鈣鎂，巖漿逐漸趨向偏酸偏堿[28-33]。小河花崗巖呈細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，以二長(zhǎng)花崗巖為主。

二長(zhǎng)花崗巖：灰黃色-肉紅色，中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部具弱片麻狀構(gòu)造。礦物粒徑多為2～5 mm，晶粒間緊密接觸，雜亂排列。主要礦物為鉀長(zhǎng)石(35%～40%)、斜長(zhǎng)石(30%～35%)、石英(約25%)，黑云母(小于5%)，副礦物為磷灰石、鋯石和黃鐵礦，區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖普遍具弱絹云母化蝕變，交代較為明顯。次生絹云母含量1%～5%。局部巖石達(dá)到鉀長(zhǎng)花崗巖的程度。長(zhǎng)石以他形板狀為主，極少許呈半自形板狀，大小不等，晶粒間局部緊密接觸，雜亂排列，極個(gè)別微隙發(fā)育，成分有斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，其中斜長(zhǎng)石可見(jiàn)聚片雙晶，但不甚明顯，雙晶紋略顯彎曲變形，具輕微黏土礦物化、絹云母化等略顯渾濁，常被鉀長(zhǎng)石、石英交代；鉀長(zhǎng)石主要為微斜長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石，前者具格子雙晶，后者見(jiàn)有條紋結(jié)構(gòu)，極個(gè)別可見(jiàn)簡(jiǎn)單雙晶，波狀消光，個(gè)別顆粒內(nèi)部見(jiàn)有斜長(zhǎng)石交代殘留,具輕微黏土礦物化等蝕變而顯得干凈。石英呈不規(guī)則粒狀，大小不等，呈聚集狀或分散狀填隙分布于長(zhǎng)石間隙中，雜亂排列，極個(gè)別微隙發(fā)育，常常交代長(zhǎng)石，交代方式多呈穿孔狀或呈蠕蟲(chóng)狀，個(gè)別顆粒內(nèi)部見(jiàn)有長(zhǎng)石交代殘留，無(wú)色透明，波狀消光。黑云母褐黃色，多色性明顯，分布于長(zhǎng)英質(zhì)間隙中或巖石微隙中，局部稍稍明顯，常常被絹云母、金屬礦物細(xì)粒交代。金屬礦物，他形-半自形粒狀，較為細(xì)小，局部偶見(jiàn)。巖體中可見(jiàn)較多的黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖捕擄體，顯示邊緣相和頂部相特征(圖2)。

圖2 小河巖體的二長(zhǎng)花崗巖

1-花崗巖；2-地層界限；3-斷裂構(gòu)造；4-背斜；5-金礦床；6-鋯石采樣位置及編號(hào)；7-研究區(qū)位置

2 鋯石LA-ICP-MS測(cè)試

2.1 測(cè)試方法

3件測(cè)年樣品分別采自小河花崗巖體中的二長(zhǎng)花崗巖(XH-1、γ-1)和鉀長(zhǎng)花崗巖(DJN003)(圖1)。樣品經(jīng)破碎、篩選、重選及磁選后，在雙目鏡下挑純，鋯石顆粒達(dá)到晶形完整、無(wú)明顯裂隙、透明度較好的標(biāo)準(zhǔn),制成樣品靶，通過(guò)掃描電鏡的陰極熒光譜儀，顯微觀察以及拍攝鋯石CL圖像，最終完成鋯石的U-Pb同位素測(cè)定[34-35]。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年樣品測(cè)試在中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，使用儀器為ELANDRC-e型等離子質(zhì)譜儀和GeoLasPro 195 nm型準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)。利用ICP-MS DataCal軟件進(jìn)行初始測(cè)試數(shù)據(jù)處理。對(duì)普通Pb按照Andersen Tom方法校正，鋯石U-Pb定年諧和圖及加權(quán)平均年齡圖由ISOPLOT3.0軟件計(jì)算繪制[36-37]。單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)誤差為±1σ(表1)。

表1 小河花崗巖體鋯石U-Pb定年測(cè)試結(jié)果

2.2 測(cè)試樣品特征

3件測(cè)年樣品的手標(biāo)本、鏡下特征，鋯石CL圖像如圖3所示。

圖3 小河花崗巖體鋯石CL圖像

樣品XH-1：巖性為二長(zhǎng)花崗巖，肉紅色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英，含有少量角閃石、黑云母。鏡下斜長(zhǎng)石見(jiàn)聚片雙晶，但特征不明顯，雙晶紋稍有彎曲變形，有輕微黏土礦物化以及絹云母化；鉀長(zhǎng)石，主要是微斜長(zhǎng)石(具格子雙晶)和條紋長(zhǎng)石，少數(shù)見(jiàn)簡(jiǎn)單雙晶，波狀消光特征；石英呈不規(guī)則粒狀，大小不等，呈聚集狀或分散狀填隙分布于長(zhǎng)石間隙中，雜亂排列；金屬礦物呈他形-半自形粒狀，較細(xì)小，局部偶見(jiàn)。CL圖像中鋯石晶體形態(tài)四方雙錐狀，金剛光澤，大部分淺黃色-無(wú)色透明，長(zhǎng)柱狀為主，少數(shù)不規(guī)則狀，大小不一，粒徑長(zhǎng)軸為60～120 μm，寬軸為25～50 μm，長(zhǎng)寬比為1∶1～4∶1。自形程度較好，具有明暗相間的條帶狀結(jié)構(gòu)和較為清晰的韻律震蕩環(huán)帶。

樣品γ-1：巖性為二長(zhǎng)花崗巖，灰白-淺肉紅色，似斑狀或花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英，角閃石和少量黑云母。鏡下的斜長(zhǎng)石隱約可見(jiàn)聚片雙晶，具彎曲變形特征，因被鉀長(zhǎng)石交代，具絹云母化及輕微碳酸鹽礦物化等蝕變；鉀長(zhǎng)石主要為微斜長(zhǎng)石和少部分正長(zhǎng)石，前者見(jiàn)有不甚明顯的格子狀雙晶，波狀消光，內(nèi)部見(jiàn)有斜長(zhǎng)石交代殘留；石英呈不規(guī)則粒狀，大小不等，聚集狀或分散狀填隙分布于長(zhǎng)石間隙中，雜亂排列；金屬礦物呈細(xì)粒狀，填隙分布于巖石微隙中，局部偶見(jiàn)。CL圖像中鋯石晶體無(wú)色，透明-半透明-不透明，自形-半自形長(zhǎng)柱狀為主，少數(shù)球狀、不規(guī)則狀，粒徑長(zhǎng)軸為75～325 μm，寬軸為50～125 μm，長(zhǎng)寬比為1∶1～4∶1。自形程度較好，扇形分帶結(jié)構(gòu)，環(huán)帶清晰，有部分存在黑色包裹體和裂紋。

樣品DJN003：巖性為鉀長(zhǎng)花崗巖，肉紅色，主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英，角閃石和少量黑云母。鏡下的鉀長(zhǎng)石主要是微斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石，半自形板狀，晶面上發(fā)生了泥化，雜亂分布；斜長(zhǎng)石成分為半自形板狀更長(zhǎng)石，具有絹云母化；石英呈不規(guī)則粒狀，聚集狀或分散狀填隙分布于長(zhǎng)石間隙中。CL圖像中鋯石晶體無(wú)色透明，多數(shù)為渾圓狀、滴狀、球狀等，大小不一，粒徑長(zhǎng)軸為60～120 μm，寬軸為30～85 μm，長(zhǎng)寬比為1∶1～3∶1。環(huán)帶清晰，但晶形大多不完整，部分鋯石邊緣發(fā)育較窄蝕變邊，即有二次生長(zhǎng)的亮邊，被強(qiáng)烈熔蝕。

整體而言，測(cè)年樣品中的鋯石CL圖像顯示，顆粒大部分為無(wú)色透明，有部分存在黑色包裹體和裂紋。鋯石晶形大部分比較完整，多數(shù)為長(zhǎng)柱狀，少部分為不規(guī)則狀，內(nèi)部韻律震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰，具備典型巖漿結(jié)晶鋯石特征。同時(shí)有少量鋯石邊緣圓化，具有殘留的核部結(jié)構(gòu)，為繼承鋯石。

2.3 測(cè)試結(jié)果

3件測(cè)年樣品每件均測(cè)點(diǎn)20個(gè)，鋯石U-Pb定年諧和圖及加權(quán)平均年齡圖見(jiàn)圖4。

圖4 小河花崗巖體鋯石U-Pb諧和圖及加權(quán)平均年齡圖

樣品XH-1二長(zhǎng)花崗巖樣品總的鉛丟失較多，在20個(gè)測(cè)點(diǎn)中，有180-5-01，03，04，07，09，10，11，13，15，16，17，18等12個(gè)測(cè)點(diǎn)的諧和度低于85%，從年齡計(jì)算中剔除。其余8個(gè)測(cè)點(diǎn)均位于或接近207Pb/235U-206Pb/238U一致線，測(cè)得U-Pb年齡為(2 114±120)～(917±240)Ma，加權(quán)平均年齡值為(1 530±240)Ma(n=8，MSWD=66)(圖4(a))。

樣品γ-1二長(zhǎng)花崗巖的20個(gè)測(cè)點(diǎn)中，有180-6-01，10，15，19，20等5點(diǎn)的諧和度低于90%，另有180-6-02，08，09，10等3個(gè)測(cè)點(diǎn)明顯偏離207Pb/235U-206Pb/238U一致線，將其除去。有12個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)定值位于或接近一致線，測(cè)得U-Pb年齡為(582±180)～(1 865±89)Ma，根據(jù)這12測(cè)點(diǎn)計(jì)算的加權(quán)平均年齡為(1 361±100)Ma(n=12，MSWD=192)(圖4(b))。

樣品DJN003鉀長(zhǎng)花崗巖，20個(gè)測(cè)點(diǎn)中的180-4-10測(cè)點(diǎn)諧和度低于90%，另有180-6-11,20,等2個(gè)測(cè)點(diǎn)明顯偏離207Pb/235U-206Pb/238U一致線，在年齡計(jì)算中剔除。有17個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)定值位于一致線上，其206Pb/238U年齡為(391±470)～(1 795±29)Ma，這17測(cè)點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為(1 769±70)Ma(n=17，MSWD=6.8)(圖4(c))。

2.4 小河花崗巖年齡

從以上樣品測(cè)試結(jié)果看，XH-1樣品的精度最低，20個(gè)測(cè)點(diǎn)中，有16個(gè)諧和度低于90%，諧和度大于85%的8個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)也不集中；γ-1和DJN003分別有5個(gè)和3個(gè)樣品的諧和度低于90%，樣品總體質(zhì)量較高，尤其是DJN003樣品，多數(shù)集中在U-Pb一致線附近，MSWD值最低，質(zhì)量最好，具有代表性。造成樣品測(cè)點(diǎn)諧和度低的原因很復(fù)雜，很可能與巖體形成時(shí)間長(zhǎng)、區(qū)域經(jīng)歷多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和熱變質(zhì)事件有關(guān)。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使巖體遭受了不同程度的變質(zhì)、變形，導(dǎo)致鉛丟失，影響了樣品的質(zhì)量和代表性，尤其是XH-1，這從樣品的計(jì)算誤差可以看出來(lái)。

從3個(gè)樣品的年齡區(qū)間看，上限為1 769～2 114 Ma，為古元古代(晚期)；下限為391～917 Ma，自中元古代到早古生代，跨度較大，γ-1的年齡為(582±180)～(1 865±89)Ma，年齡區(qū)間最大，加權(quán)平均年齡(1 361±100)Ma(n=12，MSWD=192)；XH-1的年齡為(917±240)～(2 114±120)Ma，年齡區(qū)間次之，加權(quán)平均年齡(1 530±240)Ma(n=8，MSWD=66)；DJN003的年齡為(391±470)～(1 769±29)Ma，加權(quán)平均年齡為(1 795±70)Ma(n=17，MSWD=6.8)。

3 地質(zhì)意義

3.1 樣品精度的地質(zhì)意義

DJN003樣品的20個(gè)測(cè)點(diǎn)中有17個(gè)諧和度大于90%，且集中在U-Pb一致線附近，17個(gè)測(cè)點(diǎn)的加權(quán)平均年齡(1 795±70)Ma，MSWD=6.8，在3個(gè)樣品中最好，與平均值的偏離最小。結(jié)合其他2個(gè)樣品的上限值(1 865±89)Ma和(2 114±120)Ma，該年齡基本可以代表小河巖體的侵位時(shí)間，即古元古代末期，相當(dāng)中條運(yùn)動(dòng)晚期。

從樣品測(cè)試結(jié)果看，XH-1樣品的精度最低，20個(gè)測(cè)點(diǎn)中，有16個(gè)諧和度低于90%，可能是樣品受到了后期強(qiáng)烈的地質(zhì)事件改造，鋯石鉛丟失嚴(yán)重，MSWD=66也可作為輔助證明；γ-1有5個(gè)樣品的諧和度低于90%，另有3個(gè)偏離諧和線較大，MSWD=192。樣品年齡的高M(jìn)SWD值，可能暗示測(cè)試的鋯石不是同一環(huán)境下形成的，或被后期地質(zhì)事件強(qiáng)烈改造過(guò)，即鋯石中鉛的丟失很可能與巖體形成時(shí)間長(zhǎng)、區(qū)域經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和熱變質(zhì)事件有關(guān)。

γ-1樣品的加權(quán)平均年齡(1 361±100)Ma(n=12，MSWD=192)，XH-1的加權(quán)平均年齡(1 530±240)Ma(n=8，MSWD=66)，暗示小河巖體在熊耳期的中晚期可能經(jīng)受過(guò)多次強(qiáng)烈的變質(zhì)作用。

3.2 對(duì)區(qū)域地質(zhì)事件的聯(lián)系

測(cè)年結(jié)果表明，小河巖體形成于古元古代末中條造山運(yùn)動(dòng)晚期，在中元古代早期的熊耳期巖漿噴發(fā)背景下，受到強(qiáng)烈的變質(zhì)作用。

從測(cè)年數(shù)據(jù)看，小河巖漿侵入時(shí)間在(1 795±70)Ma前后，即古元古代造山紀(jì)(2 050～1 800)Ma的末期，巖漿侵入活動(dòng)隨著造山紀(jì)末中條運(yùn)動(dòng)的結(jié)束和夷平面形成，華北陸塊東、南部持續(xù)隆升進(jìn)入尾聲[38]。隨之而來(lái)的是小秦嶺南東的崤山-熊耳山-外方山一帶的大范圍、大規(guī)模、強(qiáng)烈、多期次、長(zhǎng)期的中基-中酸性巖漿噴發(fā)活動(dòng)，形成了熊耳群火山巖(1 400～1 900 Ma)[16]，在熊耳晚期蓋層紀(jì)(1 600～1 400 Ma)時(shí)期，小河巖體受到了較強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿作用影響，巖石發(fā)生輕度變質(zhì)和巖脈侵入。狹帶紀(jì)后，雖有多期巖脈穿插到巖體中，但規(guī)模有限。換言之，小河花崗巖的侵入為大規(guī)模熊耳期巖漿噴發(fā)的能量預(yù)備，止于熊耳期巖漿噴發(fā)，同時(shí)受到熊耳中晚期大規(guī)模的巖漿噴發(fā)作用影響，產(chǎn)生了程度不同的變質(zhì)作用和脈巖侵入，此后雖有多項(xiàng)脈巖侵入，但規(guī)模有限，顯示區(qū)域巖漿活動(dòng)方式為孕育侵入-強(qiáng)力噴發(fā)-能量減弱的侵入歷程。

3.3 與區(qū)域礦床的關(guān)系

區(qū)域上，小秦嶺地區(qū)的金銀礦床主要形成于印支-燕山期，時(shí)間在120～160 Ma間[39-42]，與小河巖體的侵入時(shí)代差距巨大，小河巖體對(duì)區(qū)域礦床的成礦貢獻(xiàn)可能有限。

4 結(jié) 論

(1)小河巖體是多期形成的，巖漿的侵入時(shí)間在造山紀(jì)末期，絕對(duì)年齡值(1 795±70)Ma前后，巖性以二長(zhǎng)花崗巖為主。

(2)小河花崗巖形成之后，在熊耳中晚期，受到規(guī)模性的變質(zhì)作用和巖脈侵入。在狹帶紀(jì)之后，雖有多期的構(gòu)造巖漿作用，形成穿插到巖體中的多期巖脈，但規(guī)模強(qiáng)度都有限。