趙辛敏,郭周平,白 赟,張江偉,燕洲泉

(1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054; 2. 自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054; 3. 核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610052)

0 引 言

火山成因塊狀硫化物礦床(Volcanogenic Massive Sulfide Deposits，簡(jiǎn)稱“VMS型礦床”)規(guī)模大、品位高、分布廣泛，往往成群成帶產(chǎn)出，是全球銅、鋅、鉛和硫鐵的重要來(lái)源，同時(shí)伴有金、銀、鈷、鎘、銦等多種有用組分。全球各時(shí)代形成的805個(gè)VMS型礦床金屬儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：古生代形成的VMS型礦床金屬儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于其他時(shí)代的總和；該類礦床在空間上與海相火山巖關(guān)系密切，其成因主要與海底熱液對(duì)流循環(huán)成礦作用有關(guān)。VMS型礦床的分類方案眾多，比較典型且被普遍認(rèn)同的分類方案是按構(gòu)造環(huán)境劃分為塞浦路斯(Cyprus)型、黑礦(Kuroko)型、別子(Besshi)型和諾蘭達(dá)(Noranada)型。隨著全球大量VMS型礦床的系統(tǒng)研究，其成礦特征、成礦機(jī)制和成礦模式等認(rèn)識(shí)不斷深化。

祁連山位于華北板塊西南緣，與秦嶺、昆侖一起構(gòu)成了中國(guó)大陸內(nèi)部巨型的中央造山帶。作為中國(guó)海相火山巖最發(fā)育的早古生代造山帶，特別是作為中國(guó)及世界上最重要的塊狀硫化物成礦省之一，因發(fā)育以酸性和基性海相火山巖為容礦巖石的“黑礦型”(白銀礦田、清水溝—白柳溝礦田)和“塞浦路斯型”(石居里、九個(gè)泉)塊狀硫化物礦床而聞名于世。冷龍嶺火山巖帶在區(qū)域上是白銀火山巖帶和清水溝—白柳溝火山巖帶在北祁連構(gòu)造帶的連接部位(圖1)，白銀礦田作為中國(guó)銅多金屬塊狀硫化物礦床的典型代表，前人對(duì)礦田內(nèi)各礦床及礦區(qū)火山巖的地質(zhì)地球化學(xué)特征、形成時(shí)代與環(huán)境、成礦流體和物質(zhì)來(lái)源等方面進(jìn)行了大量研究，深入探討了礦床成因，總結(jié)出各種成礦模型，成為科學(xué)理論指導(dǎo)礦床勘查的典范。清水溝—白柳溝火山巖帶作為北祁連酸性火山巖分布面積大且最為集中的地區(qū)，亦是尋找白銀式塊狀硫化物礦床的有利地段，而與白銀火山巖帶的連接部位冷龍嶺火山巖帶研究相對(duì)較少。

直河銅礦位于北祁連構(gòu)造帶中東段的冷龍嶺火山巖帶內(nèi)，銅礦化賦存于基性火山巖中，并有噴流巖相伴生，礦化特征與塞浦路斯型塊狀硫化物礦床相似。相比于白銀火山巖帶和清水溝—白柳溝火山巖帶，冷龍嶺火山巖帶及相關(guān)礦床的研究近幾年才積累了一些資料，對(duì)揭示該區(qū)成礦背景與成礦特征取得了一些進(jìn)展，但區(qū)內(nèi)典型的塞浦路斯型礦床還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道，各類型礦床之間的關(guān)系及區(qū)域成礦規(guī)律研究還比較薄弱。基于此，本文以直河銅礦含礦火山巖為主要研究對(duì)象，通過(guò)鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石地球化學(xué)的分析研究，討論火山巖的形成時(shí)代、巖石成因及地球動(dòng)力學(xué)背景，為認(rèn)識(shí)礦床成因和區(qū)域成礦規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

底圖引自文獻(xiàn)[50]圖1 北祁連古裂谷-板塊構(gòu)造體制示意圖Fig.1 Simplified Geological Map Showing the Paleorift and Plate Tectonic System in the Northern Qilian

祁連造山帶位于中央造山系西段，夾持于華北板塊、塔里木板塊和柴達(dá)木板塊之間，呈NW向延伸，長(zhǎng)約1 200 km，寬100～300 km，是一個(gè)具有典型溝-弧-盆體系的早古生代造山帶(圖1)。直河銅礦產(chǎn)于北祁連構(gòu)造帶中東段冷龍嶺火山巖帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)出露地層包括下奧陶統(tǒng)陰溝群火山巖組與碎屑巖組、中奧陶統(tǒng)大梁組、上奧陶統(tǒng)扣門(mén)子組、下志留統(tǒng)骯臟溝組、上泥盆統(tǒng)老君山組，以及二疊系、三疊系、第四系(圖2)。其中，主要地層為下奧陶統(tǒng)陰溝群火山巖組，該套火山巖巖石組成較復(fù)雜：下部以噴溢相為主，由玄武巖、玄武安山巖、安山巖組成，自下而上巖性顯示出由基性變?yōu)橹行缘内厔?shì)；上部以爆發(fā)相為主，除中基性火山熔巖外，主要是火山碎屑巖，包括火山集塊巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r及石英安山巖等。區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，多呈NW—SE向展布，發(fā)育緊閉型線狀褶曲及NW向斷裂，局部發(fā)育NE或NNE向短軸褶皺平移斷層。褶皺構(gòu)造主要為冷龍嶺復(fù)式向斜，斷裂以紅直大斷裂、下紅溝—銀燦剪切斷裂等為主。冷龍嶺火山巖帶火山機(jī)構(gòu)發(fā)育，形成若干火山噴發(fā)中心，呈NW—SE向長(zhǎng)條狀分布，如俄博溝、銀燦、浪力克、瓦尕宰、紅腰線等火山噴發(fā)中心，火山活動(dòng)可為成礦提供物質(zhì)來(lái)源，礦床產(chǎn)出形態(tài)還受火山機(jī)構(gòu)控制。區(qū)內(nèi)侵入巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，分布面積廣泛，從基性—酸性至堿性均較發(fā)育，其中加里東期花崗閃長(zhǎng)巖出露面積較大。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

北祁連直河銅礦位于直河上游，地理坐標(biāo)點(diǎn)為(37°40′42″N，101°36′16″E)，由青海門(mén)源縣城向北經(jīng)老虎溝至倒腰溝，交通較為方便。大地構(gòu)造位置位于北祁連褶皺帶冷龍嶺復(fù)式背斜之北翼。礦區(qū)出露地層主要為下奧陶統(tǒng)陰溝群火山巖組和碎屑巖組，銅礦賦存于陰溝群火山巖組中[圖3(a)、(b)]。巖性主要為中基性熔巖、熔巖碎屑巖，夾少量砂巖、泥質(zhì)板巖等，熔巖以基性玄武巖及安山巖為主，局部夾安山玢巖、玄武質(zhì)安山巖等。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要表現(xiàn)為地殼表部構(gòu)造層次的脆性破碎，節(jié)理、裂隙及斷裂發(fā)育；主要斷裂發(fā)育在陰溝群火山巖組與泥盆系老君山組之間的區(qū)域性逆斷層，斷層走向297°～300°，傾向SW，區(qū)內(nèi)可見(jiàn)長(zhǎng)度為15 km，東西兩端延伸出研究區(qū)(圖2)。礦區(qū)出露少量蛇紋石化輝橄巖、輝長(zhǎng)巖，與火山巖組成蛇綠巖組合[圖3(c)]。蛇綠巖中Cu、Zn、Ni、Co含量較高，與區(qū)內(nèi)的成礦元素一致，Cu、Zn與塞浦路斯型銅礦石成分相同，Ni、Co主要與基性—超基性巖中礦化有關(guān)。

圖2 北祁連直河銅礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Simplified Geological Map of Zhihe Cu Deposit in the Northern Qilian

圖3 直河銅礦巖石及礦化特征Fig.3 Outcrop and Mineralization Features of Zhihe Cu Deposit

直河銅礦化主要產(chǎn)于陰溝群基性熔巖中，并有噴流巖(碧玉巖)相伴生[圖3(d)、(e)]。含礦火山巖(細(xì)碧巖)呈灰綠色塊狀構(gòu)造、斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為細(xì)碧結(jié)構(gòu)。巖石中斑晶由斜長(zhǎng)石組成，體積分?jǐn)?shù)約為10%，斑晶形態(tài)呈半自形板狀，粒徑一般在0.5～1.0 mm，基質(zhì)由斜長(zhǎng)石、細(xì)小輝石、火山玻璃及少量金屬礦物組成，斜長(zhǎng)石晶體呈小板條狀交錯(cuò)雜亂分布，其空隙常被細(xì)小輝石與火山玻璃充填，呈間隱間粒結(jié)構(gòu)，細(xì)碧巖露頭可見(jiàn)孔雀石化[圖3(f)]。目前已發(fā)現(xiàn)2條銅礦體，礦體呈似層狀或長(zhǎng)透鏡狀，礦體長(zhǎng)100～300 m，厚1.24～3.67 m，Cu平均品位為2.25%～3.89%；礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造呈他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、致密塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等；主要礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦及少量磁鐵礦[圖3(g)～(i)]；脈石礦物主要為石英、方解石、綠泥石等；礦石類型為黃鐵礦型塊狀硫化物銅礦石。地表可見(jiàn)2條長(zhǎng)200～500 m的褐鐵礦化、黃鐵礦化蝕變帶，寬度10～20 m，走向95°～100°，銅礦體產(chǎn)于蝕變帶內(nèi)，走向與蝕變帶延伸方向基本一致；主要蝕變類型為褐鐵礦化、黃鉀鐵礬化、孔雀石化、黃鐵礦化、黃銅礦化和碳酸鹽化。礦床類型屬于塞浦路斯型礦床。

3 樣品采集及分析方法

用于鋯石U-Pb年代學(xué)測(cè)試的細(xì)碧巖樣品采自北祁連直河礦區(qū)露天地表。鋯石分選采用浮選和電磁選方法完成。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年測(cè)試分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，采用Agilent 7500型 ICP-MS儀和德國(guó)Lambda Physik公司的ComPex 102ARF準(zhǔn)分子激光器(工作物質(zhì)為ArF，波長(zhǎng)為193 nm)以及MicroLas公司Geo-Las 200M光學(xué)系統(tǒng)聯(lián)機(jī)進(jìn)行。激光剝蝕斑束直徑為30 μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40 μm,以氦氣為載氣。采取單點(diǎn)剝蝕，每完成5個(gè)分析點(diǎn)的樣品測(cè)定，加測(cè)標(biāo)樣一次。鋯石年齡計(jì)算采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，元素含量采用NISTSRM610作為外標(biāo)、Si作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal程序完成，年齡計(jì)算使用Isoplot 3.00程序完成。具體測(cè)試過(guò)程及數(shù)據(jù)處理方法參考文獻(xiàn)[56]。

巖石地球化學(xué)樣品采集自直河礦區(qū)相對(duì)新鮮的巖石，在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行主量、微量及稀土元素分析。主量元素采用X射線熒光光譜分析(XRF)在X熒光光譜儀(3080E)上測(cè)定，精度優(yōu)于2%～5%。微量和稀土元素利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)在離子質(zhì)譜儀(X-series)上測(cè)試完成，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%。在測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)多次測(cè)試USGS參考樣品來(lái)檢測(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)質(zhì)量，分析條件及流程參考文獻(xiàn)[57]。

4 結(jié)果分析

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡特征

北祁連直河銅礦細(xì)碧巖鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1。鋯石以自形粒狀為主，顆粒較大，粒徑多為60～120 μm。陰極發(fā)光圖像揭示大部分鋯石具有清晰的巖漿韻律環(huán)帶(圖4)。細(xì)碧巖鋯石U含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為(2 919～4 886)×10，Th含量為(748～3 338)×10，Th/U值為0.39～0.70，平均值為0.59，顯示出巖漿鋯石的特點(diǎn)。細(xì)碧巖樣品共測(cè)定20個(gè)分析點(diǎn)，分析點(diǎn)ZH1-13、16、18因鋯石燒穿而數(shù)據(jù)異常，剩余17個(gè)分析點(diǎn)均投影于諧和曲線上或附近，具有非常一致的年齡，變化于(463±6)～(451±6)Ma[圖5(a)]。其Pb/U加權(quán)平均年齡為(457.1±2.8)Ma，平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.31[圖5(b)]，代表了巖漿結(jié)晶年齡，表明其形成于晚奧陶世。

圖4 細(xì)碧巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL Images of Zircons from Spilite

圖5 細(xì)碧巖鋯石U-Pb年齡諧和曲線及年齡分布Fig.5 Concordia Diagram and Distribution of Zircon U-Pb Ages of Spilite

表1 細(xì)碧巖LA-ICP-MS鋯石 U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope of Spilite

4.2 地球化學(xué)特征

4.2.1 主量元素

直河銅礦細(xì)碧巖主量、微量和稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。細(xì)碧巖SiO含量為49.65%～51.43%，平均值為50.68%，與中國(guó)甘肅老虎山地區(qū)、西藏雅魯藏布江地區(qū)、山西恒曲地區(qū)，西班牙Huelva地區(qū)，印度孟美地區(qū)及澳大利亞新南威爾士Nundle地區(qū)等出現(xiàn)的細(xì)碧巖SiO含量較為一致。在TAS圖解[圖6(a)]中，樣品落在玄武巖、粗面玄武巖區(qū)域；在抗蝕變?cè)氐腘b/Y-Zr/TiO圖解[圖6(b)]中，樣品主要落在玄武巖、亞堿性玄武巖區(qū)域。細(xì)碧巖NaO含量為4.20%～4.62%，KO含量為0.55%～0.76%，NaO/KO值為5.80～7.97，CaO/NaO值為1.36～1.87，與根據(jù)CaO/NaO值小于1.9和NaO含量大于3.5%來(lái)界定的細(xì)碧巖類一致。玄武質(zhì)火山巖TiO含量很穩(wěn)定且不易變化，大體代表了源區(qū)特征；直河銅礦細(xì)碧巖TiO含量(1.12%～1.37%)明顯區(qū)別于具有低TiO(含量為0.7%)特點(diǎn)的島弧拉斑玄武巖，而介于其與洋脊玄武巖(TiO含量為1.8%)之間。

表2 細(xì)碧巖主量、微量和稀土元素分析結(jié)果Table 2 Analysis Results of Major, Trace and Rare Earth Elements of Spilite

4.2.2 微量和稀土元素

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖7(a)]中，細(xì)碧巖大離子親石元素Rb、Ba、Th、U相對(duì)于相鄰高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf強(qiáng)烈富集，表現(xiàn)出明顯的Nb-Ta負(fù)異常特征，顯示其形成與板塊俯沖作用有關(guān)。細(xì)碧巖具有較低的稀土元素總含量((42.45～55.63)×10)，LREE/HREE值為1.44～2.26，(La/Yb)值為0.70～1.42，顯示輕、重稀土元素分餾作用不明顯，輕稀土元素輕微虧損；細(xì)碧巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式呈相似的平坦曲線，具有明顯的Eu負(fù)異常特征[圖7(b)]。

底圖引自文獻(xiàn)[67]和[68]圖6 細(xì)碧巖TAS圖解和Nb/Y-Zr/TiO2圖解Fig.6 Diagrams of TAS and Nb/Y-Zr/TiO2 of Spilite

ws為樣品含量;wc為球粒隕石含量;wp為原始地幔含量；同一圖中相同線條對(duì)應(yīng)不同樣品；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值引自文獻(xiàn)[62]圖7 細(xì)碧巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig.7 Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram and Chondrite-normalized REE Pattern of Spilite

5 討 論

5.1 巖石成因

北祁連直河銅礦細(xì)碧巖TiO含量(1.12%～1.37%)介于島弧拉斑玄武巖(TiO含量為0.7%)和洋脊玄武巖(TiO含量為1.8%)之間，顯示出二者的過(guò)渡性質(zhì)；FeO含量為10.81%～11.56%(平均值為11.16%)，低于現(xiàn)代島弧FeO平均含量(12%～17%)，而接近弧后盆地玄武巖FeO含量(11%～14%)，這說(shuō)明構(gòu)造背景可能與弧后環(huán)境更為相似。前人比較島弧和弧后玄武巖特征后得出，弧后玄武巖比島弧玄武巖具有高Ti、V、Zr和Nb含量，島弧玄武巖Nb含量通常小于2×10；而直河銅礦細(xì)碧巖Nb含量為(2.25～5.35)×10，表明其可能形成于弧后盆地。

直河銅礦細(xì)碧巖La/Nb值為0.99～1.37，遠(yuǎn)小于典型陸殼巖石(La/Nb值大于12)，證明陸殼物質(zhì)對(duì)其同化混染作用不明顯；La/Nb值接近但大于原始地幔、MORB和OIB(La/Nb值接近于1)，可能是俯沖流體加入的結(jié)果，因?yàn)楦_流體可以少量遷移輕稀土元素，而Nb則是完全不遷移的，說(shuō)明其可能是受俯沖流體改造的虧損地幔部分熔融產(chǎn)物。同時(shí)，直河銅礦細(xì)碧巖Yb含量小于5×10，Ta含量小于1×10，Ta/Yb值小于0.5，也表明巖漿源區(qū)存在與俯沖帶有關(guān)的組分。在源區(qū)特征上，弧后盆地在早期階段因受俯沖作用的影響，其MORB型地幔源區(qū)往往受到俯沖流體的改造，熔融形成的玄武巖通常含有俯沖流體的地球化學(xué)信號(hào)。例如，沒(méi)有受到俯沖流體改造的原始地幔或者M(jìn)ORB型虧損地幔Zr/Hf值通常約為36，而受到俯沖流體改造的地幔Zr/Hf值則要明顯降低。直河銅礦細(xì)碧巖Zr/Hf值為25.16～28.25，說(shuō)明其源區(qū)確實(shí)受到了俯沖流體的改造。直河銅礦細(xì)碧巖強(qiáng)烈富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，且具有明顯的Nb-Ta負(fù)異常，顯示出島弧火山巖的特征，而稀土元素配分模式呈平坦型以及輕稀土元素輕微虧損的特征，與洋脊玄武巖(N-MORB)類似；其地球化學(xué)特征介于島弧火山巖和洋脊玄武巖之間，與世界上一些典型的受到俯沖流體/熔體交代作用的弧后盆地玄武巖特征類似。

5.2 成巖成礦時(shí)代

直河銅礦賦礦基性火山巖(細(xì)碧巖)具有島弧和洋中脊的雙重特征，形成于弧后盆地環(huán)境，屬于塞浦路斯型塊狀硫化物礦床?；鹕匠梢驂K狀硫化物礦床的形成時(shí)代一般與火山時(shí)代接近，根據(jù)含礦火山巖鋯石U-Pb年齡((457.1±2.8)Ma)可確定直河銅礦成礦時(shí)代可能為晚奧陶世，為北祁連塞浦路斯型塊狀硫化物礦床形成時(shí)代為中—晚奧陶世(469～453 Ma)進(jìn)一步提供了佐證。

區(qū)域上冷龍嶺火山巖帶內(nèi)俄博溝火山巖鋯石U-Pb年齡為(460.2±0.9)Ma，浪力克次火山巖型銅礦賦礦石英閃長(zhǎng)玢巖與安山巖鋯石U-Pb年齡分別為(461.5±7.3)Ma和(479.2±9.9)Ma，銀燦黑礦型銅鋅鉛礦玄武巖和流紋巖鋯石U-Pb年齡分別為(457.0±9.1)Ma和(467.8±6.7)Ma，毛藏寺斑巖型銅鉬礦二長(zhǎng)花崗斑巖鋯石U-Pb年齡為(455.8±3.1)Ma。本次研究的直河銅礦細(xì)碧巖年齡與這些高精度同位素年代學(xué)數(shù)據(jù)具有一致性，說(shuō)明冷龍嶺火山巖帶內(nèi)各類型礦床的成礦時(shí)代主要為中—晚奧陶世。

5.3 地球動(dòng)力學(xué)背景

由海底火山噴流形成的塊狀硫化物礦床幾乎均與拉張環(huán)境有關(guān)。目前，已知有利于塊狀硫化物礦床形成的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境主要有大陸邊緣裂谷區(qū)、島弧裂谷區(qū)、大洋擴(kuò)張脊和弧后擴(kuò)張盆地。北祁連造山帶內(nèi)塊狀硫化物礦床研究表明，白銀廠礦田形成于中奧陶世島弧裂谷環(huán)境，清水溝—白柳溝礦田形成于中寒武世大陸裂谷環(huán)境，石居里、九個(gè)泉等塊狀硫化物銅礦床形成于中奧陶世弧后擴(kuò)張脊環(huán)境。冷龍嶺火山巖帶內(nèi)與直河銅礦細(xì)碧巖同一時(shí)代的巖漿巖，如銀燦黑礦型銅鋅鉛礦發(fā)育的一套玄武巖-流紋巖形成于洋內(nèi)島弧裂谷環(huán)境，浪力克次火山巖型銅礦發(fā)育的一套高鎂安山質(zhì)巖石組合形成于洋內(nèi)島弧環(huán)境，毛藏寺斑巖型銅鉬礦與成礦有關(guān)的二長(zhǎng)花崗斑巖顯示埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征，是俯沖洋殼(含海洋沉積物)部分熔融形成的產(chǎn)物。

直河銅礦細(xì)碧巖在構(gòu)造判別圖解[圖8(a)～(c)]中，樣品均落在N-MORB和火山弧玄武巖區(qū)域，表現(xiàn)出兩種特征共存的現(xiàn)象；在3Tb-Th-2Ta圖解[圖8(d)]中，樣品主要分布于弧后盆地區(qū)域。從圖8可以看出，直河銅礦成巖成礦應(yīng)屬弧后盆地巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。北祁連早古生代島弧和弧后盆地熔巖研究揭示，弧后盆地火山巖的性質(zhì)可反映弧后擴(kuò)張程度，最年輕的島弧裂谷化產(chǎn)物表現(xiàn)為具有強(qiáng)烈的消減帶信號(hào)，而弧后擴(kuò)張作用相對(duì)成熟階段的產(chǎn)物則表現(xiàn)為具有強(qiáng)烈的MORB習(xí)性。直河弧后盆地火山巖同時(shí)具有島弧和MORB的雙重特點(diǎn)，相對(duì)更顯示強(qiáng)烈的消減帶信號(hào)，同時(shí)與銀燦島弧裂谷型雙峰式火山巖時(shí)空關(guān)系緊密，且位于北祁連早古生代弧后盆地單元南部，應(yīng)屬于初始的島弧裂谷階段弧后盆地巖漿系統(tǒng)的產(chǎn)物，與冷龍嶺火山巖帶弧巖漿巖共同構(gòu)成了弧-盆巖漿活動(dòng)體系。

5.4 區(qū)域成礦系統(tǒng)

若要形成塊狀硫化物礦床，火山噴發(fā)之后海底熱鹵水對(duì)流循環(huán)是必不可少的地質(zhì)作用。實(shí)驗(yàn)表明，海底火山巖與循環(huán)熱海水間發(fā)生著交換反應(yīng)，巖石從海水中得到HO、CO、NaO 等，逐步形成了細(xì)碧-石英角斑質(zhì)巖石礦物組合，而循環(huán)對(duì)流海水則從巖石中溶濾出K、Ca、Cu、Pb、Zn、Ag、Au等元素形成含礦熱液。由此可見(jiàn)，水-巖交換反應(yīng)是形成細(xì)碧-石英角斑巖的重要一環(huán)，巖石鈉化越強(qiáng)烈，細(xì)碧-石英角斑巖化越徹底，說(shuō)明水-巖交換反應(yīng)越充分，循環(huán)對(duì)流熱液體系所攜帶的金屬成礦物質(zhì)越多，越有利于塊狀硫化物礦床的形成。著名的白銀廠礦田含礦巖系為細(xì)碧-石英角斑巖系列，石居里礦床含礦基性巖為細(xì)碧巖，均顯示出水-巖交換反應(yīng)強(qiáng)烈充分，循環(huán)對(duì)流熱液體系從海底火山巖中溶濾出的金屬成礦物質(zhì)較多，成礦規(guī)模較大，而冷龍嶺火山巖帶內(nèi)銀燦銅鋅鉛礦含礦巖系為玄武巖-流紋巖組合，水-巖交換反應(yīng)不充分，細(xì)碧-石英角斑巖化很弱，因此，銀燦銅鋅鉛礦規(guī)模較小(小型)。本文研究的直河塞浦路斯型銅礦含礦巖石為細(xì)碧巖，水-巖交換反應(yīng)較為強(qiáng)烈，顯示出較好的成礦潛力(圖9)。

AⅠ+AⅡ?yàn)榘鍍?nèi)堿性玄武巖;AⅡ+C為板內(nèi)拉斑玄武巖;B為P-MORB;D為N-MORB;C+D為火山弧玄武巖;ICA為島弧鈣堿性玄武巖;PIAT為初始島弧拉斑玄武巖;CA為大陸堿性玄武巖;BA為弧后盆地玄武巖;CT為大陸拉斑玄武巖;IAT為島弧拉斑玄武巖;N-MORB為正常型洋脊玄武巖;E-MORB為富集型洋脊玄武巖;OIB為洋島玄武巖;TH為拉斑系列;TR為過(guò)渡系列;ALK為堿性系列;底圖引自文獻(xiàn)[96]～[98]圖8 細(xì)碧巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.8 Tectonic Setting Discrimination Diagrams of Spilite

底圖引自文獻(xiàn)[99]圖9 細(xì)碧巖SiO2-Na2O圖解Fig.9 Diagram of SiO2-Na2O of Spilite

結(jié)合區(qū)域礦床研究，冷龍嶺火山巖帶加里東期奧陶紀(jì)主要成礦類型可分為4類：與基性火山巖有關(guān)的塞浦路斯型銅礦(直河)、與長(zhǎng)英質(zhì)火山巖有關(guān)的黑礦型銅鋅鉛礦(銀燦)、與火山通道內(nèi)次火山巖相關(guān)的銅礦(浪力克)以及與中酸性侵入巖有關(guān)的斑巖型銅鉬礦(毛藏寺)。這4種成礦類型均為北祁連洋俯沖消減階段弧-盆背景下成礦作用的產(chǎn)物，共同構(gòu)成了冷龍嶺火山巖帶奧陶紀(jì)洋內(nèi)弧-盆成礦系統(tǒng)(圖10)。由于具體成礦環(huán)境的不同，礦床的成礦作用有所差別，總體表現(xiàn)出VMS成礦系統(tǒng)與斑巖成礦系統(tǒng)共存的特征。

圖10 冷龍嶺火山巖帶奧陶紀(jì)弧-盆成礦系統(tǒng)Fig.10 Ordovician Arc-basin Metallogenic System in Lenglongling Volcanic Belt

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)北祁連直河銅礦賦礦火山巖(細(xì)碧巖)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(457.1±2.8)Ma，表明直河銅礦成巖成礦時(shí)代為晚奧陶世，為北祁連塞浦路斯型塊狀硫化物礦床形成時(shí)代為中—晚奧陶世進(jìn)一步提供了佐證。

(2)直河銅礦細(xì)碧巖TiO含量(1.12%～1.37%)介于島弧拉斑玄武巖和洋脊玄武巖之間，大離子親石元素強(qiáng)烈富集，Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損，類似島弧火山巖特征，而球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式呈輕稀土元素虧損的特征，與洋脊玄武巖(N-MORB)類似，指示直河銅礦成巖成礦屬于弧后盆地巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

(3)直河銅礦含礦火山巖鈉化較強(qiáng)(NaO含量大于4%)，說(shuō)明水-巖交換反應(yīng)強(qiáng)烈，循環(huán)對(duì)流熱液體系可從海底火山巖中溶濾出較多的金屬成礦物質(zhì)，顯示出較好的成礦潛力。直河塞浦路斯型銅礦與同處于冷龍嶺火山巖帶的銀燦黑礦型銅鋅鉛礦、浪力克次火山巖型銅礦、毛藏寺斑巖型銅鉬礦共同構(gòu)成了奧陶紀(jì)洋內(nèi)弧-盆成礦系統(tǒng)。

西安地質(zhì)調(diào)查中心(西北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心)是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局直屬的全國(guó)六大區(qū)中心之一，主要承擔(dān)西北地區(qū)地質(zhì)調(diào)查、科技創(chuàng)新、科學(xué)普及和相關(guān)綜合研究等社會(huì)公益性服務(wù)工作。在基礎(chǔ)與礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查研究方面，以夏林圻研究員為代表的團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事火山巖、火山作用與成礦關(guān)系研究，在北祁連火山作用與成礦、中亞晚古生代大規(guī)?；鹕阶饔煤痛箨憳?gòu)造與火山作用關(guān)系等方面做出了突出貢獻(xiàn)！近年來(lái)，西安地質(zhì)調(diào)查中心在西北地區(qū)，特別是昆侖成礦帶錳鋰鉛鋅銅鈷鎳等找礦中取得重大找礦突破和成礦理論創(chuàng)新成果，并大力促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化服務(wù)社會(huì)需求，引領(lǐng)地勘基金和商業(yè)性勘查成效顯著，為西北地區(qū)綠色礦業(yè)發(fā)展規(guī)劃和民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了資源保障和科學(xué)依據(jù)，為新時(shí)期礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了示范經(jīng)驗(yàn)。衷心祝愿西安地質(zhì)調(diào)查中心在“支撐國(guó)家、服務(wù)社會(huì)、科技創(chuàng)新、綠色發(fā)展、保障資源、保護(hù)生態(tài)”管理方針的指導(dǎo)下，早日建成世界一流新型大區(qū)地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)！