豫西熊耳山多金屬礦集區(qū)成礦物質(zhì)來源研究：來自鉛同位素的地球化學(xué)證據(jù)

祝朝輝，尉向東，宋鋒，李明立，劉淑霞，杜春彥，張震，王濤

1)河南省國土資源科學(xué)研究院，鄭州，450053；2) 河南省國土資源廳花崗巖與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州，450053

內(nèi)容提要: 河南省熊耳山地區(qū)已查明金、鉬、鉛鋅各類礦床(點(diǎn))數(shù)十個(gè)，顯示出較好的成礦潛力。但礦床成礦物質(zhì)來源的研究卻非常薄弱，已有的研究也存在不同的認(rèn)識(shí)，本文系統(tǒng)收集了熊耳山地區(qū)地層、巖漿巖及各類礦石的鉛同位素組成，并計(jì)算了相關(guān)鉛同位素參數(shù)，通過詳細(xì)的鉛同位素?cái)?shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)對(duì)比，研究了礦集區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)來源。結(jié)果表明：熊耳山多金屬礦集區(qū)成礦物質(zhì)主要來自于巖漿巖。依據(jù)透巖漿流體成礦體系，巖漿源區(qū)物質(zhì)是與富集成礦物質(zhì)的流體經(jīng)過充分巖石—流體相互作用的太華群古老基底物質(zhì)，具有與地表出露太華古老基底變質(zhì)核雜巖完全不同的鉛同位素組成。

豫西熊耳山地區(qū)自從1978年祁雨溝金礦發(fā)現(xiàn)已來，掀起了尋找金礦的熱潮，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大、中型金礦10多個(gè)，使熊耳山地區(qū)成為我國著名的金礦集中區(qū)之一(姚軍明等，2009)。近年來，本區(qū)鉬礦和鉛鋅銀礦找礦也獲得新突破，相繼發(fā)現(xiàn)了雷門溝大型鉬礦和沙溝銀鉛鋅礦、鐵爐坪銀鉛礦等一系列中、小型銀鉛鋅多金屬礦床。同時(shí)，豫西熊耳山地區(qū)成巖成礦作用地質(zhì)地球化學(xué)研究也一直備受國內(nèi)外學(xué)者的重視，積累了大量研究資料和認(rèn)識(shí)。這些研究主要集中于成礦流體來源(范宏瑞等，2000；陳衍景等，2004，2007；Chen et al．，2005，2006，2008，2009；Fan et al．，2011；)、成巖成礦年代學(xué)(王義天等，2001；李永峰等，2005，2006；毛景文等，2006；姚軍明等，2009；肖娥等，2012)和成礦動(dòng)力學(xué)背景以及礦床成礦模型(王義天等，2002；陳衍景等， 2003；Chen et al．，2004；李諾等，2008；)等方面。但是，對(duì)熊耳山多金屬礦集區(qū)成礦物質(zhì)來源的研究非常有限，已有的研究仍然存在一些分歧，甚至于相互矛盾。比如，部分研究者認(rèn)為本區(qū)及鄰區(qū)金礦成礦物質(zhì)主要來自殼幔層同熔的燕山期花崗質(zhì)鈣堿性巖漿，部分來自上地殼太華群變質(zhì)巖(金偉等1994，聶鳳軍等，2001)；或者認(rèn)為熊耳山金、銀礦床成礦物質(zhì)來自于太華群，具殼幔混合源特征(范宏瑞等，1994；陳旺，1995；周迪，2010)；亦有研究者認(rèn)為熊耳群和太華群不可能是成礦物質(zhì)的主要來源，富含放射成因鉛的官道口群和欒川群淺變質(zhì)碳硅泥巖建造是不可或缺的成礦物源(陳衍景等，2004；郭東升等，2007)；更有學(xué)者認(rèn)為太古宙太華群結(jié)晶基底、燕山期花崗巖類、中生代中基性巖墻都不是金的成礦物質(zhì)源區(qū)，該地區(qū)成礦物質(zhì)來自于造山帶環(huán)境下殼幔相互作用過程中的多種相關(guān)地質(zhì)體，成礦流體主要來自于地幔(王團(tuán)華等，2009)。如何有效確定成礦物質(zhì)來源，是礦床學(xué)研究的重要內(nèi)容，也是正確厘定礦床成因，指導(dǎo)勘查工作的有效手段。

目前，在礦質(zhì)研究中，鉛同位素作為一種有效手段，已應(yīng)用于幾乎所有的金屬甚至非金屬礦床，起到了重要作用。隨著礦床地球化學(xué)研究的不斷深入，一個(gè)礦床的礦質(zhì)來源已不能簡(jiǎn)單地說來自于地球的某個(gè)圈層，需要把礦質(zhì)來源定位到礦區(qū)的某個(gè)具體巖體或?qū)游唬@樣才有實(shí)際意義(張乾等，2000)。本文系統(tǒng)收集熊耳山地區(qū)地層、巖漿巖和各類礦石鉛同位素?cái)?shù)據(jù)，并且計(jì)算了相關(guān)參數(shù)，通過鉛同位素的詳細(xì)對(duì)比，以其確定熊耳山地區(qū)各類礦床的成礦物質(zhì)來源。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

豫西熊耳山地區(qū)位于華北克拉通南緣，在區(qū)域大地構(gòu)造位置上位于秦嶺造山帶北緣東段，南部緊鄰北秦嶺造山帶，其東、西邊界為洛寧斷陷盆地和伊川—潭頭等新生代斷陷盆地，南、北邊界分別是馬超營斷裂(MF)和三門峽—寶豐斷裂(SBF)，馬超營斷裂以南為欒川斷裂(LF)(圖1)。

熊耳山地區(qū)為一典型的變質(zhì)核雜巖帶(王志光等，1997a；張進(jìn)江等，1998；石銓曾等， 2004)，該變質(zhì)核雜巖帶北部沿洛寧斷裂與洛寧盆地相拆離，南部沿太華群與熊耳群不整合界線與熊耳群相拆離，太華群古老變質(zhì)基底為該變質(zhì)核雜巖的核部(王志光等，1997a)，據(jù)巖性組合不同分為上、下兩個(gè)亞群，下亞群為深成雜巖系，以TTG 長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖為主，占太華群出露總厚度的60%～70%，是華北克拉通南緣新太古代地殼的主要組成部分，巖性主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖和角閃斜長(zhǎng)片麻巖；上亞群主要為表殼巖系，主要為片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、大理巖、石英巖、磁鐵石英巖等變火山—沉積巖系，現(xiàn)多呈大小不一的巖層、巖塊分散漂浮于TTG片麻巖中(張國偉等，2001)。在熊耳地體四周，特別是南部和北部，廣泛發(fā)育1750Ma左右的熊耳群安山巖系(Zhao et al.，2002，2004b)，熊耳群角度不整合在太華超群之上，其形成構(gòu)造背景有多種解釋(陳衍景等，1992；趙太平等，2007)，熊耳群主體為一套由玄武安山巖、安山玢巖、杏仁狀安山巖、英安巖、流紋巖組成的火山巖系。熊耳群以南則出露新元古代官道口群濱淺海相陸源碎屑—碳酸鹽巖—火山巖建造或含疊層石碳酸鹽巖沉積建造，欒川群陸源碎屑—碳酸鹽巖—堿性火山巖沉積組合。熊耳群北側(cè)出露中一新元古代、早古生代、晚古生代和三疊系地層。

本區(qū)經(jīng)歷古元古代到中生代多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育(圖1)，主體構(gòu)造格局以近東西向斷裂構(gòu)造和北東向斷層為主。近東西向的馬超營斷裂(MF)為本區(qū)最大的主導(dǎo)斷裂，前人研究認(rèn)為該斷層經(jīng)歷了早期的韌性變形及晚期脆性變形活動(dòng)(石銓曾等，2004；張?jiān)竦龋?006)，且認(rèn)為該斷層屬中生代北秦嶺造山帶疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造帶的一部分。馬超營斷裂以北發(fā)育多條NE—NEE向斷層，自西向東分別為洛寧斷裂、康山—七里坪斷裂、陶村—馬元斷裂、伊川—潭頭斷裂等在平面上呈近等距性分布(王志光等，1997b)，在斷層帶及其附近有大量金礦床和鉛鋅銀多金屬礦床產(chǎn)出。

熊耳山地區(qū)中生代強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)使區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了大規(guī)模的地幔隆升、伸展構(gòu)造、拆離斷層、薄皮構(gòu)造，形成大量花崗巖基與花崗質(zhì)侵入巖體、巖脈(盧欣祥，1994；盧欣祥等，2002；李永峰，2005；龐振山，2006)。規(guī)模較大的花崗巖體主要有蒿坪、五丈山、花山、金山廟等，它們多集中在熊耳地體的核部，構(gòu)成WNW向的花山花崗巖基(陳衍景等，2003)；規(guī)模較小的斑巖類小巖體則成群成片分布，單個(gè)巖體出露面積常不足0.5km2，并蘊(yùn)涵祁雨溝爆破角礫巖型金礦、雷門溝斑巖鉬礦。在空間分布上，無論大巖體還是小巖體大多數(shù)產(chǎn)于太華群內(nèi)，侵位高度主要達(dá)到太華群與熊耳群的接觸面附近，僅有少數(shù)小巖體受交叉斷裂的控制而定位于接觸面以上的熊耳群內(nèi)。

自20世紀(jì)70年代祁雨溝大型金礦床發(fā)現(xiàn)以來，本區(qū)已找到了大、中型金礦床10多個(gè)，成為東秦嶺地區(qū)又一個(gè)黃金產(chǎn)出集中區(qū)。此外，還有鐵爐坪、篙坪溝大—中型銀(鉛)礦。這些礦床主要分布于燕山期花山花崗巖基的外圍及洛寧斷裂、康山—七里坪斷裂等NE向斷裂帶附近(圖1)。按其產(chǎn)出形式這些礦床可以分成三種類型：① 構(gòu)造蝕變巖型(占80%以上)；② 石英脈型；③ 斑巖—爆破角礫巖型。除爆破角礫巖型礦床嚴(yán)格受角礫巖筒及花崗斑巖體控制之外，另兩種類型的礦床在太華群和熊耳群地層中均有發(fā)現(xiàn)，說明這些礦床的產(chǎn)出位置并不受地層性質(zhì)控制，而受燕山期花崗(斑)巖體和斷裂構(gòu)造制約。

圖1 豫西熊耳山區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Chen et al.，2005)Fig. 1 Sketch map of regional geology of Xiong’er Mountain (Modified after Chen et al., 2005)Ar3—Pt1—新太古界—古元古界太華超群變質(zhì)基底; Pt2x—中元古界熊耳群安山巖建造; Pt2g+Pt3l—中元古界官道口群和新元古界欒川群; Pt2r—T—中元古界汝陽群—三疊系地層; K—Kz—白堊紀(jì)—新生代沖積物。巖體名稱：WZS—五丈山巖體; HP—蒿坪巖體; JSM—金山廟巖體。斷裂名稱：STF—三門—鐵爐坪斷裂; KQF—康山—七里坪斷裂; HQF—紅莊—青崗坪斷裂; TMF—陶村—馬園斷裂; SBF—三門峽—寶豐斷裂; SDF—商南—丹鳳斷裂; MF—馬超營斷裂; LF—欒川斷裂。礦床名稱：a—依次為洛寧縣沙溝銀鉛鋅礦床; b—洛寧縣蒿坪溝銀鉛礦; c—洛寧縣鐵爐坪銀鉛礦; d—洛寧縣小池溝金礦; e—欒川縣康山金銀鉛礦; f—洛寧縣上宮金礦; g—洛寧縣虎溝金礦; h—欒川縣紅莊金礦; i—洛寧縣青崗坪金礦; j—欒川縣潭頭金礦; k—嵩縣瑤溝金礦; l—嵩縣前河金礦; m—嵩縣雷門溝鉬礦; n—嵩縣祁雨溝金礦 Ar3—Pt1—Taihua Supergroup, metamorphic basement of Neoarchean—Paleoproterozoic; Pt2x—Xiong’er Group andesites of Mesoproterozoic; Pt2g+Pt3l—Guandaokou Group of Mesoproterozoic and Luanchuan Group of Neoproterozoic; Pt2r—T—sediments of Mesoproterozoic—Triassic. Abbreviations of intrusions : WZS—Wuzhangshan granite; HP—Haoping granite; JSM—Jinshanmiao granite. Fault Name: STF—Sanmen—Tieluping fault; KQF—Kangshan—Qiliping fault; HQF—Hongzhuang Qinggangping fault; TMF—Taocun—Mayuan fault; SBF—San—Bao fault; SDF—Shangnan—Danfeng fault; MF—Machaoying fault; LF—Luanchuan fault. Name of ore deposits:a—Shagou Ag—Pb—Zn; b—Haopinggou Ag—Pb; c—Tieluping Ag—Pb; d—Xiaochigou Au; e—Kangshan Au—Ag—Pb; f—Shanggong Au; g—Hugou Au; h—Hongzhuang Au; i—Qinggangping Au; j—Tantou Au; k—Yaogou Au; l—Qianhe Au; m—Leimengou Mo—(Au); n—Qiyugou Au

2 鉛同位素組成及鉛的來源

本次系統(tǒng)收集整理了前人獲得的熊耳山地區(qū)地層、巖漿巖和各類礦石鉛同位素?cái)?shù)據(jù)141件，其中地層鉛同位素?cái)?shù)據(jù)32件，巖漿巖鉛同位素?cái)?shù)據(jù)36件，礦石鉛同位素?cái)?shù)據(jù)73件。除極個(gè)別數(shù)據(jù)可能因?yàn)檎`差原因，鉛同位素組成數(shù)據(jù)差別較大外，絕大多數(shù)據(jù)都顯示很好的示蹤效果，鉛同位素組成數(shù)據(jù)詳見表1。

為了更好的對(duì)比本區(qū)地層、巖漿巖和礦石的鉛同位素組成，作者還根據(jù)Zhu (1995)鉛同位素三維空間拓?fù)鋱D解，

Δα=[α/αM(t)-1]×1000、

Δβ=[β/βM(t)-1]×1000、

Δγ=[γ/γM(t)-1]×1000，

式中α、β、γ表示n(206Pb)/n(204Pb)、n(207Pb)/n(204Pb)與n(208Pb)/n(204Pb)的測(cè)定值，αM(t)、βM(t)、γM(t)為t時(shí)的地幔值。地幔值按μ=7.8的似單階段增長(zhǎng)線進(jìn)行計(jì)算:

n(232Th)/n(238U)=4.04，T=4.57Ga,

[n(206Pb)/n(204Pb)]0=9.307、

[n(207Pb)/n(204Pb)]0=10.294、

[n(208Pb)/n(204Pb)]0= 29.476

給出了參數(shù)Δα、Δβ、Δγ值。同時(shí)，作者還給出了礦區(qū)巖漿巖、地層和礦石的鉛同位素最大展布平面投影參數(shù)V1、V2(計(jì)算過程詳見朱炳泉(1998))的值進(jìn)行對(duì)比研究，相關(guān)鉛同位素參數(shù)同樣列于表1。

2.1 地層鉛同位素組成

從表1中可以看出，本區(qū)出露的太古宇太華群鉛同位素比值為：n(206Pb)/n(204Pb)=15.406～17.609，n(207Pb))/n(204Pb))=14.429～15.620，n(208Pb))/n(204Pb))=35.902～42.588；熊耳群鉛同位素比值為：n(206Pb)/n(204Pb))=16.125～19.428，n(207Pb))/n(204Pb))=15.271～15.667，n(208Pb))/n(204Pb))=36.047～41.260?？傮w上來看，太華群變質(zhì)巖的鉛同位素組成變化大，明顯存在放射成因鉛，屬異常鉛；熊耳群火山巖的鉛同位素組成以變化小為特點(diǎn)，大致屬于正常鉛范圍。在Zartman and Doe(1981)鉛構(gòu)造模式圖中，太華群樣品投影點(diǎn)的分布比較分散，這與太華群基底變質(zhì)核雜巖的性質(zhì)有關(guān)；熊耳群樣品投影點(diǎn)較為集中，除一件樣品位可能由于采樣位置的原因，所獲得鉛同位素明顯富集放射成因鉛，位于上地殼演化線延長(zhǎng)線附近外，其余樣品投影點(diǎn)均位于地幔演化線附近(圖2)，這與豫西熊耳群火山巖主要產(chǎn)于大陸裂谷環(huán)境(盧欣祥等，2000；趙太平等，2007)是一致的。

表1 豫西熊耳山地區(qū)金屬礦集區(qū)鉛同位素組成及相關(guān)參數(shù)Table 1 The lead isotopic compositions and correlative parameters of multi-metal deposits cluster in Xiong’er area

注：序號(hào)1～7、23～26、43～56、65～117鉛同位素組成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)引自陳旺(1995)，其余鉛同位素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)引自郭東升等(2007)；太華群年代學(xué)據(jù)周艷艷等(2009)，熊耳山年代學(xué)據(jù)趙太平等(2004)；五丈山巖體年代學(xué)據(jù)李永峰?，其余花崗巖體及花崗斑巖脈年代學(xué)據(jù)肖娥等(2012)和李永峰等(2004)綜合，選取年齡測(cè)試數(shù)據(jù)范圍內(nèi)接近中傎年齡129.3Ma進(jìn)行計(jì)算；鐵爐坪和蒿坪溝銀鉛礦年代學(xué)據(jù)毛景文等(2006)，上宮金礦年代學(xué)據(jù)陳衍景等(2004)，祁雨溝金礦年代學(xué)據(jù)姚軍明等(2009)，由于尚未見到公開發(fā)表的瑤溝金礦年代學(xué)數(shù)據(jù)，本次取祁雨溝金礦年代學(xué)數(shù)據(jù)作為計(jì)算依據(jù)。

圖2 熊耳山地區(qū)地層鉛同位素組成Fig. 2 The isotopic Compositions of the Neoarchean—Paleoproterozoic Taihua Group and the Mesoproterozoic Xiong’er Group in Xiong’er Mountain areaZartman的鉛演化模式：M—地幔鉛；O—造山帶鉛；U—上地殼鉛；L—下地殼鉛Zartman`s lead evolution medol: M—supper mantle lead; O—orogenic belt lead; U—upper crustal lead; L—low crustal lead

2.2 巖漿巖鉛同位素組成

本文收集巖漿巖鉛同位素樣品包括花崗巖基、花崗斑巖體以及花崗斑巖脈，已獲得的年代學(xué)數(shù)據(jù)顯示均為燕山期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。鉛同位素組成為：n(206Pb)/n(204Pb)=17.150～19.926，n(207Pb)/n(204Pb)=15.278～15.620，n(208Pb)/n(204Pb)=37.240～39.970?？傮w上來看，燕山期花山花崗巖全巖及長(zhǎng)石鉛同位素組成相對(duì)穩(wěn)定，數(shù)值接近，并且花崗巖和花崗斑巖鉛同位素組成沒有明顯變化，屬含放射成因鉛不高的異常鉛。在Zartman和Doe(1981)鉛構(gòu)造模式圖中，鉛同位素比值呈逐步增加的線性分布狀態(tài)(圖3)，與地層鉛同位素演化趨勢(shì)完全不同。

圖3 熊耳山地區(qū)巖漿巖鉛同位素組成Fig. 3 The isotopic Compositions of magmatic rocks in Xiong’er Mountain areaZartman的鉛演化模式：M—地幔鉛；O—造山帶鉛；U—上地殼鉛；L—下地殼鉛Zartman`s lead evolution medol: M—supper mantle lead; O—orogenic belt lead; U—upper crustal lead; L—low crustal lead

2.3 礦石鉛同位素組成

本文收集的礦石鉛同位素樣品包括構(gòu)造蝕變巖型金礦礦石、爆破角礫巖型金礦礦石、石英脈型銀鉛礦礦石等。各類礦石鉛同位素組成為：n(206Pb)/n(204Pb))=17.053～18.079，n(207Pb))/n(204Pb))=15.344～15.738，n(208Pb))/n(204Pb))=37.417～39.009。總體上來看，各類型礦石鉛同位素組成具一定的變化，但對(duì)具體礦床來說，其變化范圍又較小。在Zartman和Doe(1981)鉛構(gòu)造模式圖中，鉛同位素比值呈逐步增加的線性分布狀態(tài)(圖4)，與巖漿巖具有相似的鉛同位素分布范圍及演化趨勢(shì)，但與地層鉛同位素演化趨勢(shì)完全不同。

圖4 熊耳山地區(qū)礦石鉛同位素組成Fig. 4 The isotopic Compositions of ore in Xiong’er Mountain areaZartman的鉛演化模式：M—地幔鉛；O—造山帶鉛；U—上地殼鉛；L—下地殼鉛Zartman`s lead evolution medol: M—supper mantle lead; O—orogenic belt lead; U—upper crustal lead; L—low crustal lead

2.4 礦石鉛的來源探討

2.4.1 礦石與地層鉛同位素組成之間的差異可以排除礦石鉛來自地層的可能性

不同的地質(zhì)單元的鉛如果來源于同一鉛源，則應(yīng)具有相似的鉛同位素組成和演化趨勢(shì)。對(duì)比礦石與地層鉛同位素，太華群基底變質(zhì)核雜巖和熊耳群火山巖的鉛同位素組成和演化趨勢(shì)與礦石存在明顯的差別，暗示著成礦物質(zhì)來源于太華群和熊耳群的可能性較小(圖4)。

為了更進(jìn)一步闡述本區(qū)太華群和熊耳群提供成礦物質(zhì)的可能性，我們還給出了鉛同位素相關(guān)參數(shù)圖解，在Δα—Δβ和Δα—Δγ圖(圖5)中，礦石與地層鉛同位素組成具有類似的變化趨勢(shì)，但與地層鉛分布區(qū)域并不重疊。在V1—V2參數(shù)圖(圖6)中，礦石鉛與地層鉛具有在圖5中相同的表現(xiàn)。由此推斷，賦礦地層提供礦石鉛的可能性不大。這也就可以排除由賦礦地層提供成礦物質(zhì)的可能性。

2.4.2 礦石鉛可能主要來源于巖漿巖

在Zartman和Doe(1981)鉛構(gòu)造模式圖中，礦石鉛同位素比值呈逐步增加的線性分布狀態(tài)(圖4)，與巖漿巖具有相似的鉛同位素分布范圍及演化趨勢(shì)，并且在鉛同位素相關(guān)參數(shù)圖解中(圖5、圖6)，礦石鉛與巖漿巖鉛同樣具有相似的鉛同位素組成和演化趨勢(shì)，暗示巖漿巖可能為礦床提供了主要的成礦物質(zhì)。

圖5 熊耳山地區(qū)鉛同位素Δα—Δβ—Δγ參數(shù)圖Fig. 5 Lead isotopic parameters Δα—Δβ and Δα—Δγ diagram in Xiong’er Mountain area

但是，越來越多的有關(guān)花崗巖與太華群古老基底物質(zhì)的關(guān)系的研究結(jié)果是我們不得不面對(duì)的問題。目前，已有的研究結(jié)果顯示，祁雨溝礦區(qū)16號(hào)角礫巖筒下伏斑巖體鋯石的εHf(t)值為-10.50～-14.43，Hf模式年齡為2.57～2.93 Ga，表明花崗斑巖主要來源于古老下地殼的部分熔融(姚軍明等，2009)?；ㄉ綇?fù)式巖基中蒿坪巖體εHf(t) 為-10.2～-13.3，tDM2為1.8 ～2.0 Ga，金山廟巖體εHf(t)為-13.3～-17.5，tDM2為2.0～2.2Ga，表明二者的源區(qū)很可能是遭受了幔源或新生地殼改造的太華群古老基底物質(zhì)(肖娥等，2012)。然而，我們前面的鉛同位素研究同樣顯示，礦石鉛與太華群巖石鉛無關(guān)，巖漿巖可能是礦石鉛的主要來源。于是，如何正確理解礦石(成礦物質(zhì))、巖漿巖和太華群巖石(巖漿源區(qū))之間的關(guān)系成為我們必須要解決的問題。

圖6 熊耳山地區(qū)鉛同位素V1—V2參數(shù)圖Fig. 6 Lead isotopic parameters V1—V2 diagram in Xiong’er Mountain area

依據(jù)透巖漿流體成礦作用理論體系，羅照華等(2009)認(rèn)為礦源層是真實(shí)存在的，并把礦源層看做是富含成礦物質(zhì)的深部流體富集帶，設(shè)想深部流體呈分布式滲濾上升，由于介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的改變和壓力的降低，有可能使深部流體在特定的層位卸載某些成礦元素。另一方面，大型花崗巖基常常由原地、半原地花崗質(zhì)巖漿固結(jié)形成，巖漿具有慢速侵位的特點(diǎn)，因而其成礦元素含量就會(huì)隨巖漿侵位高度而快速降低，也有可能使成礦物質(zhì)滯留在深部。曲曉明等(2006)在岡底斯含礦斑巖中普遍發(fā)現(xiàn)了與巖基同時(shí)代的鋯石，表明含礦斑巖主要是巖基活動(dòng)階段形成的，為上述過程提供了佐證，暗示在巖石圈演化過程中，伴隨著每次的構(gòu)造—巖漿活動(dòng)，在不同層位可能不斷有新的礦源層產(chǎn)生和消亡。

現(xiàn)代地球物理測(cè)深表明，在地殼中廣泛存在低速高導(dǎo)層，而且有的地區(qū)低速高導(dǎo)層中還存在高速夾層(滕吉文，2003)。這種現(xiàn)象常常被解釋成主要物質(zhì)成分變化的結(jié)果(鄧晉福等，1995)。但是，羅照華等(2009)認(rèn)為這種低速高導(dǎo)層也有可能純粹是物理性質(zhì)改變的產(chǎn)物，因?yàn)榈卣鸬退賹拥姆植嘉恢贸３Ｅc大地測(cè)深的高導(dǎo)層一致，純粹的物質(zhì)成分的變化很難解釋這種現(xiàn)象，換句話說，至少某些低速高導(dǎo)層是深部流體聚集的結(jié)果，推測(cè)認(rèn)為低速高導(dǎo)層實(shí)際上就是高孔隙度、富含深部流體的圈層(Jones et al.，2001；Nover，2005)。并且，由巖漿起源的基本控制要素(羅照華等，2007a)可知，含水體系的固相線溫度要比干體系低得多，因而上述低速高導(dǎo)層也是容易發(fā)生強(qiáng)烈構(gòu)造剪切作用的圈層。萬天豐等(2008)研究表明，中國東部晚中生代巖漿活動(dòng)大致起源于層圈滑脫帶(拆離帶)。因此，羅照華等(2007b，2008a，2009)將拆離帶理解為流體聚集帶的推論與巖漿起源深度的估算結(jié)果共同指向了流體的聚集部位，具有一定的合理性。同時(shí)，已有研究資料表明，巖石圈普遍存在層圈拆離現(xiàn)象(萬天豐等，2008；Brown et al., 2006)，其最有可能的位置包括軟流圈頂部、莫霍面和中—下地殼交界處(羅照華等，2009)。

劉建華等(1995) 對(duì)秦嶺—大別造山帶南北緣地震層析成像的研究結(jié)果顯示，秦嶺造山帶上地幔頂部結(jié)構(gòu)具有高、低速帶非均勻成層性分布和穿插、倒置的特征，可能是地幔熱物質(zhì)上涌侵蝕，造山帶地殼基底發(fā)生拆沉作用造成的(王團(tuán)華等，2008)。梁濤等(2012)電磁成像成果證實(shí)在熊耳山地區(qū)測(cè)深斷面地表約200m以下范圍內(nèi)，存在以接觸式、環(huán)繞式、刺入式和孤立式四種形態(tài)產(chǎn)出低速高導(dǎo)體，并有被形態(tài)復(fù)雜的上凸弧狀—膝折狀高阻異常體封閉現(xiàn)象，具有明顯的“刺入”和“被刺入”形態(tài)特征，認(rèn)為是深部流體對(duì)其上覆的中、高阻封閉層進(jìn)行擊打的結(jié)果，表明它們是深部流體與未完全固結(jié)巖漿體系相互作用的產(chǎn)物。

印支期華北板塊與揚(yáng)子板塊實(shí)現(xiàn)了焊接，東秦嶺地區(qū)進(jìn)入了以強(qiáng)烈的南北向擠壓縮短為特點(diǎn)的陸內(nèi)推覆與造山階段(張國偉等，1996)，由于強(qiáng)大的南北向擠壓，秦嶺造山帶發(fā)生縮短，沿著古俯沖帶或深大斷裂帶產(chǎn)生了一系列的大陸內(nèi)部俯沖作用，即A型俯沖，使上部地殼發(fā)育了一系列逆沖、逆掩和疊瓦狀斷裂體系(石全增等，2004)，形成一系列板片呈薄皮或厚皮方式堆疊，導(dǎo)致造山帶隆升；同時(shí)，下插板片增溫增壓，發(fā)生變質(zhì)、脫水和部分熔融，流體和巖漿勢(shì)必向低溫低壓的淺部(即仰沖板片)遷移或侵位，在仰沖板片發(fā)育流體成礦系統(tǒng)或巖漿—流體(成礦)系統(tǒng)(張靜等，2006)。東秦嶺DQL 和QB-1 等以反射地震為主的綜合地球物理探測(cè)(張國偉等，2001；袁學(xué)誠等，1996)一致揭示秦嶺造山帶北緣沿F1一線出現(xiàn)華北地塊自北向南的巨型陸內(nèi)俯沖帶，深入上地幔，切過現(xiàn)今的Moho面，并與地表的自南向北的秦嶺北緣逆沖推覆構(gòu)造相伴而生, 充分證明后者并非地殼上部淺層表生重力滑動(dòng)構(gòu)造或地殼層次上發(fā)生的拆離、滑脫, 推覆和堆疊構(gòu)造等，而是前者陸內(nèi)深俯沖所導(dǎo)致的上部地殼構(gòu)造產(chǎn)物。在163～136Ma之間，是地球動(dòng)力學(xué)發(fā)生調(diào)整的時(shí)期，中國東部的構(gòu)造體制發(fā)生了大轉(zhuǎn)換(毛景文等，2005)，在構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換晚期，也即地球動(dòng)力學(xué)調(diào)整基本完成之時(shí)，大量I型或殼?；旌闲突◢彴邘r類上侵，在其深部巖漿房的熱力作用、巖漿期后熱液及斷裂構(gòu)造的作用下，導(dǎo)致雷門溝及鄰區(qū)南泥湖、三道莊和上房溝等斑巖型鉬礦的形成。其后，大約在130～120Ma的早白堊世早期，中國東部巖石圈快速減薄，軟流圈上涌，陸殼重熔形成大量巖漿上侵及少量噴發(fā)，形成了本區(qū)的花山巖基一類的大量花崗巖類；區(qū)域伸展環(huán)境使本區(qū)上覆熊耳群和太華群沿二者界面發(fā)生拆離，結(jié)晶基底上拱形成變質(zhì)雜巖構(gòu)造。在構(gòu)造—熱事件和含礦的深部流體、后期淺部流體的共同作用下，導(dǎo)致大規(guī)模以金礦為主的熱液成礦作用的發(fā)生(毛景文等，2005)，上宮、祁雨溝、公峪、鐵爐坪、沙溝等礦床就產(chǎn)于拆離斷層附近的太華群或熊耳群中，而青崗坪金礦則直接產(chǎn)于拆離斷層及其次級(jí)構(gòu)造中(郭保健等，2005)。

同時(shí)，業(yè)已有證據(jù)顯示，華北地塊南緣與鉬礦化有關(guān)的花崗斑巖富Mo，如前人對(duì)該區(qū)27個(gè)巖體667件樣品Mo豐度統(tǒng)計(jì)獲得平均值高達(dá)59.02×10-6；而地層巖石如太華群、熊耳群、官道口群和欒川群的Mo豐度平均值僅為1.05×10-6，0.37×10-6，0.26×10-6～0.55×10-6，0.3×10-6～0.9×10-6(盧欣祥等，2002)，表明東秦嶺從基底到蓋層各時(shí)代地層的Mo含量都很低，均低于相應(yīng)的地殼豐度值，暗示斑巖體在成巖成礦過程中可能沒有萃取周圍地層的成礦物質(zhì)(朱賴民等，2009)。

基于上述研究成果，我們認(rèn)為巖石圈或地殼深部的成礦元素豐度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于淺部，拆離帶(流體聚集帶)在發(fā)生部分熔融形成巖漿之前就預(yù)富集了某些成礦元素，巖漿源區(qū)物質(zhì)與富集成礦物質(zhì)的流體在長(zhǎng)期巖石—流體相互作用下，具有相似的鉛同位素組成和演化趨勢(shì)是不難理解的。同時(shí)，我們認(rèn)同姚軍明等(2009)和肖娥等(2012)關(guān)于巖漿起源于古老下地殼的部分熔融或太華群古老基底物質(zhì)論斷，但巖漿源區(qū)物質(zhì)是經(jīng)過改造的，與富含成礦物質(zhì)的流體發(fā)生過充分的水—巖反應(yīng)，與地表出露的太華群古老基底物質(zhì)具有完全不同的鉛同位素組成。

需要特別指出的是，根據(jù)透巖漿流體成礦理論，熔漿體系與含礦流體體系可以看作是兩個(gè)相互獨(dú)立的地質(zhì)體系，它們因相互需要而藕合在一起形成一個(gè)復(fù)雜的混合體系。當(dāng)熔漿與流體發(fā)生解藕時(shí)，可以在不同的邊界條件下發(fā)生不同類型的成礦作用(羅照華等，2007c，2008b，2009)。因此，本文所說的成礦物質(zhì)來源于巖漿，已不同于傳統(tǒng)意義上的巖漿期后熱液的巖漿分異的概念，而是指成礦物質(zhì)來源于熔漿與流體成礦系統(tǒng)，即成礦物質(zhì)與熔漿來源于同一源區(qū)。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)熊耳山地區(qū)各類礦床成礦物質(zhì)來源于巖漿巖，與地表廣泛出露的熊耳群火山巖和太華群變質(zhì)核雜巖具有完全不同的鉛同位素組成及演化趨勢(shì)。

(2)熊耳山地區(qū)巖漿源區(qū)物質(zhì)是與富集成礦物質(zhì)的流體經(jīng)過充分巖石—流體相互作用的太華群古老基底物質(zhì)，具有與地表出露太華古老基底變質(zhì)核雜巖完全不同的鉛同位素組成。

(3)古老基底物質(zhì)在發(fā)生部分熔融形成巖漿之前就預(yù)富集了某些成礦元素，而不是巖漿上升過程中從地層中萃取的成礦物質(zhì)。

注 釋 / Note

? 李永峰等. 2004 .小秦嶺一熊耳山地區(qū)中生代金的大規(guī)模流體成礦系統(tǒng). 國家973項(xiàng)目研究報(bào)告, 57.