西秦嶺地區(qū)脈巖成因與金成礦關(guān)系
——來自李壩金礦年代學(xué)、地球化學(xué)及Nd-Hf-S同位素的約束*

柯昌輝，王曉霞，楊 陽，田永飛，李金寶，聶政融，呂星球，王順安，龔明權(quán)

（1中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；2長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安 710054；3河南新路橋集團(tuán)高速公路管理有限公司，河南鄭州 450000；4湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì)，湖南株洲 412007；5中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510230；6山西大同大學(xué)歷史與旅游文化學(xué)院，山西大同 037009）

煌斑巖和花崗巖等脈巖與金礦床具有密切的時(shí)空關(guān)系，在世界范圍內(nèi)許多大型-超大型金礦床中均有實(shí)例，如西澳大利亞Norseman-Wihuna金礦帶（Golding et al.，1989），陽山超大型金礦（楊貴才等，2007），膠東玲瓏金礦田（梁亞運(yùn)等，2014）等，顯示出巨大的礦床學(xué)研究價(jià)值。因此，煌斑巖和花崗巖等脈巖的成因、構(gòu)造環(huán)境及其與成礦關(guān)系等問題，一直是巖石學(xué)家和礦床學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。目前對各類脈巖與金成礦作用的關(guān)系存在不同認(rèn)識：①礦區(qū)的中基性脈巖和金礦化在空間上相依，時(shí)間上相近，成巖成礦來源具有深部同源性，提供了部分成礦物質(zhì)或成礦流體（劉輔臣等，1984；Rock et al.，1988a；1988b；Kerrich et al.,1990;季海章等，1990；涂懷奎，2000；申玉科等，2005；毛景文等，2005；韓海濤，2008；雷時(shí)斌等，2010；殷勇等，2006；殷勇2011；梁亞運(yùn)等，2014；Chen et al.，2014；Ding et al.，2016；Wu et al.，2018）；②部分脈巖如煌斑巖，具有較強(qiáng)的還原性，是良好的金沉淀的地球化學(xué)屏障（季海章等，1990；1992）；③煌斑巖為金礦成礦流體向上運(yùn)移提供了構(gòu)造通道（李緒俊等，2012；龔慶杰等，2012）；④煌斑巖與共生的金礦在物源上沒有成因聯(lián)系（王安建，1990；李獻(xiàn)華等，1995；孫豐月等，1995）。

西秦嶺地區(qū)（圖1）位于秦嶺造山帶西段，是中國重要的金礦集區(qū)，蘊(yùn)藏著豐富的金礦資源（Mao et al.，2002），在該區(qū)已發(fā)現(xiàn)陽山（陳衍景等，2004；陳衍景2010）、寨上（劉必政等，2011；劉新會等，2010；岳連雄等，2013）、大橋（Wu et al.，2018；2019）等大型-特大型金礦床，鹿兒壩、金山大型金礦床和馬泉、寺溝、張皮溝、竹園溝等中小型金礦床（點(diǎn)）。大量的礦床地質(zhì)特征顯示，各金礦化富集區(qū)都毫無例外地伴生有各類脈巖，且與金礦化在時(shí)間和空間上存在著密切的關(guān)系，如陽山金礦區(qū)的花崗閃長斑巖、細(xì)粒黑云母二長花崗巖、細(xì)晶花崗巖、霏細(xì)斑巖等脈巖，部分脈巖破碎蝕變強(qiáng)烈，部分脈巖則直接構(gòu)成礦體（李志宏等，2007）。因此，脈巖與金礦化關(guān)系密切，且其成因有助于理解相關(guān)金礦的成礦過程，但由于脈巖出露較少，規(guī)模較小，且易于風(fēng)化和受后期熱液蝕變，長期以來難以采集到新鮮可靠的樣品，使得脈巖的成因及其與金成礦作用的關(guān)系研究受到很大限制。

甘肅省李壩金礦床位于西秦嶺北成礦亞帶禮岷金礦帶東部，近年來，隨著勘查工作的進(jìn)一步深入，李壩地區(qū)金資源儲量有望突破200 t，規(guī)模達(dá)到超大型（蒲訪成，2018）。地質(zhì)調(diào)查顯示，李壩金礦區(qū)發(fā)育大量的花崗斑巖、煌斑巖、閃長玢巖、細(xì)晶閃長巖等脈巖（黃杰等，2000；魯挑建等，2010），它們在空間上與礦體伴生產(chǎn)出。但受到研究取樣和金礦床精確定年測試技術(shù)的制約，脈巖與金礦化關(guān)系的研究受到限制，到底哪一類脈巖與金成礦關(guān)系密切，它們具有怎樣的時(shí)空關(guān)系？不同種類、不同期次脈巖在金礦形成過程中分別起到了什么作用？脈巖為金礦化提供了成礦物質(zhì)來源，流體來源亦或是為成礦熱液的運(yùn)移和沉淀提供了通道和場所？這些問題都值得進(jìn)一步探索。目前該礦區(qū)正處在勘查開采階段，脈巖揭露情況較好，能夠直接觀察到脈巖與金礦體的產(chǎn)出關(guān)系，可以采集到新鮮可靠的煌斑巖和花崗巖樣品，為研究脈巖的成因及其巖漿演化對金成礦作用制約關(guān)系提供了很好條件。鑒于此，本文選擇西秦嶺李壩金礦床和礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的各類脈巖為研究對象，通過系統(tǒng)的礦床地質(zhì)特征和脈巖地質(zhì)與巖石學(xué)特征研究，應(yīng)用原位微區(qū)鋯石U-Pb法精確測定成巖時(shí)代，結(jié)合前人測定的成礦時(shí)代，理清脈巖與金礦床的時(shí)空關(guān)系，開展不同種類脈巖的元素地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)示蹤，并同中川巖體南側(cè)的金山-馬泉金礦區(qū)脈巖展開對比研究，查明成礦物質(zhì)來源與脈巖的關(guān)系，揭示脈巖對金成礦的制約作用，為該區(qū)域開展進(jìn)一步的找礦預(yù)測提供新的理論依據(jù)，同時(shí)為豐富熱液型金礦床的成礦理論，區(qū)域性殼幔演化及其相互作用研究提供新的資料。

圖1 秦嶺造山帶構(gòu)造格架（a）及西秦嶺早中生代花崗巖類與礦床分布圖（b）（據(jù)毛景文等，2012改編）Fig.1 The tectonic sketch map of Qinling Orogen(a)and distribution of the granitoids and deposits,with emphasis on the Early Mesozoic granitoids inWest Qinling(b)(modified after Mao et al.，2012)

1 地質(zhì)概況

李壩金礦位于中川巖體北側(cè)（圖1），區(qū)域上早中生代巖漿活動活躍，分布有著名的“五朵金花”巖體群，其巖石種類主要為二長花崗巖、花崗閃長巖和閃長巖，以印支期為主，年齡在245～205 Ma之間（張成立等，2008；Wang et al.，2013），其中還包括少量的晚古生代花崗質(zhì)侵入巖，與整個(gè)秦嶺造山帶發(fā)育大量的中生代侵入巖相吻合。區(qū)域上出露的主要地層由基底和蓋層兩部分組成，其中基底巖石為前寒武紀(jì)地層，如新太古界和元古宇。蓋層為顯生宙沉積地層，從奧陶紀(jì)至新近紀(jì)均有記錄，且以泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)和三疊紀(jì)沉積地層為主（馮益民等，2003），此外，白堊系、古近系和第四系在本區(qū)也有分布。西秦嶺地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，尤其是金礦、鉛鋅礦廣泛分布，金礦沿北西向脆韌性剪切構(gòu)造帶分布，而鉛鋅礦集中出現(xiàn)在西成（西和-成縣）和鳳太（鳳縣-太白）兩大礦集區(qū)，這些礦床形成于碰撞造山環(huán)境或后碰撞環(huán)境，并以前者為主（毛景文等，2012）。

李壩金礦區(qū)（圖2）內(nèi)出露的地層主要為中泥盆統(tǒng)李壩群(D2Lb)，為一套濱—淺海相泥質(zhì)細(xì)碎屑巖，屬濱淺海環(huán)境的類復(fù)理石建造，自下而上可劃分為3層，互為整合接觸：①D2Lb1：灰色-灰白色板巖夾灰白色-淺灰色砂巖、粉砂巖；②D2Lb2：下部為灰色-灰褐色中-厚層變質(zhì)石英砂巖夾薄層板巖及斑點(diǎn)板巖，中部為灰色-灰綠色板巖及斑點(diǎn)板巖夾少量變質(zhì)石英砂巖、粉砂巖，上部為中厚層石英砂巖夾綠泥絹云母千枚巖，該層為李壩金礦的主要賦礦層位；③D2Lb3：下部以灰色-灰黑色板巖為主，上部以灰色-灰黑色砂巖、粉砂巖為主，靠近中川巖體角巖化十分強(qiáng)烈，有金礦床及礦化點(diǎn)形成。該地層總體走向NW向，表現(xiàn)為單斜構(gòu)造，傾向SW，傾角30°～70°。此外，礦田內(nèi)還出露新近系陸相盆地沉積碎屑巖，以及第四系礫石、砂礫層及黃土，為砂金礦的主要賦存層位。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，按其產(chǎn)狀可分NW向和NWW向2組，隸屬于石家河壩復(fù)式向斜及其兩側(cè)的深大斷裂禮縣-羅壩-鎖龍口斷裂和禮縣-洮坪-葦子壩斷裂的三級褶皺-斷裂構(gòu)造系。礦區(qū)位于中川巖體北東約2 km處，區(qū)內(nèi)脈巖極其發(fā)育。

李壩金礦區(qū)從北至南依次劃分為炭窯溝、趙溝、麻地溝、瓦屋溝、杜溝、馬溝、王河、李壩5號等礦（化）段（圖2）。礦體主要為似層狀、透鏡狀，局部膨大收縮、分枝復(fù)合及尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象明顯，其產(chǎn)出嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制。礦石類型主要為硫化物微細(xì)浸染型金礦石。礦石構(gòu)造以浸染狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造為主，礦石結(jié)構(gòu)以粒狀、柱狀、鱗片狀、葉片狀、砂狀、溶蝕結(jié)構(gòu)為主。金屬礦物主要為黃鐵礦，次為毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等，非金屬礦物主要為石英、絹云母。載金礦物主要為黃鐵礦、毒砂、石英，金的賦存方式主要有吸附金、包體金、裂隙金、粒間金等4種，其中包體金約占66.9%，主要發(fā)育于黃鐵礦和毒砂晶體內(nèi)部，少量位于石英晶體內(nèi)部（賀登平，2018）。

礦體圍巖蝕變具有典型的熱液礦物組合特征，由中心向兩側(cè)可劃分為黃鐵礦-絹云母化帶、絹云母-石英化帶、綠泥石-黑云母化帶。蝕變帶沿?cái)嗔哑扑閹Х植?，?guī)模、產(chǎn)狀基本與后者相同。蝕變強(qiáng)弱與礦化程度成正相關(guān)，蝕變程度由中心向兩側(cè)逐漸減弱，因而其礦化程度也逐漸降低。

2 脈巖地質(zhì)概況

2.1 脈巖地質(zhì)特征

李壩金礦區(qū)內(nèi)脈巖極其發(fā)育，巖性有斜閃煌斑巖、云斜煌斑巖、閃長（玢）巖、細(xì)晶閃長巖、石英閃長巖、花崗（斑）巖、花崗細(xì)晶巖等。脈巖規(guī)模較小，長數(shù)米至數(shù)十米，寬度不足1 m至數(shù)米，主要呈近EW向、NE向、NW向3個(gè)方向產(chǎn)出，脈巖呈不規(guī)則脈狀與金礦（化）體相伴產(chǎn)出。

煌斑巖脈與金礦體產(chǎn)出的關(guān)系可分為平行關(guān)系和切穿關(guān)系。李壩金礦床5號、6號礦帶中煌斑巖脈發(fā)育，而趙溝、炭窯溝、三人溝礦段花崗斑巖脈發(fā)育。局部金礦（化）體與脈巖的空間分布具有很好的一致性，部分煌斑巖（脈）與金礦（化）體產(chǎn)于同一條斷裂帶內(nèi)，煌斑巖脈寬1～10 m，長度10～100 m，延深一般為10～80 m，呈層狀、似層狀或透鏡狀，礦體嚴(yán)格分布在煌斑巖脈旁側(cè)或兩側(cè)，有金礦（化）體的部位必有煌斑巖（脈）的出現(xiàn)，脈巖數(shù)目增加部位礦體規(guī)模亦增大或礦化增強(qiáng)，上述特征反映出脈巖與礦化規(guī)模、礦化強(qiáng)度在空間上的一致性。

圖2 西秦嶺李壩金礦床地質(zhì)簡圖（改自王殿貴等，2011）1—第四系；2—第三系；3—中泥盆統(tǒng)李壩群；4—斷裂破碎帶；5—似斑狀黑云母二長花崗巖；6—煌斑巖脈；7—閃長巖脈；8—花崗細(xì)晶巖脈；9—花崗斑巖脈；10—低品位金礦體；11—金礦體；12—實(shí)測及推測斷層；13—采樣位置及編號：1.LB01-1B；2.LB01/4B；3.LB02/2B；4.LB03/1B；5.LB03/2B；6.LB04/5B；7.LB15-01/2B；8.LB15-02/1B；9.LB15-02/2B；10.LB15-03/1B；11.LB15-03/2B；12.LB15-04/1B；13.LB03/5B；14.LB04/1B；15.LB05/2BFig.2 Geological sketch map of the Liba gold deposit in West Qinling(modified after Wang et al.，2011)1—Quaternary;2—Tertiary;3— Middle Devonian Liba Group;4—Fracture zone;5—Porphyry biotite monzogranite;6—Lamprophyre dyke;7—Diorite dyke;8—Aplitic granite dyke;9—Porphyry granite dyke;10— Low grade gold orebody;11—Gold orebody;12—Measured and inferred faults;13—Sampling location and its serial number:1.LB01-1B;2.LB01/4B;3.LB02/2B;4.LB03/1B;5.LB03/2B;6.LB04/5B;7.LB15-01/2B;8.LB15-02/1B;9.LB15-02/2B;10.LB15-03/1B;11.LB15-03/2B;12.LB15-04/1B;13.LB03/5B;14.LB04/1B;15.LB05/2B

根據(jù)脈巖與熱液脈狀金礦化的穿切關(guān)系，脈巖與金礦體的空間關(guān)系可以劃分為以下3種。

（1）成礦前脈巖：主要包括閃長（玢）巖脈及部分花崗（斑）巖脈，其與金礦化密切伴生，礦體常賦存于脈巖一側(cè)。礦體與脈巖走向一致，部分脈巖與礦體在延長方向上同時(shí)尖滅（圖3a），礦體有的沿脈巖的內(nèi)部裂隙充填，構(gòu)成分枝礦體（圖3b），礦體中有時(shí)可見到脈巖的破碎角礫或殘留體，脈巖普遍發(fā)生蝕變，可見浸染狀和細(xì)脈狀黃鐵礦化。

（2）成礦期脈巖：各類脈巖均有，與金礦體相互穿切，在成礦過程中均有活動，部分略早于礦體的脈巖發(fā)生蝕變，部分脈巖穿切礦體（圖3c）。

（3）成礦后脈巖：多數(shù)為酸性脈巖、輝綠巖脈及部分煌斑巖脈。它們既穿切了礦體，也切穿了早期脈巖，該類型脈巖中可見到微弱的蝕變。

圖3 李壩金礦床勘探線地質(zhì)剖面圖和中段地質(zhì)平面圖（據(jù)韓海濤，2008）a.32線地質(zhì)剖面圖；b.6號金礦體1850中段平面圖；c.6號金礦體1924中段平面圖Fig.3 Geological section and geological plan view of the mining level of the Liba gold deposit(after Han,2008)a.Geological section along No.32 line;b.Geological plan view of 1850 mining level of No.6 orebody;c.Geological plan view of 1924 mining level of No.6 orebody

2.2 脈巖巖相學(xué)特征

（1）花崗（斑）巖：呈脈狀侵入到李壩群斑點(diǎn)狀板巖中（圖4a），呈灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量約15%，主要由石英（7%±）、鉀長石（5%±）和斜長石（3%）組成，粒徑在0.4～2 mm之間，其中鉀長石發(fā)生黏土化，斜長石發(fā)生絹云母化（圖4c）?；|(zhì)為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，主要由石英、鉀長石、斜長石和少量云母組成。

（2）斜閃煌斑巖：呈脈狀侵入到李壩群斑點(diǎn)狀板巖中（圖4b），風(fēng)化面呈灰褐色，新鮮面呈灰黑色，煌斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶礦物主要為角閃石（40%～45%）、斜長石（35%～40%）、黑云母（約5%），粒徑均在0.1～0.5 mm之間，其中斜長石發(fā)生絹云母化，角閃石蝕變?yōu)殛柶鹗⒑谠颇富蚓G泥石（圖4d、f）；基質(zhì)含量約20%，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，主要礦物為斜長石、角閃石、黑云母等。

（3）云斜煌斑巖：風(fēng)化面呈灰褐色，新鮮面呈深灰色，煌斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶礦物主要為斜長石（55%～60%）、黑云母（約5%），粒徑均在0.1～0.3 mm之間，其中斜長石發(fā)生絹云母化，黑云母發(fā)生綠泥石化（圖4e）；基質(zhì)含量約35%，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，主要礦物為斜長石、角閃石、黑云母等。

3 樣品采集與測試方法

圖4 李壩金礦區(qū)脈巖產(chǎn)狀和顯微礦物組合特征a.花崗斑巖脈侵入斑點(diǎn)板巖；b.含礦煌斑巖脈的野外露頭；c.花崗斑巖中的絹云母化蝕變；d.斜閃煌斑巖中的煌斑結(jié)構(gòu)；e.云斜煌斑巖中的自形斜長石斑晶；f.閃斜煌斑巖中的煌斑結(jié)構(gòu)Kfs—鉀長石；Pl—斜長石；Bi—黑云母；Q—石英；Hbl—角閃石Fig.4 Modes of occurrence and microscopic characteristics of the dykes from the Liba gold deposita.Granite-porphyry dyke intruding into the spotted slate;b.Outcrops of the gold-bearing lamprophyre dyke;c.Sericitic alteration in granite-porphyry dykes;d.Lamprophyric texture in the camptovogesite;e.Euhedral plagioclase in mica-plagioclase lamprophyre;f.Lamprophyric texture in spessartite Kfs—Feldspar;Pl—Plagioclase;Bi—Biotite;Q—Quartz;Hbl—Hornblende

本次研究對李壩金礦區(qū)不同礦段的脈巖和礦石進(jìn)行了系統(tǒng)采樣，其中用于鋯石U-Pb定年和Hf同位素分析的花崗斑巖脈樣品（編號LB01-1B）采自趙溝礦段26號金礦帶內(nèi)，地理坐標(biāo)為N 34°22′08.8″，E 105°03′38.0″。用于元素地球化學(xué)分析、黃鐵礦硫同位素分析和全巖Sm-Nd同位素測定的14件樣品，分別采自李壩金礦區(qū)不同礦段的不同礦體，詳細(xì)采樣位置見圖2。

鋯石分選、陰極發(fā)光圖像和鋯石的U-Pb同位素組成分析分別在中國地質(zhì)科學(xué)院廊坊物化探研究所、南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司和西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成和測定的，測試結(jié)果通過Glitter軟件處理，獲得的數(shù)據(jù)采用Andersen（2002）的方法進(jìn)行同位素比值的校正，并采用Isoplot3.23v進(jìn)行最終的年齡計(jì)算和圖表的繪制，分析點(diǎn)的同位素比值和同位素年齡的誤差（標(biāo)準(zhǔn)偏差）為1σ，206Pb/238U加權(quán)平均年齡按95%的置信度給出，詳細(xì)分析過程參見文獻(xiàn)Yuan等（2004）。

主量元素、微量元素測試分析在加拿大溫哥華Acme分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，除了Fe2O3之外，分別由電感耦合等離子光譜分析（ICP-AES）和電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）完成。主量元素測試：先把粉末樣品在石墨坩堝中與助熔劑LiBO2/Li2B4O7混合，放在馬弗爐中熔化后用硝酸稀釋溶解，然后選取0.2 g進(jìn)行ICP-MS分析，燒失量在1000℃時(shí)測定。微量元素分析包括兩部分，稀土元素和難溶元素的測定選取粉末樣品在石墨坩堝中與助熔劑LiBO2/Li2B4O7混合，放在馬弗爐中熔化用硝酸稀釋溶解后，再進(jìn)行ICP-MS分析；另外單獨(dú)選取0.5 g樣品經(jīng)王水溶解后進(jìn)行ICP-MS分析貴金屬的含量。

鋯石Hf同位素原位分析測試是在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成的，使用儀器為Finnigan Neptune型多接收等離子質(zhì)譜儀，采用Newwave UP213激光剝蝕系統(tǒng)，分析時(shí)激光束斑直徑為40μm，激光剝蝕時(shí)間為27 s，測定是采用鋯石GJ-1和TEM做外標(biāo)，176Hf/177Hf比值分別為 0.282 013±0.000 019（2σ）（Elhlou et al.，2006）和0.282 680±0.000 031（2σ）（Wu et al.，2006）。儀器的運(yùn)行條件、詳細(xì)的分析流程、數(shù)據(jù)矯正方法及鋯石標(biāo)準(zhǔn)參考值詳見侯可軍等（2007）。

Sm-Nd元素含量以及同位素比值測定均在南京大學(xué)現(xiàn)代分析中心由英國制造的VG354多接收質(zhì)譜計(jì)上完成。實(shí)驗(yàn)對美國La Jolla Nd同位素標(biāo)準(zhǔn)樣中143Nd/144Nd的測定值為0.511 863±0.000 006（2σ，n=8），標(biāo)準(zhǔn)化值采用146Nd/144Nd=0.7219校正。Nd的全流程本低為6×10-11g，計(jì)算εNd(t)過程中 ，(143Nd/144Nd)CHUR=0.512 638，(147Sm/144Nd)CHUR=0.1967。樣品147Sm/144Nd和143Nd/144Nd比值誤差分別為0.2%和0.005%（王銀喜等，2007）。

硫同位素測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，挑選出新鮮純凈的黃鐵礦單礦物樣品，其純度達(dá)99%以上。硫化物樣品以Cu2O作為氧化劑制樣，使用釋放出的SO2進(jìn)行硫同位素測試。測試儀器為MAT253EM型質(zhì)譜計(jì)。硫以VCDT為標(biāo)準(zhǔn)，測試精密度為±0.2‰。

4 測試結(jié)果

4.1 花崗斑巖脈鋯石U-Pb年齡

李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈（LB01-1B）中的鋯石呈長柱狀，粒徑70～120 μm，長寬比2∶1～3∶1，自形，具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶（圖5）。鋯石w(U)為479×10-6～2248×10-6，w(Th)為130×10-6～760×10-6，Th/U比值為0.24～0.63，平均值為0.38（表1）。以上特征表明這些鋯石均為巖漿鋯石。

本次測試共獲得16個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)沿水平方向不同程度地偏離諧和線，這主要與鋯石中207Pb豐度較低難以測準(zhǔn)或普通鉛的丟失有關(guān)。由于鋯石放射性成因207Pb/206Pb豐度差，通常采用206Pb/238U年齡代表相對年輕（＜1.0 Ga）巖石的成巖年齡（Black et al.,2003），206Pb/238U年齡更能準(zhǔn)確地反映成巖年齡，206Pb/238U表面年齡值為207～212 Ma，變化幅度較小，具有非常好的表面一致年齡，其年齡加權(quán)平均值為（210±1）Ma，MSWD=0.15（圖6），可以準(zhǔn)確地代表樣品的形成年齡。該巖脈的成巖年齡與中川巖體的形成時(shí)代一致（柯昌輝等，2019），表明李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈和中川巖體同屬于晚三疊世巖漿活動的產(chǎn)物。

4.2 脈巖地球化學(xué)特征

李壩金礦區(qū)脈巖的元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)列于表2。

4.2.1 主量元素

李壩金礦區(qū)出露的脈巖主要為花崗(斑)巖脈和煌斑巖脈?；◢?斑)巖的w(SiO2)較高，為73.34%，w(Na2O+K2O)為7.62%，K2O/Na2O比值為1.61，A/CNK為1.27，屬于過鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列（圖7a、b）；煌斑巖脈的w(SiO2)較低，為49.31%～55.09%，w(Fe2O3T)、w(MgO)、w(CaO)較 高 ，分 別 為 7.3%～8.94%、7.07%～8.62%和4.61%～6.75%，基本上為準(zhǔn)鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列（圖7a）。

圖5 李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈鋯石陰極發(fā)光圖像（年齡下括號內(nèi)的數(shù)字為鋯石εHf(t)值）Fig.5 Zircon CL images of the granitic porphyry dyke from the Liba gold deposit

4.2.2 微量和稀土元素

圖6 李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈鋯石U-Pb諧和圖Fig.6 Zircon U-Pb concordia diagram of granite dyke from the Liba gold deposit

李壩金礦區(qū)花崗斑巖稀土元素總量（ΣREE）稍高，ΣREE為118.21×10-6，(La/Yb)N為25.44，顯示出輕重稀土元素的分餾明顯，富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈右傾型（圖8a），Eu異常明顯（δEu=0.63）。煌斑巖脈稀土元素組成基本一致，稀土元素總量較低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 102×10-6～141×10-6，(La/Yb)N為 9.71～15.41，稀土元素總體分餾較弱，相對富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，稀土元素配分曲線與花崗質(zhì)巖石的類似（圖8a）。

李壩金礦區(qū)花崗斑巖在微量元素蛛網(wǎng)圖上，顯示明顯的Ta、Nb、Sr、P和Ti元素負(fù)異常，弱的U、La、Ce、Sm元素正異常，輕稀土元素和大離子親石元素比重稀土元素含量高，整體曲線形態(tài)呈右傾型（圖8b）。煌斑巖顯示出較明顯的Ta、Nb負(fù)異常，弱的Ba、P和Ti負(fù)異常，弱的Th、U、La、Ce、Sm正異常，曲線形態(tài)與花崗斑巖不同（圖8b）。

4.3 鋯石Hf同位素

對李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈（樣品LB01/1B）中的鋯石開展U-Pb定年后進(jìn)行了Hf同位素組成測定（表3）。所有分析點(diǎn)的176Lu/177Hf比值均低于0.002，表明絕大多數(shù)鋯石形成后的放射性成因Hf積累十分有限，因此，所測定的176Lu/177Hf比值能較好地反映其形成過程中Hf同位素的組成特征（Patchett et al.，1981；Knudsen et al.，2001；Kinny et al.，2003；吳福元等，2007）。

對李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈進(jìn)行了20個(gè)點(diǎn)的分析，測得176Hf/177Hf比值為0.282 477～0.282 700，由該巖石的形成年齡（t=209 Ma）計(jì)算得到的Hf同位素初始比值(176Hf/177Hf)i為 0.282 464～0.282 684，εHf(t)變化于-6.30～1.47，兩階段模式年齡TDMC=1.15～1.65 Ga。

表2 李壩金礦區(qū)脈巖的主量元素(w(B)/%)和微量元素(w(B)/10-6)Table 2 Major elements(w(B)/%)and trace elements(w(B)/10-6)of the dyke rocks from the Liba gold deposits

4.4 Sm-Nd同位素組成

本文對李壩金礦區(qū)花崗斑巖進(jìn)行了Sm-Nd同位素組成測定，同時(shí)收集了“五朵金花”巖體和金山-馬泉金礦區(qū)脈巖的Sm-Nd同位素結(jié)果，見表4。

圖8 李壩金礦區(qū)和金山-馬泉金礦區(qū)脈巖的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線（a）及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）（球粒隕石、原始地幔數(shù)據(jù)取自Sun et al.，1989）數(shù)據(jù)來源：LB01/4B、LB02/2B、LB03/1B、LB03/2B、LB04/5B數(shù)據(jù)來源于本文，其他數(shù)據(jù)來源于王曉霞等，2016Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams(b)of the dykes from the Liba and Maquan-Jinshan gold deposits(after Sun et al.,1989)date source:primitive mantle and chondrite after Sun et al.,1989;LB01/4B,LB02/2B,LB03/1B,LB03/2B,LB04/5B data after this paper,others after Wang et al.,2016

表3 李壩金礦區(qū)斑巖脈鋯石Hf同位素分析結(jié)果Table 3 Zircon Lu-Hf isotopic data of the granitic porphyry dyke from the Liba gold deposit

李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈的143Nd/144Nd比值為0.512 084±0.000 007，147Sm/143Nd比值為0.0903，εNd(t)為-7.98，Nd同位素虧損地幔模式年齡TDM2為1.64 Ga。

4.5 載金黃鐵礦硫同位素

李壩金礦床9件黃鐵礦樣品以及收集的中川巖體外圍兩個(gè)礦區(qū)的硫化物硫同位素測試結(jié)果列于表5。結(jié)果顯示，李壩金礦床中的黃鐵礦δ34S值變化于4.3‰～11.6‰，除張姚代等（2001）所測的55號樣品為22.2‰外，其余樣品的平均值為8.45‰。

表4 “五朵金花”巖體和礦區(qū)脈巖的Sm-Nd同位素組成Table 4 Sm-Nd isotope compositions of“five golden flowers”granitic pluton group and dykes from the gold deposit

表5 李壩金礦床硫化物硫同位素組成Table 5 Sulfur isotope compositions of sulfides from the Liba gold deposit

5 討論

5.1 脈巖與金礦化的時(shí)空關(guān)系

5.1.1 脈巖的形成時(shí)代

李壩礦區(qū)位于中川巖體北東約2 km處，區(qū)內(nèi)脈巖極其發(fā)育。中川巖體呈同心環(huán)狀產(chǎn)出，從邊緣向內(nèi)出露的巖性分別為似斑狀黑云二長花崗巖、含斑黑云二長花崗巖、細(xì)粒黑云二長花崗巖，局部可見細(xì)?；◢弾r脈，LA-ICPMS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示其成巖時(shí)代分別為（221±1）Ma、（220±1）Ma、（217±1）Ma和（207±1）Ma（柯昌輝等，2019）。本文通過詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，分別選取了煌斑巖脈、閃長玢巖脈和花崗斑巖脈開展了定年工作，但煌斑巖脈和閃長玢巖脈因測試效果較差，未能獲得準(zhǔn)確的形成時(shí)代。而測試獲得花崗斑巖脈的LA-ICP-MS鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為（210±1）Ma（MSWD=0.15），與中川巖體同屬晚三疊世構(gòu)造巖漿活動的產(chǎn)物。

5.1.2 礦床成礦時(shí)代

李壩金礦床的成礦時(shí)代是解決其礦床成因的關(guān)鍵問題之一。自李壩金礦床發(fā)現(xiàn)以來，前人運(yùn)用不同測試方法測定金礦床的形成時(shí)代。王相等（1996）通過測定獲得礦體中黃鐵礦包裹體的Rb-Sr等時(shí)線年齡為171.6 Ma；黃杰等（2000）通過測定獲得礦體中方鉛礦的Pb-Pb年齡為184 Ma；馮建忠等（2003）通過對李壩金礦5號礦體中石英開展Ar-Ar法年齡測定，獲得Ar-Ar坪年齡為（210.6±1.3）Ma，等時(shí)線年齡為（205.0±3.5）Ma；Zeng等（2012）通過系統(tǒng)測定李壩金礦區(qū)蝕變閃長巖脈的SHRIMP鋯石U-Pb年齡以及白云母和黑云母的Ar-Ar年齡，認(rèn)為礦區(qū)巖漿活動、金礦化和廣泛的熱液蝕變?yōu)橥粯?gòu)造巖漿活動的產(chǎn)物，均形成于216 Ma。

綜上所述，筆者認(rèn)為李壩金礦成礦可能是在頻繁的構(gòu)造巖漿活動過程中形成的，多期次脈巖普遍發(fā)育，它們嚴(yán)格受相同的構(gòu)造系統(tǒng)控制，含金礦脈的形成既以脈巖的侵入為先導(dǎo)，又以脈巖的形成而終止，每期脈巖都伴有熱液活動。礦區(qū)內(nèi)的巖漿活動、廣泛的熱液蝕變作用和主成礦作用發(fā)生在晚三疊世（216～205 Ma），礦區(qū)內(nèi)花崗巖脈、閃長巖脈應(yīng)為成礦期脈巖。

5.2 脈巖的源區(qū)物質(zhì)來源對金成礦的制約

5.2.1 脈巖的源區(qū)物質(zhì)來源

圖9 西秦嶺李壩和金山-馬泉金礦區(qū)脈巖εNd(t)-t（a）和εHf(t)-t（b）判別圖解（數(shù)據(jù)來源：李壩金礦區(qū)Nd-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)來源于本文，其他數(shù)據(jù)來源于王曉霞等，2016）Fig.9 εNd(t)-t(a)and εHf(t)-t(b)diagrams of the dyke rocks from the Liba and Maquan-Jinshan gold deposits(Libar gold deposit data after this paper,others after Wang et al.,2016)

李壩和金山-馬泉礦區(qū)花崗質(zhì)巖脈在成因類型上與西秦嶺“五朵金花”巖體基本一致，為I型花崗巖，部分具有I-A過渡型花崗巖的特征（楊陽等，2015；王順安，2016；王順安等2016；柯昌輝等，2019；王曉霞等，2016）。這些花崗質(zhì)巖石的Eu呈現(xiàn)中等到弱的負(fù)異常，具有Ba、Nb、Sr、P和Ti的虧損，總體上表現(xiàn)出殼源特征?；桶邘r脈的重稀土元素含量比花崗質(zhì)巖脈的重稀土元素含量高，Sr、P和Ti的虧損不太明顯，顯示非殼源的特征。

李壩金礦區(qū)的花崗質(zhì)巖脈εNd(t)為-7.98，Nd同位素虧損地幔模式年齡TDM2為1.64 Ga，εHf(t)=-6.30～+1.47，TDMc為1.65～1.15Ga。在εNd(t)-t和εHf(t)-t相關(guān)圖（圖9）中，花崗質(zhì)巖石位于中元古代地殼演化附近和球粒隕石演化線之下，顯示了源區(qū)主要為古老下地殼物質(zhì)。值得注意的是花崗質(zhì)巖脈的εHf(t)值變化范圍較大，表明其源巖不是單一源區(qū)，以古老的殼源物質(zhì)為主，還可能有年輕物質(zhì)的加入。對于煌斑巖脈而言，其Nd-Hf同位素存在解耦現(xiàn)象，煌斑巖的Nd同位素為正值，推測可能是煌斑巖脈上升過程中捕獲了圍巖或同期花崗巖中的鋯石，因此，對于煌斑巖脈而言，其Nd同位素組成特征可能更能代表其源區(qū)信息，因此，煌斑巖脈的Nd同位素組成暗示其源區(qū)應(yīng)該來自地幔。

5.2.2 成礦物質(zhì)來源

研究表明，熱液系統(tǒng)中含硫化合物的同位素組成受成礦系統(tǒng)溫度、堿金屬離子強(qiáng)度、全硫平均同位素組成、酸堿度、氧逸度等因素的制約，熱液中全硫平均同位素組成應(yīng)根據(jù)同位素平衡條件下實(shí)驗(yàn)測定、計(jì)算的溫度值、離子強(qiáng)度等參數(shù)分析而得到（Ohmoto et al.，1979；尹觀等，2009）。由于李壩和金山馬泉金礦中的主要載金礦物為黃鐵礦或毒砂，其與金成礦關(guān)系密切，且礦床中未見其他硫化物和硫酸鹽，結(jié)合成礦的物理化學(xué)條件分析認(rèn)為，黃鐵礦或毒砂的δ34S值基本能夠代表成礦熱液中的硫同位素組成。

地球上的硫主要有3種來源：①地幔硫或巖漿硫，δ34S值接近0，并且變化范圍較小(0±3‰)；② 沉積硫(或還原硫)，δ34S值一般以較大的負(fù)值為特征；③海水硫，地質(zhì)歷史時(shí)期的海水硫同位素組成，隨時(shí)間發(fā)生變化，但普遍表現(xiàn)為δ34S值為較大的正值(尹觀等，2009；韓吟文等，2003；張瑜等，2010；陜亮等，2009；楊貴才等，2007)。礦床中的硫可以是單一來源，也可以是多種不同來源硫的混合。

李壩金礦床中硫化物樣品的δ34S測試結(jié)果顯示，除張姚代等（2001）所測的55號樣品δ34S為22.2‰外，李壩金礦床中黃鐵礦δ34S值變化于4.3‰～11.6‰，平均值為8.45‰。與西秦嶺其他金礦床相比，李壩和金山-馬泉金礦床的硫同位素組成與西秦嶺造山型金礦床非常相近，硫同位素組成類似于石英閃長巖，而不同于圍巖中的硫同位素值(-2.1‰～-6.6‰)（毛景文等，2001），與大橋金礦（Wu et al.，2018）和陽山金礦（楊貴才等，2007）的硫同位素組成有一定的差異（圖10）。以上結(jié)果表明，李壩、金山-馬泉金礦與西秦嶺造山型金礦具有相似的硫源，具有深源特點(diǎn)。

圖10 西秦嶺李壩金礦床和金山-馬泉金礦床硫同位素組成圖（數(shù)據(jù)來源：i據(jù)Ohmoto，1972;Taylor，1986;Chaussidon et al.，1990；ii據(jù)毛景文，2001；iii據(jù)Wu et al.，2018；iv據(jù)楊貴才等，2007）Fig.10Sulfur isotopic composition of the sulfides in the Liba deposit and Jinshan-Maquan deposit（data source:i after Ohmoto，1972;Taylor,1986;Chaussidon et al.,1990;ii after Mao,2001;iii after Wu et al.,2018;iv after Yang et al.,2007）

5.2.3 成巖成礦物源關(guān)系

為進(jìn)一步探討脈巖與金礦的成因關(guān)系，本次研究對不同巖體和不同巖性巖石的Au、Sb含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和對比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同“五朵金花”巖體相比，西秦嶺東段金礦區(qū)的脈巖中Au、Sb含量具有明顯的異常（圖11）。此外，在同一個(gè)巖體中，似斑狀花崗巖、巖漿暗色包體中Au、Sb含量較高，暗示了金（銻）礦化與巖漿混合作用關(guān)系密切，它們可能來源于深部，例如在具有明顯巖漿混合的中川巖體和教場壩巖外圍分布了很多金礦，如李壩、金山、馬泉、吳家莊、華坪、酒店等金礦。無獨(dú)有偶，殷勇（2011）也曾對比了西秦嶺地區(qū)15個(gè)礦床的脈巖金含量與地層中的金背景值，結(jié)果顯示脈巖中金的含量明顯高于地層中金的含量，金礦主成礦元素的源區(qū)是與脈巖有關(guān)的深部巖漿源區(qū)。

圖11 西秦嶺“五朵金花”巖體和礦區(qū)脈巖的Au、Sb含量圖解（數(shù)據(jù)來源于王曉霞等，2016）Fig.11 The content of Au and Sb of“five golden flowers”granitic pluton group and dykes from the gold deposits,West Qinling（data after Wang et al.,2016）

綜上所述，筆者認(rèn)為李壩金礦及區(qū)內(nèi)脈巖不僅在時(shí)空上密切伴生，而且物質(zhì)成分上具有相同來源和繼承演化的成因聯(lián)系，成礦同期的煌斑巖脈與金礦化應(yīng)該有著相似的物質(zhì)源區(qū)，具有明顯的幔源特征，這與前人研究的觀點(diǎn)相似：中基性脈巖與金礦化具有深部同源性，可以提供部分成礦物質(zhì)或成礦流體（劉輔臣等，1984；季海章等，1990；涂懷奎，2000；申玉科等，2005；毛景文等，2005；韓海濤等，2008；雷時(shí)斌等，2010；殷勇等，2006；2011；梁亞運(yùn)等，2014；Chen et al.，2014；Ding et al.，2016；Wu et al.，2018）。

6 結(jié)論

（1）李壩金礦區(qū)內(nèi)區(qū)脈巖與金礦（化）密切共生，脈巖的巖石類型主要有斜閃煌斑巖、云斜煌斑巖、閃長（玢）巖、細(xì)晶閃長巖、石英閃長巖、花崗（斑）巖、花崗細(xì)晶巖等，根據(jù)其相互穿切關(guān)系可劃分為成礦前脈巖、成礦期脈巖和成礦后脈巖3類。

（2）LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，李壩金礦區(qū)花崗斑巖脈的形成年齡為（210±1）Ma（MSWD=0.15），與中川巖體同屬于晚三疊世構(gòu)造巖漿活動的產(chǎn)物。礦區(qū)內(nèi)的巖漿活動、廣泛的熱液蝕變作用和主成礦作用發(fā)生在晚三疊世（216～205 Ma），礦區(qū)內(nèi)的花崗巖脈、閃長巖脈為成礦期脈巖。

（3）元素地球化學(xué)和Nd-Hf同位素示蹤顯示，礦區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖脈的源區(qū)可能為多來源，以古老的殼源物質(zhì)為主，有年輕物質(zhì)的加入，煌斑巖脈源區(qū)應(yīng)該具有虧損地幔源區(qū)特征；而S同位素和礦床地球化學(xué)組成顯示，李壩金礦中的成礦硫源具有深源特點(diǎn)，金礦成礦物質(zhì)來源于與脈巖有關(guān)的深部巖漿。綜上，認(rèn)為礦區(qū)內(nèi)脈巖與金礦化具有深部同源性，成礦同期煌斑巖可能為金礦化提供部分成礦物質(zhì)或成礦流體。

致 謝野外工作得到了甘肅省有色地質(zhì)勘查局天水總隊(duì)任新紅高級工程師等的幫助和支持，兩位審稿人提出了寶貴的修改建議，在此致以誠摯的感謝!