西秦嶺格婁昂金礦床賦礦斑巖巖石成因及其地質(zhì)意義

黃雅琪 邱昆峰 于皓丞 金鼎國 何登洋 肖昌浩 王玉璽

1. 中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院，北京 1000832. 甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，蘭州 7300503. 中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所動力成巖成礦實驗室，北京 1000811.

秦嶺造山帶是經(jīng)歷長期多次造山作用后形成的復合型大陸造山帶，在中國大陸的形成與演化中占有重要地位(張國偉等, 2001)。西秦嶺造山帶是秦嶺造山帶的西延部分，被認為是東古特提斯洋的一個分支(Dengetal., 2014; Lietal., 2015a)。自新元古代以來，西秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了長期復雜的造山活動，形成了如今具“三板夾兩縫”(華北板塊、秦嶺微板塊、揚子板塊以及商丹縫合帶和阿尼瑪卿-勉略縫合帶)特點的復合型造山帶(李春昱, 1980; 張國偉等, 1996; Meng and Zhang, 2000; Dongetal., 2011; Dengetal., 2017)。西秦嶺造山帶地質(zhì)條件復雜，不同時期的巖漿作用發(fā)育，成礦地質(zhì)條件較好，且礦化帶密集分布(陳衍景, 2010; Dengetal., 2020)。

西秦嶺地區(qū)廣泛出露印支期花崗巖，目前已探明超過1200噸金與這些印支期花崗質(zhì)巖石具有密切的空間關(guān)系，對于二者是否具有成因關(guān)系存在一定的分歧(Maoetal., 2002; Liuetal., 2015; Goldfarbetal., 2019; 李建威等, 2019; Qiuetal., 2020)。因此，該區(qū)花崗質(zhì)巖石的成因研究一直是巖石學家和礦床學家研究的焦點，我們期望通過“巖石探針”和“礦床探針”的角度對成巖和成礦作用耦合提出約束。已有研究對于西秦嶺造山帶東段印支期巖漿作用、成因及其與金鉬等多金屬成礦作用的關(guān)系進行了充分的積累(陳衍景, 2010; 邱昆峰, 2015; Qiuetal., 2016, 2017)。相比而言，對于西段，尤其是夏河-合作地區(qū)，印支期花崗質(zhì)巖漿作用的巖石組合、成因及其構(gòu)造環(huán)境的認識十分有限，也存在一定的爭議，很大程度上制約了進一步討論巖漿作用與金成礦的關(guān)系。Qiu and Deng (2017)對西秦嶺德烏魯雜巖體進行研究，認為巖漿均可能起源于富鉀的基性下地殼的部分熔融，并有幔源巖漿加入，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景認為德烏魯雜巖體的形成與印支早期活動大陸邊緣古特提斯洋的向北俯沖有關(guān)；金維浚等(2005)和張旗等(2009)通過對西秦嶺具有埃達克質(zhì)特征的花崗巖進行研究，認為西秦嶺印支早期花崗巖屬于增厚下地殼部分熔融的產(chǎn)物，且處于活動大陸邊緣環(huán)境，與古特提斯洋向北俯沖有關(guān)；張成立等(2008)對早中生代花崗巖的巖石類型和地球化學特征進行研究，認為源區(qū)物質(zhì)不僅僅是由下地殼物質(zhì)的部分熔融產(chǎn)生，且存在幔源物質(zhì)的參與，同時結(jié)合巖石地球化學特征，認為巖體的形成與后碰撞早期地殼增厚緊密相關(guān)；張宏飛等(2005, 2006)對西秦嶺印支早期黑馬河花崗巖體的巖石地球化學特征和源區(qū)性質(zhì)進行了研究，認為該期花崗巖來源于中、新元古代下地殼玄武質(zhì)巖石的部分熔融，形成于俯沖斷離的地球動力學背景；駱必繼等(2012)對根據(jù)巖石地球化學特征認為合作地區(qū)美武巖體的源區(qū)以殼源巖漿為主，后期有少量幔源物質(zhì)參與，且美武巖體形成于后碰撞早期的構(gòu)造背景。很多學者對于西秦嶺地區(qū)花崗質(zhì)巖石巖漿源區(qū)以及大地構(gòu)造背景存在著爭議，因此繼續(xù)深入開展西秦嶺花崗質(zhì)巖石研究，提供可靠的同位素年代學和地球化學資料，對于揭示西秦嶺構(gòu)造演化等具有重要意義。

格婁昂金礦床位于甘肅省甘南藏族自治州夏河縣扎油鄉(xiāng)，屬于西秦嶺造山帶西段夏河-合作礦集區(qū)。該礦床最初于1996年勘查工作被發(fā)現(xiàn)，甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在2009～2011年項目實施期間取得突破，目前已查明金資源量27.7t，平均品位為2.18g/t(金鼎國等, 2012(1)金鼎國, 陳耀宇, 柳生祥等. 2012. 甘肅省夏河縣棗子溝金礦格婁昂礦段292-330線詳查報告. 甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院)。該礦床主要賦礦圍巖為花崗質(zhì)巖石和變沉積巖，金礦體受構(gòu)造控制，代表夏河-合作地區(qū)金礦床的典型特征，是探究賦礦花崗質(zhì)巖石成因，以期進一步約束金成礦與巖漿作用成因關(guān)系的理想研究對象。本文選擇格婁昂礦床賦礦英安斑巖與黑云英安斑巖開展巖石學和巖相學、鋯石和磷灰石LA-ICP-MS U-Pb地質(zhì)年代學、全巖主微量和鋯石Lu-Hf同位素地球化學研究，查明巖漿作用時代、賦礦巖石成因及其形成的地球動力學背景。

圖1 西秦嶺造山帶地質(zhì)簡圖(a)和西秦嶺造山帶夏河-合作區(qū)域地質(zhì)簡圖及礦床分布圖(b)(據(jù)Qiu and Deng, 2017; 于皓丞等, 2019; Qiu et al., 2020修編)Fig.1 Simplified geological map of the West Qinling orogenic belt in China The inset shows the location of the study area (a); simplified geological map of the Xiahe-Hezuo polymetallic district of the West Qinling gold province, showing the distribution of the Triassic granitoids and ore deposits (b) (modified after Qiu and Deng, 2017; Yu et al., 2019; Qiu et al., 2020)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

秦嶺造山帶是中央造山帶的重要組成部分(張國偉, 2001)，以徽成盆地為界，分為西秦嶺與東秦嶺兩個構(gòu)造單元。秦嶺造山帶在古生代-三疊紀時期經(jīng)歷了兩次大洋板塊俯沖和兩次板塊碰撞，成為了獨具特征的典型大陸復合造山帶(張國偉等, 1996, 2001; 圖1a)。西秦嶺造山帶全長約600km，呈北西走向，北臨祁連造山帶，西接昆侖造山帶，南臨松潘-甘孜造山帶，是古特提斯洋俯沖和華南板塊與華北板塊碰撞的產(chǎn)物(張國偉等, 2004; Dongetal., 2011, 2015)。西秦嶺造山帶在印支期成礦作用中，富集了金、鉛、鋅、銻、銅等金屬資源，形成了數(shù)十個世界級金礦床和50多個規(guī)模較小的金礦床，已探明金資源量超過1200噸，是中國第二大金礦區(qū)，金礦床類型具有多樣性，主要有造山型、巖漿熱液型等金礦床(陳衍景, 2010; 邱昆峰等, 2014, 2015; Liuetal., 2015; Deng and Wang, 2016; Qiu and Deng, 2017; Dengetal., 2018, 2019; Goldfarbetal., 2019; 李建威等, 2019; 于皓丞等, 2019; Qiuetal., 2020)。

圖2 西秦嶺格婁昂金礦床地質(zhì)簡圖(a)和308號勘探線剖面圖(b)(據(jù)金鼎國等, 2012和野外地質(zhì)觀測修編)Fig.2 Sketch geological map (a) and schematic profile of No.308 exploration line (b) of the Gelouang gold deposit (modified after Jin et al., 2012 and our geological observations)

夏河-合作地區(qū)位于西秦嶺造山帶西段甘南藏族自治州(圖1a)，區(qū)內(nèi)早-中三疊世巖漿巖發(fā)育，出露德烏魯、美武、阿姨山等花崗質(zhì)巖基、巖株和巖脈(252～235Ma; 金維浚, 2005; Zhangetal., 2006, 2007; Guoetal., 2012; 駱必繼等, 2012; Luoetal., 2012; Lietal., 2013; 徐學義等, 2014; Yangetal., 2015a; Qiuetal., 2018)。出露地層主要包括石炭系含礫板巖、石英砂巖，二疊系火山巖，三疊系砂質(zhì)板巖、含礫灰?guī)r，侏羅系英安斑巖、安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r和安山凝灰?guī)r和白堊系火山沉積巖(圖1b)。

圖3 格婁昂金礦床典型地質(zhì)體接觸關(guān)系和手標本照片(a)英安斑巖侵入早三疊世板巖；(b)英安斑巖與黑云英安斑巖接觸；(c、d)英安斑巖與黑云英安斑巖手標本. Bt-黑云母；Pl-斜長石；Qz-石英Fig.3 Photographs showing occurrence of dacite porphyry and biotite dacite porphyry in the Gelouang deposit(a) dacite porphyry intruded Early Triassic slate; (b) contact relationship between dacite porphyry and biotite dacite porphyry; (c, d) hand specimen of the dacite porphyry and biotite dacite porphyry. Bt-biotite; Pl-plagioclase; Qz-quartz

區(qū)域構(gòu)造線呈北西向，褶皺斷裂發(fā)育。新堡-力士山背斜為主體褶皺，其軸部位于力士山-德合茂北一帶，軸線方向為北西向，傾伏端位于力士山西北側(cè)(梁志錄等, 2016)。夏河-合作地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的金礦床均明顯受控于區(qū)域性斷裂帶及其次級斷裂，控礦斷裂主要為三條大致平行的區(qū)域性斷裂帶，從北到南依次為觀音大莊-力士山斷裂帶、夏河-合作斷裂帶和?？颇?格里那斷裂帶。夏河-合作斷裂是西秦嶺地區(qū)最為重要的控礦斷裂，為含礦流體的運移、富集和沉淀提供了條件(第鵬飛, 2018)。該區(qū)域發(fā)現(xiàn)了多個儲量較大的金礦床，其中包括早子溝(Suietal., 2018; 耿建珍等, 2019; 于皓丞等, 2019; Yuetal., 2019; Qiuetal., 2020)、早仁道(Gouetal., 2019)、以地南(Yuetal., 2020b)、錄豆艘和老豆(Jinetal., 2017; Yuetal., 2020a)、加甘灘(Qiuetal., 2020)、格婁昂(金鼎國, 2015)等金礦床。

2 礦床地質(zhì)

格婁昂金礦床位于甘肅省甘南藏族自治州合作市城區(qū)西南15km處，在西秦嶺造山帶西段夏河-合作斷裂帶南側(cè)，累計已查明金資源量27.7t，平均品位2.18g/t(圖1b)。早三疊世古浪堤組二段板巖為該區(qū)主要賦礦地層，自下而上發(fā)育粉砂質(zhì)板巖-泥質(zhì)板巖-鈣質(zhì)板巖的沉積旋回。古浪堤組二段分為3層，一層巖性為灰綠色粉砂板巖；二層位于F9斷裂以東，巖性為灰-黃綠色板巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)板巖；三層位于F9斷裂以西，巖性為灰色粉砂質(zhì)板巖、灰色泥質(zhì)板巖。礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育英安斑巖、黑云英安斑巖等中酸性巖脈，侵入到早三疊世板巖地層。

主要蝕變類型有硅化、黃鐵礦化、毒砂化、輝銻礦化、碳酸鹽化、褐鐵礦化、赤鐵礦化等。其中金礦化強度與硅化、黃鐵礦化、毒砂化、輝銻礦化等礦化蝕變組合強度呈正相關(guān)。礦體總體走向近南北，受斷裂構(gòu)造控制明顯，主要沿斷裂切穿賦礦巖體，斷裂交匯部位礦體相對厚大，品位更高(圖2b)。其中主礦體(Au30、Au65、Au66、Au68、Au76、Au206)長度及延伸大于300m，礦化較連續(xù)，礦體頂、底板圍巖具有與礦體相同的蝕變礦化，但蝕變礦化程度明顯較弱。礦石類型主要為砂板巖型、英安斑巖型和角礫巖型3種(金鼎國等, 2012)。

3 樣品描述及分析方法

2件新鮮的英安斑巖樣品(16GLA01、16GLA02)和2件新鮮的黑云英安斑巖樣品(16GLA03、16GLA04)采自于礦區(qū)野外露頭(圖2a)。英安斑巖樣品(16GLA01、16GLA02)呈灰黑色，似斑狀結(jié)構(gòu)(圖3c)，斑晶(約40%)主要為斜長石(10%～15%)、石英(5%～10%)、黑云母(5%～10%)和角閃石(5%)。石英粒徑0.2～1mm，具有溶蝕結(jié)構(gòu)；斜長石粒徑0.1～2.5mm，具有卡式雙晶結(jié)構(gòu)；黑云母粒徑0.2～1mm(圖4c)?；|(zhì)由斜長石、石英、黑云母和角閃石組成，暗色礦物含量較低，主要為黑云母(5%)與角閃石(5%)，副礦物主要為鋯石和磷灰石。黑云英安斑巖樣品(16GLA03、16GLA04)呈灰黑色，具似斑狀結(jié)構(gòu)(圖3d)，斑晶(約30%)主要為石英(5%～10%)、斜長石(5%～10%)、黑云母(5%～10%)和角閃石(5%)。石英粒徑0.2～1mm，具有溶蝕結(jié)構(gòu)；自形雙晶斜長石粒徑0.1～2.5mm；黑云母粒徑0.2～1mm(圖4d)?；|(zhì)與斑晶組成相同，但暗色礦物含量較高，主要為黑云母(5%～10%)和角閃石(5%～10%)，還可見副礦物鋯石和磷灰石。

圖4 格婁昂礦床英安斑巖與黑云英安斑巖顯微巖相學特征(a、b)礦化英安斑巖及其主要金屬礦物;(c、d)新鮮英安斑巖和黑云英安斑巖.Amp-角閃石;Py-黃鐵礦.RL-反射光；PPL-透射光；CPL-正交偏光Fig.4 Photomicrographs of representative dacite porphyry and biotite dacite porphyry in the Gelouang deposit(a, b) mineralized dacite porphyry and its dominant ore minerals; (c, d) fresh dacite porphyry and biotite dacite porphyry. Amp-amphibole; Py-pyrite. RL-reflected light; PPL-plane-polarized transmitted light; CPL-cross-polarized transmitted light

鋯石與磷灰石單礦物分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成，將野外采集的樣品破碎至80～120目，通過電磁與重液分選，在雙目鏡下挑選透明且晶形完好的鋯石與磷灰石。挑選代表性的鋯石與磷灰石分別放入環(huán)氧樹脂靶表面，待其固化后打磨拋光。然后對單礦物靶上鋯石和磷灰石單礦物拍攝透、反射光及陰極發(fā)光照片，該工作在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所完成。

鋯石原位LA-ICP-MS U-Pb定年工作在中國科學院廣州地球化學研究所同位素國家重點實驗室完成，選取晶形良好、無色透明的鋯石，并在其無裂隙、包裹體的位置進行。采用Resolution公司Resolution M50 Agilent 7500a電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)，激光器為Resolution M50 ArF準激光器(波長193nm)。測試激光束斑直徑為30μm。元素含量標樣采用美國國家標準技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽標樣NIST 610，鋯石U-Pb年齡標樣為Temora(417Ma, Blacketal., 2004)。

磷灰石原位LA-ICP-MS U-Pb年齡測試和鋯石Lu-Hf同位素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局天津中心同位素實驗室完成。所運用的激光剝蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)是由NEW WAVE 193-FX-ArF準分子激光器與Thermo Fisher 公司Neptune型ICP-MS組成，使用He氣作為載氣來運載激光剝蝕產(chǎn)生的物質(zhì)。

選取晶形良好、無色透明的磷灰石，并在其無裂隙、包裹體的位置進行U-Pb年齡測試。激光束斑直徑為40μm，元素含量標樣使用NIST 610。磷灰石U-Pb年齡標樣采用Otter Lake(913Ma, Barfodetal., 2005)。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal 11.8程序(Liuetal., 2010)，普通鉛校正使用Andersen (2002)方法，年齡計算和數(shù)據(jù)處理使用Isoplot 3.0程序(Ludwig, 2003)，詳細實驗方法與參數(shù)詳見Yuetal. (2020a)。

鋯石Lu-Hf同位素測點選擇在已打U-Pb年齡測點相同或同等位置進行，激光束斑直徑為50μm，測試使用GJ-1作為標樣，176Hf/177Hf為0.282015±19(2σ)(Elhlouetal., 2006)，176Lu的衰變系數(shù)為1.865×10-11(Schereretal., 2001)，使用176Hf/177Hf=0.282785±11(2σ)和176Lu/177Hf=0.0336±1(2σ)來計算εHf(t)的值(Blichert-Toft and Albarède, 1997)，詳細實驗方法與參數(shù)詳見Gengetal. (2017)。

圖5 典型鋯石陰極發(fā)光圖像(a)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖(b、c)Fig.5 Representative zircon cathodoluminescence images (a) and LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams (b, c)

圖6 LA-ICP-MS磷灰石U-Pb年齡諧和圖Fig.6 LA-ICP-MS apatite U-Pb concordia diagrams

對采集的新鮮巖石樣品進行清洗破碎至200目后，在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所進行主量元素分析。采用AxiosMax X射線熒光光譜儀(XRF)測試，F(xiàn)eO采用滴定分析，精度可達1%以內(nèi)。微量和稀土元素分析在中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所完成，微量與稀土元素分析所應(yīng)用儀器為美國Thermo公司X Serise Ⅱ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。首先使用酸溶法對樣品進行預(yù)處理，再運用ICP-MS法測定，精度優(yōu)于5%。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年代學

英安斑巖(16GLA01)與黑云英安斑巖(16GLA03)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果見表1。陰極發(fā)光圖像顯示樣品鋯石自形程度較好，長為100～250μm，寬50～150μm，多呈長柱狀晶體，發(fā)育振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖5a)，與典型巖漿鋯石特征一致。英安斑巖樣品40個鋯石測點中有8個測點諧和度較低，2個測點為繼承鋯石，其206Pb/238U年齡分別為272±4Ma和792.9±10.7Ma；其余30個測點Th/U比值為0.05～0.26，206Pb/238U年齡范圍為231±2Ma～259.4±3Ma，下交點年齡為250.8±2.5Ma(MSWD=1.02，n=30；圖5b)。

基坑開挖過程中，通過對監(jiān)測點的測量觀測，未發(fā)現(xiàn)有位移和沉降變化。同時基坑開挖過程中未發(fā)現(xiàn)有漏水的現(xiàn)象，鋼管樁+高壓旋噴樁形成了一個阻水層。后經(jīng)過兩場大雨考驗，該基坑位移和沉降也未發(fā)生變化，保證了基坑附近建筑的安全，同時為地下室施工提供了良好的施工條件。該基坑項目于基坑支護完成3個月后進行回填。

黑云英安斑巖樣品35個鋯石測點中有5個測點的諧和度較低，9個測點為繼承鋯石，其206Pb/238U分別為1821±20Ma、1604±24Ma、285±7Ma、506±9Ma、2029±28Ma、2195±27Ma、1648±41Ma、272±3Ma和279±3Ma；其余21個測點Th/U比值為0.03～0.23，206Pb/238U年齡范圍為241.9±3Ma～263.8±3Ma，下交點年齡為252.9±3.4Ma(MSWD=0.45，n=21；圖5c)。

4.2 磷灰石U-Pb年代學

英安斑巖 (16GLA01)與黑云英安斑巖(16GLA03)LA-ICP-MS磷灰石U-Pb測年結(jié)果見表2。英安斑巖23個磷灰石測點下交點年齡為248.9±7.3Ma(MSWD=1.05，n=23；圖6a)。黑云英安斑巖28個磷灰石測點下交點年齡為249.7±7.9Ma(MSWD=1.7，n=28；圖6b)

表1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果

續(xù)表1

圖7 夏河-合作多金屬礦集區(qū)三疊紀花崗質(zhì)巖石鋯石Lu-Hf同位素組成(a)鋯石εHf(t)-t圖解；(b) εHf(t)頻率直方圖；(c) tDM2頻率直方圖. 數(shù)據(jù)來源：Luo et al., 2012; 韋萍, 2013; Li et al., 2015a; Qiu and Deng, 2017; Yu et al., 2019; 耿建珍等, 2019Fig.7 Variations of εHf(t) values versus U-Pb ages (Ma) of zircons of the Triassic granitoids in the Xiahe-Hezuo polymetallic district(a) variations of εHf(t) values versus U-Pb ages (Ma) of zircons; (b) histograms of εHf(t) values; (c) histograms of corresponding two-stage Hf model ages (tDM2). Data sources: Luo et al., 2012; Wei et al., 2013; Li et al., 2015; Qiu and Deng, 2017; Yu et al., 2019; Geng et al., 2019

4.3 鋯石Lu-Hf同位素

英安斑巖(16GLA01)與黑云英安斑巖(16GLA03)樣品鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果見表3。英安斑巖鋯石εHf(t)值范圍為-12.69～-7.84，二階段模式年齡tDM2為2.08～1.78Ga(圖7)，176Hf/177Hf值為0.282256～0.282388。除6個點(4、11、20、24、32、34)外，其余測點176Lu/177Hf值均小于0.002(表3)。黑云英安斑巖鋯石εHf(t)值范圍為-13.88～-8.61，二階段模式年齡tDM2為2.15～1.82Ga(圖7)，176Hf/177Hf值為0.281857～0.282370。除9個點(3、5、7、12、19、20、22、27、33)外，其余測點176Lu/177Hf值均小于0.002(表3)，說明大多數(shù)鋯石形成后放射性成因Hf積累有限，176Lu/177Hf能較好反應(yīng)其形成過程Hf同位素組成(吳福元等, 2007)。

表2 LA-ICP-MS磷灰石U-Pb定年結(jié)果

續(xù)表3

Continued Table 3

測點號t(Ma)176Yb/177Hf2σ176Lu/177Hf2σ176Hf/177Hf2σεHf(0)εHf(t)tDM1(Ma)tDM2(Ma)fLu/Hf-272600.0224120.0004820.0006330.0000120.2823210.000016-15.9-10.413021934-0.98-282470.0042750.0001420.0001320.0000040.2823260.000016-15.8-10.412781926-1.00-292490.0073730.0000470.0002280.0000030.2823290.000014-15.7-10.212771918-0.99-302530.0006110.0000060.0000150.0000000.2823210.000016-15.9-10.412811932-1.00-332540.0103020.0000280.0003570.0000010.2823220.000015-15.9-10.412901931-0.99黑云英安斑巖(16GLA03)繼承鋯石-418210.0383140.0007320.0012540.0000140.2816560.000020-39.5-0.422512501-0.96-916040.0175540.0000550.0006020.0000020.2817150.000021-37.4-2.421332454-0.98-152850.0105420.0000440.0003500.0000020.2823330.000015-15.5-9.312761889-0.99-165060.0407560.0007840.0013940.0000280.2824570.000020-11.1-0.511361498-0.96-1820290.0185590.0003910.0006540.0000140.2817410.000019-36.48.020992142-0.98-2121950.0078890.0000230.0003110.0000010.2814760.000019-45.82.824392590-0.99-2316480.0164900.0001780.0005540.0000050.2815030.000018-44.9-8.824162886-0.98-312720.0395430.0000660.0014490.0000050.2822130.000021-19.8-14.114832176-0.96-342790.0215820.0002570.0007740.0000120.2823090.000017-16.4-10.413231949-0.98

表4 英安斑巖和黑云英安斑巖主量元素(wt%)與微量元素(×10-6)分析結(jié)果

圖8 格婁昂礦床英安斑巖和黑云母英安斑巖地球化學與構(gòu)造環(huán)境圖解(a) TAS圖解(據(jù)Le Maitre, 1989)；(b) K2O-SiO2圖解(據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)；(c) A/NK-A/CNK 圖解(據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)；(d) Th/Yb-Ta/Yb圖解(據(jù)Gorton and Schandl, 2000)；(e) Ta-Yb圖解(據(jù)Pearce et al., 1984)；(f) R2-R1圖解(據(jù)Batchelor and Bowden, 1985).A/CNK=Al2O3/CaO+Na2O+K2O；A/NK=Al2O3/Na2O+K2O；R1=4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)；R2=6Ca+2Mg+Al；夏河-合作礦集區(qū)三疊紀花崗質(zhì)巖石數(shù)據(jù)來源：靳曉野等, 2013；駱必繼，2013；韋萍等，2013；徐學義等，2014；Qiu and Deng, 2017Fig.8 Lithogeochemistry and tectonic discrimination diagrams of dacite porphyry and biotite dacite porphyry in the Gelouang deposit(a) TAS diagram (after Le Maitre, 1989); (b) K2O vs. SiO2 diagram (after Peccerillo and Taylor, 1976); (c) A/NK vs. A/CNK diagram (after Maniar and Piccoli, 1989) (d) Th/Yb vs. Ta/Yb diagram (after Gorton and Schandl, 2000); (e) Ta vs. Yb diagram (after Pearce et al., 1984); (f) R2 vs. R1 diagram (after Batchelor and Bowden, 1985). (A/CNK=Al2O3/CaO+Na2O+K2O, A/NK=Al2O3/Na2O+K2O; R1=4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti); R2=6Ca+2Mg+Al; Data of the Triassic granitoids of the Xiahe-Hezuo polymetallic district sources: Jin et al., 2013; Luo et al., 2013; Wei et al., 2013; Xu et al., 2014; Qiu and Deng, 2017

4.4 巖石地球化學特征

4.4.1 主量元素

4件樣品(英安斑巖16GLA01、16GLA02；黑云英安斑巖16GLA03、16GLA04)主量和微量元素地球化學分析結(jié)果見表4。本文主量元素地球化學討論中將其含量換算為100%。英安斑巖SiO2含量為67.79%～67.84%，Al2O3含量為16.68%～16.77%，MgO含量為1.53%～1.58%，K2O含量為2.98%～2.99%，Na2O含量為2.83%～2.88%，K2O/Na2O在1.03～1.06之間，Mg#值為45.6～46.4，具有高Al低Mg的特點。黑云英安斑巖SiO2含量為63.62%～63.76%，Al2O3含量為16.67%～16.82%，MgO含量為4.06%～4.13%，K2O含量為2.65%～2.70%，Na2O含量為2.39%～2.41%，K2O/Na2O在1.10～1.13之間，Mg#值為59.9～60.0。在TAS判別圖解中，英安斑巖樣品均落入英安巖區(qū)，黑云英安斑巖樣品與英安斑巖樣品相比更靠近安山巖，位于安山巖與英安巖區(qū)域邊界(圖8a)。SiO2-K2O圖解顯示英安斑巖和黑云英安斑巖屬于高鉀鈣堿性系列(圖8b)，A/CNK=1.09～1.112，A/NK=2.103～2.455，屬于過鋁質(zhì)系列巖石(圖8c)。

4.4.2 微量元素

圖9 英安斑巖和黑云英安斑巖球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖(a)與原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)西秦嶺印支期花崗質(zhì)巖石數(shù)據(jù)來源：靳曉野等, 2013; 駱必繼, 2013; 韋萍等, 2013; 徐學義等, 2014; Qiu and Deng, 2017Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) of dacite porphyry and biotite dacite porphyry (normalization values after Sun and McDonough, 1989)Data of Triassic granitoids in West Qinling sources: Jin et al., 2013; Luo et al., 2013; Wei et al., 2013; Xu et al., 2014; Qiu and Deng, 2017

5 討論

5.1 成礦前早三疊世巖漿作用

格婁昂金礦床賦礦英安斑巖與黑云英安斑巖接觸帶不發(fā)育烘烤邊和冷凝邊(圖3b)，暗示二者同時侵位。鋯石U-Pb年齡分別為250.8±2.5Ma、252.9±3.4Ma，磷灰石U-Pb年齡為248.9±7.3Ma、249.7±7.9Ma，在誤差范圍內(nèi)一致，表明英安斑巖與黑云英安斑巖同時于早三疊世侵位，并經(jīng)歷1～4Ma的冷卻過程。Yuetal. (2019)報道了早子溝英安斑巖脈侵位年齡為246.1±5.2Ma和248.1±3.8Ma。耿建珍等(2019)在早子溝金銻礦床中得到礦化英安斑巖鋯石U-Pb年齡為235.3±3.3Ma。張德賢等(2015)得到德烏魯巖體石英閃長玢巖鋯石U-Pb年齡為245.8±1.7Ma和242.4±1.9Ma。徐學義等(2014)得到阿姨山花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為241.6±4Ma，德烏魯花崗閃長巖巖體鋯石U-Pb年齡為233.5±1.5Ma。Guoetal. (2012)報道崗察巖體輝長閃長巖和礦化閃長巖鋯石U-Pb年齡分別為243.8±1.0Ma和234±0.6Ma。上述年代學結(jié)果表明，甘南地區(qū)花崗質(zhì)巖石主體形成于252.9～233.5Ma，與格婁昂英安斑巖與黑云英安斑巖都是西秦嶺早三疊世巖漿活動的產(chǎn)物。

早子溝金礦床位于格婁昂金礦床東南方向1km，二者具有相似的賦礦巖石、控礦構(gòu)造和蝕變礦化特征。由于礦區(qū)內(nèi)的中酸性巖脈均被金礦體穿插，且部分巖脈發(fā)生強烈的金礦化并形成工業(yè)礦體，隋吉祥和李建威(2013)認為早子溝金礦床成礦年代晚于中酸性巖脈侵位年代(233Ma)。他們進而對板巖礦石和脈巖礦石中絹云母分別進行40Ar/39Ar定年，得到坪年齡為219.4±1.1Ma和230±2.3Ma。盡管隋吉祥和李建威(2013)認為230±2.3Ma可能代表早子溝礦床金成礦年代，而219.4±1.1Ma可能是后期熱事件導致放射性成因Ar丟失造成的。但考慮到本文得到的脈巖冷卻過程持續(xù)約1～4Ma，因此脈巖絹云母40Ar/39Ar定年得到的230Ma很可能是脈巖侵位冷卻的年齡，而219.4Ma可能為成礦年齡。Qiuetal. (2020)對早子溝礦床中的熱液獨居石進行U-Pb定年，得到熱液獨居石的結(jié)晶年齡為211.1±3.0Ma，認為該期熱液獨居石結(jié)晶年齡代表了金的成礦年齡。盡管目前尚未有格婁昂金礦床的成礦年代學數(shù)據(jù)發(fā)表，考慮到它與早子溝金礦床相近的地理位置、相似的地質(zhì)特征，格婁昂金礦床的成礦年代也應(yīng)為219～211Ma。因此，結(jié)合礦體穿切英安斑巖與黑云英安斑巖這一地質(zhì)現(xiàn)象，我們認為早三疊的巖漿活動并不是格婁昂礦床金成礦的主導因素。

5.2 賦礦巖石成因

格婁昂金礦床英安斑巖和黑云英安斑巖樣品鋯石εHf(t)值為-13.88～-7.84，均落在球粒隕石演化線之下，對應(yīng)二階段Hf模式年齡為2.15～1.78Ga，主要集中于2.0～1.9Ga，表明英安斑巖與黑云英安斑巖主要來源于元古宙地殼物質(zhì)部分熔融。其中一個測點的εHf(t)值達到了-26.65，對應(yīng)的二階段Hf模式年齡為2.96Ga，暗示了該地區(qū)可能還存在太古宙地殼物質(zhì)。此外，樣品變化范圍較大的εHf(t)值，也說明其源區(qū)也存在一定的不均一性。耿建珍等(2019)和Yuetal. (2019)獲得早子溝英安斑巖εHf(t)值分別為-12.78～-8.76和-12.5～-8.9，其對應(yīng)的tDM2分別為2.07～1.82Ga和2.08～1.84Ga；雙朋西花崗閃長巖εHf(t)=-4.7～-3.6，tDM2為1.57～1.49Ga(Luoetal., 2012)；夏河花崗閃長巖εHf(t)=-11.0～-4.0，tDM2為1.97～1.53Ga(韋萍, 2013)；同仁花崗閃長巖εHf(t)=-5.9～-0.6，tDM2為1.64～1.32Ga(黃雄飛等, 2014)；德烏魯雜巖體εHf(t)=-8.0～-3.3，tDM2為1.78～1.48Ga(Qiu and Deng, 2017)，表明西秦嶺甘南夏河-合作礦集區(qū)廣泛發(fā)育的早三疊世巖漿作用是元古宙下地殼部分熔融的產(chǎn)物。英安斑巖與黑云英安斑巖Mg#值范圍分別為45.6～46.4和59.9～60.0，高于玄武質(zhì)下地殼部分熔融產(chǎn)生的熔體(Mg#<45, Rapp and Watson, 1995)，表明其在形成過程中可能存在基性物質(zhì)參與。

格婁昂金礦床英安斑巖和黑云英安斑巖鋯石與磷灰石U-Pb同位素年齡在誤差范圍內(nèi)一致，微量元素與稀土元素配分模式基本相同(圖9)，且在接觸邊界未觀察到冷凝邊或烘烤邊(圖3b)，表明它們可能是相同源區(qū)、同一次巖漿作用的產(chǎn)物。此外，它們輕重稀土分異明顯，(La/Yb)N=31.07～40.59，明顯高于上地殼(11.35; Rudnick and Gao, 2003)；較低的Yb(0.89×10-6～1.02×10-6)和Y(10.55×10-6～11.87×10-6)含量，表明它們源區(qū)的部分熔融可能受到石榴子石的控制，且源區(qū)位置較深(Rapp and Watson, 1995)。同時，英安斑巖和黑云英安斑巖具有較弱的Eu負異常，Sr元素存在一定虧損，表明源區(qū)可能存在斜長石殘留或者發(fā)生了斜長石的分離結(jié)晶。在部分熔融過程中，Nb、Ta主要進入角閃石，導致Nb、Ta的虧損(Rollinson, 1993)。由此可見，在熔體形成時，源區(qū)主要殘留礦物為角閃石、斜長石和石榴子石。

5.3 對地球動力學背景的約束

西秦嶺地區(qū)巖漿巖及其構(gòu)造演化等方面研究成果豐富(張本仁, 2002; 邱慶倫等, 2008;李婷等, 2012; 駱必繼等, 2012; 駱必繼, 2013; 黃雄飛等, 2013; Yangetal., 2015b; Qiu and Deng, 2017; Qiuetal., 2018)。張克信等(1999)與王永標等(1997)、Wang and Yang (2004)發(fā)現(xiàn)阿尼瑪卿地區(qū)發(fā)育早二疊世茅口期生物礁，但缺失晚二疊世地層，認為阿尼瑪卿洋在晚二疊末閉合。王國燦等(2004)在研究馬爾爭-布青山的構(gòu)造混雜巖帶時，發(fā)現(xiàn)二疊系格曲組與下伏地層二疊系馬爾爭組和樹維門科組呈角度不整合相接觸，提出阿尼瑪卿-勉略洋盆的閉合時間為中-晚二疊世之交。駱必繼等(2012)認為在后碰撞環(huán)境下，俯沖的阿尼瑪卿洋殼發(fā)生斷離導致軟流圈上涌，使地幔發(fā)生了部分熔融形成幔源巖漿，幔源巖漿在侵位過程中使下地殼發(fā)生部分熔融，形成美武巖體花崗質(zhì)巖石(241.6±4Ma)。以上觀點表明阿尼瑪卿-勉略洋在早三疊世前已經(jīng)閉合，且在早三疊世西秦嶺地區(qū)已經(jīng)處于后碰撞早期的構(gòu)造環(huán)境。

然而，近些年來部分學者給出了西秦嶺在早三疊世正處于與俯沖有關(guān)的活動大陸邊緣環(huán)境的證據(jù)。金維浚等(2005)提出冶力關(guān)(245±6Ma)、夏河(238±4Ma)花崗巖具有埃達克巖的地球化學特征，與加厚下地殼的部分熔融有關(guān)，可能形成于印支早期古特提斯洋北部消減形成的活動陸緣環(huán)境。韋萍等(2013)通過巖石地球化學、年代學和Sr-Nd-Pb同位素地球化學研究，認為夏河花崗巖(244～248Ma)形成過程中有幔源巖漿參與，其形成于大陸邊緣弧構(gòu)造環(huán)境，表明西秦嶺地區(qū)阿尼瑪卿洋盆的閉合時間不早于244Ma。黃雄飛等(2014)報道了舍哈力吉石英二長巖侵位年齡為234.1±0.5Ma，認為三疊紀早期古特提斯洋殼俯沖極性的改變導致西秦嶺區(qū)域形成了呈線性分布的印支期巖漿巖帶。岳遠剛(2014)通過對地層剖面、碎屑鋯石年代學及砂巖地球化學研究，認為三疊系洪水川組砂巖具有活動大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境特征，將阿尼瑪卿洋盆的閉合時間約束到中-晚三疊世。

格婁昂礦床英安斑巖和黑云英安斑巖侵位于約251Ma，具有過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石特征。在Ta-Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解中，樣品均投點于火山弧花崗巖范圍(圖8e)，說明它們的形成與俯沖洋殼部分熔融有關(guān)。所有樣品都表現(xiàn)出負Nb異常，其他高場強元素也存在不同程度的虧損，也表明該期巖漿活動與俯沖有關(guān)(Briqueuetal., 1984)。在R2-R1構(gòu)造環(huán)境圖解中，樣品具有碰撞前構(gòu)造環(huán)境的花崗巖特征(圖8f)，且Th/Yb-Ta/Yb圖中顯示出活動大陸邊緣特征(圖8d)。此外，這些巖體的形成年齡與東昆侖地區(qū)廣泛分布的花崗質(zhì)巖石年齡一致(Chenetal., 2012; Lietal., 2015a)，確定了印支早期西秦嶺與東昆侖地區(qū)的巖漿活動是由古特提斯洋的俯沖消減引起的(Yanetal., 2014; Zhangetal., 2014)。印支早期阿尼瑪卿-勉略洋正處于俯沖環(huán)境，俯沖板片引起下地殼發(fā)生部分熔融，形成中酸性巖漿，侵位、冷凝形成格婁昂英安斑巖和黑云英安斑巖，由此證明在早三疊世西秦嶺地區(qū)正處于與洋殼俯沖有關(guān)的碰撞前活動大陸邊緣環(huán)境。

6 結(jié)論

(1)格婁昂金礦床賦礦斑巖侵位于約251Ma，是西秦嶺夏河-合作多金屬礦集區(qū)廣泛發(fā)育的早三疊世巖漿活動的產(chǎn)物，限定了格婁昂金成礦作用時間晚于早三疊世。

(2)格婁昂金礦床英安斑巖和黑云英安斑巖形成于活動大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境，是洋殼板片北東向俯沖引起古元古代下地殼部分熔融的產(chǎn)物，支持阿尼瑪卿-勉略洋早三疊世尚未閉合。

致謝野外工作得到了甘肅省自然資源廳、甘肅省地礦局、甘南州國土局和早子溝金礦有限公司的幫助和支持；中國地質(zhì)調(diào)查局天津中心耿建珍高級工程師、中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所楊帆高級工程師在樣品分析測試方面提供幫助；鄧軍教授、張靜教授和兩位匿名審稿專家對文章提出寶貴意見；在此一并感謝。