東秦嶺大蛇溝鎢礦區(qū)賦礦圍巖成因：鋯石U-Pb年代學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)

葛戰(zhàn)林，郝 迪，張曉星，鄭艷榮，李曉東，武海文，張 龍

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安礦產(chǎn)資源調(diào)查中心，陜西 西安 710100)

0 引 言

秦嶺造山帶位于中央造山帶的核心地段，是在晚太古代—中元古代洋陸間雜構(gòu)造基礎(chǔ)上，于新元古代—中晚三疊世經(jīng)歷板塊構(gòu)造的主造山期，而后疊加陸內(nèi)造山作用改造的復(fù)合型造山帶[1-2]。特別是在新元古代以來(lái)，受商丹洋殼俯沖及太平洋構(gòu)造域的影響，在秦嶺造山帶誘發(fā)多期巖漿活動(dòng)，包括與洋-陸俯沖碰撞有關(guān)的加里東期島弧巖漿巖、造山后伸展背景下的印支期花崗巖及燕山期板內(nèi)花崗巖等[3-5]。多期次構(gòu)造-巖漿-流體事件與造山作用耦合，在該區(qū)形成了獨(dú)特的礦產(chǎn)資源和礦床分布格局[6-8]。

研究表明，東秦嶺地區(qū)的礦床類型與巖漿作用關(guān)系密切，主要包括與碰撞造山及陸內(nèi)構(gòu)造-巖漿活動(dòng)有關(guān)的斑巖-矽卡巖型鉬(鎢)礦床、與雙峰式火山作用或島弧/弧后盆地海相火山熱液作用有關(guān)的VMS礦床及與陸內(nèi)俯沖構(gòu)造-巖漿活動(dòng)有關(guān)的巖漿熱液脈型金等高中溫?zé)嵋旱V床[9-10]。大蛇溝鎢礦床是東秦嶺楊斜—豐北河地區(qū)典型的石英脈型鎢礦床之一[11]，有關(guān)該礦床的基礎(chǔ)研究極為匱乏；尤其是賦礦楊斜片麻巖套尚無(wú)精確的年代學(xué)數(shù)據(jù)，且兩輪1:5萬(wàn)區(qū)調(diào)的填圖單元不統(tǒng)一[12-13]，限制了對(duì)巖石成因與構(gòu)造環(huán)境的精準(zhǔn)判別。筆者在詳細(xì)的野外調(diào)查基礎(chǔ)上，通過(guò)巖相學(xué)觀察、鋯石U-Pb定年和主微量元素測(cè)試，查明了大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的成巖時(shí)代，探討了巖石成因類型和構(gòu)造背景，以期為區(qū)域金、鎢成礦與巖漿作用的研究提供基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域及礦床地質(zhì)

東秦嶺楊斜—豐北河地區(qū)位于北秦嶺逆沖構(gòu)造帶與南秦嶺晚古生代斷陷帶之間的商丹斷裂帶(圖1(a))。商丹斷裂帶作為秦嶺造山帶的主縫合帶(蛇綠混雜巖帶)之一，是以板塊俯沖、碰撞界面為主導(dǎo)，以多期復(fù)合斷裂為骨架的具有復(fù)雜構(gòu)成和長(zhǎng)期演化歷史的邊界地質(zhì)體[14]。研究區(qū)歷經(jīng)了早古生代商丹洋的形成、洋-陸俯沖，晚古生代商丹洋閉合、陸-陸俯沖及晚三疊世的碰撞造山等過(guò)程。

區(qū)域地層以豐北河—楊斜斷裂為界，北側(cè)為古元古界秦嶺巖群(Pt1Q)，南側(cè)為商丹縫合帶主要地質(zhì)實(shí)體(圖1(b))，包括下古生界丹鳳巖群(Pz1D)、下古生界羅漢寺組(Pz1l)和泥盆系—石炭系(D—C)。其中，秦嶺巖群為一套變質(zhì)程度達(dá)角閃巖相的中深變質(zhì)巖系，原巖為陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造[15-16]。丹鳳巖群(商丹蛇綠混雜巖)以變中基性火山巖為主，包括超鎂鐵質(zhì)巖、輝長(zhǎng)巖、玄武巖、輝綠巖脈、枕狀熔巖及放射蟲硅質(zhì)巖等，形成于活動(dòng)陸緣古島弧構(gòu)造環(huán)境[17-18]。羅漢寺組為一套淺變質(zhì)、強(qiáng)變形有層無(wú)序的火山-沉積巖系，屬弧前盆地沉積[19]。泥盆系—石炭系包括青石埡組(D2-3q)、桐峪寺組(D3ty)及二峪河組(C1e)，巖性為砂巖、粉砂巖、板巖、千枚巖夾灰?guī)r、白云巖組合。

研究區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，由北至南分別為楊斜片麻巖套(Pt3gn)、加里東期秦王山基性雜巖體和印支期東江口巖體群，以后者分布最為廣泛(圖1(b))。楊斜片麻巖套是秦嶺巖群中解體出的古變質(zhì)侵入體，原巖恢復(fù)屬于典型的鈣堿性I型大陸弧花崗巖[20]；李靠社等[13]通過(guò)與河南境內(nèi)的德河巖體(943±18 Ma[21])對(duì)比，將其時(shí)代暫歸為晉寧期。秦王山基性雜巖體以輝長(zhǎng)巖為主，呈EW向延長(zhǎng)的豆莢狀，成巖年齡為(422±7)～(402.6±17.4)Ma，為島弧環(huán)境產(chǎn)物[22-23]。南部東江口巖體群自西向東包括東江口、柞水、曹坪和沙河灣巖體，主體屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性或高鉀鈣堿性I型花崗巖，成巖年齡集中于230～210 Ma[24-30]，略晚于秦嶺造山帶主造山期[31]。

圖1 秦嶺造山帶大地構(gòu)造圖(a)和楊斜—豐北河地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)((a)據(jù)文獻(xiàn)[33-34]；(b)據(jù)文獻(xiàn)[35]修改)Fig.1 Tectonic map of the Qinling Orogen (a)and geological sketch map of the Yangxie-Fengbeihe area (b)((a)modified after refs.[33-34];(b)modified after ref.[35])

區(qū)內(nèi)構(gòu)造線主體呈近EW向，以斷裂構(gòu)造最為發(fā)育。豐北河—楊斜深大斷裂與龍?zhí)蹲由澈訛硵嗔褳橹鞲蓴嗔?，呈EW向延伸數(shù)幾十公里，斷面均北傾；前者屬于商丹縫合帶北界斷裂的一段，具多期活動(dòng)、控巖導(dǎo)礦特征，后者則切穿早期巖脈與印支期花崗巖體。此外，NE與NW—NWW向次級(jí)斷裂構(gòu)造為本區(qū)重要的容礦構(gòu)造[32]。

大蛇溝鎢礦床位于楊斜—豐北河金鎢成礦帶東段，距陜西省商洛市楊斜鎮(zhèn)南約8 km。礦區(qū)賦礦巖系相對(duì)簡(jiǎn)單，北部為楊斜片麻巖套中的含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖、眼球狀黑云二長(zhǎng)片麻巖及條帶狀黑云斜長(zhǎng)片麻巖，南部見晚三疊世沙河灣黑云母二長(zhǎng)花崗巖體侵入(圖2)?？氐V構(gòu)造主要為NE—NEE向斷裂破碎帶，控制著石英脈型鎢礦體的產(chǎn)出形態(tài)及規(guī)模。

圖2 大蛇溝鎢礦床地質(zhì)圖(據(jù)陜西冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司資料修改)Fig.2 Geological map of the Dashegou tungsten deposit

礦區(qū)由北至南共圈定9個(gè)構(gòu)造破碎帶、11個(gè)鎢礦體。礦體形態(tài)多呈脈狀(圖3(a)和(b))，少數(shù)為透鏡狀，走向NE—NEE(45°～80°)，傾向NW—NNW，傾角54°～77°；礦體厚度為0.2～5.0 m，長(zhǎng)80～390 m，WO3品位0.16%～2.31%。礦石類型屬于黑鎢礦-白鎢礦石英脈型，金屬礦物主要為黑鎢礦、白鎢礦、黃鐵礦和黃銅礦，次為方鉛礦、閃鋅礦和黝銅礦，含極少量輝鉬礦和斑銅礦；非金屬礦物以石英和白云母為主，次為螢石和方解石。礦石構(gòu)造包括脈狀-網(wǎng)脈狀、浸染狀、斑雜狀和星點(diǎn)狀構(gòu)造等(圖3(c)和(d))；礦石結(jié)構(gòu)以板狀自形晶結(jié)構(gòu)、半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和固溶體分離結(jié)構(gòu)為主。圍巖蝕變主要分布于礦脈兩側(cè)，包括鉀化、云英巖化、硅化、黃鐵礦化、螢石化和碳酸鹽化等，以鉀化、云英巖化與鎢成礦關(guān)系最為密切。

圖3 大蛇溝鎢礦床典型礦體與礦石特征Fig.3 Photos showing typical orebodies and ore hand-specimen of the Dashegou tungsten deposit(a)賦存于構(gòu)造破碎帶中的石英脈型鎢礦體；(b)白鎢礦具藍(lán)白色熒光反應(yīng)；(c)石英脈型鎢礦石，脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造，黑鎢礦呈紅棕色板狀自形晶，白鎢礦集合體沿黑鎢礦裂隙呈細(xì)脈-網(wǎng)脈狀充填交代；(d)石英脈型鎢礦石，浸染狀構(gòu)造，黑鎢礦、白鎢礦呈稀疏浸染狀分布，黃銅礦、黝銅礦等次生氧化為孔雀石、藍(lán)銅礦。Wf.黑鎢礦；Sh.白鎢礦；Py.黃鐵礦；Ccp.黃銅礦；Thr.黝銅礦；Mal.孔雀石；Az.藍(lán)銅礦；Qz.石英；Fl.螢石；Mu.白云母

2 樣品信息與測(cè)試方法

2.1 樣品信息及巖相學(xué)特征

本文用于鋯石U-Pb定年和巖石地球化學(xué)測(cè)試的樣品，均采自大蛇溝鎢礦床的賦礦圍巖露頭(圖2)，巖性為含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖，采樣坐標(biāo)為109°42′10.74″E、33°47′16.62″N。

含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖呈灰白色，片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，眼球狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造(圖4(a))，主要礦物成分為斜長(zhǎng)石(45%～50%)、石英(35%)，含少量黑云母(5%)和角閃石(5%)，局部見鉀長(zhǎng)石變斑晶(3%～5%)。其中，斜長(zhǎng)石呈半自形板狀、它形粒狀，粒徑0.04～0.80 mm，見聚片雙晶和卡鈉復(fù)合雙晶，表面干凈且與石英緊密鑲嵌；另有斜長(zhǎng)石眼球體呈橢圓狀，晶面略渾濁，粒徑1.45～3.05 mm，邊部多被細(xì)粒重結(jié)晶石英交代呈鋸齒狀，次生絹云母化較強(qiáng)(圖4(b))。石英呈它形粒狀，粒徑為0.02～0.70 mm，見波狀消光。黑云母呈片狀，具淺褐色-深褐色多色性，斷續(xù)定向分布(圖4(c))；普通角閃石呈長(zhǎng)柱狀，與黑云母伴生(圖4(d))，原巖可能為花崗閃長(zhǎng)巖。

圖4 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖手標(biāo)本(a)及鏡下照片(b-d)Fig.4 Hand-specimen photo (a)and microscopic photos (b-d)of the porphyroblastic augen plagiogneiss(a)灰白色含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖具片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)；(b)斜長(zhǎng)石眼球體發(fā)育聚片雙晶，邊部被細(xì)粒石英集合體交代呈鋸齒狀，正交偏光(+)；(c)(d)黑云母和角閃石斷續(xù)定向分布于長(zhǎng)英質(zhì)礦物間，正交偏光(+)。Pl.斜長(zhǎng)石；Or.正長(zhǎng)石；Qz.石英；Bt.黑云母；Hb.角閃石；Ser.絹云母

2.2 測(cè)試方法

鋯石單礦物分選、制靶和陰極發(fā)光(CL)照相工作在西安瑞石地質(zhì)科技服務(wù)有限公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，激光剝蝕系統(tǒng)為澳大利亞ASI公司生產(chǎn)的RESOlution S155-LR型193 nm紫外準(zhǔn)分子系統(tǒng)，ICP-MS設(shè)備為Agilent 7900質(zhì)譜儀。選用激光束斑直徑為40 μm，頻率為5 Hz，激光能量密度為6 J/cm2，高純氦氣作為載氣。實(shí)驗(yàn)采用NIST610、GJ-1和Ple?ovice作為標(biāo)樣，NIST610對(duì)儀器進(jìn)行最佳化控制且為元素含量測(cè)定的外標(biāo)，GJ-1為定年外標(biāo)，Ple?ovice為監(jiān)控標(biāo)樣。采樣方式為單點(diǎn)剝蝕，每測(cè)定8個(gè)樣品點(diǎn)測(cè)定兩次標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1。鋯石同位素比值及稀土元素含量采用ICPMSDataCal軟件進(jìn)行計(jì)算[36]，年齡計(jì)算及諧和圖采用Isoplot 4.15完成。

主量和微量元素分析在有色金屬西北礦產(chǎn)地質(zhì)測(cè)試中心完成。主量元素采用X熒光光譜法測(cè)定，儀器為荷蘭帕納科公司生產(chǎn)的PW4400/40 X射線熒光光譜儀，分析精度優(yōu)于5%。微量元素采用等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)分析酸溶法配置的樣品溶液，儀器為美國(guó)Agilent 7700X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，分析精度優(yōu)于10%。測(cè)試過(guò)程設(shè)平行樣和標(biāo)樣進(jìn)行監(jiān)控和檢驗(yàn)。

3 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果

3.1 鋯石CL圖像及稀土元素特征

大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖(NEG-Zr)中的鋯石呈米黃色，晶棱清晰且透明度較好，多呈長(zhǎng)柱狀或短柱狀自形晶，鋯石長(zhǎng)徑介于75～145 μm之間，寬50～100 μm，長(zhǎng)寬比為1:1～2.4:1.0。鋯石陰極發(fā)光(CL)強(qiáng)度中至較強(qiáng)，具有典型巖漿成因鋯石的振蕩環(huán)帶[37]，核邊結(jié)構(gòu)不發(fā)育且基本未遭受后期熱液改造(圖5)。

圖5 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖鋯石CL圖像Fig.5 Representative zircon CL images of the porphyroblastic augen plagiogneiss

鋯石稀土元素含量較高且變化范圍較小(表1)，REE為502.49×10-6～1 082.51×10-6。24個(gè)測(cè)點(diǎn)的稀土元素配分曲線相似，表現(xiàn)為輕稀土(LREE)虧損、重稀土(HREE)強(qiáng)烈富集，具有明顯的Ce正異常和Eu負(fù)異常(δCe=1.50～102.74，δEu=0.44～0.82)(圖6(a))。鋯石232Th、238U含量分別為354×10-6～1 427×10-6、771×10-6～2 105×10-6，Th/U值為0.46～0.81(表2)，與典型巖漿鋯石Th/U值(>0.4)相一致[38-39]。Nb、Ta含量分別為1.97×10-6～6.51×10-6和0.48×10-6～1.33×10-6，Nb/Ta值為3.40～5.51；Y含量為616×10-6～1 404×10-6，主體顯示殼源巖漿鋯石特征[40-41]。在鋯石微量元素巖性判別U-Y(圖6(c))和Ta-Nb(圖6(d))圖解上，所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均落于花崗巖類的“3”區(qū)域(花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖)內(nèi)，指示含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的原巖為花崗閃長(zhǎng)巖或石英閃長(zhǎng)巖。

圖6 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖鋯石的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(a)、U-Pb年齡諧和圖(b)及微量元素巖性判別圖解(c),(d)(底圖據(jù)文獻(xiàn)[42])Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a),U-Pb concordia diagram (b),and petrological discrimination diagrams of trace elements (c),(d)of zircons from the porphyroblastic augen plagiogneiss (base map after ref.[42])

3.2 鋯石U-Pb年齡

對(duì)樣品NEG-Zr中19顆鋯石的24個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試(圖5)。結(jié)果表明，24個(gè)測(cè)點(diǎn)的諧和度均大于90%(表2)，且在U-Pb年齡諧和圖上分布于諧和線及其附近(圖6(b))。鋯石206Pb/238U表觀年齡分布于(431±5)～(435±5)Ma之間，計(jì)算獲得諧和年齡為(434.2±2.7)Ma (MSWD=0.023,n=24)，加權(quán)平均年齡為(434.2±1.6)Ma (MSWD=0.022,n=24)，兩種年齡一致，代表了大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖原巖的形成年齡。

4 巖石地球化學(xué)特征

大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的主量、微量及稀土元素測(cè)試結(jié)果見表3。

4.1 原巖恢復(fù)

大蛇溝鎢礦區(qū)所采集的巖石樣品新鮮，顯微鏡下未觀察到明顯的后期交代蝕變現(xiàn)象(圖4)。因此，含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的形成可作為一個(gè)等化學(xué)過(guò)程，其地球化學(xué)特征基本反映原巖屬性，利用合適的判別函數(shù)、巖石化學(xué)參數(shù)和圖解可進(jìn)行原巖恢復(fù)及構(gòu)造環(huán)境判別[43-47]。

主元素判別函數(shù)(DF)適用于長(zhǎng)英質(zhì)巖石的原巖恢復(fù)[43]，根據(jù)所測(cè)定巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算的DF值均為正值(3.27～3.52，表3)，指示含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的原巖應(yīng)為火成巖。在SiO2-TiO2圖解中，5件巖石樣品的投影點(diǎn)均落入火成巖區(qū)(圖7(a))；在Si-((al+fm)-(c+alk))圖解中，樣品點(diǎn)落于火山巖范圍(圖7(b))。兩者判別結(jié)果一致，進(jìn)一步反映含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖屬于正變質(zhì)巖。侵入巖TAS圖解和花崗巖類R1-R2分類圖解可以看出，5件樣品點(diǎn)均分布于花崗閃長(zhǎng)巖區(qū)域內(nèi)(圖7(c)和(d))，表明其原巖應(yīng)為花崗閃長(zhǎng)巖，與薄片鑒定及鋯石微量元素判定結(jié)果相一致。

圖7 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖原巖判別及分類命名圖解Fig.7 Protolith discrimination and classification plots for the porphyroblastic augen plagiogneiss(a)SiO2-TiO2圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[44])；(b)Si-((al+fm)-(c+alk))圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[45])；(c)侵入巖TAS圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[46])：1.橄欖輝長(zhǎng)巖；2a.堿性輝長(zhǎng)巖；2b.亞堿性輝長(zhǎng)巖；3.輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；4.閃長(zhǎng)巖；5.花崗閃長(zhǎng)巖；6.花崗巖；7.硅英巖；8.二長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖；9.二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；10.二長(zhǎng)巖；11.石英二長(zhǎng)巖；12.正長(zhǎng)巖；13.副長(zhǎng)石輝長(zhǎng)巖；14.副長(zhǎng)石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；15.副長(zhǎng)石二長(zhǎng)正長(zhǎng)巖；16.副長(zhǎng)正長(zhǎng)巖；17.副長(zhǎng)深成巖；18.霓方鈉巖/磷霞巖/粗白榴巖；(d)花崗巖類R1-R2分類圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[47])：1.堿性輝長(zhǎng)巖；2.橄欖輝長(zhǎng)巖；3.輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖；4.正長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖；5.二長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖；6.輝長(zhǎng)巖；7.閃長(zhǎng)正長(zhǎng)巖；8.二長(zhǎng)巖；9.二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；10.閃長(zhǎng)巖；11.霞石正長(zhǎng)巖；12.正長(zhǎng)巖；13.石英正長(zhǎng)巖；14.石英二長(zhǎng)巖；15.英云閃長(zhǎng)巖；16.堿性花崗巖；17.正長(zhǎng)花崗巖；18.二長(zhǎng)花崗巖；19.花崗閃長(zhǎng)巖；20.厄塞巖-霓輝二長(zhǎng)巖；21.橄欖巖；22.霞霓巖；23.企獵巖；24.霓霞巖；25.厄塞巖；26.霞石正長(zhǎng)巖

4.2 主量元素

賦礦含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的主量元素含量變化相對(duì)較小(表3)，低的燒失量(0.26%～0.40%)表明巖石沒有經(jīng)歷強(qiáng)烈的蝕變作用。5件樣品的SiO2含量為68.79%～69.53%，平均值為69.20%；Al2O3含量為14.87%～15.08%，平均值為14.79%；Na2O和K2O含量較高，分別為4.71%～4.79%和3.06%～3.13%，全堿(K2O+Na2O)含量為7.81%～7.92%，Na2O/K2O=1.52～1.56；MgO含量為1.12%～1.25%，平均值為1.17%；CaO含量為2.70%～2.82%，平均值為2.73%；P2O5含量為0.15%～0.16%，平均值約為0.15%；TiO2含量為0.32%～0.33%，平均值約為0.32%?？傮w具有高SiO2、Al2O3、Na2O、K2O，低MgO、CaO、P2O5及TiO2的特征。

表3 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖主量元素(%)、微量元素(10-6)和稀土元素(10-6)分析結(jié)果Table 3 Major (%),trace (10-6)and rare earth element (10-6)contents of the porphyroblastic augen plagiogneiss

巖石堿度率AR=2.56～2.62，具有富鋁特征；里特曼指數(shù)σ為2.30～2.37，均小于3.3，顯示鈣堿性系列巖石的特征；在SiO2-K2O圖解中，樣品點(diǎn)投入高鉀鈣堿性系列范圍[48](圖8(a))。分異指數(shù)DI變化于79.32～80.37之間，說(shuō)明巖石分異程度不高；固結(jié)指數(shù)SI為8.52～9.33，表明巖石固結(jié)程度較低；CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算中出現(xiàn)透輝石分子而未出現(xiàn)剛玉分子。鋁飽和指數(shù)A/CNK=0.93～0.94，且A/NK=1.33～1.36，在A/CNK-A/NK圖解中落于準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域[49](圖8(b))。

圖8 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖SiO2-K2O(a)和A/CNK-A/NK圖解(b)(底圖分別據(jù)文獻(xiàn)[48]和[49])Fig.8 SiO2-K2O (a)and A/CNK-A/NK (b)discrimination diagrams for the porphyroblastic augen plagiogneiss (base map after refs.[48] and [49],respectively)

4.3 稀土和微量元素

含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的稀土總量(REE)為112.44×10-6～124.09×10-6。輕稀土(LREE)和重稀土(HREE)總量分別為106.65×10-6～117.59×10-6、5.79×10-6～6.50×10-6，LREE/HREE=17.64～18.78，(La/Yb)N=30.10～35.14，輕重稀土分餾明顯。其中，(La/Sm)N=5.27～6.37，(Gd/Yb)N=3.21～3.77，表明輕稀土的分餾程度相對(duì)較強(qiáng)，重稀土分餾偏弱。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線基本一致，均表現(xiàn)為輕重稀土強(qiáng)烈分餾(富集LREE、虧損HREE)，無(wú)Ce異常(δCe=1.02～1.10)、弱Eu正異常(δEu=1.16～1.24)的向右陡傾型曲線模式(圖9(a))，指示巖漿源區(qū)無(wú)斜長(zhǎng)石殘留或未經(jīng)歷明顯的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用[50]。

微量元素在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蜘蛛圖上的分布形式大致相同，總體表現(xiàn)為Rb、Ba、K、Pb、Sr等大離子親石元素(LILE)和LREE相對(duì)富集，Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)和HREE相對(duì)虧損(圖9(b))，與巖漿弧巖漿巖特征相似[51-52]。

圖9 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)文獻(xiàn)[52])Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns (a)and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss (normalized data after ref.[52])

5 討 論

5.1 巖石類型與成因

以巖漿源區(qū)性質(zhì)劃分的MISA型花崗巖，是目前應(yīng)用較為廣泛的花崗巖成因分類方案之一，在揭示巖漿成因、演化及構(gòu)造背景等方面具有重要意義[53-55]。巖石地球化學(xué)特征顯示，大蛇溝鎢礦區(qū)的含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖具有高SiO2、Al2O3、Na2O及全堿含量，低MgO、CaO、P2O5及TiO2的特征，屬于高鉀鈣堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖類。以富Al、高Sr(606×10-6～664×10-6)、低Y(6.43×10-6～7.69×10-6)、低Ga(16.0×10-6～17.8×10-6)、虧損Nb及弱Eu正異常明顯區(qū)別于A型花崗巖[56-57]。DI指數(shù)表明巖石分異程度較低，在(Zr+Nb+Ce+Y)-TFeO/MgO和(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO圖解中，所有樣品點(diǎn)也均投在未分異的MIS型花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖10(a)和(b))。與洋殼型蛇綠巖有關(guān)的M型花崗巖，多與輝長(zhǎng)巖及玻鎂安山質(zhì)侵入巖伴生，具有典型的幔源巖漿成因，一般K2O<0.6%，具非常低的Sr和高Yb特征[58-60]。顯然，含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的高K2O(3.06%～3.13%)、高Sr、低Yb(0.56×10-6～0.66×10-6)及巖石組合等特征與M型花崗巖不相符。巖石鋁飽和指數(shù)A/CNK<1.1，Na2O>3.2%，且在CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算中出現(xiàn)透輝石分子，而無(wú)剛玉分子，與S型花崗巖存在顯著差異[61-63]。在花崗巖成因類型SiO2-Zr判別圖解中，樣品點(diǎn)均落入I型花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖10(c))。因此，大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖應(yīng)屬于高鉀鈣堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖類。

圖10 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖巖石成因判別圖解(底圖(a)(b)據(jù)文獻(xiàn)[57];底圖(c)據(jù)文獻(xiàn)[56])Fig.10 Granite discrimination diagrams for the porphyroblastic augen plagiogneiss ((a)(b)base map after ref.[57];(c)base map after ref.[56])OGT.未分異的I、S和M型花崗巖；FG.分異I型花崗巖；A.A型花崗巖；I.I型花崗巖；S.S型花崗巖

另外，值得注意的是含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的以下特征：高硅(SiO2≥56%)，高鋁(2件樣品的Al2O3為15.00%～15.08%(≥15%)，其余3件為14.87%～14.97%，接近15%)，貧鎂(Mg<3%)，富Na2O且Na2O>K2O，高Sr(>400×10-6)，低Y(≤18×10-6)和Yb(≤1.9×10-6)，貧Sc(<10×10-6,4.38×10-6～4.89×10-6)；REE強(qiáng)烈分異，且虧損Nb、Ta、P、Ti等HFSE和HREE元素，具Sr正異常及弱Eu正異常；特征比值Sr/Y=79.71～103.27(>40)，La/Yb=41.97～48.98(>20)。這些特征與典型的埃達(dá)克巖特征一致[64-67]。在Y-Y/Sr和YbN-(La/Yb)N判別圖解中，樣品點(diǎn)均落入埃達(dá)克巖范圍內(nèi)，進(jìn)一步說(shuō)明其屬于埃達(dá)克質(zhì)巖石(圖11)。

圖11 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖Y-Sr/Y判別圖解(a)和YbN-(La/Yb)N判別圖解(b)(底圖據(jù)文獻(xiàn)[64,68-69])Fig.11 Adakite discrimination diagrams of Y-Sr/Y (a)and YbN -(La/Yb)N (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss (base map after refs.[64,68-69])太古宙鎂鐵質(zhì)源區(qū)：Ⅰ.榴輝巖(石榴子石∶輝石=50∶50)；Ⅱ.石榴石角閃巖(石榴子石∶角閃石=10∶90)。MORB源區(qū)：Ⅲ.角閃榴輝巖(角閃石∶石榴子石∶輝石=10∶40∶50)；Ⅳ.石榴石角閃巖(石榴子石∶角閃石=10∶90)

關(guān)于埃達(dá)克巖的成因機(jī)制，尚存在不同認(rèn)識(shí)[70]，目前主要包括：(1)俯沖洋殼板片的部分熔融[64,71]；(2)增厚下地殼的部分熔融[72-75]；(3)拆沉作用導(dǎo)致基性下地殼部分熔融[76-78]；(4)玄武質(zhì)巖漿的同化混染與結(jié)晶分異作用(AFC)[79]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)埃達(dá)克巖的成因類型亦有不同劃分，王強(qiáng)等[69]認(rèn)為埃達(dá)克巖存在兩種成因類型，即俯沖的年輕(≤25～30 Ma)大洋板片的熔融(Ⅰ類埃達(dá)克巖，Mg#[Mg2+/(Mg2++Fetotal)]>0.5)和增厚玄武質(zhì)下地殼的熔融(Ⅱ類埃達(dá)克巖，Mg#<0.5)。張旗等[75,80]將埃達(dá)克巖分為“O型”和“C型”兩類，前者與板塊消減作用或玄武巖底侵有關(guān)，主要為富鈉的鈣堿性系列巖石(Na2O/K2O>2)；后者則為玄武質(zhì)巖漿底侵至加厚陸殼(>50 km)的底部，導(dǎo)致下地殼基性巖發(fā)生部分熔融，以高鉀鈣堿性系列為主(K2O=2.9%～3.9%，Na2O/K2O=1.0～1.3)。

大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的低Mg(Mg#=0.32～0.35，MgO=1.12%～1.25%)、低鈉鉀比值(Na2O/K2O<2)，與俯沖洋殼板片熔融產(chǎn)生的熔體相差較大[69,81]；相對(duì)較低的Cr(23.1×10-6～31.8×10-6)、Ni(10.8×10-6～15.5×10-6)值，說(shuō)明其非玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異作用形成，也與拆沉下地殼部分熔融成因埃達(dá)克巖的高M(jìn)g、富Cr、Ni特征存在區(qū)別[77-78]。巖石屬于高鉀鈣堿性系列，K2O=3.06%～3.13%，Na2O/K2O=1.52～1.56，Mg#<0.5，總體顯示Ⅱ類、C型埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征，指示其巖漿可能源于下地殼基性巖的部分熔融；Mg#值小于0.45，反映源區(qū)巖漿在侵位過(guò)程中不存在顯著的地幔物質(zhì)注入[82]。在SiO2-Mg#源區(qū)判別圖解和C/MF-A/MF源巖判別圖解[83-84](圖12)中，樣品點(diǎn)分別落于下地殼增厚、基性巖部分熔融范圍，也證實(shí)巖漿源區(qū)為加厚下地殼基性巖的部分熔融。巖石的高Sr/Y、高La/Yb和低Yb特征，指示巖漿源區(qū)的殘留物主要為石榴石和/或角閃石[68,71,85]，高Sr和Eu正異常則指示源區(qū)無(wú)斜長(zhǎng)石殘留；Y/Yb=10.65～11.65(接近10)，(Ho/Yb)N=1.09～1.18(接近1)，且HREE存在一輕微抬升拖尾(圖9(a))，表明源區(qū)殘留物以角閃石為主，石榴子石次之[86-87]。從YbN-(La/Yb)N判別圖解的部分熔融曲線可以看出，巖漿源區(qū)的殘留相為石榴石角閃巖相(圖11(b))。綜上所述，推測(cè)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的成因機(jī)制為玄武質(zhì)巖漿底侵至增厚下地殼的石榴石角閃巖，致其發(fā)生部分熔融所形成。

圖12 SiO2-Mg#源區(qū)判別圖解(a)和C/MF-A/MF源巖判別圖解(b)(底圖分別據(jù)文獻(xiàn)[83]和[84])Fig.12 Discrimination diagrams of SiO2-Mg# (a)and C/MF-A/MF (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss in the Dashegou tungsten orefield (base map after refs.[83] and [84],respectively)

5.2 構(gòu)造背景

典型埃達(dá)克巖通常產(chǎn)于巖漿弧背景[64]或加厚地殼的底部[88]；I型花崗巖多形成于活動(dòng)大陸邊緣和造山后抬升隆起帶，前者以鈣堿性系列的英云閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖組合為主，后者巖石類型則為雙峰式的花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖-輝長(zhǎng)巖[89]。大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖具有埃達(dá)克巖和I型花崗巖類的雙重特征，且原巖為高鉀鈣堿性花崗閃長(zhǎng)巖，區(qū)別于造山后抬升隆起帶的巖石組成。相對(duì)富集Rb、Ba等LILE，虧損Nb、Ta、P、Ti等HFSE，顯示出與板塊俯沖有關(guān)的巖漿弧花崗巖特征[90]。在花崗巖Y-Nb和(Y+Ta)-Rb構(gòu)造判別圖解中，樣品分別落于火山弧和同碰撞花崗巖區(qū)域(圖13(a))、火山弧花崗巖區(qū)域(圖13(b))，表明其可能形成于洋-陸俯沖的活動(dòng)大陸邊緣弧環(huán)境。

圖13 含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖Y-Nb構(gòu)造判別圖解(a)和(Y+Ta)-Rb構(gòu)造判別圖解(b)(底圖據(jù)文獻(xiàn)[90])Fig.13 Discrimination diagrams of Y-Nb (a)and (Y+Ta)-Rb (b)for the porphyroblastic augen plagiogneiss in the Dashegou tungsten orefiled (base map after ref.[90])

秦嶺造山帶歷經(jīng)前寒武紀(jì)兩類基底的形成(Ar—Pt2-3)，于新元古代晚期進(jìn)入多階段復(fù)合俯沖碰撞主造山過(guò)程(Pt3—T3)，包括古生代南、北秦嶺板塊沿商丹縫合帶的洋-陸、陸-陸兩階段向北俯沖[91]，三疊紀(jì)華北板塊、秦嶺微板塊及揚(yáng)子板塊沿商丹—勉略兩縫合帶的向北俯沖碰撞[8,92]。商丹縫合帶作為秦嶺主造山期的俯沖碰撞帶，亦是古生代華北板塊與揚(yáng)子板塊之間商丹洋消亡的蛇綠混雜巖帶[93]。年代學(xué)證據(jù)表明，商丹洋殼形成于寒武紀(jì)—早奧陶世[94-95]，514～420 Ma向北俯沖于北秦嶺板塊之下，造成北秦嶺地體強(qiáng)烈的變質(zhì)變形及大規(guī)模與俯沖有關(guān)的早古生代弧巖漿活動(dòng)，直至早泥盆世洋殼閉合消亡，南、北秦嶺板塊在晚古生代發(fā)生陸-陸俯沖[4]。早古生代商丹洋與北秦嶺板塊的洋-陸俯沖作用，在華北板塊南緣由南至北形成了商丹俯沖帶-秦嶺雜巖為基底的巖漿弧巖漿巖帶-二郎坪弧后盆地帶的構(gòu)造格架(圖14)，類似于活動(dòng)大陸邊緣的溝-弧-盆構(gòu)造體系[7,14]。研究區(qū)的含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖屬于秦嶺巖群解體的楊斜片麻巖套的一個(gè)單元，夾持于商丹蛇綠混雜巖帶(丹鳳巖群)與北秦嶺板塊之間，成巖年齡為早志留世且具有火山弧花崗巖特征，表明其形成于早古生代商丹洋向北秦嶺板塊俯沖的活動(dòng)大陸邊緣弧環(huán)境?？蛇M(jìn)一步限定巖漿成因機(jī)制，即商丹洋殼向北俯沖導(dǎo)致地幔玄武質(zhì)巖漿上涌，底侵并誘發(fā)加厚下地殼石榴石角閃巖的部分熔融，在島弧巖漿帶形成了埃達(dá)克質(zhì)的I型花崗閃長(zhǎng)巖。

圖14 秦嶺造山帶晚奧陶世—早志留世構(gòu)造巖漿演化略圖(據(jù)文獻(xiàn)[4]修改)Fig.14 Schematic model for Late Ordovician-Early Silurian tectono-magmatic evolution in the Qinling Orogen (modified from ref.[4])

5.3 成巖成礦時(shí)代及地質(zhì)意義

楊斜片麻巖套作為東秦嶺楊斜地區(qū)鎢、金礦床的主要賦礦圍巖，自秦嶺巖群解體以來(lái)[20]，尚無(wú)精確的年代學(xué)數(shù)據(jù)報(bào)道，僅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)報(bào)告推測(cè)為晉寧期，一直沿用至今。本次研究的含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖是其重要單元之一，獲取的成巖年齡為早志留世((434.2±1.6)Ma)，至少表明了楊斜片麻巖套存在加里東期的島弧花崗巖侵入體，為其單元的劃分提供了支撐和依據(jù)。筆者在該區(qū)獲取的花崗質(zhì)片麻巖和煌斑巖脈年齡分別為(475.6±3.7)Ma、(421.4±3.8)Ma，捕獲鋯石的最老年齡為(504±9)Ma(未發(fā)表)，進(jìn)一步佐證楊斜片麻巖套屬于加里東期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。截至目前，大蛇溝鎢礦床無(wú)精確的成礦年齡，但部分含礦構(gòu)造破碎帶向SW延伸至印支期沙河灣巖體(成巖年齡多數(shù)集中于214～212 Ma[24,27])內(nèi)部(圖2)，指示鎢成礦時(shí)代的下限應(yīng)為晚三疊世；而賦礦含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖原巖年齡為434.2 Ma，侵位時(shí)代遠(yuǎn)早于鎢礦體可能的形成時(shí)間，故推測(cè)兩者無(wú)直接的成因聯(lián)系。

此外，大蛇溝鎢礦區(qū)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的埃達(dá)克巖屬性，為北秦嶺新元古代、早古生代和印支期—燕山期三期埃達(dá)克巖的研究增添了又一實(shí)例[96-97]，對(duì)于探討秦嶺造山帶早古生代的構(gòu)造演化具有重要指示意義。

6 結(jié) 論

(1)大蛇溝鎢礦區(qū)賦礦含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖的原巖為花崗閃長(zhǎng)巖，LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年獲取的加權(quán)平均年齡為(434.2±1.6)Ma，表明巖體侵位于早志留世，是加里東期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物而非推測(cè)的晉寧期，與本區(qū)鎢成礦無(wú)直接聯(lián)系。

(2)含斑眼球狀斜長(zhǎng)片麻巖屬于高鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)I型花崗巖類，富集Rb、Ba、K、Pb、Sr等LILE和LREE，虧損Nb、Ta、P、Ti等HFSE和HREE，且兼具埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征。

(3)巖漿起源于加厚下地殼石榴石角閃巖的部分熔融，形成于早古生代商丹洋向北秦嶺板塊俯沖的活動(dòng)大陸邊緣弧環(huán)境。