西秦嶺窗爾山一帶侵入巖地球化學(xué)特征及成礦意義

韋樂(lè)樂(lè) 嚴(yán)康 李康寧

摘要：窗爾山一帶位于西秦嶺西北部夏河—臨潭一帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，成礦條件優(yōu)越。通過(guò)對(duì)窗爾山一帶侵入巖進(jìn)行巖石學(xué)和地球化學(xué)研究，結(jié)果表明：侵入巖輕稀土元素富集，具有負(fù)銪異常;微量元素富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等），相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（Nb、Ta、Ti等），以及強(qiáng)烈虧損相容元素（Cr、Ni、Co等），總體上具有I型花崗巖特征;結(jié)合區(qū)域大地構(gòu)造背景，侵入巖與古秦祁昆洋盆消減作用有關(guān)，形成于火山弧環(huán)境，為俯沖板片熔體與地幔物質(zhì)相互作用的產(chǎn)物，并在上升侵位過(guò)程中受到上地殼物質(zhì)的混染，與研究區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)的形成具有密切關(guān)系。鐵、銅、金等礦種主要受巖體及構(gòu)造、巖性控制，研究區(qū)中酸性侵入巖與灰?guī)r接觸帶是鐵、銅、金等礦種的有利成礦地段，具有一定的找礦潛力。

關(guān)鍵詞：侵入巖;地球化學(xué);構(gòu)造環(huán)境;成礦意義;窗爾山一帶

中圖分類號(hào)：TD11 P584 P618.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2021）07-0017-08doi：10.11792/hj20210704

西秦嶺位于華北板塊南緣祁連—北秦嶺加里東構(gòu)造帶和揚(yáng)子板塊北緣海西構(gòu)造帶的拼接部位，是諸多地塊和造山帶匯聚交接地帶[1-5]。三疊紀(jì)以來(lái)的印支運(yùn)動(dòng)，奠定了西秦嶺的構(gòu)造格局[6]，這一時(shí)期西秦嶺構(gòu)造-巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，總體上具有“北西向成帶、北東向成串”的特點(diǎn)。巖體與成礦的關(guān)系十分密切，巖體內(nèi)、外接觸帶受巖漿期后熱液蝕變作用強(qiáng)烈，常伴隨硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、云英巖化及矽卡巖化等，常形成金、銅、鐵和多金屬礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)窗爾山一帶巖體進(jìn)行巖石學(xué)和地球化學(xué)研究，探討巖石成因及構(gòu)造環(huán)境，以及巖體與成礦關(guān)系，以期為研究區(qū)進(jìn)一步找礦提供基礎(chǔ)資料。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于西秦嶺西北部夏河—臨潭一帶，挾持于商丹古縫合帶與阿尼瑪卿古縫合帶之間（見(jiàn)圖1-A），為西秦嶺褶皺帶之北中秦嶺陸表海盆，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，成礦條件優(yōu)越。

地層總體展布方向?yàn)楸蔽飨?，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，自北向南，地層由老到新依次為石炭系巴都組（C 3b）、二疊系（P）、下—中三疊統(tǒng)（T 1-2）、中—上三疊統(tǒng)（T 2-3）、上三疊統(tǒng)華日組火山巖（T 3h）。其中，巴都組為一套灰綠色石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖夾碳酸鹽巖建造;二疊系為一套碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖建造，主要巖性為灰白色微晶灰?guī)r、深灰色生物碎屑灰?guī)r、灰質(zhì)礫巖等。

巖漿巖出露較廣，其展布方向與區(qū)域構(gòu)造線一致，即沿北西向—南東向斷續(xù)出露，巖性主要為閃長(zhǎng)玢巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖等。巖體為分支層狀、瘤狀、巖株?duì)畹?，脈巖相對(duì)較少。

斷裂發(fā)育，以北西向逆沖斷裂占主導(dǎo)，北東向左行走滑斷裂次之。早期斷裂為北西向斷裂，晚期北東向斷裂將北西向斷裂錯(cuò)斷而使其發(fā)生左形或右形位移。褶皺在巴都組內(nèi)較為發(fā)育，巴都組地層傾角平緩，因此褶皺多為平緩褶皺。

2 侵入巖巖石學(xué)特征

1）閃長(zhǎng)玢巖：淺灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶由斜長(zhǎng)石（35 %）和角閃石（10 %）等組成（見(jiàn)圖2-a）），基質(zhì)由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英和暗色礦物組成，具有微晶結(jié)構(gòu)。斜長(zhǎng)石斑晶為寬板狀、板狀半自形晶，弱絹云母化、黝簾石化，發(fā)育鈉長(zhǎng)雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶，屬于中長(zhǎng)石，粒度0.5～1.5 mm;角閃石斑晶為柱狀、長(zhǎng)柱狀自形晶、半自形晶，顯著多色性，粒度0.5～1.0 mm?；|(zhì)礦物粒度大多小于0.1 mm，具有微晶結(jié)構(gòu)，以斜長(zhǎng)石為主，暗色礦物黑云母、鉀長(zhǎng)石、石英較少。斜長(zhǎng)石呈板條狀微晶，雜亂無(wú)定向排列。鉀長(zhǎng)石、石英呈他形粒狀，粒度大多小于0.08 mm，石英晶面亮凈，零星充填在斜長(zhǎng)石之間。暗色礦物黑云母呈鱗片狀，與斜長(zhǎng)英鑲嵌，粒度約為0.1 mm，含量很低，已完全綠泥石化。金屬礦物零星可見(jiàn)。

2）石英閃長(zhǎng)巖：灰—灰白色或灰綠色，中細(xì)粒半自形粒狀或柱狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，粒度一般為0.5～2.0 mm。其主要由斜長(zhǎng)石（>50 %）、石英（<20 %）、角閃石（約20 %）及少量黑云母組成，并含少許鉀長(zhǎng)石。巖石具有絹云母化、綠泥石化。

2021年第7期/第42卷? 黃金地質(zhì)黃金地質(zhì)? 黃 金

3）花崗閃長(zhǎng)巖：灰白色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。其主要由斜長(zhǎng)石（40 %）、石英（20 %～30 %）、鉀長(zhǎng)石（10 %～20 %）、角閃石（5 %）、黑云母（<5 %）組成。巖石具有輕微絹云母化、綠泥石化，暗色礦物蝕變較強(qiáng)（見(jiàn)圖2-b））。

3 地球化學(xué)特征

本次在巖體不同位置采集具有代表性的弱蝕變、較新鮮侵入巖樣品共7件，并進(jìn)行元素地球化學(xué)分析。主量元素、微量元素和稀土元素分析在國(guó)土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素采用ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀進(jìn)行分析，微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行分析。

3.1 主量元素

研究區(qū)侵入巖主量元素分析結(jié)果及特征值見(jiàn)表1。

侵入巖中SiO 2質(zhì)量分?jǐn)?shù)（58.50 %～69.23 %）變化范圍較小，平均值為63.44 %，為中酸性巖;Al 2O 3質(zhì)量分?jǐn)?shù)（13.29 %～18.22 %）較高，平均值為16.59 %;TiO 2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.43 %～0.65 %，平均值為0.56 %;MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1.65 %～3.07 %）較高，平均值為2.22 %;CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.22 %～4.59 %，平均值為3.30 %;Na 2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.82 %～4.42 %，平均值為3.62 %;K 2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.89 %～2.98 %，平均值為2.47 %;FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.24 %～5.04 %，平均值為2.96 %;Fe 2O 3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.35 %～2.24 %，平均值為1.26 %。

里特曼指數(shù)（σ）均小于3.3，為鈣堿性系列;堿度率（AR）為1.61～2.31，平均值為1.87，在堿度率異變圖（見(jiàn)圖3）上，大部分樣品落在鈣堿性區(qū)域，屬于鈣堿性系列巖石;鋁飽和指數(shù)（A/CNK）為1.03～1.29，在A/CNK-A/NK圖解（見(jiàn)圖4）上，樣品均落在過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域，表明侵入巖具有過(guò)鋁質(zhì)特征。綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)侵入巖屬于過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石。

3.2 稀土元素與微量元素

研究區(qū)稀土元素與微量元素分析結(jié)果及特征值見(jiàn)表2。

稀土元素總量（68.30×10-6～182.96×10-6）變化較大，平均值為106.14×10-6，遠(yuǎn)低于世界花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖的稀土元素總量豐度（285.30×10-6），也遠(yuǎn)低于上地殼平均值210.10×10-6。輕稀土元素（LREE）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.14×10-6～166.68×10-6，重稀土元素（HREE）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.83×10-6～16.28×10-6，w（LREE）/w（HREE）值為5.12～14.23，平均值為9.28。w（La） N/w（Yb） N值為4.73～21.01，反映了輕、重稀土元素分餾程度中等，輕稀土元素相對(duì)富集、重稀土元素相對(duì)虧損。δEu為0.66～1.11，平均值為0.92，具有弱負(fù)銪異常，反映發(fā)生分離結(jié)晶作用或部分熔融過(guò)程中有斜長(zhǎng)石的殘留。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（見(jiàn)圖5）上，配分曲線呈右傾的“海鷗型”，輕、重稀土元素分餾明顯，說(shuō)明源區(qū)部分熔融體中可能存在石榴子石的源區(qū)殘留。

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（見(jiàn)圖6）上，顯示出不同程度富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等），相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（Nb、Ta、Ti等），這些特征指示該侵入巖源區(qū)為斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶后的地殼殘余巖漿。Sr強(qiáng)烈負(fù)異常，表明巖漿發(fā)生了明顯的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用;P和Ti虧損，說(shuō)明巖漿經(jīng)歷了磷灰石及鈦鐵礦等礦物的分離結(jié)晶作用。富集大離子親石元素，相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，具有明顯的Nb、Ta和Ti負(fù)異常，這些特征指示其源區(qū)類似火山弧花崗巖。

4 討 論

4.1 源巖特點(diǎn)

研究區(qū)侵入巖具有明顯富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等）和相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（Nb、Ta、Ti等）的特點(diǎn)，這些是俯沖帶火成巖的典型特征，其主要是地幔交代作用所形成的，但也有學(xué)者認(rèn)為地殼混染可以造成Nb、Ta、Ti等虧損。一般認(rèn)為，如果巖漿在上升過(guò)程中受到了陸殼物質(zhì)的混染，則w（La） N/w（Sm） N值會(huì)迅速增高，一般在5以上[7]。研究區(qū)侵入巖樣品除YP-4、YP-6的w（La） N/w（Sm） N值小于5外，其余均大于5。w（La） N/w（Yb） N在巖漿演化過(guò)程中基本穩(wěn)定，研究區(qū)侵入巖w（La） N/w（Yb） N=4.73～21.01，高于原始地幔w（La） N/w（Yb） N值（0.98～1.00），接近地殼w（La） N/w（Yb） N值（1.50～2.20），加之微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上較淺的Nb-Ta谷，說(shuō)明侵入巖在形成過(guò)程中發(fā)生過(guò)明顯的殼?；烊咀饔谩?/p>

4.2 巖石成因

花崗巖的成因與板塊構(gòu)造背景具有一定的關(guān)系。綜合利用巖石地球化學(xué)特征和巖石學(xué)特征，可以大致判斷巖石成因。在w（K 2O）-w（Na 2O）花崗巖成因圖解（見(jiàn)圖7）中，絕大多數(shù)樣品落入I型花崗巖區(qū)域，YP-6樣品落入S型花崗巖區(qū);在w（Zr）-w（SiO 2）花崗巖成因圖解（見(jiàn)圖8）中，絕大多數(shù)樣品落入I型花崗巖區(qū)，YP-6、YP-7樣品落入S型花崗巖區(qū)。綜上，研究區(qū)侵入巖成因復(fù)雜，總體上傾向于I型花崗巖，為殼幔共同作用的產(chǎn)物。

4.3 構(gòu)造環(huán)境

不同構(gòu)造背景下的花崗巖，往往具有不同的地球化學(xué)特征，綜合利用地球化學(xué)圖解可以對(duì)花崗巖的構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行判斷。在R 1-R 2圖解（見(jiàn)圖9）中，研究區(qū)侵入巖主要落在破壞性活動(dòng)板塊邊緣（板塊碰撞前）花崗巖區(qū)域，為板塊碰撞前的花崗巖。在w（Y+Nb）-w（Rb）圖解（見(jiàn)圖10）和w（Yb+Ta）-w（Rb）圖解（見(jiàn)圖11）中，研究區(qū)侵入巖樣品主要落在火山弧區(qū)域，表明花崗巖可能形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境[8-11]。

根據(jù)源巖特點(diǎn)、巖石成因，以及稀土、微量元素曲線特征，結(jié)合區(qū)域大地構(gòu)造背景，可以判斷研究區(qū)侵入巖的產(chǎn)生與古秦祁昆洋盆消減作用有關(guān)，形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境，為俯沖板片熔體與地幔物質(zhì)相互作用的產(chǎn)物，為俯沖基性巖部分重熔的產(chǎn)物，并在上升侵位過(guò)程中受到上地殼物質(zhì)的混染。

5 研究區(qū)侵入巖與成礦意義

2018年，甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院依托“甘肅省夏河—合作地區(qū)金礦整裝勘查區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查與找礦預(yù)測(cè)”項(xiàng)目，對(duì)哈里格幅（I48E006006）進(jìn)行了1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量。為了研究各元素在窗爾山一帶侵入巖中的分配特點(diǎn)，以期揭示研究區(qū)地質(zhì)特征和找礦方向等問(wèn)題，對(duì)侵入巖地球化學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。相對(duì)豐度和離散程度可以反映各元素在侵入巖中的富集或貧化特征，從而判斷元素富集貧化與侵入巖的關(guān)系。研究區(qū)Au、As、Zn、Cr等元素變化系數(shù)較大，其中Au元素Cv 1=2.65，Cv 1/Cv 2=8.75，As元素Cv 1=1.54，Cv 1/Cv 2=4.10，Zn元素Cv 1=0.29，Cv 1/Cv 2=6.26，Cr元素Cv 1=0.31，Cv 1/Cv 2=2.05，離散顯著，成礦地質(zhì)作用強(qiáng)烈，表明Au、Zn等元素可能富集成礦。

目前，研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)窗爾山金礦點(diǎn)1處、加伊塘銅礦點(diǎn)1處、告恩鐵礦點(diǎn)1處，以及多處礦化點(diǎn)，其中加伊塘銅礦點(diǎn)位于侵入巖與大關(guān)山組地層接觸帶部位，接觸帶局部呈斷裂接觸，該斷裂寬1～5 m，巖石破碎不均勻，走向60°，產(chǎn)狀330°∠50°，褐鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、孔雀石化和矽卡巖化等礦化蝕變較強(qiáng);告恩鐵礦點(diǎn)位于侵入巖與大關(guān)山組地層接觸帶部位，局部呈斷裂接觸，斷裂寬0.5～3.0 m，巖石破碎不均勻，走向北西，產(chǎn)狀70°∠60°，局部見(jiàn)石英脈、閃長(zhǎng)巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈發(fā)育，褐鐵礦化、赤鐵礦化、大理巖化等礦化蝕變較強(qiáng);窗爾山金礦點(diǎn)位于侵入巖與大關(guān)山組地層接觸帶部位，褐鐵礦化、黃鐵礦化、硅化和毒砂化等礦化蝕變較強(qiáng)。

上述銅、鐵、金等礦點(diǎn)均與侵入巖密切相關(guān)，產(chǎn)于侵入巖與大關(guān)山組接觸部位。通過(guò)與區(qū)域侵入巖進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)窗爾山一帶侵入巖與南側(cè)美武巖體展布方向一致，呈北西向展布，巖性相似，主要為花崗閃長(zhǎng)巖，而且圍巖巖性也極其相似，主要為長(zhǎng)石石英砂巖、灰?guī)r等，美武巖體周邊分布大量銅、鐵、金礦床（點(diǎn)），如美仁鐵礦床、峽黑建崗銅礦床等，與窗爾山一侵入巖周圍發(fā)現(xiàn)的礦化點(diǎn)極其相似。因此，可通過(guò)對(duì)美武巖體周圍工作程度較高的美仁鐵礦床進(jìn)行研究，以闡述研究區(qū)侵入巖與成礦的關(guān)系。

美仁鐵礦床位于美武巖體北接觸帶，受美武巖體（三疊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖）及構(gòu)造、巖性控制（見(jiàn)圖12）。礦體產(chǎn)于外接觸帶，嚴(yán)格受薄層大理巖及層間破碎帶控制，礦化與矽卡巖關(guān)系密切，礦石中出現(xiàn)大量矽卡巖礦物，具有一般矽卡巖型礦床的特點(diǎn)，故屬于矽卡巖型磁鐵礦床。因此，研究區(qū)鐵礦床成因較為單一，但主要類型的最大特點(diǎn)是具有層控性和巖控性雙重特點(diǎn)。鐵礦床成因類型為接觸交代熱液型（矽卡巖型），其熱液屬于中、高溫?zé)嵋海V體形態(tài)有脈狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?。同理，銅礦床主要類型的最大特點(diǎn)也是具有層控性或巖控性。

因此，研究區(qū)鐵礦床、銅礦床以矽卡巖型為主，主要分布于窗爾山一帶侵入巖接觸帶中。賦礦圍巖為大關(guān)山組碳酸鹽巖建造。中酸性巖漿-構(gòu)造活動(dòng)對(duì)鐵礦床、銅礦床及其他金屬礦產(chǎn)的形成在空間上、時(shí)間上、成因上關(guān)系密切。巖漿活動(dòng)除提供成礦物質(zhì)外，本身也產(chǎn)生熱效應(yīng)，在其演化運(yùn)移過(guò)程中將圍巖中的礦物質(zhì)淬取帶出，并轉(zhuǎn)移富集，對(duì)已有礦化進(jìn)行熱改造和再次富集。成礦期接觸變質(zhì)作用較強(qiáng)，形成矽卡巖、大理巖，如美仁鐵礦床。因此，研究區(qū)中酸性侵入巖與灰?guī)r接觸帶是鐵、銅、金等礦種的有利成礦地段，具有一定的找礦潛力。

6 結(jié) 論

1）窗爾山一帶侵入巖輕稀土元素富集，具有負(fù)銪異常;微量元素富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等），相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（Nb、Ta、Ti等），以及強(qiáng)烈虧損相容元素（Cr、Ni、Co等），表明該侵入巖可能產(chǎn)出于陸殼混染的板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境或者與洋殼俯沖作用有關(guān)的構(gòu)造環(huán)境。

2）窗爾山一帶侵入巖的形成與古秦祁昆洋盆消減作用有關(guān)，形成于火山弧環(huán)境，為俯沖板片熔體與地幔物質(zhì)相互作用的產(chǎn)物，也是俯沖基性巖部分重熔的產(chǎn)物，并在上升侵位過(guò)程中受到上地殼物質(zhì)的混染。

3）鐵、銅等礦床主要受巖體及構(gòu)造、巖性控制，多產(chǎn)于接觸帶，嚴(yán)格受灰?guī)r及層間破碎帶控制，礦化與矽卡巖關(guān)系密切，礦石中出現(xiàn)大量矽卡巖礦物，具有一般矽卡巖型礦床的特點(diǎn)。

4）窗爾山一帶中酸性侵入巖與灰?guī)r接觸帶是鐵、銅、金等礦種的有利成礦地段，具有一定的找礦潛力。

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Geochemical characteristics of intrusive rocks in Chuangershan areaof Western Qinling Mountains and their mineralization significance

Wei Lele1，Yan Kang2，Li Kangning2

（1.Jewelry Institute of Shaanxi Institute of International Trade and Commerce，Shaanxi Province Gemological

Teaching Demonstration Center; 2.The Third Institute of Geology and Minerals Exploration，Gansu Provincial Bureau

of Geology and Minerals Exploration and Development）

Abstract：The Chuangershan area is located in the Xiahe-Lintan area in the northwest of the West Qinling Mountains，and is with complex geological structures and superior metallogenic conditions.According to the petrological and geochemical studies of the intrusive rocks in Chuangershan area，the intrusive rocks were enriched in light rare earth elements and had negative europium anomaly;the trace elements were enriched in large ion lithophile elements （Ba，K，Rb，etc.），relatively depleted in high field strength elements （Nb，Ta，Ti，etc.） and strongly depleted in compatible elements （Cr，Ni，Co，etc.），in general displaying the characteristics of type I granite;according to the regional tectonic background，the intrusive rocks were related to the subduction of the ancient Qin-Qi-Kun ocean basin and formed in the volcanic arc environment.These were the products of the interaction between subducted plate melt and mantle material，and were mixed with the upper crust material in the process of uplift and emplacement，which was closely related to the formation of minerals in the area.Iron，copper and gold minerals were mainly controlled by rock mass，structure and lithology.The contact zone between intermediate acid intrusive rock and limestone in the study area is a favorable ore-forming area for iron，copper and gold minerals，and has certain ore-prospecting potential.

Keywords：intrusive rock;geochemistry;tectonic setting;metallogenic significance;Chuangershan area