鳳太礦集區(qū)中部西壩巖體地球化學(xué)與演化探討

王雷 田濤 李偉 張斌 張革利 王飛 鄭淑新

摘要： 西壩巖體是南秦嶺造山帶印支期花崗巖帶的重要組成部分，也是鳳太礦集區(qū)內(nèi)重要的巖漿活動產(chǎn)物。近年來，越來越多的礦產(chǎn)勘查成果表明，該礦集區(qū)內(nèi)礦床的形成與巖漿活動關(guān)系密切。以西壩巖體為研究對象，通過巖相學(xué)、地球化學(xué)特征研究，認(rèn)為花崗閃長巖、黑云二長花崗巖、石英閃長巖、石英二長閃長巖具有相似的巖漿來源，是不同期次侵位形成的，巖漿主要來源于深部下地殼中基性變火成巖部分熔融，后期偏中酸性巖漿巖是西壩巖體周圍金礦形成的重要地質(zhì)體，為鳳太礦集區(qū)金礦勘查工作提供新思路。

關(guān)鍵詞： 地球化學(xué);花崗巖;西壩巖體;巖漿來源;鳳太礦集區(qū)

??中圖分類號：TD11 P618.51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）09-0025-06 doi：10.11792/hj20210905

?????南秦嶺造山帶是中國大陸的一個重要組成單元，伴隨多期次構(gòu)造運動，發(fā)育不同時期、不同類型的花崗質(zhì)巖漿巖。鳳太礦集區(qū)地處南秦嶺造山帶泥盆系金多金屬成礦帶中部，其大地構(gòu)造位置位于華北板塊與揚(yáng)子板塊的挾持部位。位于鳳太礦集區(qū)的西壩巖體是出露規(guī)模較大的巖體，記錄著南秦嶺印支期巖漿活動的重要地質(zhì)信息。前人對西壩巖體的研究多集中在對整個巖體的年代學(xué)和地球化學(xué)特征等方面[1-5]，但以不同期次巖漿演化視角對西壩巖體的研究仍然薄弱，特別是西壩巖體幾期主要巖漿活動之間的演化關(guān)系至今仍不明確。本文在對西壩巖體進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查后，根據(jù)巖石學(xué)特征和前人年代學(xué)數(shù)據(jù)，對西壩巖體進(jìn)行期次劃分，并對每個期次巖漿地球化學(xué)特征與演化過程進(jìn)行討論，為進(jìn)一步探討鳳太礦集區(qū)巖漿活動與成礦關(guān)系提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

南秦嶺造山帶處于華北板塊與揚(yáng)子板塊之間，北以商丹斷裂為界，南以勉略縫合帶為界。印支期，揚(yáng)子板塊、秦嶺造山帶、華北板塊沿勉略縫合帶和商丹斷裂依次由南向北俯沖，拼貼焊接形成新大陸，且轉(zhuǎn)入陸內(nèi)造山運動時期[6]。由于印支運動，在南秦嶺造山帶內(nèi)發(fā)育規(guī)模很大的花崗巖帶，西壩巖體則處于該花崗巖帶內(nèi)，位于華陽巖體北部（見圖1-A），平面上巖體呈透鏡狀侵入泥盆系淺變質(zhì)碎屑巖-碳酸鹽巖巖系中。

研究區(qū)出露地層有夾山溝組（C1j）、九里坪組（D3j）、星紅鋪組（D3x）、古道嶺組（D2g）、大楓溝組（D2d）等（見圖1-B）。西壩巖體屬于五龍巖體群（西壩、華陽、五龍、老城、西岔河和胭脂壩巖體）的一部分[4]，其南與五龍巖體相鄰，其西出露留壩巖體，北部出露花紅樹坪巖體及北西向花崗巖脈。

2 巖體與樣品特征

2.1 侵入體分布

根據(jù)巖石組合特征，將西壩巖體細(xì)分為4個侵入體，巖性分別為黑云二長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖和石英二長閃長巖[7]。從各侵入體的空間分布來看（見圖1-B），石英閃長巖、石英二長閃長巖集中分布于西壩巖體北側(cè)的太白河鎮(zhèn)附近，出露面積占西壩巖體總出露面積的30 %左右，黑云二長花崗巖、花崗閃長巖出露面積最大，分布在西壩巖體西北部、中部及南部，占西壩巖體總出露面積的70 %左右。

2.2 樣品巖相學(xué)

本次研究在西壩巖體東部太白河鎮(zhèn)采集石英閃長巖、石英二長閃長巖樣品共6件，在該巖體西北部采集黑云二長花崗巖、花崗閃長巖樣品共6件。采樣位置見圖1-B。

2.2.1 黑云二長花崗巖、花崗閃長巖

黑云二長花崗巖和花崗閃長巖主要呈北西向不規(guī)則巖株狀展布。黑云二長花崗巖呈灰白色，略帶肉紅色，自形—半自形中粗粒狀結(jié)構(gòu)，主要由堿性長石、斜長石、石英、黑云母等礦物組成（見圖2-a）。巖石中堿性長石以鉀長石為主，呈粒狀，粒度0.8～4.2 mm，約占45 %;斜長石呈半自形板狀，自形程度高，粒度0.6～4.0 mm，約占30 %，部分發(fā)生強(qiáng)烈的絹云母化現(xiàn)象;石英呈粒狀，粒度0.5～3.2 mm，約占20 %;黑云母呈片狀，少數(shù)發(fā)育綠泥石化，占比小于5 %，副礦物為少量磷灰石和金屬礦物等。

花崗閃長巖呈灰白色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要礦物由斜長石、石英、堿性長石、黑云母、角閃石等組成（見圖2-b）。巖石中斜長石呈半自形板狀，粒度1～4 mm，約占45 %，部分發(fā)育絹云母化、綠簾石化;堿性長石為鉀長石，呈粒狀，粒度0.3～2.6 mm，約占13 %;角閃石呈粒狀，粒度0.3～3.8 mm，約占8 %;黑云母呈片狀，約占12 %;石英呈細(xì)小粒狀，粒度小于2 mm，約占20 %;副礦物為榍石、鋯石及少量磷灰石和金屬礦物等。

2.2.2 石英閃長巖、石英二長閃長巖

石英閃長巖、石英二長閃長巖主要出露于西壩巖體東部及太白河鎮(zhèn)一帶，巖石呈深灰色—灰色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。石英閃長巖的礦物成分主要是斜長石、角閃石及少量石英（見圖2-c）。斜長石呈半自形板狀，粒度0.2～0.5 mm，約占56 %，常見環(huán)帶結(jié)構(gòu);角閃石呈粒狀，粒度0.2～0.5 mm，部分被黑云母交代;石英呈細(xì)小粒狀，粒度小于0.1 mm，約占5 %;副礦物為榍石和少量磷灰石等。

石英二長閃長巖礦物組成為斜長石、堿性長石、石英、角閃石、黑云母和少量副礦物（見圖2-d）。巖石中斜長石呈半自形板狀，約占40 %，粒度1～4 mm，部分發(fā)育絹云母化;堿性長石為鉀長石，呈粒狀，約占20 %，粒度0.8～3.6 mm; 石英呈不規(guī)則粒狀，約占10 %，粒度一般小于2 mm;暗色礦物角閃石與黑云母常聚集成小團(tuán)塊狀，分別約占18 %、12 %，不均勻分布;榍石呈粒狀，常與角閃石、磷灰石相伴。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

對巖石樣品進(jìn)行全巖分析，主量元素、微量元素、稀土元素分析結(jié)果及特征值見表1?；◢忛W長巖中w（SiO2）為64.44 %～66.90 %，黑云二長花崗巖中w（SiO2）為71.36 %～71.98 %，二者均屬于酸性巖漿巖。在w（K2O）-w（SiO2） 圖解（見圖3-a））上，?花崗閃長巖與黑云二長花崗巖樣品均落在 高鉀鈣堿性系列區(qū)域。 在A/NK-A/CNK圖解（見圖3-b））? 上，花崗閃長巖與黑云二長花崗巖樣品大部分落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域。

石英閃長巖中w（SiO2）為55.68 %～56.07 %，石英二長閃長巖中w（SiO2）為58.73 %～64.01 %，屬于中酸性巖漿巖。在w（K2O）-w（SiO2）圖解（見圖3-a））上，石英閃長巖和石英二長閃長巖樣品主要落在高鉀鈣堿性系列區(qū)域。A/NK-A/CNK圖解（見圖3-b））上，石英閃長巖和石英二長閃長巖樣品均落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域。

3.2 微量元素與稀土元素

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（見圖4-a）） 上，西壩巖體所有樣品微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于原始地幔，巖石明顯相對富集Rb等大離子親石元素和活潑的不相容元素Th、U，相對虧損Nb、P、Ti，該蛛網(wǎng)圖上存在明顯的Nb谷，表明巖漿可能受大陸殼的混染[4-5]?；◢忛W長巖、石英閃長巖和石英二長閃長巖的微量元素配分模式基本一致，而黑云二長花崗巖相較其他類型花崗巖表現(xiàn)出虧損P、Ti，明顯富集Zr、Hf的特征;虧損P、Ti是巖漿中斜長石、磷灰石分離結(jié)晶作用所致，虧損Ba是花崗質(zhì)巖漿殘余態(tài)的表現(xiàn)[6]。

與世界花崗質(zhì)巖石稀土元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（290×10-6） 相比，西壩巖體的稀土元素總量相對偏低。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（見圖4-b））中，所有樣品曲線近似一致，巖漿源區(qū)相似，顯示了輕稀土元素強(qiáng)烈富集的右傾式稀土元素配分模式。LREE/HREE值為7.66～14.39，平均值為10.91，表明輕稀土元素相對于重稀土元素富集，w（La）N/w（Yb）N為7.65～21.30，平均值為13.37，說明輕稀土元素分異較強(qiáng)而重稀土元素分異不明顯，其配分曲線相對平坦。δEu為0.78～1.35，平均值為1.00，具有Eu弱正異常，表明花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷了一定的分離結(jié)晶作用，有部分斜長石在巖漿中殘留。δCe變化范圍較小，集中在0.85～0.94，平均值為0.90，反映了巖漿在演化過程中處于穩(wěn)定氧化還原環(huán)境。

4 討 論

4.1 巖石成因與構(gòu)造環(huán)境

西壩巖體巖石樣品w（CaO）/w（Na2O）值為0.97～3.41， A/MF-C/MF圖解（見圖5）顯示，花崗閃長巖、石英閃長巖、石英二長閃長巖來源為變質(zhì)中基性巖部分熔融，可能與下地殼底侵中基性變火成巖部分熔融有關(guān)，黑云二長花崗巖樣品落在變質(zhì)砂巖部分熔融區(qū)域，可能與這一期巖漿侵位過程中上地殼物質(zhì)加入較多有關(guān)。汪歡等[4]通過研究西壩巖體中的角閃石、黑云母的化學(xué)成分特點，發(fā)現(xiàn)成巖物質(zhì)有地幔組分的加入，具有殼幔過渡性質(zhì)，且在黑云母w（TFe）/w（TFe+MgO）-w（MgO）圖解中，巖體也顯示出殼?；◢弾r的特點。西壩巖體樣品LREE/HREE平均值為10.91，顯示輕稀土元素相對于重稀土元素富集，具有Eu弱正異常，存在斜長石的分離結(jié)晶作用;張成立等[2]對西壩巖體巖石地球化學(xué)特征研究結(jié)果顯示，其熔融殘余相內(nèi)含有大量的石榴石礦物，形成該巖體的源巖深度很大，而相對鈉低、鉀略高的特征說明巖漿來源可能主要為大陸下地殼物質(zhì)部分熔融。在w（Rb）-w（Yb+Nb）圖解（見圖6）中，樣品主要落在了后碰撞區(qū)域內(nèi)，與前人對西壩巖體的研究結(jié)果一致[2-4]。

4.2 巖漿演化與成礦作用

從西壩巖體不同類型花崗質(zhì)巖石的產(chǎn)出位置、巖相學(xué)特征及年代學(xué)數(shù)據(jù)來看，位于西壩巖體中部和西部的巖石顏色普遍較淺，巖石類型主要為花崗閃長巖，形成年齡集中在218～219 Ma[1，3，5]，而經(jīng)歷分離結(jié)晶作用的黑云二長花崗巖形成時代略晚[5]，為花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用后的產(chǎn)物。位于西壩巖體東北部太白河鎮(zhèn)廣泛分布的石英閃長巖、石英二長閃長巖，形成年齡約216 Ma[5，7]。由前文對西壩巖體各類型花崗質(zhì)巖石地球化學(xué)特征研究結(jié)果可知，各類型巖石具有相似的巖漿來源，而相異的成巖年齡表明巖漿經(jīng)歷了多期次侵位活動。從產(chǎn)出位置來看，黑云二長花崗巖規(guī)模小，與花崗閃長巖體呈涌動接觸，可以推斷黑云二長花崗巖與花崗閃長巖為同一期巖漿活動產(chǎn)物，黑云二長花崗巖是從該期巖漿中經(jīng)歷了一定程度分離結(jié)晶過程，且有較多上地殼物質(zhì)的加入。石英閃長巖和石英二長閃長巖與花崗閃長巖接觸界線清晰可辨[7]，且侵位年齡晚于花崗閃長巖，可以認(rèn)為是另一期巖漿活動的產(chǎn)物。

南秦嶺造山帶在印支期不僅是巖漿活動的活躍期， 同時在200～245 Ma發(fā)生了一次強(qiáng)烈的成礦事件，形成多種類型的巖漿熱液型礦床[5，8-9]。其中，雙王金礦床是距離西壩巖體約3 km的大型礦床，前人對雙王金礦床含金角礫巖的成因進(jìn)行了細(xì)致研究[10-13]， 認(rèn)為主成礦期成礦流體以巖漿水為主，含金角礫巖則由較脆性鈉長石板巖發(fā)生了較大規(guī)模與巖漿活動有關(guān)的隱爆作用形成;石準(zhǔn)立等[14]認(rèn)為，西壩巖體黃鐵礦δ34S與主要熱液成礦階段的δ34S部分重疊，區(qū)域內(nèi)金礦床的熱液硫具有地層硫與巖漿硫混合來源的特點;同時，雙王金礦床成礦年齡為198～202 Ma[11]，通常情況下巖漿熱液型礦床的成礦年齡略晚于巖漿巖的成巖年齡（一般在10 Ma內(nèi)）[12]，西壩巖體細(xì)粒石英閃長巖和石英二長閃長巖成巖年齡（216 Ma）略早于雙王金礦床成礦年齡，這些中酸性巖漿由于多來源于下地殼[5]，有富金的幔源成分加入，加之侵位位置與金礦床距離較近，因此可以初步斷定晚印支期侵位于西壩巖體東北部的一期中酸性巖漿活動為雙王金礦床的形成提供重要物質(zhì)與能量來源。

5 結(jié) 論

1）西壩巖體是印支期南秦嶺造山帶大規(guī)模巖漿活動的產(chǎn)物，巖性主要為花崗閃長巖、黑云二長花崗巖、石英閃長巖、石英二長閃長巖，這些巖漿巖是同源巖漿不同期次侵位形成的，巖漿主要來源于下地殼底侵中基性變火成巖部分熔融。黑云二長花崗巖是花崗閃長巖漿經(jīng)部分分離結(jié)晶作用并受到一定量上地殼物質(zhì)混染而形成的，石英閃長巖、石英二長閃長巖是稍晚一期巖漿活動形成的。

2）西壩巖體的多期次巖漿活動與鳳太礦集區(qū)內(nèi)金礦的形成關(guān)系密切，特別是西壩巖體東北部的中酸性巖體，是金礦形成過程中物質(zhì)和流體的重要來源，為區(qū)域金礦勘查提供了新思路。

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Discussion on the geochemistry and evolution

of Xiba rock mass in the central part of Fengtai high ore concentration area

Wang Lei1，Tian Tao2，Li Wei1，Zhang Bin1，Zhang Geli1，Wang Fei1，Zheng Shuxin3

（ 1.Baoji 717 Corps Limited of Northwest Nonferrous Geological and Mining Group ;

2.Shaanxi Academy of Environmental Sciences ;

3.Shaanxi Center of Geological Survey and Planning Research ）

Abstract： The Xiba rock mass is an important part of the Indosinian granite belt in the South Qinling orogenic belt，also an important magmatic activity product in Fengtai high ore concentration area.In recent years，more and more mineral exploration results have shown the genesis and magmatic activity of the deposits are closely related in the high ore concentration area.This paper chose the Xiba rock mass as the research object.Based on the study of petrographic and geochemical characteristics，it is believed that granodiorite，biotite adamellite，quartz diorite，and quartz monzodiorte had similar magmatic sources and were formed in emplacement of different phases.The magma mainly derived from partial melting of basic metaigneous rocks in the deep lower crust.The neutral and acidic magmatic rocks of the latter stage were important geological body for gold ore forming around Xiba rock mass.The study provides a new prospecting perspective for gold prospecting in Fengtai high ore concentration area.

Keywords： geochemistry;granite;Xiba rock mass;magmatic sources;Fengtai high ore concentration area