西秦嶺窗爾山一帶侵入巖地球化學特征及成礦意義

韋樂樂 嚴康 李康寧

摘要：窗爾山一帶位于西秦嶺西北部夏河—臨潭一帶，地質構造復雜，成礦條件優越。通過對窗爾山一帶侵入巖進行巖石學和地球化學研究，結果表明：侵入巖輕稀土元素富集，具有負銪異常;微量元素富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等），相對虧損高場強元素（Nb、Ta、Ti等），以及強烈虧損相容元素（Cr、Ni、Co等），總體上具有I型花崗巖特征;結合區域大地構造背景，侵入巖與古秦祁昆洋盆消減作用有關，形成于火山弧環境，為俯沖板片熔體與地幔物質相互作用的產物，并在上升侵位過程中受到上地殼物質的混染，與研究區內礦產的形成具有密切關系。鐵、銅、金等礦種主要受巖體及構造、巖性控制，研究區中酸性侵入巖與灰巖接觸帶是鐵、銅、金等礦種的有利成礦地段，具有一定的找礦潛力。

關鍵詞：侵入巖;地球化學;構造環境;成礦意義;窗爾山一帶

中圖分類號：TD11 P584 P618.4文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

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

西秦嶺位于華北板塊南緣祁連—北秦嶺加里東構造帶和揚子板塊北緣海西構造帶的拼接部位，是諸多地塊和造山帶匯聚交接地帶[1-5]。三疊紀以來的印支運動，奠定了西秦嶺的構造格局[6]，這一時期西秦嶺構造-巖漿活動強烈，總體上具有“北西向成帶、北東向成串”的特點。巖體與成礦的關系十分密切，巖體內、外接觸帶受巖漿期后熱液蝕變作用強烈，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、礦化點。本文通過對窗爾山一帶巖體進行巖石學和地球化學研究，探討巖石成因及構造環境，以及巖體與成礦關系，以期為研究區進一步找礦提供基礎資料。

1 研究區地質概況

研究區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（見圖1-A），為西秦嶺褶皺帶之北中秦嶺陸表海盆，地質構造復雜，成礦條件優越。

地層總體展布方向為北西向，與區域構造線方向一致，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（T 1-2）、中—上三疊統（T 2-3）、上三疊統華日組火山巖（T 3h）。其中，巴都組為一套灰綠色石英砂巖、長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巖、深灰色生物碎屑灰巖、灰質礫巖等。

巖漿巖出露較廣，其展布方向與區域構造線一致，即沿北西向—南東向斷續出露，巖性主要為閃長玢巖、石英閃長巖、花崗閃長巖等。巖體為分支層狀、瘤狀、巖株狀等，脈巖相對較少。

斷裂發育，以北西向逆沖斷裂占主導，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斷而使其發生左形或右形位移。褶皺在巴都組內較為發育，巴都組地層傾角平緩，因此褶皺多為平緩褶皺。

2 侵入巖巖石學特征

1）閃長玢巖：淺灰色，斑狀結構，基質具微晶結構，塊狀構造。斑晶由斜長石（35 %）和角閃石（10 %）等組成（見圖2-a）），基質由斜長石、鉀長石、石英和暗色礦物組成，具有微晶結構。斜長石斑晶為寬板狀、板狀半自形晶，弱絹云母化、黝簾石化，發育鈉長雙晶、卡鈉復合雙晶，屬于中長石，粒度0.5～1.5 mm;角閃石斑晶為柱狀、長柱狀自形晶、半自形晶，顯著多色性，粒度0.5～1.0 mm。基質礦物粒度大多小于0.1 mm，具有微晶結構，以斜長石為主，暗色礦物黑云母、鉀長石、石英較少。斜長石呈板條狀微晶，雜亂無定向排列。鉀長石、石英呈他形粒狀，粒度大多小于0.08 mm，石英晶面亮凈，零星充填在斜長石之間。暗色礦物黑云母呈鱗片狀，與斜長英鑲嵌，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。

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

2021年第7期/第42卷? 黃金地質黃金地質? 黃 金

3）花崗閃長巖：灰白色，中細粒結構、似斑狀結構、斑狀結構，塊狀構造。其主要由斜長石（40 %）、石英（20 %～30 %）、鉀長石（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（見圖2-b））。

3 地球化學特征

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，并進行元素地球化學分析。主量元素、微量元素和稀土元素分析在國土資源部蘭州礦產資源監督檢測中心實驗室完成，主量元素采用ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀進行分析，微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）進行分析。

3.1 主量元素

研究區侵入巖主量元素分析結果及特征值見表1。

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

里特曼指數（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（見圖3）上，大部分樣品落在鈣堿性區域，屬于鈣堿性系列巖石;鋁飽和指數（A/CNK）為1.03～1.29，在A/CNK-A/NK圖解（見圖4）上，樣品均落在過鋁質區域，表明侵入巖具有過鋁質特征。綜合分析認為，研究區侵入巖屬于過鋁質鈣堿性系列巖石。

3.2 稀土元素與微量元素

研究區稀土元素與微量元素分析結果及特征值見表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，遠低于世界花崗巖、花崗閃長巖的稀土元素總量豐度（285.30×10-6），也遠低于上地殼平均值210.10×10-6。輕稀土元素（LREE）質量分數為57.14×10-6～166.68×10-6，重稀土元素（HREE）質量分數為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，輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損。δEu為0.66～1.11，平均值為0.92，具有弱負銪異常，反映發生分離結晶作用或部分熔融過程中有斜長石的殘留。在稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖（見圖5）上，配分曲線呈右傾的“海鷗型”，輕、重稀土元素分餾明顯，說明源區部分熔融體中可能存在石榴子石的源區殘留。

在微量元素原始地幔標準化蛛網圖（見圖6）上，顯示出不同程度富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等），相對虧損高場強元素（Nb、Ta、Ti等），這些特征指示該侵入巖源區為斜長石分離結晶后的地殼殘余巖漿。Sr強烈負異常，表明巖漿發生了明顯的斜長石分離結晶作用;P和Ti虧損，說明巖漿經歷了磷灰石及鈦鐵礦等礦物的分離結晶作用。富集大離子親石元素，相對虧損高場強元素，具有明顯的Nb、Ta和Ti負異常，這些特征指示其源區類似火山弧花崗巖。

4 討 論

4.1 源巖特點

研究區侵入巖具有明顯富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等）和相對虧損高場強元素（Nb、Ta、Ti等）的特點，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，但也有學者認為地殼混染可以造成Nb、Ta、Ti等虧損。一般認為，如果巖漿在上升過程中受到了陸殼物質的混染，則w（La） N/w（Sm） N值會迅速增高，一般在5以上[7]。研究區侵入巖樣品除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在巖漿演化過程中基本穩定，研究區侵入巖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準化蛛網圖上較淺的Nb-Ta谷，說明侵入巖在形成過程中發生過明顯的殼幔混染作用。

4.2 巖石成因

花崗巖的成因與板塊構造背景具有一定的關系。綜合利用巖石地球化學特征和巖石學特征，可以大致判斷巖石成因。在w（K 2O）-w（Na 2O）花崗巖成因圖解（見圖7）中，絕大多數樣品落入I型花崗巖區域，YP-6樣品落入S型花崗巖區;在w（Zr）-w（SiO 2）花崗巖成因圖解（見圖8）中，絕大多數樣品落入I型花崗巖區，YP-6、YP-7樣品落入S型花崗巖區。綜上，研究區侵入巖成因復雜，總體上傾向于I型花崗巖，為殼幔共同作用的產物。

4.3 構造環境

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

根據源巖特點、巖石成因，以及稀土、微量元素曲線特征，結合區域大地構造背景，可以判斷研究區侵入巖的產生與古秦祁昆洋盆消減作用有關，形成于火山弧構造環境，為俯沖板片熔體與地幔物質相互作用的產物，為俯沖基性巖部分重熔的產物，并在上升侵位過程中受到上地殼物質的混染。

5 研究區侵入巖與成礦意義

2018年，甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院依托“甘肅省夏河—合作地區金礦整裝勘查區礦產調查與找礦預測”項目，對哈里格幅（I48E006006）進行了1∶5萬水系沉積物測量。為了研究各元素在窗爾山一帶侵入巖中的分配特點，以期揭示研究區地質特征和找礦方向等問題，對侵入巖地球化學參數進行統計與計算，結果見表3。相對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系。研究區Au、As、Zn、Cr等元素變化系數較大，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，成礦地質作用強烈，表明Au、Zn等元素可能富集成礦。

目前，研究區已發現窗爾山金礦點1處、加伊塘銅礦點1處、告恩鐵礦點1處，以及多處礦化點，其中加伊塘銅礦點位于侵入巖與大關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;告恩鐵礦點位于侵入巖與大關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，產狀70°∠60°，局部見石英脈、閃長巖脈、閃長玢巖脈發育，褐鐵礦化、赤鐵礦化、大理巖化等礦化蝕變較強;窗爾山金礦點位于侵入巖與大關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。

上述銅、鐵、金等礦點均與侵入巖密切相關，產于侵入巖與大關山組接觸部位。通過與區域侵入巖進行對比研究，發現窗爾山一帶侵入巖與南側美武巖體展布方向一致，呈北西向展布，巖性相似，主要為花崗閃長巖，而且圍巖巖性也極其相似，主要為長石石英砂巖、灰巖等，美武巖體周邊分布大量銅、鐵、金礦床（點），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現的礦化點極其相似。因此，可通過對美武巖體周圍工作程度較高的美仁鐵礦床進行研究，以闡述研究區侵入巖與成礦的關系。

美仁鐵礦床位于美武巖體北接觸帶，受美武巖體（三疊紀花崗閃長巖）及構造、巖性控制（見圖12）。礦體產于外接觸帶，嚴格受薄層大理巖及層間破碎帶控制，礦化與矽卡巖關系密切，礦石中出現大量矽卡巖礦物，具有一般矽卡巖型礦床的特點，故屬于矽卡巖型磁鐵礦床。因此，研究區鐵礦床成因較為單一，但主要類型的最大特點是具有層控性和巖控性雙重特點。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、高溫熱液，礦體形態有脈狀、透鏡狀、扁豆狀。同理，銅礦床主要類型的最大特點也是具有層控性或巖控性。

因此，研究區鐵礦床、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。賦礦圍巖為大關山組碳酸鹽巖建造。中酸性巖漿-構造活動對鐵礦床、銅礦床及其他金屬礦產的形成在空間上、時間上、成因上關系密切。巖漿活動除提供成礦物質外，本身也產生熱效應，在其演化運移過程中將圍巖中的礦物質淬取帶出，并轉移富集，對已有礦化進行熱改造和再次富集。成礦期接觸變質作用較強，形成矽卡巖、大理巖，如美仁鐵礦床。因此，研究區中酸性侵入巖與灰巖接觸帶是鐵、銅、金等礦種的有利成礦地段，具有一定的找礦潛力。

6 結 論

1）窗爾山一帶侵入巖輕稀土元素富集，具有負銪異常;微量元素富集大離子親石元素（Ba、K、Rb等），相對虧損高場強元素（Nb、Ta、Ti等），以及強烈虧損相容元素（Cr、Ni、Co等），表明該侵入巖可能產出于陸殼混染的板內構造環境或者與洋殼俯沖作用有關的構造環境。

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，形成于火山弧環境，為俯沖板片熔體與地幔物質相互作用的產物，也是俯沖基性巖部分重熔的產物，并在上升侵位過程中受到上地殼物質的混染。

3）鐵、銅等礦床主要受巖體及構造、巖性控制，多產于接觸帶，嚴格受灰巖及層間破碎帶控制，礦化與矽卡巖關系密切，礦石中出現大量矽卡巖礦物，具有一般矽卡巖型礦床的特點。

4）窗爾山一帶中酸性侵入巖與灰巖接觸帶是鐵、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