凤太矿集区中部西坝岩体地球化学与演化探讨

王雷 田涛 李伟 张斌 张革利 王飞 郑淑新

摘要： 西坝岩体是南秦岭造山带印支期花岗岩带的重要组成部分，也是凤太矿集区内重要的岩浆活动产物。近年来，越来越多的矿产勘查成果表明，该矿集区内矿床的形成与岩浆活动关系密切。以西坝岩体为研究对象，通过岩相学、地球化学特征研究，认为花岗闪长岩、黑云二长花岗岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩具有相似的岩浆来源，是不同期次侵位形成的，岩浆主要来源于深部下地壳中基性变火成岩部分熔融，后期偏中酸性岩浆岩是西坝岩体周围金矿形成的重要地质体，为凤太矿集区金矿勘查工作提供新思路。

关键词： 地球化学;花岗岩;西坝岩体;岩浆来源;凤太矿集区

  中图分类号：TD11 P618.51 文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）09-0025-06 doi：10.11792/hj20210905

     南秦岭造山带是中国大陆的一个重要组成单元，伴随多期次构造运动，发育不同时期、不同类型的花岗质岩浆岩。凤太矿集区地处南秦岭造山带泥盆系金多金属成矿带中部，其大地构造位置位于华北板块与扬子板块的挟持部位。位于凤太矿集区的西坝岩体是出露规模较大的岩体，记录着南秦岭印支期岩浆活动的重要地质信息。前人对西坝岩体的研究多集中在对整个岩体的年代学和地球化学特征等方面[1-5]，但以不同期次岩浆演化视角对西坝岩体的研究仍然薄弱，特别是西坝岩体几期主要岩浆活动之间的演化关系至今仍不明确。本文在对西坝岩体进行系统调查后，根据岩石学特征和前人年代学数据，对西坝岩体进行期次划分，并对每个期次岩浆地球化学特征与演化过程进行讨论，为进一步探讨凤太矿集区岩浆活动与成矿关系提供参考。

1 研究区地质概况

南秦岭造山带处于华北板块与扬子板块之间，北以商丹断裂为界，南以勉略缝合带为界。印支期，扬子板块、秦岭造山带、华北板块沿勉略缝合带和商丹断裂依次由南向北俯冲，拼贴焊接形成新大陆，且转入陆内造山运动时期[6]。由于印支运动，在南秦岭造山带内发育规模很大的花岗岩带，西坝岩体则处于该花岗岩带内，位于华阳岩体北部（见图1-A），平面上岩体呈透镜状侵入泥盆系浅变质碎屑岩-碳酸盐岩岩系中。

研究区出露地层有夹山沟组（C1j）、九里坪组（D3j）、星红铺组（D3x）、古道岭组（D2g）、大枫沟组（D2d）等（见图1-B）。西坝岩体属于五龙岩体群（西坝、华阳、五龙、老城、西岔河和胭脂坝岩体）的一部分[4]，其南与五龙岩体相邻，其西出露留坝岩体，北部出露花红树坪岩体及北西向花岗岩脉。

2 岩体与样品特征

2.1 侵入体分布

根据岩石组合特征，将西坝岩体细分为4个侵入体，岩性分别为黑云二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩和石英二长闪长岩[7]。从各侵入体的空间分布来看（见图1-B），石英闪长岩、石英二长闪长岩集中分布于西坝岩体北侧的太白河镇附近，出露面积占西坝岩体总出露面积的30 %左右，黑云二长花岗岩、花岗闪长岩出露面积最大，分布在西坝岩体西北部、中部及南部，占西坝岩体总出露面积的70 %左右。

2.2 样品岩相学

本次研究在西坝岩体东部太白河镇采集石英闪长岩、石英二长闪长岩样品共6件，在该岩体西北部采集黑云二长花岗岩、花岗闪长岩样品共6件。采样位置见图1-B。

2.2.1 黑云二长花岗岩、花岗闪长岩

黑云二长花岗岩和花岗闪长岩主要呈北西向不规则岩株状展布。黑云二长花岗岩呈灰白色，略带肉红色，自形—半自形中粗粒状结构，主要由碱性长石、斜长石、石英、黑云母等矿物组成（见图2-a）。岩石中碱性长石以钾长石为主，呈粒状，粒度0.8～4.2 mm，约占45 %;斜长石呈半自形板状，自形程度高，粒度0.6～4.0 mm，约占30 %，部分发生强烈的绢云母化现象;石英呈粒状，粒度0.5～3.2 mm，约占20 %;黑云母呈片状，少数发育绿泥石化，占比小于5 %，副矿物为少量磷灰石和金属矿物等。

花岗闪长岩呈灰白色，半自形粒状结构，主要矿物由斜长石、石英、碱性长石、黑云母、角闪石等组成（见图2-b）。岩石中斜长石呈半自形板状，粒度1～4 mm，约占45 %，部分发育绢云母化、绿帘石化;碱性长石为钾长石，呈粒状，粒度0.3～2.6 mm，约占13 %;角闪石呈粒状，粒度0.3～3.8 mm，约占8 %;黑云母呈片状，约占12 %;石英呈细小粒状，粒度小于2 mm，约占20 %;副矿物为榍石、锆石及少量磷灰石和金属矿物等。

2.2.2 石英闪长岩、石英二长闪长岩

石英闪长岩、石英二长闪长岩主要出露于西坝岩体东部及太白河镇一带，岩石呈深灰色—灰色，细粒结构，块状构造。石英闪长岩的矿物成分主要是斜长石、角闪石及少量石英（见图2-c）。斜长石呈半自形板状，粒度0.2～0.5 mm，约占56 %，常见环带结构;角闪石呈粒状，粒度0.2～0.5 mm，部分被黑云母交代;石英呈细小粒状，粒度小于0.1 mm，约占5 %;副矿物为榍石和少量磷灰石等。

石英二长闪长岩矿物组成为斜长石、碱性长石、石英、角闪石、黑云母和少量副矿物（见图2-d）。岩石中斜长石呈半自形板状，约占40 %，粒度1～4 mm，部分發育绢云母化;碱性长石为钾长石，呈粒状，约占20 %，粒度0.8～3.6 mm; 石英呈不规则粒状，约占10 %，粒度一般小于2 mm;暗色矿物角闪石与黑云母常聚集成小团块状，分别约占18 %、12 %，不均匀分布;榍石呈粒状，常与角闪石、磷灰石相伴。

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素

对岩石样品进行全岩分析，主量元素、微量元素、稀土元素分析结果及特征值见表1。花岗闪长岩中w（SiO2）为64.44 %～66.90 %，黑云二长花岗岩中w（SiO2）为71.36 %～71.98 %，二者均属于酸性岩浆岩。在w（K2O）-w（SiO2） 图解（见图3-a））上， 花岗闪长岩与黑云二长花岗岩样品均落在 高钾钙碱性系列区域。 在A/NK-A/CNK图解（见图3-b））  上，花岗闪长岩与黑云二长花岗岩样品大部分落入准铝质区域。

石英闪长岩中w（SiO2）为55.68 %～56.07 %，石英二長闪长岩中w（SiO2）为58.73 %～64.01 %，属于中酸性岩浆岩。在w（K2O）-w（SiO2）图解（见图3-a））上，石英闪长岩和石英二长闪长岩样品主要落在高钾钙碱性系列区域。A/NK-A/CNK图解（见图3-b））上，石英闪长岩和石英二长闪长岩样品均落入准铝质区域。

3.2 微量元素与稀土元素

在微量元素原始地幔标准化蛛网图（见图4-a）） 上，西坝岩体所有样品微量元素质量分数均高于原始地幔，岩石明显相对富集Rb等大离子亲石元素和活泼的不相容元素Th、U，相对亏损Nb、P、Ti，该蛛网图上存在明显的Nb谷，表明岩浆可能受大陆壳的混染[4-5]。花岗闪长岩、石英闪长岩和石英二长闪长岩的微量元素配分模式基本一致，而黑云二长花岗岩相较其他类型花岗岩表现出亏损P、Ti，明显富集Zr、Hf的特征;亏损P、Ti是岩浆中斜长石、磷灰石分离结晶作用所致，亏损Ba是花岗质岩浆残余态的表现[6]。

与世界花岗质岩石稀土元素平均质量分数（290×10-6） 相比，西坝岩体的稀土元素总量相对偏低。在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（见图4-b））中，所有样品曲线近似一致，岩浆源区相似，显示了轻稀土元素强烈富集的右倾式稀土元素配分模式。LREE/HREE值为7.66～14.39，平均值为10.91，表明轻稀土元素相对于重稀土元素富集，w（La）N/w（Yb）N为7.65～21.30，平均值为13.37，说明轻稀土元素分异较强而重稀土元素分异不明显，其配分曲线相对平坦。δEu为0.78～1.35，平均值为1.00，具有Eu弱正异常，表明花岗质岩浆经历了一定的分离结晶作用，有部分斜长石在岩浆中残留。δCe变化范围较小，集中在0.85～0.94，平均值为0.90，反映了岩浆在演化过程中处于稳定氧化还原环境。

4 讨 论

4.1 岩石成因与构造环境

西坝岩体岩石样品w（CaO）/w（Na2O）值为0.97～3.41， A/MF-C/MF图解（见图5）显示，花岗闪长岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩来源为变质中基性岩部分熔融，可能与下地壳底侵中基性变火成岩部分熔融有关，黑云二长花岗岩样品落在变质砂岩部分熔融区域，可能与这一期岩浆侵位过程中上地壳物质加入较多有关。汪欢等[4]通过研究西坝岩体中的角闪石、黑云母的化学成分特点，发现成岩物质有地幔组分的加入，具有壳幔过渡性质，且在黑云母w（TFe）/w（TFe+MgO）-w（MgO）图解中，岩体也显示出壳幔花岗岩的特点。西坝岩体样品LREE/HREE平均值为10.91，显示轻稀土元素相对于重稀土元素富集，具有Eu弱正异常，存在斜长石的分离结晶作用;张成立等[2]对西坝岩体岩石地球化学特征研究结果显示，其熔融残余相内含有大量的石榴石矿物，形成该岩体的源岩深度很大，而相对钠低、钾略高的特征说明岩浆来源可能主要为大陆下地壳物质部分熔融。在w（Rb）-w（Yb+Nb）图解（见图6）中，样品主要落在了后碰撞区域内，与前人对西坝岩体的研究结果一致[2-4]。

4.2 岩浆演化与成矿作用

从西坝岩体不同类型花岗质岩石的产出位置、岩相学特征及年代学数据来看，位于西坝岩体中部和西部的岩石颜色普遍较浅，岩石类型主要为花岗闪长岩，形成年龄集中在218～219 Ma[1，3，5]，而经历分离结晶作用的黑云二长花岗岩形成时代略晚[5]，为花岗质岩浆经历了分离结晶作用后的产物。位于西坝岩体东北部太白河镇广泛分布的石英闪长岩、石英二长闪长岩，形成年龄约216 Ma[5，7]。由前文对西坝岩体各类型花岗质岩石地球化学特征研究结果可知，各类型岩石具有相似的岩浆来源，而相异的成岩年龄表明岩浆经历了多期次侵位活动。从产出位置来看，黑云二长花岗岩规模小，与花岗闪长岩体呈涌动接触，可以推断黑云二长花岗岩与花岗闪长岩为同一期岩浆活动产物，黑云二长花岗岩是从该期岩浆中经历了一定程度分离结晶过程，且有较多上地壳物质的加入。石英闪长岩和石英二长闪长岩与花岗闪长岩接触界线清晰可辨[7]，且侵位年龄晚于花岗闪长岩，可以认为是另一期岩浆活动的产物。

南秦岭造山带在印支期不仅是岩浆活动的活跃期， 同时在200～245 Ma发生了一次强烈的成矿事件，形成多种类型的岩浆热液型矿床[5，8-9]。其中，双王金矿床是距离西坝岩体约3 km的大型矿床，前人对双王金矿床含金角砾岩的成因进行了细致研究[10-13]， 认为主成矿期成矿流体以岩浆水为主，含金角砾岩则由较脆性钠长石板岩发生了较大规模与岩浆活动有关的隐爆作用形成;石准立等[14]认为，西坝岩体黄铁矿δ34S与主要热液成矿阶段的δ34S部分重叠，区域内金矿床的热液硫具有地层硫与岩浆硫混合来源的特点;同时，双王金矿床成矿年龄为198～202 Ma[11]，通常情况下岩浆热液型矿床的成矿年龄略晚于岩浆岩的成岩年龄（一般在10 Ma内）[12]，西坝岩体细粒石英闪长岩和石英二长闪长岩成岩年龄（216 Ma）略早于双王金矿床成矿年龄，这些中酸性岩浆由于多来源于下地壳[5]，有富金的幔源成分加入，加之侵位位置与金矿床距离较近，因此可以初步断定晚印支期侵位于西坝岩体东北部的一期中酸性岩浆活动为双王金矿床的形成提供重要物质与能量来源。

5 结 论

1）西坝岩体是印支期南秦岭造山带大规模岩浆活动的产物，岩性主要为花岗闪长岩、黑云二长花岗岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩，这些岩浆岩是同源岩浆不同期次侵位形成的，岩浆主要来源于下地壳底侵中基性变火成岩部分熔融。黑云二长花岗岩是花岗闪长岩浆经部分分离结晶作用并受到一定量上地壳物质混染而形成的，石英闪长岩、石英二长闪长岩是稍晚一期岩浆活动形成的。

2）西坝岩体的多期次岩浆活动与凤太矿集区内金矿的形成关系密切，特别是西坝岩体东北部的中酸性岩体，是金矿形成过程中物质和流体的重要来源，为区域金矿勘查提供了新思路。

[参 考 文 献]

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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