陕西汉阴长沟金矿岩浆岩地球化探特征

陕西汉阴长沟金矿岩浆岩地球化探特征

贾勇 1、 2 张孝东 1 任伟刚 1

1.陕西地矿第一地质队有限公司 725000 2.湖南涟邵建设工程（集团）有限公司 410000

摘要：陕西石泉-旬阳金矿整装勘查区位于南秦岭构造带，区域内火山活动强烈，华里西—燕山期中酸性岩体，呈脉状产出，中酸性岩浆的侵入，产生的热量为地层中的金活化、迁移起到有利的作用。本文通过对岩浆岩的岩石化学、微量元素和稀土元素的研究来探讨岩浆岩成因和形成环境，从而了解该区矿床形成的岩浆岩背景，也为该区的进一步找矿提供理论依据。

关键词：金矿，岩浆岩，地球化学特征，汉阴县

陕西石泉-旬阳金矿整装勘查区位于陕西省安康市北部，西起石泉县羊坪湾、东止旬阳县神河，东西跨越石泉县、汉阴县、旬阳县安康市汉滨区十余个乡镇，勘查区位于南秦岭构造带，南秦岭构造带是秦岭造山带中规模最大，发展演化复杂的构造单元，也是秦岭造山带的主体（见图1）。经历了加里东、华力西、印支等构造旋回，于印支期造山。其西端与昆仑造山带相连，南与松潘—甘孜造山带相连[1]。

区域内火山活动强烈，在凤凰山、牛山、平利三个基底形成大量富钠质基性—酸性火山岩[2]，侵入岩有基底隆起中以石英闪长岩为主的岩基、盖层中沿断裂产出的岩脉。华里西—燕山期中酸性岩体，呈脉状产出，中酸性岩浆的侵入，产生的热量为地层中的金活化、迁移起到有利的作用。

前人对该整装勘查区的研究多将重点放在韧性剪切带上，对区内岩浆岩研究较少，本文通过对汉阴北部长沟金矿区的岩浆岩地球化学特征进行分析，从而了解该区矿床形成的岩浆岩背景，也为该区的进一步找矿提供理论依据。

1 岩浆岩时空分布

整装勘查区区域外围岩浆岩较发育，但在研究区内主要分布在东南部的牛山一带，表现为武当岩群和耀岭河岩组两大岩浆岩系。武当岩群主要出露于牛山地区为一套较富含钠质的碱－酸性火山岩，耀岭河岩组主要沿牛山穹窿等隆起周缘分布。

在汉阴北部地区岩浆活动总体较弱，在长沟金矿东南部分布有两处宽度约2-3米的花岗闪长岩侵入体。在柳坑金矿多见变形的宽度约2-4m的花岗岩脉。沈坝北部龙王庙和元谭子一带，也见有宽度约5-6m的花岗闪长岩脉。

长沟金矿区所见花岗闪长岩脉规模较小，出露长100-200m，出露宽0.5-3m，呈脉状、透镜状顺片理面侵入，岩石新鲜面呈浅灰色，风化面呈灰黄色-土黄色，岩石主要矿物成分：斜长石50-60﹪、石英15-25﹪、黑云母25﹪、方解石10﹪，具斑状变晶结构，板条状、块状构造。岩石中的斑晶为方解石，基质由斜长石、黑云母、石英组成；在南部，分布有大面积的加里东期闪长岩和印支期花岗岩。区内及其北部有不同时期的中酸性岩脉、岩株及云煌岩脉广泛分布，多沿断裂构造边缘产出。

除花岗闪长岩外，区内石英脉发育，各类不同规模、不同期次的石英脉广泛分布，其中以顺层片理（S₁）方向的一组最为发育，发育于各个岩性层中，脉体规模大小悬殊，大者延伸长达几百米，厚度几十公分到2m不等，呈细脉状、透镜状、扁豆状。脉石多为无色透明-浅灰白色，玻璃光泽；含杂质者呈烟灰色，油脂光泽。多数石英脉为无色纯净的脉体，不含硫化物。分布于断裂带（韧性剪切带）中（或旁侧）的石英脉，多呈透镜状、串珠状、石香肠状，脉体中常含有较多的杂质和金属硫化物（黄铁矿），脉石呈烟灰色-暗灰色，油脂光泽，半透明。脉体中的金属硫化物常呈星散状或细脉状嵌布于解理面和裂隙中。氧化后形成蜂窝状。该石英脉为区内最为有利的一期含金石英脉。

2岩浆岩岩石学特征

在长沟金矿区Ⅷ剖面见有花岗岩脉宽1m左右，走向80°，可见有晶形较好的黄铁矿，有的已经褐铁矿化，向东出现分叉，上分支宽40cm，下分支宽50-60cm，围岩有宽1cm的石英小脉。该岩石在显微镜下特征：矿物成分有石英约53%，长石约20%，黑云母约20%，白云母5%，其他矿物约2%，为碎粒重结晶结构，石英为大小不等的碎粒状，集中成不规则团块状，正交偏光镜下波状消光，单偏光镜下为无色，低突起，粒度0.050.03-0.250.3mm，白云母为无色，正低-正中突起，鳞片状，近平行消光，鳞片大小：0.250.04-0.550.5mm。黑云母在单偏光镜下呈深棕-淡黄棕色多色性，鳞片状，近平行消光，鳞片大小0.350.03-0.20.02mm，长石含量较少，菱铁矿解理夹角75°，正高突起，呈不规则状分布于石英及云母类矿物颗粒之间。

在沈家坝一带实测地质剖面上处也发现有花岗岩，表面已经褐铁矿化，石英约35％-45%，长石约35％-45%，黑云母约为5%，其他矿物不到10%，含有少量黄铁矿，呈半自形粒状，见有柱状角闪石5%；显微镜下特征：为碎粒重结晶结构，花岗结构。岩石表现为破碎强烈，经重结晶作用，石英、长石可呈自形-半自形粒状结构，大多为碎粒它形结构，粒径0.03-0.25mm不等，白云母呈长柱状、针状，可见有明显的定向构造。此外，还含有较多的萤石，极低突起，表面粗糙，不规则粒状结构，粒径约0.01-0.2mm，弥散于岩石中。黄铁矿颗粒较多，大多见立方体晶形完好，成浸染状分布于石英颗粒及云母间。

在元谭子一带见有宽3m碎粒二云母花岗岩脉 ，强烈风化，呈粉末状，风化色为土黄色，石英含量约30%，斜长石含量约50%，围岩为碳质绢云石英片岩。显微镜下特征：为碎粒重结晶花岗结构，破碎强烈，石英长石呈它形粒状，可见受重结晶作用，长石见有残留斑晶，粒径达1mm，有聚片双晶现象，呈柱状，内部常被白云母交代，黑云母呈现鳞片状，粒径0.1-0.65mm不等，干涉色以褐色为主，微带绿色。白云母呈针状、长柱状，无定向现象，粒径0.2-0.4mm，交代斜长石、黝帘石粒径0.05-0.15mm，不规则粒状或它形结构，局部可见交代长石现象，正高突起，干涉色异常，显靛蓝色。

此外，在黄土岗-青泥河实测地质剖面发现有花岗岩脉，脉体边界产状335°30，新鲜色为浅灰白色，有斜长石55%，石英约25%，黑云母10%-15%，还有少量的白云母，局部为灰褐色，风化色为土黄色，花岗变晶结构，块状构造，宽约5m，延伸较长，有一断层且穿过花岗岩脉，内有充填物，含碳，呈黑色，断层泥宽约40-50cm。显微镜下特征：压碎结构，石英颗粒大小不等，呈不规则状，很小颗粒的石英集中分布为团块状呈波状消光，颗粒大小0.20.05-0.30.03mm。黑云母呈深棕-淡黄棕色多色性，鳞片状，片状，近平行消光，鳞片大小0.20.03-0.10.03mm。吸收性很明显，可见有一组节理。白云母含量约8%，无色，正低突起，近平行消光， 消光角为48º，云母类矿物呈不规则状稀疏分布在石英颗粒之间，部分石英颗粒重结晶呈现细条带状。

3岩石化学特征

3.1 主量元素

所研究样品的岩石化学分析结果及有关参数列于表1。从表中可看出，汉阴北部地区花岗岩的岩石化学成分变化较大，随着SiO₂变化范围69.8%～61.26%较低，高铝14.5%~16.62%，TiO₂、CaO和MnO含量递增(TiO₂=0.32%~1.04%，CaO=2.38%~3.53%，MnO=0.06%~0.13%)，贫碱Na₂O和K₂O基本接近，Na₂O+K₂O平均值6.9%，富钠Na₂O/K₂O平均值为1.6，总体上具有低硅、高铝、贫碱、富钠的特征，与南秦岭勉略带北光头山花岗岩体群的特征基本一致[3]。

表1 长沟金矿区岩体岩石化学数据及相关参数

Tab.1 Changgou gold mine rock geochemistry data and related parameters

注∶其中I_14-1岩性二云母花岗岩；III_13-1岩性碎粒花岗岩；509-1岩性二云母花岗岩；VIII_3-1岩性黑云母花岗岩。

碱值=（Na₂O+K₂O）/Al₂O₃（wt%）；（wt%）；固结指数SI=100×MgO/（MgO+Fe₂O₃+FeO+Na₂O+K₂O）（wt%）；长英指数FL=100（Na₂O+K₂O）/ （Na₂O+K₂O +CaO）（wt%）；镁铁指数MF=100×（Fe₂O₃ + FeO）/（Fe₂O₃+ FeO+MgO）（wt%）

岩体中的Na₂O>K₂O，Na₂O(2.54%~4.85%)，K₂O(2.08%~4.64%)，Na₂O/K₂O平均值1.6；<4为钙碱性，SI值10.3~23.3平均为14.1，岩石由酸性岩到基性岩，固结指数有小变大，岩浆分异程度变高。长英指数和镁铁指数平均值都较高，分别为和，随着岩浆分离结晶作用的进行，镁铁组分最早从岩浆中分离，残余熔体的成分越来越富集低熔的组分（长英质成分），而Mg、Fe质越来越少，Mg比Fe减少得更快。如果岩浆分离结晶作用程度高，镁铁指数就大，长英指数也大。这些均表明岩石具有富钠和高度分异的特点。MnO平均为0.07%，明显高于典型A型花岗岩的平均值约0.06%，FeO_t/MgO值低(1.6~2.6)，均低于于分异的S型和I型花岗岩。按照w(K₂O)和w(SiO₂)图解（图2），四件样品均落入高K钙-碱性系列。TFe₂O₃较低，可大致反映出该区花岗岩的物质来源较深而侵位较浅。

花岗岩的主要元素化学成分,可以用以有效的判定其形成时的大地构造环境。按花岗岩类型形成时的构造环境，可将花岗岩分为岛弧花岗岩类（IAG）、大陆花岗岩类（CAG）、大陆碰撞花岗岩类（CCG）、与裂谷有关的花岗岩类（RRG）、陆内造陆运动降起花岗岩类(CEUG)和大洋斜长花岗岩类（OP），其中IAG、CAG、CCG和POG为造山花岗岩，而RRG，CEUG和OP为非造山花岗岩类（Maniar等，1989）。在K₂O-SiO₂图（图2）中，样品均投在大陆花岗岩区，表明该岩体的源岩成分较单一，在w(Na2O+K2O)-SiO₂图（图3）中样品全部落入钙碱性区；这表明该岩浆岩为钙碱性大陆花岗岩，岩浆低硅，其钾、钠变化很小。

3.2 稀土微量元素

3.2.1稀土元素

用在长沟金矿区所采的4件花岗岩样做稀土元素分析，4件样品的稀土元素特征见表2。

在汉阴稀土元素球粒陨石标准化曲线中（图4），用球粒陨石作为参照标准，样品中除YQI14-1∑REE为48.001×10^-6，LREE/HREE为11.8，LaN/YbN为28，表明轻重稀土分异较强烈。岩石稀土元素总量较高为170.52×10^-6，其中轻稀土元素的平均含量为160.18875×10^-6，重稀土元素含量平均为10.33×10^-6，轻、重稀土元素比值LREE/HREE值为11.83~20.5，为轻稀土富集型，重稀土亏损型，LaN/YbN为22~74。δEu为0·49~0.81，δEu<1，表示Eu具有弱负异常，折线一致性好。这个图上Eu的投影点位置落在曲线之下的趋势是一致的。球粒陨石标准化曲线为右倾，倾斜度较大，轻稀土元素La-Eu曲线陡并且比较光滑，而重稀土则较为平缓，整个曲线左高右低，重稀土对轻稀土的亏损可能是因为原岩存在石榴石的缘故，因为REE在石榴石中的分配系数很大。从图中可以看出轻稀土与重稀土的分异都很强。轻重稀土分馏明显及一定程度的Eu负异常和特征的标准化曲线说明岩浆可能来自地壳物质的部分熔融，也说明Eu负异常可能是因为在岩石的馏结晶作用中，使得斜长石等从长英质岩浆中分离出来或者在部分熔融作用中长石残留在源区，这必然会引起Eu的负异常[4]。

表2 汉阴地区花岗岩体稀土元素质量分数（10^-6）及相关参数

Tab.2 Hanyin area granite rock mass fraction of rare earth elements (10^-6) and the related parameters

注：样品分析单位：长安大学成矿作用及其动力学开放研究实验室

3.2.2微量元素

用所采的4件花岗岩样做微量元素分析，其微量元素含量列于表3。

原始地幔标准化微量元素蛛网图见图5。本区花岗岩岩体以高Ba-Sr花岗岩的岩石地球化学特征和低Rb/Sr值、高Sr/Y为特征，低Y(<15 μg>、Yb(1.8 μg/g)、Rb/Sr比值(0.01~0.05)。其中Rb的丰度771×10^-6～2292×10^-6，Ba、Sr质量分数高，且变化范围较小，分别为918×10^-6～8023×10^-6和7.3×10^-6～80.2×10^-6；高场强元素Zr、Nb、Y、Yb质量分数较低及Zr+Nb+Ce+Y总量较低。在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上，Nb、Y、Ni、Cr呈现尖锐的负异常，其他元素基本呈现富集状态，其中不相容元素Rb、Th质量分数较低，分别为26×10^-6~40×10^-6和6.9~17.76×10^-6。

表3 汉阴花岗岩体微量元素质量分数（10^-6）及相关参数

Tab.3 HanYin granite rock mass fraction of trace element (10^-6) and the related parameters

上述稀土微量元素特征显示该区花岗岩与南秦岭印支期花岗岩具有相似的特征[5]，掩体属于印支期。

4结论

（1）通过对长沟金矿岩浆岩进行岩石化学分析，总体上具有低硅、高铝、贫碱、富钠的特征，可大致反映出该区花岗岩的物质来源较深而侵位较浅；通过稀土元素分析，为轻稀土富集型，重稀土亏损型；通过微量元素分析，本区花岗岩岩体以高Ba-Sr花岗岩的岩石地球化学特征和低Rb/Sr值、高Sr/Y为特征。

（2）通过对长沟金矿岩浆岩地球化学特征的分析，初步可以认定区内花岗岩为印支期花岗岩。

参考文献

[1]陕西省汉阴县铁佛-汉滨区流芳金矿普查报告[G].陕西省地矿局第一地质队,2006

[2]王炬川等.1∶25万安康市幅区域地质调查报告[G].陕西地质调查院,2007

[3]秦江锋、赖绍聪、李永飞.南秦岭勉县-略阳缝合带印支期光头山埃达克质花岗岩的成因及其地质意义[J]地质通报，2007年第26卷第4期

[4]陈衍景.秦岭印支期构造背景、岩浆活动及成矿作用[J]中国地质，2010年第37卷第4期

[5] 卢欣祥、李明立、王卫等.秦岭造山带的印支运动及印支期成矿作用[J].矿床地质,2008,27(6)