作者：杜晓敏
提要：西秦岭造山带印支期岩浆活动十分频繁，发育在夏河一合作地区的德乌鲁石英闪长岩和老豆花岗闪长岩与区域上金矿床的形成密切相关。岩石地球化学特征表明，这两类岩石地球化学性质相似，均为过铝质钙碱性中性岩。微量元素具有富集大离子亲石元素LILE，如Rb、Th、U等和轻稀土元素，亏损Ba、K、Nb、Sr、Ti和低Sr和Y的特点。稀土元素组成表现为轻稀土富集而重稀土亏损，轻重稀土分馏强烈，且具有弱的负铕异常。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年获得2个德乌鲁石英闪长岩样品（LD103和LD107）的加权平均年龄分别为（245.8±1.7）Ma和(243.4±1.9) Ma(图lO-a)，而3个老豆花岗闪长岩样品(LD102、LD106和LD113-2)的加权平均年龄分别为（241.4±2.1)Ma、（23 8.2±1.7）Ma和(241.4±1.6) Ma。德乌鲁石英闪长岩和老豆花岗闪长岩具有低Sr的特点，属于喜马拉雅型花岗岩，是由来自不同深源部分熔融形成的不同批次岩浆多次侵位聚集而成的，有利于与喜马拉雅型花岗岩有关的斑岩型Cu-Au、矽卡岩型Cu-Au和浅成低温Cu-Au-Sb矿床的形成。
1 引 言
西秦岭造山带是我国重要的铅一锌一银一锑一金等多金属成矿区。近些年，随着李坝金矿、枣子沟Sb-Au矿床、老豆Au-Sb-W-Cu-Pb-Zn多金属矿床等一大批矿床的发现，使得该区再次成为造山与成矿作用研究的热点。上述矿床的形成、分布均与本区的构造演化及印支期类型繁多的花岗质岩石的分布密切相关。同时，西秦岭西段夏河一合作地区印支期的构造控制着本区金多金属成矿，研究该区域印支期岩浆活动对于认识区内多金属矿床的成因和时空分布特征，以及研究区域成矿规律和指导区域地质找矿具有重要的理论和现实意义。
本文以西秦岭西段夏河一合作地区老豆金矿床中的德乌鲁石英闪长岩体和老豆闪长斑岩体作为研究对象，结合野外地质观察，通过对这两个岩体岩相学研究、全岩主量元素、微量元素和稀土元素地球化学特征的分析以及锆石LA ICP-MS U-Pb测年的综合研究，探讨西秦岭造山带夏河一合作地区印支期岩浆活动与成矿作用之间的联系。
2地质背景
2.1区域地质背景
西秦岭造山带指介于青海南山北缘断裂一土门关断裂以南，宝成铁路以西，玛沁一略阳断裂以北，柴达木地块以东的区域，该区是多个地块和造山带汇聚的交汇部位。区域上，西秦岭以发育大量的NW向走滑断裂带和拉分盆地为其典型特征。沿着西秦岭造山带北缘西部，密集发育印支早期碱性花岗岩类，东部岩浆岩多形成于印支晚期。其南缘岩浆活动相对较弱（图1）。在成矿作用方面，北带主要发育与碱性花岗岩有关的岩浆成矿作用，如斑岩型、矽卡岩型和热液型的Cu-Au矿床，而南带则主要是产在三叠系中的卡林型和类卡林型为主。
区域上印支期多旋回侵入的岩浆造就了区内大量与之密切相关的斑岩一矽卡岩型矿床。其中位于合作东北的老豆金多金属矿床，是西秦岭西段夏河一合作地区除枣子沟矿床外，新近发现的一个大型金矿床（截至2014年底，探明资源量已超过50 t）。该矿床主要位于夏河一合作断裂以北的德乌鲁岩体周边，矿体受多条近NS向次级断裂构造控制，赋矿围岩主要为石英闪长岩、石英闪长斑岩，下二叠统大关山群(P1dg)以及下一中侏罗统(J1-2)尕日火山岩（图1）。矿床主要包括4个主矿体且矿种在空间上具有明显的分带性，自东向西依次为下看木仓Au矿体、老豆Au- Sb矿体、以地南Au- Sb- Cu-Pb- Zn矿体和老虎山Au(- Sb)矿体。其中，老豆Au-Sb矿体产在老豆石英闪长斑岩中，其东侧下看木仓Au矿体则主要产在侏罗系安山岩与老豆石英闪长斑岩接触带位置，以地南Au- Sb- Cu- Pb- Zn主要产在德乌鲁石英闪长岩内部南北向的断裂中，老虎山Au(- Sb)矿体则主要受NW向构造和闪长玢岩侵入体的控制。
2.2岩相学研究
德乌鲁石英闪长岩在区内呈北西向展布，出露面积约4 km2。岩体主要侵入于上三叠砂岩和粉砂岩中，岩性单一，为中粗粒石英闪长岩。半自形粒状结构，主要由半自形中长石(45%)和角闪石(25%)组成，次要矿物为黑云母(5%)和少量石英(8%)。角闪石呈不等粒半自形长柱状(图2-C)，颗粒大者长轴粒径可达1.5 mm，颗粒小者长轴粒径约0.3mm，角闪石颗粒表面蚀变现象明显，主要发生了钠黝帘石化蚀变，部分角闪石颗粒可见暗化边结构(图2- D)；石英呈不等粒他形粒状，大者粒径可达1.4mm，小者粒径只有0.1 mm，小颗粒石英主要分布于大颗粒矿物之间，部分大颗粒石英中包裹了中长石和黑云母构成包含结构（图2-E）；中性斜长石呈不等粒半自形板状，大颗粒长轴粒径可达1.3 mm，小颗粒长轴粒径约0.3 mm，少部分未发生蚀变的中长石颗粒可见环带结构，大部分中长石发生了绢云母化和泥化蚀变现象（图2-F）；黑云母呈半自形一他形片状，颗粒大小不一，大者粒径约0.6 mm，小者粒径不到0.1 mm，黑云母颗粒未发生蚀变（图2-F）。蚀变石英闪长岩结构为不等粒半自形粒状结构，构造为块状构造。
老豆石英闪长斑岩：斑状结构，块状构造。主要矿物成分为角闪石(25%)和中性斜长石(45%)，次要矿物成分为石英(10%)、黑云母(13%)和碱性长石(7%)。角闪石主要呈单晶的形态分布于岩石中（图3-C），为不等粒半自形一他形长柱状结构，颗粒大小不一，大颗粒长轴粒径可达1.5 mm，小颗粒长轴粒径约0.2 mm，部分角闪石颗粒可见简单双晶现象，少部分角闪石颗粒可见黑云母的反应边结构，部分颗粒发生了碳酸盐化、蚀变和钾化等蚀变；中性斜长石为中粒半自形一自形板状结构，颗粒大小中等，颗粒长轴粒径为0.3～1.2 mm，中性斜长石颗粒可见卡钠复合双晶现象，中长石的环带结构明显（图3-D），部分中性斜长石颗粒发生绢云母化和泥化蚀变；石英为不等粒他形粒状结构，颗粒大小不一，颗粒大者粒径可达1mm，颗粒小者粒径不到0.1 mm，大颗粒石英中包裹了他形黑云母颗粒构成包含结构，小颗粒石英主要分布于大颗粒矿物之间；黑云母为不等粒半自形一他形片状结构，大颗粒长轴粒径可达1.3 mm，小颗粒长轴粒径约0.1 mm，黑云母中包裹了斜长石颗粒构成包含结构，部分黑云母颗粒可见蚀变现象（图3-E）；碱性长石为细粒他形板状结构，颗粒粒径约0.1 mm，主要分布于大颗粒矿物之间（图3-F）。
3分析方法
3.1化学全分析
本次研究中采集了5件德乌鲁石英闪长岩和7件老豆石英石英闪长斑岩的新鲜岩石样品。回到室内后，首先将岩石破碎至200目，然后分出一部分（Sg左右）用于主量元素分析，其余部分用于微量元素分析。所有实验在中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室完成。其中主量元素Na2O、Mg0、Al203、Si02、P205、K20、Ca0、Ti02、Mn0和TFe0和烧失量的测量采用如下方法，首先将试样破碎至200目，然后在试样中加入硼酸锂和硝酸锂的助熔剂并充分混合后，加入脱模剂置于铂金模子进行高温熔融，冷却后形成扁平玻璃片后，再用采用日本理学Rigaku Primus II荧光光谱仪测定。对于微量元素和稀土元素的分析，首先将试样中加入LiB02，混合均匀后，高温进行熔化。熔液冷却后，用硝酸定容，再用ThermalX2的ICP-MS进行分析。
3.2 LAICP-MS锆石U-Pb定年
野外采集了2块德乌鲁石英闪长岩(LD103和LD102)和3块老豆石英石英闪长斑岩(LD106、LD107和LD113-2)。新鲜岩石样品经破碎后经过电磁选和重选，然后在双目镜下挑出透明的且无明显裂痕、晶形较规则（如长柱状）的锆石。将锆石用双面胶带粘好配合环氧树脂制成1英寸靶。然后在Leica 2700下透反双光源显微镜观察以便于发现裂隙及锆石中的包裹体，做好相关标记。之后镀炭，在中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室的电子探针岛津EMPA1720上进行阴极发光(CL)照相，进一步查明锆石的形貌特征及内部结构，最终选择最佳分析位置。
锆石U-Pb同位素分析是在山东冶金地勘局测试中心的LA ICP-MS上完成。该实验室的激光剥蚀系统工程为Geolas 2005，ICP-MS为Thermal X2，在实验过程中采用氦气作为载气。每个样品的分辨分析时间包括大约30 s的空白信号和60 s的分析信号。实验中对所有锆石采用的束斑大小为30um，能量密度8 J/cm2，频率为10 Hz，采用跳峰模式采集数据，元素含量采用NIST610作为外标，Si作为内标，锆石年龄特征采用91500作为内标，每分析5个样品点，分析2次91500，对于仪器操作条件和数据处理方法基本同。应用ICPDataCa196对分析数据进行离线处理。所有样品中均无普通铅，故不需要普通铅校正，锆石的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均值计算均采用Ludwig's Isoplot 3.75完成。
4分析结果
4.1岩石地球化学特征
德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩的主量元素分析结果见表l，主量元素具有以下特点：
(1)化学成份略有差别，德乌鲁石英闪长岩Si0：含量介于54.5%～63%，平均为58.8%，而老豆石英闪长斑岩Si02含量均>60%，介于61.6%～65.0%，平均为63.3%。
(2)全碱含量均较高，相对而言，老豆石英闪长斑岩全碱更高。老豆石英闪长斑岩Na2O/K20大都远大于1，而德乌鲁石英闪长岩则接近或略大于1，二者(Na2O+K20)含量近似相当，德乌鲁石英闪长岩(Na20+K20)为3.57%～5.31%，，老豆石英闪长斑岩(Na20+K20)为3.64%～6.15%。老豆石英闪长斑岩K20的含量在0.20%～2.75%，德乌鲁石英闪长岩K20的含量在1.41%～4.16%。在Si0：-K：O图解（图4）中，老豆石英闪长斑岩属于低钾（拉斑）系列一钙碱性系列，而德乌鲁石英闪长岩属于高钾钙碱性一钾玄岩系列。
(3)高Al203，老豆石英闪长斑岩Al203的含量在
15.45%～18.10%，平均16.41%；德乌鲁石英闪长岩
Al2O3的含量在13.50%～16.30%，平均15.12%。
(4)所有的样品（图5）均属于准铝质一过铝质(A/CNK)为0.80～1.12，Mg#较高，为52.9～66.6，表明这两个岩体具有典型I型花岗岩类的特征。在Si02一Na2O+K2O图解中（图6），虽然两种岩石均落在辉长闪长岩，闪长岩和花岗闪长岩的范围内，这与野外观察和岩相学定名结果一致。
德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩的微量元素和稀土元素分析结果分别见表2和表3，其微量元素具有以下特点：
(1)相容元素Cr、Ni含量比较高，老豆石英闪长斑岩中的Cr和Ni的含量分别为(91～106 ug．g-l)和（13.9～30.8 ug．g-1）；德乌鲁石英闪长岩中Cr和Ni的含量分别为(120～395 ug.g-1)和(16～165.5ug．g-1)，相对而言，德乌钽石英闪长岩中的Cr和Ni要远高于老豆石英闪长斑岩中的Cr和Ni。
(2)从表2和微量元素蛛网图上（图7），德乌鲁石英闪长岩和老豆花岗闪长岩大都具有富集大亲石元素( LILE)（如Rb、Th、U等）和轻稀土元素，亏损Ba、K、Nb、Sr、P和Y,无明显Zr、Hf异常为特征，总体反映出富集型地幔的特征。德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩具有低Sr,Y的特点（图7），具有喜马拉雅型花岗岩的地球化学特点。
(3)两个岩体具有相似的球粒陨石标准化稀土配分模式（图8），均表现为右倾模式，但重稀土元素部分的曲线较平缓，存在中等到弱的Eu异常(0.66～1.08)，具体表现为轻稀土富集而重稀土亏损，轻、重稀土分馏比较强烈，LaN／YbN为5.89到10.85，而LaN/YbN为8.01到30.91。
4.2 LA ICP-MS锆石U-Pb定年结果
样品中的锆石大多数为半透明一透明的短柱状，长径60～150 mm，长宽比为1.4~ 2.5。锆石阴极发光图像显示清晰的韵律环带或振荡环带结构，显示典型岩浆锆石的特征（图9）。用LAICP-MS锆石测年方法分析了5个样品，其中德乌鲁石英闪长岩中Th的含量为56.70~ 1666.3 ug.g-l，平均192.3 ug.g-1(N=29).U的含量介于148.0~ 1700.4 ug．g-1，平均395.1 ug-g-I
(N-35)。Th/U比值介于0.2~1.3，平均0.5 (N=35)，显示锆石为岩浆成因，而老豆石英闪长斑岩中Th的含量为61.90～456.4 ug-g-1，平均121.2 ug．g-l (N=56)。U的含量介于138.3～573.7 ug．g-1，平均249.6 ug．g-l(Ⅳ-56)。Th/U比值介于0.29～0.80，平均0.49 (N=56)，同样显示锆石为岩浆成因。在206Pb/238U-207Pb／235U年龄谐和图上（图10），2个德乌鲁石英闪长岩(LD103和LD107)的加权平均年龄分别为（245.8±1.7）Ma和（243.4±1.9）Ma(图lO-a)，而3个老豆花岗闪长岩(LD102、LD106和LD113 -2)的加权平均年龄分别为(241.4±2.1) Ma、（238.2±1.7)Ma和（241.4±1.6)Ma(图lO-b)，这些年龄分别代表了德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩的侵位年龄，即这两个岩体均形成于印支早期，属于西秦岭北缘印支早期岩浆活动的产物。
5讨论及结论
5.1岩浆岩源岩和岩石成因
德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩在地球化学特征上相似近于相同，二者均为高Mg#，高钾一钾玄质钙碱性准铝至过铝质中性岩，均具富集大亲石元素(LILE)（如Rb、Th、U等）和轻稀土元素，亏损Ba、K、Nb、Sr、P和Y,且低Sr、Y的特点，显示出I型花岗岩的特征。岩石在全岩化学成分上，具有较高的Mg0（二者平均值分别为3.70%和3.21%），反映出其源区还存在幔源组分的加入。印支早期该区域有基性岩和闪长岩产出，从而具备了岩浆混合作用的基本条件。锆石U-Pb同位素定年的结果，德乌鲁石英闪长岩的加权平均年龄分别为（245,8±1.7）Ma和（243.4±1.9）Ma．而老豆花岗花岗闪长岩的加权平均年龄分别为（241.4±2.1）Ma、（3 8.2±1.7）Ma和（241.4±1.6）Ma，则相对比较集中，说明整个德乌鲁石英闪长岩体的形成是一个相对跨度较长的过程，而老豆石英闪长斑岩体侵入时间相对较短。以上说明老豆花岗闪长岩和德乌鲁石英闪长岩形成过程中存在不同期次岩浆侵入和岩
浆源区的混合过程，在该过程中的确亦存在多次侵位的过程，由此可见，早三叠世和中三叠世早期，即235～247 Ma为西秦岭西北缘印支早期岩浆活动的集中时期。从区域来看，德乌鲁石英闪长岩体和老豆石英闪长斑岩与其东南侧的美武岩体、冶力关岩体，西北侧的达尔藏岩体、夏河岩体以及西北方向青海同仁县的岗岔岩体等岩基构造西秦岭造山带北西西向岩浆岩构造带（图1）。
德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩都具有准铝质一过铝质的I型花岗岩，且其轻重稀土分馏较强烈且重稀土分异不明显的特征，说明在岩浆源区不含石榴子石但含有一定数量的角闪石，这也在显微镜观察中得到了验证，因为角闪石的分解脱水作用可能是岩浆源区部分熔融的主要驱动机制。而中到弱的Eu负异常也说明了在岩浆演化过程中发生了斜长石的分离结晶作用。前人的研究亦发现在德乌鲁石英闪长岩中有暗色微粒包体，而这些微粒包体的初始岩浆可能是受板片流体或熔体交代的地幔橄榄岩发生部分熔融作用的产物。
基于德乌鲁石英闪长岩体和老豆石英闪长斑岩体的岩石地球化学特征以及岩石中锆石的U-Pb同位素特征，再加上在德乌鲁石英闪长岩体中存在暗色微粒包体，因此可以将其成因概述如下：原始岩浆起源于软流圈释放的小体积富挥发分硅酸盐蔷体交代形成的富集岩石圈地幔，在早中生代俯冲洋壳发生脱水作用形成的板片流体对地幔楔进行了交代，由于流体的加入使得地幔橄榄岩发生部分熔融，形成了高温幔源玄武质基性岩浆，之后该基性岩浆上升侵入到下地壳，进而导致西秦岭的中元古代基性下地壳中的角闪石等含水矿物脱水，同时诱发了下地壳岩石的部分熔融最终在该岩浆房形成中酸性岩浆，该中酸性岩浆和较早的基性岩浆在岩浆房发生混合作用，进而上升侵入到一定的位置，最终导致了德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩的形成。德乌鲁石英闪长岩体和老豆石英闪长斑岩的成岩年龄为220～250 Ma，属三叠世早期，，而在该时期秦岭造山带已进入陆陆碰撞造山阶段，扬子板块向华北板块下俯冲消减致使地壳厚度明显增加，地热梯度增大，为下地壳中变质的玄武岩部分熔融提供了必要的条件。
5.2岩浆活动与成矿作用
秦岭造山带经历了新元古代陆陆碰、早古生代商丹洋壳向华北板块下俯冲消减和中生代三叠世早期的华北地台与扬子地台的全面碰撞造山三个重大地质事件，说明西秦岭地区经历了一个多期、多旋回碰撞造山的过程，在这个过程中也造就了印支早期多期次、多旋回的岩浆活动，区域岩浆岩广泛出露，各个矿床（点）大都分布在岩体周边，与岩浆作用关系密切（表5）。
西秦岭西段印支早期岩浆活动主要集中在夏河一合作地区，侵位时代介于早一中三叠世(230～250 Ma)，与西秦岭东段印支期活动的时间(主要集中一晚三叠世，即206～224 Ma)具有明显区别。老豆石英闪长斑岩属于低钾（拉斑）一钙碱性系列，而德乌鲁石英闪长岩属于高钾钙碱性一钾玄岩系列，前者Na：O/K：O大都远大于1，而后者Na20/K20则接近或略大于1，前者具有明显的明显的岛弧岩浆岩的特征，而后者可能是活动陆缘环境，可能陆壳混染的可能性增加了。德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩YbN-(La/Yb)N图中可见二者均落入到岛弧岩浆岩区域（图11）。和区域上的夏河岩体、冶力关岩体一致，这些岩体都具有典型的活动大陆边缘岛弧岩浆的岩石地球化学特征，有利于斑岩型铜矿床的成矿。除此之外，这些岩体在空间分布上与西秦岭造山带的构造线方向一致，构造向NWW方向呈带状分布的特征（图1），结合年代学的研究表明，这些岩体侵位于印支早期的早三叠至中三叠世早期，且具有与该区域上的洋壳俯冲相关的典型岛弧岩浆组合的特征，可能与古特提斯洋洋盆闭合过程中商丹洋壳向北俯冲有关。
三叠纪早期秦岭造山带的陆陆碰撞，扬子地台俯冲至华北板块下使得地壳增厚、地热梯度增高，下地壳中变质的玄武岩部分熔融通过底侵作用将金铜等成矿元素从地幔中带人地壳底部。德乌鲁石英闪长岩和老豆石英闪长斑岩具有典型的喜马拉雅型花岗岩的地球化学特点即低Sr、Y的特点，而喜马拉雅型花岗岩与金铜矿床有着密切的关系，Au和Cu主要来源于幔源玄武岩的源区，与该类型岩体有关的成矿作用主要有斑岩型、矽卡岩型号和中低温热液型矿床。因此，西秦岭造山带夏河一合作地区十分有利于与喜马拉雅型花岗岩有关的斑岩型Cu-Au、矽卡岩型Cu-Au和浅成低温热液Cu-Au-Sb矿床的形成。
