南秦岭池沟斑岩型铜矿岩浆活动与成矿关系探讨

郑忠林; 刘凯; 王鹏; 樊忠平; 任涛; 王超 【期刊名称】《《矿产勘查》》 【年(卷),期】2019(010)005 【总页数】7页(P1098-1104)

【关键词】斑岩型铜矿; 岩浆活动; 流体特征; 南秦岭 【作 者】郑忠林; 刘凯; 王鹏; 樊忠平; 任涛; 王超

【作者单位】商洛西北有色七一三总队有限公司 商洛726000 【正文语种】中 文 【中图分类】P618.41 0 引言

秦岭造山带形成时期，华北板块和扬子板块的张裂—挤压—碰撞作用形成了一系列近东西向的深大断裂和诸多花岗质岩体，为秦岭造山带Cu、Mo、Au、Pb、Zn 等成矿提供了热源和物质基础。古生代以来两进入现代板块构造活动机制，扬子板块向华北板块持续俯冲，在加里东期—海西早期（400Ma 左右），南秦岭沿凤镇—山阳一线形成迷魂阵、小磨岭、武当隆升带，并伴随岩浆侵入活动。中生代整个秦岭进入陆内造山，在印度板块和太平洋板块俯冲作用的大构造背景下，东西向大规模断裂构造（如凤镇—山阳断裂）再次活动，在陆内俯冲消减界面附近产生了大量的深熔岩浆，形成各种中酸性小岩株、岩脉和火山岩。柞（水）—山

（阳）地区一直以产于泥盆系铜银铅锌为主攻找矿类型，同时也广泛发育近东西向的断裂和呈串珠状展布的中酸性小斑岩体，如双元沟—池沟斑岩带、袁家沟—下官房斑岩带。池沟地区大地构造位置属南秦岭礼县—柞水华力西褶皱带东段南缘，山阳—凤镇断裂北侧。该地区斑岩体往外依次出现Mo、Cu、Au 地球化学异常分带性及矿化分带性，构成斑岩—矽卡岩—构造蚀变岩型钼铜金成矿系列，表现出斑岩成矿的特征。2008—2009 年西北有色地质勘查局七一三地质队在柞山盆地池沟地区发现了100 多米厚的铜矿体，研究表明该盆地的热水喷流改造型铜矿和斑岩型铜矿均与深部岩体密切相关，具有寻找大型斑岩型铜矿床的广阔前景（任涛等，2009）。 1 区域构造

秦岭造山带是扬子板块和华北板块多次俯冲碰撞和裂解的典型复合型造山带（张国伟等，2001），南秦岭构造带印支期和燕山期陆内造山运动强烈，逆冲推覆作用和剪切作用形成了多个大型褶皱和以近东西向为主的断裂，近东西向的山阳—凤镇断裂、商丹断裂和红岩寺—黑山街复式向斜构成区域构造主体，同期伴随有岩浆热液活动。近东西向与北东向基底构造相交形成贯通式导矿构造，直接控制了携矿侵入岩体、成矿热液的贯入，是燕山期中酸性小岩体侵入的最佳构造体，为该区成矿提供了有利的构造空间。双元沟—池沟等岩体侵入的过程中，以铜为主的多金属成矿物质伴随热流体上升，从而有利于斑岩型铜（钼）矿的形成。 图1 池沟地区大地构造位置略图I—华北板块；I1—扬子板块；Ⅲ—秦岭褶皱系；Ⅲ1—北秦岭加里东褶皱带；Ⅲ2—南秦岭礼县-柞水华力西褶皱带；Ⅲ3—南秦岭印支褶皱带；Ⅲ4—北大巴山加里东褶皱带；IV—松藩-甘孜褶皱系；V—徽成拗陷；Ⅵ—南阳拗陷；F1—商南-丹凤断裂；F2—凤县-山阳断裂；F3—石泉-安康断裂；1—一级构造单元界线；2—二级构造单元界线；3—断裂带；4—池沟矿区 2 岩浆岩

2.1 岩浆活动背景

南秦岭山阳一带发育若干个中酸性斑岩体，部分岩体周围发育斑岩—矽卡岩铜钼矿床（化），万义文（1980）总结了山阳一带中酸性斑岩体的成矿特点和成矿模式，认为该中酸性斑岩体是燕山期洛南—山阳构造岩浆带一部分，其分布受区域构造控制，出露在东西构造线与南北向张裂的共轭点上，大致具有东西约6 km，南北约4 km 等距的棋盘格式布局特征（图1）。

南秦岭发育一些晚中生代的小岩体，如柞山盆地很多岩体周围分布众多铜钼矿点（万义文，1980；张本仁等，19）。柞—山地区中酸性岩浆活动频繁，以印支期和燕山期的酸性、中酸性岩浆活动最为强烈，分布最为广泛；区域上形成柞水、曹坪、沙河湾等花岗岩基；沿次级近东西向断裂呈串珠状产出的双元沟—池沟、袁家沟—下官房中酸性小斑岩体，构成区域两条斑岩带。 2.2 岩浆侵入时间及规模

山阳—柞水地区由于华北、扬子板块全面碰撞并隆升造山，形成晚三叠世斑岩型钼矿和晚侏罗世—早白垩世矽卡—斑岩型铜钼金矿床。山阳—柞水盆地的基底是由俯冲—增生杂岩构成（Yanetal.2012），且该增生杂岩发生部分熔融为这些晚侏罗世—早白垩世花岗岩形成提供了部分物源。岩浆主要包括二长花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩等，已见百余个中生代印支期花岗岩岩体分布，多呈岩基群和小岩株产出，以地壳重熔型和壳幔同熔型为主；燕山期花岗岩分布仅次干印支期，多呈岩基和小斑岩体群出现，以地壳重熔型为主。池沟地区岩石地球化学、Sr-Nd 同位素以及锆石Lu-Hf 同位素研究共同表明，均为高分异I 型花岗岩，且形成于造山晚期和碰撞后环境；其岩浆源区为上地幔和下地壳的混合源区（张本仁等，19；谢桂青等，2012；吴发富等，2014）。池沟深部含矿岩体的LAMC-ICPMS 锆石U-Pb 年龄约为145 Ma，亦和池沟地区不同类型矿石中与黄铜矿密切共生的辉钼矿的Re-Os 等时线年龄（148±2Ma，MSWD ＝0.1，n ＝5）（谢

桂青等，2011）在误差范围内完全一致。已知池沟岩体的锆石U-Pb 年龄为（148±1）～（140±1）Ma，代表各岩体的形成时代，其中13 线与成矿密切相关的岩枝与地表Ⅰ-Ⅵ号岩体的年龄误差范围基本一致（图2）。根据最新的地层年代表，白垩纪和侏罗纪以（145.5±4）Ma 为分界线（Gradstein etal，2004），因此，池沟岩体形成于晚侏罗世—早白垩世，与前人所测的小河口和袁家沟的锆石U-Pb 年龄（141Ma 和149Ma）基本一致。池沟岩体地表出露的面积较小，多数呈不规则形岩株和岩脉。

图2 池沟地区岩体位置分布图1—第四系；2—中泥盆统池沟组第三岩性段；3、4、5、6—中泥盆统池沟组第二岩性段第二岩性层；7—中泥盆统池沟组第二岩性段第一岩性层；8—中泥盆统池沟组第一岩性段；9—中泥盆统牛耳川组；10—二长花岗岩；11—石英闪长岩；12—石英闪长斑岩；13—闪长玢岩；14—断裂；15—岩体锆石U-Pb 年龄 2.3 岩浆成分及物质来源

池沟岩体具有贫硅、富碱、高钾、准铝特征，以及较高的稀土元素总量（17×10-6～196×10-6）和轻稀土元素总量（109×10-6～184×10-6），以富集轻稀（LREE／HREE 为11～17）和轻重稀土分异较大（LaN／YbN为13.9～26.1）为特征，无明显的负铕异常（Eu／Eu∗为0.8～1.1）。池沟岩体的微量元素具有富集大离子亲石元素（Ba、Th、U、Pb）和轻稀土元素而亏损Nb、Ta 和Ti 的重要特征。Sr-Nd 同位素显示池沟各岩体是未亏损地幔部分熔融和地壳混染的产物。池沟各岩体的Sr 初始值类似于己有的斑岩铜钼矿床相关的岩体，Nd 同位素值略低于已有的斑岩铜钼矿床的岩体，暗示池沟中酸性小岩体起源于上地慢，受到更大比例的下地壳混染，在上升过程中结晶分离作用的产物。池沟岩体的同位素地球化学特征暗示它们是壳幔混合的产物，与已知斑岩铜矿的岩浆来源类似（芮宗瑶等，2006）。

3 矿区地质特征 3.1 构造控矿

从区域构造背景来说，池沟岩体所在区域位于华北和扬子板块的缝合带，时代为早白垩世，呈北东向串状分布（图2）。与区域东西向主断裂伴生的次级NE、NWW 向断裂是控岩控矿的有利部位；区内断裂构造以近东西向断裂为主，控制着矿化蚀变带及斑岩体群的带状展布，其次北北东向、北东向断裂控制着斑岩体的形态，这两组断裂构成基本构造格架，断裂交汇部位则是控岩控矿的有利部位。岩体内外接触带附近的裂隙构造越密集发育，矿化愈强烈；岩体与围岩的接触带形态越复杂，越利于成矿，特别是岩体与围岩断层接触，发育有爆破角砾岩、震碎角砾岩、崩塌角砾岩的复杂接触带，均是有利的赋矿部位。池沟矿区近东西向与北东向基底构造相交形成贯通式构造，成为导矿构造，直接控制了携矿岩体、成矿热液的贯入，构造条件对成矿非常有利。 3.2 岩浆成矿作用

图3 山阳池沟17 线深部（1701-15）花岗岩脉的手标本和显微照片（图中圈为电子探针分析位置，代码为相应的矿物）

板块俯冲至较深部位的洋壳部分熔融产生的岩浆上升至板块陆壳，并引起陆壳部分熔融产生中酸性及酸性岩浆。山阳—柞水地区从新元古代到晚侏罗世—早白垩世经历了洋壳俯冲和陆陆碰撞的构造演化，在演化的不同阶段形成了不同矿化类型、矿化组合的Cu、Pb、Zn、Ag、Fe、Mo、Au 矿床。斑岩型铜矿的富集在空间和时间上与同造山作用同期，主要表现为造山作用多期的花岗闪长斑岩岩浆与矿化蚀变体是富矿斑岩岩浆结晶固化过程形成的“双胞胎”（Xuet al，2009），斑岩含矿与成矿特征取决于斑岩岩浆的含矿性。

池沟地区晚侏罗世—早白垩世中酸性侵入岩中Cu、Mo、Ag 元素含量远高于世界闪长岩、花岗岩中平均含量（张西社等，2012），表明山阳—柞水矿集区内晚侏

罗世—早白垩世岩浆具有提供成矿物质的前提。 3.3 成矿热液流体特征

斑岩铜矿成矿流体为富含金属元素（Cu、Au、Mo 等）、卤素、硫化物和气相的热水溶液（Hedenquist and Lowenstern，1994；Seedorff etal.，2005 ）。岩浆流体对斑岩矿床的形成起主导作用。热液蚀变、矿化及流体包裹体研究表明：形成这类斑岩体矿床的热液的初始温度很高（500～600℃），其组成以岩浆流体为主，这种热液中高密度流体和低密度气体相共存。池沟斑岩体本身被蚀变并且具有环带状分布：中心是黑云母、钾长石带，向外转变为石英、绿泥石带，而后被绢云母、黄铁矿带所覆盖，最外围是由绿泥石、绿帘石和钠长石组成的青磐岩化带。通过对ZK1302 孔的代表性样品进行包裹体的观察和测温盐度，将池沟铜钼矿区的原生包裹体可分为2种类型：I 型（气液两相包裹体）和Ⅱ型（含CO2三相包裹体）。该区温度相对较高，集中于280～320℃，与我国已知斑岩铜矿的均一温度类似（芮宗瑶，2002）。

斑岩铜矿的矿质、成矿热液及其伴生的中酸性岩体都是来之上地幔（或下地壳）。矿质和成矿热液是由中酸性岩浆在上侵过程及侵位后的结晶过程中，由于温压条件的变化而出溶，并在有利位置富集成矿。池沟岩体中铜含量为23×10-6～1330×10-6，中南工业大学报告获得池沟Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ岩体的铜含量为168×10-6～1151×10-6，而世界花岗岩类铜的平均值仅为20×10-6，暗示岩浆热液提供成矿物质是十分有利的。 3.4 围岩蚀变与矿化特征

热液蚀变的规模和类型是热液活动强度和期次的直接标志，决定着矿化强度和类型，是寻找斑岩铜矿标志。池沟铜钼矿区蚀变主要表现为钾硅酸盐化蚀变和青磐岩化蚀变，青磐岩化蚀变经常叠加钾硅酸盐化蚀变，而石英绢云母化蚀变偶见，蚀变特征基本与典型斑岩铜矿床的蚀变类型类似（Lowellet al.1970）。钼成矿作用与钾化

密切相关，铜成矿阶段与绿泥石和绿帘石化叠加钾化密切相关。 图4 山阳池沟辉钼矿和黄铁矿的产状及矿化特征照片

在池沟矿区，围岩蚀变有角岩化、青磐岩化、矽卡岩化、黄铁绢英岩化、钾化等蚀变，且具有较好的空间分带性，自斑岩体向外，蚀变类型由钾化→黄铁绢英岩化→青磐岩化（叠加于角岩化之上，其上又叠加有矽卡岩化）。池沟铜钼矿区铜成矿作用与青磐岩化叠加钾化蚀变密切相关（谢桂青等，2011）。蚀变岩分布范围是岩体出露面积数十倍。该区角岩化范围广，强度大，且围绕岩体发育，呈“同心圆”状分布，矽卡岩带呈带状分布，地表岩体呈岩枝分布，预示深部可能有较大岩基存在（图3）。

4 岩浆活动与成矿关系探讨 4.1 岩浆活动与成矿耦合关系

池沟中酸性侵入岩及各类脉岩较发育，侵入岩以浅成—超浅成相二长花岗（斑）岩、石英闪长岩为主。成岩时代属燕山期140～148 Ma（谢桂青，2011），辉钼矿矿化年龄为142～144 Ma（谢桂青，2009）。空间上，金属元素由铜钼—金银矿化分带。以上说明矿化主要受岩体控制的。含矿岩体具有贫硅、富碱和高钾、富集轻稀土元素和无负铕异常，为钙碱性系列I 型花岗质岩石（谢桂青，2011）。 中酸性小岩体成矿需要气、液、矿质和流体上侵的耦合作用，气、液携带矿质可以上侵到小岩体以上和以外更大范围的构造岩或围岩中成矿形成各种成矿的蚀变岩、角岩、矽卡岩等（图4）。因此，形成斑岩铜矿必须考虑到岩体的温度、侵位深度和剥蚀深度。从已有的剖面来看，池沟地表标高在＋900 m 以上，ZK1301 和1302 孔见矿深度位于550～100 m，埋藏深度约350～800 m，相对较深（任涛等，2009）。池沟矿区铜矿体主要赋存于斑岩体及其与围岩接触带上，远离岩体，矿化减弱，矿体产状多受岩体与围岩接触面控制。综上所述，成矿物质主要来源于侵入岩体，部分来自其周围地层。岩浆侵入活动不仅带来了大量的成矿物质，而且

还提供了大量的热源促使地下水热液对流循环，萃取围岩中的成矿物质，由此可见，岩浆活动与铜钼矿床的形成具有密切的内在联系。 4.2 地层与成矿关系

双元沟—池沟岩体群侵位于中泥盆统池沟组（D2c）地层中，呈近东西、北东向串珠状分布。根据双元沟—池沟地区池沟组地层中不同岩性中主要成矿元素含量统计结果，池沟组中Au 平均值为0.0128×10-6，为区域地层平均值（Au 0.00083×10-6）的14 倍；Ag 平均含量为0.5023×10-6，是区域地层平均值（Ag 0.080×10-6）的6 倍；Cu 的含量平均值为68.808×10-6，超出区域地层平均值（Cu16×10-6）的4 倍，表明池沟组富含Au，Ag，Cu。尽管没有与区域数据Mo 对比，但研究区Mo 的平均值为4.4857×10-6，仍然高出地壳丰度值，从而构成了Au-Ag-Cu-Mo 组合型含Cu 类复理石建造。池沟岩体的Cu 为168×10-6～1151×10-6，远高于世界花岗岩类铜的平均值20×10-6。这些异常暗示池沟组地层和池沟岩体为斑岩型铜（钼）矿床的形成提供了重要的物质基础。另外，根据双元沟、土地沟实测剖面的化探原生晕采样分析结果显示双元沟—池沟地区各岩性层主要元素含量见表1。从表中可以看出，闪长玢岩脉中Ag、Cu 较高，花岗闪长斑岩中Ag、Au、Cu、Pb 含量较高。

表1 双元沟-池沟主要岩性元素含量统计注：Au、Ag 元素单位为10-9，其余元素单位为10-6。

4.3 岩浆活动与成矿富集特征

在岩浆活动（包括喷发和侵入）全过程中，岩浆活动中心附近流体活动往往会溶解进去一些矿化剂和引起某些成矿金属迁移。岩浆深部分异和同化越强烈时，越有利于矿化富集。在一定构造条件下，小岩体可以形成大矿体，对复合岩体来说在中晚期侵位的往往矿化较强，成矿较佳。

池沟岩体贫硅（SiO2为57.34%～69.07%）和富碱（K2O＋Na2O 为6.66%～

8.75%）且高钾（K2O 为2.92%～5.11%），类似于玉龙斑岩型铜矿中与成矿密切相关的二长花岗斑岩（Jiang et al，2006）（图5）。且与冷水沟、双元沟、下官坊、小河口、袁家沟和元子街地区小岩体相类似，小岩体演化趋势一致，说明它们为同一岩浆源区的演化产物。构造背景、矿物学特征、岩石系列和源区性质均暗示这些岩体为形成斑岩铜钼矿床的有利岩体。 5 找矿思路与成矿潜力 5.1 找矿思路

近年来，通过对区内池沟岩体的评价认为，在该区极有可能实现秦岭造山带斑岩型成矿理论的创新与突破，为柞—山盆地寻找铜矿提供新的思路。

（1）借鉴国、内外斑岩型铜矿的勘查模式，在池沟众多的小岩体中首先识别出成矿主岩和成矿中心，重点应围绕I 号岩体西南外围开展勘查工作。

（2）区内已发现的铜矿床多为小型矿床，且类型主要为热水沉积—改造型。通过施工深部钻孔工程，在岩体内外接触带上寻找含矿主岩体或矿化富集部位应是今后的主要思路。

（3）今后应注重小岩体成矿的典型特征，即头部和浅部是成矿的最有利场所。主矿体主要产于小岩体本身，在小岩体以外更大范围的构造岩或围岩中成矿，岩体头部以上空间蚀变带、爆破角砾岩等多期成矿标志。通过池沟岩体的工作，进一步对比区内其他相似小岩体成矿潜力，拓展柞—山盆地内铜矿找矿思路。

（4）对池沟地区充分利用物探资料，同时开展新的地质找矿方法，查明成矿主岩体的分布形态以及矿化富集规律。围绕岩体选择成矿有利部位，利用钻探工程开展深部找矿，力争找矿新突破。 5.2 成矿潜力

通过对池沟铜矿点斑岩体的评价工作，目前己经取得一定成果，显示出区内寻找斑岩型铜矿的巨大找矿潜力。

（1）池沟岩体多期次侵入，断裂多次活动，接触带复杂，是有利的赋矿部位；找矿离不开岩体，在合适的岩体与围岩的接触带施工钻孔探明矿体。

（2）该区成矿元素由岩体向外，自斑岩型铜钼矿—中高温矽卡岩型铜矿—中低温热液型金银矿规律性分布，这种成矿元素空间分带的完整性显示了其成矿热液体系的演化规律和巨大的成矿远景。

（3）在池沟岩体及围岩中控制到了斜厚80～100 m 厚大铜矿体，矿化呈细脉浸染状分布，围岩蚀变规模较大，岩体及其周边不同程度地发育钾化、黄铁绢英岩化、青磐岩化及角岩化。岩体内铜钼矿化明显强于围岩，由深到浅部黄铜矿由脉状到浸染状，预示深部具有很大的找矿潜力。 参考文献

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