陜西省略陽(yáng)縣徐家溝銅礦床地質(zhì)、地球化學(xué)特征及成礦模式

代軍治，陳荔湘，王瑞廷，鄭崔勇，李褔讓，李永勤

(1．西北有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查院，陜西 西安 710054；2.陜西省礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710054；3.西北有色地質(zhì)勘查局七一一總隊(duì)，陜西 漢中 723000)

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陜西省略陽(yáng)縣徐家溝銅礦床地質(zhì)、地球化學(xué)特征及成礦模式

代軍治1,2，陳荔湘3，王瑞廷1,2，鄭崔勇3，李褔讓3，李永勤3

(1．西北有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查院，陜西 西安 710054；2.陜西省礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710054；3.西北有色地質(zhì)勘查局七一一總隊(duì)，陜西 漢中 723000)

徐家溝銅礦床位于“勉-略-寧”礦集區(qū)內(nèi)銅廠銅礦西側(cè)，礦體主要賦存于中新元古界碧口巖群郭家溝組中巖段片理化細(xì)碧巖中，多呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，與片理化細(xì)碧巖產(chǎn)狀一致，或斜切交代細(xì)碧巖產(chǎn)出，呈現(xiàn)出明顯的構(gòu)造-熱液改造特征。對(duì)微量元素及S同位素分析，表明徐家溝銅礦床中Cu、Ni、Co等成礦元素主要來(lái)自細(xì)碧巖，而S主要來(lái)自巖漿。流體包裹體研究也指出，成礦流體屬中-高溫為主(166～412℃)、中-低鹽度(2.6%～10.9% NaCleq)的NaCl-H2O體系流體，為混合的巖漿水、變質(zhì)水或建造水，但以巖漿水為主。綜合礦床地質(zhì)、地球化學(xué)、穩(wěn)定同位素和測(cè)年結(jié)果，徐家溝銅礦床形成于中生代，屬于火山沉積-構(gòu)造-巖漿改造型礦床。

銅礦床；細(xì)碧巖；成礦物質(zhì)；成礦流體；成礦模式

勉(縣)-略(陽(yáng))-寧(強(qiáng))礦集區(qū)位于揚(yáng)子板塊西北緣松潘-甘孜造山帶摩天嶺褶皺系東部，勉-略-寧“三角地帶”中部，是秦嶺造山帶重要的金鎳銅鐵鉛鋅錳多金屬礦集區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，勉-略-寧地區(qū)的找礦方向多集中在與超基性巖及火山巖有關(guān)的成礦作用方面，先后發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了與超基性巖有關(guān)的煎茶嶺鎳礦床、煎茶嶺金礦床，與基性火山巖有關(guān)的銅廠銅礦床和與酸性火山巖有關(guān)的東溝壩鉛鋅銀金多金屬礦床。徐家溝銅礦床位于銅廠礦田西側(cè)，是繼略陽(yáng)銅廠銅礦床發(fā)現(xiàn)近30年之后，西北有色地質(zhì)勘查局七一七總隊(duì)于2005年在碧口巖群火山巖中發(fā)現(xiàn)的隱伏銅礦床。目前，對(duì)徐家溝銅礦床僅開展過(guò)地質(zhì)特征、控礦因素和成礦預(yù)測(cè)等方面研究(任小華，2008；李褔讓等，2009；王瑞廷等，2012)，對(duì)成巖成礦時(shí)代、成礦流體及礦床成因等方面研究尚存在不足之處。筆者旨在對(duì)徐家溝銅床地質(zhì)特征、區(qū)內(nèi)小巖體進(jìn)行地球化學(xué)和年代學(xué)研究，并結(jié)合H、O、S同位素和流體包裹體對(duì)成礦物質(zhì)和成礦流體進(jìn)行了討論，綜合分析該礦床的成礦模式，進(jìn)而為區(qū)域地質(zhì)找礦提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

徐家溝銅礦床位于勉—略—寧“三角地帶” 中部七里溝-銅廠-徐家壩構(gòu)造-巖漿帶中段，銅廠礦田西北部(圖1)。區(qū)域上出露地層主要為中、上元古界碧口巖群郭家溝組海相火山-沉積巖變質(zhì)巖系，屬絹云母-綠泥石低級(jí)綠片巖相，下震旦統(tǒng)雪花太坪組(Z1xh)碎屑-化學(xué)沉積巖系不整合覆蓋于其上。其中，郭家溝組(Pt2-3g)分為3個(gè)巖段：下巖段(Pt2-3g1)下部為中-基性火山角礫巖，上部為塊狀細(xì)碧巖層；中巖段(Pt2-3g2)下部為厚層白云巖，少量鐵質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r，中部為凝灰質(zhì)千枚巖-板巖層，上部為細(xì)碧巖；上巖段(Pt2-3g3)下部為灰質(zhì)白云巖，上部為黃色鈣質(zhì)絹云母千枚巖，含碳千枚巖夾薄層灰?guī)r(李褔讓等，2009)。郭家溝組中巖段細(xì)碧巖、凝灰質(zhì)千枚巖-板巖是區(qū)域上銅、鉛鋅礦床的主要賦礦層位。已發(fā)現(xiàn)與細(xì)碧巖有關(guān)的礦床有銅廠銅(鐵)礦床、徐家溝銅礦床、紅木溝-陰山溝銅礦帶、東皇溝鉛鋅礦床、徐家壩銅礦點(diǎn)等礦床(點(diǎn))。

圖1 銅廠礦田地質(zhì)圖(李褔讓等，2009修改)Fig.1 Geological map of Tongchang ore field(Modify from LI Furang et al., 2009)

銅廠復(fù)式背斜組成了區(qū)域上主要構(gòu)造，該背斜軸向近東西向，核部出露郭家溝組下巖段的中-基性火山角礫巖、角礫熔巖及細(xì)碧巖，兩翼則出露郭家溝組中巖段、上巖段。由于斷裂影響及巖體侵入，褶皺形態(tài)不完整，該復(fù)式背斜核部侵入了銅廠閃長(zhǎng)巖體。礦田范圍內(nèi)斷裂構(gòu)造以北東向、近東西向?yàn)橹?，近南北向和北西向次之。近南北向和北西向斷裂多切穿近東西向、北東向斷裂。北東向斷裂及片理化帶是礦田內(nèi)重要的控礦構(gòu)造，銅廠銅(鐵)礦床、徐家溝銅礦床均受該組構(gòu)造控制。

銅廠-徐家溝礦田范圍內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，從超基性巖到中酸性侵入巖均有出露(圖1)。超基性巖體的巖性主要為超基性巖變質(zhì)而成的蛇紋巖、滑石菱鎂巖，與煎茶嶺超基性巖相似均為超鎂質(zhì)巖石，在礦田北部的徐家溝—銅廠一帶呈北東東向帶狀展布，侵入于郭家溝巖組中，在棺材山南坡與雪花太坪組白云巖呈斷裂接觸關(guān)系(李褔讓等，2009)?；詭r主要為輝長(zhǎng)巖、輝綠巖，呈巖株或巖脈狀分布在徐家溝南部(輝長(zhǎng)巖)、銅廠北部(輝綠巖)；中酸性侵入巖主要有銅廠閃長(zhǎng)巖和新銅廠閃長(zhǎng)巖，其次是以巖枝或巖株?duì)罘植荚谄渌囟蔚拈W長(zhǎng)巖和花崗巖。閃長(zhǎng)巖體與區(qū)域內(nèi)銅礦化關(guān)系密切，銅廠銅礦床產(chǎn)于閃長(zhǎng)巖體的內(nèi)、外接觸構(gòu)造帶中，徐家溝銅礦床產(chǎn)于該巖體西側(cè)。

區(qū)域上與銅、鐵礦體有直接關(guān)系的是銅廠閃長(zhǎng)巖。葉霖等(2009)獲得銅廠閃長(zhǎng)巖的鋯石SHRIMP U-Pb年齡為(842±6.5)Ma，表明銅廠閃長(zhǎng)巖形成于新元古代，同時(shí)指示郭家溝組形成早于(842±6.5)Ma。

2 礦床地質(zhì)特征

徐家溝銅礦床位于銅廠銅礦床西側(cè)，為一隱伏-半隱伏銅礦床，礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為郭家溝組中巖段細(xì)碧巖、白云巖、鈣質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、含碳泥質(zhì)板巖和雪花太坪組白云巖。巖漿巖有蛇紋巖、滑石菱鎂巖、輝石閃長(zhǎng)巖和少量石英閃長(zhǎng)巖。輝石閃長(zhǎng)巖侵入郭家溝組白云巖和蛇紋巖、滑石菱鎂巖中，石英閃長(zhǎng)巖則侵入輝石閃長(zhǎng)巖中。石英閃長(zhǎng)巖基本無(wú)蝕變和礦化，輝石閃長(zhǎng)巖則發(fā)生綠泥石化、黑云母化和絹云母化，此外還有微弱褐鐵礦化。這些中性侵入巖呈巖脈或巖枝狀產(chǎn)出，巖性與銅廠閃長(zhǎng)巖相似，可能為銅廠閃長(zhǎng)巖的分枝。

徐家溝-銅廠背斜橫貫礦區(qū)，軸面走向北東東向，傾向北北西。背斜核部為郭家溝組下巖段，兩翼為郭家溝組中-上巖段。徐家溝銅礦位于背斜北翼細(xì)碧巖、片理化細(xì)碧巖中。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有北東向、近南北向和近東西向，北東斷裂地層中片理化帶方向一致。

2.1 賦礦圍巖與礦體

徐家溝賦礦巖石巖性為蝕變細(xì)碧巖，呈深綠-綠黑色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要成分為陽(yáng)起石、鈉長(zhǎng)石，少量黑云母。圍巖蝕變普遍，主要有硅化、綠泥石化，其次有綠簾石化、絹云母化和碳酸鹽化。其中硅化、綠泥石化與礦化關(guān)系密切。賦礦巖石擠壓片理構(gòu)造發(fā)育，沿著片理面有條帶狀、透鏡狀、脈狀、細(xì)脈狀石英-硫化物脈體分布，也有重結(jié)晶形成的硅化細(xì)脈或扁豆體分布，局部形成石英-黃銅礦-磁黃鐵礦透鏡體。

在徐家溝銅礦已發(fā)現(xiàn)的3條銅礦化蝕變帶主要分布在郭家溝組中巖段上部片理化細(xì)碧巖中，帶內(nèi)巖石普遍發(fā)生綠泥石化、硅化、磁黃鐵礦化、黃鐵礦化。自南向北編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)銅礦化蝕變帶(圖1)，已圈出13個(gè)礦體，提交銅資源量2.07萬(wàn)t，礦石平均品位為1.04%，伴生少量金、銀、鈷。礦體基本以盲礦體形式產(chǎn)出，受構(gòu)造控制明顯，多呈似層狀、透鏡狀，與片理化帶產(chǎn)狀基本一致，或斜切交代細(xì)碧巖產(chǎn)出。礦體規(guī)模不一，長(zhǎng)度44～638 m，厚度0.32～17.57 m(李褔讓等，2009)。

2.2 礦石特征

徐家溝銅礦礦石類型有片理化細(xì)碧巖型(圖2B、圖2C、圖2D)和含碳鈣質(zhì)板巖型(圖2E)，以片理化細(xì)碧巖型為主，含碳鈣質(zhì)板巖型礦石僅在細(xì)碧巖與板巖的接觸部位有少量發(fā)育，且多為石英-硫化物脈交代碳質(zhì)、鈣質(zhì)板巖而成。礦石礦物主要有磁黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦，其次有少量黝銅礦等。黃銅礦有2種產(chǎn)出狀態(tài)(李褔讓等，2009)：一種呈包裹體形式包含于磁黃鐵礦顆粒內(nèi)部；另一種呈條帶狀、網(wǎng)脈狀或集合體形式交代磁黃鐵礦、黃鐵礦、細(xì)碧巖。礦石結(jié)構(gòu)有包含結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、碎粒結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造有脈狀、條帶狀和細(xì)脈狀。

A.片理化細(xì)碧巖中礦化體；B.片理化細(xì)碧巖中透鏡狀礦體(黃銅礦、磁黃鐵礦)；C.片理化細(xì)碧巖中脈狀磁黃鐵礦；D.黃鐵礦-黃銅礦細(xì)網(wǎng)脈交代細(xì)碧巖；E.碳質(zhì)板巖型礦石；F.陰山溝脈狀硫化物交代白云巖；G.硫化物脈交代細(xì)碧巖；H.徐家溝晚期石英脈交代礦石穿切細(xì)碧巖中團(tuán)塊狀磁黃鐵礦；I.黃銅礦包含在磁黃鐵礦中形成包含粒狀結(jié)構(gòu)圖2 徐家溝銅礦床典型礦石照片F(xiàn)ig.2 Typical picture of ores for the Xujiagou Cu deposit

3 巖(礦)石地球化學(xué)分析

筆者選擇徐家溝細(xì)碧巖型礦石、塊狀細(xì)碧巖、片理化細(xì)碧巖、碳質(zhì)板巖、超基性巖(蛇紋巖、滑石菱鎂巖)、輝石閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等進(jìn)行了地球化學(xué)分析。微量元素分析顯示(表1)，礦石中除受熱液活動(dòng)影響較大的Rb、Ba、K、P等大離子親石元素與細(xì)碧巖存在一定差異外，Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素與細(xì)碧巖，特別是塊狀細(xì)碧巖較為接近，而與碳質(zhì)板巖、透輝長(zhǎng)石角巖、閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、滑石菱鎂巖及蛇紋巖明顯不同(圖3)。礦石稀土總量為12.1×10-6～59.2×10-6，平均為35.4×10-6，LREE/HREE為3.91～4.2，La/Sm為2.17～2.27；細(xì)碧巖ΣREE為24.8×10-6～100.5×10-6，平均為51.2×10-6，LREE/HREE為2.86～4.29，La/Sm為2.01～2.60；碳質(zhì)板巖稀土總量和輕重稀土比值最高，ΣREE為130.9×10-6，LREE/HREE為8.19，La/Sm為3.47；滑石菱鎂巖和蛇紋巖稀土總量最低，ΣREE小于21×10-6，La/Sm為0.81～6.93；輝石閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖稀土總量和輕重稀土比值相對(duì)較高，ΣREE為64.21×10-6～108.87×10-6，LREE/HREE為5.79～6.88，La/Sm為3.04～3.90。巖(礦)石稀土元素總量和稀土比值總體顯示碳質(zhì)板巖>閃長(zhǎng)巖>細(xì)碧巖>礦石，礦石與細(xì)碧巖比較接近。由稀土配分模式圖(圖3)可以看出，礦石和塊狀細(xì)碧巖稀土配分模式比較平坦，富礦石具有相對(duì)低的δEu負(fù)異常，貧礦石與塊狀細(xì)碧巖相似，δEu基本顯示弱的正異常；片理化細(xì)碧巖和侵入巖相對(duì)礦石輕稀土分異較明顯，稀土總體配分模式呈右緩傾型，δEu基本表現(xiàn)出弱正異常或無(wú)異常。稀土分析總體表明，礦石和細(xì)碧巖，特別是塊狀細(xì)碧巖具有一定相似性。

表1 徐家溝銅礦巖石、礦石微量元素分析結(jié)果表

續(xù)表1

樣號(hào)XJ1?2XJ09XJ4?16XJ21XJ14XJ10?22XJ23?27XJ29?30XJ25XJ26名稱細(xì)碧巖型貧礦石細(xì)碧巖型富礦石片理化細(xì)碧巖塊狀細(xì)碧巖弱礦化滑石菱鎂巖碳質(zhì)板巖蛇紋巖透輝長(zhǎng)石角巖輝石閃長(zhǎng)巖閃長(zhǎng)巖Hf0880821610950771560082281883Rb19411213327302057315048729751205Sr570525298899219425214154035158852Ba23678991929753616757261255190399Co147901467725429064201610583014003280916Cr5605055687870108136871302241539555120394Ni255502004182069706494645246318051580656Cu576952448032290753093610983934752360491Pb704227177274117244723146841430Zn1940023493901240058101200147531408260388Mo940200419141063519098271013042Au403552039032617214067195784095064Ag028457010003004006006007003006

注：測(cè)試單位：國(guó)家測(cè)試中心(北京)；Au單位為×10-9，其他元素單位為×10-6；∑REE不包含Y，δEu=(Eu巖/Eu球)/(Sm巖/Sm球+Gd巖/Gd球)*2，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonugh, 1989。

圖3 徐家溝銅礦礦石、圍巖蛛網(wǎng)圖(左)和稀土元素配分模式圖(右)Fig.3 Primitive mantle-normalized trace element patterns and chondrite-normalized REE patterns of host rocks and ores for the Xujiagou Cu deposit

4 U-Pb測(cè)年分析

為查明徐家溝礦區(qū)內(nèi)中性侵入巖與銅廠閃長(zhǎng)巖及銅礦的關(guān)系，本次選取礦區(qū)石英閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖開展了鋯石LA-ICP-MS測(cè)年分析。采集石英閃長(zhǎng)巖(XJ25)樣品25 kg、輝石閃長(zhǎng)巖(XJ26)樣品30 kg，僅從中分別挑出49粒和63粒鋯石，適合測(cè)年的鋯石僅有20粒和25粒，大小多在100 μm以下。鋯石陰極發(fā)光圖像研究顯示，石英閃長(zhǎng)巖和輝石閃長(zhǎng)巖中鋯石大致分為2組：一組顏色發(fā)白，鋯石較少，震蕩環(huán)帶不明顯；另二組顏色發(fā)暗，鋯石較多，震蕩環(huán)帶相對(duì)明顯，部分顯示較好的核幔結(jié)構(gòu)。

鋯石測(cè)年結(jié)果顯示，顏色發(fā)白的鋯石模式年齡基本較小(<300 Ma)，顏色較深的鋯石年齡分散程度大，模式年齡從中生代(155～187 Ma)、古生代(295～481 Ma)到元古宙(600～2 474 Ma)均有，一般核部年齡大。其中，石英閃長(zhǎng)巖中鋯石模式年齡以古生代和中生代為主，有5顆鋯石擬合的諧和線年齡為(311.7±1.6)Ma，MSWD=0.59(圖4)，4顆鋯石擬合的諧和線年齡為(157.0±2.4)Ma，MSWD=2.8(圖4)；輝石閃長(zhǎng)巖中鋯石模式年齡以元古宙為主，年齡分散大，僅有3顆鋯石擬合的諧和線年齡為(830.1±5.3)Ma，MSWD=0.19(圖4)。

圖4 徐家溝石英閃長(zhǎng)巖(XJ25)、輝石閃長(zhǎng)巖(XJ26)鋯石諧和年齡圖Fig.4 Zircon U-Pb age concordia diagram of quartz diorite(XJ25) and gabbro diorite(XJ26)

5 流體包裹體分析

流體包裹體巖相學(xué)及測(cè)溫研究顯示，徐家溝銅礦含礦石英脈體中流體包裹體發(fā)育少且小，主要是氣液兩相包裹體，少量富氣相包裹體。包裹體均一溫度為166～412 ℃，集中在240～340 ℃之間。其中，氣液兩相包裹體均一溫度為166～387 ℃，鹽度為4.5%～10.9% NaCleq；富氣相包裹體均一溫度為339～412 ℃，鹽度為2.6%～9.9% NaCleq(圖5)。

圖5 徐家溝銅礦成礦流體均一溫度、鹽度直方圖Fig.5 Histograms of homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions from the Xujiagou Cu deposit

氫氧同位素分析顯示(表2)，徐家溝礦床成礦流體中石英的δ18OSMOW值變化范圍較小，為12.4‰～17.4‰；δD值變化范圍略大，為-56.8‰～-93.1‰，極差36‰，表明礦石中D同位素在成礦過(guò)程中發(fā)生了強(qiáng)烈的分餾。依據(jù)流體包裹體均一溫度，計(jì)算與石英平衡的水的O同位素為8.1‰～11.2‰。在圖6上，徐家溝礦床成礦流體D同位素變化范圍大，分布在巖漿水、變質(zhì)水及建造水范圍內(nèi)，但O同位素主要分布在原生巖漿水范圍內(nèi)(圖6)。指示成礦流體來(lái)源廣，礦床在形成過(guò)程中同時(shí)受到了巖漿水、變質(zhì)水和建造水的影響，成礦流體為混合的巖漿水、變質(zhì)水及建造水，但以巖漿水為主。

表2 徐家溝銅礦床流體包裹體氫氧同位素特征表

注：測(cè)試單位：核工業(yè)北京地質(zhì)研究所分析測(cè)試研究中心；計(jì)算δ18OH2O的分餾方程為：1 000lnα石英-水=3.38×106T-2-3.40(CLAYTON et al., 1972)。

圖6 徐家溝銅礦氫氧同位素組成投影圖(地層建造水范圍據(jù)Misra，2000)Fig.6 Plot of hydrogen and oxygen isotopes for the Xujiagou Cu deposit

6 討論

6.1 成礦物質(zhì)來(lái)源

中新元古界郭家溝組細(xì)碧巖在區(qū)域廣泛分布。賦礦地層地球化學(xué)分析結(jié)果顯示(表1)，郭家溝組中塊狀細(xì)碧巖、片理化細(xì)碧巖的Cu含量為75.3×10-6、322.9×10-6，是中國(guó)大陸巖石圈Cu豐度(38.8×10-6，黎彤等，1997)的2～8倍；碳質(zhì)板巖Cu含量為109×10-6，是中國(guó)大陸巖石圈Cu豐度的2.8倍，表明郭家溝組火山巖是主要礦源層。從塊狀細(xì)碧巖到片理化細(xì)碧巖，Cu、Ni、Co含量顯著升高，與細(xì)碧巖發(fā)生綠泥石化、綠簾石化等蝕變過(guò)程中有Cu等成礦物質(zhì)大量析出(王東生，1992)向?qū)?yīng)，指示細(xì)碧巖在區(qū)域變形、變質(zhì)過(guò)程中銅、鎳、鈷等成礦元素發(fā)生了活化、遷移與富集。

礦石微量元素分析表明，受熱液活動(dòng)影響弱的Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素含量與細(xì)碧巖接近，特別是與塊狀細(xì)碧巖相似程度最大，而與碳質(zhì)板巖、透輝長(zhǎng)石角巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、滑鎂巖及蛇紋巖明顯不同(圖3)。稀土元素也表明，礦石和細(xì)碧巖，特別是塊狀細(xì)碧巖接近，與蛇紋巖、滑石菱鎂巖、閃長(zhǎng)巖和輝石閃長(zhǎng)巖等侵入巖親緣性不強(qiáng)，反映成礦物質(zhì)主要來(lái)源于細(xì)碧巖。

礦區(qū)侵入巖中主成礦元素Cu含量亦顯示，蛇紋巖、滑石菱鎂巖中Cu含量?jī)H為8.39×10-6～9.36×10-6，閃長(zhǎng)巖和輝石閃長(zhǎng)巖中Cu含量分別為4.91×10-6、23.6×10-6，與銅廠閃長(zhǎng)巖中Cu豐度(16.14×10-6，王相等，1996)接近，均小于中國(guó)大陸巖石圈Cu豐度值(黎彤等，1997)，難以為徐家溝銅礦成礦提供足夠的金屬物源，但尚不能否認(rèn)它們提供了成礦元素沉淀所需的硫源。

前人通過(guò)對(duì)勉—略—寧地區(qū)細(xì)碧巖的研究，普遍認(rèn)為細(xì)碧巖是由循環(huán)海水與玄武質(zhì)巖漿交代反應(yīng)而成的(李增田，1990；王東生，1992；葉霖等，2012)，因而具有較大的S同位素變化范圍，且富重S。徐家溝銅礦S同位素分析表明(李褔讓等，2009)，礦石S同位素值變化范圍小，為3.9‰～6.2‰，平均4.8‰，與變質(zhì)S、生物S及海水S等差異大，與巖漿S比較接近，較銅廠銅礦床S平均值10.53‰(王相等，1996)偏低，說(shuō)明礦石中的S源并非主要來(lái)自細(xì)碧巖，巖漿熱液中的S源可能是主要來(lái)源，細(xì)碧巖可能主要提供了成礦元素銅、鎳、鐵等物質(zhì)，構(gòu)造變形使得分布于細(xì)碧巖中分散的成礦元素活化，后期巖漿熱液帶來(lái)了大量S源，使得成礦元素富集成礦。

6.2 成礦流體來(lái)源

成礦流體分析表明，徐家溝銅礦成礦流體以中-高溫為主(166～412 ℃)、中等鹽度(4.5%～10.9% NaCleq)的氣液兩相包裹體和低鹽度(2.6%～9.9% NaCleq)富氣相包裹體，與巖漿熱液流體相似。與銅廠銅礦成礦流體相比，徐家溝銅礦流體包裹體類型含富氣相包裹體，銅廠銅礦基本無(wú)此類包裹體；銅廠銅礦成礦流體鹽度(2.0%～9.0% NaCleq)與徐家溝銅礦接近，但包裹體均一溫度(142～272 ℃，葉霖等，1997)較徐家溝銅礦偏低。筆者通過(guò)對(duì)流體包裹體研究，指示徐家溝銅礦成礦受巖漿熱液影響較銅廠銅礦明顯，與氫氧同位素分析結(jié)果顯示的成礦流體以巖漿水為主的特征相同。

6.3 成礦時(shí)代

銅廠銅礦床的礦體主要呈脈狀產(chǎn)于銅廠閃長(zhǎng)巖體與碧口群細(xì)碧巖的內(nèi)外接觸帶，閃長(zhǎng)巖體的侵入對(duì)礦床形成起了重要作用。前以述及，銅廠閃長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡為(842±6.5)Ma(葉霖等，2009)，與銅廠輝鉬礦Re-Os模式年齡(889Ma，丁振舉等，1998)相當(dāng)，表明銅廠銅礦形成于新元古代晉寧期。

徐家溝銅礦床位于銅廠礦田西側(cè)郭家溝組細(xì)碧巖中，礦體受擠壓變形和熱液改造作用顯著，多呈透鏡狀產(chǎn)出，與片理化細(xì)碧巖產(chǎn)狀一致，或斜切交代細(xì)碧巖產(chǎn)出，呈現(xiàn)出明顯的構(gòu)造-熱液改造特征。微量元素及穩(wěn)定同位素分析結(jié)果指示，徐家溝銅礦成礦物質(zhì)中銅、鎳、鈷等主要來(lái)自細(xì)碧巖，但硫則以巖漿硫?yàn)橹?；?duì)流體包裹體研究也指出，成礦流體為混合的巖漿水、變質(zhì)水或建造水，但以巖漿水為主，屬中-高溫為主(166～412℃)、中-低鹽度(2.6%～10.9% NaCleq)流體。

對(duì)徐家溝石英閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖中鋯石同位素年齡研究指示，中性侵入體中鋯石的U-Pb年齡值比較寬泛，既有元古宙年齡，又有中生代，甚至是古生代年齡，指示巖石中鋯石來(lái)源比較復(fù)雜，這可能是由于閃長(zhǎng)巖巖漿中結(jié)晶的鋯石本身比較少，巖漿在上升過(guò)程中有捕獲鋯石或其他來(lái)源的鋯石混入(銅廠閃長(zhǎng)巖)，巖石本身又經(jīng)歷中生代強(qiáng)烈的變質(zhì)變形改造，在這個(gè)過(guò)程中也可能有變質(zhì)成因鋯石的形成，這符合徐家溝銅礦礦體受構(gòu)造控制的特征。徐家溝碳質(zhì)板巖型礦石的發(fā)現(xiàn)和礦田范圍內(nèi)陰山溝銅礦點(diǎn)石英-硫化物脈交代郭家溝組上段白云巖的事實(shí)，指示成礦作用不會(huì)早于新元古代。對(duì)穩(wěn)定同位素結(jié)果和成礦流體分析指示，新元古代區(qū)內(nèi)閃長(zhǎng)巖的侵入可帶來(lái)豐富的S源和熱源，但不能形成區(qū)域范圍內(nèi)大規(guī)模的擠壓片理和徐家溝透鏡狀礦體，因此成礦作用不止于晉寧期；古生代時(shí)期，區(qū)域接受廣泛的沉積作用，難以形成徐家溝銅礦的構(gòu)造-巖漿熱液改造特征，因此成礦事件也不可能發(fā)生于古生代；中生代強(qiáng)烈的陸內(nèi)造山作用使得區(qū)域發(fā)生一系列擠壓推覆構(gòu)造和巖漿巖侵入，有利于區(qū)域片理化作用和徐家溝銅礦透鏡狀、扁豆?fàn)畹V體的形成，符合徐家溝銅礦受構(gòu)造-巖漿控制的特征。

結(jié)合礦體呈透鏡狀產(chǎn)于片理化細(xì)碧巖內(nèi)的特征、地球化學(xué)、穩(wěn)定同位素和區(qū)內(nèi)閃長(zhǎng)巖測(cè)年結(jié)果，筆者認(rèn)為徐家溝銅礦成礦作用可能存在多期性，但主要形成于中生代，相比銅廠銅礦，徐家溝銅礦受中生代構(gòu)造-熱液改造較銅廠銅礦明顯。

6.4 成礦模式

根據(jù)以上分析并結(jié)合銅廠銅礦地質(zhì)特征和成因模式，筆者認(rèn)為徐家溝銅礦床屬于原始火山沉積-后期構(gòu)造巖漿改造型礦床，成礦物質(zhì)中Cu、Ni等成礦元素主要來(lái)源于細(xì)碧巖，S和熱流體主要來(lái)自巖漿巖。礦床的形成與新元古代巖漿熱液關(guān)系密切，但受中生代構(gòu)造改造作用明顯。晉寧早期的碧口巖群郭家溝組火山巖為區(qū)域帶來(lái)了豐富的礦源；晉寧晚期區(qū)域及礦區(qū)大面積侵入的閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖帶來(lái)了大量的氣液流體和豐富的S源，使得分散于郭家溝組火山巖中的Cu、Ni、Co等金屬元素活化、遷移，與巖漿中的S發(fā)生反應(yīng)，沉淀富集，形成了銅廠銅礦和徐家溝銅礦；中生代受區(qū)域上南北向強(qiáng)烈的擠壓和推覆作用影響，細(xì)碧巖發(fā)生大規(guī)模片理化，同時(shí)使得徐家溝銅礦體發(fā)生變形，形成透鏡狀、扁豆?fàn)畹V體(圖7)。

7 結(jié)論

(1)徐家溝銅礦床礦體多呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于郭家溝組片理化細(xì)碧巖中，與片理化細(xì)碧巖產(chǎn)狀基本一致。礦石類型以片理化細(xì)碧巖型為主，極少量含碳鈣質(zhì)板巖型，礦石中交代結(jié)構(gòu)、脈狀、條帶狀、細(xì)脈狀構(gòu)造發(fā)育，呈現(xiàn)出明顯的構(gòu)造-熱液改造特征。

圖7 徐家溝-銅廠地區(qū)銅鐵礦床成礦模式圖Fig.7 Mineralization model of the Cu, Fe deposits from Xujiagou-Tongchang ore field

(2)巖石地球化學(xué)分析表明，礦石中稀土和微量元素特征與細(xì)碧巖相近，指示Cu、Ni、Co等成礦元素主要來(lái)自細(xì)碧巖；S同位素結(jié)果顯示，徐家溝銅礦石S同位素組成與巖漿硫接近。

(3)流體包裹體和氫氧同位素分析顯示，成礦流體屬于中-高溫為主(166～412 ℃)、中-低鹽度(2.6%～10.9% NaCleq)的NaCl-H2O體系流體，成礦流體為混合的巖漿水、變質(zhì)水或建造水，但以巖漿水為主。

(4)結(jié)合分析筆者認(rèn)為徐家溝銅礦床形成于中生代，屬于火山沉積-構(gòu)造-巖漿改造型礦床。

致謝：在野外調(diào)查期間得到了略陽(yáng)大地礦業(yè)有限公司的大力支持，鋯石數(shù)據(jù)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理得到李弦、楊猛兩位研究生的積極幫助，兩位匿名審稿人提出了寶貴意見，在此一并表示衷心感謝。

丁振舉，姚書振，周宗桂，等. 陜西略陽(yáng)銅廠銅礦床成礦時(shí)代及其地質(zhì)意義[J]. 西安工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，20(3)：24-27.

DING Zhenju, YAO Shuzhen, ZHOU Zonggui, et al. Metallogenic chronology and its geologic significance of Tongchang copper ore deposit, Shaanxi province[J]. Journal of Xi’an Engineering University, 1998，20(3):24-27(in Chinese with English abstract).

李福讓，王瑞廷，高曉宏，等. 陜西省略陽(yáng)縣徐家溝銅礦床成礦地質(zhì)特征及控礦因素[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，83(11)：1752-1761.

LI Furang, WANG Ruiting, GAO Xiaohong, et al. Geological characteristics and controlling factors of the Xujiagou Copper deposit in Lueyang County, Shaanxi Province, China[J]. Acta Geologica Sinica, 2009，83(11): 1752-1761(in Chinese with English abstract).

黎彤，倪守斌. 中國(guó)大陸巖石圈的化學(xué)元素豐度[J]. 地質(zhì)與勘探，1997,33(1)：31-37.

LI Tong , NI Shoubin. Element abundances of the continental lithosphere in China[J]. Geology and Prospecting, 1997, 33(1): 31-37(in Chinese with English abstract).

李增田. 細(xì)碧巖成因綜述[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，1990,9(1)：19-24.

LI Zengtian. Review on genesis of spilite[J]. Geological Science and Technology information, 1990,9(1): 19-24(in Chinese with English abstract).

任小華. 陜西勉略寧地區(qū)金屬礦床成礦作用與找礦靶區(qū)預(yù)測(cè)研究(博士論文) [D]， 西安：長(zhǎng)安大學(xué)， 2008：10-116.

REN Xiaohua. Research on metalliferous deposit mineralization and prediction of target area for mineral prospecting Mian-lue-Ning region, Shaanxi province[D].Xi’an： Chang’an University, 2008：10-116(in Chinese with English abstract).

王東生. 陜西省略陽(yáng)縣銅廠銅礦床地質(zhì)特征及成礦分析[J]. 西北金屬礦產(chǎn)地質(zhì)，1992,25(2)：8-20.

WANG Dongsheng. The geological feature and mineralization of tongchang Cu deposit, Lueyang, Shaanxis province[J]. Northwest Metal Minerals Geolgy, 1992,25(2): 8-20(in Chinese).

王瑞廷，王東生，代軍治，等. 陜西秦嶺地區(qū)主要礦集區(qū)鉛鋅、銀、銅、金綜合勘查技術(shù)研究[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2012：128-137.

WANG Ruiting, WANG Dongsheng, DAI Junzhi, et al. Study on synthetical exploration technology for Pb-Zn-Ag-Cu-Au deposits in major mineralization concentrated region of Shaanxi Qinling orogenic belt[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2012：128-137(in Chinese with English abstract).

王相，唐榮揚(yáng)，李實(shí)，等. 秦嶺造山與金屬成礦[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1996：282-287.

WANG Xiang, TANG Rongyang, LI Shi, et al. Qing orogeny and metallogenesis[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 1996： 282-287(in Chinese with English abstract).

葉霖，程增濤，陸麗娜，等. 陜南勉略寧地區(qū)銅廠閃長(zhǎng)巖巖石地球化學(xué)及SHRIMP鋯石U-Pb同位素年代學(xué)[J]. 巖石學(xué)報(bào)，2009,25(11)：2866-2876.

YE Lin, CHENG Zengtao, LU Lina, et al. Petrological geochronology and zircon SHRIMP U-Pb of Tongchang diorites, Mianluening area, Southern Shaanxi province, China[J]. Acta Petrologica Sircica, 2009，25(11):2866-2876(in Chinese with English abstract).

葉霖，劉鐵庚，邵樹勛. 陜南勉寧略地區(qū)銅廠銅礦包裹體地球化學(xué)特征研究[J]. 礦物學(xué)報(bào)，1997，17(2)：194-199.

YE Lin, LIU Tiegeng, SHAO Shuxun. Inclusion geochemistry of Tongchang Cu deposit in the Mian-Lue-Ning area, South Shaanxi[J]. Acta Mineralogica Sinica, 1997,17(2):194-199(in Chinese with English abstract).

葉霖，楊玉龍，高偉，等. 陜南銅廠銅礦床成礦物質(zhì)來(lái)源探討[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2012，42(1)：92-103.

YE Lin, YANG Yulong, GAO Wei, et al. Source of ore-forming materials of Tongchang copper ore deposit in Southern Shaanxi Province, China[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2012，42(1): 92-103(in Chinese with English abstract).

CLAYTON R N, MAYEDA T K and MAYEDA T K. Oxygen isotope exchange between quartz and water[J]. Geophys. Res, 1972,77: 3057-3067.

MISRA K C. Understanding mineral deposits[M]. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000：170-174.

SUN SS, MCDONOUGH WF.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes[A]. Saunders AD, et al. Magmatism in the Oceanic Basins[C]. Special Publication of Geological Society of London, 1989,42:313-346.

Geological, Geochemical Characteristics and Metallogenic Model of the Xujiagou Cu Deposit in Lueyang County, Shaanxi Province

DAI Junzhi1,2, CHEN Lixiang3, WANG Ruiting1,2, ZHENG Cuiyong3, LI Furang3, LI Yongqin3

(1.Institute of Geology &Exploration of Northwest Bureau of Mining and Geology for Nonferrous Metals,Xi’an 710054, Shaanxi, China; 2.Engineering &Technology Center for Comprehensive Utilization of Mineral Resource in Shaanxi Province, Xi’an 710054, Shaanxi, China; 3.711 Team of Northwest Bureau of Mining and Geology for Nonferrous Metals, Hanzhong 723000, Shaanxi, China)

The Xujiagou Cu deposit lies in the west side of the Tongchang Cu deposit in “Mianxian-Lueyang-Ningqiang” mineralization concentrated area. The orebodies are hosted in the schistose spilitein the Guojiagou formation of Upper Proterozoic Bikou Group,and they are occurred as stratiformed, lentoid shape, which have similar occurrence with schistose spilite or have replaced the spilite, with obvious hydrothermal replacement texture and deformation features. Trace elements and S isotope compositions of host rocks and ores show that ore-forming materials (Cu, Ni and Co elements) were mainly derived from spilite and magma, respectively. Fluid inclusions of the ores suggest that ore-forming fluids mainly belong to medium-high temperature(166～412℃) and moderate-low salinity(2.6%～10.9% NaCleq) NaCl-H2O series, which were mainly sourced from magmatic water, combined with few metamorphic water or formation water. According to the geological characteristics, geochemistry compositions, stable isotopes and dating results, it’s considered that the Xujiagou Cu deposit was formed in Mesozoic and was formed by volcanic-exhalation, regional metamorphism and magmatic metallogenesis.

Cu deposit； spilite； ore-forming materials； ore-forming fluid； metallogenic model

2016-02-04；

2016-04-23

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“重要礦種成礦作用與資源評(píng)價(jià)關(guān)鍵問(wèn)題綜合調(diào)查”項(xiàng)目(1212011220869)

代軍治(1978-)，男，博士，高級(jí)工程師，主要從事金屬礦產(chǎn)資源勘查研究。E-mail: daijunzhi@163.com

P618.66

A

1009-6248(2016)04-0099-11