豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩的地球化学特征及构造背景
doi: 10.20008/j.kckc.202508006
卢仁1,2,3,4 , 梁涛1,2,3,4 , 刘小丽1,2,3,4 , 张宇1,2,3,4 , 袁稳1,2,3,4
1. 河南省地质研究院,河南 郑州 450016
2. 自然资源部栾川钼钨铅锌银多金属矿产野外观测基地,河南 栾川 471500
3. 河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室,河南 郑州 450016
4. 河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室,河南 郑州 450016
基金项目: 本文受河南省自然资源科技攻关项目(2022-398-8)和河南省地质研究院地质科技攻关项目(2024-903-XM05-KT02、2024-903- XM06、2024-903-XM08)联合资助
Geochemical features of the Haopinggou granitic porphyry in the Xiong’er Mountains, western Henan Province, and their tectonic implications
LU Ren1,2,3,4 , LIANG Tao1,2,3,4 , LIU Xiaoli1,2,3,4 , ZHANG Yu1,2,3,4 , YUAN Wen1,2,3,4
1. Henan Academy of Geology, Zhengzhou 450016 , Henan, China
2. Field Observation Base of Mo-W-Pb-Zn-Ag Polymetallic Mineral Resources in Luanchuan County, Ministry of Natural Resources, Luanchuan 471500 , Henan, China
3. Henan Key Laboratory of Metal Mineral Mineralization Geological Processes and Resource Utilization, Zhengzhou 450016 , Henan, China
4. Key Laboratory of Deep Ore-prospecting technology Research for Non-ferrous Metals of Henan Province, Zhengzhou 450016 , Henan, China
摘要
蒿坪沟花岗斑岩是熊耳山沙沟—龙门店Ag多金属矿集区内出露面积最大的早白垩世侵入岩,其岩石成因研究不仅有助于深入认识熊耳山地区岩石圈构造演化,而且能为矿集区成矿机制和找矿勘查提供新的认识。蒿坪沟花岗斑岩具有富硅、高碱和低镁、贫钙的特征,属于高钾钙碱性系列岩石。在微量元素蛛网图中,总体显示了 Rb、Th 及 Zr、Hf 的异常峰和 Nb、Ta、Sr、Ti 的异常谷。稀土总量为 156×10-6 ~269×10-6 ,(La/ Yb)N比值范围是 19.5~36.3,δEu 值为 0.58~0.77,稀土配分模式具有右倾的轻稀土富集、重稀土亏损的特征,显示弱负Eu异常。蒿坪沟花岗斑岩样品的LaN-(La/Yb)N投点显示了正相关关系,表明其成分变异受控于部分熔融作用。蒿坪沟花岗斑岩的部分熔融源区残余相包括角闪石、斜长石和金红石,无石榴子石残余,形成于正常厚度地壳,部分熔融源区埋深40~50 km。蒿坪沟花岗斑岩为早白垩世(约130 Ma)岩石圈拆沉作用的产物,经历了岩浆/流体混合再活化作用,是成矿岩体,其深部具备成矿潜力。
Abstract
The Haopinggou granitic porphyry was the largest Early Cretaceous intrusive rocks in the Shagou-Longmendian Ag polymetallic ore concentration area in the Xiong’er Mountains, western Henan Province. Its petrogenetic model was not only significant to understand the deep tectonic evolution in the Xiong’er Mountains, but also useful to discuss the ore-forming genesis and exploration targets in the Shagou-Longmendian Ag polymetallic ore concentration area. The samples of the Haopinggou granitic porphyry were characterized by higher SiO2 and alkali, and lower MgO and CaO, and compositional spots fell into high-K calc-alkaline series in the SiO2-K2O diagram. The positive anomalies of Rb, Th, Zr and Hf, and negative anomalies of Nb, Ta, Si and Ti were shown in spider diagram. Their total REEs were from 156×10-6 to 269×10-6 with (La/Yb)N ratios of 19.5~36.3. They had shown the characteristics of LREE-enrichment, and HREE depletion with Eu weakly negative anomalies (δEu values were 0.58 ~ 0.77). In the LaN-(La/Yb)N diagram, the sample points of the Haopinggou granitic porphyry had shown a positive correlation, indicating that the compositional variation was controlled by partial melting of source rock. The residual phases of its partial melting source included mainly hornblende, plagioclase and rutile, and no garnet. The Haopinggou granitic porphyry was formed in the crust with normal thickness, and the depth of their melting source was roughly 40~50 km. The Haopinggou granitic porphyry was one of the products of the lithosphere delamination in ~ 130 Ma, and experienced magma/fluid mixing and reactivation. The Haopinggou granitic porphyry was a mineralized intrusive, and its deep part processed the huge mineralization potential.
0 引言
华北克拉通南缘发育燕山期侵入岩,形成了东西绵延约400 km的岩浆岩带,熊耳山岩区是其重要的组成部分,成为探讨华北克拉通破坏及成矿作用和开展找矿勘查的首选目标区(卢欣祥等,2024)。熊耳山燕山期侵入岩岩区以酸性岩为主,可见少量中—基性脉岩,规模较大的酸性侵入岩自西向东依次出露蒿坪沟、石瑶沟、金山庙、花山、沙土凹、五丈山、雷门沟、祁雨沟和斑竹寺等花岗(斑)岩(河南省地质矿产局,1989),与之相伴的成矿效应显著,如蒿坪沟 Ag-Pb 矿、石瑶沟 Mo 矿、祁雨沟 Au 矿等(王志光等,1997罗铭玖等,2000卢欣祥等,2004)。熊耳山西端的沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区是华北克拉通南缘重要的Ag多金属矿床出露区,包括沙沟、月亮沟、蒿坪沟、东草沟、铁炉坪和龙门店等一系列中—大型 Ag-Pb 多金属矿床,众多学者开展了矿床学研究并取得了许多新进展,如成矿时代(毛景文等,2006高建京等,2011董少波等,2016Tian et al.,2023)、成矿物质来源(陈旺等,1996韩金生等,2013李占轲,2013罗正传等,2016王杰等,2021)、成矿温度压力及矿石矿物组成(Sui et al.,2000郑榕芬等,2006高建京等,2010李占轲等,2010刘金波等,2024徐进鸿等,20242025)和区域找矿评价预测(杨群周等,2003梁涛等,2011程广国,2013陈树民等,2019王俊鹤等,2020王春永等,2024)等方面。
与这些矿床学研究成果相比而言,沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区内蒿坪沟岩株的关注和认识明显偏低,尽管都认为Ag多金属成矿作用与其具有密切的时空及成因联系,相关的岩石成因研究也仅限于锆石 U-Pb 同位素定年(叶会寿,2006Mao et al., 2010李占轲,2013梁涛等,2015Tian et al., 2023),其206Pb/238U 加权平均年龄为 135.4~125.9 Ma (表1),其中梁涛等(2015)获得的蒿坪沟岩株的定年结果形成了单颗粒锆石年龄谱,它不仅限定其形成于早白垩世(约130 Ma),而且提出它是岩石圈拆沉作用的产物。为获得更多的岩石成因信息,对蒿坪沟岩株开展了岩石地球化学研究,不仅能为深入认识熊耳山以及华北克拉通南缘燕山期岩石圈构造演化提供新的证据,也为沙沟—龙门店Ag多金属矿集区的深部流体释放机制及成岩成矿过程给与新的认识。
1 地质特征
1.1 区域地质特征
熊耳山呈北东向展布于华北克拉通南缘(图1a),其南西端以马超营断裂带为界,北东端没入新生界,西端为卢氏盆地,北西和南东两侧分别为洛宁盆地和旧县—嵩县盆地,其内岩浆活动强烈,成矿效应显著,是小秦岭—崤山—熊耳山—外方山中生代金、银、钼、钨等多金属矿床成矿带的重要组成部分(罗铭玖等,2000卢欣祥等,2004),其内121个矿床(点)组成了6条矿化种类各异和走向不同的矿化条带(梁涛等,2012a)。熊耳山主要出露太古宇太华群深变质岩及混合岩系和中元古界熊耳群火山岩系,二者为不整合接触关系,前者岩性以片麻岩、变粒岩和斜长角闪岩为主,后者岩性以安山玢岩、玄武安山岩、英安岩和流纹(斑)岩为主(河南省地质矿产局,1989)。中元古界官道口群沉积岩系位于熊耳山南端,古生界—中生界出露于熊耳山东端,与熊耳群呈断层接触关系(图1b)。
熊耳山内断裂构造发育,以拆离断层和陡倾断层为主要类型(王志光等,1997卢欣祥等,2004),拆离断层带有北、南和西3条拆离断层带,走向分别为近NE向、NE向和SN向;陡倾断层以近NE、NNE、 NW和EW向4组为主,其中NNE和EW向断层发育最广。北拆离断层带(熊耳山山前断裂)呈近 NNE 向穿过沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区北部,近 SN 向的西拆离断层成为太华群和熊耳群的断层接触边界,近 NE 向、NNE 向以及 EW 向断裂破碎带在矿集区内颇为发育,是重要的控矿和赋矿构造(王志光等,1997柳玉虎和郭大鹏,2020)。熊耳山还发育环(弧)型构造,如西端的故县水库环(弧)形构造 (梁涛等,2011)和东端的上观环(弧)形构造(赵留升等,2014)。
熊耳山岩浆活动强烈,形成太古宙、元古宙和中生代 3 次岩浆活动(河南省地质矿产局,1989)。太古宙岩浆活动产物主要为东端的木柴关闪长岩(图1b)和西端矿集区内的橄榄岩、辉石岩和辉闪岩等基性—超基性岩(图2)。元古宙岩浆岩主要为古元古代中—酸性侵入岩(李磊,2019武甜甜等,2019)和中元古代熊耳群火山岩系(河南省地质矿产局, 1989),矿集区内一系列小规模的辉长岩、闪长岩、石英闪长岩岩株以及闪长玢岩、辉绿岩岩脉(墙)也形成于中元古代(图2),其中龙脖变辉长岩和寨凹基性岩墙的锆石 U-Pb 年龄分别为(2326±4) Ma(梁涛,未发表)和(2242±25) Ma(Han et al.,2015)。熊耳山中生代岩浆活动分印支和燕山 2 期,前者以寨凹正长花岗岩脉为代表,锆石年龄为(217.7±3.6) Ma (李厚民等,2012),后者以酸性侵入岩为主及少量中—基性脉岩,集中于晚侏罗世(约160 Ma)和早白垩世(约130 Ma)两期,典型代表分别为五丈山岩株和花山岩基(Mao et al.,2010肖娥等,2012聂政融等,2015梁涛等,2019Pang et al.,2019Zou et al., 2019王辉等,2020杨浩田,2022刘志强,2023)。
1河南省构造分区简图(a)和熊耳山区域地质简图(b,据河南省地质矿产局,1989修改)
1.2 岩株地质特征
沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区内的燕山期侵入岩包括花岗斑岩、隐爆角砾岩和花岗细晶岩岩脉以及辉绿岩脉(王志光等,1997郭保健,2006叶会寿,2006),蒿坪沟岩株的规模最大,它位于沙沟— 龙门店Ag多金属矿集区的西北角,出露于蒿坪沟沟口两侧,平面上为太华群分割形成东、西两部分,总出露面积约0.8 km2,其南侧与太华群变质岩系呈侵入接触关系,北侧以北拆离断层带(熊耳山山前断裂)为界与新生界不整合接触,隐爆角砾岩侵位于其内(图2)。蒿坪沟岩株的南侧自西向东依次出露沙沟 Ag-Pb 矿床、月亮沟 Ag-Pb 矿床和蒿坪沟 Ag-Pb矿床,矿床类型以构造蚀变岩型为主(王志光等, 1997)。
1豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩锆石U-Pb年龄值
蒿坪沟岩株的主体岩性为中—细粒黑云母花岗斑岩,以浅肉红色—灰白色为主,具块状构造,呈斑状结构(图3a),斑晶含量15%~25%,以碱性长石、斜长石和石英为主,其中碱性长石显示两个世代,早期以巨斑晶产出(斑晶A),粒径以1.0 cm×1.5 cm~1.5 cm×2.5 cm 为主,出露不均匀,晶型以半自形为主,可见自形晶(图3b),晚期粒径较小(斑晶B,普通斑晶),与斜长石、钾长石和石英的粒径大致相当,以 0.1 cm×0.2 cm~0.5 cm×0.5 cm 为主,斜长石斑晶呈灰白色,多为半自形—他形晶,可见聚片双晶(图3c),斜长石和钾长石斑晶均发育一定程度的黏土化和绢云母化,石英斑晶多呈他形粒状,发灰不透,可见石英斑晶的“熔蚀”状港湾(图3d),黑云母局部绿泥石化。基质含量70%~80%,主要矿物为碱性长石 (30%~40%)、斜长石(10%~15%)和石英(25%~40%),暗色矿物以黑云母(5%~10%)为主,可见少量角闪石,副矿物以磁铁矿、黄铁矿、磷灰石、锆石等为主。野外地质路线观察发现:(1)含斑晶A的花岗斑岩单元非连续稳定出露,它与普通花岗斑岩单元未显示截然清晰的地质边界,为渐变过渡接触关系;(2)岩体内部侵入有含矿石英脉(图3e),在局部节理面上发育褐铁矿化的黄铁矿和/或方铅矿残晶。
2豫西熊耳山沙沟—蒿坪沟地质简图(据河南省地质局,1982修改)
隐爆角砾岩岩体位于蒿坪沟花岗斑岩的南部,产状近直立,走向近 NW 向,延伸约 750 m,宽度为 50~130 m,角砾多为棱角状,以太华群片麻岩和熊耳群火山岩为主(图3f)。蒿坪沟隐爆角砾岩由花岗斑岩胶结角砾岩相、岩粉胶结角砾岩相、热液矿物胶结角砾岩相和过渡角砾岩相共 4 种角砾岩相构成,角砾成分在垂直方向上具有明显的分带性,480 m标高以上的角砾主要由熊耳群火山岩组成,480 m 标高以下角砾主要由太华群片麻岩、辉长岩和辉绿岩碎屑组成,400 m 标高以下出现椭圆状花岗斑岩角砾(Wang et al.,2024)。
2 地球化学特征
对蒿坪沟岩株共8件花岗斑岩样品进行了主量和微量元素分析,测试由河南省地质研究院地质实验测试研究所完成。所采8件新鲜岩石块状样品经无污染玛瑙球磨机碎至 200 目,在 105℃条件下烘干12 h后,称取约1.0 g粉末置于1000℃马弗炉灼烧 2 h,冷却称重计算烧失量,加入助熔剂在 1150℃熔样炉熔融冷却制成玻璃片后待测。主量元素分析仪器为 ZSX Primus Ⅱ型 X 射线荧光光谱仪,FeO 含量使用湿化学方法单独测定,微量元素使用Thermo Fisher X Series 2 等离子质谱仪(ICP-MS)测定。分析过程中,采用国际一级标样控制准确度及精密度,执行标准为GB/T14506.28-2010,主量和微量元素分析精度分别优于5%和10%。
2.1 主量元素
蒿坪沟花岗斑岩样品的主量元素分析结果如表2所示。其 SiO2含量为 68.00%~72.41%,Al2O3含量为 13.74%~15.14%,TFe2O3含量的最低值和最高值分别为 2.18% 和 4.42%,MgO 含量为 0.45%~0.87%,CaO 含量为 1.72%~2.80%,Na2O 和 K2O 含量分别为 0.11%~2.49% 和 3.55%~5.00%,它们的 Na2O+K2O 含量值为 3.66%~6.23%。这说明蒿坪沟花岗斑岩具有富硅、高碱和低镁、贫钙的特征。
在哈克图解中(图4):蒿坪沟花岗斑岩样品的 MgO、TFe2O3和CaO投点趋势整体上为负相关关系, Al2O3 投点整体上为水平趋势,TiO2、Na2O、K2O 和 P2O5投点为发散趋势。在 SiO2-(Na2O+K2O)和 SiO2-K2O 图解中(图5a、b),蒿坪沟花岗斑岩的大部分样品点落入花岗岩分类区内,2 个样品点落入花岗闪长岩区,位于碱性—亚碱性系列分界线以下,属于高钾钙碱性系列岩石。
3豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩岩石照片
a—蒿坪沟花岗斑岩,块状构造,斑状结构;b—蒿坪沟花岗斑岩中的碱性长石巨斑晶;c—斜长石发育聚片双晶(正交偏光);d—“熔蚀”状石英斑晶(正交偏光);e—侵位于蒿坪沟斑岩的含矿石英脉,发育褐铁矿化,可见黄铁矿和方铅矿;f—蒿坪沟隐爆角砾岩,角砾以太华群变质岩系为主;Qtz—石英;Kfs—钾长石;Plg—斜长石
2.2 微量元素
蒿坪沟花岗斑岩样品微量元素分析结果如表2所示。样品 Ba、Rb 和 Th 含量分别为 844×10-6~1438×10-6、218×10-6~285×10-6 和 9.39×10-6~25.9× 10-6,Zr 含量的最低值和最高值分别为 127×10-6和198×10-6,Hf 含量为 5.28×10-6~7.91×10-6,Zr/Hf 值为 23.7~25.8,锆石饱和温度为 795~860℃。它们的 Sr 和 Y 含量分别为 32.5×10-6~98.9×10-6 和 8.40×10-6~19.7×10-6,Sr/Y 值为 2.96~5.35,Nb 和 Ta 的含量分别为 7.87×10-6~28.6×10-6 和 0.46×10-6~2.23×10-6,Nb/Ta 和 Y/Nb 值分别为 10.5~17.1 和 0.32~1.28,Rb/Sr 和 Rb/Ba值分别为2.54~8.72和0.16~0.28。在微量元素蛛网图中(图6a),蒿坪沟花岗斑岩样品总体显示了 Rb、Th及Zr、Hf的异常峰和Nb、Ta、Sr、Ti的异常谷。
蒿坪沟花岗斑岩样品的稀土总量为 156×10-6~269×10-6,(La/Yb)N 比值范围是 19.5~36.3,δEu 值为 0.58~0.77,其稀土配分模式具有右倾的轻稀土富集、重稀土亏损的特征,显示弱负 Eu 异常(图6b)。它们的 LaN-(La/Yb)N投点显示了线性正相关关系,表明其成分变异受控于部分熔融作用(Henderson, 1984)。
4豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩主量元素哈克图解
注:数据计算到干体系。数据来源:1—本文研究;2—河南发恩德矿业有限公司,2022
5豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩SiO2-(Na2O+K2O)和SiO2-K2O图解
a—SiO2-(Na2O+K2O)图解(底图据Middlemost,1989),图中碱性与亚碱性系列界线据Irvine and Baragar(1971);b—SiO2-K2O图解(底图据Rolli‐ son,1993)。数据计算到干体系,图例同图4
2豫西熊耳山蒿坪沟黑云母花岗斑岩主量元素(%)和微量元素(10-6)分析结果
注:(1)δEu计算公式为:δEu=2×EuN/(SmN+GdN);(2)锆石饱和温度tZr计算方法据Watson and Harrison,1983
6豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩微量元素蛛网图和稀土元素配分模式图
a—微量元素蛛网图,标准化数据据Thompson,1982;b—稀土元素配分模式图,球粒陨石标准化数据据Boynton,1984。数据来源:1—本文研究;2—河南发恩德矿业有限公司,2022
3 讨论
3.1 源区特征
蒿坪沟花岗斑岩在哈克图解和蛛网图中分别显示了 CaO 负相关关系和 Sr负异常谷及 Eu 弱负异常(图4图6),这很容易归因于斜长石的结晶分异。事实上,斜长石的结晶分异会引起残余岩浆体系成分系统的变化,导致全岩主量元素含量产生联动性的改变,然而它的 Al2O3、Na2O 和 K2O 没有显示出斜长石结晶分异所需的协变趋势(图4),如 Al2O3和 CaO 投点的同步降低趋势,说明蒿坪沟花岗斑岩的岩浆演化中没有经历明显的斜长石结晶分异作用。它的 LaN-(La/Yb)N投点趋势(图6b)表明岩石源区部分熔融过程控制其成分变异(Henderson,1984),源区岩石存在斜长石残留导致了蒿坪沟花岗斑岩的 Sr、Eu负异常。
蒿坪沟花岗斑岩TiO2含量低于0.39%(表2),显示明显的 Nb、Ta和 Ti异常谷(图6a),表明其部分熔融源区内残余相至少包含角闪石、金红石等富Ti矿物相(熊小林等,20052007)。它的(La/Yb)N 较小 (19.5~36.3)以及 Y 质量分数较高(8.40×10-6~19.7× 10-6),表明它的部分熔融源区不含石榴石(张旗等, 2008)。
另外一方面,花岗岩稀土配分模式中的Eu异常特征大致对应其源区深度(邓晋福等,19962004),无负 Eu 异常对应源区的深度相当于加厚陆壳,负 Eu 异常表明源区深度为正常厚度的陆壳或者双倍陆壳的中、上部。花岗岩的岩石系列(K2O 含量)也与地壳厚度存在大致对应关系,如高钾钙碱性系列岩石对应的地壳厚度大致范围是40~67 km(邓晋福等,20042015)。张旗等(2010)提出埃达克型、喜马拉雅型、浙闽型和南岭型 4 类花岗岩的形成深度依次为>50 km、40~50 km、30~40 km 和<30 km。蒿坪沟花岗斑岩属于高钾钙碱性系列,弱负 Eu 异常,为喜马拉雅型花岗岩(图7),表明它形成于正常厚度地壳,部分熔融源区深度40~50 km。
所以,蒿坪沟花岗斑岩的部分熔融源区残余相包括角闪石、斜长石和金红石,无石榴子石残余,形成于正常厚度地壳,部分熔融源区埋深40~50 km。
7豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩Yb-Sr图解(底图据张旗等,2010,图例同图4)
3.2 构造背景
蒿坪沟花岗斑岩 Nb/Ta 比值为 10.5~17.1,其中 3 件样品的 Nb/Ta 比值接近幔源岩浆的 Nb/Ta 值 (17±1)(Hofmann,1988Green,1995),暗示其来源存在幔源组分,但其高硅(68.00%~72.41%)的特征表明壳源物质也参与其中,表明蒿坪沟岩株形成的深部构造背景涉及壳幔联动。
扬子与华北板块经历了长期复杂的构造演化后,于印支末期完成拼接,秦岭—大别造山带进入陆(板)内构造演化阶段(卢欣祥,2000张国伟等, 2001),在陆内碰撞造山作用之后发生岩石圈垮塌 (拆沉)作用(邓晋福等,199620042007)。经历长期构造演化之后拼合而成的大陆板块在物质组成、重力稳定性等方面存在不均一性,在同一深部地质过程中也会形成不同的岩浆响应(罗照华等,20062007a2008)。
蒿坪沟花岗斑岩北邻崤山北部,其内龙卧沟、后河、小妹河、白石崖、老里湾等岩株是岩石圈拆沉作用的产物(卢仁等,20132014梁涛和卢仁, 201520172023常云真等,2017梁涛等,2023),熊耳山斑竹寺岩株和花山岩基也是岩石圈拆沉作用的响应(梁涛等,20142016aPang et al.,2019Zou et al.,2019)。它们与蒿坪沟花岗斑岩近同时形成于早白垩世(约130 Ma),表明其同为岩石圈拆沉作用的产物,这符合其锆石年龄谱形成于岩石圈拆沉背景(梁涛等,20152019梁涛和卢仁,2018)的认识,也吻合于蒿坪沟岩石圈厚度变化趋势,即在约130 Ma时岩石圈厚度大于40~50 km,变为现今的约35 km(周国藩,1992袁学诚,1996)。
所以,蒿坪沟花岗斑岩为早白垩世区域岩石圈拆沉作用的产物,能够满足于深部幔源物质的释放和岩石圈厚度的变化趋势。
3.3 找矿启示
沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区的典型矿床获得了一系列 Ar-Ar 成矿年代学结果(毛景文等, 2006叶会寿,2006高建京等,2011李占轲, 2013),其中蒿坪沟和铁炉坪 Ag 多金属矿床的形成时代约 130 Ma。熊耳山及小秦岭、崤山、北秦岭广泛出露早白垩世(约130 Ma)以Au及Au多金属的成矿作用(梁涛等,20152020)。这表明蒿坪沟花岗斑岩形成时正处于区域早白垩世(约 130 Ma)成矿爆发期。
花岗岩的斑状结构表明岩浆经历了至少2个阶段的结晶过程,斑状与似斑状结构的最大差别是岩浆侵位速度和最终定位深度的不同(罗照华等, 2007b)。蒿坪沟花岗斑岩的典型岩石学特征就是碱性长石以斑晶 A(巨斑晶)、斑晶 B(普通斑晶)和基质3种形态产出,含斑晶A的花岗斑岩单元(似斑状单元)与普通花岗斑岩单元(斑状单元)同时侵位。这种不同上侵速度和就位深度的岩浆实现共处是因为蒿坪沟花岗斑岩经历了由岩石圈拆沉作用引发的岩浆/流体混合活化作用(透岩浆流体作用)。
3豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩成矿金属元素含量
注:除Au为10-9,其余均为10-6
在经历了长期复杂的构造演化之后,熊耳山地区岩石圈的不同深度处形成多个岩浆/流体库,其内包含各式晶体群(罗照华等,2013),如多成因来源的锆石、碱性长石巨晶。在早白垩世(约130 Ma)时发生岩石圈拆沉,幔源物质(高 Nb/Ta值)/含矿流体 (王军升和王玉往,2014祝朝辉等,2014罗正传等,2016Wang et al.,2024)得以快速释放,途中注入到岩浆/流体库内并发生混合活化作用,其低SiO2 含量的幔源信息被消弭,但微量元素信息得以部分保存,之后新的岩浆/流体体系裹挟多来源锆石、长石巨晶等继续上侵,在浅部构造有利部位解耦并成岩成矿,形成以锆石年龄谱、3种碱性长石共存和携带幔源高Nb/Ta信息为特点的蒿坪沟花岗斑岩。
沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区的化探异常区由蒿坪沟、崇阳沟 2 个甲类异常和范庄 1 个乙类异常组成(杨群周等,2003)。其中,蒿坪沟异常区面积为 4.8 km2,整体呈近北西向展布于蒿坪沟一带,元素异常组合以 Ag、Au、Pb 为主,蒿坪沟岩株位于它的西北部。沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区发育大环(弧)套小环(弧)的环-弧形构造组合,梁涛等 (2011)认为大环(弧)影像是隐伏花岗岩岩体/流体系总体上升撞击顶板的产物,小环(弧)则是含矿熔浆/流体流分枝(透岩浆流体)溢出的通道或波及的范围,应存在斑岩型、隐爆角砾岩型、接触带型及破碎带蚀变岩型等矿床类型。蒿坪沟岩株的形成经历了岩浆/流体库的混合活化作用,表明沙沟—龙门店 Ag 多金属矿集区的成矿过程可以用透岩浆流体成矿理论(罗照华等,2009梁涛等,2023b)解释,这也获得了岩石化探剖面(梁涛等,2012b)、EH4 和 CSAMT 物探测深(梁涛等,2012c2016b)和锆石年龄谱(梁涛等,2015)的印证。王春永等(2024)也认为矿集区内存在一个与同构造隐伏花岗岩体有关的岩浆热液成矿系统,已发现的 Ag-Pb 多金属矿床主要是隐伏岩体东部的中温热液脉状矿化,隐伏岩体的中南部存在形成高温的斑岩型铜钼矿或隐爆角砾岩型钼金矿的有利区段。沙沟、月亮沟和蒿坪沟 Ag-Pb 矿脉多呈北西走向,沙沟矿区的矿脉沿走向北东延伸约2 km可到达蒿坪沟岩株,蒿坪沟矿区的矿脉在剖面上顺产状向下延伸约500 m可到达蒿坪沟岩株(图2Tian et al.,2023),矿集区是一个斑岩-隐爆角砾岩相关的中硫低温热液型 Ag-Pb-Zn-Au(-Cu)成矿系统。这些表明蒿坪沟岩株是成矿岩体,其深部具备斑岩型+隐爆角砾岩型矿床的成矿潜力,矿脉侵位其内(图3e)、化探异常与之扣合以及本身Ag、Pb、Zn的高含量(表3)就是直接证据。
4 结论
(1)蒿坪沟花岗斑岩富硅、高碱和低镁、贫钙,为高钾钙碱性系列,形成于正常厚度地壳,其部分熔融源区埋深 40~50 km,源区残余相包括角闪石、斜长石和金红石,无石榴子石残余。
(2)蒿坪沟花岗斑为早白垩世岩石圈拆沉作用的产物,经历了岩浆/流体混合再活化作用,是成矿岩体,其深部具备成矿潜力。
注释
① 河南省地质局.1982. 河南省洛宁县南部区域地质调查报告(地质部分)[R].
② 河南发恩德矿业有限公司.2022. 河南省熊耳山蒿坪沟、东草沟金银多金属矿床成矿规律与找矿方向研究[R].
1河南省构造分区简图(a)和熊耳山区域地质简图(b,据河南省地质矿产局,1989修改)
2豫西熊耳山沙沟—蒿坪沟地质简图(据河南省地质局,1982修改)
3豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩岩石照片
4豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩主量元素哈克图解
5豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩SiO2-(Na2O+K2O)和SiO2-K2O图解
6豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩微量元素蛛网图和稀土元素配分模式图
7豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩Yb-Sr图解(底图据张旗等,2010,图例同图4)
1豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩锆石U-Pb年龄值
2豫西熊耳山蒿坪沟黑云母花岗斑岩主量元素(%)和微量元素(10-6)分析结果
3豫西熊耳山蒿坪沟花岗斑岩成矿金属元素含量
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