陕南秦岭造山带侵入岩的控矿作用及其找矿意义

朱雪丽，董王仓，李维成，陈丽荣

(1.陕西省矿产地质调查中心，陕西 西安 710068；2.陕西省地质调查院，陕西 西安 710054；3.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083；4.西安地质矿产勘查开发院有限公司，陕西 西安 710100)

造山带作为岩石圈板块俯冲增生、碰撞作用最为复杂的构造带，不仅形成了多种岩石构造组合，也促使成矿物质富集形成了众多大型-超大型矿床和矿集区，故大陆造山带及其相关环境的构造-岩浆-流体-成矿作用研究已成为当前国际地学研究的前沿课题(张国伟等, 2001；陈衍景等, 2010；侯增谦, 2010；熊潇, 2017)。秦岭造山带是古华北与古扬子板块长期相互聚合而形成的复合造山带(张国伟等, 2001, 2015, 2019；高峰等，2017)，它成矿作用复杂，各类矿床分布广泛，不仅是中国中央造山带的重要组成部分,而且也是中国大陆的重要成矿区带之一(成欢等，2017)。陕西南部(以下简称：陕南),位于宝鸡—西安以南、秦岭造山带的中东部，构造变形复杂多样，岩浆活动强烈，成矿作用显著，是中国Pb、Zn、Au、Mo等金属矿产的重要矿集区和生产基地。

地质历史时期，陕南秦岭造山带的岩浆活动尤其岩浆侵入作用与成矿作用关系密切，区内许多超大型、大-中型金属矿床的形成与分布都受侵入岩控制。前人曾对不同时期构造岩浆事件进行了不同程度的研究(弓虎军等，2009；臧文娟，2011；杨阳，2017；熊潇，2019；薛颖瑜等，2019)，但多集中于其形成构造环境、岩浆来源等方面，对侵入岩的控矿作用及其规律性则缺乏系统研究和总结。近年来实施的“中国矿产地质志·陕西卷”项目，全面总结了陕南秦岭造山带侵入岩与成矿的关系，不仅总结了侵入岩岩石类型、岩浆作用类型、岩体规模、成矿母岩元素含量等对成矿的控制作用，而且分析总结了侵入体的不同空间位置对成矿的控制作用，并根据成矿侵入体与矿床(体)二者的空间关系，提出了岩体内部成矿、岩体边缘成矿和岩体外缘成矿等侵入体的3种成矿方式的新认识。其不仅对丰富岩浆成矿作用有一定的理论意义，而且对侵入岩区的找矿工作具有实践指导意义。

1 区域构造背景及侵入岩演化序列

秦岭造山带是在全球与中国大陆形成演化总的地质与动力学背景上，经历长时期、多阶段、不同构造体制形成的复合型造山带(张国伟等，2001，2019; 赵宇航等，2020)。其至少经历了新元古代、古生代及中生代构造岩浆热事件和造山作用，发育相对完整的3次构造-岩浆事件(张国伟等，2001；王晓霞等，2011，2015)。即：新元古代与陆块汇聚-裂解事件密切相关的岩浆活动，表现为同碰撞到后碰撞花岗岩系，发育于北秦岭和南秦岭(张成立等，2004；王涛等，2005)；古生代古秦岭洋沿商丹缝合带向北发生俯冲-增生造山而引起的岩浆活动(Ratschbacher et al., 2003；Wang et al., 2005；王涛等，2009)；形成什么侵入岩？中生代碰撞造山及造山后构造岩浆事件，形成大规模地壳部分熔融型花岗岩类侵入岩(张成立等，2008)。

陕南位于秦岭造山带的中东部，岩浆活动贯穿于区内原始陆壳汇聚-再裂解、板块俯冲-增生、碰撞造山、陆内构造“活化”等多阶段、多旋回的漫长地质历史时期，形成了不同类型的侵入岩，其出露面积17 937 km2，占全省岩浆岩出露面积的67.7%(图1)。其中，以花岗岩类和闪长岩类为主，基性岩、超基性岩及正长岩较少。超基性岩类出露面积为69 km2，占侵入岩出露面积的0.4%；基性岩类出露面积为942 km2，占侵入岩出露面积的5.3%；正长岩类出露面积为136 km2，占侵入岩出露面积的0.8%；闪长岩类为1 987 km2，占侵入岩的11.1%；花岗岩类为14 803 km2，占侵入岩的82.5%。根据侵入岩形成时代、形成环境及其出露构造位置，可划分出5个演化序列、13个岩浆岩区/带(表1)。其中，基性、超基性岩主要形成于中—新元古代古陆壳裂解、早古生代大陆边缘裂陷-裂谷等伸展环境，属上地幔部分熔融产物。该类侵入岩主要与铬、镍、钴及铜成矿关系密切；中-酸性岩主要形成于中—新元古代古陆壳汇聚，以及古生代—中生代板块俯冲、碰撞造山环境，其大多属Ⅰ型和S型花岗岩，为地壳部分熔融而成，少数属H型,即幔源基性岩浆与地壳酸性岩浆混合型。该类侵入岩主要与金、钼、钨、铜及稀有金属成矿关系密切。

表1 陕西省侵入岩浆演化序列Tab.1 Intrusive magma evolutionary sequence of Shaanxi Province

2 侵入岩的控矿作用

陕南秦岭造山带侵入岩与成矿关系的最新研究成果表明，侵入岩主要控制和影响岩浆型、岩浆热液型、斑岩型、矽卡岩型等与岩浆作用有关的矿床(体)的形成与分布，其对成矿的控制作用主要体现在侵入岩岩石类型、岩浆作用类型、岩体规模、岩体成矿元素含量、岩体形成时代、岩体空间位置等方面(1)董王仓，李维成. 中国矿产地质志·陕西卷(待出版). 2020.。

1.中酸性岩类；2.基性-超基性岩类；3.碱性岩类；4.变质侵入体(片麻岩套)图1 陕南地区侵入岩体分布示意图(据陕西省地质调查院，2017修编)Fig.1 Distribution diagram of intrusive rocks in southern Shaanxi (After Shaanxi Institute of Geological Survey, 2017)

2.1 侵入岩岩石类型与成矿的关系

侵入岩的不同岩石类型控制区内的不同矿产种类和矿床类型，即侵入岩具有明显的成矿专属性(翟裕生等，2011)。一般而言，随着岩石酸度(SiO2含量高低)由高到低变化，矿化也由钼、钨到铜再变为铁、镍、钛、铬。m/f值高的镁质系列基性、超基性岩易于形成铬铁矿，铁质系列则易于形成铜、镍矿，富铁质系列的易于形成钒钛磁铁矿，国内其他地区同类岩石具有基本一致的成矿特征(刘朝基等，1987)。中性侵入岩一般与岩浆热液型及矽卡岩型铁铜矿关系密切；酸性侵入岩主要与钼、钨、铜及稀有金属、稀土元素矿产有关，尤其是成矿花岗岩多为富硅、富碱、高钾、贫铁镁的准铝质-过铝质钙碱性系列。这种现象与国内外其他地区侵入岩与金属矿产之间的关系基本相同，说明侵入岩岩石类型与矿产种类之间存在着密切的成因关系(表2)。此成因关系的影响因素复杂，除了岩浆成分、温度和压力外，某些特殊成分围岩的同化作用，以及岩浆体系氧逸度的变化等，也对此产生不同程度的影响。

表2 陕西省成矿侵入岩体与成矿关系Tab.2 The relationship between ore-forming intrusive bodies and ore-forming in Shaanxi Province

根据侵入岩的上述成矿专属性，地质找矿中应遵循“什么岩体找什么矿”的工作部署原则。即在陕南元古宙、显生宙早古生代超基性-基性侵入体分布区，应是寻找铁(钒-钛)、铬、镍(钴)、铜等黑色和有色金属矿产的主要地区；陕南中生代中酸性侵入体分布区，应是寻找钼、钨、铜、锡、金等有色和贵金属矿产的主要地区。

2.2 岩浆作用类型与成矿的关系

不同岩浆作用类型控制不同的矿床类型，即岩浆作用类型与矿床类型之间具有内在统一性。超基性-基性岩浆分异作用，控制岩浆分结型、岩浆熔离型矿床的形成和产态，如洋县毕机沟基性岩中的似层状及透镜状岩浆熔离型钒钛磁铁矿；中酸性岩浆的气化-热液作用，控制岩浆热液型、斑岩型矿床的形成和产态，如金堆城花岗斑岩体上部及其围岩中形成的细脉-浸染状钼矿；中酸性岩浆的同化混染作用则控制矽卡岩型矿床的形成和产态，如洛南县木龙沟花岗闪长斑岩与白云岩内外接触带形成的似层状、豆荚状、透镜状铁铜多金属矿。

岩浆作用类型与矿床类型之间的上述关系，表明侵入岩地区的找矿工作应注意以下几个问题：一是超基性-基性岩体分布区，应注意研究岩浆结晶分异作用和熔离作用，详细划分不同的岩相带，分析研究成矿元素分散、迁移、富集与不同岩相之间的关系，圈定有利成矿的岩相带；二是中酸性侵入体分布区，应注意研究岩浆期后构造-热液作用，划分成矿前、成矿期及成矿后等不同期次、不同性质的地质构造，以及热液蚀变带，圈定有利成矿的构造-蚀变矿化区(段、带)。

2.3 侵入体规模与成矿的关系

一般而言，形态较规整、规模较大的侵入体不易成矿，而形态不规则、规模较小的岩体则有利于矿体的形成(郭文魁，1959)，且往往能形成较大规模的矿床，即具有“小岩体成(大)矿”的总体规律(汤中立等，2006，2015)。如在陕南东部金堆城—柞水—镇安西部一带的印支—燕山期中酸性侵入体(岩基)旁侧的小岩(斑)体，目前已发现以金堆城超大型斑岩型钼矿、镇安县东阳大型矽卡岩型-岩浆热液脉型钨矿、山阳小河口铜矿为代表的一系列钼、钨、铜等有色金属矿床(图2)。

“小岩体成(大)矿”的观点，向找矿工作者提出了“大处着眼，小处着手”的找矿思路。即寻找与侵入岩有关的矿产资源时，着眼于侵入岩分布区无疑应是大前提，但具体的找矿工作则应重视大岩体旁侧或附近的小岩体、岩脉(群)。

2.4 侵入体成矿元素含量与成矿的关系

成矿侵入体(母岩)的成矿元素含量及其富集程度，控制矿床规模大小。如金堆城超大型钼矿的成矿母岩钼元素含量(433.1×10-6)远高于地壳丰度(1.3×10-6)，其富集系数K=333.15，属特富集型；蟒岭岩体西侧潘河中型钼矿成矿母岩钼元素含量(25×10-6)远高于地壳丰度(1.3×10-6)，其富集系数K=19.23，属强富集型；山阳县池沟铜(钼)矿床成矿母岩的Cu元素含量(200×10-6～226×10-6)高于地壳丰度(63×10-6)，其富集系数K=3.17～3.59，属中等富集型。钼元素含量(<2×10-6)与地壳丰度(1.3×10-6)接近，其富集系数K≈1，属弱富集-贫瘠型。总结上述中酸性小岩体相关成矿元素富集程度与所成矿床规模之间的关系，认为成矿母岩中成矿元素含量越高，所形成相关矿床的规模便越大，二者之间一般具有正相关关系。形成超大型钼矿床的成矿母岩钼元素丰度值不能低于50×10-6(付治国，2007)，即钼元素富集系数K>35。

1.侏罗—白垩纪花岗岩；2.三叠纪花岗岩；3.断裂及推断断裂；4.商丹缝合带；5.石英脉型钼矿；6.碳酸盐脉型钼矿；7.矽卡岩型钼矿；8.斑岩型钼矿；9.斑岩-矽卡岩型钼矿；10.斑岩型钼铜矿；11.矽卡岩型铜矿；12.斑岩-矽卡岩型铜矿；13.石英脉型金矿图2 陕南东部金堆城—镇安西部岩体及矿产地分布图(底图据代军治等，2014修编)Fig.2 Rock mass and ore distribution diagram in Jinduicheng -West of Zhen’an (After DAI Junzhi et al., 2014)

侵入体的成矿元素及其含量高低，不仅对侵入体是否成矿及其矿床规模有着重要影响，而且对找矿工作也有关键的启示作用。即在侵入岩区找矿工作初期，应部署安排区域性水系沉积物测量(1∶25～1∶5万)，以及针对侵入体的岩石地球化学剖面测量等工作，以迅速大致查明侵入体的成矿元素含量、富集程度、元素异常及其分布情况，以便预测侵入体的找矿潜力。

2.5 侵入体形成时代与成矿的关系

岩浆成矿系列类型，随着侵入体形成时代及构造环境的变化而改变。晋宁期—加里东期以超基性-中基性岩浆成矿作用为主，形成铁、铬、镍(钴)、铜为主的一系列成矿系列；印支期—燕山期以中酸性岩浆成矿作用为主，形成金、钼、钨为主的成矿系列。从早期到晚期，成矿作用由超基性、中基性岩浆成矿作用，向中酸性岩浆成矿作用演化，矿产由黑色金属向贵金属、有色金属演化。

2.6 侵入体不同空间位置与成矿的关系

侵入体的不同空间位置对成矿具有不同的控制作用。根据成矿侵入体与矿床(体)的空间关系，可划分出以下3种成矿方式：岩体内部成矿、岩体边缘成矿和岩体外缘成矿。

(1) 岩体内部成矿，简称体内成矿，是指成矿作用发生于岩体内部，矿体受岩体的岩相控制。超基性-基性岩和碱性岩一般具有此成矿特征，其矿床类型主要为岩浆型矿床。如洋县毕机沟钒钛磁铁矿(图3)、略阳县煎茶岭镍矿和紫阳县东木一带的铌(钽)矿。

(2) 岩体边缘成矿，简称体缘成矿，是指成矿作用主要发生于岩体边缘与围岩接触带及其附近，矿体受接触变质作用及矽卡岩带控制。中酸性侵入岩一般具有此成矿特征，其矿床类型有矽卡岩型矿床(如洛南地区多金属矿，图4)、岩浆热液型矿床(如镇安县东阳钨矿)和斑岩型矿床(如华县金堆城钼矿)。另外，伟晶岩矿床一般也具有此成矿特征，多分布于侵入体顶部、边缘。不同类型的伟晶岩常围绕与其成因有成因关系的花岗岩体呈带状分布。

1.片麻岩；2.砂砾岩；3.基性火山岩；4.辉长岩；5.黑云花岗岩脉；6.钒钛磁铁矿；Pt2SW.三湾组；Ar3Pt1ZW.子午岩群图3 洋县毕机沟式钒钛磁铁矿成矿模式(据陕西省地质调查院，2013)Fig.3 V-Ti magnetite metallogenic pattern of Bijigou (After Shaanxi Institute of Geological Survey, 2013)

1.白云石大理岩；2.蛇纹石化大理岩；3.透辉-镁橄榄石矽卡岩；4.次透辉石-石榴子石矽卡岩；5.燕山期花岗闪长斑岩；6.磁铁矿体；7.铜矿体；8.钼矿体；9.锌矿体图4 洛南地区铁铜钼铅锌多金属矿成矿模式(据陕西省地质调查院，2013修改)Fig.4 Metallogenic pattern of Fe-Cu-Mo-Pb-Zn in Lonan area(After Shaanxi Institute of Geological Survey, 2013)

(3) 岩体外缘成矿，简称外缘成矿，是指成矿作用主要发生于远离岩体中心一定范围的围岩中，矿体受围岩中的断裂控制。中酸性侵入岩一般具有此成矿特征，其矿床类型主要为岩浆热液脉型矿床。如潼关县小秦岭地区的石英脉型金矿床均产于燕山期文峪二长花岗岩体外部边缘2～7 km之外(图5)。

侵入体不同空间位置与成矿关系的这一认识，回答了“在岩体什么部位找矿”，以及“岩体不同空间部位寻找不同类型矿床”的问题。根据“体内成矿”的观点，在超基性-基性岩体，乃至碱性岩和伟晶岩等侵入体(岩脉)分布区，地质找矿工作的重点应是岩体本身。矿体依附于岩体，其一般不会脱离岩体而存在；根据“体缘成矿”的观点，在中酸性侵入体分布区，岩浆热液脉型、矽卡岩型和斑岩型等钨、钼、铜等有色金属找矿工作的重点应是岩体边缘及其内外接触带附近；而根据“外缘成矿”的观点，岩浆热液脉型矿床尤其是石英脉型金矿的找矿工作，重点应放在远离中酸性侵入体数2～7 km的围岩中，距离侵入体太近或太远均不利于岩浆热液脉型矿床的形成。

1.第四纪沉积；2.白垩纪二长花岗岩；3.中侏罗世二长花岗岩；4.中元古代二长花岗岩；5.中元古代长城纪高山河群；6.新太古代太华岩群；7.新太古代片麻岩；8.新太古代英云闪长片麻岩；9.伟晶岩；10.断层；11.含金石英脉带(金矿带)及编号图5 潼关—洛南小秦岭地区金矿田地质图(据陕西省地质调查院，2013)Fig.5 Geological map of gold deposit in Xiaoqinling area of Tongguan - Luoan(After Shaanxi Institute of Geological Survey, 2013)

3 讨论

(1)岩浆活动属陕南秦岭造山带的重要地质作用，在中—新元古代到中—新生代漫长地质构造演化时期，先后主要发生了3次构造-岩浆-热事件和5个侵入岩浆演化序列，形成了13个侵入岩区(带)(表1)，其岩石类型以花岗岩类和闪长岩类为主，超基性岩、基性岩及正长岩较少。其中，基性-超基性侵入岩主要形成于中—新元古代古陆壳裂解、早古生代大陆边缘裂陷-裂谷等伸展环境，与铬、镍、钴及铜成矿关系密切；中-酸性侵入岩主要形成于中—新元古代古陆壳汇聚，以及古生代—中生代板块俯冲、碰撞造山环境，与金、钼、钨及稀有、稀土及分散元素成矿关系密切。

(2)侵入岩主要控制岩浆型、岩浆热液型、斑岩型和矽卡岩型矿床(体)的形成与分布，其对成矿的控制作用主要体现在以下5个方面：①侵入岩的不同岩石类型控制不同矿产种类，即侵入岩具有明显的成矿专属性。②不同岩浆作用类型控制不同的矿床类型，岩浆作用类型与矿床类型之间具有内在统一性。③规模较小的岩体(脉/枝)比规模较大的侵入体更易成矿，“小岩体成(大)矿”是岩体规模控制成矿作用的具体体现。④中酸性侵入体的成矿元素含量及其富集程度控制所成矿床的规模大小，二者一般具有正相关关系。⑤岩浆成矿系列类型，随着侵入体形成时代及构造环境的变化而改变。⑥侵入体的不同空间位置对成矿具有不同的控制作用。首次提出岩体内部成矿、岩体边缘成矿和岩体外缘成矿等侵入体的3种成矿方式。其中，与超基性-基性岩和碱性岩有关的岩浆型矿床主要表现为体内成矿，与中酸性侵入岩有关的矽卡岩型矿床主要表现为体缘成矿，与中酸性侵入岩有关的岩浆热液脉型矿床尤其是石英脉型金矿床则主要表现为外缘成矿，斑岩型矿床可同时表现为体内成矿和体缘成矿，这3种成矿方式有时具有交叉重叠。

(3)侵入岩控矿作用的上述研究成果，既是侵入岩控矿的“认识论”，又可以转化为地质找矿的“方法论”。如由“侵入岩具有成矿专属性”的认识，可以转化为“什么岩体找什么矿”的找矿思路，由“小岩体成(大)矿”的一般成矿规律，可以转化为“大处着眼，小处着手”的工作部署方案，依据侵入体具有“体内成矿、体缘成矿和外缘成矿”的不同成矿方式，可以转化为“岩体不同空间部位寻找不同矿种和矿床类型”的找矿思路和工作方案。

4 结论

(1)侵入岩的控矿作用是岩浆作用矿床研究的重要内容之一。笔者在总结陕南秦岭造山带侵入体与矿床(体)二者空间配置关系的基础上，提出了岩体内部成矿、岩体边缘成矿和岩体外缘成矿等侵入岩3种成矿方式的新认识，丰富了岩浆作用矿床及其成矿规律的研究内容。

(2)侵入岩岩石类型、岩浆作用类型、岩体规模、成矿母岩元素含量、岩体形成时代、岩体空间位置等对成矿的控制作用，既是侵入岩控矿的“认识论”，也是地质找矿的“方法论”。对于侵入岩区的找矿工作部署和矿产勘查工程布设具有一定的实践指导意义。

致谢：本文是在“中国矿产地质志·陕西卷”项目相关研编成果基础上编写而成。该项目实施期间，得到了“中国矿产地质志”项目负责人陈毓川院士和王登红研究员，以及“中国矿产地质志·陕西卷”专家委员会汤中立院士、宋小文教授级高级工程师等专家的悉心指导，在此表示衷心的感谢。