浩德成，丁振举,高兆奎，韩要权，周 宏

(1.甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃 兰州 730046；2.中国地质大学(武汉)资源学院，湖北 武汉 430074；3.甘肃省有色金属地质勘查局，甘肃 兰州 730000; 4.甘肃省有色金属地质勘查局信息中心，甘肃 兰州 730000)

0 引 言

西秦岭造山带被古亚洲洋、特提斯洋和环太平洋三大构造动力系统所包围，地质演化复杂，成矿地质条件优越，矿化类型多样且密集[1-3]。西成铅锌矿田位于秦岭造山带中段甘肃省陇南市西和—成县地区，主要铅锌矿床累计探明铅锌资源储量超过2 000万t，是我国重要的铅锌矿化集中区[4-6]。

中泥盆统安家岔组和西汉水组是西成铅锌矿田的两个主要含矿层位[7-8]。安家岔组主要产有厂坝—李家沟(含小厂坝)特大型铅锌矿床和毕家山、洛坝、郭家沟、洛坝外围(文家山)、向阳山等大中型铅锌矿床以及众多小型铅锌矿床(点)。西汉水组主要发育邓家山、尖崖沟等大中型铅锌矿床。前人通过系统岩石学、沉积地层学和碎屑锆石年代学等研究，查明安家岔组为碳酸盐岩-细碎屑岩建造，西汉水组为中泥盆统为礁灰岩-硅质岩-泥质岩建造，但是对于安家岔组的沉积时限仍然存在一定的分歧。张传林等[9]查明该地层受到接触热变质作用的影响，变质程度较高；黑云母石英片岩广泛分布，认为厂坝—李家沟矿床赋存地层是元古宇而不是泥盆系。王集磊等[10]通过详细的地层、古生物研究，认为该地层具有泥盆系建造特征，安家岔组沉积时限为中泥盆统。主要含矿层位年代的不清在很大程度上制约了该矿床成因的确定，一定程度上也制约着区域找矿模式的建立。

锆石是碎屑岩中一种坚硬、难熔、富铀和钍的矿物，是沉积岩中的重矿物，适合于测年。由于沉积岩中锆石的来源复杂，锆石提供的年龄大多来自碎屑源区，尤其是碎屑物质经历了复杂的沉积历史，其中锆石年龄跨度往往较大。因此，在用碎屑锆石推断地层年龄时，一般将最小年龄值作为地层沉积年龄的上限[11-12]。本文通过对厂坝—李家沟特大型铅锌矿床含矿地层采集的两件样品的碎屑锆石进行U-Pb定年研究，利用碎屑锆石年龄谱中最小年龄值作为地层的上限来限制地层的形成时代，进一步说明安家岔组含矿地层时代的合理性。

1 区域地质背景

西成铅锌矿田大地构造位置处于秦岭造山带中两主缝合带(商丹、勉略)所夹持的秦岭微板块的西段，位于西秦岭造山带中的中秦岭海西—印支褶皱带，其以黄渚关断裂为界，南以人土山—江洛断裂为界。构造线为近EW—NWW向，还发育一系列NE向构造(图1)。区内褶皱构造以EW向吴家山复式背斜为特征，核部出露地层为下泥盆统吴家山组，两翼主要为中泥盆统安家岔组。褶皱构造对区内地层和矿带的分布具控制作用，铅锌矿主要产于二级背(向)斜内，如邓家山背斜、毕家山背斜、洛坝—郭家沟背斜和薛家沟向斜。区内断裂构造发育，以近EW向为主，NE向次之。人土山—江洛断裂为横贯东西的区域性深大断裂，泥盆系地层总体在其以北分布，侏罗系、新近系地层均被该断裂错动，显示该断裂活动时间较长，性质复杂。黄渚关断裂呈NWW—EW向展布，贯穿全区，东段向北陡倾，西段向南倾斜。黄渚关岩体沿该断裂带侵入，后期被挤压移位；断裂向东延伸，与人土山—江洛断裂接近并合并。区内NE向和NW向断裂形成较晚，多为走滑断裂，破坏了地层和褶皱，部分断裂错断了矿体[13]。

图1 西秦岭西成铅锌矿田地质简图(据祁思敬等[7]修改)

区内出露地层以泥盆系为主，中新生界仅零星分布[7-8]。已探明的大中型铅锌矿主要产于泥盆系安家岔组和西汉水组，近年来吴家山组也有铜、铅、锌矿化的发现(表1)。泥盆系是一套碎屑岩和碳酸盐岩建造，由老到新依次为下泥盆统吴家山组(D1w)、中泥盆统安家岔组(D2a)、中泥盆统西汉水组(D2x)和上泥盆统洞山组(D3d)(图2)。吴家山组岩性以石英片岩、变质石英砂岩和大理岩为主，分布于吴家山背斜核部。安家岔组分为厂坝层(D2a1)和焦沟层(D2a2)，下部厂坝层岩性为灰色灰绿色片岩、千枚岩夹少量粉砂岩及大理岩化泥灰岩，局部夹生物灰岩，厂坝地区深变质，有黑云母石英片岩、大理岩、石英岩、白云岩等组成，赋存厂坝—李家沟特大型铅锌矿床(表1)；上部焦沟层岩性由微晶灰岩、生物灰岩、点礁灰岩，砂质灰岩和千枚岩等组成。其东部为绿泥绢云千枚岩，夹生物灰岩、夹泥灰岩和千枚岩，赋存毕家山、洛坝、郭家沟和洛坝外围(文家山)等大中型铅锌矿床。西汉水组岩性为生物微晶灰岩、千枚岩夹砂岩，赋存邓家山、页水河等铅锌矿床。洞山组岩性为钙质砂岩、板岩、灰岩、千枚岩和长石石英砂岩等，发现有铅锌矿化[5]。三叠系主要分布在东南部，为一套复理石建造，岩性主要为钙质板岩、细粒岩屑砂岩、细粒杂砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩夹薄层灰岩，与下伏的泥盆系和上覆的侏罗系呈断层接触。侏罗系也出露于东南部，岩性主要为含砾粗砂岩、花岗质砂砾岩、粉砂岩和细砂岩。

图2 西成铅锌矿田地层柱状图(据王集磊等[10]修改)

表1 西成铅锌矿田主要铅锌矿床基本信息

研究区内岩浆活动强烈，主要分布糜署岭花岗闪长岩(其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(214.5±1.6)Ma)[14]、沙坡里二长花岗岩-闪长岩(K-Ar年龄为195 Ma)[5]、黄渚关花岗闪长岩(LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为229～ 215 Ma)[15]、厂坝二长花岗岩(LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为218～209 Ma)[15-17]和草关石英闪长岩(LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为205～204 Ma)[18-19]等。此外，还有闪长岩、花岗闪长岩、花岗细晶岩脉等通常成群分布。黄渚关岩体西部辉石闪长岩中的透辉石矽卡岩含铜、钡、铁矿化；东部闪长岩边部有铜、镍矿化；南部花岗闪长岩的衍生岩脉有铅锌矿化；厂坝花岗岩外接触带有W、Mo、Be等矿化。祁坝—三羊坝一带的花岗岩脉群与金矿化关系密切。岩浆侵入活动具有一定的物质叠加和热叠加作用，经历的动力热变质作用和退变质脆性变形作用促进了各类成矿物质的活化，为矿质的富集成矿提供了催化剂作用。

2 地层分布与样品特征

西成铅锌矿田铅锌矿床主要产于中泥盆统细碎屑岩和碳酸盐岩系中，是由热水沉积或热液沉积转化而成，前人称其为秦岭型铅锌矿床[20]。矿床形成受泥盆纪盆地构造控制，主要出现在台缘洼地，重要的矿层赋存在台地相向浅海或次深海细碎屑岩相转换的部位，含矿层位主要有两个：一是中泥盆统安家岔组，有厂坝—李家沟(含小厂坝)特大型铅锌矿床，洛坝、郭家沟、洛坝外围(文家山)和向阳山等大中型铅锌矿床的赋矿岩系和许多小型铅锌矿床(点)，为碳酸盐岩-细碎屑岩建造，主要矿体分别整合产于大理岩或黑云母石英片岩中；二是中泥盆统西汉水组，有邓家山、毕家山等大型铅锌矿床，赋矿岩系为由礁灰岩-硅质岩-泥质岩组合而成的“礁硅岩套”[21]，矿体主要赋存于礁灰岩和硅质岩中。

安家岔组地层主要发育在吴家山背斜两翼。岩性以生物灰岩、千枚岩、大理岩和云母石英片岩为主，前人根据地层中的化石信息将其时代定为中泥盆世艾菲尔期。在厂坝—李家沟地区，由于黄渚关岩体和厂坝岩体的侵入，安家岔组强烈受接触热变质作用的影响，形成了一套中变质黑云母石英片岩-二云母石英片岩-大理岩-白云岩系，是厂坝—李家沟特大型铅锌矿床的赋矿层位。安家岔组地层在背斜以南主要发育生物灰岩和大理岩，在背斜以北由于受到岩体的热变质作用而部分发育云母石英片岩(图1)。

本次测试的两个样品均采自厂坝—李家沟特大型铅锌矿床附近安家岔组地层中，岩性为黑云母石英片岩。

样品AJC-1采自吴家山背斜北翼小清水沟附近的公路旁，岩石为黑云母石英片岩；采样点南北两侧出露地层岩性均为白色大理岩，产状北倾，它嵌在大理岩中。岩石呈灰色，片状构造，鳞片变晶结构，云母、石英等矿物沿片理分布(图3)，主要矿物为石英，含量约60%，粒径多在50～200 μm之间，单偏光下无色透明，具自形-半自形粒状结构，正低突起，波状消光，表面干净，最高干涉色为I级黄、白色；其次为黑云母，含量约38%，片状，晶形好，呈集合体形式沿片理定向分布，大部分粒径直径约为100 μm，薄片呈褐色，有一组极为完全的解理，具有明显的多色性和吸收性，中间和正常高度突出，平行消光，最高干涉色可达Ⅲ级以上。次要矿物为白云母，含量约2%，呈片状，零星分布于黑云母团聚体中，在单偏光下无色透明，出现一组解理，具有明显的多色性和可吸收性，粒径多为100～200 μm。副矿物为锆石、磷灰石和榍石等。

图3 小清水沟安家岔组黑云母石英片岩样品(AJC-1)

样品AJC-2采自厂坝铅锌矿床1082中段1094分层Ⅱ号矿体3号穿脉内矿体的下盘围岩，其岩性为黑云母石英片岩，离Ⅱ号矿体约5 m，产状210°∠68°。岩石呈灰色，鳞片变晶结构，片状构造，无矿化，石英、云母和绿帘石等沿片理定向分布(图4)，主要矿物为石英、黑云母及绿帘石等。石英含量约为60%，在单偏光下无色透明，呈半自形-它形的颗粒状结构，具正低突起和波状消光，表面干净，最高干涉色I级黄、白色，与云母集合体呈条带状沿片理相间分布，粒径多在100～200 μm之间；黑云母含量约为20%，片状，定向分布，可见碳酸盐化，薄片中呈褐色，发育一组极完全解理，多色性和可吸收性都很明显，正中-正高突起，平行消光，最高干涉色可达Ⅲ级以上；绿帘石含量约为15%，粒状、柱状，一般分布于黑云母集合体中，薄片中具有弱的黄-黄绿色的多色性，颜色分布不均匀，正高突起，最高干涉色可达Ⅱ—Ⅲ级，干涉色明亮，但分布不均匀，可能为黑云母的蚀变产物。次要矿物为方解石，含量约5%，薄片无色透明，有明显的闪突起，最高干涉色是高级白色和珍珠光环色。可见方解石胶结石英颗粒，部分交代黑云母碳酸盐化。副矿物有锆石、磷灰石和榍石等。

图4 厂坝铅锌矿床Ⅱ号矿体下盘安家岔组黑云母石英片岩样品(AJC-2)

3 分析方法与数据处理

在西成铅锌矿田采集安家岔组不同部位岩石样品(AJC-1和AJC-2)5～10 kg。将样品破碎至矿物天然粒度后，采用电磁分离和重液相结合的方法对锆石进行分选。锆石的分选由河北廊坊诚信地质服务有限公司完成，在双目显微镜下选择纯锆石，将具有代表性的晶型完整的锆石颗粒粘贴在环氧树脂表面制备靶标，然后将锆石颗粒研磨到锆石颗粒的中心并抛光；这部分工作在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室样品制备室完成。在西北大学大陆动力学重点开放实验室用阴极发光扫描电镜对锆石的内部结构进行观察并照相。

上述工作完成后，锆石颗粒在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室进行定年，采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)同时分析元素含量和同位素。激光剥蚀系统为GeoLas 2005，ICP-MS为Agilent 7500a。激光剥蚀过程中，采用氧气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度。两种气体在进入ICP之前通过T型接头混合。为提高分析仪器的灵敏度，降低检出限和改善分析精密度[22]，在气流(Ar+He)中加入了少量氮气。分析数据包括20～30 s的背景信号和50 s的样品信号。激光光斑直径为32 μm和24 μm，剥蚀深度20～40 μm，能量为32～36 mJ。样品测试过程以SRM610作为锆石元素含量测定的外标，以哈佛大学国际标准锆石91500作为校正标准，并在开始和结尾用两次GJ-1进行检测验证，每测定5组数据进行2次91500校正，以保证数据的稳定性和消除U-Pb同位素质量分馏及其比值的时间漂移。锆石标准 91500的U-Th-Pb同位素比值推荐值据Wiedenbeck等[23]。

利用ICPMSDATACAL软件完成了数据的离线处理，包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算。在调试数据过程中，选取的光斑直径为32 μm和24 μm，样品信号区间分别采用35 s和30 s。首先调整外标样，在外标样与被测定样的信号积分区间(包括起始位置和时间长度)尽可能一致的前提下，尽可能选择信号平直区间，以保证外标样的准确校正数据。锆石微量元素校正采用MRMC-ISN多外标校正方法，用Zr为内标进行定量计算，以消除单点分析过程中及分析间的激光能量漂移[24-25]。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均值计算均利用美国Berkeley地质年代学中心计算程序Isoplot ver 3.0[26]。单个锆石测试点仪器测试误差为1σ。

对于年轻锆石(<1 000 Ma)，锆石中的低放射性207Pb含量导致207Pb/206Pb值的测量精度较差，206Pb/238U年龄能较好地反映成岩的时代；相反对于老的锆石(>1 000 Ma)，此时207Pb/206Pb年龄的精度高于206Pb/238U(容易受Pb丢失的影响)，一般用207Pb/206Pb年龄来代表岩石的成岩年龄[27]。本次定年206Pb/238U年龄值小于1 000 Ma的锆石一般采用206Pb/238U年龄，否则采用207Pb/206Pb年龄。更加详细的仪器操作条件和数据处理方法与Liu等人[24-25]相同。

4 碎屑锆石U-Pb年代学

4.1 样品AJC-1

样品AJC-1锆石大多无色透明，呈圆形短柱状，部分破碎，粒度较小，磨圆程度强，凹坑、裂隙和包体发育。锆石长轴长度多在30～50 μm之间，少数达60～70 μm，长宽比1:1～2:1。阴极发光图像显示锆石多具有细密振荡环带结构，部分发育有扇形、面状分带，少数呈均质无分带结构(图5)。分析点7、8、17、19等为代表的锆石呈精细的振荡分带，表明岩浆成因；分析点2、9、12等代表的锆石具有较弱的面状、冷杉状分带；分析点13、14代表的锆石基本无分带；其余的呈不同程度的明暗相间分带，部分锆石颜色较亮，可能是由于U、Th含量较低造成的。

图5 样品AJC-1锆石CL图像及U-Pb年龄

锆石定年中通过反射光和透射光分析，尽量避开凹坑、包体、裂隙较多的锆石颗粒，选择阴极发光下各类不同结构的锆石，分析时选用激光斑束直径为32 μm，经分析得到有效数据17组(表2)。

锆石Th、U含量除个别样品较大外，其余均较稳定，U含量介于92×10-6～2 473×10-6之间，均值741×10-6；Th含量介于75×10-6～1 312×10-6之间，均值297×10-6(表2)。Th/U值变化范围为0.10～1.93，平均0.57，均大于0.1，主要介于0.1～0.4之间(图6)。U-Pb年龄值大致可以分为550～900 Ma、1 050～1 450 Ma和2 350～2 400 Ma 3个区间。其锆石U-Pb年龄谱图7所示。

表2 样品AJC-1锆石LA-LCP-MS U-Pb年龄

图6 样品AJC-1和AJC-2锆石Th/U值分布图

图7 样品AJC-1和AJC-2锆石U-Pb年龄直方图

(1)550～900 Ma。该年龄区间内的锆石有13颗，占总有效数的76.5%,峰值出现在700～850 Ma区间。Th/U比值介于0.10～1.93之间，平均值为0.65。在阴极发光作用下，形成了精细的振荡分带或平面分带，表明岩浆成因。大部分锆石是圆形的，有些具有良好的晶体形状。长轴长40～60 μm，长宽比1:1～2:1。最年轻的碎屑锆石年龄为(560±7)Ma。

(2)1 050～1 450 Ma。该年龄区间内的锆石有3颗。Th/U值介于0.18～0.38之间，均值为0.31。阴极发光下，存在明暗交替的振荡分带或面状分带，可能是岩浆成因锆石。锆石多为圆形，长50～60 μm，长宽比1:1～2:1。

(3)2 350～2 400 Ma。该年龄区间内锆石只有1颗，锆石年龄为(2 355±28)Ma，Th/U值为0.22，CL图像显示明暗相间的分带，锆石可能为变质成因，长轴长度约70 μm，长宽比2:1。

4.2 样品AJC-2

样品AJC-2锆石大多无色、浅黄色，透明，以圆形为主，其次为短柱状，部分较破碎。锆石粒径要较样品AJC-1大，磨圆程度较强，凹坑、裂隙、包体发育。锆石长轴长度多在50～80 μm之间，少数达100 μm，长宽比1:1～3:1。阴极发光显示锆石多具细密振荡环带结构，部分发育有扇形、面状分带，少数呈均质无分带结构(图8)。分析点8、10、13、18、19、26、30等代表的锆石呈精细的振荡分带，表明岩浆成因；分析点1、5、7、14、15、23、25、32等代表的锆石具有较弱的面状、冷杉状分带，点16、31代表的锆石基本无分带，其余的呈不同程度的明暗相间分带，可能为变质锆石。锆石粒径打点时选取的激光斑束直径为24 μm，得到34颗锆石的测试数据(表3)。从表3中可以看出，锆石的Th、U含量较稳定，U含量介于60×10-6～681×10-6之间，均值为276×10-6；Th含量介于35.8×10-6～349×10-6之间，均值为129×10-6。Th/U值变化范围为0.12～1.24，平均0.57，主要集中于0.2～0.8(图6)。U-Pb年龄值变化范围为401～3 081 Ma，最大峰值出现在约400 Ma和800 Ma，集中于400～500 Ma、700～1 100 Ma、1 350～1 900 Ma和2 150～3 100 Ma 4个年龄段。其锆石U-Pb年龄的直方图见图7。

图8 样品AJC-2锆石CL图像及U-Pb年龄

表3 样品AJC-2锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄

(1)400～500 Ma。该年龄区间内共有6颗锆石，占总有效数的22.2%,年龄变化范围为401～474 Ma。锆石多为圆形长柱状，长轴长约100 μm，大者达120 μm，长宽比1:1～2:1，磨圆度一般。Th/U比值在0.39～1.01之间，平均0.63。阴极发光显示锆石主要发育振荡环带，明暗分带和平面分带，反映了岩浆的成因。锆石峰值年龄为399～429 Ma，最年轻的碎屑锆石年龄为(401±6)Ma(图6和图7)，谐和度为97%。Th/U比值为0.39，存在明暗相间的振荡带，属岩浆成因。故推断地层的形成年龄应小于(401±6)Ma，推断其形成于早泥盆世之后，与前人将其划归为中泥盆统的认识一致[8,28]。

(2)700～1 100 Ma。这一年龄段有11颗锆石，占总有效数的40.7%，年龄值变化范围为747～1 022 Ma，峰值出现在750～950 Ma之间。锆石多为圆形短柱状，长轴长在100～120 μm之间，部分残缺锆石为80 μm左右，长宽比1:1～2:1。Th/U值介于0.12～1.23之间，平均值为0.57。阴极发光显示锆石主要发育细密振荡环带结构，其次为明暗相间的分带和面状分带结构，属于岩浆成因。

(3)1 350～1 900 Ma。这一年龄段有5颗锆石，占总有效数的18.5%，年龄变化范围为1 413～2 694 Ma，锆石多为浑圆状，长轴长度在80～100 μm之间，长宽比为1:1～2:1。Th/U比值在0.31～0.77之间，平均0.47。阴极发光显示锆石主要发育振荡环带和面状分带，应属于岩浆成因锆石。

(4)2 150～3 100Ma。该年龄区间内共有5颗锆石，占总有效数的18.5%，年龄变化范围为2 179～3 081Ma，峰值区间为2 600～2 750 Ma。锆石多为浑圆状，长轴长度多在60～100 μm之间，长宽比为1:1～2:1。Th/U比值0.18～1.24之间，平均0.57。阴极发光显示锆石主要发育面状分带或均质无分带，可能为岩浆或变质成因。

5 岩石地球化学特征

对安家岔组地层主要岩性的主量元素、微量元素和稀土元素进行了分析。岩石地球化学分析在自然资源部武汉矿产资源监督检测中心(武汉综合岩矿测试中心)完成。采用X射线荧光熔片法(XRF)测定主量元素，将4.0 g四硼酸锂和0.4 g样品混合，放入AAG50型样品熔融装置制成玻璃，用X荧光光谱仪测定。稀土元素测试样品用Na2O2熔融。样品经分离富集后，采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定。采用ICP-AES测定Nb、Th、Zr和Hf。其他微量元素溶于4种酸(HCl, HNO3, HF和HClO4)后用ICP-AES(JY48/JY38P)电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定。

5.1 主量元素

安家岔组黑云母石英片岩(样品AJC-1和AJC-2)富硅、铝，镁、铁含量也较高，SiO2含量为63.94%～68.45%，Al2O3含量为11.56%～15.83%，Fe2O3和MgO含量范围分别为6.66%～7.32%和2.23%～3.44%。各样品的主量元素成分及相关参数值见表4。

表4 安家岔组地层样品主量元素成分(%)及特征参数

利用岩石地球化学成分对本次测定样品进行了原岩恢复。所采用的方法有KA图解、西蒙南图解和DF判别式法等[29-30]。样品的KA图解和西蒙南图解结果如图9所示。

KA图解是周世泰1981年根据755个火成岩和沉积岩的岩石地球化学数据计算[31]编制而成，是利用火成岩和沉积岩中的K值(K2O/(K2O+Na2O))和A值(Al2O3/(Al2O3+CaO+K2O+Na2O))来区分正、副变质岩的一种常用方法。从图9中可以看出，安家岔组矿体下盘的黑云母石英片岩(AJC-2)落入沉积岩区偏泥质-粉砂质岩亚区一侧，它们的原岩可能是泥质-粉砂质岩类。安家岔组小清水沟附近黑云母石英片岩(AJC-1)落入火成岩区域沉积岩区的交界处，原岩性质需借助其他图解进一步判别，但从图9(a)中趋势来看其原岩可能也为泥质-粉砂质岩类。

西蒙南图解是西蒙南在研究芬南西南部早太古代瑞芬期上部地壳岩石的地层和沉积作用时提出来的[30]。图解中重要变量AL、FM、C、ALK和SI都是尼格里值。西蒙南图解被广泛使用，可大致划分出火山岩区和沉积岩区，但不适用于超基性岩、酸性火山岩和钙质碳酸盐岩，其中钙质碳酸盐岩由于C值较大，纵坐标(AL+FM)-(C+ALK)为负值，投点将落于SI横坐标下面。

从本文研究的2个样品的主量元素数据，在西蒙南图解(图9(b))中的投点位置可知，样品AJC-1位于沉积岩区较靠近厚层泥岩一侧，其原岩含泥质成分较高；而AJC-2投点落于火山岩区的边部，靠近沉积岩区与火山岩区的交接部位；结合KA图解(图9(a))中样品AJC-2投点远离火山岩区，推测其原岩可能为泥质粉砂质岩石；考虑到图解的误差性，故认为样品AJC-2的原岩可能为沉积岩。

图9 安家岔组地层变质岩KA图解((a),底图据周世泰[30])和西蒙南图解((b),底图据王仁民等[29])

DF判别式法是Shaw对近2 000个前寒武纪片麻岩样品进行统计分析后提出来的，判别式具体为：DF=10.44-0.21 SiO2-0.32 Fe2O3-0.98 MgO + 0.55 CaO + 1.46 Na2O + 0.54 K2O，如果DF>0，则为火成岩；否则为沉积岩[44]。已有研究表明，对于SiO2含量大于53.5%的变质火成岩和变质沉积岩，DF判别式法的误差率在10%左右[44]。本次采集地层样品中SiO2含量大于53.5%的变质岩用该判别式进行判断，2件样品DF<0(表4)，指示原岩主要为沉积岩。

从上述3种方法的原岩恢复结果可知，2个变质岩样品均为副变质岩，原岩应为沉积岩。原岩可能均为泥质-粉砂质岩类。

5.2 微量元素

安家岔组地层变质岩样品的微量元素测试结果(表5)和原始地幔标准化蜘蛛网图(图10)显示：(1)地层中变质岩具有大离子亲石元素相对富集和相容元素相对亏损的趋势，具有明显的Nb、Ta和Ti负异常，显示典型的壳源岩石特征。(2)大离子亲石元素Rb在2件黑云母石英片岩样品中均高于100×10-6。

图10 安家岔组样品微量元素原始地幔标准化蛛网图

表5 安家岔组地层变质岩微量元素组成(10-6)

5.3 稀土元素

从样品的稀土元素含量(表6)及其球粒陨石和北美页岩标准化配分模式图(图11)可以看出，安家岔组变质岩的稀土特征基本一致。

表6 安家岔组地层变质岩稀土元素组成(10-6)及其特征值

总体来看，样品AJC-1和AJC-2的稀土元素总量(∑REE)分别是162.73×10-6和149.73×10-6，均值156.23×10-6。分析样品的∑REE均低于北美页岩(177×10-6)。

球粒陨石标准化配分图(图11(a))显示，样品均为轻稀土富集的右倾斜型，重稀土元素分馏程度中等。在北美页岩标准化配分图(图11(b))中，轻重稀土曲线相对平坦。2个样品的Ce含量分别为69.9×10-6和61.0×10-6，具有较弱的Ce负异常。Ce负异常的出现一般与沉积环境有关。Murray等[33-34]根据稀土元素分布曲线特征和稀土元素亏损程度，将海相沉积岩的沉积环境分为大陆边缘、洋盆和洋中脊三种类型。大陆边缘沉积物中稀土元素含量较高，轻稀土相对富集，Ce负异常不明显，在0.8～1.3之间(北美页岩标准化)；从陆缘到远洋盆地，稀土元素含量逐渐降低，轻稀土相对缺乏，Ce负异常较为明显，一般小于0.5；而洋中脊附近的Ce负异常更为明显。

图11 稀土元素球粒陨石(a)和北美页岩(b)标准化配分图(球粒陨石和北美页岩数据据文献[32])

6 讨 论

6.1 沉积构造环境

因为碎屑沉积岩包含着丰富的物源区物质组成、构造环境和早期地壳生长演化的信息[35-36]，其地球化学信息已经被广泛应用于制约物源区、恢复沉积盆地构造环境和揭示沉积岩成因[37]。本文初步研究了安家岔组浅变质碎屑沉积岩的地球化学信息特征，以揭示西成地区主要含矿地层安家岔组的沉积构造环境。

产于不同大地构造环境中的岩石具有特定的地球化学特征，通过岩石的化学成分及相关参数可以确定原始岩石的构造环境。Roser和Korsch[37]提出了K2O/Na2O-SiO2图解，用于区分泥岩和砂岩的构造环境，并得到了广泛的应用。从对原岩为泥质-粉砂质样品的构造环境判别结果(图12)可以看出，安家岔组的两个黑云母石英片岩样品(AJC-1和AJC-2)分别位于活动大陆边缘区和被动大陆边缘区。根据Bhatia[39]提出的微量元素图解进行投点，在Th-Sc-Zr/10图解(图13(a))中样品投点落于大陆岛弧区，且分布集中；在La-Th-Sc图解(图13(b))中，样品多落于大陆岛弧区内，少量落于大陆岛弧区的边缘处。

图12 K2O/Na2O-SiO2构造背景区分图解(底图据文献[38])

图13 Th-Sc-Zr/10(a)、La-Th-Sc(b)构造背景区分解图(底图据Bhatia和Crook[39])

综合上述多种方法对地层原岩构造环境的恢复结果可以得出，安家岔组地层中样品原岩的构造环境为活动大陆边缘。

6.2 地层碎屑来源分析

安家岔组碎屑锆石年龄谱显示其年龄主要分布于400～500 Ma、700～1 100 Ma、1 350～1 900 Ma和2 150～3 100 Ma 4个年龄段(图14(a))；华北克拉通自1.85 Ga至三叠纪一直处于稳定的克拉通演化阶段，在年龄谱系上一般表现为缺失这一年龄段的年龄值[23]。华北克拉通石炭纪碎屑锆石年龄分布(图14(h))显示，华北克拉通构造-岩浆热事件主要发生在早中元古代，而缺少1.1～0.4 Ga之间的年龄记录。而扬子克拉通的地层碎屑锆石普遍记录了古生代到新元古代的构造岩浆事件(图14(c)(d)(f)(g))。

通过安家岔组地层中碎屑锆石的年龄直方图与华北板块、扬子板块及北秦岭部分碎屑锆石的年龄谱系(图14)进行对比可以看出，安家岔组地层与扬子板块和北秦岭的亲缘性较强，年龄谱系较为相似，因此推测其碎屑物质源于扬子克拉通与北秦岭地区。

图14 安家岔组及其邻区碎屑锆石年龄谱

6.3 地层形成时代及成矿动力学环境

样品AJC-1锆石年龄集中于700～850 Ma，最年轻的碎屑锆石年龄为(560±7)Ma(图7)。样品AJC-2的锆石年龄中最为集中的峰值为400～500 Ma(图7)，该区间内锆石年龄分布的峰值为399～419 Ma；其中最年轻的碎屑锆石年龄为(401±6)Ma，其颗粒较大，Th/U比值为0.39，发育明暗相间的振荡环带，显示为岩浆成因。根据碎屑锆石下限年龄值，推测地层的时代应晚于(401±6)Ma，可能为早—中泥盆世。

西成地区安家岔组厂坝层岩性为灰色、灰绿色片岩、千枚岩夹少量粉砂岩、大理岩、泥灰岩，局部夹生物灰岩；厂坝地区变质作用较深，为黑云母石英片岩、大理岩、石英岩和白云岩等，赋存有厂坝—李家沟特大型铅锌矿床。焦沟层岩性为微晶灰岩、生物灰岩、点礁灰岩，砂质灰岩和千枚岩；洛坝及外围为绿泥绢云千枚岩、粉砂质千枚岩夹砂岩、条带状泥灰岩夹生物灰岩，赋存有洛坝、郭家沟和洛坝外围(文家山)等大中型铅锌矿床。

安家岔组地层沉积构造环境主要为活动大陆边缘。晚古生代到早中生代随着勉略洋盆的发育到消亡，西秦岭也经历了早期与扬子板块主体裂离和晚期扬子板块与秦岭微板块之间由洋壳俯冲到陆-陆碰撞的造山过程。因此，早期秦岭微板块接收了泥盆系断陷盆地沉积，晚期随着扬子板块与秦岭微板块的汇聚和俯冲-陆陆碰撞作用，勉略洋盆消亡并伴随强烈的印支期岩浆活动，早期的泥盆系等地层受到印支期构造作用改造而发生构造变形。秦岭泥盆系铅锌矿床和印支期花岗岩有关的热液矿床就形成于上述动力学环境。

7 结 论

西秦岭西成铅锌矿田吴家山背斜两翼的安家岔组地层，产有厂坝—李家沟(含小厂坝)特大型铅锌矿床和毕家山、洛坝、郭家沟、洛坝外围(文家山)、向阳山等大中型铅锌矿床以及众多小型铅锌矿床(点)，赋矿岩系由碳酸盐岩-细碎屑岩组成，岩性主要为生物灰岩、千枚岩、大理岩和云母石英片岩。碎屑锆石U-Pb年龄值下限约束指示安家岔组地层时代晚于(401±6)Ma；结合岩石地球化学研究，认为安家岔组地层沉积构造环境以活动大陆边缘为主，沉积碎屑物源来自扬子克拉通与北秦岭地区，可能为早—中泥盆世扬子板块北缘断陷盆地沉积的产物。