西秦嶺甘南早子溝金銻礦床白云石Sm-Nd同位素地球化學及其意義*

于皓丞 李俊 邱昆峰** 勾宗洋 耿建珍, 劉文剛 龐瑤,3 王博雄

1. 地質過程與礦產資源國家重點實驗室，中國地質大學地球科學與資源學院，北京 1000832. 中國地質調查局天津地質調查中心，天津 3001703. 四川省地震局，成都 6100414. 早子溝金礦有限責任公司，合作 7470001.

秦嶺造山帶處于古亞洲洋、特提斯洋和環太平洋三大構造動力學體系的三面圍限之中，地質演化復雜，成礦地質條件優越，礦化類型多樣且密集，是研究碰撞造山和金銻銅鉬多金屬礦床找礦勘查工作的理想地區(Zhaietal., 2004；翟裕生等，2008；Dengetal.，2014a；Yangetal.，2015a；Qiu and Deng，2017)。秦嶺銻礦帶西接昆侖山銻礦帶，并與中亞銻礦帶相連，是近十年來查明的重要銻礦帶(王永磊等，2013)。

早子溝超大型金銻礦床位于西秦嶺造山帶西段同仁-夏河-合作地區，是該區最具代表性的金銻礦床，包括蝕變巖型和脈狀兩種礦化樣式。自1996年被發現以來，該礦床已探獲金金屬量為106噸，平均品位為3.34g/t，銻金屬量為13萬噸，平均品位為1.34%(梁志錄等，2016；韋良喜等，2018；Yuetal.，2019)。前人研究已經基本查明早子溝金銻礦床含礦巖石序列與巖石成因(劉勇等，2012；Suietal.，2018；Yuetal.，2019)、蝕變與礦化空間分帶(代文軍等，2011)、控礦構造(梁志錄等，2016；韋良喜等，2018)和金的賦存狀態(曹曉峰等，2012；包萬榮和劉繼來，2016)。此外，在其成礦年代學方面也開展了不少工作，隋吉祥和李建威(2013)對蝕變脈巖型礦石進行絹云母Ar-Ar年代學研究，得到很好的絹云母坪年齡為230.1±2.3Ma；Suietal.(2018)通過高品位礦石絹云母Ar-Ar年代學研究，認為浸染狀黃鐵礦和毒砂礦化年代為245.6±1.0Ma～242.1±1.0Ma；Qiuetal.(2019)對礦化英安斑巖的熱液獨居石進行原位LA-ICP-MS定年表明早子溝礦床蝕變巖型礦化形成于209±2Ma。然而，對于脈狀金銻礦化的年代則鮮有約束，這也造成對于兩種礦化樣式的時間和成因關系存在分歧。

此外，已有研究對于該礦床的成礦物質來源也存在爭議。曹曉峰等(2012)通過石英氫氧同位素分析認為早子溝成礦流體主要是來自于大氣降水的循環作用，未受到印支期及燕山期巖漿活動的影響。包萬榮和劉繼來(2016)基于硫同位素和巖礦地球化學特征認為早子溝礦床成礦流體為以原生巖漿水和變質成因水為主的多源混合熱液。陳瑞莉等(2018)和Suietal.(2018)通過硫鉛同位素組成特征認為早子溝礦床成礦流體主要為巖漿熱液來源，并在巖漿侵位過程中萃取沉積地層的還原硫。上述分歧制約了對該礦床成因的深入認識以及在西秦嶺造山帶西段同仁-夏河-合作地區的礦產勘查。

Sm-Nd同位素體系易保持封閉，抗風化、蝕變的能力強，在已發生Rb、Sr遷移的體系中仍能穩定存在(Farmer and Depaolo，1987)。因此，147Sm衰變形成的143Nd在含鈣礦物中替代Ca2+，易在礦物晶格中保存下來。得益于此，方解石(Suetal.，2009；王加昇和溫漢捷，2015)、白云石(張宗清等，2001)、螢石(彭建堂等，2003；衣龍升等，2016)和白鎢礦(Liuetal.，2007；彭建堂等，2008；劉善寶等，2017)等含鈣熱液礦物的Sm-Nd同位素體系得到越來越廣泛的應用。一方面，Sm-Nd同位素體系可作為地質體精確定年的有效手段；另一方面，Nd同位素組成也可以示蹤成礦流體的來源與演化，進而確定礦床成因(彭建堂等，2003；Barkeretal.，2009；陳恒等，2012；劉善寶等，2017)。因此，在野外調研基礎上，本文選擇早子溝金銻礦床脈狀礦化中與輝銻礦和自然金密切共生的白云石為研究對象，系統分析了其Sm、Nd同位素組成，探討成礦流體來源，為西秦嶺同類型金銻礦床的研究提供參考。

1 區域地質與礦床地質

1.1 區域地質

圖1 秦嶺造山帶構造分區圖(a)和甘南地區區域地質簡圖及礦床分布圖(b)(據Qiu and Deng，2017修編)Fig.1 Major tectonic domains of China and the location of the Qinling Orogenic Belt and the location of the study area (a) and simplified geological map of the Gannan area of the Western Qinling Orogen showing distributions and ages of the Triassic granitoids and ore deposits (b) (modified after Qiu and Deng，2017)

秦嶺造山帶橫亙中國中部，是中央造山帶的重要組成部分(張國偉等，2001；Deng and Wang，2016；Qiuetal.，2016a；Wuetal.，2018；Zhaoetal.，2019)。其北以靈寶-魯山-舞陽斷裂為界與華北板塊和祁連造山帶相鄰，南以勉略-巴山-襄廣斷裂為界與松潘甘孜地體、碧口地體和華南板塊相接(圖1a；Dengetal.，2015a，b；Yangetal.，2015b； Dong and Santosh，2016；Qiuetal.，2018)。自北往南，秦嶺造山帶被洛南-欒川斷裂和商丹縫合帶分隔，依次劃分為華北板塊南緣、北秦嶺和南秦嶺(Dengetal.，2014b；Duanetal.，2016；Qiuetal.，2016b)。華北板塊南緣主要包括新太古代-古元古代角閃巖相-麻粒巖相變質基底、中元古代裂谷成因火山巖、中新元古代海相沉積物、新元古代冰磧巖、寒武-奧陶紀被動大陸邊緣沉積物和白堊紀紅層(Dongetal.，2016；Dengetal.，2017a)。北秦嶺主要由被逆沖斷層或韌性剪切帶分隔開的寬坪群、二郎坪群和秦嶺群組成。其中，寬坪群主要由代表華北板塊與北秦嶺在新元古代縫合的蛇綠巖和變質碎屑巖組成，二郎坪群主要發育古生代商丹洋向北俯沖形成的弧后盆地蛇綠巖，秦嶺群主要巖石組合為古元古代片麻巖、角閃巖和大理巖(張國偉等，2001；Dongetal.，2016)。南秦嶺主要出露新元古代變質火山沉積巖和古生代碎屑巖、碳酸鹽巖(Dong and Santosh，2016；Dengetal.，2017b)。

西秦嶺造山帶是秦嶺造山帶的西延部分，被認為是東古特提斯洋的一個分支。其東以徽成盆地和佛坪穹窿為界與東秦嶺相隔，地理位置大致沿寶成鐵路一線(Lietal.，2015a；Qiu and Deng，2017)。西秦嶺造山帶經歷了元古代到中生代晚期華南、華北板塊之間的多階段拼接歷程(張國偉等，2001；Deng and Wang，2016；Gengetal., 2017)。區域內廣泛出露的泥盆紀至中三疊世沉積地層記錄了與這次俯沖和碰撞相關的變形歷史，而前寒武紀基底地層則很少出露(Zhangetal.，2014；Yangetal.，2016)。作為中國大陸中部構造巖漿帶的重要組成部分，西秦嶺造山帶巖漿活動頻繁，廣泛發生在前寒武紀早期的基底演化至中新生代陸內疊覆造山的各構造演化階段(Dong and Santosh，2016；Dongetal.，2016)。中生代巖漿活動亦十分發育，數百個三疊紀花崗巖體侵入整個古生代商丹縫合帶和三疊紀阿尼瑪卿-勉略縫合帶之間，并在隨后的抬升剝蝕作用下廣泛出露(Lietal.，2015b；Zhangetal.，2016)。西秦嶺造山帶內的斑巖-矽卡巖礦床的時空分布就與這些印支期侵入巖體密切相關(Qiuetal.，2017)。

同仁-夏河-合作地區位于西秦嶺造山帶的西段(圖1a)，區內主要發育晚古生代-早中生代原巖為海相沉積巖的綠片巖相板巖和三疊紀侵入巖，并有少量二疊紀火山巖和白堊紀火山沉積巖出露(圖1b)。該區主構造線為北西向，發育北西向新堡-力士山復背斜和夏河-合作斷裂，并以夏河-合作斷裂及其延長線為界可進一步劃分為北東部和南西部(梁志錄等，2016；韋良喜等，2018；Suietal.，2018)。北東部主要發育數十個三疊紀花崗質巖基和與之具有密切成因聯系的斑巖-矽卡巖銅(金、鐵)礦床，如德烏魯銅礦床、南辦銅礦床和崗以銅礦床。花崗質巖基侵位年齡集中于250～235Ma，其形成與古特提斯洋板塊的北向俯沖有關(Qiuetal.，2018)。南西部以出露多期中酸性巖株、巖席和巖脈為特征，并發育脈狀、浸染狀金銻礦床，如早子溝金銻礦床、早仁道金銻礦床和加甘灘金礦床(Qiu and Deng，2017；Gouetal.，2019)。

1.2 礦床地質

早子溝金銻礦床位于甘肅省甘南藏族自治州合作市那吾鄉(34°57′56″ N、102°48′41″ E)，目前由甘肅省合作早子溝金礦有限責任公司開采，年處理礦石60萬噸(梁志錄等，2016)。礦區出露地層主要為三疊系古浪堤組，其主要巖石組合為灰綠色、灰褐色硅質板巖、粉砂質板巖、泥質板巖、石英砂巖和粉砂巖(圖2；梁志錄等，2016；Suietal.，2018；Yuetal.，2019)。礦區發育有大量主體走向為北東向和北北東向的中酸性巖脈和巖席，侵入三疊系古浪堤組板巖中，主要包括石英閃長斑巖、英安斑巖、閃長玢巖、流紋斑巖和花崗閃長巖(Suietal.，2018；Yuetal.，2019)。早子溝金銻礦床的構造應力場包括5個階段：(1)主應力方向為NNE向的基底變形階段，產生NWW向脆韌性斷裂；(2)主應力方向為NE向的區域變形及巖漿侵位階段，產生NW向脆韌性褶皺、斷裂；(3)主應力方向為NE向的早期成礦階段，產生NW向壓扭逆沖，SN向扭性、NE向左旋張扭；(4)主應力方向為NNW向的晚期成礦階段，產生NE向左旋壓扭，SN向張扭、NW向右旋張扭；(5)主應力方向為SN向的成礦后階段，產生NNE向左旋張性斷裂(梁志錄等，2016；韋良喜等，2018)。

截至2012年底，整個礦區共圈定金銻礦體143個，按產狀可分為陡傾斜礦體和緩傾斜礦體兩種。共有16個礦體金資源量大于1t，其中Au1、Au9和M6礦體占早子溝金銻礦床總儲量超過40%。Au1礦體產于F24逆斷層中，是早子溝金銻礦床規模最大的礦體，探獲金金屬量約20t(圖3a, b)。Au1礦體圍巖為英安斑巖和板巖，產狀為330°～345°∠64°～83°。礦體金品位為1.00～11.20g/t，平均品位3.47g/t。Au9礦體產于F21左行逆斷層中，探獲金金屬量約15t(圖3c)。Au9礦體圍巖為板巖，整體走向55°，傾角較陡，約80°。礦體金品位為1.02～21.90g/t，平均品位3.46g/t。M6礦體產于F3正斷層中，探獲金金屬量約15t(圖3d)。該礦體圍巖為英安斑巖和板巖。礦體總體走向80°，傾角較緩，約25°。礦體金品位為1.01～12.97g/t，平均品位4.01g/t(Yuetal.，2019)。

早子溝金銻礦床主要發育蝕變巖型(浸染狀、細脈狀、網脈狀)(圖3a)和脈狀礦化樣式(圖3b, d)。蝕變巖型礦化產于侵入巖和板巖中，金屬礦物以黃鐵礦和毒砂為主(圖4a, b)，是大部分陡傾斜礦體(Au1等)的主要礦化樣式。脈狀礦化分為兩種，分別為金屬硫化物-石英-白云石脈型(圖3d)和赤鐵礦化白云石-硫化物脈型(圖3c)。金屬硫化物-石英-白云石脈型礦化金屬硫化物含量高，約占50%，局部可見純金屬硫化物脈(圖3b)。金屬硫化物主要為輝銻礦(70%)，其次為閃鋅礦(10%)、黃鐵礦(5%)、毒砂(5%)，可見自然金(圖4c, d)。赤鐵礦化白云石-硫化物脈型礦化以粗晶白云石為特征，白云石粒徑可達8cm。金屬硫化物約占20%，以赤鐵礦為主(15%)，其次有少量黃鐵礦(3%)。赤鐵礦化白云石-硫化物脈型礦化僅產于Au9等少量礦體，金屬硫化物-石英-白云石脈型產于緩傾斜礦體和部分陡傾斜礦體中。

圖2 西秦嶺甘南地區早子溝金銻礦床地質簡圖(據梁志錄等，2016；Yu et al.，2019修編)Fig.2 Sketch geologic map of the giant Zaozigou Au-Sb deposit in the West Qinling, China (modified after Liang et al.，2016；Yu et al.，2019)

圖3 早子溝金銻礦床典型礦化樣式(a)陡傾斜浸染狀礦化；(b、c)陡傾斜脈狀礦化；(d)緩傾斜脈狀礦化Fig.3 Field and underground exposure showing mineralization styles of the Zaozigou Au-Sb deposit(a) disseminated ores in nearly vertical orebody；(b, c) load veins in nearly vertical orebody；(d) low-angle lode veins

圖4 早子溝金銻礦床礦石顯微特征(a)浸染狀礦化英安斑巖的毒砂、黃鐵礦；(b)硫化物細脈狀礦化板巖的毒砂、黃鐵礦；(c、d)輝銻礦-石英-白云石脈狀礦化的輝銻礦、石英、白云石、自然金. Apy-毒砂；Py-黃鐵礦；Stb-輝銻礦；Au-自然金；Qz-石英；Dol-白云石Fig.4 Photomicrographs of ore samples at the Zaozigou deposit(a) pyrite and arsenopyrite as disseminated aggregates in porphyritic dacite; (b) pyrite and arsenopyrite veinlet in slate; (c, d) auriferous stibnite-quartz-dolomite vein. Apy-arsenopyrite; Py-pyrite; Stb-stibnite; Au-native gold; Qz-quartz; Dol-dolomite

早子溝金銻礦床圍巖蝕變受構造控制，蝕變程度較弱(梁志錄等，2016；韋良喜等，2018)，主要發育黃鐵礦化、毒砂化、輝銻礦化、絹云母化、硅化和碳酸鹽化蝕變。金屬礦物主要為輝銻礦，其次為黃鐵礦、毒砂、閃鋅礦、赤鐵礦，并有少量黃銅礦、黝銅礦、自然金。自然金呈他形，主要產于輝銻礦、石英和白云石的裂隙和晶隙中(圖4c, d)。不可見金主要賦存于黃鐵礦和毒砂晶格中。非金屬礦物主要為石英、白云石、長石、絹云母、黑云母、綠簾石(圖4)。根據礦脈穿插關系與礦物共生組合，可將早子溝礦床成礦作用劃分為黃鐵礦-黃銅礦-黝銅礦-石英-絹云母(I)、黃鐵礦-毒砂-石英-絹云母(II)、輝銻礦-閃鋅礦-石英-白云石-自然金(III)和輝銻礦-石英-白云石(IV)四個階段(圖5)。

2 樣品采集及分析方法

本次研究選取早子溝金銻礦床Au1礦體輝銻礦-石英-白云石-自然金脈中的白云石為研究對象，選擇2個中段(2760m、2860m)、4個位置共采集9塊輝銻礦-石英-白云石-自然金礦脈樣品進行白云石的Sm-Nd同位素測試工作(表1)。樣品呈灰黑色，主要礦物為輝銻礦、石英和白云石，有少量自然金、黃鐵礦、毒砂。其中，金屬礦物輝銻礦呈自形針狀、長柱狀或他形粒狀，具有多色性，呈白-灰白-深灰反射色，發育聚片雙晶；自然金呈他形粒狀，多分布于輝銻礦、石英內或輝銻礦、石英和白云石間隙中。非金屬礦物石英呈他形粒狀，白云石呈自形板狀。

將野外采集的樣品清洗后粉碎至40～60目，在雙目鏡下挑選白云石。將初選樣品用超凈水沖洗并低溫蒸干，再使用雙目鏡將白云石挑純至99%以上。最后將純凈的白云石樣品使用瑪瑙研缽研磨至200目以下，進行Sm-Nd同位素測試工作。白云石的Sm-Nd同位素分析工作在中國地質調查局天津中心同位素年代學實驗室完成。將溶解后的白云石樣品溶液均勻分成兩份，其中一份加入適量149Sm-146Nd混合稀釋劑，待分離純化后用于測定Sm、Nd含量。另一份溶液待分離純化后用于Nd同位素比值測定。Sm-Nd分離流程采用傳統AG50W×12陽離子交換樹脂和P507樹脂相結合的分離流程。Sm、Nd同位素測試均在TRITON熱電離質譜儀上進行。由同位素稀釋法原理計算得出Sm、Nd含量和147Sm/144Nd同位素比值，利用146Nd/144Nd=0.7219進行質量分餾校正。國際標樣LRIG用于監控儀器狀態，測定結果為143Nd/144Nd=0.512203；國際標樣BCR-2用于監控分析方法的可靠性，測定結果為Sm=6.521×10-6，Nd=28.626×10-6，147Sm/144Nd=0.1377，143Nd/144Nd=0.512655(表1)，位于標準值(0.512635±0.000029)范圍內。實驗室全流程空白：Nd小于81×10-9，Sm小于74×10-9。具體實驗分離流程和儀器測試參數詳見劉文剛等(2018)。等時線年齡用ISOPLOT程序計算。

圖5 早子溝金銻礦床礦物生成順序圖實線代表礦物含量相對高，虛線代表礦物含量相對低Fig.5 Paragenetic sequence of the Zaozigou deposit interpreted from cross-cutting relationships, ore textures and sulfide assemblagesThe black full lines indicate high abundance and the black dashed lines represent minor amounts

表1 早子溝金銻礦床白云石Sm-Nd同位素組成

Table 1 The Sm-Nd isotopic compositions of the dolomites in the Zaozigou Au-Sb deposit

樣品號位置Nd(×10-6)Sm(×10-6)147Sm/144Nd143Nd/144Nd1/NdεNd(0)εNd(t)tDM2 (Ma)ZZG282860中段2.464 1.179 0.2891 0.5121410.41 -9.70-12.192003ZZG292860中段3.471 1.157 //0.29 ZZG392860中段18.94 4.121 0.1315 0.5118620.05 -15.13-13.382075ZZG402860中段22.76 4.918 0.1306 0.5118470.04 -15.42-13.662097ZZG412860中段19.04 4.223 0.1340 0.5118550.05 -15.26-13.602091ZZG422760中段3.903 1.452 //0.26 ZZG432760中段0.56670.3221 //1.76 ZZG442760中段8.762 2.307 0.1592 0.5119430.11 -13.56-12.562001ZZG452760中段6.580 2.067 0.1899 0.5119520.15-13.37-13.192028BCR-228.636.5210.13770.512655LRIG0.512203

注：εNd(t)選擇210Ma計算，詳見正文4.2的討論；“/”代表低于檢出限

圖6 早子溝金銻礦床白云石Sm-Nd等時線圖(a)和1/Nd-143Nd/144Nd圖(b)Fig.6 Sm-Nd isochron ages (a) and 143Nd/144Nd vs. 1/Nd (b) of dolomites in the Zaozigou Au-Sb deposit

3 分析結果

早子溝金銻礦床白云石Sm-Nd元素含量和同位素組成見表1。白云石Sm含量為0.3221×10-6～4.918×10-6，Nd含量為0.5667×10-6～22.76×10-6。有3個樣品147Sm/144Nd和143Nd/144Nd低于檢出限。其余6個樣品147Sm/144Nd和143Nd/144Nd分別為0.1306～0.2891和0.511847～0.512141，可構筑一條Sm-Nd等時線，t=273±59Ma(n=6；MSWD=50)，初始143Nd/144Nd=0.511626。其中4個樣品可構筑一條誤差更小的等時線，t=282.5±5.1Ma(n=4；MSWD=1.6)，初始143Nd/144Nd=0.5116053(圖6)。白云石εNd(0)為-15.42～-9.70，εNd(t)為-13.66～-12.19，tDM2為2033～2097Ma。

4 討論

4.1 Sm-Nd體系及其局限性

隨著19世紀末衰變定律的發現，同位素地質年代學興起，國內外學者對礦床的同位素年代學進行了大量探索，成礦年代學也有了較大的發展(Yangetal.，2014；McNaughton and Rasmussen，2018)。近年來，大量高精度、高靈敏度的實驗儀器，特別是同位素質譜儀的研發與投入使用，使同位素定年技術有了長足的進步，礦床同位素定年研究方面也發展出很多方法。常用方法有：對熱液含鈾副礦物(鋯石、獨居石、金紅石、磷釔礦等)的U-Pb、Pb-Pb法(如邱昆峰和楊立強，2011；Tayloretal.，2015)；對絹云母的Ar-Ar分步加熱法(如Yangetal.，2014；Dengetal.，2015c)；對方解石、閃鋅礦的Rb-Sr法(如Yang and Zhou，2001；Tianetal.，2014；Xiongetal., 2019)；對金屬礦物(輝鉬礦、毒砂、黃鐵礦)的Re-Os法(如Chuetal.，2015)；對螢石、閃鋅礦、方解石等礦物的Sm-Nd或Rb-Sr法(如Pengetal.，2003；Liuetal.，2007)等。早子溝金銻礦床有蝕變巖型礦化和脈狀礦化兩種礦化樣式，脈狀礦化礦石中礦物組分比較簡單，主要包括輝銻礦、石英和白云石，缺乏或不含輝鉬礦、毒砂、黃鐵礦、絹云母等定年礦物。所以迄今為止，早子溝乃至西秦嶺地區脈狀金銻礦化成礦年齡數據尚少有發表。

前人對早子溝金銻礦床圍巖進行了較為詳細的年代學研究工作。古浪堤組板巖通過孢粉組合對比被認定沉積年代為中晚三疊世(徐亞東等，2007)；侵入古浪堤組板巖的中酸性巖脈和巖席侵位年齡為約250～215Ma，主要包括石英閃長斑巖(248.9±1.4Ma～244.8±1.0Ma，LA-ICP-MS 鋯石U-Pb；Suietal., 2018)、英安斑巖(246.1±5.0Ma、248.1±3.0Ma，LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb；Yuetal., 2019)、花崗閃長斑巖(242.6±0.6Ma、233.4±1.5Ma，LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb；第鵬飛，2018)和閃長玢巖(237.5±1.4Ma，LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb；Suietal., 2018；215.5±2.1Ma、216.6±2.4Ma，SHRIMP 鋯石U-Pb；劉勇等，2012)等。因此，具有明顯地質穿切關系的后生脈狀金-銻礦化年齡不可能早于250Ma。早子溝金銻礦床脈狀礦化輝銻礦、金、石英、白云石密切共生，白云石的形成時間可以直接代表輝銻礦和金的成礦年代。本次白云石Sm-Nd同位素等時線結果為282.5±5.1Ma，明顯早于礦床圍巖，因此該同位素等時線無效。

Sm-Nd同位素定年需要滿足四個條件：(1)相對于Sm、Nd元素而言，目標礦物結晶后要處于封閉狀態；(2)熱液具有均一的初始Nd同位素；(3)目標礦物從熱液體系沉淀生成后要含有足夠的Sm、Nd元素；(4)目標礦物要有較大的Sm/Nd分餾，能夠構筑等時線(Pengetal.，2003；Barkeretal.，2009；Tianetal.，2014；劉善寶等，2017)。顯微巖相學研究表明，早子溝金銻礦床脈狀金銻礦石中的白云石透明且不含包裹體。同時，在分析測試過程中，對溶解在稀鹽酸中的白云石樣品進行離心，然后再進行化學分離，這能夠有效地分離任何硅酸鹽包裹體，保證測試結果代表白云石樣品本身，免受富含稀土的硅酸鹽礦物包裹體的干擾。Cherniak(1998)指出因Sm、Nd等稀土元素在方解石、白云石等含鈣礦物中擴散速率低，認為這些礦物從熱液沉淀結晶時，其Sm-Nd同位素體系可以保持封閉狀態。方解石、白云石、螢石的Sm-Nd同位素定年在黔西南等地區的銻礦床已經得到成功應用(彭建堂等，2003；王加昇和溫漢捷，2015；孫國濤等，2016)，這表明在脈狀銻礦床中的碳酸鹽礦物可以滿足Sm-Nd同位素定年的礦物封閉條件。白云石的Sm-Nd等時線圖顯示六個樣品的初始Nd同位素大致相同，為0.511626，這也排除了成礦流體初始Nd同位素組成不均一的可能(圖6a)。本次研究所獲得的白云石Sm和Nd含量最高可達4.918×10-6和22.76×10-6也足以滿足Sm-Nd同位素定年需求(表1)。

白云石1/Nd-143Nd/144Nd圖顯示1/Nd與143Nd/144Nd之間存在良好的線性關系(圖6b)，暗示143Nd/144Nd值的變化受1/Nd值變化控制，而受147Sm/144Nd影響微弱，表明白云石Sm/Nd分餾很弱。另外，Nd同位素暗示早子溝礦床碳酸鹽礦物中的Nd來源于揚子克拉通北緣或南秦嶺的古元古代結晶基底(詳見4.2)。這表明成礦流體可能混染了這一古老源區物質，導致本次白云石Sm-Nd同位素定年的結果(282.5±5.1Ma)明顯早于圍巖(約250Ma)。因此，白云石Sm/Nd分餾很弱且可能混染了古元古代結晶基底物質是導致早子溝金銻礦床白云石無法構筑有效的Sm-Nd同位素等時線的原因。除早子溝超大型金銻礦床外，西秦嶺甘南地區還發育有早仁道中型金銻礦床、老豆中型金銻礦床、大溝頂中型銻礦床、美秀南小型銻礦床、張旗小型銻礦床、大寺坡小型銻礦床等一系列脈狀(金)銻礦床(圖1b；Jinetal.，2017；Gouetal.，2019)。白云石Sm-Nd同位素體系因其局限性可能同樣無法為這些相似脈狀(金)銻礦床提供正確的年代學信息。

圖7 早子溝金銻礦床白云石εNd(t)值與秦嶺及其周邊地區對比圖數據來源：Li et al., 1996；張宗清等，2002，2006；Xu et al.，2002，2008；閆全人等，2004；Zhang et al.，2007a, b；Xiao et al.，2007；Qin et al.，2008，2009，2010，2013；Jiang et al.，2010；劉協魯等，2014；Yang et al.，2015b；郭耀宇，2016；第鵬飛，2018Fig.7 εNd(t) values of dolomites from the Zaozigou Au-Sb deposit, with comparison to those from Qinling and its adjacent areas

4.2 成礦流體來源

前人對早子溝金銻礦床進行了絹云母、石英H-O和白云石C-O同位素研究工作。根據絹云母-水同位素平衡分餾方程計算，I、II階段成礦熱液δ18OH2O值為10.1‰～12.4‰，δDH2O值為-56‰～-76‰，靠近巖漿水區域(隋吉祥和李建威，2013)。根據石英-水同位素平衡分餾方程計算，III、IV階段成礦熱液δ18OH2O值為-0.1‰～8.0‰，δDH2O值為-85.1‰～-99.2‰，落于變質水或巖漿水與大氣降水混合區域(隋吉祥和李建威，2013；第鵬飛，2018)。這表明早子溝金銻礦床成礦流體可能來源于變質水或巖漿水與大氣降水的混合。隋吉祥和李建威(2013)報道了成礦晚期白云石δ13C 為-6.45‰～-3.65‰，δ18O為6.76‰～7.86‰，并據此認為成礦流體具有地幔來源屬性。然而，Barkeretal.(2009)指出碳酸鹽礦物的C、O、Sr同位素在流體運移過程中極容易發生均一化，導致其無法準確示蹤。Goldfarb and Groves(2015)也認為在流體運移、礦物沉淀的水巖反應過程中查明成礦流體中的碳源是十分困難的。早子溝金銻礦床在成礦晚期成礦流體發生了深部流體與大氣降水的混合和均一作用，因此導致白云石的C、O、Sr同位素不能有效示蹤成礦流體來源。

相比于C、O、Sr元素，Nd元素地球化學穩定性更好，在區域變質、熱液活動、蝕變改造過程中其同位素組成極少發生均一化(Farmer and Depaolo，1987；Barkeretal.，2009；Liuetal., 2018)。因此，Nd同位素可以用來示蹤沉淀白云石的成礦流體的源區(彭建堂等，2008；郭耀宇，2016；Liu and Hou，2017)。如前所述，本次研究中沒有構筑出有效的白云石Sm-Nd同位素等時線年齡，早子溝地區巖漿巖侵位年齡限定在215～250Ma，韋良喜等(2018)根據應力場分析認為脈狀銻金礦化可能發生在印支晚期，略晚于215Ma。Qiuetal.(2019)通過對與成礦密切相關的熱液獨居石進行原位LA-ICP-MS年代學研究，表明早子溝礦床浸染狀黃鐵礦和毒砂礦化形成于約210Ma。因此，本文選擇210Ma來計算早子溝金銻礦床白云石的εNd(t)值。

早子溝白云石εNd(0)為-15.42～-9.70，εNd(t)為-13.66～-12.19，變化范圍相對較窄，表明樣品源區相同。前人對西秦嶺造山帶及鄰區不同地質體的Nd同位素特征進行了統計，西秦嶺印支期巖漿巖εNd(t)為-11.55～-3.05，中位數為-6.42；東秦嶺印支期巖漿巖εNd(t)為-6.97～-0.43，中位數為-4.25；松潘甘孜地體印支期巖漿巖εNd(t)為-11.43～0.00，中位數為-6.10；碧口地體印支期巖漿巖εNd(t)為-9.45～-3.19，中位數為-6.80；碧口地體火山巖系εNd(t)為-18.12～8.24，中位數為-8.81；松潘甘孜地體淺變質沉積巖εNd(t)為-16.19～1.91，中位數為-4.88；勉略縫合帶蛇綠巖εNd(t)為3.15～9.25，中位數為6.07；南秦嶺前寒武結晶基底為-31.51～4.25，中位數為-4.33；揚子克拉通北緣前寒武結晶基底為-26.19～2.34，中位數為-3.84(圖7；Lietal., 1996；Xuetal., 2002, 2008；張宗清等，2002，2006；閆全人等，2004；Xiaoetal.，2007；Zhangetal.，2007a, b; Qinetal.，2008，2009，2010，2013；Jiangetal.，2010；Yangetal.，2015b；郭耀宇，2016)。劉協魯等(2014)測得西秦嶺柴瑪金礦床主成礦階段碳酸鹽礦物εNd(t)為-13.46～-13.21，第鵬飛(2018)測得早子溝地區巖漿巖圍巖εNd(t)為-14.85～-10.06。這些數據與早子溝金銻礦床白云石εNd(t)值(-13.66～-12.19)接近，落于揚子克拉通北緣和南秦嶺的前寒武結晶基底范圍內，而不同于秦嶺其他地區印支期巖漿巖，碧口地區巖漿巖、火山巖，松潘甘孜地區巖漿巖、濁積巖、古生代基底等，暗示早子溝礦床白云石可能與本區英安斑巖來源相同，均來自揚子克拉通北緣或南秦嶺的前寒武結晶基底(圖7)。第鵬飛(2018)通過全巖主微量元素分析表明巖漿巖圍巖為偏鋁質到過鋁質巖石，屬于高鉀鈣堿性系列未分異的花崗巖。這些花崗巖圍巖εNd(t)為-12.5～-8.9，Hf的tDM2為1837～2076Ma，暗示它們來自于古元古代地殼的再改造作用(Yuetal.，2019)，可能起源于高壓、低溫條件下古元古代鎂鐵質地殼的部分熔融(第鵬飛，2018)。同時，早子溝地區英安斑巖Nd的tDM2為1882～2210Ma(第鵬飛，2018)，早子溝金銻礦床白云石Nd的tDM2為2033～2132Ma。這表明早子溝金銻礦床脈狀金-銻礦化中白云石、英安斑巖圍巖和柴瑪金礦床中碳酸鹽礦物的Nd很可能來自揚子克拉通北緣或南秦嶺的古元古代結晶基底。

5 結論

(1)Nd同位素特征表明早子溝礦床脈狀金銻礦化中的白云石與英安斑巖圍巖具有相同的Nd源區，且很可能來自揚子克拉通北緣或南秦嶺的古元古代結晶基底。

(2)早子溝金銻礦床成礦期熱液白云石Sm-Nd同位素等時線定年為282.5±5.1Ma，早于礦床圍巖，與地質事實不符。這種假等時線產生的原因可能是白云石Sm/Nd分餾很弱且成礦流體混染了古元古代結晶基底物質，這一認識將為西秦嶺同類型金銻礦床的年代學研究提供參考。白云石Sm-Nd同位素體系可能同樣無法為該類型金銻礦床提供正確的年代學信息。

致謝 論文的完成得益于鄧軍教授、楊立強教授、張靜教授的指導和幫助，得益于與曾云川博士、張瑞忠博士、郭耀宇博士、郭林楠博士、高雪博士和鮑新尚博士的探討。周新華研究員和兩位匿名審稿人對論文初稿提出了寶貴的修改意見，加深了我們對Sm-Nd同位素體系的認知和思考。野外工作得到早子溝金礦有限責任公司姜桂鵬、于明海、周飛、郭俊利、朱銳、南福定、楊騰霧和甘肅省地礦局梁志錄、金鼎國、麻紅順等老師的幫助與支持。經濟地質學家協會基金委員會Hugh McKinstry 基金(Hugh McKinstry fund from Society of Economic Geologists Foundation，Inc.)資助了本研究。在此一并表示衷心感謝。

謹以此文祝賀翟裕生院士九十華誕，感謝翟先生為礦床學與區域成礦學做出的杰出貢獻！