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斑岩-矽卡岩铜矿床是产于中酸性侵入岩及其内外接触带附近的岩浆热液矿床，迄今为止为全球提供了超过75% Cu、50% Mo和20% Au的资源储量（Meinert et al.，2005；Sillitoe，2010）。经典的成矿理论是基于俯冲带岩浆弧环境斑岩铜矿床建立起来的（Lowell et al.，1970；Sillitoe，1997）。近年来的研究表明，斑岩-矽卡岩铜矿床还可以产于与俯冲直接无关的非弧环境（如冈底斯和东秦岭成矿带；Chang et al.，2019；侯增谦等，2020；Chen et al.，2022）。斑岩-矽卡岩矿床通常具有多阶段性成矿特征（Yang et al.，2016），许多斑岩矿床的金属富集和沉淀是多阶段岩浆作用的结果，叠加成矿作用包括不同岩浆成矿事件的叠加和同一成矿事件中持续性、周期性的多阶段岩浆（Hong et al.，2021）。因此，精确厘定不同类型岩浆和相关成矿事件，具有重要的科学价值和实践意义。
东秦岭造山带是由华北板块和扬子板块经历了长期多期的俯冲-碰撞-伸展作用所形成的叠合型造山带（图1a），同时是中国重要的Mo-Au-Pb-Zn为主的多金属成矿带（Mao et al.，2008；Wu et al.，2013；张国伟等，2019）。其中，斑岩-矽卡岩钼矿床和脉状金矿床是最重要的2类矿床（Mao et al.，2002；Cao et al.，2017）。秦岭经历了3个主要的构造演化阶段，分别为新元古代基底形成阶段、古生代主造山板块构造演化阶段和中生代的陆内演化阶段（张国伟，2001）。其中，已探明的超大型-大型钼矿床主要与中生代岩浆活动密切相关，主要发育233~221 Ma、148~138 Ma和131~112 Ma三期成矿事件（卢欣祥等，2002；Mao et al.，2008）。近年来，在南秦岭柞水-山阳地区发现了与多个中小型规模斑岩-矽卡岩型Cu多金属矿床，已有的年龄集中在140~150 Ma，包括池沟、小河口、冷水沟、双元沟等矿床（图1b；谢桂青等，2012；陈雷等，2014），形成于构造体制转换导致的陆内伸展环境（Chen et al.，2022）。
池沟是柞水-山阳矿集区新发现的中型规模斑岩-矽卡岩型铜钼矿床（图2），预测矿石量和铜平均品位分别为63.6 Mt和0.22%（任涛等，2014）。矿区内存在多个小岩体和岩脉，在地表主要出露黑云二长花岗岩和石英闪长斑岩（图2）。黑云二长花岗岩主要出露在矿区南部，发育钼铜矿化，其锆石U-Pb年龄为146 Ma（Xie et al., 2015）。石英闪长斑岩主要发育在北部地表，呈多个岩脉和透镜体产出，主要发育以铜钼为主的矿化，其成岩年龄约145 Ma（谢桂青等，2012）。对石英闪长斑岩岩体中与黄铜矿共生的辉钼矿Re-Os定年，将其铜钼成矿年龄限定在148 Ma左右（任涛等，2014）。根据年代学、同位素地球化学等初步研究，研究认为钼矿主要与黑云二长花岗岩相关；而铜矿形成与石英闪长斑岩密切相关（王瑞廷等，2008；谢桂青等，2012；任涛等，2014；Zhang et al.，2020）。近年，池沟矿区北部实施较深的钻孔（ZK701，1615 m），发现了多层铜矿体和新的细粒花岗岩脉（图3）。细粒花岗岩脉与石英闪长斑岩、黑云二长花岗岩没有明显的空间接触关系，与成矿的成因关系尚不清楚。本文以池沟矿区新发现的花岗岩脉和矿化为研究对象，在岩相学工作的基础上，利用电子探针（EMPA）、锆石U-Pb和微量元素特征，厘定其成岩年龄和岩体性质，提出矿床存在多阶段岩浆成矿作用。
1区域地质背景东秦岭造山带由北向南依次为华北板块南缘、北秦岭、南秦岭和扬子板块北缘，分别由栾川断裂带、商丹断裂带和勉略缝合带划分（Meng et al.，1999；Dong et al.，2011；Wu et al.，2013）。南秦岭由前寒武纪结晶基底和上覆火山沉积盖层组成，其中包括前寒武纪火山沉积岩、震旦纪―奥陶纪和泥盆纪―石炭纪碳酸盐、页岩和砂岩，具有一系列向南的叠瓦状逆冲褶皱体系（Gao et al.，1995；Meng et al.，2000）。南秦岭构造带柞水-山阳盆地区内地层为一套泥岩、碎屑岩及少量碳酸盐岩沉积的复理石建造（图1b），以泥盆系和石炭系碳酸盐、页岩和砂岩为主，志留系和前寒武系出露较少（王宗起等，2009）。泥盆系和石炭系为滨海碳酸盐、页岩和砂岩形成于弧前盆地，经历了绿片岩相变质作用。该区南发育凤镇-山阳断裂，是1条由NS向逆冲推覆与近EW向走滑剪切叠加形成的大型断层，区北为多条EW向的断层，被NS、NNE向左行走滑断层所切割（吴发富等，2014）。这些断裂具有多期活动特征，控制了柞山矿集区的构造、岩浆和成矿作用（图1b）。
岩浆活动在柞水-山阳矿集区普遍发育，主要分为新元古代、早中生代和晚中生代3期岩浆事件（吴发富等，2014；Li et al.，2015；Xie et al.，2017）。少量新元古代岩浆发育在凤镇-山阳断裂南侧，以闪长岩+钠长岩+花岗岩组合为主（Xie et al.，2017）。早中生代岩浆主要分布在矿集区的西部和北部，主要为黑云母二长花岗岩-石英二长岩-二长花岗岩组合（弓虎军等，2009）。晚中生代岩浆以小岩体或者岩枝形式出露在矿集区的中部，单个岩体出露面积一般小于0.12 km2，最大0.17 km2，长度数百m，断层的交汇部位是岩浆侵入体主要区域（图1b）。区内已发现多个中小规模斑岩-矽卡岩型铜（钼）矿床，含矿岩体多为花岗闪长斑岩和石英闪长斑岩，这些矿床具有明显的空间分带特征，在岩体与地层的接触带常见角岩化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化及硅化等热液蚀变（谢桂青等，2012；吴发富等，2014；Chen et al.，2022）。
2矿床地质池沟铜钼矿床位于柞水-山阳矿集区中部（图1a），是该矿集区内最大的铜矿床。其地层主要为中泥盆世池沟组，自北向南依次发育石英质黑云母角岩、透辉石角岩、石英黑云母角岩和石英砂岩、黑云母角岩互层（图2）。矿区内发育着近EW向的大断裂和一些NE向的次级断裂，这些断裂控制侵入体的分布和成矿作用。根据地勘资料，本文编绘了1条NW向剖面（ZK1301-ZK902-ZK701）来展示岩体和矿体的分布（图3）。
除了矿区南部地表的黑云二长花岗岩，钻孔发育石英闪长斑岩（QDP）和细粒花岗岩（FG），表现为不同规模的岩脉和透镜体（图3）。石英闪长斑岩呈斑状结构，斑晶由斜长石（20%）、黑云母（10%）组成，基质由石英（10%）、斜长石（40%）、黑云母（5%）和角闪石（15%）组成（图4a~c）。石英闪长斑岩中发育黑云母角岩的包体（图4a、b）。细粒花岗岩主要呈岩脉发育，由石英（40%）、斜长石（60%）、黑云母（10%）组成（图4d、e），部分长石被次生石英交代。
岩体经历了强烈的石英-绢云母化蚀变，石英闪长斑岩中的斜长石和黑云母斑晶受到强烈的绢云母化蚀变（图4c）；细粒花岗岩中的斜长石被次生石英所交代（图4e）。围岩地层普遍发育石榴子石+辉石+绿帘石+黑云母+绿泥石蚀变组合（图4f~i）。黑云母角岩在热液蚀变中形成了次生黑云母和绿泥石，呈脉状和透镜状，并被晚阶段的硬石膏脉穿切（图4f）。石榴子石、辉石和绿帘石与热液黑云母呈条带状发育（图4g、h）。铜矿化在空间上发育在石英闪长斑岩和细粒花岗岩脉内外接触带（图3），其中ZK701展示了矿区细粒花岗岩脉与Cu矿化关系。在石英闪长斑岩和细粒花岗岩中均有发育铜矿化，主要与石英-绢云母化蚀变有关（图4b~e），赋矿地层中的铜矿化与绿帘石、黑云母等含水矿物共生（图4i~k）。金属硫化物呈团块状和浸染状，Cu的主要载体为黄铜矿，并有少量的斑铜矿共生（图4l）。
3分析方法从ZK701岩芯中收集了细粒花岗岩脉接触带中含有石榴子石和辉石的代表性样品，并制备成光薄片。矿物的主量元素定量分析在中国地质大学（武汉）完成，仪器型号为JXA-8230。分析条件包括15 kV加速电压、20 mA光束电流和~1μm光束尺寸。主量元素含量的校正标样使用由SPI公司提供的53种矿物标样、44种单质标样及15种稀土元素标样，数据校正方法采用日本电子（JEOL）的ZAF校正方法进行修正。
从ZK701岩芯中采集了2个细粒花岗岩样品，其中分别为701-Y1（标高：573 m）和701-YB155（标高：-558 m）。样品701-Y1使用传统的重液和磁选技术分离锆石颗粒。将代表性颗粒放在显微镜下的环氧树脂圆盘上，然后对其进行抛光。样品701-YB155直接选取激光薄片中共生的锆石颗粒。利用透射、反射光显微镜和扫描电子显微镜的阴极发光（SEM-CL）对锆石的形貌和内部结构进行了研究。锆石U-Pb定年及微量元素分析在中国地质科学院矿产资源研究所成矿作用与矿产评价重点实验室进行。使用的仪器是Finnigan Neptune多收集器(MC)-ICP-MS和NewWave UP213激光烧蚀系统。氦气被用作烧蚀气溶胶的载气。分析以30μm光斑尺寸、锆石91500、GJ-1和Plešovice为参比标准，NIST610为外标。每6个样品之间测量2个标准锆石GJ-1。单个数据的误差为1σ。加权平均年龄置信度在95%以上，测年精度为~1% (2σ)。使用ICP-MS DataCal软件进行数据处理（Liu et al.，2008）。
4分析结果4.1矿物组成细粒花岗岩脉接触带的石榴子石和辉石的主量元素成分列于表1和表2。
石榴子石除了1个测试点具有较高的w(Al)（And68Gro25），其余均具有较高的w(Fe)（And86-94Gro0-8），显示出钙铁榴石的特征。辉石整体表现为富Mg的透辉石（Di60-72Hd26-38）。矿物颗粒成分较为均一。
4.2锆石U-Pb年龄和微量元素组成样品701-Y1和701-YB155的锆石镜下特征及阴极发光特征见图5，U-Pb年龄和微量元素结果汇总于表3和表4。
ZK701-Y1样品中的锆石多呈半自型粒状，颗粒大多破裂，粒径为50~80μm，具有明显的震荡环带（图5）。测试结果显示，锆石中的w(U)为(76~931)×10-6，w(Th)为（105~598）×10-6，Th/U值为0.44~1.64。锆石中混入了大量的继承锆石，U-Pb年龄范围为141~2043 Ma（图6a、b）。计算的概率累积曲线存在3个区间分别为：161~141 Ma，峰值为150 Ma；463~427 Ma，峰值为446 Ma；852~737 Ma，峰值为794 Ma（图6b）。其余零散分布着一些古老锆石，最老年龄达到2043 Ma（图5，#29）。锆石的w(Ti)在（1.46~11.31）×10-6之间，使用钛锆石温度计（Ferry et al.，2007）计算出锆石的结晶温度在686~871℃之间。
ZK701-YB155样品中的锆石多与石英、斜长石共生，呈半自型粒状，颗粒较为完整，粒径为50~150μm，具有明显的震荡环带（图5）。测试结果显示，锆石中的w(U)为（118~719）×10-6，w(Th)为（72~407）×10-6，Th/U值为0.53~0.99。锆石中混入了大量的继承锆石，U-Pb年龄范围为446~1726 Ma（图6c）。计算的概率累积曲线存在2个区间分别为：447~465 Ma，峰值为450 Ma；732~806 Ma，峰值为772 Ma（图6d）。其余零散分布着一些古老锆石，最老年龄达到1726 Ma（表3）。锆石的w(Ti)为（3.76~36.44）×10-6，使用Ti锆石温度计计算出锆石的结晶温度在762~1012℃之间。
5讨论5.1细粒花岗岩脉的形成时代对锆石进行系统的内部结构、微量元素特征等综合研究，区分不同锆石的成因机制，对剖析岩石成因具有重要意义（吴元保等，2004）。通常岩浆锆石呈半自形-自形结构，具有典型的岩浆震荡环带（Hoskin et al.，2003）；而变质锆石具有复杂的内部结构，多数为他形-自形，环带结构不发育，其成因可能为变质过程中新生长的锆石或对原有锆石不同程度的改造（吴元保等，2004）。细粒花岗岩脉中的锆石表现出复杂的成因类型，根据锆石在岩体中的赋存状态、自形程度、CL内部结构、U-Pb年龄和微量元素特征，可大致划分为3组：晚中生代锆石、早古生代锆石和新元古代锆石（图6a~d）。
晚中生代锆石仅在浅部岩脉（701-Y1）中少量识别，锆石呈自形-半自形特征，表现出明显的震荡环带。锆石Th/U值为1.22~1.64，为典型的岩浆锆石（图6a；Konzett et al.，1998）。通过计算晚中生代锆石，得到了（146±5.7）Ma的等时线年龄（图6a）。早古生代锆石呈自形-半自形特征，表现出明显的震荡环带，深部岩脉（701-YB155）相较于浅部（701-Y1）的锆石粒径明显更大。根据锆石阴极发光和Th/U值(0.44~1.23)，类似于岩浆锆石（Th/U＞0.4）。通过计算早古生代锆石得到了（449.4±4.0）Ma的等时线年龄（图6c）。新元古代锆石呈复杂的内部结构，多数发育明显的震荡环带，其Th/U值为0.64~1.22，为典型的岩浆锆石，其年龄峰值集中在772 Ma和794 Ma（图6b、d）。
根据以下证据，笔者认为（146±5.7）Ma可以作为细粒花岗岩的成岩年龄（图6a）：①在岩脉中识别出多个晚中生代岩浆锆石，且锆石颗粒环带明显，未受到强烈的蚀变作用（图5a、b），其U-Pb年龄可以代表锆石的形成年龄；②细粒花岗岩呈脉状侵入中泥盆世池沟组中（图3），表明其形成年龄晚于中泥盆世，排除了早古生代和新元古代成岩的可能性。早古生代和新元古代锆石的年龄比岩体的形成年龄要老得多，说明它们不是在岩浆形成的过程中结晶出来，而是在岩浆运移和侵入的过程中从围岩中捕获或继承过来的。一般来说，捕获或继承锆石的成因可能有2种：①碎屑成因锆石从浅表的沉积岩中被岩浆捕获的；②岩浆和变质成因锆石从深部的火成片麻岩中被岩浆捕获的（Zheng et al.，2006；Wang et al.，2020；徐大良等，2023）。细粒花岗岩中的早古生代捕获锆石，在柞水-山阳矿集区没有岩浆记录，但其形成年代与东秦岭地区的早古生代岩浆活动一致，对应了古特提斯洋闭合与二郎坪弧后盆地伸展的背景（Wang et al.，2015）。细粒花岗岩中的新元古代（772 Ma和794 Ma，图6）捕获锆石可能来自于深部的新元古代岩浆火成岩，得到以下证据支持：①锆石的震荡环带和高Th/U值揭示了新元古代继承锆石的岩浆成因（吴元保等，2004）；②柞水-山阳矿集区发育新元古代闪长岩+钠长岩+花岗岩组合（Xie et al.，2017），并且在南秦岭区域内存在持续的新元古代岩浆事件（850~700 Ma，Zhang et al.，2023），暗示其深部同时代岩浆活动。一些学者认为新元古代岩浆经历了早期微陆块间的俯冲增生造山和晚期的裂解过程，与Rodinia大陆的裂解有关（Chen et al.，2006；徐大良等，2023）。而深部岩脉（701-YB155）未识别到晚中生代岩浆锆石，可能由于细粒花岗岩捕获了大量的早古生代和新元古代锆石，并且同期岩浆锆石结晶较少（图5），这对识别晚中生代锆石造成了干扰。
5.2细粒花岗岩性质及成矿潜力矿区存在石英闪长斑岩和细粒花岗岩2个世代岩浆活动，石英闪长斑岩和相伴生铜矿形成于晚中生代得到早期的研究证实（谢桂青等，2012；吴发富等，2014）。地球化学指示石英闪长斑岩具有富集K、Rb、Sr和Ba等大离子亲石元素、亏损Nb、Ta、Ti、P和Hf等高场强元素的特征，具有形成铜矿的潜力（谢桂青等，2012）。细粒花岗岩的成岩年龄为146 Ma，与石英闪长斑岩的形成年龄基本一致，可能是同期不同阶段的岩浆，均与前人报道的成矿年龄一致（任涛等, 2014）。以往的成矿集中在矿区的南部，而新发现的细粒花岗岩脉产出在矿区的北部，并伴随着厚层的铜矿体，暗示了北区晚中生代细粒花岗斑岩脉具有成铜潜力。
高氧逸度和高含水量是形成斑岩-矽卡岩铜矿的重要条件。研究表明，世界范围内的俯冲环境下和碰撞环境下形成的斑岩-矽卡岩铜矿都具有较高的氧逸度，通常ΔFMQ>1.0的岩浆运输Cu元素的潜力较大（Wang et al.，2014；孙卫东，2020；杨航等，2023）。在高氧逸度条件下，S主要溶解在硅酸盐熔体中，以SO42-和SO2的形式赋存在岩浆中，提高了Cu在岩浆中的溶解度（Sun et al.，2015；Richards，2021）。流体包裹体和同位素研究表明，成矿流体以H2O-CO2-NaCl体系为主（Zhang et al.，2020），暗示流体的高氧逸度特征。进矽卡岩矿物以具有氧化条件下的钙铁榴石+透辉石组合（Meinert et al.，2005）。通过对池沟矽卡岩矿物的成分分析，细粒花岗岩接触带的石榴子石和辉石位于典型的矽卡岩铜矿区域，暗示其形成于氧化环境（图7）。
锆石的微量元素组成广泛用于定量计算岩浆氧逸度（Waters et al.，2015；Wang et al.，2021）。利用锆石的Ce、U、Ti的含量可定量计算岩浆的氧化还原状态（Loucks et al.，2020），笔者计算得到上段细粒花岗岩脉的logf（O2）范围在-13.7~-12.5，计算得ΔFMQ=0.8~1.0（表4）。用相同的方法对石英闪长斑岩中锆石计算氧逸度，结果显示细粒花岗岩与石英闪长斑岩具有相似的锆石结晶温度和logf（O2）值，表现出相似的氧逸度（图8a）。锆石的EuN/EuN*通常可以作为高含水量的标志，并与氧逸度成正比（Ge et al., 2023）。统计表明，东秦岭造山带与斑岩-矽卡岩铜矿化相关的岩浆锆石的EuN/EuN*普遍大于0.4（Li et al., 2024）。池沟细粒花岗岩的EuN/EuN*大于0.4，与石英闪长斑岩具有相似的含水量（图8b）。综上所述，细粒花岗岩在时空分布上与铜成矿具有成因联系，并且具有高氧逸度和含水量特征，具有形成Cu矿的潜力。
5.3地质意义池沟铜钼矿床中与黄铜矿共生的辉钼矿的Re-Os年龄，暗示铜钼成矿在（148.1±2.0）Ma，与本文获得细粒花岗岩脉的形成年龄（146±5.7）Ma一致。这些年龄与区域内的多个斑岩-矽卡岩矿床的成岩成矿时代一致，如冷水沟（144.2±0.6）Ma、上元沟（147.6±0.9）Ma、园子街（142.1±0.6）Ma、下官坊（142.8±0.4 Ma）、小河口（149±0.5）Ma、元街沟（145.7±1.7）Ma等（图1b），组成了柞水-山阳铜矿集区（Xie et al.，2017；Chen et al.，2022）。多数富Cu岩浆与分异程度中等的闪长质岩浆有关，而富Mo岩浆更多的与花岗质岩浆有关（Seedorff et al., 2005；Sillitoe, 2010）。这2类岩浆在柞水-山阳矿集区晚中生代Cu-Mo矿区都有发育，池沟矿区南部以黑云二长花岗岩为主的Mo矿化和北部以石英闪长斑岩为主的Cu矿化（图2，陈雷等, 2014；Xie et al., 2015）。传统认为秦岭造山带以钼矿为主，近年来陆续发现不同规模的铜矿，包括北秦岭板厂矿区中黑云母二长花岗斑岩形成Cu-Mo矿床、华北地台南缘八宝山矿区中黑云母二长花岗斑岩形成Fe-Cu矿床等（曾令君等，2013；Li et al., 2024）。池沟新发现的细粒花岗岩脉补充了柞水-山阳矿集区花岗岩成铜矿的案例。
世界范围内报道的超大型斑岩矿床的形成往往与多阶段的岩浆-热液成矿作用叠加有关（薛春纪等, 2010；Hong et al., 2021；陈奇等, 2022）。多阶段的岩浆-热液时间持续多则10 Ma以上，少则1 Ma以内（Sillitoe, 1988；Arribas Jr et al., 1995）。比如安第斯斑岩成矿带铜金矿化最大间隔了1~3 Ma（Sillitoe, 1988）；智利北部的成矿带时间跨度在8~13 Ma以上（Francisco et al., 2001）。国内也存在单个成矿事件中周期性的多世代岩浆形成斑岩铜矿床，比如玉龙矿区内叠加矿化比斑岩铜矿矿化超过4 Ma的时间间隔（Hou et al., 2006）。斑岩铜矿床的成矿岩浆和成矿过程可能整体经历了百万年尺度的演化，这使得成矿元素在较长的成矿期内不断地发生富集和沉淀（Chang et al., 2017；Li et al., 2017）。池沟细粒花岗岩与石英闪长斑岩均形成于140~150 Ma内，表现为同期多阶段的岩浆且均与成矿相关。多阶段岩浆的注入使得成矿物质可以有效释放到出溶流体中，并提高斑岩铜矿床的成矿规模（陈奇等，2022）。因此，本文推测同期细粒花岗岩与石英闪长斑岩均可以成矿，池沟矿床具有寻找大型规模铜矿的潜力。鉴于细粒花岗岩产出于ZK701中且孔深1400 m以下均产出（图3），其产状向北部延伸，暗示了矿区北部依然具有寻找铜矿的找矿潜力，建议增加其北部的隐伏岩体的找矿勘查工作。
6结论（1）池沟铜矿新发现的细粒花岗岩脉的锆石U-Pb定年，获得到了晚中生代（146.3±5.7）Ma的侵入时代，并捕获了大量早古生代和新元古代岩浆锆石，其成岩年龄与石英闪长斑岩一致。
（2）细粒花岗岩具有高氧逸度和高含水量特征，其成岩年龄与前人所得铜钼矿化的成矿年龄基本一致。鉴于其时空关系和岩体地球化学特征，细粒花岗岩具有形成铜矿的潜力，其多阶段岩浆与成矿特征，推测池沟具有寻找大型模铜矿的找矿潜力。
致谢感谢商洛西北有色七一三总队有限公司工作人员在野外和地质资料中给予的帮助和支持；感谢中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室潘发斌老师在电子探针分析过程中给予的帮助；感谢中国地质科学院矿产资源研究所侯可军老师在锆石U-Pb定年和微量元素分析中给予的指导；感谢审稿人在论文修改过程中提出的建设性意见。
图1秦岭造山带区域地质图（a）及柞水-山阳矿集区铜矿床（点）分布图（b，据Xie et al., 2015；2017；Chen et al.，2022修改）
1—第四系；2—石炭系；3—泥盆系；4—志留系；5—元古界；6—晚侏罗世—早白垩世花岗岩；7—晚三叠世花岗岩；8—新元古代花岗岩；
9—断层；10—铜矿点；11—地名
Fig. 1 Geological map of the Qinling orogenic belt region (a) and distribution map of copper deposits in the Zhashui-Shanyang mining district (b，modified from Xie et al., 2015; 2017; Chen et al., 2022)
1—Quaternary; 2—Carboniferous; 3—Devonian; 4—Silurian; 5—Proterozoic; 6—Late Jurassic—Early Cretaceous granites; 7—Late Triassic
granites; 8—Neoproterozoic granites; 9—Faults; 10—Copper deposits; 11—Place name
图2池沟Cu-Mo矿床地质简图（据谢桂青等，2012;任涛等，2014修改）
1—第四系；2—大理岩；3—石榴子石-辉石矽卡岩；4—石英黑云母角岩、粉砂岩互层；5—透辉石角岩；6—石英黑云母角岩；7—石英砂岩、黑云母角岩互层；8—黑云二长花岗岩（146 Ma）；9—石英闪长斑岩（145 Ma）；10—断层；11—勘探线、钻孔位置；12—矿化范围
Fig. 2 Geological map of the Chigou Cu-Mo deposit (modified from Xie et al., 2012; Ren et al., 2014)
1—Quaternary; 2—Marble; 3—Garnet-pyroxene skarn; 4—Quartz biotite hornfels and siltstone interbeds; 5—Diopside hornfel; 6—Quartz-biotite hornfels; 7—Quartz sandstone and biotite hornfels interbed; 8—Biotite monzonitic granite(146 Ma); 9—Quartz diorite porphyry (145 Ma);
10—Faults; 11—Exploration lines and drill hole locations; 12—Mineralized area
图3池沟Cu-Mo矿床ZK1301-ZK902-ZK701地质剖面图
1—第四系；2—透辉石角岩；3—石英黑云母角岩；4—石英砂岩、黑云母角岩互层；5—石榴子石-辉石矽卡岩；6—石英闪长斑岩(145 Ma)；
7—细粒花岗岩；8—铜矿体（>0.2%）；9—钻孔；10—采样点
Fig. 3 Geological section plan of ZK1301-ZK902-ZK701 in the Chigou Cu-Mo deposit
1—Quaternary; 2—Diopside hornfels; 3—Quartz-biotite hornfels; 4—Quartz sandstone and biotite hornfels interbeds; 5—Garnet pyroxene skarn;
6—Quartz diorite porphyry (145 Ma); 7—Fine-grained granite; 8—Copper orebody (>0.2%); 9—Drill hole; 10—Sampling point
图4池沟Cu-Mo矿床典型岩石手标本和镜下照片
a~c.石英闪长斑岩的手标本和镜下照片，发育黑云母角岩（地层）包体；d、e.细粒花岗岩的手标本和镜下照片，部分斜长石被石英-绢云母化蚀变所掩盖，发育浸染状的Fe-Cu硫化物；f.部分黑云母-绿泥石脉切穿黑云母角岩，后期的硬石膏脉切穿黑云母-绿泥石脉；g.层状的石榴子石、辉石和绿帘石与热液黑云母呈互层发育；h.石榴子石和辉石呈粒状共生；i.绿帘石成粒状和短柱状，并与少量黄铁矿、黄铜矿共生；j.热液黑云母交代黑云母角岩并形成少量浸染状矿化；k、l.热液黑云母与金属硫化物（黄铜矿-斑铜矿）的共生组合，k为单偏光和正交偏光，l为反射光
Anh—硬石膏；BH—黑云母角岩；Bn—斑铜矿；Bt—黑云母；Ccp—黄铜矿；Chl—绿泥石；Cpx—辉石；Ep—绿帘石；Grt—石榴子石；
FG—细粒花岗岩；Pl—斜长石；Py—黄铁矿；Q—石英；QDP—石英闪长斑岩；Ser—绢云母
Fig. 4 Typical hand specimens and microscopic photos of the Chigou Cu-Mo deposit
a~c. Hand specimens and microscopic photos of quartz diorite porphyry, with biotite hornfels (strata) inclusions; d, e. Hand specimens and microscopic photos of fine-grained granite, with some plagioclase obscured by quartz-sericite alteration, and developed disseminated Fe-Cu sulfides;
f. Part of biotite-chlorite veins cut through biotite hornfels, and later anhydrite veins cut through biotite-chlorite veins; g. Layered andradite, pyroxene and epidote interbedded with hydrothermal biotite; h. Andradite and pyroxene formed granular symbiosis; i. Epidote formed granular and short
columnar, and coexisted with a small amount of pyrite and chalcopyrite; j. Hydrothermal biotite altered biotite hornfels and formed a small
amount of disseminated mineralization; k, l. Hydrothermal biotite and metal sulfides (chalcopyrite-bornite) symbiotic combination,
k is plane polarized light and crossed polarized light, l is reflected light
Anh—Anhydrite; BH—Biotite hornfels; Bn—Bornite; Bt—Biotite; Ccp—Chalcopyrite; Chl—Chlorite; Cpx—Clinopyroxene; Ep—Epidote;
Grt—Garnet; FG—Fine-grained granite; Pl—Plagioclase; Py—Pyrite; Q—Quartz; QDP—Quartz diorite porphyry; Ser—Sericite
表4池沟Cu-Mo矿床细粒花岗岩锆石微量元素w(B)/10-6分析结果
Table 4 Trace element analysis resultsw(B)/10-6of zircon from fine-grained granite of the Chigou Cu-Mo deposit
样品名称
点号
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
701-
Y1
701-Y1-4
0
13.00
0
0.80
1.85
0.68
7.31
2.60
30.94
12.18
65.04
15.64
701-Y1-6
0
16.39
0.11
1.02
0.84
0.56
6.68
2.33
29.69
10.88
63.12
14.03
701-Y1-17
0
19.57
0.12
1.23
2.84
1.24
13.81
4.55
59.80
24.41
130.23
29.10
701-Y1-20
0
18.34
0.12
0.57
1.69
0.56
8.81
2.88
38.04
14.87
78.93
17.71
701-Y1-22
0
15.84
0
0
1.50
0.71
6.64
2.67
35.28
13.78
69.90
15.95
样品名称
点号
Yb
Lu
ΣREE
U
Th
Th/U
Ti
Eu/Eu*
T/℃
Logf(O2)
ΔFMQ
701-
Y1
701-Y1-4
147.48
33.42
330.94
75.96
105.13
1.38
7.99
0.56
834.37
-13.14
0.89
701-Y1-6
139.53
33.23
318.42
101.60
165.17
1.63
6.99
0.72
821.03
-13.28
1.02
701-Y1-17
293.86
67.16
647.91
98.45
161.51
1.64
10.50
0.60
862.63
-12.48
0.99
701-Y1-20
176.99
42.26
401.75
152.26
185.50
1.22
9.61
0.44
853.38
-12.81
0.84
701-Y1-22
162.49
38.67
363.43
115.97
181.41
1.56
5.72
0.68
801.64
-13.66
1.05
图5池沟Cu-Mo矿床701-Y1（a）和701-YB155（b）花岗岩中锆石的阴极发光特征（“#”为测点的序号，颗粒下部数字为单个锆石U-Pb年龄）
Fig. 5 Cathodoluminescence characteristics of zircons in granite 701-Y1 (a) and 701-YB155 (b) from the Chigou Cu-Mo deposit (“#”is the serial number of the measurement point, and the numbers below the particles are the U-Pb age of each zircon)
图6池沟Cu-Mo矿床细粒花岗岩中锆石的U-Pb年龄图（a、c）和年龄概率积累曲线直方图（b、d）
Fig. 6 Zircon U-Pb age plots (a, c) and age probability cumulative curve histograms (b, d) of fine-grain granite
in the Chigou Cu-Mo deposit
图7池沟Cu-Mo矿床石榴子石和辉石的成分分布图
And—钙铁榴石；Di—透辉石，Gro—钙铝榴石，Hd—钙铁辉石，Jo—钙锰辉石；Pyr—铝榴石包括（镁铝榴石+铁铝榴石+锰铝榴石）
Fig. 7 Composition distribution of garnet and pyroxene in the Chigou Cu-Mo deposit And—Andradite; Di—Diopside; Gro—Grossularite; Hd—Hedenbergite;Jo—Johannsenite; Pyr—Pyralspite(pyrope+almandine+spessartine)
表1池沟Cu-Mo矿床石榴子石成分分析结果
Table 1 Composition analysis results of garnet from the Chigou Cu-Mo deposit
组分
701-6-1
701-6-2
701-6-3
701-6-4
701-6-5
701-9-1
701-9-3
701-9-4
701-9-5
w(B)/%
Na2O
0.02
0
0
0
0
0
0
0.01
0
SiO2
37.37
37.37
37.21
37.37
37.62
37.53
37.30
37.30
38.37
MgO
0.03
0.04
0.03
0.01
0.01
0.02
0.05
0.05
0.01
Al2O3
0.02
0
0
0.02
1.30
1.51
0.50
0.82
5.10
K2O
0
0
0
0
0.01
0
0
0
0
CaO
32.58
32.63
32.71
32.62
32.97
32.90
32.67
32.70
33.24
FeO
28.35
28.55
28.44
28.49
26.97
26.20
27.79
27.46
22.27
MnO
0.28
0.30
0.21
0.26
0.25
0.27
0.23
0.21
0.29
Cr2O3
0
0
0
0.01
0
0
0.01
0.03
0
TiO2
0
0
0.05
0
0
0.03
0.02
0
0.05
总和
98.65
98.89
98.65
98.78
99.13
98.46
98.57
98.58
99.33
以12个氧原子为基准计算的阳离子数
Si
3.10
3.10
3.09
3.10
3.09
3.10
3.09
3.09
3.10
Ti
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Al
0
0
0
0
0.13
0.15
0.05
0.08
0.49
Cr
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Fe3+
1.79
1.81
1.81
1.80
1.69
1.64
1.76
1.74
1.30
Fe2+
0.18
0.17
0.16
0.18
0.17
0.17
0.17
0.17
0.21
Mn
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.01
0.02
Mg
0
0.01
0
0
0
0
0.01
0.01
0
Ca
2.90
2.90
2.91
2.90
2.91
2.92
2.90
2.90
2.88
Gro
0.11
0
0
0.08
6.53
7.70
2.53
4.15
25.23
And
93.28
93.57
94.11
93.41
87.37
86.19
91.27
89.66
67.51
Pyr
6.61
6.43
5.89
6.49
6.10
6.11
6.18
6.08
7.27
注：And—钙铁榴石；Gro—钙铝榴石；Spr—铝榴石（镁铝榴石+锰铝榴石+钙铬榴石）；“0”表示低于检测限。
表2池沟Cu-Mo矿床辉石成分(w(B)/‰)分析结果
Table 2 Composition analysis results (w(B)/‰)of pyroxene from the Chigou Cu-Mo deposit
组分
701-6-1
701-6-2
701-6-3
701-6-4
组分
701-6-1
701-6-2
701-6-3
701-6-4
SiO2
53.01
52.97
52.59
52.32
Ti
0
0
0
0
TiO2
0
0.02
0
0
Al
0.02
0.01
0.01
0.01
Al2O3
0.38
0.29
0.31
0.28
Cr
0
0
0
0
Cr2O3
0
0
0.01
0
Fe3+
0.02
0.04
0.03
0.03
FeO
8.75
9.59
11.27
12.94
Fe2+
0.26
0.26
0.33
0.38
MnO
0.58
0.59
0.62
0.56
Mn
0.02
0.02
0.02
0.02
MgO
12.79
12.69
11.37
10.51
Mg
0.71
0.71
0.64
0.59
CaO
24.38
24.43
24.09
24.07
Ca
0.98
0.98
0.97
0.98
Na2O
0.11
0.11
0.17
0.12
Na
0.01
0.01
0.01
0.01
K2O
0.01
0.01
0
0
K
0
0
0
0
总和
100.01
100.7
100.43
100.8
Jo
1.85
1.90
2.00
1.82
以6个氧原子为基准计算的阳离子数
Di
72.15
71.75
64.83
60.09
Si
1.99
1.98
1.98
1.98
Hd
26.01
26.35
33.17
38.09
注：Di—透辉石；Hd—钙铁辉石；Jo—钙锰辉石；“0”表示低于检测限。
表3池沟Cu-Mo矿床细粒花岗岩锆石U-Pb分析结果
Table 3 LA-ICP-MS zircon U-Pb analysis results of fine-grained granite from the Chigou Cu-Mo deposit
样号
点号
w(B)/10-6
同位素比值
年龄/Ma
Pb
Th
U
207Pb/235U
±σ
206Pb/238U
±σ
Age
±σ
ZK701-Y1
701-Y1-1
47.59
280.37
409.58
0.70391
0.02006
0.09237
0.00206
569.5
12.2
701-Y1-2
21.73
183.81
231.51
0.53936
0.01196
0.06976
0.00099
434.7
6.0
701-Y1-3
32.03
34.69
137.66
2.08833
0.04210
0.19246
0.00268
1,134.7
14.5
701-Y1-4
3.31
75.96
105.13
0.19615
0.03236
0.02451
0.00153
156.0
9.6
701-Y1-5
117.35
629.13
1,210.32
0.68268
0.03013
0.08240
0.00287
510.5
17.1
701-Y1-6
5.09
100.82
160.14
0.17903
0.02697
0.02534
0.00152
161.3
9.6
701-Y1-8
46.81
238.39
504.74
0.58051
0.01100
0.07354
0.00093
457.4
5.6
701-Y1-9
44.05
164.99
569.20
0.53783
0.01279
0.05951
0.00123
372.7
7.5
701-Y1-11
56.86
238.37
311.43
1.26210
0.02561
0.13147
0.00178
796.3
10.1
701-Y1-12
16.44
109.16
163.11
0.58339
0.01838
0.07452
0.00114
463.3
6.8
701-Y1-13
60.76
237.76
310.41
1.30269
0.02593
0.14126
0.00202
851.8
11.4
701-Y1-14
51.66
598.55
519.81
0.55444
0.01300
0.07149
0.00119
445.1
7.2
701-Y1-16
73.91
409.26
817.77
0.55216
0.00885
0.06853
0.00069
427.3
4.2
701-Y1-17
4.45
97.76
157.05
0.16284
0.02246
0.02324
0.00089
148.1
5.6
701-Y1-18
53.60
353.67
290.14
1.10412
0.02358
0.12110
0.00156
736.9
9.0
701-Y1-19
65.67
250.06
389.34
1.12946
0.02154
0.12429
0.00161
755.2
9.2
701-Y1-20
5.23
151.15
180.14
0.15153
0.02222
0.02245
0.00112
143.1
7.0
701-Y1-21
28.40
261.37
270.12
0.58022
0.01454
0.07346
0.00095
457.0
5.7
701-Y1-22
5.01
115.16
176.34
0.16697
0.01621
0.02207
0.00109
140.7
6.9
701-Y1-23
86.90
407.51
931.49
0.57000
0.00939
0.07421
0.00095
461.5
5.7
701-Y1-24
37.16
222.56
405.20
0.54661
0.01051
0.06998
0.00089
436.0
5.4
701-Y1-25
64.23
482.91
722.30
0.57601
0.01670
0.06724
0.00071
419.5
4.3
701-Y1-26
75.43
98.58
406.72
1.52787
0.03147
0.14987
0.00234
900.2
13.1
701-Y1-27
113.39
86.72
384.87
2.99291
0.06474
0.24810
0.00472
1,428.7
24.4
701-Y1-28
124.88
892.88
1,524.52
0.50767
0.00885
0.06097
0.00055
381.5
3.4
701-Y1-29
102.13
133.89
193.64
6.71150
0.09887
0.37284
0.00454
2,042.7
21.3
701-Y1-30
19.92
231.59
187.79
0.55231
0.01537
0.06953
0.00082
433.3
4.9
ZK701-YB155
701-YB155-1
93.37
313.91
640.61
1.04804
0.01830
0.12033
0.00165
732.5
9.5
701-YB155-2
48.34
195.30
297.29
1.13616
0.02190
0.12925
0.00158
783.6
9.0
701-YB155-3
28.71
194.64
325.06
0.55054
0.01370
0.07176
0.00098
446.7
5.9
701-YB155-4
45.56
98.46
251.71
1.46139
0.02662
0.15405
0.00221
923.6
12.3
701-YB155-5
242.10
1,906.07
2,772.01
0.60377
0.01523
0.07223
0.00164
449.6
9.9
701-YB155-6
40.29
407.43
410.66
0.53589
0.01016
0.07238
0.00092
450.5
5.5
701-YB155-7
74.61
154.83
392.79
1.55681
0.02600
0.16069
0.00184
960.6
10.2
701-YB155-8
214.56
568.55
836.69
2.09592
0.02967
0.19867
0.00219
1,168.2
11.8
701-YB155-9
68.92
363.36
721.40
0.64949
0.01716
0.08098
0.00119
502.0
7.1
701-YB155-10
72.35
173.59
208.85
3.36053
0.06870
0.25965
0.00295
1,488.1
15.1
701-YB155-11
62.68
380.60
719.06
0.54393
0.00934
0.07233
0.00092
450.2
5.5
701-YB155-12
10.57
71.90
118.10
0.56005
0.01677
0.07193
0.00077
447.8
4.7
701-YB155-13
38.86
219.02
212.10
1.20982
0.02437
0.13320
0.00148
806.1
8.4
701-YB155-14
75.10
211.64
506.75
1.18519
0.01953
0.12412
0.00169
754.2
9.7
701-YB155-15
53.31
92.35
397.02
1.15022
0.03943
0.12377
0.00332
752.2
19.1
701-YB155-16
47.75
85.33
118.30
4.55247
0.07881
0.30704
0.00362
1,726.1
17.9
701-YB155-17
31.39
201.00
359.04
0.54267
0.01110
0.07206
0.00094
448.6
5.7
701-YB155-18
19.52
160.95
204.74
0.53544
0.01373
0.07480
0.00106
465.0
6.4
701-YB155-19
20.52
179.77
213.29
0.55018
0.01123
0.07204
0.00103
448.4
6.2
图8池沟铜钼矿床花岗质岩脉中锆石的微量元素特征
a.温度和logf(O2)的关系；b.锆石EuN/EuN*和ΔFMQ的关系(石英闪长斑岩数据据Chen et al.，2022)
Fig. 8 Trace element characteristics of zircons in granitiod dikes from the Chigou Cu-Mo deposit
a. Temperature versus logf(O2); b. Zircon EuN/EuN* versusΔFMQ (data of quartz diorite porphyry are from Chen et al., 2022)
-
参考文献
摘要
池沟是近年在东秦岭成矿带发现为数不多的中型斑岩-矽卡岩铜钼矿床，初步研究表明浅部铜矿体与晚中生代闪长质岩浆有关，但是否存在同一岩浆事件的不同演化阶段岩浆和相关矿化还不清楚。最近，矿区北部开展深钻孔ZK701（1615 m），在标高约573 m和-558 m均发现多层铜矿体和细粒花岗岩脉，矿体主要产于岩脉接触带的矽卡岩中。文章选择新揭露的细粒花岗岩开展锆石U-Pb定年和微量元素分析，并对矽卡岩中的代表性矿物进行EMPA成分分析。结果显示，池沟地区发育钙铁榴石（And86-94Gro0-8）+透辉石（Di60-72Hd26-38）的矿物组合，暗示其形成于氧化条件。细粒花岗岩的锆石U-Pb年龄为（146.3±5.7）Ma，与石英闪长斑岩成岩年龄接近，并发育早古生代和新元古代捕获锆石。锆石微量元素计算获得ΔFMQ=0.8~1.0和EuN/EuN*>0.4，暗示细粒花岗岩具有高氧逸度和含水量。通过综合研究，文章认为细粒花岗岩具有成铜潜力，并与石英闪长斑岩构成多阶段成岩成矿，推测该区具有形成大型铜矿的潜力。
Abstract
Chigou is one of the few medium-sized porphyry-skarn copper deposits recently discovered in the East Qinling metallogenic belt. Previous studies suggested that the shallow copper orebodies are genetically related to the Late Mesozoic dioritic magma, and it is unclear whether there are multiple stages of magmatism and mineralization. Recently, a deep drill hole ZK701 (1615 m) discovers numerous Cu orebodies and granitoid dikes around elevations of 573 m and-558 m in the northern part of the mining area. The orebodies are mainly hosted in the skarn contact zone around the fine-grained granite dikes. This paper chooses the fine-grained granite and skarn minerals for EMPA, zircon U-Pb dating and trace element analysis. The results indicate that the prograde skarns consist of andradite (And86-94Gro0-8)+diopside (Di60-72Hd26-38), suggesting an oxidizing formation state. The zircon U-Pb age of fine-grained granite is (146.3±5.7) Ma, which is close to the age of quartz diorite porphyry, and the Early Paleozoic and Neoproterozoic inherited zircons are developed. The calculation of zircon trace elements shows thatΔFMQ=0.8~1.0 and EuN/EuN*>0.4, suggesting the high oxygen fugacity and water content of fine-grained granite. Through comprehensive research, this paper proposes that fine-grained granite has the potential for copper, and forms multi-stage diagenesis and mineralization with quartz diorite porphyry, so the Chigou has the possibility of discovering larger-scale copper deposit.
