构造蚀变岩型金矿是指含矿热液沿运移通道与围岩发生交代作用(流体-岩石反应)，与地质流体活动相关的交代作用会活化和迁移水溶性元素和金属，导致流体与围岩的性质发生显著变化，并于有利部位沉淀成矿。通过蚀变矿化过程中组分的得失研究，有助于认识元素的地球化学性状及热液作用的性质与强度。东秦岭蚀变岩型矿床最典型的代表是上宫金矿，陆院沟蚀变岩型金矿床矿化蚀变特征与其相似。关于上宫金矿成矿物质和成矿流体的来源，不同的研究者争议较大，主要有2种认识：①矿区南侧的官道口群-栾川群地层在A型俯冲过程中发生的变质脱水脱气作用，提供了主要的成矿流体和成矿物质(陈衍景等， 2004a，2004b；Chen et al., 2008)；②燕山期花岗岩浆提供了主要的成矿物质，岩浆热液是成矿流体的主要来源(范宏瑞等， 1993，1994；程广国，1994；谢奕汉等，1998；李永峰等，2005；王长明等，2006；王卫星等，2010)。因此查明侵入岩体对围岩的交代特征对明确岩体在蚀变成矿中的作用具有重要的理论价值。

陆院沟金矿区毗邻花山花岗岩基，矿区被多条南西-北东向斑岩株穿过，是研究岩浆活动在破碎蚀变岩型金矿中成矿意义的有利场所。本文以正长斑岩株外围蚀变剖面为研究对象，采用Gresens(1967)方程、Grant(1986)等比线分析法与传统地质学相结合的方法，分析不同部位元素质量迁移规律，为蚀变岩型矿床成矿机理研究提供证据。

陆院沟矿床位于豫西熊耳山金银成矿带中部洛宁县赵村乡境内，大地构造位置处于华北地台南缘、华熊台缘凹陷、崤山—鲁山拱褶断束的中部。矿区出露地层为中元古界熊耳群玄武安山岩和安山质凝灰岩系和太古界太华群角闪片麻岩系。研究区断裂主要有北东向、北北东向、北北西向和近东西向4组，4组构造夹持于洛宁山前断裂与马超营断裂之间，组成了本区基本的构造格架。区内褶皱构造不发育，太华群地层总体倾向南，具舒缓波状变化，呈简单的背-向形构造。熊耳群地层同样总体倾向南，倾角15°～40°，呈简单的单斜形式。

研究区矿脉主要发育于层间滑脱破碎蚀变带。根据矿石结构构造、矿物共生组合以及矿脉之间的相互穿插关系，可将陆院沟矿床的形成分为2个成矿期4个矿化阶段，第1期成矿与熊耳山岩浆穹窿首次抬升形成的层间韧脆性滑脱有关，分别是石英-黄铁矿化阶段和石英-多金属硫化物阶段；第2期成矿与熊耳地体的再次抬升引发的构造岩浆活动有关，可分为石英-铅银矿化阶段和碳酸盐化-萤石化-自然银金阶段。区内岩浆活动频繁，矿区北侧2km处为花山花岗岩基，矿区内见正长斑岩株与矿脉的交切关系(图 1a)，但斑岩外围发生强烈黄铁-绿泥石化，与主矿体矿化特征具有一定的相似性，因此正长斑岩株对成矿流体和物质的影响机制研究具有重要理论和实践意义。

图 1

图 1 (a)正长斑岩株与矿体关系图，(b)采样分布图 Fig. 1 (a)A sketch showing spatial relationship between syenite porphy dyke and ore body； (b)A sketch showing locations of sampling 1-玄武安山岩；2-正长斑岩；3-矿脉；4-采样剖面位置

陆院沟蚀变型金矿矿区内正长斑岩株对围岩产生强烈的流体改造作用。蚀变岩样品采用垂直正长斑岩与围岩接触界面方向向围岩采样，采样点距接触界面分别为0.5m、 2m和5m，自正长斑岩株向外围依次为黄铁-绿泥石化玄武安山岩(强蚀变岩LYG06SB)、绿泥石化玄武安山岩(弱蚀变岩LYG05SB)和未蚀变玄武安山岩(原岩LYG01AS)。采样位置和样品代号见图 1。

样品手工破碎至长宽高1cm左右，再用玛瑙研钵磨至200目。主量元素测试分析在国土资源部东北矿产资源监督检测中心利用X射线荧光光谱仪完成，检测标准为GB/T 14506.28-2010。部分矿化元素利用ICP质谱仪等完成，检测标准为DZ/T0223-2001等。分析数据见表 1所列。

表 1

表 1 陆院沟金矿正长斑岩株蚀变围岩化学成分 Table 1 Chemical components of altered wall-rocks around the syenite porphyry dyke in the Luyuangou gold deposit 岩石类型 玄武安山岩(原岩) 绿泥石化玄武安山岩(弱蚀变岩) 黄铁-绿泥石化玄武安山岩(强蚀变岩) 样品编号 LYG01AS LYG05SB LYG06SB SiO2 54.5 51.73 37.32 TiO2 1.32 1.68 0.64 Al2O3 15.48 16.89 18.28 T Fe2O3 11.05 12.64 12.26 FeO 6.13 9.52 7.5 MnO 0.17 0.25 0.28 MgO 4.65 4.11 7.29 CaO 6.8 3.48 7.19 Na2O 2.74 3.92 0.14 K2O 1.97 1.15 6.02 P2O5 0.37 0.45 0.18 LOI 0.79 3.5 10.15 Ba 1200 631 1500 Cr 71.5 46 137 V 124 164 154 Pb 28.1 13 200 Cu 11.9 11.8 70.9 Zn 134 194 418 注：氧化物单位为×10-2，其他元素为×10-6。分析者：国土资源部东北矿产资源监督检测中心(2012)。

表 1 陆院沟金矿正长斑岩株蚀变围岩化学成分 Table 1 Chemical components of altered wall-rocks around the syenite porphyry dyke in the Luyuangou gold deposit

研究物质迁移一般有4种限制条件：①地质作用前后质量守恒；②地质作用前后体积守恒；③地质作用中某些组分守恒；④地质作用中某些元素对比值恒定。其中利用不活动组分进行质量平衡计算是目前最常用的，郭顺(2013)在结合Grant(1986)工作基础上提出选择不活动组分的4点原则：①对地质过程的正确认识，例如热液蚀变、风化作用、混合岩化等；②对地质过程中组分活动性的正确认识；③所选择组分在研究的地质过程中含量不太低，并且可被准确测定; ④基于该组分计算的物质迁移规律不能违背地质事实。从表 1中可见3个样品的烧失量(LOI)分别为0.79、3.5和10.15，未蚀变原岩(LYG01AS)烧失量为0.79说明我们采用的原岩较为新鲜，与两个蚀变岩(LYG05SB和LYG06SB)递增的烧失量说明斑岩株对围岩的蚀变作用在增强。Grant(2005)认为热液蚀变过程中Al₂O₃可以作为守恒元素，本文以此基础上通过Grant(1986)提出的改进的等比线分析法，计算获得了正长斑岩围岩由玄武安山岩→绿泥石化玄武安山岩→黄铁-绿泥石化玄武安山岩的成分变异图(图 2a、2b)和质量平衡方程式如下：

图 2

图 2 (a)玄武安山岩→绿泥石化玄武安山岩；(b)绿泥石化玄武安山岩→黄铁-绿泥石化玄武安山岩， ωB分别代表蚀变前后岩石组分的质量分数 Fig. 2 陆院沟金矿根据Al2O3质量分数确定的等比线图 Grant's isocon diagram based on the mass fraction of Al2O3 in the Luyuangou gold deposit

质量平衡公式(1)和等比线图 2(a)反映了玄武安山岩在绿泥石化蚀变过程中，TiO₂，Fe₂O₃，FeO，MnO，Na₂O，P₂O₅为迁入组分，而SiO₂，MgO，CaO，K₂O为迁出组分，矿化元素V、Zn为迁入组分，Pb、Ba为迁出组分。公式(2)和等比线图 2b显示由绿泥石化玄武安山岩进一步蚀变为黄铁-绿泥石化玄武安山岩过程中，MnO，MgO，CaO，K₂O为迁入组分，SiO₂，TiO₂，Fe₂O₃，FeO，Na₂O，P₂O₅为迁出组分，矿化元素除V迁出外都为迁入元素。

根据各蚀变阶段组分迁入迁出量占原岩中该组分的质量分数大小(图 3)，可以确定岩石成分由强到弱的变化序列：①玄武安山岩绿泥石化过程中主量元素：CaO＞K₂O＞FeO＞MnO＞Na₂O＞MgO＞TiO₂＞SiO₂＞P₂O₅＞Fe₂O₃，相对迁移率在-53.1％～42.5%之间，标准差为31.1%；矿化元素变化序列为：Pb＞Ba＞Zn＞Cr＞V＞Cu，相对迁移率在-52.5％～43.9%之间，标准差为41.7%；②玄武安山岩黄铁-绿泥石化过程中各组分由强至弱的变化序列为：Na₂O＞TiO₂＞P₂O₅＞K₂O＞SiO₂＞CaO＞MgO＞FeO＞Fe₂O₃＞MnO，相对迁移率除Na₂O为-27.40%，其他元素在-168.2％～71.9%之间，标准差为79.7%；矿化元素变化序列为：Pb＞Cu＞Zn＞Cr＞Ba＞V，均为元素迁入，相对迁移率在23.9％～611.7%之间，标准差为253.1%，其中Cu、Pb、Zn相对迁移率分加紧为497.9%、211%和611.7%。

图 3

图 3 陆院沟金矿正长斑岩株蚀变围岩相对于原岩含量的组分迁移柱状图 Fig. 3 Histograms of migrated components in altered wallrocks around the syenite porphyry dyke in the Luyuangou gold deposit in comparison with the original wallrocks (a)和(b)为主量元素的迁移柱状图；(c)和(d)为矿化元素的迁移柱状图，ωB/%为组分相对迁移率

SiO₂明显属于蚀变过程中从围岩中迁出的组分，并且离斑岩越近，其带出量越大，说明斑岩株作为流体与热量的来源，在对围岩进行交代改造作用中迁移出大量的硅质，这也与石英是蚀变岩型和石英脉型矿床主要赋矿矿物的事实相符。

K₂O和Na₂O具有相反的变化规律。K₂O质量分数由未蚀变的1.97%至弱蚀变的1.15%，形成强蚀变的6.02%，指示早期贫K、后期富K的流体特征，与K₂O具有相似变化规律的有MgO和CaO。Na₂O质量分数由未蚀变的2.74%变为弱蚀变的3.92%，至强蚀变的0.14%，其相对迁移率达-2740%，说明Na在蚀变早期为迁入组分，在强烈流体作用下迁出殆尽，可能指示早期富Na、后期贫Na的流体特征，与Na₂O具有相似变化规律的有TiO₂、FeO、Fe₂O₃、MnO和P₂O₅。

弱蚀变作用中Zn和V显示为迁入的特征，而Ba、Cr、Pb和Cu显示为迁出的特征，迁出强度不超过±60%，强蚀变作用后，各矿化元素显示为整体迁入，迁入较强的Pb、Cu和Zn在211％～612%之间，证实了外来成矿物质的加入，也显示后期含矿流体对蚀变流体和蚀变围岩具有整体的改造作用。

岩浆就位过程中，伴随温度下降热液演化有如下规律：岩浆熔体→高盐度的熔体→高盐度的热液→低盐度的热液的完整过程(张德会等，2001；冷成彪等，2009；单强等，2011)。岩浆熔体和高盐度熔体作为岩浆热液的早阶段产物，伴随着强烈的熔体、气体和液体的不混溶作用(卢焕章， 1990，1996; Roedder，1992; Audétat and Pettke， 2003; Chang and Meinert， 2004；Kamenetsky et al., 2004; Audétat et al., 2008)，使得蕴含较高能量的气相物质对围岩产生较强的物理作用和气化蚀变，由于没有流体的参与，成矿物质的加入也有限，此阶段影响范围较大，但蚀变和元素迁移相对较弱，此阶段典型产物为绿泥石化玄武安山岩，化学反应如下：

该阶段高温气化蚀变作用仅对少量富水矿物如黑云母和角闪石影响较大，造成Si初步迁出的同时，K、Mg和Fe等元素转换为离子态也随之迁移降低，元素变化特征如图 3a、3c所示。

随着岩浆进一步分异冷凝，形成富K⁺、高盐度、富含矿质的流体，此阶段由于流体具有高盐度的特征，对蚀变发生具有一定的催化效果，在发生上面蚀变作用基础上，普遍发生斜长石的钾化(公式4)和绿泥石化(公式5):

该阶段流体充足、矿化元素丰富，由于缺少气化阶段的高能量和气体扩散能力，因此作用范围小于前一阶段。而富K和富矿化元素的流体特征，使得蚀变后的围岩具有富K和富Pb、Zn、Cu等矿化元素的特征，元素变化特征如图 3b、3d所示。

华北南缘及邻区发育了大规模晚中生代伸展构造(Ratschbacher et al., 2000)。沿秦岭—大别山脉由北西向南东依次为小秦岭变质核杂岩、熊耳山岩浆穹隆、桐柏山变质核杂岩和北大别变质核杂岩(Zhang et al., 1997；Wang et al., 1998；王志光和张录星，1999；许光和王二七，2010；冀文斌等，2011；Wang et al., 2011；Cui et al., 2012)。刘树文等(1998)通过绿帘石p-t轨迹记录认为豫西变质核杂岩的形成经历了2个大的阶段，首先是由的早期伸展隆升作用使其隆升到中地壳，其后在中地壳滞留一段时间后经又一次的隆升而被抬升到地表。变质核杂岩周边发育未变质-浅变质的沉积岩或高压、超高压榴辉岩(冀文斌等，2011；Wang et al., 2011；Cui et al., 2012)，二者之间通常发育有超过几十米厚的糜棱岩带，而这些糜棱岩带通常以低角度的产状分布于穹隆的周缘，构成了变质核杂岩的拆离断层(Zhang et al., 1997；Wang et al., 2011；冀文斌等，2011)。林伟等(2013)认为华北东部的伸展穹隆与相关的拆离断层的伸展峰期较为接近，处于130～126Ma之间，前者在研究区以花山花岗岩基和斑岩体为表现形式，后者在研究区作为主赋矿构造存在(赵锡岩等，2002；郭保健等，2005；吴发富等，2012)。而矿区内矿脉被斑岩株穿切正是拆离断层与岩浆穹隆多期活动的有利证据。罗照华(2007)在前人研究基础上提出透岩浆成矿理论，认为岩浆系统和成矿流体系统是两个独立的地质系统，它们具有类似的起源，金属堆积有赖于深部含矿流体的快速上升，岩浆体是含矿流体上升的有利通道，流体是岩浆快速上升侵位的驱动力之一，这一认识为斑岩株在矿床中的作用提供了新的可能，即深源流体活动促使斑岩岩株快速上升，上升的斑岩岩株一方面携带大量热能和流体为成矿提供动力保障，另一方面沿斑岩岩株内部和侵入接触界面上升的流体系统自身携带和交代围岩获得成矿元素为矿床形成提供物质保障。汤中立和李小虎(2006)也提出中酸性小岩体头部是岩浆“气(挥发份)”、“液(流体)”和“矿质”聚集的最有利场所，也是成矿的中心部位。花山花岗岩基作为伸展穹隆的核心是沟通深源流体的主体，陆院沟正长斑岩岩株是花山岩基的延伸，是深部能量、流体和矿质释放的通道。

熊耳山岩浆穹窿是晚中生代区域性伸展构造发育的结果，构造伸展引发的地幔隆升造成下地壳抬升和减压熔融，下地壳抬升引起基底和盖层间拆离断层的发育，而减压熔融和热流值上升则诱发了岩浆熔体和成矿流体的发育。豫西已发现矿床全部位于花山岩体外围1～9km范围的环带之中，说明花山岩基具有明确的区域控矿作用。虽然未见明确的岩浆控矿现象，但是岩浆作用结合拆离构造控矿是毋庸置疑的。陆院沟金矿的成矿过程可能是早期岩浆系统提供热液和矿质在中深部与广泛发育的拆离断层系统相汇合，由于拆离断层系统相对开放，使得成矿流体系统上升至中上地壳时压力骤降并沸腾沉淀，该期岩浆流体系统的结束封闭了表层构造系统，该期矿化产物即赋存于拆离断层中的矿体。后期岩浆流体系统在积聚一定能量和物质后在构造薄弱位置侵位上升并切穿早期矿脉，形成携带流体和矿质的正长斑岩岩株。陆院沟金矿床斑岩体迁移矿质与拆离断层成矿的相互作用机制需要深部勘探资料的进一步证实，但斑岩矿化系统的发现为区域找矿勘探提供了新的机遇和方向。

(1)陆院沟金矿床由斑岩株向围岩一侧，矿化蚀变作用递减，黄铁-绿泥石化过程中主量元素相对迁移率为-168.2％～71.9%，矿化元素相对迁移率为23.9％～611.7%。绿泥石化过程中主量元素相对迁移率为-53.1％～42.5%，矿化元素相对迁移率为-52.5％～43.9%。

(2)SiO₂迁出率随蚀变增强而增大；K₂O质量分数随蚀变增强先降后升，MgO和CaO与之规律相似；Na₂O随蚀变增强先升后期迁出殆尽，TiO₂、FeO、Fe₂O₃、MnO和P₂O₅等与之规律相似。

(3)岩株侵位早期以富气、少水、高能为特征，蚀变范围广，强度低，以绿泥石化为主；侵位中后期形成富水、赋矿的流体，蚀变范围小，强度大，以钾化、绿泥石化和矿化为主。

(4)陆院沟矿区内斑岩株是花山岩基的延伸，是深部能量、流体和矿质释放的通道，斑岩体运矿与拆离断层成矿的作用机制需要深部勘探资料的进一步证实，但斑岩蚀变矿化系统的发现为区域找矿勘探提供了新方向。