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成矿时代是矿床学研究的重要问题，精确测定矿床的形成时代是研究成矿动力学和区域成矿规律的基础。热液脉型矿床形成时代的确定一直是矿床研究工作的难点，蚀变矿物的Ar-Ar法测年由于体系封闭温度低，易受后期热事件的改造；金属矿物Rb-Sr等时线法常常由于初始同位素组成的均一化程度不够而难以得到理想的等时线年龄。实验研究表明，由于流体中的F-和Cl-是Zr的重要载体，磷酸根、硫酸根和碳酸根阴离子可以和Zr形成配位体，使得Zr在热液体系中的活动性增强，锆石可以在较低的温度和压力条件下生长（Sinha et al.，1992; Rubin et al.，1993）。Hoskin（2005）认为热液锆石可能有3种成因：① 从围岩捕获的锆石在热液作用下溶解后再结晶；② 因放射性作用发生蜕晶化的锆石与流体发生离子交换使晶体结构恢复；③ 热液中ZrSiO4饱和而结晶。①和③类成因的锆石均可作为确定热液脉形成年龄的有效对象。近年来，国内学者通过热液锆石U-Pb测年精确确定了一些矿床的形成时代，并对热液锆石的鉴定特征进行了系统的总结（毕诗健等，2008；张晓文等，2009；俞军真等，2020；Zhang Shu et al.，2021），为这一方法的应用积累了宝贵的经验。
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银洞沟银金多金属矿床为北秦岭构造带内的一处中型热液脉型矿床。北秦岭构造带经历早古生代—晚古生代早期造山作用，发育强烈的与洋壳俯冲有关的弧岩浆活动（王佳营等，2023）、与碰撞造山作用有关的花岗质岩浆活动（Wang Tao et al.，2009；刘丙祥，2014；Wang Hao et al.，2016）以及与造山过程有关的变质作用（Dong Yunpeng et al.，2018; 王海杰等，2021）。与区内古生代大规模岩浆活动和广泛发育的变质作用形成鲜明对比的是，区内报道的形成于古生代的矿床较少，仅有与本溪组沉积作用有关的铝土矿（曾威等，2021a）、与二郎坪群弧火山岩有关的热水喷流型矿床（燕长海等，2008；徐勇航等，2009）和与伟晶岩有关的铀及稀有金属矿床分布（Yuan Feng et al.，2020；曾威等，2021b），未见有与岩浆活动和造山作用有关的热液脉型金属矿床的报道。银洞沟银金多金属矿床位于夏馆银金多金属矿集区，区内还分布有许瑶沟、东山洼、夏家沟、周庄、老庄等银、金多金属矿床（点）（图1），这些矿床（点）均具有类似的成矿地质特征。关于银洞沟矿床的成矿时代，Zhang Jing et al.（2016）对围岩中的蚀变绢云母进行了40Ar/39Ar年龄测试，但未能得到可靠的坪年龄。李晶等（2009）在银洞沟矿床北西约1.5 km的钼多金属矿点中采取辉钼矿样品，测得5件辉钼矿样品的同位素模式年龄介于432.2~423.4 Ma之间，加权平均年龄为429.3±3.9 Ma，但是否与银洞沟银多金属矿为同一成矿事件，尚不能确定。本文对银洞沟矿床含矿石英脉和围岩中的锆石开展了LA-MC-ICP-MS法U-Pb测年，并结合前人对矿床成因的研究成果（曹纪虎等，2011; 向世红等，2012，2013; Zhang Jing et al.，2016），揭示了该矿床是北秦岭古生代造山作用的产物，对北秦岭构造带成矿理论和区域成矿规律的研究具有重要意义。
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1 地质背景
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北秦岭自北向南由宽坪单元、二郎坪单元、北秦岭微陆块组成，各单元之间分别以瓦穴子断裂和朱夏断裂分隔（曾威等，2019；图1）。宽坪单元主体由宽坪岩群组成，岩性为一套变质陆源碎屑岩、变质基性火山岩和大理岩组合，其中变质基性火山岩代表古洋壳残片（第五春荣等，2010）。王宗起等（2009）在宽坪岩群变沉积岩中发现了早—中奥陶世的疑源类、几丁虫和虫颚等古生物化石，表明其形成时代为早古生代。二郎坪单元主要由二郎坪群和侵入其中的古生代花岗岩类组成。二郎坪群由变质基性火山岩、变碎屑岩和大理岩组成，其中火神庙组发育有具N-MORB、E-MORB、IAB特点的多种类型玄武质火山岩，被认为形成于岛弧（Ratschbacher et al.，2003; Wang Hao et al.，2013; Wu Yuanbao et al.，2013）或弧后盆地（Dong Yunpeng et al.，2011）环境，前人测得火神庙组基性火山岩的年龄为474~463 Ma（闫全人等，2007; 陆松年等，2009；赵姣等，2012）。北秦岭微陆块由秦岭岩群和侵入其中的新元古代和古生代花岗岩组成。秦岭岩群主体岩性为一套经历了中高级变质作用的片麻岩、石英片岩和大理岩，夹斜长角闪岩，其形成时代为中—新元古代（陆松年等，2009; 赵利刚等，2018）。北秦岭微陆块中产出大量峰期变质年龄为511~490 Ma的榴辉岩透镜体，其原岩形成年龄为~800 Ma，反映早古生代早期的大陆深俯冲作用（刘良等，2013; Liu Qian et al.，2014; 陈丹玲等，2015）。
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银洞沟银金多金属矿床位于朱夏断裂北侧的二郎坪单元中，南距朱夏断裂约5 km（图1b）。矿区内出露地层主要为二郎坪群小寨组和火神庙组，小寨组岩性为黑云（二云）石英片岩、黑云（二云）变粒岩、二云母片岩、变长石石英砂岩，原岩为一套复理石建造；火神庙组岩性主要为变细碧岩、含角砾变细碧岩、斜长角闪片岩、绢云石英片岩，主体为一套变基性火山岩建造。区内侵入岩主要为早古生代卢家坪岩体和茶庵岩体，岩性为黑云母二长花岗岩。区内断裂构造发育，近南北向、北东向断裂规模最大，其次有北西向断裂和近东西断裂，近南北向断裂和北东向断裂为区内主要的控矿构造（图2）。
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2 矿床地质特征
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矿体严格受断裂构造控制，呈脉状产出，以近南北向和北东向规模为大，其次为北西西向（图2）。矿体围岩为小寨组变质细碎屑岩、卢家坪黑云母二长花岗岩和火神庙组变细碧岩。目前矿区内已发现矿（化）脉13条，控制的工业矿脉5条，分别为Y1、Y2、Y3、Y6、Y10，其中Y1、Y2、Y3、Y10为近南北向到北东向，Y6为北西西向。矿脉走向稳定，一般单脉产出，呈脉状、豆荚状，矿体中心矿化强，由石英多金属硫化物组成，向两侧变为黄铁绢英岩，矿化较弱，局部矿化富集形成矿体。近矿围岩普遍发生蚀变和矿化，宽度最大可达15 m左右，但矿脉厚度较薄，一般为0.3~1.2 m。5条矿脉共圈出8个矿体，分别为Y1-1、Y1-2、Y1-3、Y2-1、Y3-1、Y3-2、Y6-1、Y10-1。
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Y1号矿脉为矿区内最大矿脉，长2300 m，呈单脉状产出，总体产状270°~290°∠28°~53°。赋矿围岩为二郎坪群小寨组和卢家坪黑云母二长花岗岩体，矿脉穿切卢家坪黑云母二长花岗岩体（图2），说明矿化和断裂活动发生于卢家坪岩体侵位之后。矿脉矿化强度及厚度沿走向不稳定，通过地表工程、钻探及深部坑道控制，在Y1号脉上圈出3个矿体，估算资源量Ag373.64 t，Au 4.26 t，伴生Pb1.68 t，Zn 1.51 t。
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图1 秦岭造山带构造简图（a）（据Dong Yunpeng et al.，2011修改）和北秦岭东部区域地质图（b）
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Fig.1 Simplified tectonic subdivisions of the Qinling orogenic belt (a) (modified after Dong Yunpeng et al., 2011) and regional geological map of east of North Qinling (b)
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Y1-1号矿体：位于Y1号脉北中段西沟一带，赋矿围岩为小寨组变质碎屑岩和卢家坪黑云母二长花岗岩。矿体主要由多金属硫化物石英脉构成，与围岩界线清楚。矿体长240 m，呈板状产出，厚度较稳定，最大1.43 m，平均1.12 m。倾向273°~285°，倾角28°~53°，自地表往下矿体倾角有增大的趋势。地表出露最高标高905 m，控制最低标高400 m。矿化在不同标高出现一定分带性，在600~800 m标高银铅矿化最强，银平均品位683.25×10-6；至400 m标高附近银铅矿化减弱，金矿化增强。
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图2 银洞沟银金多金属矿矿区地质图（据Yu Yang et al.，2021修改）
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Fig.2 Geological map of the Yindonggou gold-silver-polymetallic deposit (modified after Yu Yang et al., 2021)
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Y1-2号矿体：分布在Y1号脉中部靳家庄沟一带。控制矿体长度160 m，平均厚度0.55 m，倾向270°~290°，倾角32°~48°。地表出露最大标高1100 m左右，深部有两排坑道控制，控制最低标高850 m。赋矿围岩为小寨组变碎屑岩。矿体中心由石英脉构成，两侧靠近石英脉的蚀变岩也构成矿体的一部分。
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Y1-3号矿体：分布在Y1号脉中南段。地表出露最大标高1200 m左右，深部有四排坑道控制，控制最低标高700 m。赋矿围岩为小寨组变碎屑岩。控制矿体长度190 m，平均厚度0.74 m，倾向270°~280°，倾角30°~45°（图3）。银平均品位476.48×10-6，金平均品位3.25×10-6，铅3.74%，锌1.63%。
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矿石类型分为石英硫化物型和蚀变岩型两种。以银金-多金属硫化物石英脉为中心，向两侧变为银金多金属硫化物+黄铁绢英岩化蚀变岩。石英脉的宽度为0.2~1.2 m，多金属硫化物+黄铁绢英岩化蚀变岩宽度一般2~3 m。矿石构造有团块状、细脉状、网脉状、浸染状和星点状构造。团块状构造、细脉-网脉状构造和星点状构造是矿石的主要构造。矿石结构有自形—他形粒状结构、碎裂结构、交代结构、包裹结构等（图4）。
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金属矿物主要有：银金矿、辉银矿、自然金、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、白铁矿、黑钨矿及少量金属氧化物。非金属矿物主要有：石英、方解石、绢云母、长石、绿泥石等。主要蚀变有硅化、碳酸盐化、绢英岩化和绿泥石化等。镜下可明显见两期黄铁矿，早期黄铁矿呈自形—半自形粒状产于石英脉中，见有少量黑钨矿、磁黄铁矿与早期黄铁矿伴生（图4o、n）；晚期黄铁矿为他形，与方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿伴生（图4j），部分黄铁矿见碎裂结构，沿裂隙充填碳酸盐脉和方铅矿（图4j、n）。方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿和黄铜矿常密切共生（图4h、i、k~m），可见方铅矿和闪锌矿沿边缘交代磁黄铁矿或充填于磁黄铁矿裂隙中（图4i、k），亦见黄铜矿、闪锌矿、方铅矿包裹于磁黄铁矿中（图4l）。自然金呈裂隙金产于磁黄铁矿并与闪锌矿和方铅矿共生（图4k），或呈包体金产于黄铁矿中（图4n）。
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3 样品采集和实验测试
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本次分别采集了含矿石英脉样品和赋矿围岩黑云母二长花岗岩样品进行锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学研究。
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3.1 样品岩石学特征
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本文采集了含矿石英脉样品约4 kg用于挑选锆石，样品采自Ⅰ号矿脉北部PD6YM中。所采样品成分主要为石英、黄铁矿、磁黄铁矿，石英含量约占80%以上，石英粒度变化大，0.05~2 mm，含少量绢云母和白云石（图4b、e）。
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图3 银洞沟银金多金属矿床20号勘探线剖面图（卢氏县地质勘查研究所，2015❶）
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Fig.3 Geological section along No.20 exploration line of the Yindonggou deposit (Lushi Geological Exploration and Research Institute, 2015❶)
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1 —绢云石英片岩；2—变质砂岩；3—黄铁绢英岩；4—矿脉；5—坑道
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1 —sericite quartz schist; 2—metasandstone; 3—beresite; 4—ore vein; 5—gallery
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图4 银洞沟矿床矿石照片
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Fig.4 Photographs of ores from the Yindonggou deposit
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（a）—坑道中矿脉照片；（b）—含矿石英脉，发育大量黄铁矿和方铅矿；（c）—蚀变岩型矿石；（d）—黑云母二长花岗岩显微照片；（e）—石英脉中黄铁矿发育；（f）—绢云石英片岩；（g）—碳酸盐化蚀变，发育磁黄铁矿和黄铜矿；（h）—磁黄铁矿和黄铜矿共生；（i）—闪锌矿、方铅矿交代磁黄铁矿；（j）—方铅矿充填于黄铁矿裂隙中；（k）—自然金呈不规则状包裹于磁黄铁矿中，同时有闪锌矿、方铅矿与其共生；（l）—闪锌矿、方铅矿、黄铜矿与磁黄铁矿密切共生；（m）—磁黄铁矿被晚期石英交代呈交代残余结构；（n）—黄铁矿中包裹自然金；（o）—石英脉中自形黄铁矿，见少量黑钨矿
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(a) —photo of ore vein in the gallery; (b) —ore bearing quartz vein, pyrite and galena developed; (c) —altered rock-type ore; (d) —micrograph of biotite monzogranite; (e) —pyrite developed in quartz vein; (f) —sericite quartz schist; (g) —carbonation alteration, pyrrhotite and chalcopyrite developed; (h) —pyrrhotite and chalcopyrite coexist; (i) —pyrrhotite metasomatized by sphalerite and galena; (j) —galena filled in pyrite fracture; (k) —natural gold is irregularly wrapped in pyrrhotite and coexisted with sphalerite and galena; (l) —sphalerite, galena, chalcopyrite and pyrrhotite coexist closely; (m) —pyrrhotite was metasomatized by late stage quartz to form metasomatic residual structure; (n) —natural gold was wrapped in pyrite; (o) —euhedral pyrite and a small amount of wolframite developed in quartz vein
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采集矿体围岩黑云母二长花岗岩样品约3 kg挑选锆石用于锆石U-Pb测年，样品编号YDGD03，样品采自地表，地理坐标N 33°27′00″，E 111°50′49″。岩性为黑云母二长花岗岩，主要矿物成分为石英、钾长石、斜长石、黑云母（图4d）。钾长石为微斜长石，他形粒状，粒径2~5 mm，含量30%~35%，轻微高岭土化；斜长石呈半自形板状，粒径0.5~2.0 mm，含量30%±；石英呈他形粒状，粒径0.5~5.0 mm不等，含量25%~30%；黑云母呈叶片状，片径0.2~1.5 mm不等，棕色，含量5%~10%，见有少量白云母零星分布。
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3.2 分析方法
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锆石分选工作在河北区域地质调查研究所完成。岩石样品经破碎、磁选后，在双目镜下人工挑选出颗粒完整的锆石，将其固定于环氧树脂表面，经抛光使其充分暴露。
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制成的锆石靶在透反射显微镜、扫描电镜和阴极发光仪器下开展锆石形貌学研究，观察锆石的形态、环带、裂隙、矿物包裹体和流体包裹体等分布情况，并进行透射光、反射光和阴极发光（CL）照相。锆石形貌学研究、透射光和反射光照相、CL照相在中国地质调查局天津地质调查中心实验室完成，所用扫描电镜为岛津SS550，阴极发光仪器为Gatan CL。
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样品LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年在中国地质调查局天津地质调查中心实验室完成。使用仪器为美国ESI公司的生产的New wave193 nm激光剥蚀进样系统和美国赛默飞世尔科技公司生产的多接收电感耦合等离子质谱仪（型号为Neptune）。锆石年龄采用GJ-1和91500为外标，元素含量以SRM610玻璃为外标进行校正。数据处理和制图使用ICPMSDataCal程序（Liu Yongsheng et al.，2010）和Isopolot程序（Ludwig，2003）。由于本次研究的石英脉中的热液锆石含有明显的普通铅，需进行普通铅校正。当前普通铅校正的方法主要有204Pb校正法、207Pb校正法和208Pb校正法。204Pb校正法一般适用于普通铅较低的矿物，208Pb校正法适用于Th/U比值低的样品，理想情况是不含Th。本研究的样品普通铅含量高并且变化范围大，Th/U比值较高，因此采用207Pb校正法。Tera-Wasserburg图解法是207Pb校正的等价形式（Chew et al.，2014; Yang Yanan et al.，2014），其下交点年龄为样品207Pb校正后的206Pb/238U的年龄。
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锆石中矿物包体激光拉曼光谱成分分析在中国地质调查局天津地质调查中心实验室完成。所用仪器为英国Renishaw公司inVia 型激光拉曼光谱仪。532 nm半导体激光器，激光功率40 mW，狭缝50 μm，激光光斑大小1 μm，扫描范围100~4500 cm-1，累积时间10 s，扫描1次，实验前用单晶硅片校正拉曼位移。
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4 分析结果
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黑云母二长花岗岩中锆石呈灰白色，自形—半自形，短柱状（图5a）。锆石长60~100 μm，长宽比2∶1~1∶1。阴极发光图像显示振荡环带发育，锆石Th含量为71×10-6~2054×10-6，U含量为90×10-6~4350×10-6，Th/U值为0.20~1.96，具岩浆锆石的特征（Wu Yuanbao et al.，2004）。对锆石23个点进行LA-MC-ICP-MS U-Pb测年（附表1），22个测点落在谐和线上（图6a）。其中有4个测点的206Pb/238U年龄分别为2572 Ma、1013 Ma、662 Ma和193 Ma（分别为22、9、21、20号测点），前3个年龄值与秦岭岩群和二郎坪群碎屑岩中锆石的峰值年龄一致（赵利刚等，2018），且3颗锆石颗粒均显示一定的磨圆特征或边界残缺不全，应为岩浆侵位时捕获的碎屑锆石。20号测点锆石CL图像上亮度很亮，明显不同于其他锆石，其193 Ma的年龄可能代表后期的一次构造热事件。其他18个测点同位素比值分布在谐和线上，其206Pb/238U年龄集中分布在436~421 Ma之间，加权平均值年龄431.4±2.1 Ma（MSWD=0.51）（图6b），代表了黑云母二长花岗岩的结晶年龄。
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石英脉中锆石呈灰白色，长柱状，自形晶，部分锆石可能为挑样前破碎导致晶体残缺（图5b）。锆石长20~100 μm，宽10~50 μm，长宽比4∶1~2∶1。锆石阴极发光较弱，多数振荡环带不发育，少数发育振荡环带。部分锆石核幔结构发育，具有宽度不等的暗色边。
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共对石英脉中51粒锆石进行了LA-MC-ICP-MS U-Pb测年（附表1），其中6号测点和30号测点获得2501 Ma和2578 Ma的谐和年龄（207Pb/206Pb），与秦岭岩群和二郎坪群碎屑岩中锆石的峰值年龄一致，锆石具一定的磨圆，可能为捕获的碎屑锆石。39和45号测点明显偏离谐和线和锆石的不一致线，未参与锆石年龄的计算。2、11、29、42、43、47、49、50这8颗锆石颗粒较大，发育震荡环带，与石英脉中其他锆石形貌上具明显差异，在谐和图上一定程度的偏离了不一致线，未参与锆石年龄计算。其余39颗锆石阴极发光弱，多数震荡环带不发育，少数发育震荡环带。发育核幔结构，具有宽度不等的暗色边（后文称为石英脉中第二类锆石）。锆石形貌特征具有热液锆石的特点（Hoskin，2005）。测得石英脉中第二类锆石Th含量为131×10-6~1303×10-6，U含量为517×10-6~6460×10-6，Th/U变化范围为0.16~0.63。同位素比值在锆石谐和图上偏离谐和线呈线状分布（图6c），说明锆石中含有明显的普通铅。本文采用207Pb校正法进行普通铅校正，利用Tera-Wasserburg图解法获得39颗锆石的下交点年龄为419.4±5.9 Ma（MSWD=1.7）（图6d）。Tera-Wasserburg图解法是207Pb校正的等价形式（Chew et al.，2014; Yang Yanan et al.，2014），其下交点年龄为样品207Pb校正后的206Pb/238U的年龄，代表热液锆石的结晶年龄。
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图5 银洞沟矿床围岩二长花岗岩（a）和含矿石英脉（b）中锆石阴极发光图
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Fig.5 Cathodoluminescence (CL) images of zircons separated from monzogranite (a) and sulfide-quartz veins (b) in the Yindonggou deposit
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5 讨论
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5.1 锆石成因
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锆石成因的判别是热液锆石定年的关键，常用的判别热液锆石的方法包括锆石的形态和内部结构、锆石中流体和矿物包裹体、普通铅含量和稀土元素特征。流体中结晶的锆石通常具有较好的晶形（吴元保等，2004），多数阴极发光较弱、不发育震荡环带（Hoskin，2005; 朱永峰等，2006; 雷成等，2018; Wei Hao et al.，2019），少数震荡环带发育（胡芳芳等，2004; 俞军真等，2020），可通过与围岩中锆石形貌特征进行对比来区分热液锆石和捕获锆石。银洞沟矿床含矿石英脉中第二类锆石具有较好的晶形，阴极发光弱，多数不发育震荡环带，少数发育震荡环带，锆石核幔结构发育，具有宽度不等的黑色边，具热液锆石的形态结构特征。该类锆石与矿体围岩中的锆石对比具有明显的区别。银洞沟矿床矿体的主要围岩有黑云母二长花岗岩、小寨组变碎屑岩和火神庙组变细碧岩，首先，石英脉中第二类锆石的大小明显小于黑云母二长花岗岩的锆石，形态和阴极发光特征也与黑云母二长花岗岩的锆石有明显的区别，其不可能为捕获自黑云母二长花岗岩的锆石（图5a、b）；其次，锆石形态不具有磨圆特征，明显区别于小寨组变碎屑岩中的锆石；第三，火神庙组变细碧岩为基性火山岩，很难结晶形成锆石，捕获自火神庙组地层的可能性较小。因此，石英脉中第二类锆石不是来自围岩的捕获锆石。锆石中的包裹体是判别热液锆石的最有效方法之一，金属矿床中从流体中结晶的热液锆石通常会发育流体包裹体，有时可见金属矿物包体（Claoué-Long et al.，1990; Kerrich et al.，1993; 毕诗健等，2008）。本次研究工作在部分石英脉的锆石中发现黑钨矿矿物包体（图7a、b），矿物大小5~15 μm，呈不规则状或立方体状，激光拉曼光谱显示为黑钨矿的光谱特征图谱（7e、f）。另外，部分石英脉的锆石中存在流体包裹体，包裹体呈椭圆形，约3~4 μm，发育气液两相（图7c、d）。部分热液锆石内部见有锆石包体（图7f），可能为多期热液活动中锆石多期次生长的结果。普通铅含量高是热液锆石的另一重要特征（胡芳芳等，2004），Watson et al.（1997）利用人工实验证明了在低温含铅流体中生长的锆石，铅在锆石中相容性明显增强，解释了热液锆石普通铅含量高的原因。本次工作，在北京燕都中实测试技术有限公司利用LA-ICP-MS测试了银洞沟银金多金属矿含矿石英脉中锆石的204Pb含量。激光剥蚀系统为NWR193（elemental scientific lasers，LLC），ICP-MS为德国耶拿M90。测试时利用SRM610作外标、Si作内标的方法进行定量计算（Liu Yongsheng et al.，2010）。锆石204Pb含量的计算是根据测得的202Hg含量计算获得204Hg的含量，再用所测“204”信号减去204Hg获得204Pb含量。本次测的石英脉中锆石的204Pb含量为0.11×10-6~20.92×10-6，明显高于一般岩浆锆石的204Pb含量（本次测得围岩黑云母二长花岗岩的204Pb含量均接近0）。银洞沟银金多金属矿石英脉中含有大量方铅矿，说明流体中Pb含量较高，含矿石英脉锆石中高的普通铅含量可能是锆石生长过程中流体中铅加入的结果。综上，通过对石英脉中锆石的形貌特征、流体和矿物包裹体和普通铅含量的分析，表明石英脉中锆石为热液锆石，其结晶年龄代表含矿石英脉的形成时代。
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图6 银洞沟矿床黑云母二长花岗岩和石英脉的锆石U-Pb谐和图
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Fig.6 Zircon U-Pb concordia diagrams for monzogranite and sulfide-quartz veins in the Yindonggou deposit
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（a）—黑云母二长花岗岩所有锆石测点谐和图；（b）—黑云母二长花岗岩参与年龄计算的锆石谐和图；（c）—含矿石英脉中热液锆石谐和图；（d）—含矿石英脉中热液锆石 Tera-Wasserburg谐和图
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(a) —zircon U-Pb concordia diagrams for biotite monzogranite; (b) —U-Pb concordia diagrams of zircons for age calculation from biotite monzogranite; (c) —zircon U-Pb concordia diagrams for sulfide-quartz veins; (d) —hydrothermal zircon U-Pb Tera-Wasserburg concordia diagrams for sulfide-quartz veins
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图7 银洞沟矿床热液锆石中矿物和流体包裹体照片
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Fig.7 Photographs of mineral and fluid inclusions in hydrothermal zircons of Yindonggou deposit
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（a）—锆石中见黑钨矿矿物包裹体，呈不规则状；（b）—锆石中见黑钨矿矿物包裹体，呈立方体状；（c）、（d）—锆石中发育流体包裹体；（e）—图（a）中矿物包裹体的激光拉曼光谱；（f）—图（b）中矿物包裹体的激光拉曼光谱
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(a) —irregular wolframite inclusions captured in zircons from sulfide-quartz veins; (b) —wolframite cubes captured in zircons from sulfide-quartz veins; (c) , (d) —fluid inclusions in zircons; (e) —laser Raman spectra for mineral inclusions in Fig.7a; (f) —laser Raman spectra for mineral inclusions in Fig.7b
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5.2 地质意义
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本次获得银洞沟赋矿围岩黑云母二长花岗岩的结晶年龄为431.4±2.1 Ma，与前人获得的北秦岭构造带五垛山二长花岗岩体和灰池子二长花岗岩体的年龄一致（Wang Tao et al.，2009; 秦拯纬，2016；胡鹏等，2022），属于Zhang Chengli et al.（2013）划分的北秦岭古生代第二期花岗质岩浆活动，也是北秦岭构造带古生代规模最大的一期岩浆活动。银洞沟矿床Y1号矿脉穿切该黑云母二长花岗岩，说明矿床的形成时代晚于431 Ma。本次获得含矿石英脉中热液锆石U-Pb年龄为419.4±5.9 Ma，为含矿石英脉的形成时代，也代表了银洞沟矿床的成矿时代。
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前人对银洞沟银金多金属矿开展了较系统的成因研究工作，积累了大量同位素地球化学数据和成矿流体数据（曹纪虎等，2011; 向世红等，2012，2013; Zhang Jing et al.，2016）。矿石中硫化物的δ34S值为1.9‰~8.1‰，平均值5.67‰，与沉积地层中硫酸盐的热化学还原硫（-5‰~20‰）和壳源岩浆硫（-4‰~9‰）的分布范围一致（Ohmoto et al.，1979; 郑永飞等，2000）。金属硫化物的206Pb/204Pb值为18.2026~18.4462，207Pb/204Pb值为15.5675~15.7739，208Pb/204Pb值为38.4917~39.0890，在铅同位素分布图上与秦岭岩群、二郎坪群的分布范围一致，较北秦岭构造带内古生代花岗岩更富207Pb和208Pb（图8），说明银洞沟矿床成矿物质可能主要来源于秦岭岩群和二郎坪群，古生代花岗岩不是成矿物质的主要来源。矿床成矿流体属于CO2-H2O-NaCl体系，含少量CH4，主成矿期温度200~344℃，流体盐度 2.0%~16.0%，估算的成矿压力为250~277 MPa，成矿深度为9.0~10.1 km（Zhang Jing et al.，2016）。早、中成矿阶段流体的值为6.0‰~10.8‰，值为83‰~46‰（曹纪虎等，2011；Zhang Jing et al.，2016），H-O同位素值分布于岩浆水和变质水的范围，值为0.1‰~0.9‰，与海相碳酸盐的碳同位素值范围（-3‰~2‰；Hoefs，2004）一致，明显高于有机碳（平均-27‰；Schidlowski，1998）、大气CO2（-11‰~-7‰；Hoefs，2004）、火成岩（-30‰~-3‰；Hoefs，2004）和地慢（-7‰~-5‰；Hoefs，2004）的碳同位素组成，说明银洞沟矿床的成矿流体主要为变质流体，来源于地层的变质脱水。从矿床地质特征看，矿体受韧脆性断裂构造控制，呈脉状展布，赋存于石英脉和黄铁绢英岩化蚀变岩中。综合矿床地质特征、成矿物质来源和成矿流体特征，其成矿特征与典型的造山型矿床一致，银洞沟矿床为秦岭造山带古生代造山背景下形成的造山型银金多金属矿床，成矿作用与造山过程中变质作用密切相关。
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北秦岭构造带古生代造山作用过程中经历了多期变质作用。对北秦岭构造带榴辉岩的研究表明，秦岭岩群在~500 Ma经历了榴辉岩相超高压变质作用，后期又经历了450~430 Ma和~420 Ma两期退变质（Wu Yuanbao et al.，2013; Wang Hao et al.，2013; 刘良等，2013）。Bader et al.（2013）研究表明宽坪岩群在440 Ma时经历了低角闪岩相的变质作用，Xue Fei et al.（1996）和Zhai Xiaoming et al.（1998）也获得宽坪岩群斜长角闪岩中角闪石的40Ar/39Ar坪年龄为434 Ma，Liu Xiaochun et al.（2011）获得宽坪岩群442 Ma的锆石变质年龄，它们共同记录了宽坪岩群440~430 Ma的变质事件。二郎坪群角闪岩中角闪石的40Ar/39Ar年龄记录了421 Ma的变质事件（Li Shuguang et al.，1996）。以上研究表明北秦岭构造带经历了~440 Ma和~420 Ma两期变质事件，与450~430 Ma和420~410 Ma两期花岗质岩浆活动对应。Liu Xiaochun et al.（2011）和王海杰等（2021）研究认为宽坪岩群石榴子石石英片岩经历了顺时针P-T演化轨迹，峰期变质条件为P=717~792 MPa，T=557~563℃，变质年龄为~440 Ma，认为变质作用形成于碰撞造山过程。Dong Yunpeng et al.（2018）通过对秦岭岩群和宽坪岩群中不同变质岩的Ar-Ar年代学研究，认为北秦岭构造带在~430 Ma开始冷却抬升。以上研究结果表明北秦岭构造带的弧陆碰撞作用可能发生在~440 Ma的早志留世。本文获得银洞沟银金多金属矿的形成时代为419 Ma，晚于碰撞造山峰期时代约20 Ma，而与造山峰期之后~420 Ma的变质事件时间一致，这与造山型矿床产于造山峰期或造山峰期之后的成矿时代规律相一致（Goldfarb et al.，2001）。本文通过成矿年代学研究，确定北秦岭构造带存在形成于古生代碰撞造山作用背景下的造山型矿床，对北秦岭造山带构造成矿作用的研究具有重要的理论和实践找矿意义。
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图8 银洞沟矿床金属硫化物207Pb/204Pb-206Pb/204Pb（a）和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb（b）图解
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Fig.8 207Pb/204Pb vs.206Pb/204Pb diagram (a) and 208Pb/204Pb vs.206Pb/204Pb diagram (b) of sulfides from Yindonggou deposit
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A—地幔；B—造山带；C—上地壳；D—下地壳；底图据Zartman et al.（1981），银洞沟矿石数据据Zhang Jing et al.（2016），向世红等（2012）；秦岭岩群数据据张宏飞等（1997），Zhang Hongfei et al.（1996），Xu Jifeng et al.（1996），张本仁等（2002），Zhang Jing et al.，（2016）；二郎坪群数据据Xu Jifeng et al.（1996），张本仁等（2002），Zhang Jing et al.（2016）；古生代花岗岩数据据张宏飞等（1997），Zhang Jing et al.（2016）
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A—mantle; B—orogene; C—upper crust; D—lower crust; reference lines are based on Zartman et al. (1981) ; lead isotope data of Yindonggou sulfides from Zhang Jing et al. (2016) , Xiang Shihong et al. (2012) ; lead isotope data of Qinling Group from Zhang Hongfei et al. (1996, 1997) , Xu Jifeng et al. (1996) , Zhang Benren et al. (2002) , Zhang Jing et al. (2016) ; lead isotope data of Erlangping Group from Xu Jifeng et al. (1996) , Zhang Benren et al. (2002) , Zhang Jing et al. (2016) ; lead isotope data of Paleozoic granite from Zhang Hongfei et al. (1997) , Zhang Jing et al. (2016)
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6 结论
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（1）通过矿床围岩黑云母二长花岗岩和含矿石英脉的锆石U-Pb测年，确定黑云母二长花岗岩的形成时代为431.4±2.1 Ma，银洞沟银金多金属矿的形成时代为419.4±5.9 Ma，为晚志留世。
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（2）银洞沟银金多金属矿为形成于早古生代末期的造山型矿床，成矿作用与碰撞期后~420 Ma的变质作用密切相关，成矿流体和成矿物质来源于秦岭岩群和二郎坪群的变质脱水。
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附件：本文附件（附表1~2）详见 http://www.geojournals.cn/dzxb/dzxb/article/abstract/202306096?st=article_issue
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注释
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❶ 卢氏县地质勘查研究所.2015. 银洞沟银矿生产勘探报告.
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续附表1
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摘要
北秦岭构造带广泛发育与古生代洋壳俯冲和碰撞造山有关的岩浆活动以及与造山过程有关的变质作用，但古生代热液脉型矿床在北秦岭构造带少见报道。银洞沟银金多金属矿为北秦岭构造带东部的一处中型热液脉型矿床，本文通过对该矿床赋矿围岩和含矿石英脉中锆石开展LA-MC-ICP-MS U-Pb测年和锆石成因研究，确定了矿床的形成时代，并探讨了矿床的成矿动力学背景。结果表明赋矿围岩黑云母二长花岗岩的形成时代为431.4±2.1 Ma，含矿石英脉中锆石结晶年龄为419.4±5.9 Ma，石英脉中锆石的岩相学、锆石中矿物和流体包裹体及锆石微量元素研究表明419.4 Ma代表矿床的形成时代。结合前人的研究结果，确定银洞沟银金多金属矿为形成于晚志留世的造山型矿床，成矿作用与碰撞期后~420 Ma的变质作用密切相关，成矿流体来源于地层的变质脱水，成矿物质主要来源于秦岭岩群和二郎坪群。
Abstract
Magmatic activities and metamorphism related to Paleozoic oceanic subduction and collisional orogeny have been widely developed in North Qinling tectonic belt, but the Paleozoic hydrothermal vein-type metal deposits are rarely reported in the North Qinling. The Yindonggou silver-gold-polymetallic deposit is a medium-size deposit in the eastern part of North Qinling. This paper presents the LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb age of the ore bearing quartz veins and biotite monzogranite host rock to determine the formation age of the deposit and constrain the metallogenic dynamic setting. It indicated that the biotite monzogranite and ore-bearing quartz vein were emplaced at 431.4±2.1 Ma and 419.4±5.9 Ma, respectively. Based on the study of zircon petrography, mineral and fluid inclusions in zircon, and trace elements of zircon, we constrained that the metallogenic age of the deposit is 419.4 Ma. Considering previous research results, we proposed that the Yindonggou silver-gold-polymetallic deposit is an orogenic-type deposit. The mineralization is closely related to the post-collisional metamorphism process at about 420 Ma. The ore-forming fluids were dominantly derived from the metamorphic dehydration of the strata, while the ore-forming materials were mainly sourced from both the Qinling Group and the Erlangping Group.
Keywords
North Qinling ； Paleozoic ； orogenic-type deposit ； hydrothermal zircon ； metallogenic age
