秦岭凤太矿集区铅锌金矿区域成矿规律研究

魏 丽，杨文博，马尚伟，徐 涛，杨志军

(1. 陕西省地质调查规划研究中心﹝陕西省地质勘查基金中心﹞，陕西 西安 710068；2.丝绸之路地质科学院，陕西 西安 710068 ；3. 中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054)

0 引言

陕西秦岭凤太矿集区位于西秦岭泥盆系金、铅锌多金属成矿带中部，是秦岭成矿带重要的多金属矿集区之一。已探明八卦庙、双王、庞家河3处大型金矿床，多处小型金矿床及金矿点；铅硐山—东塘子、银洞梁、八方山—二里河3处大型铅锌矿床，手搬崖、峰崖、黑崖、银母寺4处中型铅锌矿床，多处小型矿床及十余个矿点。其中，探明金的储量超过近125 t，铅锌金属的储量近500万吨[1-2]。

秦岭凤太矿集区位于商丹缝合带和勉略缝合带之间，矿产资源以铅锌、金矿为主。自20世纪80年代以来，前人在区域构造、成矿背景、典型矿床、成矿时代、成矿预测等方面作了大量工作，对本区矿产勘查工作提供了重要的理论指导[3-4]。凤太地区是晚古生代形成的沉积盆地，经历了中生代强烈的陆内造山作用，广泛发育各类褶皱和断裂构造，同时发育多期岩浆活动，成矿作用复杂。

本文在前人研究成果的基础上，以铅锌金矿为研究对象，分析矿床地质特征，总结成矿地质条件和铅锌金矿时空分布规律，对比研究成矿流体来源，结合区域成矿规律探讨，提出新的区域成矿模型，对深化凤太矿集区区域成矿作用、指导深部及外围找矿勘查具有重要理论意义。

1 研究区地质概况

研究区位于秦岭凤太矿集区，大地构造位置主要位于秦岭—大别新元古代—中生代造山带的南秦岭边缘海盆，北为商丹对接带(原特提斯洋板块)，南为酒奠梁—板岩镇断裂(图1)。地层区划主要属南秦岭—大别地层区的迭部—旬阳地层分区，主要出露泥盆系[5]。

1.1 地层

区内出露地层主要为泥盆系浅变质滨浅海相沉积碎屑岩(图1)。自下而上为中泥盆统大枫沟组(D2d)长石石英砂岩、钙质砂泥岩、灰岩；中上泥盆统古道岭组(D2-3g)灰—浅灰色厚层块状颗粒灰岩、生物灰岩，含珊瑚、藻类、层孔虫、牙形刺等生物化石；上泥盆统星红铺组(D3x)炭质千枚岩、钙质千枚岩、铁白云质千枚岩、绿泥石千枚岩、粉砂质千枚岩夹粉砂岩、薄层灰岩；上泥盆统—下石炭统九里坪组(D3-C1j)灰白色中—厚层长石石英砂岩、粉砂岩、深灰色粉砂质板岩。

图1 秦岭凤太矿集区地质矿产简图(据文献[13]，修改)Fig.1 Geological sketch map of mineral resources in Fengtai ore concentration area， Qinling1—白垩系 2—三叠系 3—二叠系 4—石炭系 5—泥盆系 6—前寒武系 7—印支期中酸性侵入岩 8—区域断裂山阳—凤镇断裂酒奠梁—江口断裂) 9—一般断裂 10—复式向斜 11—次级背斜 12—地质界线 13—不整合界线 14—铅锌矿床 15—铅锌铜矿床 16—金矿床 17—铜矿(点)

1.2 构造

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩发育，东部发育印支期西坝岩体，主要岩性为花岗闪长岩、石英闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩、斜长花岗岩等；中北部发育花红树坪小岩株，岩性为花岗闪长岩(图1)。同时，区内普遍发育各类岩脉，宽度几十厘米至几米不等，岩性主要有花岗斑岩、花岗岩、花岗闪长斑岩、闪长玢岩、钠长岩、煌斑岩等，NWW向岩脉以酸性为主，NE向岩脉以中性为主。

2 矿床类型及矿床地质特征

秦岭凤太矿集区主要发育铅锌矿和金矿，区域成矿作用具有明显的集中成带的发育特征，产出层位和构造部位较稳定，具有一定的统一相关性。

2.1 矿床类型

区内铅锌矿主要为海底热水喷流沉积-改造型铅锌矿，典型矿床为铅硐山—东塘子铅锌矿床、八方山—二里河铅锌矿床、银母寺铅锌矿床、峰崖铅锌矿床、银洞梁—手搬崖铅锌矿床。区内金矿主要为构造蚀变岩型金矿，典型矿床为八卦庙金矿床、丝毛岭金矿床、柴玛金矿床。

2.2 典型矿床地质特征

秦岭凤太矿集区铅锌金矿矿石特征见图2。

2.2.1 铅硐山—东塘子铅锌矿床

矿床位于铅硐山—水柏沟铅锌(铜)成矿带西端，矿区出露地层为中上泥盆统古道岭组上段(D2-3g2)和上泥盆统星红铺组下段(D3x1)。构造以铅硐山—东塘子复式背斜和近EW向、NW向、NE向三组断裂为主，近EW向断层规模较大，多为成矿前断裂，NW向和NE向断层规模小，数量多，属剪切作用下形成的“X”型共轭剪切断层，切穿主矿体，为成矿后断裂。矿区内岩浆岩不发育，仅见几条闪长玢岩脉。

矿区共圈定10个铅锌矿体，矿体产于古道岭组生物微晶灰岩与星红铺组含碳钙质千枚岩接触带附近，赋存在背斜构造的鞍部及两翼，含矿岩性主要为铁白云质硅质岩和硅化灰岩。矿体呈层状、似层状，平面上呈扁豆状，整体向西侧伏。矿石金属矿物以闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿为主，非金属矿物以石英、方解石、铁白云石、白云石为主。矿石结构主要有他形粒状结构、交代结构、碎裂结构、自形粒状结构、草莓状结构、揉皱结构。矿石构造主要有溶解垮塌角砾状构造、网脉状构造、块状构造、条带状构造、浸染状构造、细脉状构造(图2a、2b)。矿石自然类型为浸染状矿石、条带状矿石、块状—次块状矿石及脉状矿石，以第一种分布最广。围岩蚀变主要发育于矿体上、下盘围岩附近，只局限于距矿体0～5 m范围内，主要蚀变类型为硅化，其次为铁白云石化，(铁)方解石化、黄铁矿化等。

图2 秦岭凤太矿集区铅锌金矿矿石特征Fig.2 Ore characteristics of lead zinc gold deposits in Fengtai ore concentration area， Qinling

2.2.2 八方山—二里河铅锌矿床

矿床位于八方山—八卦庙矿集区西部，矿区出露地层为中上泥盆统古道岭组(D2-3g)及上泥盆统星红铺组(D3x)。构造以八方山背斜和NWW向纵断层、NE向横断层为主，断裂为成矿期后的断裂。矿区岩浆岩不发育，仅发育一些闪长玢岩脉。

矿床共圈出矿体41个，以Ⅱ-1号矿体规模最大，矿体赋存在于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带附近，严格受背斜构造控制，分布于背斜鞍部及两翼，呈马鞍状向东倾伏延展，赋矿岩石主要为硅化灰岩，局部为含炭灰岩、千枚岩(图2c)。矿体在平面及剖面上呈月牙状，由鞍部向翼部逐渐尖灭。矿石金属矿物以闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿为主，非金属矿物以石英、方解石、铁白云石为主。矿石结构主要有他形粒状结构、交代结构、碎裂结构、草莓状结构、揉皱结构。矿石构造主要有块状构造、角砾状构造、浸染状构造、网脉状构造、条带状构造(图2d)。围岩蚀变仅发育在矿体上下盘2 m以内，在背斜鞍部有时可达5 m，主要为硅化，其次是绢云母化、黄铁矿化、方解石化等。

2.2.3 八卦庙金矿床

矿床位于八方山—八卦庙—银母寺铅锌金矿集区内，矿区出露地层为中上泥盆统古道岭组(D2-3g)及上泥盆统星红铺组(D3x)。构造主要为NWW—NW向复式褶皱构造、NWW向脆-韧性剪切构造带及NWW向和NE向断裂。矿区岩浆岩不发育，仅在矿区北部发育少量的酸性钠长岩脉、花岗斑岩脉和闪长玢岩脉。

矿床共圈出10条金矿体，以Ⅲ3矿体规模最大，矿体总体呈似层状，透镜状、鞍状产出，沿走向或倾向分枝复合、膨缩明显，矿体赋存在星红铺组下段(D3x1)，受NWW向脆韧性剪切带与NE向断裂密集带交汇部位控制，含矿岩性为铁白云质粉砂质千枚岩(图2e)。矿石金属矿物以黄铁矿、磁黄铁矿为主，非金属矿物以石英、绢云母、铁白云石和镁铁方解石为主(图2f)。矿石结构主要有自形—半自形粒状结构、半自形—他形粒状结构、碎裂结构、交代残余结构、包含嵌晶结构。矿石构造主要有浸染状构造、角砾状构造、团块状构造、脉状构造、胶状构造。矿石类型为构造蚀变岩型。近矿围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、铁白云石化、磁黄铁矿化、黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化。

2.2.4 丝毛岭金矿床

矿床位于八方山—八卦庙矿集区北部，矿区出露地层为中上泥盆统古道岭组(D2-3g)及上泥盆统星红铺组(D3x)、上泥盆统一下石炭统九里坪组(D3-C1j)。构造主要以NWW复式褶皱构造和NW—NWW向、NE—NNE向、近EW向断裂为主。区内岩浆岩不发育，主要为脉岩，多充填于NE向断层中。

矿床共圈出4条金矿体，矿体赋存于丝毛岭向斜北翼星红铺组第三岩性段(D3x3)，含矿岩石主要为斑点状铁白云质粉砂质千枚岩、铁白云质粉砂质千枚岩(图2g、2h)，矿体呈透镜状或似层状，沿走向及倾向具膨大缩小、分枝复合的特征，受丝毛岭—松树湾断裂下盘NWW向脆韧性剪切带控制。矿石金属矿物以黄铁矿、雌黄铁矿、毒砂为主，非金属矿物以石英、绢云母为主。矿石结构主要有半自形—他形粒状结构、自形—半自形粒状结构、他形粒状结构、碎裂结构、残余结构。矿石构造主要有侵染状构造、角砾状构造、斑点状构造、脉状构造、皱纹状构造。矿石类型为构造蚀变岩型。与金矿化关系密切的围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、雌黄铁矿化、绢云母化、黑云母化。

3 成矿地质条件

3.1 地层条件

凤太矿集区铅锌矿主要赋存在中上泥盆统古道岭组灰岩与上泥盆统星红铺组千枚岩接触带中，含矿岩性为硅化灰岩、硅化千枚岩及石英脉，矿体呈层状、似层状，平面上呈扁豆状、月牙状。金矿主要赋存在上泥盆统星红铺组千枚岩中，含矿岩性为斑点状铁白云质粉砂质千枚岩，矿体总体呈似层状、透镜状产出。

区内1∶5万区域地球化学显示凤太地区富集Pb、Zn、Ag、Au、As、Hg、Sb等7种元素[1]，铅硐山矿区Pb最大值为654×10-6，Zn最大值为2771×10-6。分析不同地层、岩体中微量元素含量，星红铺组铁白云质千枚岩Pb元素含量为22.9×10-6，Zn元素含量为78.2×10-6；古道岭组灰岩Pb元素含量为57.5×10-6，Zn元素含量为32.3×10-6；闪长岩中Pb元素含量为102.5×10-6，Zn元素含量为112.9×10-6 [6]；元素含量普遍高于地壳克拉克值，说明铅锌矿化与泥盆系关系密切。整个秦岭造山带Au的背景值为2.9×10-9 [7]，其中凤太地区泥盆系Au背景值为3.1×10-9 [7]。八卦庙金矿外围硅质岩Au元素含量达50×10-9、丝毛岭金矿外围围岩Au元素含量平均为16.72×10-9，说明金矿化与泥盆系关系密切。综上认为，泥盆系成矿元素含量增高，表明地层可能是“矿源层”，也可能是在成矿时，成矿热液将成矿元素带入了赋矿地层，无论是哪种情况，都表明该区泥盆系是铅锌、金矿成矿的有利部位。

3.2 构造控矿

八方山—二里河、铅硐山—东塘子、银洞梁、银母寺、大黑沟、峰崖、手搬崖等铅锌矿床(点)沿断裂呈NWW向展布，通常产于断裂旁侧背斜核部虚脱空间或陡倾部位，表明铅锌成矿严格受背斜构造和背斜翼部层间断裂控制。八卦庙、丝毛岭、柴玛金矿床(点)主要产于八卦庙—小梨园—羊肠沟左行脆韧性剪切带内，主体沿断裂产出，矿床的位置距离断裂分布一般在2～3 km以内，矿体受区域性NWW向逆冲推覆断裂下盘的韧性剪切带与NE向断裂交汇部位控制。

总的来说，凤太矿田金铅锌矿床(点)总体沿NWW向构造带分布，通常产于NE向断裂和NWW向褶皱断裂交汇部位，因此铅锌、金矿床受NWW向褶皱断裂和NE向断裂构造控制，构造发育为成矿热液运移和沉淀提供了空间。

3.3 岩浆作用

花岗岩的侵入可以引起局部地热场的异常，形成较高的地热异常区，为金成矿作用提供了热源，促进该区含金量较高的地层中金的活化与富集。本区花岗岩具有I型花岗岩的特征(如西坝岩体)，说明该区花岗岩的形成除了有地壳重熔物质之外还有深源岩浆的加入，丝毛岭、柴玛、八卦庙金矿氢氧硫同位素组成显示成矿流体具有岩浆水的特征[8-10]，说明大规模的岩浆作用不仅为凤太矿集区铅锌金矿成矿作用提供了流体和热能，同时也提供了部分成矿元素。

4 时空分布规律

4.1 空间分布规律

秦岭凤太矿集区铅锌金矿空间分布柱状图见图3。

4.1.1 铅锌矿床

平面上铅锌矿集中分布在凤太盆地西南部和中北部两个矿带中，呈NW向展布。南矿带位于铅硐山一带，产出有铅硐山—东塘子大型铅锌矿床、银洞梁大型铅锌矿床、手搬崖中型铅锌矿床、峰崖中型铅锌矿床等；北矿带位于八方山—八卦庙—银母寺一带，产出有八方山—二里河大型铅锌矿床、银母寺中型铅锌矿床等。

纵向上铅锌矿主要分布在中上泥盆统古道岭组灰岩与上泥盆统星红铺组千枚岩接触界面及附近，其次分布在距离接触界面80～100 m处星红铺组中，另外在星红铺组第三岩性段中也分布有铅锌矿体(图3)。

图3 秦岭凤太矿集区铅锌金矿空间分布柱状图Fig.3 Histogram of spatial distribution of lead zinc gold deposits in Fengtai ore concentration area， Qinling

空间上铅锌矿都受NWW向次级紧闭背斜控制，并严格控制着铅锌矿体的展布形态及产出规模，以背斜鞍部矿体厚度最大，品位最富，倒转翼的矿体往往优于正常翼的矿体。背斜倾伏部矿体保存完好，其倾伏延伸部位是寻找隐伏铅锌矿的有利构造部位。

4.1.2 金矿床

平面上金矿床集中分布在矿集区中北部八卦庙一带和东南部双王一带，整体呈NW向带状分布；纵向上，金矿床分布于上泥盆统星红铺组第一段和星红铺组第三段，直接容矿岩石为铁白云质粉砂质绢云母千枚岩。其中八卦庙、柴玛、小梨园等金矿床含矿层位为星红铺组第一段，丝毛岭、沈家湾等金矿床含矿层位为星红铺组第三段(图3)。

空间上金矿床受NWW向脆-韧性剪切带控制，与NE向节理密集带交汇部位为富集地段，NE向节理石英细脉越密集，金矿品位越高、厚度越大。

4.2 时间分布规律

4.2.1 铅锌矿床

前人针对凤太矿集区铅锌矿床成矿时代做了大量工作，统计前人年龄数据(表1)，可以看出铅锌矿成矿年龄在晚三叠世(226～210.8 Ma)，为秦岭晚印支期成矿事件的产物。同时，八方山—二里河铅锌(铜)矿床中穿插在主矿体的闪长玢岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(214±2)Ma，SHRIMP锆石U-Pb年龄为(221±3)Ma[11]，进一步限定其成矿时代为晚印支期。

4.2.2 金矿床

由表1可见，金矿床成矿年龄在晚印支期—早燕山期(232.58～129.45 Ma)。其中NW向石英脉Ar-Ar年龄测定为(232.58±1.59)Ma(坪年龄)和(222.14±3.45)Ma(等时线年龄)，形成时代为中三叠世印支晚期。NE向石英脉Ar-Ar年龄为(131.91±0.89)Ma(坪年龄)和(129.45±0.35)Ma(等时线年龄)，形成时代为燕山早期。近年来勘查评价明确矿区NE向石英脉密集发育带构成了凤太矿田重要的蚀变岩型金矿石，Au含量一般高于3×10-6。综上得出，凤太矿集区金矿经历了印支晚期和燕山早期两次成矿作用，主成矿期分别在晚三叠世(220～210 Ma)和早白垩世(130～120 Ma)。

表1 秦岭凤太矿集区主要铅锌金矿床成矿年龄统计Table 1 Metallogenic ages of main lead zinc gold deposits in Fengtai ore concentration area， Qinling

5 成矿流体特征

5.1 成矿物质来源

凤太海盆北部沉积基底为丹凤岩群火山岩和前志留系变质火山-碎屑岩，南部沉积基底为志留系铁硅质建造，含有丰富成矿物质的沉积基底为区内铅锌金矿形成提供了成矿物质。泥盆纪凤太盆地处于深部构造扩张环境，发育同生断裂，将深部流体带入盆地中，通过海底喷流沉积作用，形成铅锌金矿为代表的矿源层，为后期构造岩浆活动成矿提供了物质基础。

5.2 成矿流体来源

前人对凤太地区铅锌金矿床成矿流体特征作了大量的研究工作，本文统计前人研究成果进行对比分析，深入探讨了凤太矿集区铅锌金矿成矿流体来源，进一步揭示铅锌金矿成矿过程。

由表2可见，凤太矿集区铅锌矿床成矿流体为中低温、中低盐度、中低密度流体。氢氧同位素显示成矿流体具有岩浆水、有机水特征，晚期有大气降水的混合。矿区碳酸盐矿物的碳主要来自碳酸盐岩溶解，硫化物硫同位素具有地层硫和岩浆硫混合特征。

表2 秦岭凤太矿集区铅锌金矿成矿流体性质对比Table 2 Comparison of ore-forming fluid properties of lead zinc gold deposits in Fengtai ore concentration area， Qinling

凤太矿集区金矿床成矿流体为中低温、中低盐度、中低密度流体。氢氧同位素显示成矿流体具有岩浆水和变质水特征，晚期有大气降水的参与，矿石的碳同位素组成显示富CO2流体具有深源成因，硫同位素组成与西坝岩体黄铁矿硫同位素分布范围有重叠，表明硫具有地层硫和岩浆硫混合特征。

总的来说，凤太矿集区铅锌金矿成矿流体性质具有一定程度的相似性，地球化学特征都显示成矿作用与岩浆活动具有密切联系，结合成矿时代分析，凤太矿集区铅锌金多金属矿床是三叠纪—早白垩世时期秦岭造山带大规模多阶段构造-岩浆-流体活动的产物。

6 区域成矿模式

在成矿地质条件、铅锌金矿时空分布规律、成矿流体来源研究分析的基础上，建立了秦岭凤太矿集区铅锌金矿区域成矿模式(图4)。凤太矿集区铅锌金多金属矿床是三叠纪—早白垩世时期秦岭造山带大规模多阶段构造-岩浆-流体活动的产物，是在构造变形这一主要因素控制下形成的一个多金属成矿系统。

图4 秦岭凤太矿集区铅锌金矿区域成矿模式图Fig.4 Regional metallogenic model of lead zinc gold deposits in Fengtai ore concentration area， Qinling

泥盆纪热水沉积预富集形成矿胚阶段。在SN向主压应力和EW向主张应力作用下，扬子板块与华北板块逐渐靠近，形成凤太盆地。盆地内部同沉积断裂活动强烈，海水沿着断裂系统向深部下渗，下渗流体在运移过程中萃取了地层中的Au、Ag、Pb、Zn、Cu等元素，与地壳深部流体混合形成了一套富含矿质的热水沉积岩。

印支—燕山期脆韧性变形—岩浆热液作用富集形成工业矿床。印支—燕山期碰撞造山作用促使地层内Au、Pb、Zn、Cu元素发生活化，形成动力变质含矿热液。同期大规模的岩浆活动形成的岩浆水与变质含矿热液流体沿着NWW向断层向上运移，在一定构造部位与向下运移的大气水发生混合形成多源流体。铅锌成矿流体运移至古道岭组灰岩和星红铺组千枚岩接触带背斜核部虚脱部位，发生充填型矿化，局部发生蚀变交代矿化，分别形成块状和浸染状铅锌矿石。含金流体沿着NW向裂隙运移至星红铺组千枚岩脆韧性剪切带，发生充填型和交代型矿化，形成石英脉型和蚀变岩型金矿石。燕山晚期，NE向构造叠加使金矿体再次发生活化富集。

7 结论

1)泥盆纪沉积地层为凤太矿集区铅锌金矿成矿的有利部位，NWW向褶皱断裂和NE向断裂构造为成矿热液运移和沉淀提供了空间，大规模的岩浆作用不仅提供了流体和热能，同时也提供了部分成矿元素。

2)凤太矿集区铅锌矿集中分布在凤太盆地西南部和中北部两个矿带中，受NWW向次级紧闭背斜控制，矿体赋存在中上泥盆统古道岭组(D2-3g)灰岩与上泥盆统星红铺组(D3x)千枚岩接触界面及附近，成矿年龄在晚三叠世(226～210.8 Ma)。金矿集中分布在中北部八卦庙一带和东南部双王一带，受NWW向脆-韧性剪切带和NE向断裂控制，矿体赋存在上泥盆统星红铺组第一段(D3x1)和第三段(D3x3)，主成矿期分别在晚三叠世(220～210 Ma)和早白垩世(130～120 Ma)。

3)凤太矿集区铅锌金矿成矿流体性质具有一定的相似性，地球化学特征都显示成矿作用与岩浆活动具有密切联系，结合成矿时代分析，凤太矿集区铅锌金多金属矿床是三叠纪—早白垩世时期秦岭造山带大规模多阶段构造-岩浆-流体活动的产物。

4)凤太矿集区铅锌金矿床是多种成矿作用叠加改造形成的，早期泥盆纪热水沉积预富集形成矿胚，晚期印支—燕山期脆韧性变形—岩浆热液作用富集形成工业矿床。