西秦岭的隆升剥蚀历史对金矿保存和勘探的意义

罗金涛，张宝月，李睿，马亚军，邱亮

西秦岭的隆升剥蚀历史对金矿保存和勘探的意义

罗金涛1，张宝月1，李睿1，马亚军1，邱亮2

（1.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083）

西秦岭地区是中国最重要的金矿集中区之一，矿床类型多样，品位普遍较高，迄今为止已发现金矿床(点) 两百多个，已探明黄金储量高达千余吨。故西秦岭地区有巨大的资源潜力,找矿经济效益丰厚。本文以西秦岭的隆升历史和剥蚀深度作为研究的突破口，以其对金矿保存和探究意义的角度为切入点，采用磷灰石裂变径迹的低温年代学方法定量地限定西秦岭的隆升剥蚀。为金矿成因、区域成矿规律总结和远景成矿预测提供重要理论依据，进而指导金矿的勘探和开采。

西秦岭；隆升剥蚀；金矿；磷灰石裂变径迹

秦岭造山带位于中国中部地区，自新元古代以来，经历了一系列繁复的地质构造作用，如超大陆裂解、洋壳俯冲、洋陆演化、扬子板块和华北板块共同挤压、陆内造山等。秦岭构造带是复合型的造山带，它是由不同时期，不同类型造山作用所形成的各种构造带复合而成，具有复杂时空组合关系，成为一个强烈且复杂的独具特征的大陆造山带（米宝昕等，2020）。这些构造演化过程接力形成了如今的秦岭复合型大陆造山带（冯益民等，2003），在中国大陆的形成和演化中占有重要的地位（张国伟等，2000）。西秦岭地区位于昆仑造山带、秦岭造山带、祁连山造山带三大构造带的接壤部位。其主要包括：秦岭微板块、商丹缝合带（图1）、勉略缝合带、华北板块南缘、扬子板块北缘（张国伟等，2001）。目前前人对西秦岭的金矿成矿类型研究稍有分歧，但可大致分为：少数中低温热液型、矽卡岩型，总体上以微细浸染型（卡林型）、类卡林型、蚀变岩型、造山型为主。西秦岭造山带中金矿床成矿地质背景复杂、矿化类型多样是由于西秦岭处于古亚洲、特提斯、环太平洋三大构造动力学体系三面包围限制的特殊格局所致，这也直接导致了诸位学者对于西秦岭金矿成因类型认知的不一致性（刘家军等，2019）。西秦岭地区在逆冲推覆等构造作用的基础上发生了强烈的花岗岩浆活动，金矿的形成与岩浆岩有着密切的关系，围岩蚀变主要为绢云母化、矽卡岩化、钠长石化、碳酸盐化、黑云母化、硅化等。并因此形成了大量花岗岩基和中小型斑岩体。西秦岭地区大小断层林立、成矿类型多样、地质构造频复，这为西秦岭金矿和其它矿床的形成提供了优良的环境。本文在大量的前人研究基础上，运用近年来比较新颖且被广泛应用于地球测年的磷灰石裂变径迹法，定量地限定西秦岭地区隆升和剥蚀，以期为西秦岭金矿带的成矿理论研究和矿山生产建设提供依据。

图1 西秦岭地区区域地质概况图（改编自Wu et al. 2018）

A：中国地区区域简图

1 西秦岭区域隆升特征

通过对数据库中岩石样本磷灰石裂变径迹以及流体包裹体里所包含的数据：温度、时代、盐度、同位素等信息进行搜集整理并进行分析，在前人研究的基础上提其精粹后加以补充纠正形成自己的研究认知。进而较为清晰地阐明西秦岭的隆升历史与剥蚀深度。

目前勘测山体隆升起止时期效果比较明显的方法是磷灰石裂变径迹（AFT）测年法。其是建立在铀238（又称贫铀）自发裂变辐射损伤效应基础上的一种同位素测年方法，此方法在全球范围内得到了宽泛的学习使用（张世平等，2018）。自二十一世纪来西秦岭新生代的隆升研究也广泛应用此法。运用磷灰石裂变径迹测年法可以大致梳理出秦岭造山带各时期发生的隆升演化（杨忠虎等，2019）。

表1 西秦岭地区部分金矿床剥蚀冷却数据

现如今的西秦岭是历经长期复杂构造运动演化的结果，可概述为三大构造隆升时期（张国伟等，1996）：

第Ⅰ阶段：该地质时代分布在古太古代（Ar1）至中、新元古代（Pt2-3），克拉通基底形成[4]，此时期发生了尚不明确的早期前板块和初始板块构造演化，其同位素距今年龄约在3800～1800（±570）Ma。

第Ⅱ阶段：该地质时代分布在新元古代（Pt3）至晚三叠世（T3），此时期发生了秦岭主要造山期两期板块的构造演化，其同位素距今年龄约在1000～208Ma。

第Ⅲ阶段：该地质时代分布在晚侏罗世（J3）至白垩纪（K），此时期发生了陆内构造与急剧隆升成山演化，其同位素距今年龄135（140）Ma。

2 分析方法

对于剥蚀深度和剥蚀速率的测定，根据裂变径迹封闭温度原理可知：裂变径迹（潜径迹）并不一直是稳定存在的，温度是影响裂变径迹稳定性的首要因素，体现为裂变径迹随着温度的升高径迹密度减少、长度变短直到全部消失。当裂变径迹完全消失后的温度称为封闭温度（Tc），一般在120℃左右。

滞后时间（△t）是碎屑物从封闭的地底层开始剥蚀直至出露地表所经历的时间，也是最年轻组分年龄与地层年龄的差值。

现假设西秦岭的地表平均温度（TS）为15℃，古地温梯度G=30℃/km，便可根据以下公式计算得出西秦岭地区的剥蚀速率（E）。

E=（TC-TS）/G·△t

3 分析结果

西秦岭整个地区面积广大，很难用每个金矿点的剥蚀隆升数据去定量的分析其剥蚀深度和冷却关系。经过对比剔除，筛选了阳山、柴家庄、新康猫这三个具有代表性且年代数据较全的金矿点进行制图分析（图2、图3、图4）。

图2 阳山金矿冷却—剥蚀速率图

图3 新康猫金矿冷却—剥蚀速率图

图4 柴家庄金矿冷却—剥蚀速率图

表1包含了特大型金矿—阳山、大型金矿—新康猫和中型金矿—柴家庄三个金矿床的剥蚀冷却原始数据，这三个矿床在地理位置上相距较远，品位不一，具有代表性。表中部分加粗数据虽为非常规数据，但仍可以保留，用以完善制图曲线。

考虑到隆升和剥蚀是广范围性的，故因此可以将此三个金矿床点的冷却速率和剥蚀速率求取平均值，其在一定程度上可以默认为是整个西秦岭地区的冷却速率和剥蚀速率，计算得出两者的数据分为别为12.23℃/Ma、0.4076km/Ma。

根据平均剥蚀速率可得到西秦岭地区的剥蚀深度。图5是西秦岭地区32个特大、大中型金矿床矿石年代和流体包裹体温度的分布图，从图中可轻松获悉该地区成矿时代主要分布在170～220Ma，故大致计算得出研究区至今总剥蚀深度约为79.48km。

分析西秦岭的流体包裹体数据（图5），发现成矿年代与同期存在的温度间基本呈正相关关系，这佐证了西秦岭的隆升历史可以依据磷灰石裂变径迹测年法把温度转化为相对应的深度，从而进一步得知同一高程不同矿物的裂变径迹年龄，则可得出西秦岭在该时间段内的隆升速率。

图5 矿石年代与包裹体温度关系

但此测年方法受温度和后期复杂隆升演化的限制，自身有一定的局限性。再加上学者采样地区位置和样品的差异，致使最后西秦岭地区所测隆升时期及隆升速率存在比较大的误差和不确一性，但大体上是具有统一性和指向性的。

4 西秦岭矿床（点）勘探详情

西秦岭地区是中国最重要的金矿集中区之一，目前发现的包括特大型、大型、中型、小型金矿床（点）将近两百多个，此次科学探讨根据西秦岭地区隆升与剥蚀的影响与指导选取了其中具有代表性的61个金矿床（点）进行研究。

4.1 金矿床类型

西秦岭区域矿床类型除少数中低温热液型、矽卡岩型外，总体上以微细浸染型（卡林型）、类卡林型、蚀变岩型、石英脉型为主。其各自的基本特征可大致概括为：

卡林型—类卡林型金矿床：主要产于沉积岩中的碳酸盐岩、硅质岩、粉砂岩等微细浸染型金矿床。与同时期的岩浆活动有着比较密切的关系，具有低品位、大规模分布的特点（刘家军等，2019）。

构造蚀变岩型金矿床：其矿体主要由破碎围岩和石英细脉、网脉、微脉构成，产出受次级脆—韧性剪切带的控制（王冠南和刘国辉，2019）。具有蚀变性强、发育碳酸盐化、硅化等特点（杨贵才，2019）。

石英脉型金矿床：含金黄铁矿是西秦岭地区的主体矿石。其具有较高的品位，但部分矿石含有比较多的金属硫化合物（辛存林等，2019）。

矽卡岩型金矿床：矽卡岩的矿物种类繁多，矿体的形态和产状也比较复杂，其在空间上也常呈带状分布，这种分带现象在侵入带附近尤为明显（Zhou et al., 2019）。

中低温热液型金矿床：该金矿床一般在300℃左右的低温、30MPa左右的低温条件下形成，大气降水是其流体的主要来源，金矿成矿与火山活动有着直接的关系，成矿作用大致稳定在火山活动晚期（张正伟，2019）。

4.2 矿床（点）点的分布

秦岭造山带及邻区构造变形特征（Dong et al., 2016）为：西秦岭上古生界三叠系盖层沉积可细分为北部上古生界盖层沉积和由岷县及凤县断层作用的南三叠纪盖层沉积。上古生界北部带主要由中泥盆统舒家坝群组成，其浊积岩成分与上古生界三叠系盖层沉积东部三流岭群十分相似。泥盆纪浊积岩上覆盖着不整合的石炭纪碎屑岩，泥盆纪和石炭纪层序均被下二叠统层序所覆盖，西部为角度不整合。南三叠统主要由中上三叠统碎屑岩沉积组成。值得注意的是，上古生界三叠系盖层沉积以三叠纪花岗岩类为特征，主要侵入上古生界三叠系盖层沉积的上古生界地层。

图6 秦岭造山带及邻区构造变形特征与矿床（点）分布地质图（底图引自Dong et al., 2016）

在金矿（床）点分布方面，按照已探明储量的大小将其分为特大型金矿（≥100t）、大型金矿（20～100t）、中型金矿（5～20t）、小型金矿（1～5t）。从金矿的精确投图来看（图6），西秦岭地区除少部分金矿床构造成因为褶皱外，其余绝大部分为断裂成因。断裂为金矿的形成聚集提供了绝佳的条件。

4.3 矿床（点）的品位

根据西秦岭地区金矿的赋存状态，可将西秦岭的金矿床划分为岩金矿和砂金矿两种类型。其中岩金矿按矿石氧化程度可分为原生矿及氧化矿，西秦岭地区金矿主要为这两种类型。除此之外，在秦岭地带不多产的砂金矿包括南方和北方金矿，工业品位在0.15 g/m3浮动，边界品位则在0.05 g/m3左右。

4.4 已探明储量

经过多位前人对西秦岭区域各矿床的勘探，在目前和预期的当地经济条件下，各金矿床（点）可用现有技术开采的详细储量如表2所示。

表2 西秦岭地区矿点已探明储量表

30巴西中型微细粒浸染型5.0315300 31小沟里中型石英脉型315000 32三洋坝中型石英脉型2.2512300 33邛莫中型微细粒浸染型4.8312000 34石鸡坝中型石英脉型0.510969 35马坞中型微细浸染型2.059314 36淋湘 中型脉状、透镜状型2.55260 37谢坑中型脉型、浸染型8.55000 38双朋西中型矽卡岩型105000 39西安河中型蚀变岩型1.635000 40老豆中型构造破碎蚀变岩型5.865000 41拉不在中型脉型、构造蚀变型1.355000 42口头坝中型石英脉型2.55000 43安家岔中型石英脉型3.25000 44三华咀中型石英脉型1.855000 45小金厂中型接触交代型2.65000 46柴蚂中型石英脉型3.55000 47辛曲中型构造蚀变岩型5.2885000 48曹家沟中型构造破碎蚀变岩型6.685000 49德乌鲁小型接触交代型6.144833 50丝毛岭小型石英脉型1.854000 51花崖沟小型构造破碎蚀变岩型0.84000 52左家庄小型石英硫化物脉型84000 53西沟小型构造破碎蚀变岩型3.34000 54忠曲小型构造破碎蚀变岩型9.64000 55尚家沟小型碎裂蚀变岩型2.644000 56刀扎小型卡林型8.464000 57伊家坪　卡林型4.56　 58拉依沟　构造蚀变岩型3.56　 59西尕克日　构造蚀变岩型6.5　 60吉地金　构造蚀变岩型5　 61西克加　构造蚀变岩型2　

5 讨论

西秦岭地区地质构造复杂,各类金属矿产（尤其是金矿）丰富，分布广泛，是中国著名的金矿集中区，迄今已发现金矿床(点)两百多个，黄金储量高达千余吨。故西秦岭地区有很大的资源潜力,找矿前景广阔。传统的找矿及采矿方法不能对金矿的潜在量和剩余量进行定量有效的数据分析。

为解决此类问题，本次研究以西秦岭的隆升历史和剥蚀深度为研究对象，从其对金矿保存和探究意义的角度进行研究。采用新技术与新方法，将获得的年代学数据与前人数据对比筛选。探究其在年代更迭中的赋存状态和含量几何，从而排除不确定性，精确划分金矿成矿期次。为金矿成因、区域成矿规律总结和远景成矿预测提供重要理论依据。

通过对西秦岭地区现有的磷灰石裂变径迹数据的整合分析，可以较为精确的计算出该地区的剥蚀和冷却速率，实现了定量地限定矿床的隆升剥蚀，但该方法较为新颖，目前的数据不能辐射到整个地区更早时期（新生代以前）的隆升剥蚀情况。对西秦岭地区具有代表性的各类金矿床的品位、探明储量、矿床类型、地理位置等数据进行翔实的汇总整理，进而投图分析，为之后该地区的金矿勘探工作提供了支持。但相对于西秦岭地区两百多个大中小型金矿床点而言，此次选取的金矿床点未免有些少，这在一定程度上影响了研究的精确度和覆盖面。

总结先辈地质工作者的研究成果是本次研究的基础。其优点是可以纳各位学者研究之所长来完善自己的研究计划，比如研究数据、所犯错误、创新点等。但缺点也同样存在，本次研究没有实地挑选一个或多个具有代表性的矿床进行验证性分析，致使研究成果停留在理论层面，也无法通过验证分析修正所得出的结论。

待再次修缮此次西秦岭地区金矿的研究后，规划出一个可行的方案，实地去西秦岭地区进行验证性分析，并着重再增加不同金矿地区的测试样本数量，丰富数据，修正研究结果。

6 研究结论

通过对西秦岭地区的研究，我们得出以下几点认识：

1）根据流体包裹体数据，温度和成矿时代基本是吻合的，呈正相关关系。

2）西秦岭地区的平均冷却速率和平均剥蚀速率分别为12.23℃/Ma、0.4076km/Ma，从矿石形成开始剥蚀至今的总剥蚀深度约为80 km。

3）用磷灰石裂变径迹热年代学方法定量测定西秦岭地区的隆升和剥蚀，对该地区的金矿成因、区域成矿规律总结和远景成矿预测具有重要意义。

致谢：感谢中国地质大学（北京）大学生创新创业训练计划项目对本次科学研究的支持和耐心的培训引导；感谢中国地质大学（北京）教务处，在项目期间解答了诸多问题；感谢中国地质大学（北京）地球科学与资源学院研究生董小宇对文章部分内容进行的校对编纂工作！

冯益民，曹宣铎，张二朋，胡云绪，潘晓萍，杨军录，贾群子，李文明. 2003. 西秦岭造山带的演化、构造格局和性质[J].西北地质，(01):1-10.

刘家军，刘冲昊，王建平，朱赖民，张静，翟德高，王银宏，柳振江，张方方. 2019. 西秦岭地区金矿类型及其成矿作用[J].地学前缘，26(05):1-16.

米宝昕，刘宏，耿昭，王洪刚，王晓晨. 2020. 秦岭造山带中酸性岩浆作用中Zr、Hf地球化学行为探究[J].四川地质学报，40(01):143-146.

王冠南，刘国辉. 2019. 新疆哈巴河县沃多克金矿床地质特征及成因类型探讨[J].世界有色金属，(20):130-134.

辛存林，刘海博，徐明儒，安国堡，胡菊英. 2019. 四川省冕宁庙顶铜金矿床地质与矿物学特征及成矿意义[J].地质学报，93(12):3125-3143.

杨贵才.西秦岭阳山金矿带印支期花岗岩成因及金成矿作用[D].中国地质大学(北京)，2019.

杨忠虎，李楠，张良，张志超. 2019. 西秦岭阳山金矿带成矿热年代学：锆石和磷灰石裂变径迹研究[J].地学前缘，26(05):174-188.

张国伟，董云鹏，姚安平. 2001. 造山带与造山作用及其研究的新起点[J].西北地质，(01):1-9.

张国伟，郭安林，刘福田，孟庆任，肖庆辉. 1996. 秦岭造山带三维结构及其动力学分析[J].中国科学(D辑:地球科学)，(S1):1-6.

张国伟，于在平，董云鹏，姚安平. 2000. 秦岭区前寒武纪构造格局与演化问题探讨[J].岩石学报，(01):11-21.

张世平，木合塔尔·扎日，维加. 2018. 磷灰石裂变径迹技术在盆地演化中的应用[J].煤炭技术，37(10):142-145.

张正伟. 2019. 巽他地块北缘的浅成低温热液金矿成矿作用[C].矿物学报，538-539.

Significance of Uplift and Denudation History in the West Qinling Mountains for Preservation and Exploration of Au Deposits

LUO Jin-tao1ZHANG Bao-yue1LI Rui1MA Ya-jun1QIU Liang2

(1-School of Energy, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083; 2-School of Geosciences and resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083)

The west Qinling area is one of the most important gold concentration areas in China. There are various types of Au deposits with high grade. So far, more than 200 Au deposits (spots) have been found, and the proven gold reserves are up to more than 1000 tons. Therefore, the west Qinling area has great Au resource potential and abundant economic benefits. This paper has a discussion on uplift history and denudation depth of the west Qinling Mountains which is of great significance to preservation and exploration of Au deposits. A new technique and method, low temperature chronology method of apatite fission track, is used for quantitatively dating the uplift and denudation of the west Qinling Mountains. It provides an important theoretical basis for the study of ore genesis, regional metallogeny and metallogenic prediction as well as exploration and mining of the Au deposits.

west Qinling; uplift; denudation; Au deposit; apatite fission track

2020-04-16

罗金涛（1999-），男，宁夏固原人，主要从事资源勘查

P 612

A

1006-0995（2021）01-0040-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.007