馮偉華,佘鵬濤,彭海練,王明志

(1.陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中心,陜西 西安 710054 ;2.陜西省水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054)

小秦嶺金礦田位于華北地塊南緣，東西長約 70 km，寬約7～15 km，橫跨陜西與河南兩省，是中國著名的金成礦區(qū)帶。北部太要斷裂、中部大月坪-金羅斑復(fù)背斜、南部小河斷裂組成了區(qū)域基本構(gòu)造格局，太華巖群(Ar3T.)和太華花崗片麻巖組成區(qū)域結(jié)晶基底，中-淺變質(zhì)海相火山-沉積巖熊耳群(ChX)、陸源碎屑巖高山河群(ChG)、官道口群(JxG)形成過渡基底及沉積蓋層，燕山期碰撞造山作用由西而東形成了華山、文峪、娘娘山等花崗巖基。廣泛分布的太古宙變質(zhì)基底和大量的巖漿構(gòu)造-熱事件構(gòu)成區(qū)域良好的成礦環(huán)境，使小秦嶺成為中國著名的金成礦區(qū)帶。陜西小秦金礦主要賦存于太華巖群內(nèi)，規(guī)模較大的礦脈有：Q8、Q315、Q886、Q505(陳耳金礦)、Q185(圖1)。

1.華山巖基東石門巖體；2.華山巖基大夫峪巖體；3.文峪巖體；4.小河巖體；5.第四系；6.官道口群；7.高山河群；8.太華群;9 金礦點；10 背斜核部；11 產(chǎn)狀；12 斷層；13 不整合接觸關(guān)系圖1 區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map

本次研究工作依托陜西省地勘基金項目“陜西小秦嶺金礦田成礦規(guī)律與深部成礦預(yù)測研究”展開。以陜西小秦嶺地區(qū)Q8、Q315、Q886、Q505(陳耳金礦)、Q185、Q154等主要金礦床為研究對象，對控礦構(gòu)造帶、礦化體空間分布、不同成礦階段礦體特征進行了較細(xì)致的研究；對主要礦脈分析測試了包裹體顯微測溫、氫氧同位素測試分析，結(jié)合前人(吳曉貴，2012；范宏瑞，2003；周振菊，2011；高珍權(quán)，2001；徐九華，1993；王義天，2005)對東桐峪、文峪、駕鹿、大湖等多個礦體研究數(shù)據(jù)，對陜西小秦嶺金成礦流體物化特征進行了總結(jié)。

包裹體樣品委托西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗室完成，使用儀器為 Linkam THMS 600 型冷熱臺。CO2-H2O 型包裹體鹽度根據(jù)所測籠合物融化溫度，利用Collins(1979) 提供的方法獲得;水溶液包裹體鹽度根據(jù)所測的冰點溫度，利用 Bodnar (1993) 提供的方程計算得到。氫氧同位素樣品委托中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素地質(zhì)開放實驗室完成，使用儀器為MAT_251EM質(zhì)譜計。

1 礦化體的展布

1.1 控礦斷裂構(gòu)造帶空間展布

通過對東桐峪、玉石峪、陳耳和葫蘆溝礦區(qū)的研究，結(jié)合以往資料，筆者認(rèn)為縱貫全區(qū)的大月坪-金羅斑復(fù)式背形是陜西小秦嶺主要控礦構(gòu)造格架，復(fù)背形所派生次級脆韌性斷裂(剪切帶)控制區(qū)內(nèi)金礦體的展布，其中平行于褶皺樞紐近東西向斷裂帶是區(qū)域主要含礦構(gòu)造。

統(tǒng)計陜西小秦嶺地區(qū)431條斷裂構(gòu)造帶(表1)，東西向211條，占主體地位，控制區(qū)域主要金礦資源。規(guī)模最大的Q8礦脈走向近東西向，全長4 430m，礦脈內(nèi)共圈出11個礦體。河南文峪礦區(qū)505 礦脈東西延長達(dá)到4 200 m，提交黃金儲量達(dá) 26.96 t，占全礦黃金儲量的51.4%(王杏村，2012)。

含礦斷裂帶在走向上大致呈東西向平行等間距排列(圖2a)。小秦嶺南部地區(qū)陳耳礦區(qū)Q507、Q504、Q522和Q8107-3、Q8113五條礦脈呈北西西向雁列式排列，脈距多在250～350 m。傾向上呈上陡下緩、上發(fā)散、下收斂的倒掃把形斷裂系統(tǒng)(圖2b)，陳耳礦區(qū)Q8110、Q8107-1、Q8002-1三條礦脈向深部收斂特征明顯。

表1 小秦嶺地區(qū)構(gòu)造帶含礦特征統(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of gold deposits of tectonic zone in the Xiaoqinling area

1.石英脈；2.花崗偉晶巖；3.板石山組上段；4.板石山組中段；5.板石山組下段；6.洞溝組；7.大月平組；8.金礦體及編號a.平面地質(zhì)簡圖；b.礦脈垂向分布簡圖圖2 陳耳礦區(qū)礦脈分布簡圖Fig.2 Schematic diagram of lode distribution in the Chen‘er ore zone

1.2 含金石英脈產(chǎn)出特征

陜西小秦嶺金礦床主要類型為含金石英脈型，含金石英脈受斷裂構(gòu)造控制并賦存于斷裂構(gòu)造帶中，含金石英脈在構(gòu)造帶內(nèi)并非無序產(chǎn)出，而是有章可循，韌性剪切構(gòu)造變形后期疊加的脆性變形形成張性構(gòu)造空間是含金石英脈賦存的主要部位。通過野外觀察，在波狀構(gòu)造帶的波峰、波谷處，即構(gòu)造帶產(chǎn)狀陡變形成的虛脫部位往往是含金石英脈產(chǎn)出部位。

圖3為玉石峪礦集區(qū)Q154礦脈地質(zhì)簡圖，走向呈蛇曲狀延伸，在走向轉(zhuǎn)折處均有石英脈產(chǎn)出，共產(chǎn)出5條礦體。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造帶內(nèi)含金石英脈分布特征見圖4，含金石英脈基本產(chǎn)出于構(gòu)造帶走向轉(zhuǎn)折處，特征鮮明。Q10東段構(gòu)造帶呈緊閉波狀展布，走向多變，該區(qū)間構(gòu)造帶內(nèi)全部充填含金石英脈，全帶礦化(圖4d)；Q8東段構(gòu)造帶呈近直角轉(zhuǎn)彎，在該處有含金石英脈產(chǎn)出(圖4f)。

1.構(gòu)造帶；2 .石英脈；3 .金礦體圖3 Q154地質(zhì)簡圖Fig.3 Geology sketch of Q154

2 成礦階段劃分

本次對Q315、q8501、陳耳金礦3個礦區(qū)不同成礦階段礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦化特征進行了系統(tǒng)研究，劃分成礦階段，總結(jié)各成礦階段成礦特征如下。

(1)Ⅰ少量黃鐵礦-石英階段。此階段的宏觀特征是形成乳白色強油脂光澤石英大脈，構(gòu)成礦體的基質(zhì)；脈體寬1 m左右，石英呈他形粒狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀，常含大量氣液包裹體，鏡下可見波狀消光、細(xì)?；⒆冃渭y、微裂隙、強應(yīng)變帶等構(gòu)造特征。與之共生的黃鐵礦多呈自形-半自形立方體，星散狀分布于石英脈中，粒徑為3～15 mm，含Au很低。此階段石英脈構(gòu)成礦體的基質(zhì)，后期的礦化疊加其上，共同組成金礦體。陳耳金礦脈寬達(dá)3m，脈體寬大、干凈，Ⅱ階段條帶狀黃鐵礦疊加其上(圖5a)。

1.構(gòu)造帶；2.含Au石英脈圖4 構(gòu)造帶內(nèi)含金石英脈產(chǎn)出特征圖Fig.4 Characteristic of distribution of gold-quartz veins in structural zone

(2)Ⅱ石英-黃鐵礦階段。為金礦體的主要成礦階段，主要形成粗-細(xì)粒黃鐵礦脈和少量煙灰色石英脈,充填在Ⅰ階段石英的裂隙中,呈平行石英脈的條帶狀細(xì)脈，含Au普遍較高，礦化穩(wěn)定、均勻，礦物共生組合：石英+黃鐵礦+自然金+(黃銅礦)。石英呈灰白-煙灰色，玻璃光澤，他形粒狀；黃鐵礦呈細(xì)粒(<2.5 mm)、半自形-他形立方體或五角十二面體(圖5b)。陳耳金礦Ⅱ階段條帶狀黃鐵礦疊加在Ⅰ階段乳白色石英大脈內(nèi)。

(3)Ⅲ多金屬硫化物階段。金在本階段礦化最強，形成主要工業(yè)礦體，以形成煙灰色石英、大量方鉛礦多金屬硫化物為特征，以條帶狀、脈狀、團塊狀、細(xì)(網(wǎng))脈狀疊加于先成石英脈中，黃鐵礦含Au與Ⅱ階段相當(dāng)(或稍弱些)，礦化分布不均勻，礦物共生組合：石英+方鉛礦+黃鐵礦+黃銅礦+閃鋅礦+鐵白云石+自然金。黃鐵礦呈半自形-他形粒狀，石英為無色透明-半透明，自形-半自形(圖5b、圖5c)。Ⅲ階段形成侵染狀、網(wǎng)脈狀方鉛礦。

(4)Ⅳ碳酸鹽石英階段。該階段是成礦作用晚期，含Au性很差，主要形成方解石、白云石及少量黃鐵礦。多呈石英碳酸鹽細(xì)脈產(chǎn)出于脈體上下盤接觸部位或呈斜切脈體產(chǎn)出(圖5f)，斜切主礦體產(chǎn)于石英碳酸鹽細(xì)脈中。

圖5 不同成礦階段礦石特征圖Fig.5 Ore characteristics of different forming process

3 成礦流體的物化特征

匯總不同研究者對東桐峪、文峪、葫蘆溝、潼關(guān)金礦等礦區(qū)研究成果(表2)，結(jié)合本次實驗結(jié)果，總結(jié)小秦嶺金礦成礦流體特征如下。

3.1 成礦溫度及其變化規(guī)律

以往實驗數(shù)據(jù)顯示：1～4階段成礦溫度為350～120 ℃，逐漸遞減，成礦期溫度集中于180～280 ℃，屬中低溫礦床。

本次研究8個礦體主成礦階段(Ⅱ、Ⅲ)溫度(圖6)分布于110～200 ℃，集中分布在120～160 ℃和180～200 ℃，與以往研究數(shù)據(jù)相比較，溫度偏低。

對Q886、Q315礦脈在不同標(biāo)高段測定了主成礦階段包裹體的均一溫度(表3)，可以看出同一礦脈隨標(biāo)高降低，成礦溫度升高。

表2 成礦流體物化特征匯總表Tab.2 The summary of physicochemical characteristics of ore-forming fluids

表3 Q886、Q315礦脈不同標(biāo)高包裹體均一溫度表Tab.3 Q886、Q315 homogenization temperature for fluid inclusions at different elevations

圖6 Ⅱ、Ⅲ階段石英脈中流體包裹體均一溫度直方圖Fig.6 Histograms of homogenization temperature for fluid inclusions inⅡand Ⅲ stage quartz vein

3.2 成礦溶液鹽度、pH值和成礦深度

以往研究結(jié)果表明：成礦熱液屬低鹽度流體，鹽度% (NaCleq)變化于3%～11%，礦液從Ⅱ階段到Ⅵ階段,鹽度呈降低趨勢；小秦嶺金礦床成礦深度發(fā)生于3.1～6.5 km；不同成礦階段酸堿度差別不大，pH值都是6左右。說明成礦溶液為中性偏酸,且在礦化過程中酸堿度控制成礦的作用不明顯。

本研次究8個礦體主成礦階段(Ⅱ、Ⅲ)成礦熱液的鹽度%(NaCleq)與以往研究結(jié)果一致。鹽度%(NaCleq)變化于0.2%～10%，變化幅度較大(圖7)。

圖7 研究區(qū)礦液鹽度直方圖Fig.7 Histogram of salinity of orefluid in researched area

3.3 成礦流體成分分析

本次工作對32個包裹體的氣液成分進行了激光拉曼探針測試，結(jié)果顯示：①包裹體氣象成分主要以CO2為主，氣體含量由大到小依次為：CO2、N2、H2、H2S。26個包裹體氣相成CO2含量大于90%，其余為少量N2、CH4、H2S、H2等氣體；5個包裹體CO2含量小于85%，1個包裹體不含CO2，由N2、H2組成。②包裹體液相成分較單一，以H2O為主，體積含量>99.00%，含極少量CO2、H2S。

4 氫氧同位素

匯總前人(姬金生，1988；徐九華，1993；王義天，2005；李紹儒，1998)對小秦嶺金礦成礦流體氫氧同位素測試結(jié)果，分成礦階段投圖(圖8)，結(jié)果顯示：成礦早期到晚期δ18O、δD值有向大氣降水靠近的趨勢，揭示成礦過程中大氣降水逐步混入的特征。

圖8 小秦嶺金礦田δ18O-δD圖解Fig.8 Projection drawing of δ18O-δD in Xiaoqinling gold deposit

Ⅰ階段有10個值較集中，均投在巖漿水、變質(zhì)水重疊范圍(δ18O >5.9)，成礦期明顯向大氣降水線靠近(向左偏移)；18個樣品δ18O值位于0.9～5.86；成礦晚期一個樣品投影在大氣降水線附近(δ18O值為-5.89)，雖然成礦晚期(Ⅳ階段)僅有一個數(shù)據(jù)，但δ18O水值依次減小，向大氣降水線靠近的趨勢顯而易見(圖8)。

綜上所述，小秦嶺金礦自成礦早期到成礦晚期氧同位素的規(guī)律性變化,反映出成礦受一定大氣降水影響的特征；隨成礦作用的進行,熱液由深到淺運移,成礦流體中混入的大氣降水逐漸增多，成礦應(yīng)是深部成礦流體與大氣水逐步混染的結(jié)果。

5 成礦特征總結(jié)

(1)縱貫全區(qū)的大月坪-金羅斑復(fù)式背形是陜西小秦嶺主要控礦構(gòu)造格架，復(fù)背形所派生次級脆韌性斷裂(剪切帶)控制區(qū)內(nèi)金礦體的展布，其中平行于褶皺樞紐近東西向斷裂帶是區(qū)域主要含礦構(gòu)造。構(gòu)造帶產(chǎn)狀陡變形成的虛脫部位往往是含金石英脈產(chǎn)出部位。

(2)小秦嶺金礦成礦過程劃分為4個成礦階段，成礦初期(Ⅰ階段)形成規(guī)模不等的乳白色石英大脈,構(gòu)成礦體的基質(zhì)；主成礦期(Ⅱ、Ⅲ階段)形成細(xì)脈狀、網(wǎng)格狀、浸染狀產(chǎn)出的含金鉛銅多金屬硫化物礦；成礦末期(Ⅳ階段)礦液活動已達(dá)其尾部,形成微弱的碳酸鹽化。

(3)包裹體的均一溫度主要集中于160～300 ℃，屬中低溫礦床；從成礦早期到晚期，均一溫度逐漸降低。

(4)成礦溶液為H2O-CO2-NaCl體系。初始為中高溫、富CO2、低鹽度流體，晚期演化為低溫、低鹽度水溶液流體；成礦流體從早到晚期，CO2逐步減少，H2O含量逐漸增加。成礦溶液 pH值為6左右，為中性偏酸，不同礦化階段成礦溶液的酸堿度相近,礦化過程中酸堿度控制成礦的作用不明顯。

(5)估算小秦嶺金礦成礦深度發(fā)生在3.5～6.5 km，由早到晚，成礦深度呈降低趨勢，指示成礦流體由深源向淺源方向的演化。

(6)氫氧同位素特征顯示，成礦流體受一定大氣降水影響。隨成礦作用的進行,熱液由深到淺運移,成礦流體中混入大氣降水逐漸增多，成礦應(yīng)是深部成礦流體與大氣水逐步混染的結(jié)果。

(7)礦床成因類型為造山型金礦。陳衍景(2007)、涂光熾(1986)研究認(rèn)為：低鹽度、富CO2流體包裹體是造山型金礦床的重要標(biāo)志。區(qū)域內(nèi)控礦構(gòu)造帶“平面上等間距排列、剖面上疊瓦狀樣式”是典型的推覆造山構(gòu)造樣式。王義天等(2002)、祁進平等(2002)、周振菊(2011)等研究者均認(rèn)為小秦嶺金礦屬碰撞造山過程中形成的造山型金礦。

6 成礦過程分析

小秦嶺金礦屬造山型金礦，由南向北持續(xù)造山俯沖作用為成礦提供了熱能及動力。在整個成礦作用過程中，成礦深度逐步抬伸，成礦壓力、溫度逐步減小，成礦空間由壓性密閉空間向張性開放空間發(fā)展，成礦流體中大氣降水含量逐步增多。

造山作用初期受高溫高壓作用,分泌大量的變質(zhì)流體，成礦流體屬中-低溫、低鹽度、富CO2、H2O-CO2-NaCl體系，同時含有CH4等揮發(fā)分；成礦流體在構(gòu)造斷裂面凹凸轉(zhuǎn)換部位的張性空間，壓力釋放、聚集、沉淀，形成乳白色石英脈(1期)；碰撞造山作用中晚期，擠壓結(jié)束，進入擠壓和伸展的脈動交替作用期，早期脆性乳白色脈石英受到剪切變形,形成一系列在走向上與石英脈平行的破劈理，隨造山抬升作用，先期形成壓性破劈理上移，形成開放的張裂隙，大量地表水下滲，與變質(zhì)流體混合，發(fā)生不混溶分離(沸騰作用)礦質(zhì)沉淀，從而形成一系列條帶狀石英黃鐵礦脈體，礦化穩(wěn)定、均勻；隨造山抬伸作用繼續(xù)，經(jīng)過多期次的疊加改造，石英脈內(nèi)部產(chǎn)生了多組平行和斜交脈壁網(wǎng)格狀、共軛狀裂隙構(gòu)造，后期成礦熱液再次疊加在1期乳白色石英脈之上，方鉛礦等多金屬硫化物沿裂隙穿插溶蝕交代，形成細(xì)脈狀、網(wǎng)格狀、浸染狀產(chǎn)出的多金屬硫化物,礦化分布不均勻,局部含Au量高；成礦作用的末期，表現(xiàn)為石英脆性變形，成礦熱液由于地表水的增多和碳酸鹽沉淀，CO2含量下降，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐望}度水溶液，形成了微弱的碳酸鹽化。