西成—礼县地区金矿地质地球化学及金矿化与铅锌矿化的关系 西成( 礼县) 铅锌金矿集区地质背景
(一) 中川岩体周边地区金矿化地质地球化学特征
与金矿有紧密联系的西成、礼岷、凤太泥盆纪盆地既相互联系，又各不相同。其中，西成东部与凤太构造背景和成矿组合及变质特点的相似性更明显一些，而礼岷的差异性更大。
过去的近20年中，在礼县中川岩体周边的李坝群中发现了大规模的金矿化(图4-32)，其中主要金矿有李坝、金山、野吉坪、三人沟、郑沟里、酒店、石洞沟、斜草山、陈家沟、大庄里、马泉、庙山等，它们分布于不同的地层层位中，包括泥盆系李坝群和石炭系下加岭组。这些金矿(化)地质特征非常相似，均以泥质碎屑岩为容矿岩石，矿体展布及形态受韧性剪切带构造控制。矿石矿物简单，发育一套中低温热液蚀变，成矿时代略晚于花岗岩成岩年龄，花岗岩岩体在成矿过程中主要起热源作用，矿床类型属浅成中低温热液矿床(冯建忠等，2003)。前人对李坝金矿开展的同位素年代学研究揭示成矿年龄为171.6Ma(程彧等，2005，流体包裹体Rb-Sr等时线年龄)、210.6Ma(冯建忠等，2003，石英Ar-Ar坪年龄)，与中川岩体成岩年龄接近。
1. 区域地层及中川岩体特征
李坝群主要为一套厚层的深海浊积形成的砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩、斑点板岩，顶部为厚层泥灰岩，李健中等(1996)将之划分为4个组，其中第二岩性段贺家磨组(D2lb2)是金山、李坝等金矿的赋矿层位。李坝群与西汉水群是同期异相沉积，经历了至少3次变形改造，包括早期以固态塑性流变为特征的纵向构造置换，海西期区域性宽缓开阔褶皱以及印支期逆冲推覆、剪切和造山后伸展作用(程彧等，2001)。
区内发育多期次的岩浆活动，其中3个主侵入体为印支期的中粗粒似斑状黑云母花岗岩、中粗粒含斑黑云母花岗岩和燕山期中细粒黑云母花岗岩，且3个主侵入体依时间次序由岩体边缘向中心分布。中川复式花岗岩体酸性程度高，SiO2含量一般＞70%，A/NCK=1.42～1.47，K2O/(K2O+Na2O)=0.54～0.57，向晚期铝饱和度进一步增高(卢哲等，2003)，具有同碰撞环境形成的S型花岗岩特性(陈源，1994)。该岩体由早到晚分3次侵入，分别形成中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩(219Ma)、粗粒含斑黑云母二长花岗岩(196Ma)和中细粒黑云母二长花岗岩(181.5Ma)(卢纪英等，2001)。
岩体与地层发生热力接触变质作用，使沉积建造角岩化、黑云母化及斑点化。自岩体外向内可划分3个变质带(图4-32)，即绿泥石绢云母带———以区域变质岩绿泥石绢云母千枚岩为主;黑云母带———由黑云母角岩、接触黑云母千枚岩和片岩组成;红柱石堇青石角岩带———由红柱石角岩、堇青石角岩组成。大多数的金矿床均产于黑云母石英斑点带中。
图 4-32 甘肃礼县中川花岗杂岩体接触变质带与金矿床分布图(据柳淼，1994)
2. 金矿床地质特征
李坝金矿作为区内最大规模的金矿床，开展的研究工作最为深入(孙省利等，2001;王祥文，1999)。本项目重点开展了金山、野吉坪、马泉金矿的研究。
围绕中川岩体分布的金矿赋存于不同的地层层位中，绝大部分的金矿，包括李坝、金山等均赋存于李坝群第二岩性段(D2lb2)中，下部为钙质粉砂质绢云千枚岩、绿泥绢云千枚岩夹斑点状千枚岩，上部为粉砂质绢云千枚岩，顶部夹钙质绢云千枚岩。少量金矿赋存于石炭系中，其中，马泉金矿位于金山金矿的东侧约2km，以往多将其围岩作为石炭系，岩石与矿化特点类似于金山金矿。野吉坪金矿位于中川岩体的东部，赋存于石炭系粉砂岩、板岩、泥灰岩中，矿体受韧性剪切构造的控制。这些赋存于不同层位中的金矿矿化地质特点相似。
金矿的直接围岩或矿化岩石均为斑点状千枚岩或斑点板岩，斑点一般由绿泥石、黑云母、碳酸盐矿物组成，斑点状岩石以及斑点特征与凤太八卦庙、西成小沟里金矿的特点相似。但相比之下，中川地区金矿斑点板岩之斑点中变质矿物黑云母含量较高(图4-33A)，绿泥石含量较低，小沟里金矿斑点中绿泥石含量高，黑云母少，八卦庙金矿介于二者之间。斑点板岩多为浅灰褐色，马泉金矿的斑点千枚岩中除纵向发育的石英粗脉(宽5～15cm)外，发育大量的横向石英脉，脉宽多＜2cm，少量＞5cm，沿脉体两侧有强烈的退色蚀变(图4-33B)，宽3～15cm。
图 4-33 金矿床斑点特征与斑点千枚岩的退色蚀变
金矿的围岩蚀变范围为几米至十几米，从内带往外，一般为黄铁绢英岩化带—绢云母化带—绿泥石化带—黑云母化带(孙省利等，2001)，其中，黑云母化实为区域变质作用(或热变质作用)的产物，这种蚀变分带与大多数金矿床是相似的。
矿体与围岩为过渡关系，边界由品位圈定。矿体中发育较强烈的硅化、绢云母化、绿泥石化等。矿体中硫化物总量一般＜3%，主要为呈细粒浸染状分布的黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿，少量白铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉锑矿等，中细粒，自形晶，金矿物粒度细小。
3. 矿床地球化学特征
自中川岩体向外横穿马泉金矿的地球化学剖面表明，自岩体处向外，碎屑岩中常量、微量元素含量表现出较有规律性的变化。除与金矿成矿关系密切的元素Au、As、Zn等含量有明显的增高外，含量稍有增加的有Al2O3，Fe2O3，CaO，V，Ti，Cr，Co，Ni，Bi等，并在马泉金矿矿体部位含量最高。而Na2O含量有所降低，K2O含量则基本无变化(图4-34)。
图 4-34 中川岩体-马泉金矿地球化学剖面
Al2O3和A/NKC值与Ti和V等元素变化规律高度一致，并与Au，As，Zn，Co，Ni，Bi，B等在金矿化位置附近同时增高，相关性较好。李坝群岩性也自岩体向外逐渐由砂岩、细砂岩向泥质粉砂岩、板岩、斑点板岩过渡，金矿化赋存于富泥质斑点板岩中。除了Au、As外，大多数元素含量变化表现为宽缓的特点，反映出这种变化除受中川岩体的影响外，可能在更大程度上受到岩石性质的影响。Sr/Ba比值自岩体向外有所降低，在金矿体附近并无异常变化，显示出整套岩系的岩性是逐渐变化的，其间没有明显的喷流沉积迹象。整个剖面中碎屑岩的REE总量相当，且REE分布特点也极其相似，似乎成矿过程中也并未发生大规模广泛的热液交代作用，这种与成矿有关的热液活动主要局限于矿体附近。对穿越金山金矿矿体的小剖面地球化学特点与此大体相似，伴随Au的增高，矿体中As，Sb，W等元素含量增加，但Sr/Ba比值并无明显变化，矿体以及上下盘围岩的REE配分非常相似(表4-13;图4-35)，这些均表明形成金矿的成矿热液是局部发生的，且这些并未带来足够量的稀土组分，蚀变后的矿石的REE特点与原岩大体一致。
表 4-13 金山金矿矿石围岩稀土元素组成
注:分析单位为有色金属西北矿产地质测试中心，2005;分析方法为ICP-MS。单位:Al2O3为%，Au为10-9，其他为10-6。
图 4-35 金山金矿V号矿体横剖面样品的REE配分
硫同位素:李坝金矿床δ34S变化于4.0～10.6(表4-14)，18件样品平均值为8.139，明显低于西成SEDEX型铅锌矿的硫同位素值，也低于产于西汉水组中的小峪河热液型铅锌矿。这些硫同位素更多地反映出地层硫的特征，金矿石δ34S不仅类似于附近围岩中的浸染状黄铁矿，也与西成矿田沉积岩中浸染状黄铁矿δ34S相当。
表 4-14 李坝-小沟里金矿硫同位素分析结果
注:李坝金矿数据引自甘肃有色地质勘查局天水总队内部资料，其他为本书分析。
氢、氧、硅同位素:李坝金矿床石英的氢、氧、硅同位素测定结果见表4-15，取自矿体及矿体附近围岩中的不同产状石英具有相似的氧、氢、硅同位素组成，显示出矿体及其附近围岩中的石英脉具有相似的成因，均形成于含矿热液的交代作用。其氢、氧同位素组成具有岩浆水(或变质水)-大气降水的特点，早期以岩浆水(或变质水)为主，晚期加入了大量的大气降水。
表 4-15 李坝金矿矿体及围岩中石英的氢、氧、硅同位素组成
(二) 西成地区金矿化地质特征
1. 小沟里-三洋坝金矿
在西成盆地，金矿化也分布广泛，主要赋存于西汉水组碎屑质千枚岩中，已发现矿床规模不大，其代表是小沟里-三洋坝金矿。
矿床位于小沟里倒转向斜的核部，尖崖沟矿床东侧的延长部位(图4-36)，出露地层为中泥盆统西汉水组上段的第二岩性层(D2x)，相当于尖崖沟矿床赋矿上部层位，总体产状SW180°～210°∠45°～55°。下部为石英绢云母千枚岩、绢云母石英千枚岩及绿泥石绢云母千枚岩、白云石绢云母千枚岩、少量的白云石石英钠长岩、泥质灰岩等，分布于矿区南部。中部为薄层粉晶灰岩夹少量钙质绢云母千枚岩，分布于矿区中部。上部主要为钙质绢云母千枚岩夹薄层灰岩、砂质千枚岩、变砂岩，分布于矿区的北部。
图 4-36 三洋坝—小沟里地区区域地质简图
在金矿北侧的背斜核部灰岩中或灰岩与千枚岩界面上，分布有层状铅锌矿(图4-37)，矿化特征与尖崖沟铅锌矿完全一致。矿区东南侧1～2km为大山似斑状花岗岩，在矿区分布有大量的印支期似斑状花岗岩脉，沿千枚岩顺层分布，与含金石英脉平行。这些岩脉岩石化学特点与大山花岗岩大体一致，且与西成地区大多数印支期侵入的花岗岩特点相似(表4-1)。取自三洋坝金矿的脉岩REE配分特点明显不同于区域花岗岩，也不同于小沟里金矿中的细粒钠长岩和粗晶钠长石脉，重稀土严重亏损，无Eu异常(图4-38)。
在小沟里-三洋坝金矿中，矿体附近分布有较多的钠长岩，其中粗晶钠长石脉中含少量石英。粗晶钠长石呈脉状穿插于细粒钠长石中(图4-39A)，他形，发育聚片双晶，其中基本不含杂质;细粒钠长石粒度＜0.1mm，他形，有时见有聚片双晶，其中含有大量的毛发状金红石，有时含有少量的细粒电气石(图4-39B)。两种钠长石的化学成分有一定的差异(表4-1)，粗晶钠长石纯度更高。两种钠长石的稀土配分不同，在图4-38中，二者的曲线近乎平行，但粗粒钠长石REE总量很低。与李家沟金矿床铅锌矿的喷流沉积成因的富钠长石的围岩(XC-20，XC-21)相比，细粒钠长石与之特点更为接近，另一方面，细粒钠长石中共生有大量的毛发状金红石与少量电气石，也进一步说明细粒钠长石具有喷流沉积成因，而粗晶的钠长石则是后期热液改造的成果，其中广泛发育有石英、钠长石晶洞。
图 4-37 三洋坝-小沟里金矿地质简图(据林国芳，2001;张旺定，2001;有修改)
图 4-38 小沟里-三洋坝金矿钠长石、岩脉REE配分
赋矿的斑点状千枚岩斑点直径0.5mm±，多呈圆形，其主要成分是绿泥石与方解石(可能有部分白云石)。在三洋坝-小沟里矿区，未见到由黑云母构成的斑点，显示该矿床热变质程度较低，低于金山、礼坝金矿床，也低于八卦庙金矿床。
图 4-39 小沟里金矿钠长石岩(脉)及斑点特征
金矿化脉带共20余处，类型包括含金石英脉与细脉浸染型，以含金石英脉为主，受韧性剪切带的控制。细脉浸染型矿化的金及含金硫化物呈细粒分散状分布于蚀变斑点千枚岩中，含金石英脉呈乳白色，顺层产出，宽1～3m，金品位变化大，脉体两侧常有浸染状金矿化。矿体中硫化物少，主要金属矿物为黄铁矿、毒砂，少量方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿。脉石矿物包括石英、绢云母、绿泥石、方解石、白云石、钠长石等。
小沟里金矿矿石之硫同位素δ34S=8.3～14.9，低且分布范围窄，与铅锌矿床围岩中浸染状黄铁矿的δ34S相当，这一特点与礼县地区、凤太地区的金矿化特点相似。
2. 西成盆地金矿分布与泥盆系变质程度
近年来，在西成盆地陆续发现了一批金矿床和矿化点，主要分布于安家岔—花桥子以西、杜家营—大沟里以东地区。在安家岔-尖崖沟-邓家山地区，除小沟里-三洋坝金矿外，还有安家岔、三华嘴等小型金矿，地质特征类似小沟里矿床。这些金矿化分布于铅锌矿上部层位的千枚岩中，容矿围岩不同程度地发育有斑点，斑点成分以绿泥石为特征，矿化以乳白色含金石英脉为主。在更西部地区，如草关-上巷以西地区的西汉水组上部的碎屑岩中，还发育很多金矿化，如大沟里、程家大山、箭杆山等。与小沟里-三洋坝金矿相比，矿化以含金乳白色石英脉为主，石英颗粒细小，有时发育有隐晶质的硅化，千枚岩围岩中斑点少或不发育斑点，显示出热液变质作用程度更低。
西成盆地这种不同特点金矿的分布规律与热变质程度有密切的关系，厂坝—李家沟地区变质程度最高，其次是吴家山隆起的核部地区，西部草关—页水河以西地区变质程度最低。金矿化的分布也与区域热液变质程度密切相关(见图4-5)，在变质程度很高的十字石-石榴子石带，几乎不发育独立的金矿化;在黑云母变质带中，金矿化也较少见;主要的金矿化均分布于绿泥石-绢云母带中。
(三) 金矿成矿类型的划分及与不同地区金矿化特点的对比
1. 金矿化的主要类型
根据西成地区、礼县地区金矿化发育的特点，初步将金矿床(矿化)分为石英脉型、断裂破碎带型、蚀变岩型、蚀变岩-破碎带型、石英脉-硅化带型等。
石英脉型:矿体为含金石英脉，脉体两侧局部有浸染状金矿化。含金石英脉受控于东西向的破碎带，紧邻相关的侵入体，总体顺层产出;围岩为斑点状千枚岩，斑点结构中有绿泥石、碳酸盐、黑云母。代表性金矿是小沟里-三洋坝、三华嘴。
断裂破碎带型:矿体为强烈挤压的韧性破碎带，热变质作用强烈，泥质岩围岩中的斑点成分以黑云母、方解石为主，出现红柱石，矿体中有较强烈的硅化。代表性矿床是李坝矿。
蚀变岩型:矿化与千枚岩中发育的众多的纵向石英脉及横向石英脉有关，脉体两侧有明显的退色蚀变，千枚岩中斑点主要是绿泥石、方解石，斑点分布范围较大，热变质程度较低。代表性矿床是八卦庙、马泉。
蚀变岩-破碎带型:热变质作用更低，围岩为板岩，局部为千枚岩，千枚岩中斑点分布范围小，仅局限于矿体附近，斑点为黑云母、黄铁矿等，少量绿泥石，金矿化与硅化有关，但硅化的范围较小。代表性金矿床为金山金矿。
石英脉-硅化带型:热变质程度很低，一般未遭受明显的热变质作用，无斑点或斑点不明显，金矿化与石英细脉及相对低温的硅化有关，目前发现的金矿化主要分布于西成矿田西部的大沟里—程家大山一带。
石英脉型、断裂破碎带型以及蚀变岩型更多地属于矿化的表现形式，它们可能更多地受构造发生的影响。若论热变质程度的区分，则以泥质岩石中的变质矿物，主要是斑点中的特征成分表达，即较高变质程度的是李坝金矿，斑点以黑云母为主，出现少量红柱石;其次是八卦庙，斑点特征矿物包括黑云母和绿泥石;再次是小沟里-三洋坝，斑点特征矿物包括绿泥石与白云石;热变质程度最低的是西成矿田西部的大沟里、程家大山等金矿，矿石及围岩中基本不出现变质斑点。以这种热变质程度作为主线条，可建立起一套本地区金矿成矿系列。
2. 不同泥盆纪盆地矿化的差异性比较
与金矿有紧密联系的西成、礼岷、凤太泥盆纪盆地既相互联系，又各不相同。其中，西成盆地东部与凤太盆地构造背景和成矿组合及变质特点的相似性更明显一些，而与礼(岷)县盆地的差异性更大。
李坝群与西汉水群沉积相及变质特点的差异较大，李坝群以巨大厚度的中细粒的碎屑岩为主，化石稀少，显现出深海-半深海浊积岩的特性，碳酸盐岩很少，区域变质程度较低。在李坝群中，未见到直接反映海底热水沉积作用的硅质岩、钠长石岩等，即使在金矿中也几乎不含有钠长石、电气石等，而这些正是凤太盆地、西成盆地(尤其是西成盆地东部)容矿的西汉水群沉积岩中的一个重要特点。在很多金矿和铅锌矿中，均能见到大量的钠长石、硅质岩(微晶石英岩)。西汉水群或其中的西汉水组主要为台地沉积的碳酸盐岩与碎屑岩，含丰富的浅海相化石。
在热水沉积岩广泛发育的西成(尤其是西成盆地东部)、凤太盆地，除发育大量的SEDEX型铅锌矿外，在铅锌矿赋矿层位上部的碎屑岩中也发育有相当数量的金矿化，有些还形成了巨大的规模，其成矿特点与礼县盆地金矿相似，多为微细浸染型。而在礼县地区的李坝群中，除发育大量的金矿化外，到目前为止，还未发现SEDEX型的铅锌矿化，甚至未发现典型的喷流沉积岩。由此看出，礼(岷)县盆地明显不同于西成、凤太盆地，沉积组合不同，矿化组合也不同。
(四) 金矿与铅锌矿在硫、铅同位素演化上的差异
分布于不同地区的金矿硫同位素组成有一些共同的特点，δ34S为低的正值，较铅锌矿明显富集轻硫，分布范围较窄。若以厂坝外围地区围岩中黄铁矿的δ34S=8～14代表区域地层中的硫同位素背景值，则西成矿田中小沟里金矿硫化物δ34S=8.3～14.6，二者完全一致。在李坝-金山金矿的硫同位素研究过程中，也发现类似的情况，即矿石的δ34S主要分布在4～10，而取自外围变质粉砂岩和千枚岩中的黄铁矿δ34S=5.6～6.7，二者大体相近。前人将这种低正值的δ34S组成解释为深源岩浆硫和壳源硫的混合，反映岩浆热液型的特点(冯建忠等，2002，2004)。
即使与金矿附近的近同层位的层控铅锌矿体相比，金矿矿石的δ34S仍明显偏低。如取自小沟里金矿东侧的层状铅锌矿中闪锌矿的δ34S=16.9，取自三洋坝金矿西侧与金矿近同层位的层控铅锌矿δ34S=20.7，这些样品取样点距金矿体＜500m(图4-36，图4-37)，均与区域内南矿带铅锌矿硫同位素组成相当，但与金矿体之硫同位素组成有明显的差异。
金矿铅同位素的演化特点也明显不同于铅锌矿，不仅相比铅锌矿富含放射性成因铅，组成分散，且呈线性分布，显示出多阶段演化的特征。这与国内大多数金矿床的铅同位素特点相似。在三洋坝-小沟里矿外侧相当层位上的层状铅锌矿的矿石铅同位素组成与区域内南带铅锌矿相似，而与邻近的金矿差异明显。结合流体包裹体研究的成果，金矿与铅锌矿流体包裹体地球化学特点有明显的差异，金矿包裹体不仅气液比高，而且部分矿床的流体包裹体中发现有黄铁矿子晶，包裹体气相成分中富含CO2、CH4，贫N2，液相成分中Na/K比值明显高于铅锌矿，显示出金矿成矿过程中硫主要源自于围岩而不是附近的层状硫化物矿体。
上述特点表明，虽然金矿成矿时期与西成地区南带铅锌矿改造定位时期大体相近，在一些地区空间上相邻，但金的成矿过程具有明显独立于铅锌矿的地质特点与硫、铅同位素演化过程，其硫主要源自区内的围岩，而铅同位素组成中则有大量的放射性成因铅加入。即相邻的铅锌矿与金矿仍然具有明显不同的硫、铅同位素组成，流体性质也不相同。
(五) 金矿化与铅锌矿化的关系研究
近十余年来，随着一些SEDEX型铅锌矿化集中区相继发现了大规模的金矿化，如辽宁青城子铅矿外围的小佟家堡子(刘国平，1999)、八方山-二里河外围的八卦庙(冯建忠等，2005)，在SEDEX型铅锌矿化外围寻找金矿的思路得到了广泛的重视，同时，在一些细粒浸染型金矿分布区，也发现了SEDEX型铅锌矿化，如内华达卡林金矿区的泥盆系即发现存在SEDEX型铅锌金矿化(Hutchinson，2002)。金矿化与铅锌矿化作用的内在联系得到了广泛的讨论(汪东波等，2001;张复新，1996)。目前认为铅锌矿与金矿存在内在联系的观点主要认为，在喷流作用即层状铅锌矿床成矿过程中，或在延后的一个时期内，主要在相对远离喷口的位置，金首次得到富集形成矿源层，局部甚至形成层状金矿体。在后期的造山活动中，金重新活化、富集，形成金矿床。
金矿与铅锌矿的出现空间有明显的差异性，金矿层位分布极其广泛，分布的范围远大于铅锌矿，在秦岭地区出露的几乎所有地层中都发现有不同程度的金矿化。金矿不仅大量产于南秦岭北带泥盆系，在南秦岭南带、勉略宁地区等地均存在大规模的金矿化。虽然凤太、西成和礼县盆地的泥盆系均发现存在金矿化，其类型也有很多相似性，但他们的差异是明显的，除凤太的八卦庙、双王外，主要矿床分布于礼县地区，如金山、李坝等。在西成、凤太盆地，金矿床主要出现于铅锌矿层位相对上部的碎屑岩中，即斑点状的石英绢云千枚岩中。相比之下，出现大量金矿床的李坝群(D2lb)以浊积相的碎屑岩为主，其中未发现喷流沉积型的铅锌矿化，也未发现喷流沉积岩。
SEDEX铅锌矿床按成矿环境、容矿建造以及成矿地球化学条件，可大体分为两类(详见第六章)，以厂坝-李家沟为代表的一类铅锌矿贫Au和Ag，这类矿床铅锌矿石中伴生Au一般＜0.1g/t，而以锡铁山为代表的一类铅锌矿床富含Au和Ag，矿石中伴生Au一般＞1g/t。在锡铁山矿床以及与之相似的加拿大Sullivan矿床外围地区的同层位中，并未发现大规模的金矿化。
由于对金矿化与SEDEX型铅锌矿化间关系密切的认识，在西成、凤太、礼岷、内蒙古狼山、辽宁辽河群、吉林集安-老岭、柴达木盆地北缘、新疆麦兹泥盆纪盆地、广东凡口外围、燕辽沉降带等地区均开展了大量的地质找矿工作，除少数地区有较大进展外，大部分地区发现的金矿化水平与当地其他地层中发现的金矿化水平相当。
西成盆地小沟里-三洋坝金矿及其周围铅锌矿地质地球化学研究表明，虽然金矿成矿于印支晚期，铅锌矿尤其是南带的矿床在印支晚期也遭受了强烈的改造或再造，有大规模的热液活动参与，但至少可以认为即便相邻的铅锌矿与金矿在印支晚期仍然具有较为独立的演化过程。当然这并不排斥影响金矿成矿的一些重要因素与区内的SEDEX型铅锌矿在演化过程中曾有过紧密的联系，并导致秦岭泥盆系中SEDEX型铅锌矿与金矿相对密切的空间分布。
金矿与铅锌矿的成矿关系是间接的，其密切程度是脆弱的，在铅锌矿分布的西成、凤太盆地，金矿更多地集中于铅锌矿含矿层上部的中泥盆统千枚岩中，而礼县盆地李坝群前渊沉积物无论沉积环境还是构造特点均不同于西汉水组上部的泥质千枚岩。以往有一种强烈的观点认为西成、凤太铅锌矿集区要重视寻找金矿，而在金矿广泛分布的礼(岷)县地区具有寻找SEDEX型铅锌矿的潜力(汪东波，1998;张复新，1996)。多年的找矿实践与区域矿产地质的研究表明，两个盆地地质特征的差异性巨大，金矿与铅锌矿间可能并不存在必然的时、空或成因的联系，在西成SEDEX型铅锌矿化集中区存在微细浸染型金矿的成矿条件，而在礼(岷)县地区的中川岩体外围金矿化集中区并不具备SEDEX型铅锌矿的成矿条件。
铅锌矿与金矿产出关系相近性~
西成泥盆系金矿与铅锌矿具有如下空间关系:
1)铅锌矿床中的共生金与伴生金:在凤太矿田，八方山矿床在铅锌矿体下部由黄铁矿－黄铜矿矿石类型组成的铜矿体中，发现平均含金为1×10－6～2×10－6的共生金;在银洞梁铅锌－黄铁矿矿石组成的似层状铅锌矿体中，平均含金为1×10－6左右，并且发现自然金的独立矿物，构成伴生金;在手搬崖铅锌矿床中几乎所有的铅锌矿体都有伴生金存在，铅锌矿石含金0.06×10－6～2.80×10－6，其中黄铁矿单矿物含金0.9×10－6～9.1×10－6，平均3.85×10－6;在西成矿田，李家沟铅锌矿床的方铅矿单矿物含金0.32×10－6～8.43×10－6，平均1.537×10－6。
2)铅锌矿床外围的独立金矿床:在铅锌矿床、铅锌矿化减弱—尖灭，远端出现独立的浸染型金矿床，如:在二里河铅锌矿床东侧出现八卦庙金矿;在银洞梁铅锌矿外围发现谭家沟金矿;在厂坝－李家沟铅锌矿西侧发现安家岔金矿;邓家山铅锌矿床的北东侧找到三花嘴金矿床;焦沟铅锌矿床的外围发现三洋坝－小沟里金矿床;剖面上，金矿体位于铅锌矿的上方，构成上金下铅锌特征。
3)沉积成矿地质背景的一致性:秦岭海盆在泥盆纪时发育有喷流沉积和火山作用，它们均可构成金矿床和铅锌矿床的矿源层，这是导致两类矿床共生的基本原因。
4)容矿与含矿岩石的相似性:①容矿岩系为细碎屑岩的铅锌矿床多发育热水沉积物同时也不乏含有火山凝灰物质;而容矿岩系为细碎屑岩的浸染状金矿床普遍含有少量凝灰质，也不乏含有热水沉积物;②作为铅锌矿床的容矿岩系的碳酸盐岩，多发育热水沉积岩作为浸染状金矿床容矿岩系的碳酸盐岩，则多为不纯的碳酸盐岩。
5)稳定同位素与成矿流体对比:①硫同位素:铅锌矿床以富集重硫为特征，峰值明显，表明矿石硫源主要来自海水硫酸盐硫;金矿床围岩硫具有火山成因的深部来源和陆源2类，矿石硫与围岩硫有继承性;②氢氧同位素:在δD－δ18O投影图上，2类矿床的投影点都具有向大气降水方向漂移的特征，反映2类矿床均经历沉积、后期改造以及大气降水参与成矿作用演化过程;③碳同位素:小沟里金矿－0.89～－3.31，与海相沉积碳相似;④流体包裹体:铅锌矿床的流体成分总体为Na+－Ca2+－Cl－－SO2－4型，浸染状矿床成矿流体显示为Na+－K+－Cl－－HS－－HCO－3型，反映出2类矿床的沉积或层控成矿用具有相似特征，后期成矿过程存在地球化学方面的差异。
(一) 地层
西成盆地容矿泥盆系自下而上包括吴家山组石英片岩、变质石英砂岩及大理岩，安家岔组生物灰岩与千枚岩、变质砂岩，西汉水组下部的生物碎屑灰岩与上部的绢云石英片岩，洞山组砂岩、灰岩与千枚岩等。地层中化石丰富且显示强烈的华南生物区系特征，与上扬子区同期沉积物在岩石组合、化石、成矿事件等方面均有可比性(霍福臣，1995;李永军，1990，2003a)。礼县地区的泥盆系李坝群因赋含多个大型金矿而备受重视，麻沿河及其以北地区的泥盆系沉积特点与此相似，主要为一整套深水斜坡扇及厚层浊积岩相，化石稀少。与南部西成盆地不同的是，地层厚度大，构造变形更强(图4-1)。
图 4-1 西秦岭西成-礼岷泥盆纪盆地及主要铅锌、金矿床分布图
作为区域同生断裂的礼县-白云-山阳断裂，两侧有明显不同的沉积相，南侧西成盆地以浅海相为主体，而北侧李坝群更多地以反映深海相沉积的厚层浊积岩为主。在西成盆地中，尤其是含矿的西汉水组碳酸盐岩与千枚岩间，区域上不同程度地存在一些喷流沉积形成的岩石或矿物，如硅质岩、白云石等;而在李坝群中，几乎见不到明显的喷流沉积产物。与此断裂平等的黄渚关断裂带，其两侧沉积与变形特征也有显著差别，表明该断裂带对沉积盆地的形成与区域构造演化具有重要的控制作用。沿该断裂带发育的草关、黄渚关岩体以及侵位于礼县-麻沿河断裂与黄渚关断裂间的糜署岭岩浆岩的成因信息则为该断裂带的规模、性质、动力学过程、构造环境与机制提供了重要佐证(李永军等，2004)。
西成盆地构造线呈近东西向展布，构造比较发育，总体上为一向北倾的单斜层，但次级褶皱及断裂构造异常发育。褶皱构造主要是吴家山背斜，其次是广金坝背斜、洞山向斜、白剑石向斜等。走向断裂以北部的黄渚关深大断裂和南部的江洛大断裂规模较大，二者均由北向南逆冲，为断面北倾的逆冲断裂，其皆具有重要的控岩控矿作用，余者地质意义不大。
西成盆地地质演化历史悠久，西秦岭志留纪末期与华北板块碰撞，虽没有形成大规模的造山运动，但也使得西秦岭整体抬升，大部分成为陆地。之后自早泥盆世晚期开始，由东向西发展形成伸展盆地，并在中泥盆世达到最大。最后东部逐渐抬升，西部逐渐向西伸展下陷。同时，北部挤压形成前陆盆地，南部引张形成伸展断陷盆地。
(二) 岩浆作用及热变质
1. 西成盆地的酸性侵入体
西成盆地分布有多个印支期的中酸性侵入岩体，如厂坝、黄渚关、沙波里、草关、糜署岭等，主要为花岗闪长岩和石英二长岩。除糜署岭岩体外，均为小规模的岩株，面积一般＜10km2。在这些岩体中，糜署岭、黄渚关、草关等岩体特点相似，主要岩性是花岗闪长岩、石英闪长岩、石英二长岩等，粗粒-中粗粒结构，少量岩体有似斑状结构，其中广泛分布有暗色的镁铁质包裹体。包裹体长10～50cm，长轴东西走向，岩性为二长辉长岩或正长辉长岩。化学成分以富Al2O3、低SiO2为特点，A/NCK=0.69～1.01。
糜署岭花岗闪长岩，呈肉红色，中粗粒，似斑状结构，斑晶为肉红色钾长石及灰白色斜长石，暗色矿物以黑云母为主，少量角闪石，副矿物为榍石、磁铁矿、磷灰石、锆石等。该岩体是幔源的基性岩浆与壳源的酸性岩浆主体相混合的产物(陈光，2003)。
前人曾开展过大量的研究工作，据李永军等(2003b，2004)、李注苍等(2005)的研究，这些呈东西向展布的酸性侵入岩是幔源的基性岩浆与壳源的酸性岩浆混合的产物。其中的暗色镁铁质包裹体主要是幔源岩浆发生混染的产物，而寄主岩石为壳源岩浆形成。
岩石化学及REE地球化学研究表明(表4-1，表4-2)，厂坝花岗岩地质特点与成因明显有别于黄渚关、草关、糜署岭等岩体，中细粒，其中不含有镁铁质包裹体，主要成分为二长花岗岩，SiO2＞70%，Al2O3＜14%，A/NCK=0.95，K2O/(K2O+Na2O)=0.52，与前人分析测试的结果大体相当。而草关、黄渚关、糜署岭岩体A/NCK=0.85～0.87，K2O/(K2O+Na2O)=0.37～0.38。相比之下，厂坝岩体、茨坝后沟岩体、小沟里(三洋坝)岩脉等壳源特征更加明显，成熟度更高。在厂坝岩体与大理岩围岩的接触带上，普遍出现不同程度的矽卡岩化，在茨坝后沟附近还出现钨矿化。这些岩体周边岩石多遭受较强烈的热变质作用，而黄渚关、草关及糜署岭岩体四周的变质作用相对要弱得多。厂坝岩体的稀土元素分配特点也明显不同于西成多数岩体(图4-2)，包括草关花岗闪长岩、糜署岭花岗闪长岩以及李家沟(王家沟)分布的一些酸性脉岩Eu异常不明显，而厂坝岩体虽然REE总量与轻重稀土元素比值相似，但明显具有强的负Eu异常，显示其结晶作用过程完全不同于其他花岗岩体。
表4 -1 西成地区侵入岩及矿石、围岩岩石化学组成 （ WB/%）
注·核工业地质分析测试研究中心分析， 2005; 分析方法为X 射线荧光光谱法，分析仪器采用Philip PW2404 0 6 - 9 号样品引自吴烈善等， 1997 。
表4 -2 西成地区侵入岩及矿石围岩稀土元素组成 (WB/10 -6 )
注.核工业地质分析测试研究中心分析， 2005; 分析方法为X 射线荧光光谱法，分析仪器采用Philip PW2404 。
图 4-2 西成地区部分侵入岩REE配分模式图
近年来对厂坝地区的次生晕地球化学扫面发现，在厂坝岩体及其四周发育大范围、高强度的Bi地球化学异常，最高含量达100×10-6，而西成地区其他岩体均未发现Bi的异常，如沙波里岩体(图4-3)。
图 4-3 厂坝岩体与Bi异常关系
另外，前人对黄渚关岩体与厂坝岩体所做的同位素年代学研究也表明，二者Rb-Sr同位素等时线年龄分别为240Ma和208Ma(马国良等，1996)，厂坝岩体形成年代稍晚。
图 4-4 厂坝地区铅锌矿及围岩
在毕家山矿床F4主断裂的破碎带中，含有大量的花岗质岩石角砾，显示出深部存在酸性侵入岩体。在厂坝-李家沟矿区的黑云石英片岩中广泛发育不同程度的气成热液作用(图4-4A)，形成矽卡岩化、云英岩化、黑云母化等，均反映出厂坝地区深部存在较大规模的酸性侵入体，其特点更加相似于厂坝岩体。这可能是厂坝-李家沟地区变质程度较高的主要原因。变质作用形成的含矿溶液与不同岩性地层反应而大规模成矿。
2. 西成盆地的热变质作用特点
20世纪80年代完成的西成地区1∶50000成矿预测分析将西成盆地泥盆系依热液变质矿物组合特点划分为3个带，北东方向变质程度最高，西部和南部地区变质程度相对低，随着变质程度的降低，矿物重结晶粒度明显变细(图4-5)。自北西向南东，3个带分别如下:
图4-5西成盆地中部岩浆岩分布与区域变质带示意(据尹万玉，2000资料修改)
(1) 石榴子石-十字石带
主要分布于厂坝—李家沟—茨坝地区，主要岩石为二云石英片岩、石榴石黑云石英片岩、方解石石英片岩、透辉透闪石大理岩、黑云母条带状大理岩、中粗粒大理岩等，在大岭—磺厂一带，还出现了少量黑云斜长片麻岩。标型变质矿物为石榴子石(图4-4B)、十字石、绿帘石、堇青石等。
(2) 黑云母带
主要分布于吴家山—官店—向阳山一线，泥质岩石的主要岩性为黑云石英片岩、二云石英片岩等，变质程度明显低，结晶细，且变质面理多介于片理与千枚理之间，而碳酸盐岩则主要表现为结晶灰岩，局部见有大理岩。其标型变质矿物为黑云母、白云母。
(3) 绢云母带
分布于吴家山背斜南北两翼，天子山—薛家沟以南地区。泥质岩石主要岩性为绢云石英千枚岩、石英绢云千枚岩、石英方解石千枚岩、泥质条带状灰岩、细粒结晶灰岩等。其标型变质矿物为绢云母、绿泥石。上述变质作用的分带与西成地区印支期花岗质岩石的分布有紧密的联系，变质程度最高的地区正是以厂坝、大岭为代表的更多反映壳源特点的酸性花岗质岩体集中分布的地区。这种变质作用的分带也表现在部分单个岩体的周边，如大山岩体、草关岩体等，反映了西成的变质作用与岩浆热质变作用的紧密联系，但以糜署岭、草关等为代表的更多幔源物质参与的花岗岩外侧，上述热变质作用范围一般较小。不同于简单的岩浆热变质作用，西成的变质作用伴随着强烈的岩石变形，形成大量的褶曲以及S1、S2面理。在吴家山组核部地区，变质作用伴随有强烈的塑性流变和韧性剪切，发育两期透入性矿物面理S1和S2，部分地区劈理很发育，大多数岩层出现劈理转换面理。
变质作用主要是伴随印支期秦岭的褶皱造山过程发生的，吴家山背斜核部石英角闪片岩中角闪石矿物的Ar-Ar年龄，其最大坪年龄为(249.3±0.1)Ma(杨军禄等，1999)，代表了早印支期的构造热事件年龄。马国良等(1996)在厂坝矿床中也获得石英的Ar-Ar坪年龄为200Ma，反映出西成地区在海西末期—印支期发生了一次强烈的热事件。
变质作用对铅锌矿床产生了重要的影响。厂坝-李家沟矿床位于变质程度最高的石榴子石-十字石带中，矿床受到的后期热液变质作用的影响最显著的变化是重结晶作用:表现为矿物粒度变粗，自形程度增高，成为半自形晶或自形晶;胶状闪锌矿肉眼看仍呈极细粒状集合体，呈胶状矿石特点，但镜下全部呈细粒显晶质。石英、方解石全面重结晶并被剪切拉伸，形成粗粒状，其中还常含有大量的微细粒硫化物，石英的重结晶作用使细粒硫化物在其边部形成环状分布特点(图4-4C);而钠长石的重结晶作用形成明显的环带(图4-4D)。热液变质作用是印支期强烈造山作用的一部分，伴随有强烈的剪切、褶皱作用，因而主要沿S2面理形成很多脉状矿化，切穿层理但不超出含矿层的范围，并未造成含矿物质的远距离迁移。热变质作用总体上未改变厂坝-李家沟矿床的沉积特点。
礼县地区围绕中川岩体也存在着类似的热变质作用分带(卢哲等，2003)，但程度与规模均较西成地区小得多。自中川岩体向外分别出现红柱石-堇青石角岩带、黑云母角岩带以及绿泥石-绢云母带。其中，红柱石-堇青石角岩带由红柱石角岩、堇青石角岩和接触片岩组成;黑云母角岩带主要岩性为千枚岩、变质砂岩，普遍有次生黑云母化;绿泥石绢云母带主要岩石为绿泥石绢云母千枚岩与绢云母绿泥石千枚岩。
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