南秦嶺石泉-漢陰金礦帶控礦構(gòu)造特征與礦床成因探討*

劉云華 王碩 呂鑫 孫健 徐麗 楊本昭 范媛媛 孟茹

1. 長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，自然資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 7100542. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 1000373. 陜西地礦局第一地質(zhì)隊(duì)有限公司，安康 725000

南秦嶺石泉-漢陰金礦帶已發(fā)現(xiàn)黃龍、鹿鳴、柳坑、長(zhǎng)溝、酒店和羊坪灣等眾多金礦床，建成多個(gè)生產(chǎn)礦山，顯示出良好的成礦潛力(樊秉鴻和楊文思，1991；白龍安，2005；李希等，2011；王鵬等，2018；張永強(qiáng)等，2018；趙玉社等，2020)。區(qū)內(nèi)礦床產(chǎn)于鳳凰山-牛山隆起北西側(cè)下志留統(tǒng)梅子埡組淺變質(zhì)強(qiáng)變形的細(xì)碎屑巖中，主要巖性為云母石英片巖、絹云石英片巖、絹云千枚巖等。該區(qū)域經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造較為復(fù)雜(李春昱，1980；張國(guó)偉等，2001，2015，2019；楊經(jīng)綏等，2010；張俊良等，2013；陳虹等，2014；陳鵬和施煒，2015；楊興科等，2016)，且對(duì)于區(qū)內(nèi)金礦床控礦構(gòu)造及礦床成因還存在爭(zhēng)議：部分研究者認(rèn)為礦帶及礦床主要受韌-脆性剪切帶的控制，主要金礦床類型為韌-脆性剪切帶型金礦床(馮明伸和楊建東，1994；楊經(jīng)綏等，2010；陳虹等，2014；陳鵬和施煒，2015；張國(guó)偉等，2019)，金成礦作用與區(qū)域S2面理關(guān)系密切(韓珂等，2018；張國(guó)偉等，2019)；另一些學(xué)者認(rèn)為礦床成因類型為沉積變質(zhì)-熱液疊加改造型礦床(楊經(jīng)綏等，2010；陳虹等，2014；張國(guó)偉等，2019)，或與韌性剪切帶有關(guān)的構(gòu)造蝕變巖型礦床(馮明伸和楊建東，1994)。

盡管前人對(duì)該區(qū)域金礦床地質(zhì)特征和控礦構(gòu)造進(jìn)行了較多的研究，對(duì)各礦床礦區(qū)內(nèi)的脆-韌性剪切構(gòu)造與成礦作用之間的關(guān)系有了一定的認(rèn)識(shí)，但由于區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(張國(guó)偉等，2019)，變形變質(zhì)作用疊加，不同期次面理置換復(fù)雜，且不同區(qū)域面理置換強(qiáng)弱不同，致使對(duì)該成礦帶不同礦區(qū)內(nèi)的面理期次劃分還不統(tǒng)一，對(duì)礦區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造研究也不夠深入；其次，以往對(duì)控礦構(gòu)造的研究主要針對(duì)單個(gè)礦床進(jìn)行，沒(méi)有把該成礦帶構(gòu)造的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行考慮，對(duì)控礦構(gòu)造的性質(zhì)認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一；第三，僅對(duì)構(gòu)造與成礦作用的關(guān)系討論較多，而對(duì)于區(qū)域巖漿、構(gòu)造、成礦作用三者之間的耦合關(guān)系研究還較少，影響了南秦嶺整裝勘查區(qū)的成礦規(guī)律研究及找礦勘探工作。

近年來(lái)，筆者承擔(dān)了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心整裝勘查綜合研究項(xiàng)目“南秦嶺東段金礦帶典型礦床與成礦規(guī)律研究”工作，按照“三位一體”找礦預(yù)測(cè)模型中的成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面的研究方法(張國(guó)偉等，2019)，在野外對(duì)區(qū)域構(gòu)造、控礦構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征研究的基礎(chǔ)上，室內(nèi)結(jié)合顯微構(gòu)造特征，對(duì)構(gòu)造與成礦作用的關(guān)系進(jìn)行了的研究，對(duì)控礦構(gòu)造的空間格架及礦床成因進(jìn)行了分析，為礦山生產(chǎn)探礦提供了依據(jù)，對(duì)整裝勘查區(qū)工作部署提供了建議，取得了較好的找礦效果。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

秦嶺造山帶以商丹縫合帶與勉略縫合帶為界(圖1a)，由北向南分為北秦嶺、南秦嶺和揚(yáng)子板塊北緣三個(gè)亞帶(楊經(jīng)綏等，2010；張國(guó)偉等，2019；張方毅等，2020)，自晚太古代以來(lái)經(jīng)歷了從裂谷構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換為板塊碰撞體制，以及從擴(kuò)張、俯沖到全面碰撞成山等造山過(guò)程，隨后經(jīng)歷了印支期板塊主造山期后的伸展塌陷構(gòu)造和巖漿活動(dòng)、燕山中晚期陸內(nèi)造山、燕山晚期至新生代的陸內(nèi)構(gòu)造和急劇隆升成山等過(guò)程(賴紹聰?shù)龋?003；王宗起等，2009；Dongetal., 2012, 2017; 萬(wàn)俊等，2016； Wangetal., 2017)，最終形成了現(xiàn)今的秦嶺造山帶，為多期不同構(gòu)造機(jī)制演化而形成的典型的復(fù)合型大陸造山帶，成礦條件極為有利，長(zhǎng)期受到國(guó)內(nèi)外地學(xué)專家們的關(guān)注(張國(guó)偉等，2001，2019；李諾等，2007；Maoetal., 2008, 2011；Chen and Santosh, 2014；孟德明等，2014；Wangetal., 2015; Yangetal., 2017)。

研究區(qū)出露的地層分為基底和蓋層兩個(gè)部分?；椎貙映雎队谂Ｉ?鳳凰山隆起核部，主要為中新元古界耀嶺河巖組和武當(dāng)巖群地層(Zhangetal., 1996；Xuetal., 2010；Xiangetal., 2011；Fengetal., 2012；Dong and Santosh, 2016；劉歡等，2016； Wangetal., 2017；高雅寧，2017；Nieetal., 2020)。其中耀嶺河巖組為一套變質(zhì)砂巖、綠泥鈉長(zhǎng)石片巖、絹云石英片巖等，與上覆的魯家坪巖的接觸關(guān)系為斷層接觸，整合覆蓋于中元古界的武當(dāng)巖群之上；武當(dāng)巖群主要巖性是淺色云母石英片巖、淺色變質(zhì)沉積巖。沉積蓋層主要是古生代寒武系到二疊系基本連續(xù)沉積的一套細(xì)碎屑巖及海相頁(yè)巖等，沉積建造屬于次穩(wěn)定型(Lietal., 2015)。區(qū)內(nèi)金礦床產(chǎn)在基底與蓋層接觸帶附近的蓋層中(圖1b)。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育，以韌性剪切帶為主，脆性斷裂次之(圖1b)。韌性剪切帶規(guī)模較大，總體呈北西走向，在隆起周緣呈弧形展布，長(zhǎng)度數(shù)十至上百千米，寬度100～300m，產(chǎn)狀與地層一致，主要為順層剪切。自北向南發(fā)育RF3-RF7五條韌性剪切帶，在隆起周緣基底和蓋層之間發(fā)育多圈層緩傾的拆離滑脫構(gòu)造帶(RF8)。部分韌性剪切帶內(nèi)或其上下盤附近疊加有后期脆性斷裂，顯示具有多期構(gòu)造疊加特征。

圖1 石泉-漢陰金礦帶大地構(gòu)造位置示意圖(a)和區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(b，據(jù)高雅寧，2017)1-中-新元古界武當(dāng)嚴(yán)群；2-中-新元古界耀嶺河巖組；3-志留系梅子埡組；4-志留系斑鳩關(guān)組；5-奧陶系；6-寒武系；7-石英脈；8-花崗巖；9-灰?guī)r條帶；10-褐鐵礦化條帶；11-脆-韌性剪切帶及代號(hào)；12-韌性剪切帶；13-斷裂；14-滑脫構(gòu)造帶；15-金礦床；16-產(chǎn)狀Fig.1 Schematic diagram of the structural patterns of the Shiquan-Hanyin mining district (a) and simplified geological map of study area (b, after Gao, 2017)

2 典型礦床構(gòu)造特征

石泉-漢陰金礦帶分布于牛山-鳳凰山隆起的西北部，自西向東依次分布有羊坪灣、酒店、箱子寨、銅錢峽、金采溝、黃龍、長(zhǎng)溝、金斗坡和吳家灣等數(shù)十處規(guī)模不等的金礦床(圖1b)。區(qū)域礦床賦礦層位主要為早中志留世梅子埡巖組，地層總體呈北西-南東向展布，為一套以泥質(zhì)碎屑巖為主的中、淺變質(zhì)巖系，巖性以含黑云母變斑晶的絹云石英片巖為主，夾變砂巖等，總體表現(xiàn)為淺變質(zhì)強(qiáng)變形的巖石系列，片理化、劈理化強(qiáng)烈，揉皺(局部褶皺)發(fā)育。其中長(zhǎng)溝金礦、金斗坡金礦、黃龍金礦是區(qū)內(nèi)最具代表性的礦床。

2.1 長(zhǎng)溝金礦

長(zhǎng)溝金礦區(qū)位于牛山隆起西部。區(qū)內(nèi)賦礦圍巖為早中志留世梅子埡巖組(圖2)，目前已控制5個(gè)金礦體和7個(gè)礦化體，規(guī)模為小型，具有代表性的是K1、K2和 K4三個(gè)礦體。礦體圍巖主要為黑云母變斑晶絹云石英片巖、含炭絹云石英片巖夾變砂巖，礦體順劈理化帶產(chǎn)出。金礦化與硅化、黃鐵礦化、黑云母化、石榴石化、綠泥石化關(guān)系密切，K4礦體約占礦床資源儲(chǔ)量的65%。礦體特征描述如下：

圖2 長(zhǎng)溝金礦礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)王新，2017)Fig.2 Sketch geological map of the Changgou gold deposit(after Wang, 2017)

礦體呈似層狀，產(chǎn)狀15°～35°∠40°～70°，沿走向和傾向均具波狀彎曲、膨脹收縮、分枝復(fù)合現(xiàn)象，已控制礦體長(zhǎng)度440m，厚度0.87～11.13m，劃分35個(gè)塊段，塊段品位1.46～4.26g/t之間，平均品位2.40g/t。

2.1.1 礦區(qū)構(gòu)造期次及特征

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體表現(xiàn)為一變形復(fù)雜的單斜層，地層受區(qū)域多期次構(gòu)造作用影響，層理S0已難以辨認(rèn)，后期發(fā)育多期面理構(gòu)造、緊閉褶曲、平臥褶皺等，通過(guò)野外地質(zhì)觀察及顯微構(gòu)造分析，劃分出3期面理及后期脆性斷層構(gòu)造，特征分別如下：

S1面理 表現(xiàn)為一系列強(qiáng)烈拉伸線理、無(wú)根揉皺、S-C組構(gòu)、鞘褶皺、緊閉褶皺等構(gòu)造，從韌性變形石英脈特征看，其性質(zhì)為韌性變形構(gòu)造，S1面理大部分被后期S2完全置換，S1中剪切石英條帶及面理中無(wú)礦化現(xiàn)象(圖3a, b)。

S2面理 該期面理在整個(gè)區(qū)域表現(xiàn)最為強(qiáng)烈，即是本區(qū)所表現(xiàn)出來(lái)的呈北西走向、傾向北東的單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀為15°～25°∠60°～72°，局部韌性變形強(qiáng)烈，發(fā)育為剪切帶，本期次擠壓作用基本置換了早期面理，為透入性面理，隨后發(fā)生的韌性剪切作用繼承透入性面理發(fā)育，使得地層中礦物定向拉長(zhǎng)，剪切面理中有發(fā)育有代表性的拉長(zhǎng)定向新生石英、黑云母，礦化現(xiàn)象也主要表現(xiàn)為拔絲狀黃鐵礦(圖3c, d)，礦區(qū)外圍可見S2面理穿切S1面理。

S3面理 野外表現(xiàn)不明顯，在本區(qū)顯微鏡下表現(xiàn)為一系列呈北東走向的非透入性折劈理構(gòu)造(圖3e, f)，為非透入性面理，走向北西，產(chǎn)狀290°～305°∠35°～40°，走向與S2面理近垂直或大角度相交。在S3與S2面理交匯部位見有未變形及旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的新生熱液成因黑云母(圖3g, h)和石榴石，這些黑云母、石榴石穿切S2面理，在S3面理及與S2面理的交匯部位見有粒狀自形-半自形分布的黃鐵礦(圖3h)。

脆性斷層 主要發(fā)育在礦體上下盤，呈北西走向，長(zhǎng)1～3km，寬度1～20m，產(chǎn)狀35°～43°∠65°～76°，破碎帶中分布斷層泥及斷層角礫，角礫間未充填膠結(jié)，未見有礦化現(xiàn)象。該破碎帶局部破壞早期礦體，使礦石碎裂，石英脈發(fā)育脆性片理化，斷層斷距不大，一般為數(shù)米范圍，未對(duì)礦體形態(tài)發(fā)生大的破壞。

礦區(qū)內(nèi)還可見三疊紀(jì)碰撞造山過(guò)程中形成的中酸性巖脈、云煌巖脈，多沿?cái)嗔褬?gòu)造邊緣產(chǎn)出，以中酸性巖脈為主，多以單脈或脈群的形式出露，基本順巖層片理產(chǎn)出，局部斜交片理，總體走向北西，傾向北東。長(zhǎng)溝礦段所見花崗閃長(zhǎng)巖脈規(guī)模較小，出露長(zhǎng)100～200m，出露寬0.5～3m，呈脈狀、透鏡狀順片理面侵入。此外，區(qū)域還可見較多石英脈分布，主體呈北西向，少量呈北東向(圖2)。

2.1.2 礦石顯微構(gòu)造特征

顯微鏡下礦石以他形-半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)為主。主要蝕變類型為石榴石化、黑云母化、硅化、黃鐵礦化、綠泥石化、絹云母化，少量碳酸鹽化、綠簾石化、黝簾石化、電氣石化等。與成礦密切相關(guān)的蝕變主要為熱液成因石榴石化、黑云母化、硅化以及黃鐵礦化。根據(jù)礦物產(chǎn)出形態(tài)和分布，可將黑云母和石榴石劃分出早晚兩期，早期黑云母定向排列，與S2片理平行，呈云母魚或長(zhǎng)條狀，晚期黑云母為變斑晶，未變形，方向不定，切斷S2面理(圖4a)或包裹定向拉長(zhǎng)黃鐵礦(圖3f)；石榴石同樣顯有兩期，早期石榴石分布于S2面理中，呈旋轉(zhuǎn)斑，周圍具有壓力影，晚期石榴石呈環(huán)帶沿早期石榴石生長(zhǎng)(圖4a)，或呈自形狀穿切S2面理(圖4b)。

圖3 長(zhǎng)溝礦區(qū)構(gòu)造面理特征(a、b) S1構(gòu)造面理特征；(c、d) S2構(gòu)造面理及其中的拉長(zhǎng)黃鐵礦；(e)礦石薄片掃描照片中S3非透入性面理與S2面理呈大角度斜交；(f)顯微鏡下S3與S2面理交匯處放大特征；(g)顯微鏡下S3與S2面理交匯處新生礦物分布情況；(h)顯微鏡下S3與S2面理交匯處黃鐵礦發(fā)育特征. 礦物縮寫：Bi-黑云母;Py-黃鐵礦Fig.3 Deformational characteristics of foliation in Changgou gold mine

圖4 長(zhǎng)溝金礦石中晚期黑云母、石榴石產(chǎn)出特征(a)黑云母變斑晶與S2面理間交切關(guān)系；(b) 石榴石變斑晶穿切S2面理. 礦物縮寫：Gr-石榴石Fig.4 Characteristics of the later biotite and garnet developed in the ore from Changgou gold deposit

綜合野外及顯微鏡下觀察可見，長(zhǎng)溝金礦具有兩期成礦作用，第一期為韌性剪切成礦作用，形成糜棱巖型、石英脈型金礦石，主要蝕變?yōu)楣杌?、黃鐵礦化、黑云母化、絹云母化、石榴石等，礦化分布于S2面理中，第二期為熱液成礦作用，以自形-半自形黃鐵礦、黑云母和石榴石的出現(xiàn)為代表，礦化分布于S2和S3面理中。

2.2 黃龍金礦

黃龍金礦區(qū)位于牛山隆起西偏北。區(qū)內(nèi)主要出露含礦層位為下志留統(tǒng)梅子埡組，總體呈北西向展布(圖5)，巖性主要為含黑云母變斑晶絹云石英片巖、含碳絹云石英片巖和碳質(zhì)片巖，夾有變粉砂巖等。目前已圈定礦體11個(gè)，規(guī)模為中型，產(chǎn)狀與圍巖一致，呈似層狀或?qū)訝?，礦體與圍巖之間無(wú)明顯界線，呈漸變過(guò)渡，需用品位分析結(jié)果進(jìn)行劃分。礦體長(zhǎng)度多為100～876m，已控制延深50～350m，厚度1～5.5m。礦體產(chǎn)狀及厚度變化較大，金溝礦段465中段K3礦體22線以東產(chǎn)狀為10°～30°∠40°～70°，厚度1～5m，以西產(chǎn)狀變?yōu)?95°～335°∠14°～20°，最厚10～35m，礦石類型主要為細(xì)脈浸染狀礦石，少量石英脈型礦石。

圖5 黃龍金礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì)，2016(1)陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì). 2016. 陜西石泉-旬陽(yáng)金礦整裝勘查區(qū)專項(xiàng)填圖與技術(shù)應(yīng)用示范報(bào)告. 安康：陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì)修改)

2.2.1 礦區(qū)構(gòu)造期次及特征

經(jīng)過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)研、剖面測(cè)量及顯微構(gòu)造分析發(fā)現(xiàn)，黃龍金礦區(qū)與長(zhǎng)溝金礦區(qū)發(fā)育的三期面理及后期脆性斷層基本對(duì)應(yīng)，但表現(xiàn)特征不同，四期構(gòu)造面理及斷層的具體特征如下：

S1面理 表現(xiàn)為一系列強(qiáng)烈拉伸線理、緊閉揉皺、S-C組構(gòu)、鞘褶皺等，其性質(zhì)為韌性的剪切構(gòu)造，強(qiáng)變形剪切帶中S1面理大部分被后期S2完全置換，弱變形帶中可見未完全置換的S1面理(圖6a)，S1面理中無(wú)礦化。

S2面理 該期面理走向北西，傾向北東，產(chǎn)狀26°～35 °∠62°～68°， 為造山過(guò)程中晚階段剪切作用繼承早階段擠壓形成的透入性面理，在整個(gè)區(qū)域占主導(dǎo)地位，使區(qū)域地層總體表現(xiàn)出呈北西走向、傾向北東的單斜構(gòu)造。強(qiáng)變形帶S2面理基本置換了其前期的所有面理(S0和S1)，礦物定向拉長(zhǎng)，面理中可見拔絲狀含金黃鐵礦細(xì)脈，細(xì)脈寬度一般小于2mm，形成糜棱巖型礦化(圖6b，c)。

圖6 黃龍礦區(qū)465中段礦體及礦石顯微照片(a)黃龍礦區(qū)S1面理形成的緊閉褶皺；(b)黃龍金礦金溝礦段465中段坑道照片；(c)礦石光片顯微照片. 礦物縮寫：Sph-閃鋅礦Fig.6 Minerals and microscopic photographs of ores in the 465 level of the Huanglong gold deposit

S3面理 表現(xiàn)為折劈理構(gòu)造，為非透入性面理，與S2面理呈大角度相交，面理中見未變形及旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的新生黑云母和石榴石變斑晶，變斑晶在S2與S3面理交匯部位尤為發(fā)育，特征與長(zhǎng)溝礦區(qū)相似，截?cái)郤2面理。在金溝礦段465m中段K3礦體西段S3面理強(qiáng)烈置換S2面理，該處礦體主要受S3面理的控制，使整個(gè)礦體從東到西產(chǎn)狀發(fā)生較大轉(zhuǎn)折，東段礦體產(chǎn)狀10°～53°∠42°～62°，呈薄層狀，西段礦體產(chǎn)狀290°～305°∠14°～20°(圖7)，厚層狀，最厚處近20m。礦體在S2和S3兩組面理的構(gòu)造交匯部位明顯變得厚大，并且品位增高，顯示出明顯的S2和S3面理聯(lián)合控礦特征。

圖7 黃龍金礦金溝礦段465中段礦體與面理展布特征(據(jù)高雅寧等，2016)Fig.7 Spatial distribution features of orebodies and foliation in the 465 level of Jingou ore section in the Huanglong gold deposit (after Gao et al., 2016)

脆性斷層 為一系列北西走向的脆性斷裂構(gòu)造，破碎帶多發(fā)育在黃龍金礦體的頂、底板，見圖5中F1-F4，產(chǎn)狀25°～40°∠50°～70°，破碎帶中發(fā)育斷層角礫、斷層泥，破碎帶中角礫間未見充填、膠結(jié)或蝕變現(xiàn)象，為后期脆性構(gòu)造。

2.2.2 顯微構(gòu)造特征

通過(guò)礦石薄片顯微觀察，在S2面理中見有石榴石旋轉(zhuǎn)斑及云母魚等，部分石榴石具有明顯的環(huán)帶構(gòu)造，其中核部具有壓力影及旋轉(zhuǎn)斑特征，顯示右行剪切特征，S2面理中黃鐵礦呈拔絲狀。S3面理內(nèi)見有新生的黑云母和石榴石變斑晶，這些未見變形，且切斷S2面理(圖8a)，在S2+S3面理交匯處見石英-黃鐵礦細(xì)脈，脈寬0.3～1mm，黃鐵礦呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)(圖8b)，在S2與S3面理交匯部位礦化增強(qiáng)，形成石英-黃鐵礦脈(圖8c，d)，黃鐵礦粒度變大，礦石構(gòu)造主要為糜棱狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀等，細(xì)脈越密集，礦石品位越高。

圖8 黃龍金礦礦石鏡下顯微照片(a)黑云母變斑晶截?cái)郤2面理；(b) S2與S3交匯處石英脈中半自形粒狀黃鐵礦；(c、d)薄片、光片中S2與S3面理交匯處黃鐵礦脈發(fā)育情況. 礦物縮寫：Q-石英Fig.8 Micrographs of ore from the Huanglong gold deposit

野外調(diào)研及室內(nèi)顯微構(gòu)造分析可見，黃龍金礦經(jīng)歷了四期重要構(gòu)造活動(dòng)，第二期為區(qū)域最強(qiáng)的變形，形成北西-近東西走向的區(qū)域透入性面理(S2)，第三期為北東走向的折劈理，傾向北西，傾角較緩，具有張剪性質(zhì)。黃龍金礦區(qū)中可識(shí)別成礦作用有兩期，分別為第二期的韌性剪切成礦作用，主要形成糜棱巖型金礦石，黃鐵礦呈拔絲狀分布于S2面理中，并伴生有拉長(zhǎng)、定向排列的黑云母、石英和發(fā)生旋轉(zhuǎn)的石榴石，以及第三期以自形-半自形黃鐵礦、黑云母為代表的熱液成礦作用，石英-黃鐵礦呈細(xì)脈浸染狀分布于S2、S3面理中，在兩組面理交匯部位礦化增厚、增強(qiáng)，黃鐵礦呈自形-半自形狀，蝕變礦物主要有黑云母、石榴石、石英、絹云母、黃鐵礦等，其中黑云母、石榴石變斑晶粒度較大，未變形，切斷S2面理。

礦區(qū)西北見有花崗巖脈出露，呈多條脈狀近平行狀產(chǎn)出，脈寬1～3m，成巖年齡為180.2±3.6Ma(韓珂等，2020)。

2.3 金斗坡金礦

金斗坡金礦位于牛山隆起西北部，賦礦圍巖為下志留統(tǒng)梅子埡組地層，主要受北東向韌-脆性剪切帶控制(圖9)。已控制金礦體8條，長(zhǎng)100～510m，產(chǎn)狀285°～320°∠26°～40°，礦體厚度1.0～3.95m，品位0.88～1.30g/t，品位較低。含礦圍巖巖性主要為硅化黃鐵礦化含石榴石黑云母變斑晶絹云石英片巖。礦石礦物主要為自然金、銀金礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦等，脈石礦物主要有石英、絹云母、白云母、黑云母和石榴子石以及少量方解石和綠泥石、綠簾石等。礦石結(jié)構(gòu)要為他形-半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)和鱗片變晶結(jié)構(gòu)，其次有變斑狀結(jié)構(gòu)、板條狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、次生交代結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為浸染狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀和團(tuán)塊狀構(gòu)造等。

圖9 金斗坡金礦720中段平面圖 (據(jù)陜西漢陰金康礦業(yè)有限責(zé)任公司，2017(2)陜西漢陰金康礦業(yè)有限責(zé)任公司. 2017. 陜西省漢陰縣壩王溝金礦區(qū)金斗坡礦段詳查工作總結(jié). 漢陰：陜西漢陰金康礦業(yè)有限責(zé)任公司修改)

2.3.1 礦區(qū)構(gòu)造期次及特征

結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征及顯微鏡下構(gòu)造特征分析，金斗坡金礦區(qū)內(nèi)同樣可劃分出4期構(gòu)造，仍為三期構(gòu)造面理和后期的斷層破碎帶，主要特征如下：

S1面理 表現(xiàn)為一系列緊閉揉皺、層間揉皺等塑性變形的特征(圖10a)，面理中未見有礦化及蝕變現(xiàn)象。

S2面理 面理走向?yàn)楸蔽飨颍a(chǎn)狀35°～66°∠55°～82°，在剪切帶中變形強(qiáng)烈，為區(qū)域擠壓、剪切作用形成的透入性面理。主要巖性為石英片巖、云母石英片巖、含石榴石黑云母變斑晶的云母石英片巖，云母石英片糜巖等。該期面理中見有拔絲狀黃鐵礦化，石英、黑云母定向分布(圖10b)，但金礦化較弱。

圖10 金斗坡金礦S1與S2面理特征(a)薄片掃描照片中S1面理呈緊閉揉皺；(b)顯微鏡下的S2面理以及沿其分布的拉長(zhǎng)黑云母及黃鐵礦Fig.10 Characteristics of S1 and S2 foliation in the Jindoupo gold deposit

S3面理 呈北東走向，產(chǎn)狀285°～320°∠26°～40°，傾角較緩，總體呈舒緩波狀，控制本區(qū)礦體的分布(圖11)。S3面理與S2面理呈大角度相交(圖12a)，在兩組面理交匯部位礦化強(qiáng)烈，黃鐵礦呈細(xì)脈浸染狀分布(圖12 b)，礦化主要分布在S3面理中。礦石中可見脆性破裂及各種半塑性變形特征的顯微構(gòu)造特征，同時(shí)可見未變形的黑云母、石榴石變斑晶，切斷早期片理等(圖12 c)，總體顯示韌-脆性構(gòu)造特征；礦體下盤見有垂向牽引張性裂隙構(gòu)造，其中充填有黃鐵礦-石英-方解石細(xì)脈(圖12d)，顯示拆離滑脫斷層特征。

圖11 金斗坡金礦壩王溝礦段剖面圖(據(jù)陜西漢陰金康礦業(yè)有限責(zé)任公司，2017修改)Fig.11 Profile of Bawanggou ore section in the Jindoupo gold deposit

圖12 金斗坡金礦體及礦石光薄片顯微照片(a)礦石中S3與S2面理交匯處構(gòu)造特征；(b) S3與S2面理交匯處礦化情況；(c)礦石中碎裂結(jié)構(gòu)；(d)礦體底板發(fā)育的裂隙構(gòu)造Fig.12 Mineral and microscopic photographs of ores in the Jindoupo gold deposit

脆性斷層構(gòu)造 表現(xiàn)為一系列北西走向的脆性構(gòu)造，形成北西走向的破碎帶，破碎帶未膠結(jié)、礦化及蝕變現(xiàn)象，為淺層次成礦期后脆性構(gòu)造，局部切斷礦體，但斷距不大，一般為數(shù)米范圍(圖11)。

2.3.2 礦物顯微構(gòu)造特征

黃鐵礦 含量一般小于5%，呈兩種狀態(tài)產(chǎn)出，一是產(chǎn)于近東西向-北西向韌性剪切帶糜棱巖或強(qiáng)片理化片巖中，在S2面理中呈 “拔絲”狀特征(圖10b)；第二種是在北東向韌-脆性剪切帶中，呈細(xì)脈-浸染狀構(gòu)造(圖10b)，半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)。

石榴石變斑晶 含量約3%～5%，不規(guī)則粒狀，正高凸起，無(wú)色，無(wú)解理，正交偏光下表現(xiàn)為全消光為均質(zhì)體。分為兩類，一類為構(gòu)造前或同構(gòu)造期形成的石榴石，自形-半自形粒狀，兩側(cè)間有基質(zhì)礦物構(gòu)成的壓力影，部分斑晶受韌性剪切作用的影響邊部發(fā)生碎裂；另一類為構(gòu)造期后形成的石榴石，斑晶截?cái)囗g性剪切面理S2，自形-半自形結(jié)構(gòu)，無(wú)變形或壓力影現(xiàn)象。表明石榴石形成于兩期，且不同應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境。

黑云母變斑晶 含量約5%～10%，片狀，一組極完全解理，分為兩種形態(tài)產(chǎn)出，一種為定向排列，長(zhǎng)軸與S2面理方向一致、或呈云母魚(圖10b)；另一種為較粗粒狀，斑晶截?cái)囗g性剪切面理S2，自形-半自形結(jié)構(gòu)，無(wú)變形或壓力影現(xiàn)象，為構(gòu)造期后形成，表明黑云母形成于兩期不同應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境。

3 H-O-S同位素分析

3.1 分析方法

本次研究對(duì)長(zhǎng)溝、黃龍及金斗坡金礦床中主成礦階段的石英樣品進(jìn)行了H、O同位素測(cè)試分析。測(cè)試單位為北京核工業(yè)地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心，利用DZ/T0184.19—1997天然水中氫同位素鋅還原法和DZ/T0184.13—1997硅酸鹽及氧化物礦物氧同位素組成的五氟化溴法進(jìn)行測(cè)定，儀器型號(hào)為MAT-253。S同位素分析同樣在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心利用MAT-251氣體同位素質(zhì)譜儀完成。將長(zhǎng)溝、黃龍及金斗坡主成礦階段礦石中挑選出來(lái)的黃鐵礦與Cu2O按照1/10比例均勻混合后研磨至200目，在真空條件下加熱生成SO2，測(cè)定其32S與34S的比值。

3.2 分析結(jié)果

表1中記錄為上述三個(gè)典型金礦床第二期成礦作用形成的石英單礦物流體的δ18OW-SMOW和δDV-SMOW值。用以石英-水的氧同位素分餾計(jì)算的公式為1000lnα=3.38×106T-2-

表1 研究區(qū)典型金礦石英和流體的H-O同位素

3.34(Clytonetal., 1972)，計(jì)算流體δ18Owater值的溫度為各礦區(qū)均一溫度的峰值，其中長(zhǎng)溝、黃龍為200℃，金斗坡為190℃(項(xiàng)目組待發(fā)數(shù)據(jù))。成礦階段流體δ18O變化范圍為7.5‰～12.6‰，平均為10.1‰，各金礦主成礦階段石英中的δD變化范圍為-93.2‰～80.1‰。本次研究對(duì)金斗坡、黃龍金礦床細(xì)脈浸染狀礦石進(jìn)行了原位硫同位素測(cè)試，結(jié)果見表2。可見，金斗坡金礦與黃龍金礦中硫同位素均為正值，分別為6.94‰～7.12‰和12.39‰～ 14.13‰，同一礦床內(nèi)部34S值分布范圍較小，表明其均一程度較高。

表2 研究區(qū)典型金礦石中黃鐵礦S同位素組成

4 討論

4.1 成礦構(gòu)造演化

通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查及區(qū)域資料收集分析，研究區(qū)應(yīng)存在兩期成礦構(gòu)造：早期為近南北向擠壓形成的北西-近東西向的韌性剪切帶型構(gòu)造，晚期為牛山鳳凰山隆起形成的拆離滑脫構(gòu)造，走向?yàn)楸睎|，表現(xiàn)為非透入性的折劈理。區(qū)域成礦構(gòu)造總體格架總體為RF3-RF6組成的北西-東西向韌性剪切帶及金斗坡-石板溝-長(zhǎng)溝-吳家灣、黃龍等北東向折劈理域。礦床形成于兩期構(gòu)造的交匯部位，礦體主要就位于北西-東西向韌性剪切帶中，局部就位于北東向折劈理域內(nèi)，兩期構(gòu)造交匯部位礦化強(qiáng)烈，總體受兩期構(gòu)造的控制。

本區(qū)主要經(jīng)歷了4期構(gòu)造活動(dòng)：

第一期構(gòu)造主要形成一系列強(qiáng)烈拉伸線理、無(wú)根揉皺、S-C組構(gòu)、鞘褶皺、緊閉褶皺等構(gòu)造，從韌性變形石英脈特征看，其性質(zhì)為韌性塑性變形剪切構(gòu)造，S1大都被S2置換，S1中無(wú)礦化現(xiàn)象，為成礦前期韌性變形構(gòu)造。

第二期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，形成區(qū)域主要構(gòu)造面理，產(chǎn)狀主要為20°～52°∠46°～70°，顯示受南西-北東向應(yīng)力場(chǎng)擠壓，發(fā)育多條韌性剪切帶，長(zhǎng)度可達(dá)上百公里，局部礦化，黃鐵礦呈拔絲狀分布于面理中，形成糜棱巖型金礦石，黑云母見云母魚、石榴石見壓力影等構(gòu)造，表明該期韌性剪切面理為成礦期構(gòu)造，黃鐵礦、黑云母、石榴石為韌性變形期產(chǎn)物。

第三期構(gòu)造走向?yàn)楸睎|向，表現(xiàn)為非透入性折劈理，該期面理在牛山-鳳凰山隆起北西方向較為發(fā)育，與S2面理呈大角度相交，顯示其應(yīng)力場(chǎng)方向明顯不同，在距離較近的金斗坡、長(zhǎng)溝礦區(qū)金礦產(chǎn)狀為279°～310°∠30°～48°，而距離隆起較遠(yuǎn)的黃龍礦區(qū)產(chǎn)狀為290°～305°∠14°～20°，總體傾角較緩。S3面理中及S2面理與S3面理交匯部位見有新生未變形的黑云母、石榴石變斑晶，變斑晶切斷S2面理，同時(shí)黃鐵礦呈半自形-自形粒狀，呈細(xì)脈浸染狀分布，顯示形成于應(yīng)力較弱或張性環(huán)境，此外，在金斗坡礦區(qū)礦體下盤見有牽引張性裂隙，與拆離滑脫斷層特征一致(高光明等，1993)，綜合分析認(rèn)為S3面理為牛山-鳳凰山隆起過(guò)程中形成的拆離滑脫構(gòu)造。

第四期為脆性斷層構(gòu)造，走向北西，與第二期面理方向近一致，主要形成于礦體上下盤，破碎帶中見棱角狀斷層角礫、斷層泥等，未見膠結(jié)及蝕變礦化，局部切斷礦體，為成礦期后構(gòu)造。

4.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

金斗坡礦區(qū)4件樣品δ34S為6.94‰～7.12‰，平均7.02‰；黃龍礦區(qū)8件樣品δ34S為 12.39‰～14.13‰，平均13.23‰；長(zhǎng)溝礦區(qū)2件黃鐵礦δ34S為1.4‰和6.3‰，平均值為 3.3‰(趙進(jìn)江等，2013)。成礦帶賦礦圍巖均為下志留統(tǒng)梅子埡組中-淺變質(zhì)巖系，巖性為云母石英片巖等，礦體附近均有花崗斑巖脈出露，表明其成礦環(huán)境相同。但區(qū)域黃鐵礦S同位素分析結(jié)果顯示，不同礦區(qū)硫同位素差別較大，但同一礦區(qū)硫同位素差值較小，均一程度較高，表明區(qū)域硫非單一來(lái)源，這也與各典型礦床距離滑脫構(gòu)造中心距離遠(yuǎn)近不同造成的地層硫和巖漿硫參與比例不同有關(guān)。

前人研究認(rèn)為，成礦流體中的總硫同位素不同值對(duì)應(yīng)不同的S源，即成礦物質(zhì)來(lái)源不同(Campbell and Naldrett，1979；馬言勝等，2009；Dengetal., 2015；Heetal., 2017；Zhangetal., 2017)：(1)δ34SΣs=0，代表幔源硫，與巖漿活動(dòng)有關(guān)；(2)δ34SΣs=20‰左右，代表成礦物質(zhì)來(lái)源于大洋水和海相蒸發(fā)巖；(3)δ34SΣs為較大的負(fù)值，代表成礦物質(zhì)來(lái)源于沉積環(huán)境下的還原S。在SO42-占優(yōu)勢(shì)的成礦熱液環(huán)境下，黃鐵礦中的δ34S大致相當(dāng)于熱液的δ34SΣs(Ohmoto，1972)，因此，石泉-漢陰金礦成礦物質(zhì)應(yīng)為混合來(lái)源，為地層硫與巖漿硫的混合，以地層硫?yàn)橹?，離隆起越近，地層硫比例減少。

4.3 成礦流體來(lái)源

鄭永飛和陳江峰(2000)指出，對(duì)于花崗巖來(lái)說(shuō)，由于其源巖因含有地殼組分而具有較高的δ18O值(7‰～12‰)，因此與花崗質(zhì)巖漿平衡的水的δ18O值可以是5.5‰～12‰，本區(qū)三個(gè)典型礦床成礦階段的石英中的δ18O變化范圍(4.1‰～9.3‰)與花崗質(zhì)巖漿水的范圍基本一致；δD變化范圍為-93.2‰～80.1‰，同樣分布在巖漿水的范圍-80‰～-50‰及附近(鄭永飛和陳江峰，2000)。在H-O同位素組分圖解中(圖13)，三個(gè)典型金礦主成礦階段所測(cè)數(shù)據(jù)均落在巖漿水范圍附近，后期可能有大氣降水的加入，這與研究區(qū)花崗斑巖與金礦體表現(xiàn)出的密切時(shí)空關(guān)系相吻合。因此，結(jié)合礦床地質(zhì)及H-O同位素特征，認(rèn)為成礦流體早期以巖漿流體為主，晚期混入大氣降水。

圖13 研究區(qū)各典型金礦主成礦階段流體的 δ18O-δD組成(底圖據(jù)Taylor, 1974)Fig.13 Plot of δ18O vs. δD for ore-forming fluids of the typical gold deposit (base map after Taylor, 1974)

流體包裹體研究顯示，成礦深度為0.76～3.90km(高雅寧，2017)，黑云母與石榴石的蝕變溫度為350～450℃(高雅寧等，2016)，遠(yuǎn)高于正常地溫梯度，顯然與異常熱源有關(guān)，結(jié)合成礦帶中的金礦床與花崗斑空間關(guān)系密切，推測(cè)存在具有隱伏巖體。在氫氧同位素圖解中，數(shù)據(jù)點(diǎn)主要位于巖漿流體附近。

4.4 礦床成因

勉略構(gòu)造帶自古生代以來(lái)，經(jīng)歷了古洋盆打開、消減、俯沖、陸-陸碰撞、晚造山逆沖推覆與前陸盆地和帶內(nèi)伸展塌陷、后造山陸內(nèi)構(gòu)造演化等多個(gè)演化階段。本區(qū)礦床地質(zhì)特征顯示本區(qū)存在兩期成礦作用：早期為中、晚三疊世陸-陸碰撞擠壓造山過(guò)程中，在北西向韌性剪切帶中發(fā)生了韌性剪切成礦作用，形成了以韌性剪切為特征的羊坪灣-黃龍金礦帶，礦化帶延長(zhǎng)達(dá)上百公里，但品位明顯偏低；晚期牛山-鳳凰山隆升，形成了環(huán)形的拆離滑脫構(gòu)造并有巖漿作用，發(fā)生了巖漿期后熱液成礦作用，在拆離滑脫構(gòu)造與早期韌性剪切構(gòu)造交匯部位，疊加富集形成具有工業(yè)意義的金礦床。晚期為研究區(qū)金礦的主成礦期，形成了圍繞隆起周緣的金礦集中區(qū)(圖14)。晚期成礦與張國(guó)偉等(2004)研究認(rèn)為的T3-J1-2伸展塌陷演化階段背景一致。

圖14 石泉-漢陰金礦帶成礦模式圖Fig.14 The model for the formation of Shiquan-Hanyin gold belt

根據(jù)葉天竺等(2014)整裝勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)指導(dǎo)書中礦床類型劃分的方案，把與韌性剪切成礦作用有關(guān)但有后期疊加巖漿熱液相關(guān)的成礦作用列入巖漿期后熱液成礦作用，因此，本區(qū)礦床類型為巖漿期后熱液礦床。中、晚三疊世陸-陸碰撞造山過(guò)程中發(fā)生變質(zhì)作用，形成了區(qū)域透入性碰撞構(gòu)造面理，在剪切帶中形成了剪切帶型金礦化。在早侏羅世伸展塌陷階段，由于差異隆升及巖漿作用，在拆離滑脫過(guò)程形成了巖漿熱液型金礦床。早期成礦主要賦存于S2面理中，晚期成礦賦存于S2+3面理中。

5 結(jié)論

(1)南秦嶺石泉-漢陰金礦帶存在兩期成礦作用，早期與韌性剪切成礦作用有關(guān)，但礦化程度與品位均較低，后期疊加有巖漿熱液成礦作用，礦化富集程度較高。區(qū)內(nèi)礦床類型為巖漿期后熱液型礦床。

(2)研究區(qū)經(jīng)歷了多期次構(gòu)造演化與疊加，對(duì)區(qū)內(nèi)金礦起到控制作用的構(gòu)造體系主要有兩期，第一期控礦構(gòu)造為北西-近東西展布的韌性剪切帶，第二期成礦受北西-近東西展布的韌性剪切帶與北東向折劈理帶聯(lián)合控制，在兩組構(gòu)造體系的交匯部位礦體增厚、品位升高、礦化更加富集。

(3)與成礦有關(guān)的兩期構(gòu)造體系所處的地質(zhì)背景具有明顯差異，第一期成礦作用為中、晚三疊世南北兩大板塊發(fā)生陸-陸碰撞造山過(guò)程中形成的擠壓構(gòu)造背景，第二期成礦作用為陸內(nèi)伸展塌陷演化階段造成的差異隆升環(huán)境。