陕西石泉－汉阴北部下志留统黑色岩系中的金矿床

刘 林 ，吴景平 ，杨 译 ，杨旭周

（1.陕西省地勘局第六地质队，陕西西安710611；2.西安欧亚学院，陕西西安710065；3.吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

陕西石泉－汉阴北部下志留统黑色岩系中的金矿床

刘 林1，2，吴景平3，杨 译2，杨旭周2

（1.陕西省地勘局第六地质队，陕西西安710611；2.西安欧亚学院，陕西西安710065；3.吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

石泉－汉阴北部下志留统梅子垭组黑色岩系金矿带位于南秦岭造山带西部的牛山古陆北缘.该矿带东西长约100km，南北宽10～20km.初步查明下志留统梅子垭组为区内金矿含矿层位，并按其岩性组合特征划分为6个岩性段，4个子含矿层位.矿带内发现10余处金矿床（点）.金矿受地层、岩性、古地理和古构造条件控制，与黑色岩系具有同源性.金主要以颗粒金存在且分布极不均匀.硫同位素的变化范围说明硫来源于地层.氢氧同位素的特征说明成矿热液中的水介质是以变质热液和大气降水为主的混合水.稀土元素特征显示金矿物源与秦巴地区泥盆系沉积岩相似.韧性剪切带并不是金矿体出现的必须标志.研究认为梅子垭组中的金矿属沉积型矿床.

金矿床；地质特征；黑色岩系；石泉；汉阴；陕西

黑色岩系是含有机碳质的碎屑沉积岩和化学沉积岩的总称，其物质来源的多源性和深源性使之成为较丰富的多种金属元素聚集层.鉴于其科学上的意义及经济上的重要性，近几年再度成为专家学者研究的热点［1］.秦岭造山带黑色岩系分布广泛，按产出地质背景、岩石组合划分为南、北、中3个含矿岩系带［1-2］.北带有商州市清岩沟钼－镍矿床.中带有山阳县夏家店钒－金矿床、山阳中村银花钒矿.南带有安康市鲤鱼山含钼－钒矿［1-3］，以及黄龙、鹿鸣、酒店、羊坪湾、流芳等 10余个低品位金矿.东西长约100km，南北宽10～20km的石泉－汉阴北部下志留统梅子垭组黑色岩系金矿带的发现，对南秦岭金矿的勘查、研究有着重要的现实意义和理论意义.然而目前对该成矿带金矿的成因认识不一，笔者试图在系统全面收集前人资料的基础上，结合近几年对该带金矿评价和勘探的成果，通过该带含金岩系岩性序列、矿体形态、控矿构造特征以及地球化学特征的研究，探讨矿床成因，希望能加深该类型矿床的成矿规律的认识，为该区金矿的勘探和开发起到指导作用.

1 区域地质背景

研究区位于秦岭褶皱系南缘，属南秦岭印支褶皱带白水江－白河褶皱带中部［4-5］.北邻留凤关－金鸡岭褶皱带，南接北大巴山加里东褶皱带紫阳－中峰褶皱带的牛山复背斜.在秦岭造山带黑色岩系南带地层分区上，属牛山地层小区［1-2］（见图 1）.出露地层有中元古界耀岭河群、洞河群以及志留系、泥盆系、石炭系，区域金矿主要赋存于下志留统梅子垭组黑色岩系中.研究表明，下志留统梅子垭组是中国一个重要黑色岩系成矿期.地史上，本区在早志留纪早期为继承性的陆间裂谷盆地［6］，由于断裂作用，盆地边坡变得较陡，形成构造斜坡［7］，为金的沉积创造了有利条件.区域金矿床形成于牛山古陆北部边缘西北侧的深断裂带边缘.

区域构造线总体呈近东西向展布，为一强烈的挤压褶皱带.构造主要为白水江－白河褶皱束和牛山穹隆构造.由于经历了晚加里东期—早华里西期固态流变及印支期纵弯褶皱（剪切褶皱）等地质作用，不同期次、不同层次和不同性质构造形迹的叠加与改造是区内变形构造的显著特点，断裂构造不太发育.区内金矿床主要位于牛山穹隆构造北翼（见图2）.

本区岩浆岩不太发育，小规模的岩浆活动均以脉岩形式产出，脉岩类型主要有花岗岩脉、角闪岩脉、斜云煌斑岩脉和石英脉.

2 矿床地质

2.1 含金岩系岩性序列

下志留统梅子垭组是石泉－汉阴北部金矿的赋存地层，它与下伏地层大贵坪组为整合接触关系，系一套普遍含金的陆坡－盆地相沉积岩性组合.按其岩性组合特征可分为6个岩性段，现以酒店地区为例自上而下简述如下.

（1）志留系下统梅子垭组第一岩性段（S1m1）

主要为黑云石英变砂岩夹黑云母变斑晶绢云石英片岩.原岩为一套海相陆源碎屑建造的泥质石英细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质页岩.地层微量金含量1.1×10－9～5.3×10－9.长沟金矿、金斗坡金矿点、八庙沟金矿、鹿鸣（茅垭子）金矿产于其中.

（2）志留系下统梅子垭组第二岩性段（S1m2）

图1 黑色岩系分布图（据张复信修编）Fig.1 Distribution of the black rock series（modified formZHANGFu-xin）

图2 陕西石泉－汉阴北部地区区域地质图（据李福让修编）Fig.2 Regional geologic map of the north of Shiquan-Hanyin area

为云母石英片岩夹泥砂质结晶灰岩薄层、含炭（碳质）石英片岩.原岩主要为一套盆地相泥质粉砂岩和粉砂质页岩.地层微量金含量 0.90×10－9～2.93×10－9.骆驼项金矿、金沟金矿赋存于该岩段的碳质石英片岩中.

（3）志留系下统梅子垭组第三岩性段（S1m3）

岩性为含黄铁矿碳质绢云石英片岩、碳质石英岩、黑云绢云石英片岩夹变砂岩.原岩主要为一套深水盆地相碳质页岩、碳质硅质岩、陆源碎屑岩和砂质页岩.地层微量金含量 1.52×10－9～8.50×10－9.黄龙硝磺洞、蒋扒山金矿床产于该段下部黑云母变斑晶绢云石英片岩、碳质石英岩、变砂岩中.

（4）志留系下统梅子垭组第四岩性段（S1m4）

主要为黑云绢云石英片岩夹碳质片岩和薄层碳质石英岩.原岩主要为一套深水平原浊流相泥质石英粉砂岩、粉砂质页岩、含炭粉砂质页岩夹薄层泥砂质灰岩、含炭硅质岩.地层微量金含量 1.65×10－9～5.75×10－9.范家沟金矿点、沙沟金矿、汤家沟、大西沟、双庙子各矿（化）点均产于该岩性段黑云母变斑晶绢云石英片岩、碳质绢云石英片岩中.

（5）志留系下统梅子垭组第五岩性段（S1m5）

岩性主要为含泥砂质结晶灰岩、碳质灰岩、碳质石英岩.原岩应为深水盆地相钙屑浊积岩.该段地层微量金含量 1.93×10－9.

（6）志留系下统梅子垭组第六岩性段（S1m6）

岩性主要为十字石石榴石二云石英片岩、黑云母变斑晶钙质绢云石英片岩夹变泥砂质结晶灰岩等.原岩为一套含钙的陆源碎屑岩.该段地层微量金含量2.72×10－9～4.33×10－9.

在宏观上，上述岩性序列岩石组合与金的成矿关系甚是密切.一般而言，岩性组合呈现含炭绢云石英片岩、含黑云母变斑晶绢云石英片岩的沉积演化序列，或其他岩性向含炭绢云石英片岩、含黑云母变斑晶绢云石英片岩的沉积演化序列转变是金矿富集的有利部位，且沉积环境越动荡，金矿富集越好.这与该类金矿的野外样品采集和开采试验结果相一致.

虽然梅子垭组变质程度为绿片岩相.但由于受多期次构造运动影响，岩石变形和构造置换强烈，原始层理面（S0）多不存在， 却发育着 S1、S2、S3三期面理（片理等），尤以 S1、S2面理最发育［8］.

2.2 矿层形态、产状

区域上各矿床含金岩系沿走向连续性较好.矿床主要以层状、似层状、透镜状产出，少数呈扁豆体状产出，具尖灭再现、尖灭侧现特征，出露长度为80～1400m，平均厚度 0.64～6.04m，金的平均品位为0.64×10－6～15.32×10－6.由于受韧性剪切和后期构造变形的影响，矿体的产状变化较大，但产状与围岩产状一致，二者无明显界线.多数矿床的主矿层为2层矿.矿体主要产于早志留纪梅子垭组的4个岩性段中的含炭绢云石英片岩、含黑云母变斑晶绢云石英片岩及韧性剪切带中.通过相邻矿床（层）在地层－岩石柱状剖面上对比可知，矿床具有沉积矿床的基本特征.总体来看，矿床（层）受区域褶皱构造和韧性剪切带控制，产状稳定，形态简单，但偶数矿层在延深上通常表现为向斜和背斜构造，必须以深部工程控制，不能轻易外推.如黄龙金矿西矿段的3个主要矿体都赋存在梅子垭岩组中上段第二层含炭绢云石英片岩的中上部，这实际上是同一含矿层的褶皱重复（见图 3）［8］.

图3 黄龙金矿床典型剖面示意图（据李会民）Fig.3 Sketch of typical profile of Huanglong gold deposit（after LI Hui-min）

2.3 矿石特征

2.3.1 矿石矿物成分

矿石金属矿物成分主要为自然金、黄铁矿、磁铁矿、钛铁矿、褐铁矿，占全部矿物的1%～8%，脉石矿物主要为石英、绢云母、黑云母，少量石榴石、碳质、绿泥石、方解石等.

2.3.2 矿石类型

矿石自然类型为浸染状黄铁矿绢云石英片岩型、浸染状磁黄铁矿绢云母石英片岩型，工业类型为少硫化物易选低品位金矿石.

2.3.3 矿石结构构造

矿石结构主要为自形—半自形—他形粒状结构、鳞片粒状变晶结构、包含结构、交代和交代残余结构.矿石构造主要为条带状浸染构造、片状构造、粒间浸染构造、稀散似斑状构造.

2.4 金的赋存状态

含金矿物主要为自然金，少量银金矿.自然金成色较高.单体金占56%，其他载金矿物主要为黄铁矿（占52%）、石英（占12%）及少量云母.

金的嵌布方式以裂隙金为主，且主要在硫化物裂隙中，其次是石英.层间金主要在云母片理间、石英与云母条层间.包裹金主要在黄铁矿中，其次是石英中的包体金.

研究表明，金主要以颗粒金形式存在，且分布极不均匀，金与黄铁矿之间不存在共生关系.传统规格（10 cm×5 cm）的刻槽样的分析结果已不能满足探矿要求，常常出现严重的漏矿现象，表现为在勘查中出现众多高值点，却圈不出矿体；在矿产资源评价中企业提供的品位与实地验证品位相差巨大的现象.我们对金矿带中的八家金矿进行分析验证试验，结果表明重砂分析结果比岩金勘查中刻槽样更符合实际情况.大规格（断面规格为20 cm×10 cm）的刻槽样也基本能满足勘探要求.

3 矿床成因

综上所述，石泉－汉阴北部下志留统梅子垭组中的金矿床，受地层、岩性、古地理和古构造条件控制，同生沉积是主要的成矿作用.

3.1 地层（岩性）－岩相古地理反映的同生沉积证据

石泉－汉阴北部下志留统梅子垭组中的金矿床位于南秦岭造山带西段牛山古陆北缘的牛山古陆与旬阳盆地的结合部.晚古生代牛山古陆是地处扬子地台南缘的南秦岭在巨大的伸展作用下逐渐与扬子板块分离形成的一个独立岩石圈微板块［4］，而此时牛山古陆与旬阳盆地的结合部是特定的环陆浅海陆棚或陆棚斜坡沉积环境.南部的牛山古陆郧西群、耀岭河群的火山岩具有较高的金丰度［9］.古陆剥蚀的陆源碎屑也含有较丰富的金，大量的陆源碎屑在此沉积，并且沉积环境越动荡，越多的含有较丰富金的陆源碎屑在此沉积，形成了一套富含有机质和金的硅、碳岩石组合序列，成为金矿产的有利含矿建造.矿床无例外地赋存于下志留统梅子垭组黑色岩系的含金岩系中.岩（矿）层水平层理（层纹）发育，成矿层位及部位稳定，相邻矿床层可作柱状剖面图对比，且其成矿元素与共伴生元素在地层的分布及空间变化及地层－岩石组合一致，均显示该区金矿具有同生沉积矿床的地质特征.从金矿床形成的主要地质特征分析，下志留统梅子垭组黑色岩系控制着区域金矿集中区的分布，表明梅子垭地层是金矿集中区或金矿床形成的基本条件.从古地理上，志留纪早期广阔的陆棚、陆坡以及在伸展作用下盆地缓慢沉降的还原沉积环境［4，10-11］，则是金矿床沉积、成矿作用的古地理和古构造条件.黑色岩系中特定的岩石组合序列则是该区金矿床必须具备的岩相条件.可见，下志留统梅子垭组黑色岩系中的金矿床是沉积成因矿床.

3.2 含金岩系的地球化学特征反映的沉积特征

地质体的地球化学特征是地球物质化学运动的记录，对地质体地球化学特征的研究所反映区域地壳的活动性信息，能为建立区域演化历史模型提供证据［12］.石泉－汉阴北部下志留统梅子垭组金矿的氢氧同位素特征显示，成矿热液中的水介质是以大气降水和变质分泌水为主的混合水.含金岩系中硫同位素的变化范围是7.5‰～11.7‰，在相同条件下的硫矿物中硫同位素组成基本相同，但与岩浆和生物硫同位素差别很大，说明硫矿物中的硫来源于地层.成因标志中的Na+/K+的变化范围在3.034～7.198，平均5.85，Na+/（Ca2++Mg2+）的变化范围在 2.003～8.351，平均 4.06，说明矿床为沉积型［13］.碳质绢云石英片岩中稀土元素的分布与秦巴地区泥盆系中的稀土元素一致，说明金矿物源与秦巴地区泥盆系沉积岩相似.碳质绢云石英片岩中稀土元素总量在全岩和硫化物中的含量为 91.55×10－6～331.31×10－6.轻稀土富集，分布曲线较陡，重稀土亏损，分布曲线平缓，Eu、Ce呈负异常，反映赋矿黑色岩系形成于干燥气候的陆棚边缘浅海的还原环境［14］.

3.3 构造特征呈现的控矿作用

本区处于秦岭地槽南缘俯冲带，推覆构造表现强烈，区域构造主要为白水江－白河褶皱束和牛山穹隆构造.由于经历了晚加里东期—早华里西期固态流变及印支期纵弯褶皱［15］（剪切褶皱）等地质作用，不同期次、不同层次和不同性质构造形迹的叠加与改造是区内变形构造的显著特点.断裂构造不太发育.从金矿产出的位置和矿体形态看，下志留统梅子垭组中的金矿与褶皱构造、层间滑动或韧性剪切带有着密切的关系.一方面，金矿跟随下志留统梅子垭组地层受褶皱构造控制，如黄龙金矿主矿体受向形构造控制，在向形转折端矿体厚.另一方面，梅子垭组中层间软弱带，既是金的有利沉积部位，反映金沉积与动荡的环境，又是层间滑动或韧性剪切带发育的有利部位.因而在韧性剪切带发育的地方表现为层间滑动或韧性剪切带控制着矿体的分布，如祖师寨金矿、羊坪湾金矿等.基于此，可将梅子垭组中的韧性剪切带作为该区的找矿标志.但尚未有任何证据显示构造作用致金富集.相反，由于该区变质作用微弱，成矿热液中的水介质是以大气降水和变质分泌水为主的混合水，无岩浆热液的加入，韧性剪切带并不是金矿体出现的必须标志.反映了该区金矿成矿作用以沉积为主，后期构造改造作用只呈现出宏观的控矿作用，对矿床的形成影响甚微或不具影响.因此认为梅子垭组中的金矿是沉积形成的.

4 结论

（1）石泉－汉阴北部下志留统梅子垭组黑色岩系中的金矿床，具有一定的成矿时期和稳定的、区域性的成矿层位.

（2）石泉－汉阴北部金矿床是赋存于下志留统梅子垭组黑色岩系中的沉积型金矿.

（3）石泉－汉阴北部古地理环境应是浅海陆棚或陆棚斜坡和拉张活动环境.因此，寻找大型金矿床之最佳地质条件是：①梅子垭组黑色岩系沉积厚度较大，含结核较少；②岩性组合呈现含炭绢云石英片岩、含黑云母变斑晶绢云石英片岩的沉积演化序列，或其他岩性向含炭绢云石英片岩、含黑云母变斑晶绢云石英片岩的沉积演化序列，且相带较宽，发育完整，特别是上述两种岩性层的接触界面，以及变质砂质与这两种岩性层的接触界面及附近，多是金矿体产出的有利部位；③发育于梅子垭组的韧性剪切带也是寻找金矿的构造标志.

（4）该类矿床勘查中不宜采用10 cm×5 cm规格的刻槽样，建议采用断面规格为20 cm×10 cm的刻槽样.

［1］王立社.陕西秦岭黑色岩系及其典型矿床地质地球化学与成矿规律研究［D］.西安：西北大学，2009.

［2］张复新，王立社，侯俊富.秦岭造山带黑色岩系与金属矿床类型及成矿系列［J］.中国地质，2009，36（3）:694—704.

［3］李玫，张复新.陕西山阳县黑色岩系中中村－银花钒矿床地质特征［J］.中国地质，2009，36（5）:1099—1109.

［4］陕西省地质矿产局.陕西省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1989:1—690.

［5］张忠义，董树文.大巴山西北缘叠加褶皱研究［J］.地质学报，2009，83（7）:923—936.

［6］张国伟.试论秦岭造山带岩石圈构造演化基本特征［J］.西北大学学报，1991，21（2）:77—87.

［7］游先军，孙际茂，陈明辉.湘西北下寒武统黑色岩系中的钒矿床［J］.矿产与地质，2008，22（1）:20—26.

［8］李会民.石泉-汉阴北部金矿带地质特征［J］.陕西地质，1997，15（2）:48—57.

［9］白龙安.陕西省汉阴县黄龙金矿床地质特征及找矿标志［J］.地质找矿论丛，2005，20（S1）:24—27.

［10］向忠金，闫全人，闫臻，等.北大巴山志留系套河口组火山碎屑岩相序、组构特征及古火山作用环境分析［J］.地质学报，2010，84（3）:311—328.

［11］蓝光志.扬子板块西北缘早志留世层序地层分析［J］.西南石油学院学报，1995，17（3）:1—7.

［12］匡耀求，张本仁，欧阳建平.南秦岭古生代沉积岩的地球化学特征及其反映的区域地壳活动性［J］.岩石学报，1995，11（2）:203—212.

［13］李福让，侯俊福，杨弘，等.陕西省石泉县羊坪湾金矿床地质-地球化学特征及金的富集规律［J］.中国地质，2009，36（1）:174—183.

［14］邱士东，王保华，徐九江，等.陕西汉阴黄龙金矿稀土元素地球化学特征［J］.中国稀土学报，2009，27（1）:145—150.

GOLD DEPOSIT IN THE LOWER SILURIAN BLACK ROCK SERIES IN NORTHERN SHIQUAN-HANYIN,SHAANXI PROVINCE

LIU Lin1,2,WU Jing-ping3,YANG Yi2,YANG Xu-zhou2
（1.No.6 Geological Team,Shaanxi Bureau of Geology and Exploration,Xi'an 710065,China;2.Xi'an Eurasia University,Xi'an 710065,China;3.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

The gold deposit belt of black rock series of Lower Silurian Meiziya Formation in Northern Shiquan-Hanyin is tectonically located in the north margin of Niushan Old Land in the west of South Qinling Orogenic Belt.The ore belt is about 100km long in E-W direction and 10－50km wide in S-N direction.The early exploration has ascertained that the Lower Silurian Meiziya Formation was the ore-bearing layer of the gold deposits in this region.Based on the lithological assemblage characteristics,it is divided into six lithologic members and four ore-bearing sub-layers.More than ten gold deposits have been found in this ore belt.The gold deposits in this belt,controlled by stratigraphic,lithologic,paleogeographic and paleo-structural conditions,are homologous with the black rock series.The gold occurs mainly in particles and is unevenly distributed.The isotopic data show that the sulfur was originated from the strata.The characteristics of hydrogen and oxygen isotopes indicate that the aqueous media of the ore-forming fluid are mixed water containing mainly metamorphic-hydrothermal solution and atmospheric precipitation.The REE features reveal that the material source of gold deposits is similar to the Devonian sedimentary rocks in Qinba area.Ductile shear zone is not the necessary indicator for the existence of gold orebodies.Therefore,the gold ore in Meiziya Formation is a kind of sedimentary deposit.

gold deposit;geological characteristics;black rock series;Shiquan-Hanyin;Shaanxi Province

1671－1947（2011）04－0304－06

P618.51

A

2011－03－01.编辑：李兰英.

刘林（1967—），男，硕士，地质工程师，讲师，从事地质矿产勘查和空间数据挖掘研究，通信地址陕西省西安市电子城欧亚路1号，E-mail//liulin1885@163.com