勘探历史和研究现状

秦岭造山带勘查找矿历史悠久,新中国成立后正式开始大规模地质找矿。20世纪50-60年代,通过海上战术调查,秦岭空白区勘探取得重大突破。秦岭地区发现了柞水县大西沟铁矿、滑县金堆城钼矿、略阳县鱼洞子磁铁矿、略阳县葛老岭磁铁矿、略阳县杨家坝铁矿、宁强县李佳颖锰矿、商南县松树沟铬铁矿等一批超大型、大中型钼铁矿床和钢铁辅助原料。

20世纪80-90年代,广大地质工作者坚持解放思想、实事求是,根据客观地质条件确定找矿勘查的矿种和工作项目,同时加强综合研究,以新的找矿勘查理论为指导,以地下充电为依托,以地质先验为前提,追求浅埋硫化物矿床地球物理勘查技术方法的突破和广泛应用,提出了对秦岭铅锌矿层控矿床的新认识。大胆实施物探异常钻探工程验证,实现秦岭地区铅锌矿找矿大进展,发现凤县前东山大型铅锌矿、凤县八方山-二里河大型铅锌矿等一批大中型铅锌矿床。依托痕量金分析技术的突破和化探技术的广泛应用,实现了金矿找矿勘查的重大突破,发现了凤县八卦庙大型金矿、略阳县煎茶岭大型金矿、潼关县Q539、Q502、Q505(南段)、Q515、Q692金矿、勉县李家沟金矿等一批大中型金矿床。

自21世纪初以来的10年间,老秦岭地区的找矿已进入深部勘查和盲探阶段。在长期找矿勘探没有突破的情况下,根据市场需求和区域成矿条件,及时调整思路和工作布局,依托新区、新矿种勘探,加大勘探投入,大胆设计深孔找矿,实现了新区、新矿种找矿的重大突破,发现了商南县。老矿山深部和外围找矿也取得重要进展。洛南县陈二金矿通过深部接替资源勘探,新增Q507等矿脉333个品位的黄金资源,平均品位14t,相当于新增一个丰富的中型金矿床。

秦岭造山带(陕西段)产出了许多国内著名的有色金属矿床,如八卦庙超大型金矿床、八方山-二里河大型铅锌矿床、前东山大型铅锌矿床、煎茶岭大型金矿床、煎茶岭大型镍矿床、铜厂中型铜矿床、银洞子大型银铅矿床、穆家庄中型铜矿床、葫芦沟大型金矿床和金堆城超大型钼矿床。国内外许多学者从构造单元、矿物组合、含矿建造、成矿条件、矿化作用、控矿因素、找矿标志、地质特征及分布规律等不同方面对这些已知的典型矿床做了大量的研究(张福鑫等,1988;朱俊廷,1988;张本仁等,1989;陈玉川等,1993,1999;郑作平等,1996;何颖,1996;王继磊等人,1996;王相等,1996;邵,1996;钟建华等,1997;Stein等人,1997;王平安等人,1998;郑大中,1999;王瑞亭等人,1999a,1999b,2000a,2000b方等,2000a,2000b杨之华等人,2000年;范等,2000;张福鑫等人,2000,2001;毛等,2002a,2002b张等,2002;封建中等人,2003年,2004年;宋晓雯等人,2003年;朱华的平等,2004年;毛景文等人,2005年a,2005年b;朱,2011;王,等,2012)。

在秦岭造山带长期复杂的地质演化过程中,扬子板块和华北板块的陆-陆碰撞发生在中-晚三叠世,两个板块在晚古生代-三叠纪都向北漂移,且后者比前者慢。在从南向北迁移的过程中,两个板块都在旋转,扬子板块顺时针旋转,华北板块逆时针旋转。因此,秦岭洋的闭合呈剪刀状,最终闭合于晚三叠世。相应地,陆-陆碰撞在洋盆闭合后由东向西迁移。伴随着这一地球动力学演化过程,东秦岭和西秦岭的成矿作用也表现出差异。东秦岭内生金属矿床集中在华北板块南部的华山-熊耳山大陆边缘带。根据成矿系统的层次性,它们属于古大陆边缘成矿系统,可分为前长城时代古大陆核活动边缘成矿系统、中元古代被动大陆边缘成矿系统、早加里东期构造体系转换过渡性成矿系统、古生代活动大陆边缘成矿系统和中生代陆内碰撞成矿系统。根据沉积建造和岩石组合,在各成矿系统中划分出与古元古代绿岩建造有关的小秦岭金矿组合、与热水沉积有关的银洞子银铅成矿组合和与燕山期中酸性小岩体活动有关的钼钨成矿组合(张等,2002;翟雨生等,1999)。西秦岭北部内生金属成矿带(凤县-礼县地区)的金矿床和铅锌矿床均产于泥盆系,在金矿化富集区铅锌矿化普遍较弱,而在铅锌矿化强烈区铅锌矿化较弱。成矿带沿礼县-杨珊地区大断裂分布,以其独特而稳定的成矿层位而闻名,属裂谷盆地成矿系统。秦岭造山带金的成矿地质和构造背景主要包括:①相对发育的前寒武纪变质杂岩;②非常发育的多期岩浆活动;③强蚀变破碎带;④多个大型韧性剪切带;⑤近东西向的主断层与多组不同方向的次级断层相交;⑥存在分隔软硬基底的基底缝合带;⑦碳质板岩和浊积岩系发育(姜春发,1994);而且金矿分布具有区域集中、带状分布的特点(图3-2),其成矿物质来源为层控(表5-1)。

Groves等人(1998)和Goldfarb等人(2001)系统地提出了造山型金矿床的概念,强调造山过程、剪切带控矿和变质流体成矿三要素。指出成矿流体富含CO2,热液碳酸盐矿物(铁白云石)十分发育,δ13C值为-4.47 ‰ ~ 6.62 ‰。黄铁矿的硫同位素(3.8 ‰ ~ 13.8 ‰)与石英闪长岩相似,但与围岩的硫同位素(-2.1 ‰ ~-6.6 ‰)不同。δ18O的值为8.32 ‰ ~ 8.70 ‰。虽然还有其他一些解释,但上述同位素数据表明这些矿床具有深源特征,它们可能是幔源的。Goldfarb等人(2001)进一步全面总结了地球历史上全球造山型金矿床的产生和分布规律,即每一次造山运动都必然是造山型金矿床形成的高峰。秦岭是一个典型的复合大陆造山带,具有悠久的演化历史和复杂的组成结构。金矿化过程是秦岭造山带长期构造演化的综合产物。秦岭金矿床的形成受两条不同的构造带控制,根据成矿环境和成矿作用的基本特征,可分为造山带型和卡林型。造山型金矿分布在小秦岭、板沙、凤台、西城和礼县-岷地区,主要集中在中秦岭造山带或凤县-太白-礼县古生代盆地,成矿与中生代俯冲碰撞花岗岩浆带有关。卡林型金矿集中在南秦岭和松潘-甘孜造山带东北部,分布在镇坂、石泉、勉略、会文和三曲地区。矿化与古生代基性-超基性岩脉有关(毛景文,2001;王瑞亭,2005年)。虽然这两类金矿床的成矿系统不同,但它们的时空分布密切相关。西秦岭造山型金矿主要形成于210 ~ 170 Ma。八卦庙金矿床的U-Pb同位素年龄为209 Ma,金矿的Rb-Sr等时线年龄为65438±076Ma(邵,2000),双王金矿钾长石的年龄为202 ~ 65438±098.3Ma(石等,65438+)。不同测年方法测得的马脑壳和双王金矿床岩石结晶年龄为215 ~ 198.3 Ma。毛景文(2001)认为造山带中的金矿是造山过程中岩浆作用和热作用产生的热液相互作用的结果。目前的测年资料表明,秦岭造山带的卡林型金矿床基本上与北方的造山型金矿床同时形成。这表明卡林型金矿化系统也是在早中生代克拉通最后一次碰撞过程中形成的。这些矿床也形成于比礼县-杨珊断裂以北造山型金矿床更浅的地壳中。然而,还需要进一步的研究来确定卡林型和造山型金矿床是否形成于不同的热液系统,以及菲利普斯等人(1993)提出的与这两种类型矿床有关的热液活动之间是否存在联系。西秦岭金矿床的成矿机制是印支-燕山运动导致西秦岭强烈碰撞造山,并伴有多期深大断裂活动。在此过程中,大量的花岗岩浆通过同熔或重熔产生,并被上涌定位。随着深部流体的向上运移,与其他流体汇合并参与成矿,形成了一系列与岩浆活动有关的大型矿床成矿系统。造山型金矿床通常形成于造山带的走滑剪切带中,富含As、Sb、Hg、W的卡林型金矿床发育于断陷盆地边缘的伸展或剪切断裂系统中。造山带内大多数金矿床的年龄叠加是造山过程中岩浆作用和热作用产生的热液相互作用的结果(张作恒等,2002)。

表5-1秦岭造山带金矿床概述

注:根据彭大明2000年修改。

中国西北地区有色金属矿产主要形成于古生代造山体系,具有明显的中亚成矿特征。成矿时代集中在晚古生代,但北祁连山是一个例外,其特征是形成于早古生代(李等,2006)。秦岭造山带陕西段有色金属矿床成矿明显表现出这一特征,矿床典型成矿时代多为古生代至中新生代。这主要是因为显生宙秦岭造山带经历了碰撞造山、构造体系转换(板块碰撞构造体系向陆内造山构造体系)和岩石圈解体三次地球动力学事件,相应地发生了三次高强度成矿和金属元素的巨量聚集,构成了中国中部大规模的成矿爆炸事件,形成了中国重要的多金属成矿带。

西秦岭地区金矿分布相对集中(图5-1),可分为六大类(王恒登,1996),包括与基性火山岩有关的金矿(如花厂沟)、与方钠石有关的金矿(如二台子)、韧性剪切带(如庞家河)和构造蚀变岩类型。

图5-1西秦岭地区金属矿床分布示意图

西秦岭和东秦岭的成矿差异主要表现在与花岗岩类有关的成矿作用上。印支期花岗岩主要发育在西秦岭,次生成矿带很少。东秦岭燕山期花岗岩类矿化强烈,在豫陕交界地区可划分出一系列有特色的次生成矿段。如玉山岩带以燕山期酸性侵入岩为主,包括浅部和深部壳幔同熔或陆壳重熔花岗斑岩株和分支,大部分沿华雄古陆坳陷带或北北西向断裂带侵入古生代及以前地层,形成金堆城-卢氏-栾川钼多金属成矿带(张等,陈玉川,1999;张等,2002)。齐思敬等(1999)讨论了秦岭地区三个重要的成矿系列,即古基底岩石长期隆起边界拆离及相关热事件形成的金成矿系列、与晚古生代大陆裂谷盆地海底喷射热水沉积有关并在后续造山演化中形成的铅锌铜金银成矿系列、与燕山期花岗岩类小侵入体有关的钼多金属金银成矿系列。秦岭造山带广泛分布着不同规模的铅锌矿床。截至目前,已探明铅锌矿床近35处,主要集中在三个铅锌矿密集区,即西和-成县铅锌矿成矿区、丰县-太白铅锌矿成矿区和镇安-旬阳-杨珊-柞水铅锌矿成矿区(图5-1)。从地形上看,它们都分布在秦岭南坡,因此可以统称为秦岭南坡铅锌成矿带。该带呈北西向展布,长460km,由西段的前两个矿集区组成。矿床数量多,矿化规模大,居秦岭地区之首。镇浔山左矿集区位于成矿带的东部,成矿规模居第二位。目前认为秦岭地区铅锌矿床的成矿期始于早古生代,其次为海西期和印支期,止于燕山期,成矿高峰为中泥盆世。统计结果表明,早古生代形成的矿床占总数的9.09%,泥盆纪占565438±0.52%,石炭系占6.06%,三叠纪占6.06%,燕山期占27.27%。资料分析表明,秦岭地区铅锌矿床的最佳远景地段应是造山带泥盆系沉积变质岩系的分布区。

总的来说,秦岭造山带金属矿床的形成是爆发性的,即在某一成矿高峰发生大规模的集中成矿。其成矿时代主要分布在三个时期:①中元古代成矿期,是秦岭造山带初成矿床的重要阶段,如勉略宁摩天岭地块和武当地块形成的矿床;(2)加里东-华力西成矿期,加里东-泥盆纪,秦巴地区古中国板块不同程度裂解,秦岭在海西造山作用下形成中秦岭造山带,一般表现为板内海相沉积盆地及其转化为造山带形成的相关矿物,如大西沟、南沙沟、通榆地区的矿床;(3)中新生代成矿期。中新生代(尤其是燕山期)是秦巴地区最重要的成矿期,秦巴地区大多数贵金属和有色金属矿床都形成于这一时期。这一时期是秦巴地区成矿的主要时期,如丰泰矿集区和左山矿集区的矿床(王继磊等,1996;杨之华等人,2000年;彭大明,2000;王等;陆等,2001)。统计研究表明,秦岭-大别成矿带金属成矿主要集中在古生代和中生代(陈玉川,1999)。

对于秦岭造山带陕西段,成矿作用发生在太古宙至第四纪,不同时期的成矿作用与地质历史演化阶段、构造背景、地球物理和地球化学场等多种因素密切相关。典型金属矿物的成矿年龄具有一定的规律性。铜、铅、锌的主要形成时代为中生代和晚古生代。金矿床主要形成于中新生代;大多数钼、银和汞矿是中生代矿化;镍矿主要形成于元古代;锰矿床以新生代矿化为主。

秦岭造山带金属矿床的空间分布具有分带性,即主要存在不同的矿集区或成矿(亚)带,形成具有一定成因关系的不同矿种、不同类型矿床的组合。如秦岭-大别成矿带中的凤台、西城、勉略宁、左山、镇汛,华北板块南缘的小秦岭成矿带。这些矿集区具有特定的地质构造背景,其成矿作用各具特色,形成各自的成矿系列,反映了区域构造演化与大规模成矿作用的内在耦合,代表了同一大陆动力学过程的不同表现。

在成矿时间演化上,泥盆纪和印支-燕山期是秦岭造山带的重要成矿期。秦岭泥盆纪热水沉积成矿作用受秦岭微板块泥盆纪热水沉积盆地控制。在矿产丰富的秦岭成矿带中,与秦岭造山带热液沉积相有关的矿床占有十分重要的地位,矿产储量约占整个秦岭成矿带矿产储量的三分之二。除拉尔玛金矿床产于寒武纪外,热水沉积成矿作用形成的矿物基本上集中在秦岭泥盆系热水沉积盆地(Xi-成、利民、凤台、半沙、左山、镇浔等)。),其中已探明的厂坝-李家沟超大型铅锌矿床位于-成盆地,大型金矿床位于利民盆地。凤台盆地内有八卦庙超大型金矿、前东山等大中型铅锌矿床。马鞍桥大型金矿床位于板沙盆地中;奓山盆地内有大西沟大型菱铁矿多金属矿床、银洞子大型银铅多金属矿床、桐木沟中型锌矿床、夏家店中型金矿床和穆家庄铜矿床。金龙山大型金矿床位于镇浔盆地。根据卫星照片上可识别的发育特征、成盆构造、成矿特征、地质构造背景和环状、线状构造,将秦岭泥盆系划分为若干个原生盆地和次生热液沉积盆地(方等,1999,2000b)。秦岭造山带泥盆纪聚矿沉积盆地主要分布在秦岭微板块及其北缘。北界为巫山-丰州-冯丹-商南板块缝合带,南部为板内基底隆起和早古生代隆起(白龙江、留坝、佛坪、牛山、武当等)。),西临祁连造山带,东临南阳盆地。根据地层古生物、沉积组合、岩相和构造特征,秦岭泥盆纪沉积盆地可分为两类:①陆缘盆地和陆缘残留盆地的组合,早古生代属扬子板块,泥盆纪转化为秦岭微板块北缘被动陆缘盆地,晚古生代末演化为残留海盆地的复合盆地,如利民、沙坂、左山盆地;②秦岭微板块裂陷盆地是在整体收缩的背景下,在构造扩张的伸展体系中,在秦岭微板块上发育起来的统一而又分裂的裂陷盆地,如成、凤台、镇浔盆地(图5-1)。

该区成矿元素空间分布明显,秦岭造山带次级构造单元成矿元素含量变化具有明显的规律和差异性。总的特点是平均值变化较小,均方差变化较大,反映出各构造单元后期成矿强度不同,形成各自的成矿特点。根据元素含量和变异系数的空间分布规律,结合区域地球化学场特征,各构造单元的元素组合可概括为:华北板块南缘由Au、Pb、Mo、W、Ag、Hg组成;秦岭地区由汞、锑、金、银、铅、锌、钼和砷元素组成。扬子板块北缘由金、铅、锌、钼和汞组成。秦巴地区二级构造区,龙宝地区无明显富集元素组合,全部明显亏损;北秦岭地区由金、银、钼、汞、锑和钨元素组成。中秦岭地区由金、银、汞、锑、砷、铅、锌、钼、钨和锡组成。南秦岭地区由汞、锑、金、银、锌、钼和砷元素组成。北巴山区由钼、铜、锌、金、银、锑和汞组成。白龙江-略阳地区由金、银、汞、锑、钼和砷元素组成。摩天岭地区由金、银、汞、锑、铜、锌和砷元素组成。

秦岭造山带横跨中国太行山-武陵山南段和青藏(龙门山)周边两个重力梯度带,是一个严重扭曲的重力场。布格异常值总体西低东高,在(-3001 ~-70)×10-5m/S2范围内变化,形成一条由北西向东南突出的异常轴。卫星重力场显示在近南北向正负异常交替分布。总体上表现为秦岭造山带基底东高西低,东部的莫氏面从32km逐渐加深到西部的55km。虽然有波动,但佛坪是最大的隆起区。这两个重力梯度带显示了南北走向深部基底构造活动的特征。由于秦岭造山带基底和地壳的不均匀性,可以清晰地圈定两条负剩余重力异常带,与两条中生代俯冲岩浆带的分布范围基本一致。北部重力负异常带分布在天水-宝鸡-Xi安-栾川-平顶山;南部剩余重力负异常带分布在桐柏-大别山地区。与地表出露的花岗岩相比,剩余重力负异常带与中生代花岗岩的分布范围基本一致(袁等,1996;张守林等人,2004年)。金矿化主要受南北向重力梯度带和东西向残余重力异常带控制。铅锌矿化主要受北西向重力低异常带控制。总体而言,在磁异常、莫氏面/居里面隆起区或梯度带有利于成矿。区域地球物理研究表明,秦岭地区以航磁正异常为主,局部异常密集,呈条带状和不规则的东西向分布。布格重力异常显示一个大的异常降低带。凤台和奓山的重磁区反映了泥盆纪沉积盆地。金矿主要分布在局部重力高和航磁高的异常范围内,或其边缘和级联带;而大中型铅锌矿床则分布在局部低重磁界面坳陷区的边缘;中型及以上铜矿主要分布在局部重力高(低)、航磁高异常范围或其边缘。

总的来说,随着造山带基底和盖层厚度自东向西的变化,对应的矿物组合类型也有很大差异,即:(东)W-Mo→Cr(Sb)-REE→W-Mo-Au→p b-Zn-Au→Cu(Mo,W)→Au→Pb-Zn-Ag-Fe(Au,Au)。

区域地球化学研究表明,秦岭造山带地壳以相对富集TiO2、Th、Cr、Ni、Cu、Zn、Au和相对贫CaO、Sr为特征..不同构造单元的微量元素丰度明显不同。华北板块南缘地壳中V、Cr、Co、Ni、Cu的丰度明显低于秦岭南北。南北秦岭地壳th、Cu含量较高,北秦岭地壳V、Cr、Co、Pb含量略高,花岗岩类相对富集Ba、Th、Pb。南秦岭地壳富含Ti,花岗岩类相对富含V、Cr、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Mo(张本仁等,1994,2002)。区域成矿元素组合复杂,自北向南为Mo、Au→Fe、Cu、Ni→Pb、Zn、Cu、Au→Sb、Hg、Au→Cu、Fe。华北板块南缘金、银、钼、铅、锌地球化学区背景场高,元素分带清晰,其中以金、钼为主的高值区位于洛南罗源-潼关太窑一带。北秦岭地球化学区以高B、Cu、Au、Sb(东部)为主要特征,宽坪群Cu丰度最高,成矿元素有Cu、Au、Sb、Mo、W等。南秦岭地球化学区(古生代海相沉积岩区)表现为西部高Pb、Zn和Au,东部高Cu和As。勉略阳三角显示了镍、钴、钼、铅、锌和金的高背景。

综上所述,秦岭造山带陕西段典型金属矿床可归纳为九大成矿特征:

1)转化矿化明显。

2)碰撞造山作用和成矿作用发育。

3)大多数金属矿床分布在集中区(带),矿集区特征显著。

4)构造岩浆作用与成矿关系密切,矿床多受深(大)断裂、褶皱及岩体接触带控制。

5)热水沉积盆地成矿作用突出。

6)不同的矿集区都有相对完整的成矿系列。

7)古生代爆发成矿作用。

8)不同造山期和成盆期形成的金属矿床差异很大。

9)受区域岩石圈演化的制约,不同矿物的成矿作用有明显的偏向性。