秦岭造山带属秦-祁-昆成矿域中的大别-秦岭成矿省,带内成矿作用发育,矿产丰富,矿种齐全,主要成矿地质环境有板块拼接带、裂陷槽构造-岩浆带、沉积盆地、蛇绿岩带、含矿沉积建造等(朱裕生等,2007)。秦岭造山带是一个多旋回的复合大陆造山带,虽然在其漫长的地质演化过程中经历过多次碰撞拼合作用,但大规模的陆内造山及成矿作用仅发生在中—新生代构造作用期。因为板内造山作用是大规模成矿作用的有利条件,而造山末期或造山后伸展阶段反而是有利的成矿时期(罗照华等,2007a)。
秦岭成矿带是我国中部地区古生代—中生代的主要成矿区,是Pb、Zn、Au、Cu、Sb、Hg、Mn、Cr等金属矿床的重要分布区。目前一般认为,秦岭成矿带包括凤县-太白(凤-太)、西和-成县(西-成)、勉县-略阳-宁强(勉-略-宁)、柞水-山阳(柞-山)、镇安-旬阳(镇-旬)和板房子-沙沟(板-沙)等矿集区,属于秦-祁-昆成矿域中的秦岭-大别大型Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Sb、Mn成矿带,可划分出4个次一级成矿带,即:①北秦岭加里东期、燕山期Au、Ag、Cu、Sb、(Mn)成矿带;②南秦岭海西期、燕山期Pb、Zn、Ag、Au、Cu、Sb成矿带; ③摩天岭元古宙、海西期、印支期、燕山期Au、Cu、Ni、Mn成矿带; ④武当北-大别山元古宙、燕山期Au、Ag、Pb、Zn(Ti)成矿带。而小秦岭矿集区隶属于滨西太平洋成矿域华北板块Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mn、Al成矿区中的华北板块南缘燕山期Au、Mo、Pb、Zn多金属成矿带,该成矿带可分为华阴-小秦岭-崤山Au成矿带和金堆城-卢氏-栾川Mo、Pb、Zn、Au成矿带等5个次一级成矿带(陈毓川,1999; 宋小文等,2004)。秦岭造山带不同构造单元经历了不同的地质构造演化,形成不同的矿产组合,表现出成矿的分区性。以商-丹缝合带为界,南、北秦岭成矿带具有明显不同的成矿特征。秦岭成矿带陕西段内铅锌矿床的主要类型为喷流沉积-改造型,主要分布在南秦岭礼县-柞水热水盆地内; 原生金矿床主要分布于北秦岭北侧深断裂带及南秦岭中段; 银矿床则主要分布于北秦岭东段; 汞、锑矿床主要集中于南秦岭褶皱带,多赋存于泥盆系碳酸盐岩中。小秦岭矿集区中的金矿床可划分为石英脉型和构造蚀变岩型两种,钼矿床多为斑岩-矽卡岩型,它们主要与燕山期中酸性花岗斑岩体有关。同时,秦岭造山带金属矿床呈现明显的时空分布不均一性,并在区域上分片集中产出,不同构造单元出现特定的矿床类型和矿床组合,其类型组合丰富且各具特色,形成特定的矿床成矿系列,即:①花岗-绿岩带容矿岩系的石英脉型和蚀变构造岩型金矿床成矿系列;②海陆交互相火山-沉积岩容矿的破碎蚀变岩型金矿床和斑岩型-矽卡岩型钼矿床成矿系列; ③海相火山岩容矿岩系的金-银-多金属块状硫化物矿床、超基性岩容矿的镍-金矿床和海相火山熔岩沉积-岩浆热液改造型铁铜矿床成矿系列;④沉积岩容矿的热水沉积-改造型菱铁-铅锌多金属硫化物矿床、卡林型-类卡林型金矿床和沉积-改造型汞-锑矿床成矿系列(周鼎武,2002)。其中,显生宙沉积岩容矿的卡林型-类卡林型金矿床与热水沉积-改造型铅锌矿床,以及斑岩型-矽卡岩型钼矿床,无论在储量和规模上均占有重要地位。金属矿床成矿作用常具多期、多阶段性,秦岭造山带表现为古生代、中—新生代集中成矿。特别是在燕山期,华北板块向南发生陆内俯冲,秦岭造山带进一步收缩挤压,区域上形成一系列紧闭倒转褶皱和叠瓦式逆冲推覆构造带,为成矿提供了重要条件。随着现代矿床学与成矿学理论的不断发展和找矿实践的深入,极大地推动了区内金属矿床的研究工作。秦岭造山带由过渡性基底形成转为现代板块构造活动的加里东期—海西期俯冲-碰撞作用发生,致使扬子大陆被动陆缘在地幔热羽上涌时引发南秦岭陆缘裂谷作用,继而在古特提斯扩张叠加下勉-略洋扩张打开,并直接造成南秦岭陆内地壳伸展及断陷盆地形成。除在古生代沉积建造中酿造多种类型的含矿岩系外,重要的是在泥盆纪断陷盆地中形成一大批超大、大、中、小型热水沉积型层控铅锌矿床。
近年来的研究表明(姚书振等,2002,2006),秦岭金属成矿经历了多期、多阶段演化,形成了多区域成矿系统,由于不同时期构造体制不同,所形成的含矿建造、成矿作用类型及矿床组合具有多样性。秦岭造山带内生金属矿床主要受中新元古代与海底/岛弧火山及岩浆侵入活动有关的成矿系统、震旦纪与碳酸盐岩有关的成矿系统、早古生代与海相火山热液作用有关的成矿系统、海西期与海底热液及岩浆作用有关的成矿系统、中生代与碰撞造山及陆内构造-岩浆活动有关的成矿系统等控制,并可根据成矿时代、成矿构造背景、矿石建造和成矿作用,划分为18个主要成矿系列。
对西秦岭碎屑岩型金矿床,根据含矿岩系的类型、特征矿石矿物的组合性质等,将其进一步划分为三大类型,即炭-硅泥岩型金矿床、细碎屑岩型金矿床和角砾岩型金矿床。通过地质特征对比,初步认为碎屑岩型金矿床是一类由构造热液形成的、碎屑岩容矿的、具有特殊地质意义的金矿成矿系列(韦永福等,1994; 邵世才; 1996; 翟裕生等,1996;韦龙明等,1997; 杜子图等,1998; 邵世才等; 1998; 祁思敬等,1999; 李健中,1999;谭运金等,2000; 张复新等,2000; 陈毓川等,2001; Mao et al.,2002a; 郭健等,2002;牛翠祎等,2009)。
秦岭地区的成矿作用主要表现为同生成矿作用和叠加-改造成矿作用两种类型。同生成矿作用多发生于秦岭造山带演化早期、早—中期,即新太古代—古元古代结晶基底与过渡性基底形成,中—新元古代拉张裂解和古生代局限裂陷盆地发育、陆间海盆俯冲消减和碰撞造山时期,该期成矿作用与地幔羽和热点活动有关,这构成了其成矿作用的大陆动力学背景。前寒武纪同生成矿作用频繁而强烈,形成新太古代硅铁建造、中—新元古代岩浆熔离型硫化镍矿床和结晶分异型铬铁矿矿床。显生宙以来,造山带内地幔热柱活动虽不及前寒武纪频繁与广泛,但局部活动规模和强度仍然不减,在南秦岭古生代海盆中形成一系列热水沉积型规模不等的铅锌矿床和丰度较高的含金建造。叠加-改造成矿作用是秦岭造山带转入现代板块构造活动体制下的成矿特点。该类成矿作用的大陆动力学背景以造山带内完成了盆-山的转化和来自陆内构造与岩浆活动为特征,特别是中—新生代大陆壳减薄过程中,通过深断裂和岩浆活动伴随地幔与地壳物质成分交换,实现了将不同时代的含矿岩系(主要为花岗-绿岩带岩系、海相与陆相火山岩系和海相浊积岩系等)中的成矿元素活化、迁移与富集的二次叠加与改造成矿作用(王靖华等,2002)。其成矿同位素年龄介于220～100Ma之间,集中于190～130Ma,即侏罗纪—早白垩世,在成矿时期和空间上与碰撞造山和陆内俯冲造山作用完全吻合。依据成矿地球动力学理论,区域构造-岩浆演化与多期成矿作用是大陆动力学发生发展的不同表现。秦岭造山带成矿作用与大陆动力构造、动热事件的耦合关系,一方面反映了造山带形成与演化的构造变革特点,另一方面也体现出成矿元素的富集过程。晚古生代早期(泥盆纪)和中生代早期(三叠纪)是秦岭造山带演化的关键转折期,即秦岭微板块的游离和由挤压变为拉张状态(泥盆纪)以及板块的对接碰撞并转入陆内造山(三叠纪),这两个时期也是秦岭造山带金属大量聚集的时期,形成了泥盆纪大规模SEDEX型铅锌(铜)银矿床和印支期—燕山期大量沉积岩型(微细浸染型)金矿床及沉积改造型铅锌汞锑(金)矿床,显示了地质事件与成矿事件二者之间的时空耦合关系。因此,秦岭造山带的地球动力学演化伴随着成矿作用的发生发展,为金属矿床的形成就位提供了基本条件。
秦岭造山带成矿作用类型复杂多样,矿种齐全,大多数金属矿产的各类成矿作用均有发生,其中占主导地位的成矿作用是沉积层控成矿作用(包括喷流沉积和热水溶滤成矿作用)、火山成矿作用和构造热液改造成矿作用3类。喷流沉积成矿作用对中秦岭铅、锌(银)矿床,热水溶滤成矿作用对南秦岭金矿床,火山成矿作用对前寒武系金、银矿床以及构造热液改造成矿作用对韧性剪切带型金矿床具有专属性(陈毓川,1999; 王平安等,1998)。区内矿床类型繁多,成因复杂,不少矿床具有多期改造叠加成矿的特点,陈毓川(1999)依据各类大、中型矿床的成矿条件和主要地质特征,将区内金属矿床综合划分为6类15亚类(表2-1)。
表2-1 秦岭造山带(陕西段)主要金属矿床类型览表
注:据陈毓川等,1999修改。
秦岭及邻区按照大的构造单元可划分为稳定板块地层系统(包括基底变质地层系统和盖层沉积地层系统)以及造山带地层系统(包括沉积地层系统、变质沉积地层系统、变质火山-沉积地层系统和变质杂岩地层系统)两大类型(周鼎武,2002)。秦岭造山带中段的陕南秦巴山地为此次研究的主要工作区(图2-5),其构造岩石地层单位可概括为三大套:①基底变质杂岩系——两类不同的前寒武纪基底岩系(Ar—-Pt1,Pt2-3); ②主造山作用岩石地层——受板块构造和垂向增生构造控制的相关构造岩石地层单元(Pt3—T2);③陆内造山作用岩石地层——中—新生代后造山期在陆内断陷、前陆盆地和后陆盆地沉积及广泛花岗质岩浆活动中形成的构造岩石单元(T2—K1,K—R)。这些构造岩石地层单元囊括了所有的含矿岩系。
图2-5 秦岭造山带(陕西段)成矿带构造单元划分及主要矿集区分布示意图
种种迹象表明,秦岭地区在华北板块与扬子板块的碰撞晚期发生了岩石圈拆沉作用,其结果使该区陆内俯冲加厚的岩石圈地幔和下地壳部分脱离上部岩石圈而进入软流圈中,最终导致岩石圈减薄。自中—新生代以来,尤其是晚白垩世之后华北板块和扬子板块向秦岭造山带持续的陆内深俯冲作用,导致南秦岭岩石圈强烈向北挤入,秦岭造山带的后陆冲断褶带和北秦岭厚皮叠瓦逆冲带现今处于以岩石圈叠置加厚的构造作用为主与拆沉作用初始发动的并存状态; 南秦岭正在经历拆沉-底侵的物质再循环作用,佛坪和南阳-邓县之间可能发育新的地幔柱; 在造山带北、南深部边界与内部不同岩石圈块体之间还伴随不同性质的强烈走滑作用,导致物质的侧向传输(张国伟等,2001; 程顺有等,2003)。壳-幔相互作用及其相应的构造物质运动为带内金属矿床的形成就位创造了重要条件。
秦岭造山带区域构造岩浆活动频繁,时代跨度较大,多类型、多期次并存,形成不同规模和各种各样的火成建造,是我国大陆中部规模最大的构造-岩浆岩带。火山岩自太古宙至新生代均有发育,岩性以中酸性岩和基性岩为主。秦岭造山带的岩浆侵入活动强烈,伴随不同方式(伸展、挤压、走滑)的构造作用或在构造运动的不同阶段(如俯冲-碰撞造山等),常有不同岩浆侵入作用发生,导致现今不同时代、不同类型的侵入岩均有分布(图2-6)。侵入岩从太古宙至燕山期均有活动,以中酸性侵入岩出露面积最大,且中生代中酸性岩类最为发育,超基性、基性、碱性-偏碱性岩均有出露。中生代为秦岭造山带的重要成矿期,其岩浆侵入作用可分为中生代初秦岭西段的俯冲-碰撞型和造山期后伸展背景的岩浆侵入作用与中生代晚期的陆内逆冲推覆造山和隆升伸展背景下的岩浆侵入作用。该阶段的中酸性侵入岩与成矿关系密切(尤其是金矿),分布广泛。岩性多为花岗岩,主要包括二长花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩等,已见岩体百余个。中生代印支期花岗岩分布最广,多呈岩基群和小岩株产出,以地壳重熔型和壳幔同熔型为主。燕山期花岗岩分布仅次于印支期,多呈岩基和小斑岩体群出现,以地壳重熔型为主。区域构造线多呈EW向展布,局部亦有NWW向及NEE向构造。区域内岩浆活动多受拉张断裂带控制,往往与构造活动在时间上紧密相随,在空间上相伴发生,构造、流体及岩相与金属矿产的形成、就位关系密切。
图2-6 秦岭造山带中酸性侵入岩分布图
总之,陕西秦岭地区区域成矿作用显著,矿化类型多样,产出有十分丰富的有色金属、黑色金属及贵金属矿产,现已发现了20多个大、中型金、铅锌、镍、钴、钼、铁、锰等矿床及一大批铜、铅、锌、金、银、铁、锰等小型矿床(点),典型矿床如八卦庙金矿床、双王金矿床、马鞍桥金矿床、庞家河金矿床、八方山-二里河铅锌矿床、铅硐山铅锌矿床、银洞梁铅锌矿床、穆家庄铜矿床、银洞子银铅多金属矿床、大西沟铁矿床、黄龙-鹿鸣金矿床、煎茶岭金镍矿床、铜厂铜矿床、金堆城钼矿床等。
秦岭造山带,特别是陕西秦岭地区以上主要金、银、铅锌、铜矿床成因模式的建立经历了层控型、热水沉积型、沉积再造型、热水沉积改造型、脉型、卡林型、变质动热再造型、造山型等演变过程。相应地20世纪90年代以来也研究总结了各自不同的成矿模式和找矿模型(王俊发等,1991; 王相等,1996; 王集磊等,1996; 韦龙明等,1997; 卢纪英等,2001; 张复新等,2001; 冯建忠等,2003; 王瑞廷,2005; 毛景文等,2005; 王瑞廷等,2010,2011)。进入21世纪,随着近地表易寻找矿床的发现殆尽,地质工作者面临寻找隐伏、难识别的大型和超大型矿床的艰巨任务,秦岭造山带的找矿勘查在理论模型、技术方法上也同样面临新的挑战,特别是随着矿床勘查研究、开发验证的不断深化和测试技术水平的提高,一些矿床已有的热水沉积或沉积改造成矿模式已不能解释矿床或矿体受晚期构造和岩浆活动等控制的地质事实和现象,这在一定程度上制约了找矿工作的深入开展。因此,急需对老矿床建立新模型,老资料开展新解释,采用有效的方法技术获取新的找矿信息,以推动找矿突破,开创秦岭造山带新的找矿局面。
此次研究以秦岭造山带陕西段凤-太矿集区、柞-山矿集区、勉-略-宁矿集区内典型金属矿床为主,从八方山-二里河铅锌矿床、八卦庙金矿床、银洞子银铅多金属矿床、穆家庄铜矿床、煎茶岭金矿床、铜厂铜矿床等入手,开展主要矿床类型与地层、构造、岩浆作用的关系研究,探索建立不同典型矿床的成矿模式和综合找矿模型,研究识别和提取示矿信息及矿致异常的有效技术方法组合,采用找矿勘查模型和综合找矿信息进行成矿预测及矿化体定位预测,并进行工程验证。