华北克拉通南缘金堆城—潼关一带金属矿床区域成矿规律及成矿模式

　　摘要华北克拉通南缘卷入印支期的陆陆碰撞和随后的陆内演化中。上述过程的岩浆活动及其伴随的构造活动、地热异常和流体活动，为区域性的金属成矿提供了极为有利的条件。前人对华北南缘小秦岭—熊耳山—外方山一带的金属成矿规律进行了较为详细的总结，而对华北南缘金堆城—潼关一带则较少涉及。据此，本研究通过详细的野外地质考察、岩石学和矿床学研究，结合前人相关理论研究成果，归纳了区域成矿规律，并重新构建了区域成矿模式。初步得出以下结论：1)华北克拉通南缘金堆城—潼关一带金钼矿床成矿类型可以划分为：斑岩型—矽卡岩型、石英脉—碳酸盐脉型、构造蚀变岩型种。2)收集汇总了华北克拉通南缘近年来国内外学者最新的成岩成矿年龄数据，总结了矿床时空分布规律。3)从岩浆热液、构造、地层等方面总结了区域成矿地质条件和控矿因素，划分了成矿系列，阐明了区域成矿规律;并以初始矿源阶段(新太古代—早元古代)、第一期成矿(晚三叠世约Ma)和第二期成矿(晚侏罗世—早白垩世约Ma)个阶段为基础，构建了华北克拉通南缘金堆城—潼关一带的区域成矿模式。4)在成矿规律研究的基础上提出下一步找矿方向，主要为老牛山岩体北侧一带、华阳川—源头东沟—葫芦沟一带、金堆城南侧百花岭一带、黑山—木龙沟一带个找矿靶区，尤其是要加大这些区域的深部勘查力度。

　　关键词华北克拉通南缘小秦岭区域成矿规律区域成矿模式找矿方向

　　华北克拉通南缘(简称华北南缘)是华北克拉通结晶基底的重要组成部分，是研究大陆成矿学理论得天独厚的天然实验室(张国伟等，1996)。随着华北和扬子克拉通在中生代初期的早-中三叠世全面的陆陆碰撞形成秦岭造山带，华北克拉通南缘卷入秦岭造山带的陆内演化过程中(张国伟等，1996;Dongetal.,2011，2016，2016b，2021)，壳幔相互作用、构造—岩浆活动频繁而强烈、地热异常、流体活动持续不断，大规模成矿作用相继爆发，形成了不同期次、不同规模、不同类型金属矿产(叶会寿，2006)。

　　华北克拉通南缘是中国最重要的金钼矿产资源基地和产业基地(Maetal.，2011;徐刚等，2012)，其中包括全球最大的栾川—洛南钼矿带和规模仅次于胶东金矿集区的小秦岭大型金矿集区(罗铭玖等，2000)，还产出众多中小型PbZnAg等金属矿床(燕长海，2004)。其中大型—特大型钼矿床有金堆城、三道庄、南泥湖、上房沟、东沟、大石沟、石家湾、夜长坪、雷门沟等，并常伴生钨、铁、铜、铅、锌等金属矿产(李六全，2008)。在小秦岭地区有潼峪、陈耳、文峪、东桐峪、东闯、杨砦峪等大中型金矿床。除此之外，华北克拉通南缘还有冷水北沟铅锌矿、中鱼库铅锌铁矿、华阳川铀铌铅矿等大中型矿床。

　　以往对华北克拉通南缘金属矿产成矿规律的研究虽然较多，但区域性的总结多集中在河南省小秦岭—熊耳山—外方山一带。由于华北克拉通南缘的陕西省范围内除了耳熟能详的金堆城、黄龙铺大石沟等钼矿，小秦岭潼峪和陈耳等金矿以外，近些年来鲜有大的找矿突破，且新发现的一些矿床点规模较小，研究内容也主要局限在矿床本身的成矿地质特征上，因此关于华北南缘陕西境内，特别是对金堆城—潼关一带的金属矿产成矿规律总结较少。一些学者对个别矿床的成矿物质来源、成矿流体演化及其与成岩作用的关系也做了分析(王瑞廷等，2014)。

　　这些研究相对分散，集中在点上，面上集成总结不够。据此，本次研究结合邻区河南范围内的相关矿产研究资料，通过详细的野外地质、岩石学以及矿床学研究，对陕西省金堆城—潼关一带的金钼及其他金属矿产进行一个区域性的、较为系统的规律总结，并建立区域成矿模式，希望能为下一步华北克拉通南缘陕西省范围内的找矿突破提供理论依据和技术支撑。成矿地质背景金堆城—潼关一带出露地层主要为太古代太华群的高级变质岩层及其TTG片麻岩套，古元古代铁铜沟组的石英岩，中元古代熊耳群中基性火山岩，高山河组陆源碎屑岩，洛南群及新元古代碳酸盐岩等。

　　区域断裂构造发育，以近东西向及北东向断裂为主。东西向断裂构造由北向南主要有崇凝镇—火龙关—小河—尖山断裂，洛源—石门—潘河—马超营大断裂，铁炉子—三要—黑沟—栾川断裂。北东向断裂多成带成束出现，以青岗坪—金堆城断裂为代表，多呈等间距排列。区内岩浆活动极为发育，从晋宁期—燕山期均有活动，出露大的岩体主要有老牛山岩体、华山岩体、文峪岩体和蓝田岩体。区域已探明的具有经济价值的金属矿产近20种，以金、钼为主要矿种，次有铅锌、铜、银、钨、铁、稀土、放射性铀等元素。

　　2矿床(点)类型及时空分布特征

　　2.1矿床类型

　　矿床类型一般从矿床形成作用和工业利用两个角度分为成因类型和工业类型。由于区域上金钼等金属成矿受构造、岩浆作用的控制明显(王瑞廷等，2014;iandPirajno，2017)，矿床成因较为复杂，且成矿物质来源和流体来源等方面的研究工作还不是很深入和全面，造成区内各矿床成因类型划分有多种方案。

　　分歧主要集中在金矿上，主要有造山型、岩浆热液型、构造热液型等类型(郭保健，2006;陕西省地质调查院，2017;陈晶，2018);钼矿成矿类型没有什么争议，主要区别在于一些学者根据近年来华北克拉通南缘新发现的一些钼矿床特征将区域上的钼矿类型进行了细分，将广义的斑岩型又分为斑岩型、斑岩—矽卡岩型、斑岩—爆破角砾岩型和矽卡岩型，将脉型钼矿称为石英脉型、石英—碳酸盐脉型或者碳酸盐脉型等(卢欣祥等，2011;王瑞廷等，2014;代军治等，2016)。

　　本次结合前人的划分方法，以矿床工业类型为主导，方便讨论研究为目的，将脉型矿床中的“石英脉、石英—碳酸盐脉、碳酸盐脉”等概念整合为“石英脉—碳酸盐脉型”，将与斑岩有关的无论是矽卡岩还是角砾岩型都划分到斑岩型中。最终将研究区矿床成矿类型划分为主要的“斑岩型—矽卡岩型、石英脉—碳酸盐脉型、构造蚀变岩型”种。钼矿床以前两者为主，金矿床以后两者为主，除了钼矿和金矿，还有铁、铜、铅锌、稀有稀土等矿床(点)。

　　2.2时间分布

　　本次将研究区及邻区河南省内的主要金钼等矿床年龄进行了统计，可以看出区域上金成矿分为两个阶段。第一期是晚三叠世240～208Ma，为区域上脉型金矿的第一次富集;第二期是晚侏罗世—早白垩世160～120Ma，后者是区域上金的主成矿期，表明造山作用对金的改造再富集(戚开静，2010;Lietal.，2012)。

　　区域上钼矿成矿主要分为两期，第一期为晚三叠世(222~210Ma)，如研究区的大石沟和西沟钼矿，还有河南省内的大湖金钼矿、黄水庵钼铅矿等，该时期也是区域上金的第一次富集，对应的成矿类型无论是金还是钼均为石英脉—碳酸盐脉型。第二期是晚侏罗世—早白垩世(147~113Ma)，是区域上最重要的钼矿类型斑岩型—矽卡岩型钼矿的成矿期，成矿与花岗斑岩岩体(株)有关。

　　如研究区的金堆城、石家湾、八里坡钼矿以及南泥湖钼矿等。研究区铁矿、铅锌、铜等矿产成矿时代还没有充足的年代学数据，但随着区内华阳川铀铌铅矿等成矿年龄的测定以及区域上河南省同类型铅锌银矿床的时代限定可知铅锌、银、铜、稀有、放射性等矿床成矿时代也为两期，为晚三叠世和早白垩世，与金钼成矿时代相吻合(燕长海，2004;郭保健，2006;李永峰，2006;张云辉，2014;高龙刚等，2019)。

　　综合各矿种成矿时代，华北克拉通南缘一带，无论是本次的研究区陕西段还是邻区河南省，成矿时代具有一致性，总体上区域主要有两期成矿，第一期为晚三叠世(约240200Ma)，是区域内金钼及其他金属矿产的第一次富集，成矿类型主要为石英脉—碳酸盐脉型。第二期为晚侏罗世—早白垩世(约160110Ma)，是区域内第二次金钼多金属成矿，也是区域金的主成矿期，是脉型金矿的改造再富集阶段;这一时期钼成矿主要为斑岩型—矽卡岩型，也是区域上形成大型—超大型钼矿的重要时期。

　　2.3空间分布

　　研究区以小河断裂作为分界，矿产空间分布有如下规律：

　　1)南北成带，北侧多金、南侧多钼，北侧金钼呈脉型、南侧钼金多类型：研究区内金矿床、矿点主要分布在小河断裂以北即区域上的小秦岭金矿田内，并且以石英脉—碳酸盐脉型为主，如潼关桐峪金矿、洛南王排金矿等，偶见与钼共伴生，如位于河南境内的大湖金钼矿;区内钼矿床、矿点主要分布在在小河断裂以南，既有斑岩型—矽卡岩型，如金堆城钼(铜)矿、石家湾钼矿等。也有石英脉—碳酸盐脉型，如大石沟钼矿、西沟钼矿、桃园钼矿等。金堆城斑岩等小岩体外围也可见金矿分布，并且主要以构造蚀变岩型为主，如百花岭金矿、任家滩金矿等，也可见石英脉—碳酸盐脉型金矿产出，如桃园金矿，总体上南侧的金矿呈北东向展布。

　　2)南侧钼多金属矿伴随小岩体、靠近大岩基，从钼铜—钼钨铜铅锌—钼铁，具有一定的分带性：钼多金属矿主要产出位置靠近西北侧老牛山岩基，并且多与小岩体有关，伴随小岩体产出。产于青金断裂两侧的花岗斑岩内部或者接触带上的钼矿，常与铜伴生，如金堆城钼(铜)矿、石家湾钼矿、八里坡钼矿。

　　小斑岩体外围，尤其是东西向与北东向构造交汇部位，见脉型钼矿产出，常与钨、铅锌、稀有、稀土、铀矿等共伴生，如老爷岭钨钼矿、大石沟钼铅矿、宋家沟铜钼矿、板岔沟铅钼矿、华阳川铀铌铅矿等(Yangetal.，201)。远离小斑岩体的东南侧黑山—木龙沟一带见闪长岩小岩体，有钼、铁矿产出，主要分布在矽卡岩接触带上，如黑山铁矿、木龙沟铁钼矿。

　　3讨论

　　3.1岩浆热液与成矿关系

　　华北地块南缘侵入岩非常发育，分布面积广，侵入活动从太古代持续到中生代。结合区域岩浆活动和前人资料统计，与成矿密切相关的岩浆岩主要为晚中生代花岗岩类，分为两个阶段，其中第一阶段为晚侏罗世—早白垩世花岗岩(160～130Ma)，第二阶段为早白垩世中-晚期花岗岩(120～100Ma)(王晓霞等，2011)，第二阶段主要分布在华北地块南缘河南省区域范围内。区域上花岗岩类由西至东总体上呈现从早到晚，从I型到I型再到型花岗岩类型转变，岩浆系列呈钙碱性向碱性演变的趋势，构造环境在陕西段基本处于晚侏罗世—早白垩世第一阶段的碰撞挤压环境，并向伸展环境转换。花岗岩的源岩以古老的壳源物质为主，并有幔源物质的参与(王晓霞等，2011;ietal.，2018;Yangetal.，2019;Zouetal.，2019;Guoetal.，2020)。

　　岩浆热液活动为斑岩型—矽卡岩型钼铁铅锌多金属矿成矿提供了物质来源，为各类型金矿及石英脉—碳酸盐脉型钼多金属矿成矿提供了热源和驱动力。研究区晚侏罗世—早白垩世花岗岩的钨、钼、铅锌富集，金亏损，并且富集矿化元素氟和氯，推测这些岩体可能为钼、铅、锌等成矿提供了物质基础，且未能提供金的来源。

　　结合相关区域的岩浆岩和各类矿床的Sr、Nd、Hf、Pb、同位素地球化学特征研究成果可知，本区域成矿物质来源总体表现为壳幔混源，并且区域上大岩基和这些与钼铁铅锌多金属成矿有关的小岩体的物质来源可能都来源于相近的母岩源区(李永峰，2006;郭波等，2009;黄凡，2009;付治国等，2010;焦建刚等，2010;赵海杰等，2010;曹晶等，2014;李洪英等，2011;柯昌辉等，2013;王建其等，2015;惠小朝，2017;陈晶，2018)。

　　岩浆作用于围岩可以活化围岩成矿物质导致成矿元素的迁移富集,尤其是太华群变质岩岩石渗透率较高，其中金、银、钼都可能被渗滤迁移成矿(肖荣阁等，2010)。岩石地球化学及同位素地球化学特征表明小河断裂北侧小秦岭金矿田的石英脉—碳酸盐脉型金钼矿成矿与岩体没有直接的物质联系,仅为金钼成矿提供了热源和驱动力，成矿热液流体主要为混入了天水的岩浆水(冯建之，2010;Wenetal.，2020)。

　　沿断裂构造侵入的中酸性小岩体(主要为斑岩)和岩浆热液脉体分别是形成斑岩型—矽卡岩型矿产和石英脉—碳酸盐脉型矿产的首要条件。总体特征表现为岩体与形成的矿床在空间上关系密切，矿床多位于岩体内及其边界内外接触带，在时间尺度上成岩与成矿具有同步性，表现在小岩体有关的矿床成矿时代与岩体相同或稍晚于成岩时代，说明成岩与成矿具有耦合性。

　　同时，岩浆系列及岩石类型具有一定的成矿专属性，岩浆由中性—酸性演化，形成相应的闪长岩类—花岗(斑)岩类小岩体，对应形成铁(铜钼)—钼(钨铜铅锌)等矿产组合。分布于研究区的石英脉—碳酸盐脉具有热液脉的结构构造和形态产状，成群分布于北东、北西两组断裂带以及近东西向的剪切带上，构成基性—碱性、偏碱性碳酸盐脉密集带，这些岩脉密集带与钼、金、铜、钨、铅、铀、稀有、稀土、天青石等元素或矿物的成矿关系非常密切，岩脉即为矿脉，形成了研究区内独特的以华阳川、大石沟、宋家沟、塬头沟、西沟等矿床为代表的钼多元素综合矿床和以小秦岭石英脉金矿田为代表的大型热液脉型金矿区。

　　3.2构造与成矿关系

　　印支和燕山期构造作用研究区位于秦祁昆成矿域与濒太平洋成矿域的结合部位，区域构造体系复杂，具有复杂的地壳组成与结构，从太古宙、元古宙再到显生宙中生代，经历了多期变质变形作用，形成了一系列复背斜和不同类型与期次的韧性剪切带以及断裂带。尤其是在印支期秦岭全面碰撞造山过程以及其后的陆内造山过程中，经历了早期以挤压为主、晚期以伸展为主的构造体制的演化，最终形成如今华北克拉通南缘的总体构造格局(胡正国等，1994;张国伟等，1996;王义天等，2002;吕古贤等，2007;谭满堂，2013;Zhangetal.，2020)。

　　区域上东西向构造体系与北东-北北东向构造体系叠加复合，东西向构造是区域的基础构造，表现为早期的一系列复式背斜，伴随印支期板块全面碰撞造山形成新的东西向构造体系，对应着区域上第一期晚三叠世(约240200Ma)金钼及其他金属矿产的富集。

　　燕山期以来北东-北北东向构造带将较老的东西向复杂构造体系进行了叠加改造，对应着区域上第二期晚侏罗世—早白垩世(约160110Ma)金钼多金属成矿期，是区域金的主成矿期，为脉型金矿的改造再富集阶段，也是斑岩型—矽卡岩型钼矿成矿期。因此，印支和燕山期两期造山运动伴随的复杂的构造作用，控制着成矿带的分布，为研究区多阶段成矿奠定了重要基础。

　　控矿和容矿构造区域性断裂如北侧的太要断裂和研究区中部的小河断裂所夹持的太华断隆区域限定了小秦岭金矿田的分布，其中背斜和向斜核部与次级断裂交汇部位集中产出大量的金钼等脉型矿床;金堆城钼金多金属矿田则分布于北东向的青金区域大断裂两侧，其次级断裂构造复合部位是成岩成矿的有利位置，容易形成小斑岩体和多金属矿床。

　　在这些构造结点位置，大量富含钼金铅等成矿元素的深源物质往往上升富集，在小岩体内外侧形成斑岩型—矽卡岩型钼多金属矿床，在岩体外围形成石英脉—碳酸盐脉型钼多金属矿。因此，区域性深大断裂控制着矿田的分布，为成矿流体运移提供了通道，东西向和北东向断裂及其次级断裂裂隙控制着矿床和矿体的分布与产出，是主要的容矿构造。

　　3.3地层与成矿关系

　　华北克拉通南缘由太古宙和古元古代的结晶基底和中、晚元古代的盖层组成。其结晶基底一直要由太古代的太华群等地层构成。研究区太华群为一套中深区域变质的中基性—中酸性火山—沉积变质岩系，形成于2.～1.9Ga，变质时代为2.～1.8Ga(第五春荣等2018)。覆于基底太华群之上的盖层由形成于1.95～1.75Ga中元古代的熊耳群火山岩和中、新元古代沉积岩系组成，陕西境内主要为熊耳群和官道口群(赵太平等，2001;张正伟等，2008)。

　　金矿主要赋矿层位——太华群变质岩世界上有很大比例的金矿床集中分布在太古宙古老变质岩地区。整个华北克拉通南缘地区包括小秦岭、熊耳山、崤山和鲁山等地区，几乎超过80%金矿资源分布在太古宙古老变质太华群地层中，远远高于本区域大面积分布的熊耳群(其也赋存有部分金矿)。

　　本次研究区小河断裂以北的小秦岭金矿田内绝大部分含金石英脉和含金蚀变构造带均分布于太华群中。早前寒武纪基底形成阶段(新太古代—古元古代)，来自地幔的物质大量进入地表，经长时间的演化、多期变质变形和深熔岩浆作用，混入了很多的下地壳或者上地幔物质，形成本区富含Au、Pb、Ba、Ag、Sb等元素的结晶基底，即部分学者推测的原始金丰度高的古老绿岩带太华群(冯建之，2010)。

　　虽然目前来说太华群变质岩所含的金(×10左右)只与地幔岩石的金丰度值接近并低于克拉克值，但与区内燕山期的花岗岩比还是明显高得多，这可能表示在后期的地质作用过程中，随着构造—岩浆活动的反复进行，原先富含金的太华群发生了金大规模活化、迁移和成矿作用，现在地层岩石中的金仅是不易释放的部分(戚开静，2010;肖荣阁等，2010)。

　　综上所述，太华群地层在空间及物质来源上有一定的金成矿专属性，具备矿源层的物质基础，是金矿的主要赋矿层位。钼钨金多金属赋矿有利层位——熊耳群火山岩区内盖层主要有中-新元古代的熊耳群、高山河组等(陕西省地质调查院，2017;汪校锋，2015)。

　　野外工作表明，熊耳群岩石脆性大，劈理极为发育，易形成有利的容矿空间。更重要的是岩石中含有较多的铁和钾，前者和矿液中的硫产生作用形成大量黄铁矿沉淀，相对提高了矿液中钼的浓度，后者则对钼有很强的淬取能力，因此熊耳群地层成为区内主要的钼多金属赋矿层位。地球化学表明熊耳群不相容元素Li、Be、Sr、Rb、Ba、Th明显富集，Sn、Mo、REE及Au、Ag富集系数较大，说明原始岩浆矿化富集程度较高。火山期后热液具有成矿潜力，对于、Mo、Au甚至稀土元素来说可能是重要的物源地层(肖荣阁等，2010;张智慧，2013;唐克非，2014)。综上所述，熊耳群火山岩是钼钨金多金属赋矿有利层位，可能为相关矿产成矿提供了物质来源。

　　结论

　　(1)华北克拉通南缘金堆城—潼关一带金钼矿床成矿类型可以划分为“斑岩型—矽卡岩型、石英脉型—碳酸盐脉型、构造蚀变岩型”种。划分了两个成矿系列：晚三叠世与构造—岩浆热液作用有关的石英脉型—碳酸盐脉型金钼多金属成矿系列、晚侏罗世—早白垩世与构造—岩浆热液作用和古老结晶基底有关的石英脉型—碳酸盐脉型和斑岩型—矽卡岩型金钼多金属矿成矿系列。

　　(2)区域主要有两期成矿，第一期为晚三叠世(约240200Ma)，是区域内金钼及其他金属矿产的第一次富集，成矿类型主要为石英脉—碳酸盐脉型。第二期为晚侏罗世—早白垩世(约160110Ma)，是区域内第二次金钼多金属成矿，也是区域金的主成矿期，是脉型金矿的改造再富集阶段;这一时期钼成矿主要为斑岩型—矽卡岩型，也是区域上形成大型—超大型钼矿的重要时期;区域以小河断裂为界，矿产空间分布有南北成带，北侧多金、南侧多钼，北侧金钼呈脉型、南侧钼金多类型，并且南侧钼多金属矿伴随小岩体、靠近大岩基，从钼铜—钼钨铜铅锌—钼铁，具有一定的分带性的规律。

　　(3)以初始矿源阶段(新太古代—早元古代)、第一期成矿(晚三叠世约240200Ma)和第二期成矿(晚侏罗世—早白垩世约160110Ma)个阶段为基础构建了华北克拉通南缘金堆城—潼关一带的区域成矿模式。提出下一步找矿方向主要为老牛山岩体北侧一带、华阳川—源头东沟—葫芦沟一带、金堆城南侧百花岭一带、黑山—木龙沟一带个找矿靶区。

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　　作者：杨文博1,2,3魏丽徐涛焦建刚周海薛宇泽俱晓东2,3