2. 中国地质调查局发展研究中心/自然资源部矿产勘查技术指导中心, 北京 100037;
3. 甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院, 兰州 730000
2. Development and Research Center, China Geological Survey/Mineral Exploration Technical Guidance Center, Ministry of Natural Resources, Beijing 100037, China;
3. The Third Institute of Geology and Mineral Exploration, Geological and Mineral Exploration and Development Bureau, Gansu Province, Lanzhou 730000, China
0 引言
甘肃武都金坑子金矿床位于碧口地质体北侧的勉略缝合带上，西秦岭南成矿亚带阳山—塘坝金矿带东段，阳山金矿与塘坝金矿之间。该矿床于1998年发现，到目前为止已控制26个金矿体、6个金矿化体，矿床规模已达中型[1]。前人对西秦岭南成矿亚带上著名的阳山金矿床地质特征、同位素地球化学特征、成矿流体特征进行了系统的研究，结果表明该矿床为中低温岩浆热液型金矿床[2-4]。金坑子金矿床在矿化特征上与阳山金矿床明显不同，成矿流体性质、成矿物质来源及矿床形成的物理化学条件等均未进行系统研究，致使矿床的成因尚不清楚，进而制约了该整装勘查区进一步的找矿工作部署。
因此本文通过详细的野外地质调查，对金坑子金矿床流体包裹体特征，H、O、S同位素组成进行了系统测试分析，对矿床的成矿流体、成矿物质来源及矿床成因进行探讨，以期为区域成矿规律的总结及整装勘查区的下一步探矿工作提供参考。
1 区域地质概况西秦岭地处古亚洲构造域、特提斯构造域和滨太平洋构造域的交汇处[5-6]，是我国最重要、最丰富的矿产资源聚集地之一，富集一大批特大型、大中小型金、铅、铜、锌等金属矿产。在空间上，这些金属矿产具有分段集结成群、成带展布的特点。前人以深大断裂为界，将西秦岭成矿带划分为北成矿亚带、中成矿亚带和南成矿亚带[7]。北成矿亚带主要发育造山型金矿床，中成矿亚带主要发育卡林型-类卡林型金矿床，南成矿亚带主要发育卡林型金矿床。本文所研究的金坑子金矿床地处西秦岭成矿带南成矿亚带，其大地构造位置属于扬子板块、华北板块及松潘—甘孜造山带3个不同构造单元的交接部位，碧口地块北缘[8](图 1)。
区域内地层从太古宇到第四系均有出露，主要为新元古界震旦系关家沟组：岩性为变长英质砂岩、杂砂岩及凝灰质砂岩互层, 夹粉砂质千枚岩、含凝灰质千枚岩及千枚岩等；震旦系—寒武系临江组：岩性为灰岩、白云质灰岩、硅质岩、细砂岩及砾岩等；上古生界泥盆系三河口组：岩性为砂质板岩、砂岩、砂砾岩、石英绢云母千枚岩、含砾及燧石团块灰岩，夹赤铁矿层和千枚岩等[9]，该套地质Au的背景值较高，达(18~68)×10-9，为金矿形成提供了部分物质基础[10]。
区域构造活动强烈，主要发育褶皱、断裂构造，呈近北东向或东西向展布。褶皱构造发育在震旦系—寒武系构造层中[11]，主要为复式褶皱，轴向呈北东向，规模大，控制着岩层展布与山系走向。断裂构造主要呈北东向，延伸稳定，主要表现为逆冲特征，具较宽的破碎带和多期活动特征；其次为东西向和北西向断裂，东西向断裂具有多期活动特征，北西向断裂主要为成矿期后构造。
区内岩浆活动较为强烈，主要发育中酸性侵入岩，受断裂带控制较为明显，多集中分布在北东向及近东西向断裂构造带上，在康县—琵琶寺一带密集分布花岗斑岩脉。矿床在区域空间展布与印支—燕山期构造-岩浆带的分布基本一致，矿体主要分布在酸性岩体(脉)附近的断裂破碎带中。前人研究认为岩浆活动不仅给金矿化的富集提供热驱动力，而且提供成矿物质[12]。
2 矿床地质特征 2.1 矿区地质特征金坑子金矿床自南向北出露地层主要为震旦系—寒武系和泥盆系三河口组(图 2)。震旦系—寒武系的岩性为凝灰质砂岩、含砾凝灰岩等。泥盆系三河口组被分为了6个岩性段，从下至上岩性分别为：①砾岩；②石英绢云母千枚岩夹薄层灰岩、千枚岩；③中厚层含生物灰岩、中厚层石英绢云母千枚岩、薄—中厚层灰岩夹千枚岩、石英岩；④千枚岩夹砂岩；⑤-⑥薄—中厚层灰岩夹千枚岩。其中，第③岩性段为主要的赋矿地层，金矿体赋存于薄—中厚层灰岩夹千枚岩、石英岩中。
矿区构造发育，主要为断裂构造，褶皱构造次之。断裂构造主要为近东西—北东向的区域性大断裂及其旁侧平行的次级断裂，大都为层间断裂，表现为强烈的顺层劈理化带或断裂破碎带，断裂构造控制着矿体的产出及形态；近东西—北东向断裂被晚期的北西—近南北向断裂切断。矿区地层受断裂构造作用影响，总体表现为轴面向北倒转的一单斜构造，呈北东东向—东西向展布，在层间发育一系列小褶皱。
矿区内广泛出露灰白色花岗斑岩脉(图 3a、b)，主要沿断裂破碎带或断裂侵入，走向与区域构造线一致。岩脉宽1~3 m，长度几十到数百米不等。接触带围岩及部分岩脉具不同程度的矿化蚀变，主要表现为黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化和绿帘石化等。矿体在空间上与花岗斑岩关系密切，主要产于岩脉与围岩接触带及其附近的断裂破碎带中，部分花岗斑岩脉即是矿体，表明岩浆活动与金矿化作用关系密切，与该成矿带其他金矿床产出特征基本一致[13-14]。
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| Qz.石英；Pl.斜长石；Kfs.钾长石；Bt.黑云母；Ms.白云母。 图 3 金坑子金矿床花岗斑岩野外露头(a、b)及显微照片(正交偏光)(c、d) Fig. 3 Granite porphyry field outcrop (a, b) and photomicrograph (orthogonal polarization) (c, d) of Jinkengzi gold deposit |
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花岗斑岩新鲜面颜色为灰白色，斑状结构，块状构造，矿物成分主要由斑晶和基质组成(图 3c、d)。斑晶体积分数为35%，主要为钾长石、石英，少量斜长石。斑晶中：钾长石呈自形—半自形板柱状，可见格子双晶，表面有弱的高岭土化，粒度为5~10 mm，体积分数约为20%；石英呈他形粒状，多被溶蚀呈浑圆状、港湾状，具波状消光，粒度为1~2 mm，体积分数约为8%；斜长石呈自形—半自形板柱状，常见聚片双晶，普遍见有较强绢云母化，粒度为1~3 mm，体积分数约为7%。基质体积分数为65%，具微细粒结构，由钾长石(约25%)、斜长石(约20%)、石英(约15%)、白云母(约5%)组成，粒度为0.05~0.20 mm。此外，还含有少量磁铁矿、磷灰石、锆石等副矿物。
2.3 矿体特征金坑子金矿床矿体总体沿近东西—北东向的断裂带产出，金矿带东西长约3 200 m，宽为400~800 m，已发现金矿体32个，其中Au1、Au15、Au22号矿体为矿区主矿体(图 2)，Au25、Au26、Au29、Au30号为隐伏金矿体。矿体产于层间破碎带及次级断裂、裂隙中，严格受断裂破碎带的控制，构造不仅控制了金矿床的展布，还控制着矿体的空间分布和形态，矿体之间大致平行[10]。
金矿体主要赋矿地层为泥盆系三河口组，主要发育于灰岩与千枚岩岩性不整合界面及其附近的断裂破碎带中，在千枚岩、灰岩及两者接触带皆有分布，少部分矿体围岩为花岗斑岩脉。矿体形态为层状、似层状、条带状、透镜体状等。单个矿体长20~270 m，真厚度为0.50~13.20 m，金品位为(0.80~5.50)×10-6，最高品位为12.78×10-6，一般为(1.00~3.00)×10 -6。
Au1号矿体为矿区内最大的主矿体，主要受F5断裂破碎带控制(图 2)，破碎带上下盘地层岩性主要为千枚岩。破碎带中硅化强烈，矿体一般赋存在断层下盘，硅质岩一般位于断层上盘。在破碎带较宽处，矿体分布于硅质岩的上下盘，矿体形态为层状、似层状，具有分支复合现象(图 4)，矿体上部产状变陡部位矿化较好，矿体厚大，反映成矿期断裂具有张性构造特征；矿体向深部延伸厚度变小，推测往深部具有尖灭再现现象。已控制矿体长270 m，斜深150 m，走向为北东向，产状300°~345°∠ 50°~ 75°，矿体厚度变化为0.5~15.5 m，平均3.49 m，金品位为(0.55~12.78)×10-6，平均品位4.07×10-6。
Au15号矿体受F10断层控制(图 2)，破碎带上下盘地层岩性为灰岩、千枚岩，矿体赋存于断层下盘。破碎带西南角出露较大面积的硅质岩。矿体在走向上延长较小，在倾向上延伸较大。已控制矿体长80 m，斜深334 m，走向为北东向，矿体产状285°~300°∠ 50°~55°，矿体平均厚度2.78 m，金平均品位1.76×10-6。该矿体形态为层状，属于稳定均匀型。
Au22号矿体受F21主干断层控制(图 2)，破碎带上下盘地层岩性主要为千枚岩，破碎带中硅化强烈，矿体赋存于断层下盘。已控制矿体长225 m，斜深170 m，走向为北东向，矿体产状290°~315°∠ 50°~65°，矿体厚度变化为0.50~9.65 m，平均为2.32 m，金品位为(0.58~9.76)×10-6，平均品位4.56×10-6。该矿体属于较稳定均匀型，钻孔显示矿体向深部延伸厚度变小、品位增大。
2.4 矿石特征矿区矿石类型有构造蚀变岩型和石英脉型，其中以黄铁矿化蚀变千枚岩型、黄铁矿化蚀变花岗斑岩型和黄铁矿化石英脉型矿石为主。矿石中的金属矿物主要以黄铁矿、毒砂(图 5)及磁黄铁矿为主，含少量方铅矿、闪锌矿、黝铜矿等，与阳山金矿床矿石矿物组合不同，本矿区矿石中未见辉锑矿[4]；脉石矿物有石英、绢云母、方解石和白云母，少量泥炭质、绿泥石等。矿石结构有自形—半自形细粒—微细粒结构(图 5a、b)、他形粒状结构、碎裂结构(图 5c)、交代溶蚀结构及包含结构；矿石构造有块状构造、千枚状构造、浸染状构造(图 6a)、脉状构造(图 5d、图 6b)及少量团块状构造等。
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| a、b.自形—半自形细粒状结构；c.碎裂结构；d.细脉浸染状构造。Ⅰ.热液成矿期第一阶段；Ⅱ.热液成矿期第二阶段；Ⅲ.热液成矿期第三阶段。Apy.毒砂；Py.黄铁矿；Thr.闪锌矿；Py1.第一期黄铁矿；Py2.第二期黄铁矿。 图 5 金坑子金矿床矿石结构显微照片 Fig. 5 Micrograph of ore structure of Jinkengzi gold deposit |
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| Ⅰ阶段.黄铁矿呈星点状、浸染状分布；Ⅱ阶段.灰白色石英脉中含自形粒状的黄铁矿；Ⅲ阶段.多金属硫化物呈细脉浸染状分布；Ⅳ阶段.灰白色石英-方解石脉沿裂隙充填。 图 6 金坑子金矿床4个成矿阶段特征 Fig. 6 Characteristics of the four metallogenic stages of Jinkengzi gold deposit |
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根据脉体的矿物共生组合、穿插关系及矿石结构构造等特征，可将金成矿作用过程划分为热液成矿期和表生作用期。热液成矿期又可划分为4个成矿阶段，其中第Ⅱ、Ⅲ阶段为成矿主阶段：Ⅰ.黄铁矿-毒砂-石英(硅化)阶段，自形黄铁矿、毒砂主要呈星点状、浸染状分布于烟灰色石英脉中(图 5a、图 6a)；Ⅱ.石英-黄铁矿-磁黄铁矿阶段，黄铁矿含量增加，呈中粗粒自形粒状分布于灰白色石英脉中(图 6a)，并有少量磁黄铁矿出现；Ⅲ.石英-多金属硫化物阶段，矿物组合以石英为主，黄铁矿含量明显增加，以细粒为主，可见黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等矿物出现，金属矿物呈细脉浸染状分布(图 5d、图 6b)；Ⅳ.石英-碳酸盐阶段，矿物组合以石英、方解石为主(图 6b)，主要充填在近水平的张性裂隙中，为热液成矿最晚阶段，金属含量较少，矿化很弱。
矿区内围岩蚀变发育，主要为硅化、绢云母化、碳酸盐化。硅化与黄铁矿化在矿化各阶段均有发生，其中第Ⅰ阶段硅化石英主要为烟灰色，石英颗粒较细，硅质交代围岩形成烟灰色石英脉，第Ⅱ、第Ⅲ阶段石英主要为灰白色，第Ⅳ阶段石英主要为白色。矿化蚀变主要发育在破碎带中，矿体中心主要以硅化、碳酸盐化为主，两侧为绢英岩化，到围岩绢英岩化逐渐减弱。金属矿物的电子探针波谱分析结果发现，黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、砷黝铜矿、闪锌矿中均含有金，由于金属矿物主要为黄铁矿，因而金主要赋存在黄铁矿中，矿石矿物显示出中温矿物组合特征。从含金矿物的形成时间看，金在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段均有矿化，并随着硅化、黄铁矿化的不断增强，金品位也不断增高，这一特征与该成矿带塘坝金矿床特征表现相似[15-16]。
3 矿床地球化学特征 3.1 样品采集与分析方法为了研究金坑子金矿床成矿流体、成矿物质来源，在金坑子金矿床47号探槽中采集新鲜、具有代表性的样品，其中包括6件包裹体样品，7件H、O同位素样品，6件S同位素样品，对此进行流体包裹体及H、O、S同位素测试分析。
包裹体测温在长安大学成矿作用及其动力学实验室完成。测试仪器为英国Linkam仪器公司生产的TMS600冷热台，测定温度范围为-196~600 ℃，冰点温度测定精度为±0.1 ℃，均一温度测定精度为±0.5 ℃。具体测试过程[17]为：①在显微镜下观察流体片，圈定包裹体较多的重点区域，分解成合适大小，置于样品台中；②先测试包裹体的冰点温度，即使用液氮降温，在包裹体完全冷冻后缓慢升温，仔细观察包裹体在冰点附近的相变，临近相变点时升温速率小于1 ℃/min，此阶段记录其冰点温度；③接着测试均一温度，当升温至包裹体完全均一至液相时，记录相变点温度，即为该包裹体的均一温度。均一温度测定时，开始时的升温速率为20 ℃/min，临近相变点时降至1 ℃/min或0.5 ℃/min。
H、O、S同位素组成在核工业北京地质研究院测试完成，采用MAT-253型气体同位素质谱仪测定。在显微镜下挑选热液成矿期不同阶段的石英和黄铁矿单矿物，纯度达99%以上。H同位素测试分析[18]采用锌还原法测定，首先低温烘干去除吸附水及次生包裹体，随后加热至600 ℃使包裹体爆裂，并提取原生流体包裹体的水，然后使锌与水反应，置换出水中的氢，对H2进行质谱分析。O同位素测试分析[19]采用传统的BrF5分析方法，在真空和高温条件下使BrF5与含氧矿物反应提取矿物氧，并与灼热电阻-石墨棒燃烧转化成CO2气体进行测试。S同位素测试分析时，黄铁矿单矿物以Cu2O作为氧化剂制样，再用V2O5氧化法制备SO2，对释放的SO2进行同位素质谱分析[18-19]。H同位素的分析精度为±1%，O同位素的分析精度为±0.2%，S同位素的分析精度为±0.2%。
3.2 流体包裹体金坑子金矿床热液成矿期不同阶段石英中单个包裹体的测温结果见表 1。结果显示，石英中包裹体类型主要有气液两相包裹体和含CO2的三相包裹体。气液两相包裹体呈负晶形、不规则形、浑圆形等，大小为5~20 μm，充填度(液相的体积比)为65%~90%，流体包裹体的均一温度在156.9~304.0 ℃之间变化，平均值265.8 ℃，盐度变化为0.53%~13.29%；含CO2的三相包裹体一般呈椭圆形，大小为7~40 μm，CO2相(VCO2+LCO2)所占比例为10%~35%，流体包裹体的均一温度在155.6~290.1 ℃之间变化，平均值242.7 ℃，盐度变化为2.42%~10.72%。两种包裹体均一温度范围及流体盐度基本一致，在流体均一温度和盐度直方图(图 7)中，成矿温度主要集中在190~310 ℃之间，盐度主要集中在2%~14 %之间，显示出成矿作用具有中温、中低盐度特征，与矿石矿物组合显示出的中温特征一致。初融温度平均为-20.5 ℃，成矿流体为NaCl-H2O-CO2体系。
| 序号 | 样品号 | 寄主矿物 | 均一温度/℃ | 冰点温度/℃ | 类型 | 盐度(w(NaCl))/% | 成矿阶段 |
| 1 | TB-80 | 石英 | 234.8~286.3 249.3~281.9 |
-6.4~2.8 3.9~6.1 |
两相 三相 |
4.65~9.73 4.50~10.72 |
Ⅱ |
| 2 | TB-81 | 石英 | 240.9~304.0 255.1~283.8 |
-9.0~-2.7 5.0~8.8 |
两相 三相 |
4.49~12.85 2.42~9.08 |
Ⅱ |
| 3 | TB-82 | 石英 | 156.9~257.0 155.6~268.9 |
-9.4~-0.3 5.1~7.9 |
两相 三相 |
0.53~13.29 4.13~8.91 |
Ⅲ |
| 4 | TB-85 | 石英 | 260.9~294.1 256.7~290.1 |
-8.4~-3.7 8.1~8.2 |
两相 三相 |
6.00~12.16 3.57~3.76 |
Ⅰ |
| 5 | TB-86 | 石英 | 252.7~287.1 | -8.4~-3.7 | 两相 | 6.01~12.16 | Ⅱ |
| 6 | TB-87 | 石英 | 167.0~280.0 | 6.1~8.5 | 三相 | 3.00~7.31 | Ⅲ |
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| 图 7 金坑子金矿床流体包裹体均一温度与盐度直方图 Fig. 7 Homogeneous temperature and salinity histogram of fluid inclusions of Jinkengzi gold deposit |
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金坑子金矿床H、O同位素测试结果见表 2。由表 2可知：δDH2O-VSMOW值范围为-81.4‰~-67.5‰，极差为13.9‰，平均为-74.4‰；δ18O石英-VSMOW值范围为15.6‰~21.7‰，极差为6.1‰，平均为19.6‰。本文根据石英中流体包裹体的均一温度和矿物-水的O同位素方程来计算流体的δ18O值。石英-水的O同位素分馏公式[20]为1000ln α=3.38×106T-2-3.40(α为石英与水之间18O的分馏系数，T为绝对温度)，根据该公式计算得出本矿床石英矿物中水的O同位素组成δ18OH2O-VSMOW介于7.96‰~10.77‰之间，极差为2.81‰，平均为10.0‰。
| 序号 | 样品号 | 测试矿物 | δDH2O-VSMOW/‰ | δ18O石英-VSMOW/‰ | 温度/℃ | δ18OH2O-VSMOW/‰ | 成矿阶段 |
| 1 | TB-80 | 石英 | -76.7 | 20.1 | 236.70 | 10.50 | Ⅱ |
| 2 | TB-81 | 石英 | -74.1 | 20.5 | 231.02 | 10.60 | Ⅱ |
| 3 | TB-82 | 石英 | -67.5 | 20.8 | 228.52 | 10.77 | Ⅲ |
| 4 | TB-85 | 石英 | -73.7 | 15.6 | 280.29 | 7.96 | Ⅰ |
| 5 | TB-86 | 石英 | -76.3 | 19.5 | 239.13 | 10.02 | Ⅱ |
| 6 | TB-87 | 石英 | -71.3 | 21.7 | 208.70 | 10.54 | Ⅲ |
| 7 | TB-90 | 石英 | -81.4 | 18.7 | 247.58 | 9.64 | Ⅱ |
成矿热液中最主要的矿化剂是硫，矿床中的主要金属矿物是硫化物，一般可将S同位素用作矿床成因和成矿物理化学条件的指示剂[21]。硫化物δ34S值可被直接用于讨论矿石的硫源，进而揭示成矿流体或成矿金属的来源，并讨论矿床成因[22]。金坑子金矿床矿石中硫化物主要有黄铁矿、毒砂，少量方铅矿、闪锌矿等，但毒砂、方铅矿及闪锌矿主要包裹在黄铁矿或分布于黄铁矿裂隙中，且粒度很小，未能选出单矿物。因此，本文选用热液成矿期不同阶段的黄铁矿进行了S同位素测试。
金坑子金矿床黄铁矿单矿物S同位素测试分析结果见表 3。δ34SVCDT值变化范围为-0.7‰~0.6‰，极差1.3‰，平均0.03‰。
| 序号 | 样品号 | 测试矿物 | δ34SVCDT/‰ | 成矿阶段 |
| 1 | TB-81 | 黄铁矿 | 0.6 | Ⅱ |
| 2 | TB-82 | 黄铁矿 | 0.2 | Ⅲ |
| 3 | TB-84 | 黄铁矿 | 0.1 | Ⅰ |
| 4 | TB-85 | 黄铁矿 | 0.2 | Ⅰ |
| 5 | TB-86 | 黄铁矿 | -0.7 | Ⅱ |
| 6 | TB-87 | 黄铁矿 | -0.2 | Ⅲ |
前人研究指出，通常花岗质岩浆平衡水的δ18O为5.5‰~12‰[23]。金坑子金矿床矿石的H、O同位素组成表明，样品中流体的δ18OH2O-VSMOW=7.96‰~10.77‰，与花岗质岩浆平衡水的δ18O值范围基本一致；同时所测得的成矿阶段中的δDH2O-VSMOW在-81.4‰~-67.5‰之间，基本上处于岩浆水的范围-80‰~-50‰中。在反映流体来源的H、O同位素图解(图 8)上，可见样品大部分落在原生岩浆水范围内及其附近，表明成矿作用主要以岩浆流体为主，随着成矿作用的进行，晚期大气降水增多，成矿过程中应有地层层间水的加入。结合西秦岭南成矿亚带成矿作用在空间上与印支末期岩浆作用关系密切的特点[4, 24]，认为本矿床及西秦岭南成矿亚带金矿床的形成与岩浆热液活动关系较为密切。
前人研究认为，如果一个矿床δ34S值的变化范围不超过10‰，即可说明矿石的硫源是单一的，均一化程度非常高[25]。金坑子金矿床δ34SVCDT同位素组成直方图见图 9，图中显示δ34SVCDT值变化范围很小，极差仅为1.3‰，表明矿床成矿流体中的S同位素来源较单一，分馏彻底。通常用矿物的δ34SVCDT平均值代表热液的总硫值[18]，该矿床δ34SVCDT值变化范围为-0.7‰~0.6‰，极差为1.3‰。一般认为，与深源岩浆活动有关的矿床S同位素组成通常接近于零且变化较小[26]，因此本矿床S同位素的总硫值及变化范围与深源岩浆硫特征基本一致。但从光片观察发现，围岩中可见草莓状黄铁矿，矿石中部分黄铁矿可见环带结构(图 5d)，其边部结晶较好，为热液期形成，其核部则为地层中来源的黄铁矿，表明矿床除深源岩浆硫，还有一部分硫来源于地层，因其结晶程度较差而未被挑选进行S同位素测试。前人[4, 23]对阳山金矿床不同特征的黄铁矿S同位素研究发现，黄铁矿δ34S值变化范围很大，而毒砂、辉锑矿δ34S值变化范围较小，显示出除岩浆硫外，还有部分地层硫的参与。结合区域研究成果认为，本矿床中的硫主要来自深源岩浆硫，并有部分地层硫的参与，这与该成矿带其他矿床硫来源特征一致[4, 15, 26-29]。
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| 图 9 金坑子金矿床黄铁矿硫同位素组成直方图 Fig. 9 Histogram of sulfur isotope composition of pyrite in Jinkengzi gold deposit |
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从金坑子金矿床野外地质特征观察结果看，矿体产于岩性不整合界面附近(数米范围)的断裂破碎带中，与阳山、塘坝等金矿床均分布于勉略缝合带及其附近，严格受深大断裂构造控制，在次生断裂或不整合界面中成群平行产出。前人对西秦岭地区其他金矿床构造与成矿关系进行研究后认为，区域性深大断裂控制着金矿床的分布，是导矿构造，矿体受晚期多重次级构造或结构面等复合控矿控制[7]。可见，不同级次的构造控制着金矿床的分布与矿体的就位具有普遍规律。
本矿区金矿赋矿围岩主要为泥盆系三河口组，矿体受灰岩与千枚岩岩性不整合界面及断裂破碎带控制，地层中Au品位为(18~68)×10-9，是克拉克值(4×10-9)的4~16倍，区域上部分金矿床S同位素具有地层硫的特征，地处同一成矿带的阳山、塘坝金矿床赋矿地层也为泥盆系[4, 16, 30]。因此地层对金矿成矿作用的控制：一方面体现在为金矿的形成提供了部分成矿物质；另一方面，本矿区灰岩与千枚岩等岩性不整合界面上的破碎带，既是物理界面也是化学界面，是有利的成矿部位。西秦岭地区金矿床同样表现出一定的层控性特征，主要赋矿地层为寒武系、泥盆系和三叠系[7]。
金坑子金矿床矿体在空间上与花岗斑岩脉的关系密切，金矿化较好的地段一般都发育花岗斑岩脉，这与处于同一成矿带的阳山金矿床具有一定的相似性；本矿床部分岩脉也具有一定的矿化蚀变，有的脉岩即为矿体。H、O同位素组成显示成矿流体早期主要来源于岩浆流体，晚期有大气降水的加入；结合矿石结构构造特征及区域研究成果，S源具有深源岩浆硫与地层硫混合的特点。
矿床流体包裹体测温、矿石矿物组合及围岩蚀变特点显示成矿作用具中温特征，成矿流体具中低盐度的特点，为NaCl-H2O-CO2体系，与金矿化关系较密切的围岩蚀变有硅化、绢云母化。矿石矿物组合与中温岩浆热液矿床的矿石组合一致。与阳山金矿床的矿石组成有所不同，未见辉锑矿，显示成矿物质来源存在差异。
以上特征表明，金坑子金矿床成矿作用与岩浆作用密切相关，岩浆活动为本区金的成矿作用提供了主要的成矿流体、成矿物质及热动力来源，这与该成矿带其他矿床的成因类似。因此，该矿床成因类型为中温热液脉型金矿床。
前人分别对阳山金矿床、塘坝金矿床的成矿花岗斑岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，阳山金矿床花岗斑岩年龄为(214.8±6.4)Ma[4]，塘坝金矿床花岗斑岩年龄为(212.8±2.7)Ma[29]，这与前人[30]研究的西秦岭中酸性岩体的主期成岩年代(220~200 Ma)一致，均属于印支晚期岩浆作用产物。金坑子金矿床花岗斑岩特征及矿床地质特征与阳山金矿床、塘坝金矿床基本一致，并处于同一成矿带上，因此也应为印支晚期岩浆热液成矿作用的产物。
华北板块、扬子板块在三叠纪发生碰撞、挤压[31-32]，导致地壳发生了强烈的变形。印支末期西秦岭地区由挤压向张性环境转变[33]，早期碰撞挤压导致地壳增厚，晚期岩石圈拆沉、软流圈上涌等，使下地壳温度升高发生部分熔融[31]，这一碰撞作用使早期沉积的泥盆系、三叠系复理石沉积岩以及寒武系中基性火山岩发生低绿片岩相变质作用和褶皱，而且使其被逆冲作用强烈变形，与此同时形成了大规模的逆冲-走滑断层、韧脆性-脆性剪切带以及与之配套的次一级的构造体系[34]，为岩浆侵入、流体的运移和沉淀成矿提供了通道和场所。在印支末期伸展构造背景条件下，深源岩浆沿深大断裂(文县—康县断裂带)向上运移，岩浆在层间破碎带或断裂带中就位[4]，随着物理化学条件的变化，岩浆从深部带来的成矿物质和流体与岩浆发生水岩分离，逐步富集呈含矿热液并携带成矿物质继续上侵，在岩浆作用提供的热驱动下，地层建造水开始循环并不断萃取围岩中的成矿物质，与岩浆流体不断混合运移，在有利的成矿构造面(岩脉与围岩接触带及岩脉附近的断裂破碎带)矿质沉淀、富集成矿[35]。从而本矿床成矿流体早期可能主要为岩浆水，晚期大气降水增多，成矿作用过程中应有地层建造水的加入；温度和盐度不断随成矿作用进行不断降低，成矿物质主要来源于地壳深部，并有部分地层物质的加入，这一分析与区内地质特征基本吻合。
5 结论1) 金坑子金矿床赋矿地层是泥盆系三河口组，具有一定的层控特征，花岗斑岩脉与金矿化在空间上关系密切，矿体主要产于花岗斑岩脉附近的断裂破碎带中，成矿作用受地层、岩体和断裂构造的控制。
2) 金坑子金矿床的流体包裹体测温及矿石矿物组合、围岩蚀变特征研究结果表明，成矿热液具有中温、中低盐度和富含CO2的特点。H、O、S同位素特征表明成矿作用早期流体主要来源于深源岩浆水，成矿晚期有大气降水的加入，成矿物质主要来源于深部岩浆，并有地层物质的加入。
3) 金坑子金矿床成因类型为印支晚期与岩浆作用有关的中温热液脉型金矿床。
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