地球化学省(Geochemical Province)被定义为相对较大范围的一套岩石，这套岩石化学组分与地壳的均值有显著的不同，这个省的位置及其范围可以提供具有相当经济意义的初始勘查靶区(Hawkes and Webb, 1962)。Xie和Yin(1993)和王学求(2001)将不同规模的地球化学模式依照规模大小从小到大依次为：局部异常(0.n~100 km²)、区域异常(100~1000 km²)、地球化学省(1000~10000 km²)、地球化学巨省(10000~100000 km²)、地球化学域(100000~1000000 km²)、地球化学洲(＞1000000 km²？)。随着一些国家或地区大面积高质量地球化学数据的产生，并绘制出地球化学图，世界范围内相继发现了一批地球化学省并掀起对地球化学省的成因研究(Bölviken et al., 1990; Plant et al., 1990, 2003; Swennen and van der Sluys，1998; Reimann and Melezhik, 2001; 王学求等，2007; 师淑娟等，2009)。王学求等(2013)利用1：20万区域化探全国扫描计划数据以及部分地区所开展的1：100万地球化学填图数据，在全国共圈定了15处金的地球化学省集中区，并认为地球化学省的形成是由高背景岩石、成矿作用和矿床风化作用产生元素次生分散相互叠加的结果。

秦岭造山带属中国最重要的矿产资源储集地，被誉为中国的“金腰带”(Chen and Santosh, 2014)。本次研究收集了秦岭地区(32°~35°N；103°~113°E)水系沉积物和岩石的金测量数据，其分别来自于区域化探全国扫面计划(Regional Geochemistry-National Reconnaissance，RGNR)和全国地球化学基准计划(China Geochemical Baselines，CGB)，其中水系沉积物样品69359个，岩石样品602个。利用这些数据绘制秦岭地区水系沉积物和岩石金的地球化学分布图，将面积大于1000 km²的水系沉积物金地球化学异常圈定为金的地球化学省，描述这些地球化学省的空间分布和地质特征及其与金矿集区和岩石金含量的时空对应关系。

1 秦岭地区区域地质概况

东西向延伸，长约2000 km的秦岭-大别-苏鲁造山带是中国大陆的脊梁(许志琴等，2015)。秦岭造山带位于华北克拉通和扬子克拉通之间，向西北、西南和东部延伸分别与祁连造山带、松潘-甘孜造山带和大别-苏鲁造山带相连(Chen and Santosh, 2014; Dong and Santosh, 2016)。有学者对勉县-略阳和商南-丹凤两条板块缝合带的研究和厘定，提出了秦岭造山带为“三块夹两缝”的构造划分方案，即华北克拉通，秦岭微板块和扬子克拉通，相互之间分别被商丹和勉略

两条古蛇绿构造混杂岩带所分割(张国伟等，1995; Meng and Zhang, 2000)。根据这两条缝合带和其他主要的断裂构造，秦岭造山带可进一步分为华北克拉通南缘(华熊块体)、北秦岭造山带、南秦岭造山带、扬子克拉通北缘等4个构造单元(陈衍景等，2004)，其边界断裂由北向南分别是三门峡-宝鸡断裂、栾川断裂、商南-丹凤断裂、勉县-略阳断裂和龙门山-大巴山断裂(图 1)。大致以宝成铁路为界，南秦岭造山带可进一步划分为东秦岭和西秦岭。东秦岭以中深构造层次交织出现为特色，除残存的零散古老中深变质岩块外，广泛分布显生宙上覆岩层；西秦岭则以中浅构造层次为主，保存完好的古生代-中生代岩层与构造，自东而西依次出露造山带深、中、浅不同构造层次(张国伟，1991)。

秦岭造山带经历了长期的演化，伴随多期构造活动而发生成矿作用，以成矿规模大、时间跨度大、矿床类型多、保存条件复杂为特征(Chen and Santosh, 2014)。秦岭地区不同成因类型的矿床在空间上存在明显的东西向差异，从东到西赋矿地层由老渐新，容矿岩石变质程度由强变弱，围岩蚀变由强变弱(朱赖民等，2008)。东秦岭和华熊块体的矿床与岩浆岩体关系密切，主要类型有斑岩型-矽卡岩型钼(钨)矿床、火山喷流型块状硫化物矿床、岩浆热液脉型金矿床等中高温热液矿床(张正伟等, 2001, 2007; 李永峰等，2005; 朱广彬等，2005; 李诺等，2007; 白凤军和肖荣阁，2009; 张元厚等，2010)。西秦岭和松潘—甘孜造山带主要为喷流-沉积型铅锌矿床和卡林-类卡林型金矿床，矿体主岩以泥盆系、志留系和三叠系沉积岩为主，未经深度变质(Mao et al., 2002; 陈衍景等，2004; 胡乔青等，2013; Liu et al., 2015; 高卫宏等，2016)。

2 数据来源和处理

本文分别收集了秦岭地区区域化探全国扫面计划和全国地球化学基准计划的水系沉积物和岩石的金地球化学测量数据。区域化探全国扫面计划使用水系沉积物作为采样介质，采样密度为1 km²采集1个样品，每4 km²组合成1个样品进行分析，测试了包括金在内的39中元素(谢学锦，1979; Xie et al., 1997)。全国地球化学基准计划以80 km×80 km作为中国基准网格(China Reference Network Grid)，每个网格大小相当于一个1：20万图幅，采集了各1：20万图幅内不同时代沉积岩、岩浆岩和变质岩样品，测试包括金在内的76种元素(王学求等，2010; Wang and the CGB Sampling Team，2015)。

对水系沉积物原始金的分析数据成图后没有发现边界效应，因此不需要对原始数据进行调平处理。以每1：2.5万图幅区计算得到一个均值，即相当于每100 km²一个新数据。根据上述方法共得到新的水系沉积物数据2559个(图 2)，后文所涉及的水系沉积物数据皆为计算所得新数据。将上述计算得到的金的水系沉积物数据在Mapgis 6.7系统中对数据进行网格化处理后生成地球化学图，网格化模型采用距离幂函数反比加权，数据搜索模式采样8方向，搜索半径为25 km。地球化学图的编制采用百分位数的分级方法：2.5%，25%，50%，75%，85%，95%，97.5(表 1)。选取百分位数为85%，95%，97.5%所对应的含量线作为外、中、内带进行金异常的圈定。根据秦岭地区岩石金的测量数据，同样在Mapgis 6.7中生成岩石金地球化学分布图，利用不同色阶的小圆点来表示金元素所具有的含量级次。色阶级次的划分依然采用百分位数的分级方法：2.5%，25%，50%，75%，85%(表 1)。最后对整个秦岭以及各个构造带内的水系沉积物和岩石金的地球化学测量数据进行统计，绘制相关的折线图和箱图，以便进行水系沉积物和岩石金含量的时空分布对比研究。

3 结果和讨论 3.1 水系沉积物金的地球化学空间分布

秦岭地区水系沉积物金的背景值为1.66×10^-9，均值为2.49×10^-9(表 1)，明显高于全国的水系沉积物金的背景值(1.32×10^-9)和均值(2.03×10^-9)(迟清华和鄢明才，2007)。以水系沉积物金含量大于3.08×10^-9为边界圈定金的地球化学异常，金异常主要位于松潘—甘孜造山带，西秦岭造山带和华熊块体，另外在柞水、镇安、安康一带有零星串珠状分布(图 3)。秦岭地区水系沉积物金的地球化学异常具有多层套合的结构特征。多层套合结构是指一系列由高到低多层套合异常组成的区域地球化学分布模式，即局部异常被区域异常所包裹，而区域异常又依次被更大规模的地球化学省所包裹(王学求等，2013)。本文将面积大于1000 km²的异常区圈定为金的地球化学省，在图 3中共圈定了11处金的地球化学省，各金的地球化学省内往往也是金矿床密集产出的部位。根据它们所处的地理位置，将这些金的地球化学省从西到东分别描述为：康县-文县-松潘金的地球化学省(Au1)、陇南-舟曲金的地球化学省(Au2)、礼县金的地球化学省(Au3)、西和-成县金的地球化学省(Au4)、两当金的地球化学省(Au5)、徽县金的地球化学省(Au6)、留坝-太白金的地球化学省(Au8)、周至金的地球化学省(Au8)、潼关-灵宝金的地球化学省(Au10)、嵩县-洛宁金的地球化学化学省(Au11)。这11处金的地球化学省的各项参数统计见表 2。现将各金的地球化学省的空间分布、地质特征及相关的金矿床描述如下：

(1) 康县-文县-松潘金的地球化学省(Au1):位于勉县-略阳断裂和龙门山-大巴山断裂西部所夹持的范围内，向西南终止于松潘县附近，异常面积达19590 km²。出露的地层主要为元古宇、泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系，岩性包括石灰岩、变质砂岩、沙质泥质板岩、千枚岩等，另外有少量超基性岩和花岗岩脉产出。在康县和略阳县境内分别发现产于中下泥盆统的尚家沟和铧厂沟造山型金矿；在文县境内发现产于中泥盆统的阳山超大型类卡林型金矿；在松潘县境内发现产于中上三叠统的东北寨和桥桥上等大中型卡林型金矿。

(2) 陇南-舟曲金的地球化学省(Au2):沿着陇南市、舟曲县和迭部县展布，浓集中心位于舟曲县城附近，异常面积为3572 km²。出露的地层主要为志留系、泥盆系、石炭系和二叠系，岩性主要为砂岩、石灰岩、白云岩、板岩和千枚岩等。岩浆活动较弱，主要为裂隙贯入，呈脉状、瘤状，多为花岗闪长岩类。在舟曲县境内发现有产于中泥盆统的坪定金矿。

(3) 礼县金的地球化学省(Au3):位于礼县的西北部，面积为1360 km²。出露的地层主要是泥盆系，石炭系和志留系，岩性为砂岩，石灰岩和千枚岩。该地球化学省的中部有中川花岗岩体出露，岩体的周边有若干与花岗岩密切相关的产于石炭系和泥盆系的金矿，如李坝、金山、马泉和杜沟等大中型金矿床。

(4) 西和-成县金的地球化学省(Au4):位于西和县与成县接壤处，面积为1024 km²。出露的岩石主要为泥盆系和石炭系的长石石英砂岩、砂质灰岩、粉砂质泥岩和千枚岩等，另有少量斑状花岗闪长岩等侵入岩体出露。该区主要的金矿有：产于中下泥盆统的卡林型金矿，如安家岔金矿；和产于中泥盆统千枚岩中的石英脉型金矿床，如小沟里和三洋坝金矿。

(5) 两当金的地球化学省(Au5):位于两当县和天水市之间，处于商南-丹凤断裂带上，面积为2747 km²。沿商南-丹凤深大断裂带出露的是下古生界地层以及碱长花岗岩和花岗闪长岩等。该区金矿床多赋存于下古生界绿片岩相变质火山岩中，发现金矿床数十处，如李子园和太阳寺等造山型金矿。

(6) 徽县金的地球化学省(Au6):位于徽县南部和东部地区，面积为2454 km²。出露的地层主要为志留系和泥盆系，岩性主要包括长石石英砂岩、泥岩和石灰岩。金矿化主要位于徽县和留坝县之间东西向的断陷带，产于泥盆系和石炭系中，已发现有粉坊湾梁和通天坪等中小型金矿床以及几十处金矿(化)点。

(7) 略阳-勉县金的地球化学省(Au7):位于略阳和勉县之间，勉县-略阳断裂带之南，面积1170 km²。出露地层主要是元古宇，岩性为灰岩、页岩、千枚岩和片麻岩等，另有少量安山玢岩、玄武玢岩等火山岩出露。有斜长花岗岩，花岗岩、超基性岩和辉石橄榄岩等侵入岩体出露。主要的金矿床类型有：与超基性、中基性岩侵入活动有关的金矿，如煎茶岭金矿；和与元古宇浅海火山岩相细碧角斑岩相关的金矿，如东沟坝金银多金属矿床。

(8) 留坝-太白金的地球化学省(Au8):位于留坝县和太白县接壤处，面积1122 km²。出露的地层主要为泥盆系和石炭系，岩性包括板岩、千枚岩、变质砂岩、大理岩、片岩和片麻岩等。在该地球化学省的东部和南部有大量岩浆岩出露，主要为花岗闪长岩、角闪石花岗岩和闪长岩等。金矿床主要是与深源异常高压流体有关，产于钠长角砾岩中的隐爆角砾岩型金矿，如双王金矿。

(9) 周至金的地球化学省(Au9):位于周至县南部，面积3237 km²。出露的地层主要为元古宇、泥盆系和石炭系，岩性包括片理化变质石英砂岩，石英片岩、变质砂岩、泥质板岩，灰岩等。出露的岩浆岩主要有片麻状黑云母花岗岩，花岗闪长岩、辉石闪长岩和角闪岩等。金矿床主要产于泥盆系浅变质沉积建造中，如马鞍桥金矿。

(10)潼关-灵宝金的地球化学省(Au10):主体位于潼关县和灵宝市境内，面积5346 km²。出露的岩石主要有太古宇的斜长片麻岩和混合岩，元古宇的砂岩、板岩和白云岩，寒武系的白云岩和石灰岩，以及大量花岗伟晶岩、混合花岗岩、二长花岗岩、正长岩、辉绿岩等岩浆岩出露。金矿床主要在太古宙变质岩层内呈脉状密集产出，且同燕山期花岗岩类具密切的时空分布关系，包括大湖、文峪、桐峪等大型金矿。

(11)嵩县-洛宁金的地球化学化学省(Au11):位于嵩县和洛宁县接壤部位，面积2777 km²。出露的地层主要有太古宇的混合岩化片麻岩和元古宇的安山玢岩，流纹斑岩，火山碎屑岩等。岩浆岩主要有石英闪长岩、黑云母花岗岩和斑状花岗正长岩，另有少量石英脉、辉长-辉绿岩脉出露。金矿床类型有：产于元古宇熊耳群火山岩中的造山型金矿，如上宫和北岭金矿等；和产于燕山期火山隐爆角砾岩筒内的爆破角砾岩型金矿，如祁雨沟金矿等。

若以百分位数的75%(2.32×10^-9)圈定金的地球化学异常，则整个西秦岭和松潘—甘孜造山带内金的地球化学异常将连成一片，形成金的地球化学域(图 3)。局部异常的形成主要来成矿作用或矿床风化产生元素的点源分散。区域异常的形成既来自于矿床或矿体，也来自于矿床周围原生晕的分散。地球化学省甚至规模更大地球化学异常的形成已无法用来自于矿床或矿体的点源分散来进行解释，它们的形成无疑反映了元素在地壳中分布的不均匀性(王学求，2001)。

3.2 岩石金的地球化学时空分布特征

秦岭地区岩石金的地球化学空间分布图(图 4)上显示红色圆点(百分位数大于85%)在华北克拉通、扬子克拉通和华熊块体内的个数较少，在其他构造带内分布较多，尤其在西秦岭的成县、西和县、礼县和岷县一带。迟清华和鄢明才(2007)给出了中国东部各种类型岩石金的丰度值，主要包括酸性岩(0.53×10^-9)、中性岩(0.85×10^-9)、基性-超基性岩(0.80×10^-9)、火山碎屑岩(0.53×10^-9)，砂岩(1.0×10^-9)、泥页岩(1.4×10^-9)、石灰岩(0.48×10^-9)、大理岩(0.42×10^-9)、硅质岩(2.0×10^-9)、板岩(1.2×10^-9)，千枚岩(0.93×10^-9)，片岩(1.2×10^-9)，片麻岩(0.65×10^-9)和麻粒岩(1.2×10^-9)。秦岭地区采集的岩石中包括了上述所有的岩石类型，但该区岩石金的背景值仅为0.53×10^-9(表 1)，除与酸性岩、石灰岩、大理岩金的丰度相近外，明显低于中国东部其他类型岩石的金丰度。

整个秦岭地区各个时代地层和岩浆岩中金的背景值较高的有第三系(1.2×10^-9)、侏罗系(1.04×10^-9)、志留系(0.8×10^-9)、白垩系(0.76×10^-9)和泥盆系(0.65×10^-9)，较低的有石炭系(0.34×10^-9)、超基性岩(0.37×10^-9)和酸性岩(0.39×10^-9)(图 5a；表 3)。华北克拉通和扬子克拉通内，岩石金的背景值总体较低，仅在侏罗系和白垩系中略高(图 5b、5h)，这与该区水系沉积物金的地球化学分布均处于低值区(图 3中浅蓝和蓝色)相一致。华熊块体内岩石金的背景值较高的是酸性岩(1.22×10^-9)和太古宇(1.09×10^-9)(图 5c)，同样该区金矿床主要产于太古宙变质岩层内且与花岗岩类具密切的时空分布关系。北秦岭造山带内金背景值较高的是第三系(1.73×10^-9)，白垩系(1.53×10^-9)和奥陶系(1.28×10^-9)，但是这3个地层在北秦岭造山带出露较少(共14件样品)，而出露最多的酸性侵入岩的金背景值仅0.29×10^-9，显然北秦岭造山带整体为一低金背景值的构造带(图 5d)。西秦岭造山带内除中、酸性侵入岩体中金的背景值较低外，其他岩层金的背景值均较高(图 5e)。西秦岭地区金矿床多赋存在志留系、泥盆系和三叠系的事实，与这些地层中有较高的金含量，是本地区重要的矿源层密切关系。东秦岭造山带内岩浆侵入岩不仅出露面积大，采集样品多，而且金背景值总体较高，其中中性岩的金背景值达1.07×10^-9(图 5f)，因此，东秦岭的金矿成矿物质来源可能与岩浆热液活动关系密切。另外，东秦岭造山带内的志留系(0.97×10^-9)和泥盆系(0.75×10^-9)、也具有出露面积大，金背景值高的特点，可能也是该区金成矿的矿源层。西秦岭造山带内金矿床的成矿年龄为220~100 Ma的燕山期，以170 Ma为高峰(陈衍景等，2004)。西秦岭和东秦岭造山带内侏罗系、白垩系和第三系的金背景值均较高，可能与它们均形成于大规模金成矿期或成矿期后，继承了高金含量的物源组分有关。松潘—甘孜造山带内金背景值较高的是寒武系(1.69×10^-9)、志留系(1.39×10^-9)和元古宇(0.7×10^-9)(图 5g)，这些地层也是该地区金矿主要的赋矿层位。总之，秦岭地区各构造带内金矿体赋存的地层或岩体，往往也具有较高的金背景值，有了这样巨量的金属供应才有可能在漫长地质时期内经过各种规模的地质过程逐步富集成矿。

3.3 水系沉积物和岩石金含量对比研究

秦岭地区水系沉积物和岩石金的背景值分别为1.66×10^-9和0.53×10^-9，水系沉积物与岩石金背景值的比值为3.13，显示在次生风化过程中金从岩石到水系沉积物具有明显的富集作用。秦岭地区水系沉积物和岩石中金含量的频率直方图和箱图(图 6)显示水系沉积物和岩石的金分析数据大致具对数正态分布特征，但水系沉积物金含量在百分位数25%到75%处较集中，而岩石中在该范围内较分散。水系沉积物中金含量仅有少量的下部温和异常值，但有大量连续排列的上部温和异常值，甚至包括大量上部极端异常值，与在图 3中圈定了十几个金的地球化学省相一致。岩石中金含量仅有一个下部温和异常值和少量的上部温和异常值，这与CGB在岩石采集过程中避免采集那些有矿床产出区域的样品有关。

根据各构造带内水系沉积物和岩石金含量的统计参数(表 4)绘制相关箱图(图 7)。水系沉积物金背景值较高的构造带是西秦岭造山带(2.11×10^-9)和松潘—甘孜造山带(2.27×10^-9)，同样岩石金背景值在这2个构造带中也较高，分别为0.81×10^-9和0.70×10^-9。各构造带中水系沉积物金背景值的变化与岩石金背景值变化基本一致(图 7)，显示水系沉积物中金的背景值受岩石金背景含量的制约。形成大型-超大型矿床的必要条件是要有巨量的成矿物质供应和聚集(王学求，2000; 刘大文，2002; 谢学锦等，2002)，而地球上某些或某种元素高含量的巨大岩块，能为矿床的形成提供必要的物质基础。秦岭地区卡林-类卡林型金矿集中于商南-丹凤断裂与龙门山-大巴山断裂之间的西秦岭和松潘—甘孜造山带内(陈衍景等，2004)，与该区能提供金成矿与初始矿源层(如志留系和泥盆系)有密切关系。

秦岭地区水系沉积物和岩石中金地球化学时空分布研究对于了解巨量金元素聚集就位机制，金的区域成矿规律和聚焦找矿靶区具有重要意义。高背景岩石提供了成矿元素的初始矿源层，成矿过程带入成矿元素或使矿源层中成矿元素进一步活化、迁移和富集，矿床风化产生元素的点源分散促使形成具有多层套合的地球化学异常。秦岭地区大部分已知的金矿床均位于金的地球化学省内，表明聚焦上述所圈定的11个金的地球化学省是该区重要的找矿方向。秦岭地区金矿体赋存的地层或岩体，往往也具有较高的金背景值，各金的地球化学省内具高金背景值的地层或岩体是有利的找矿部位。

4 结论

(1) 秦岭地区水系沉积物金的背景值和均值明显高于全国水系沉积物金的背景值和均值，说明该区是重要的金元素富集区；以金地球化学异常面积大于1000 km²为准，共圈定11处金的地球化学省。

(2) 秦岭地区岩石金背景值较高的地层有第三系、侏罗系、志留系、白垩系和泥盆系。侏罗系、白垩系和第三系形成于大规模金成矿期或成矿期后，高金含量的物源组分可能是这些地层富集金的主要原因。秦岭特别是西秦岭地区金矿床多赋存在志留系、泥盆系和三叠系的地质事实，与这些地层中具较高的金背景值密切关系。

(3) 秦岭地区水系沉积物与岩石金的背景值比值为3.13，显示在次生风化过程中金从岩石到水系沉积物具有明显的富集作用。各个构造带中水系沉积物金背景值的变化与岩石金背景值变化基本一致，水系沉积物中金的背景值受岩石金背景含量的制约。

致谢: 王玮工程师、周建工程师和聂兰仕高级工程师在数据收集过程中给予支持和帮助，迟清华教授级高工在论文编写过程提出众多宝贵意见和建议，在此一并致谢!