2021, Vol. 37
2. 中国地质调查局发展研究中心, 北京 100037;
3. 陕西地矿局第一地质队有限公司, 安康 725000
2. Development and Research Center, China Geological Survey, Beijing 100037, China;
3. Geological Team No. 1 of Shaanxi Bureau of Geology and Mineral Resources, Ankang 725000, China
南秦岭石泉-汉阴金矿带已发现黄龙、鹿鸣、柳坑、长沟、酒店和羊坪湾等众多金矿床，建成多个生产矿山，显示出良好的成矿潜力(樊秉鸿和杨文思，1991；白龙安，2005；李希等，2011；王鹏等，2018；张永强等，2018；赵玉社等，2020)。区内矿床产于凤凰山-牛山隆起北西侧下志留统梅子垭组浅变质强变形的细碎屑岩中，主要岩性为云母石英片岩、绢云石英片岩、绢云千枚岩等。该区域经历了多期构造运动，构造较为复杂(李春昱，1980；张国伟等, 2001, 2015, 2019；杨经绥等，2010；张俊良等，2013；陈虹等，2014；陈鹏和施炜，2015；杨兴科等，2016)，且对于区内金矿床控矿构造及矿床成因还存在争议：部分研究者认为矿带及矿床主要受韧-脆性剪切带的控制，主要金矿床类型为韧-脆性剪切带型金矿床(冯明伸和杨建东，1994；杨经绥等，2010；陈虹等，2014；陈鹏和施炜，2015；张国伟等，2019)，金成矿作用与区域S2面理关系密切(韩珂等，2018；张国伟等，2019)；另一些学者认为矿床成因类型为沉积变质-热液叠加改造型矿床(杨经绥等，2010；陈虹等，2014；张国伟等，2019)，或与韧性剪切带有关的构造蚀变岩型矿床(冯明伸和杨建东，1994)。
尽管前人对该区域金矿床地质特征和控矿构造进行了较多的研究，对各矿床矿区内的脆-韧性剪切构造与成矿作用之间的关系有了一定的认识，但由于区内经历多期构造运动(张国伟等，2019)，变形变质作用叠加，不同期次面理置换复杂，且不同区域面理置换强弱不同，致使对该成矿带不同矿区内的面理期次划分还不统一，对矿区内控矿构造研究也不够深入；其次，以往对控矿构造的研究主要针对单个矿床进行，没有把该成矿带构造的几何学、运动学特征作为一个整体来进行考虑，对控矿构造的性质认识还不统一；第三，仅对构造与成矿作用的关系讨论较多，而对于区域岩浆、构造、成矿作用三者之间的耦合关系研究还较少，影响了南秦岭整装勘查区的成矿规律研究及找矿勘探工作。
近年来，笔者承担了中国地质调查局发展研究中心整装勘查综合研究项目“南秦岭东段金矿带典型矿床与成矿规律研究”工作，按照“三位一体”找矿预测模型中的成矿构造和成矿结构面的研究方法(张国伟等，2019)，在野外对区域构造、控矿构造几何学、运动学特征研究的基础上，室内结合显微构造特征，对构造与成矿作用的关系进行了的研究，对控矿构造的空间格架及矿床成因进行了分析，为矿山生产探矿提供了依据，对整装勘查区工作部署提供了建议，取得了较好的找矿效果。
1 区域地质背景秦岭造山带以商丹缝合带与勉略缝合带为界(图 1a)，由北向南分为北秦岭、南秦岭和扬子板块北缘三个亚带(杨经绥等，2010；张国伟等，2019；张方毅等，2020)，自晚太古代以来经历了从裂谷构造体制转换为板块碰撞体制，以及从扩张、俯冲到全面碰撞成山等造山过程，随后经历了印支期板块主造山期后的伸展塌陷构造和岩浆活动、燕山中晚期陆内造山、燕山晚期至新生代的陆内构造和急剧隆升成山等过程(赖绍聪等，2003；王宗起等，2009；Dong et al., 2012, 2017; 万俊等，2016；Wang et al., 2017)，最终形成了现今的秦岭造山带，为多期不同构造机制演化而形成的典型的复合型大陆造山带，成矿条件极为有利，长期受到国内外地学专家们的关注(张国伟等, 2001, 2019；李诺等，2007；Mao et al., 2008, 2011；Chen and Santosh, 2014；孟德明等，2014；Wang et al., 2015; Yang et al., 2017)。
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图 1 石泉-汉阴金矿带大地构造位置示意图(a)和区域地质矿产简图(b，据高雅宁，2017) 1-中-新元古界武当严群；2-中-新元古界耀岭河岩组；3-志留系梅子垭组；4-志留系斑鸠关组；5-奥陶系；6-寒武系；7-石英脉；8-花岗岩；9-灰岩条带；10-褐铁矿化条带；11-脆-韧性剪切带及代号；12-韧性剪切带；13-断裂；14-滑脱构造带；15-金矿床；16-产状 Fig. 1 Schematic diagram of the structural patterns of the Shiquan-Hanyin mining district (a) and simplified geological map of study area (b, after Gao, 2017) |
研究区出露的地层分为基底和盖层两个部分。基底地层出露于牛山-凤凰山隆起核部，主要为中新元古界耀岭河岩组和武当岩群地层(Zhang et al., 1996；Xu et al., 2010；Xiang et al., 2011；Feng et al., 2012；Dong and Santosh, 2016；刘欢等，2016；Wang et al., 2017；高雅宁，2017；Nie et al., 2020)。其中耀岭河岩组为一套变质砂岩、绿泥钠长石片岩、绢云石英片岩等，与上覆的鲁家坪岩的接触关系为断层接触，整合覆盖于中元古界的武当岩群之上；武当岩群主要岩性是浅色云母石英片岩、浅色变质沉积岩。沉积盖层主要是古生代寒武系到二叠系基本连续沉积的一套细碎屑岩及海相页岩等，沉积建造属于次稳定型(Li et al., 2015)。区内金矿床产在基底与盖层接触带附近的盖层中(图 1b)。
区内构造较为发育，以韧性剪切带为主，脆性断裂次之(图 1b)。韧性剪切带规模较大，总体呈北西走向，在隆起周缘呈弧形展布，长度数十至上百千米，宽度100~300m，产状与地层一致，主要为顺层剪切。自北向南发育RF3-RF7五条韧性剪切带，在隆起周缘基底和盖层之间发育多圈层缓倾的拆离滑脱构造带(RF8)。部分韧性剪切带内或其上下盘附近叠加有后期脆性断裂，显示具有多期构造叠加特征。
2 典型矿床构造特征石泉-汉阴金矿带分布于牛山-凤凰山隆起的西北部，自西向东依次分布有羊坪湾、酒店、箱子寨、铜钱峡、金采沟、黄龙、长沟、金斗坡和吴家湾等数十处规模不等的金矿床(图 1b)。区域矿床赋矿层位主要为早中志留世梅子垭岩组，地层总体呈北西-南东向展布，为一套以泥质碎屑岩为主的中、浅变质岩系，岩性以含黑云母变斑晶的绢云石英片岩为主，夹变砂岩等，总体表现为浅变质强变形的岩石系列，片理化、劈理化强烈，揉皱(局部褶皱)发育。其中长沟金矿、金斗坡金矿、黄龙金矿是区内最具代表性的矿床。
2.1 长沟金矿长沟金矿区位于牛山隆起西部。区内赋矿围岩为早中志留世梅子垭岩组(图 2)，目前已控制5个金矿体和7个矿化体，规模为小型，具有代表性的是K1、K2和K4三个矿体。矿体围岩主要为黑云母变斑晶绢云石英片岩、含炭绢云石英片岩夹变砂岩，矿体顺劈理化带产出。金矿化与硅化、黄铁矿化、黑云母化、石榴石化、绿泥石化关系密切，K4矿体约占矿床资源储量的65%。矿体特征描述如下：
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图 2 长沟金矿矿区地质简图(据王新，2017) Fig. 2 Sketch geological map of the Changgou gold deposit(after Wang, 2017) |
矿体呈似层状，产状15°~35°∠40°~70°，沿走向和倾向均具波状弯曲、膨胀收缩、分枝复合现象，已控制矿体长度440m，厚度0.87~11.13m，划分35个块段，块段品位1.46~4.26g/t之间，平均品位2.40g/t。
2.1.1 矿区构造期次及特征矿区内构造总体表现为一变形复杂的单斜层，地层受区域多期次构造作用影响，层理S0已难以辨认，后期发育多期面理构造、紧闭褶曲、平卧褶皱等，通过野外地质观察及显微构造分析，划分出3期面理及后期脆性断层构造，特征分别如下：
S1面理 表现为一系列强烈拉伸线理、无根揉皱、S-C组构、鞘褶皱、紧闭褶皱等构造，从韧性变形石英脉特征看，其性质为韧性变形构造，S1面理大部分被后期S2完全置换，S1中剪切石英条带及面理中无矿化现象(图 3a, b)。
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图 3 长沟矿区构造面理特征 (a、b) S1构造面理特征；(c、d) S2构造面理及其中的拉长黄铁矿；(e)矿石薄片扫描照片中S3非透入性面理与S2面理呈大角度斜交；(f)显微镜下S3与S2面理交汇处放大特征；(g)显微镜下S3与S2面理交汇处新生矿物分布情况；(h)显微镜下S3与S2面理交汇处黄铁矿发育特征. 矿物缩写：Bi-黑云母; Py-黄铁矿 Fig. 3 Deformational characteristics of foliation in Changgou gold mine |
S2面理 该期面理在整个区域表现最为强烈，即是本区所表现出来的呈北西走向、倾向北东的单斜构造，产状为15°~25°∠60°~72°，局部韧性变形强烈，发育为剪切带，本期次挤压作用基本置换了早期面理，为透入性面理，随后发生的韧性剪切作用继承透入性面理发育，使得地层中矿物定向拉长，剪切面理中有发育有代表性的拉长定向新生石英、黑云母，矿化现象也主要表现为拔丝状黄铁矿(图 3c, d)，矿区外围可见S2面理穿切S1面理。
S3面理 野外表现不明显，在本区显微镜下表现为一系列呈北东走向的非透入性折劈理构造(图 3e, f)，为非透入性面理，走向北西，产状290°~305°∠35°~40°，走向与S2面理近垂直或大角度相交。在S3与S2面理交汇部位见有未变形及旋转现象的新生热液成因黑云母(图 3g, h)和石榴石，这些黑云母、石榴石穿切S2面理，在S3面理及与S2面理的交汇部位见有粒状自形-半自形分布的黄铁矿(图 3h)。
脆性断层 主要发育在矿体上下盘，呈北西走向，长1~3km，宽度1~20m，产状35°~43°∠65°~76°，破碎带中分布断层泥及断层角砾，角砾间未充填胶结，未见有矿化现象。该破碎带局部破坏早期矿体，使矿石碎裂，石英脉发育脆性片理化，断层断距不大，一般为数米范围，未对矿体形态发生大的破坏。
矿区内还可见三叠纪碰撞造山过程中形成的中酸性岩脉、云煌岩脉，多沿断裂构造边缘产出，以中酸性岩脉为主，多以单脉或脉群的形式出露，基本顺岩层片理产出，局部斜交片理，总体走向北西，倾向北东。长沟矿段所见花岗闪长岩脉规模较小，出露长100~200m，出露宽0.5~3m，呈脉状、透镜状顺片理面侵入。此外，区域还可见较多石英脉分布，主体呈北西向，少量呈北东向(图 2)。
2.1.2 矿石显微构造特征显微镜下矿石以他形-半自形粒状变晶结构、鳞片变晶结构为主。主要蚀变类型为石榴石化、黑云母化、硅化、黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化，少量碳酸盐化、绿帘石化、黝帘石化、电气石化等。与成矿密切相关的蚀变主要为热液成因石榴石化、黑云母化、硅化以及黄铁矿化。根据矿物产出形态和分布，可将黑云母和石榴石划分出早晚两期，早期黑云母定向排列，与S2片理平行，呈云母鱼或长条状，晚期黑云母为变斑晶，未变形，方向不定，切断S2面理(图 4a)或包裹定向拉长黄铁矿(图 3f)；石榴石同样显有两期，早期石榴石分布于S2面理中，呈旋转斑，周围具有压力影，晚期石榴石呈环带沿早期石榴石生长(图 4a)，或呈自形状穿切S2面理(图 4b)。
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图 4 长沟金矿石中晚期黑云母、石榴石产出特征 (a)黑云母变斑晶与S2面理间交切关系；(b) 石榴石变斑晶穿切S2面理. 矿物缩写：Gr-石榴石 Fig. 4 Characteristics of the later biotite and garnet developed in the ore from Changgou gold deposit |
综合野外及显微镜下观察可见，长沟金矿具有两期成矿作用，第一期为韧性剪切成矿作用，形成糜棱岩型、石英脉型金矿石，主要蚀变为硅化、黄铁矿化、黑云母化、绢云母化、石榴石等，矿化分布于S2面理中，第二期为热液成矿作用，以自形-半自形黄铁矿、黑云母和石榴石的出现为代表，矿化分布于S2和S3面理中。
2.2 黄龙金矿黄龙金矿区位于牛山隆起西偏北。区内主要出露含矿层位为下志留统梅子垭组，总体呈北西向展布(图 5)，岩性主要为含黑云母变斑晶绢云石英片岩、含碳绢云石英片岩和碳质片岩，夹有变粉砂岩等。目前已圈定矿体11个，规模为中型，产状与围岩一致，呈似层状或层状，矿体与围岩之间无明显界线，呈渐变过渡，需用品位分析结果进行划分。矿体长度多为100~876m，已控制延深50~350m，厚度1~5.5m。矿体产状及厚度变化较大，金沟矿段465中段K3矿体22线以东产状为10°~30°∠40°~70°，厚度1~5m，以西产状变为295°~335°∠14°~20°，最厚10~35m，矿石类型主要为细脉浸染状矿石，少量石英脉型矿石。
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图 5 黄龙金矿地质简图(据陕西地矿第一地质队，2016①修改) Fig. 5 Sketch geological map of the Huanglong gold deposit |
① 陕西地矿第一地质队. 2016. 陕西石泉-旬阳金矿整装勘查区专项填图与技术应用示范报告. 安康：陕西地矿第一地质队
2.2.1 矿区构造期次及特征经过详细的野外地质调研、剖面测量及显微构造分析发现，黄龙金矿区与长沟金矿区发育的三期面理及后期脆性断层基本对应，但表现特征不同，四期构造面理及断层的具体特征如下：
S1面理 表现为一系列强烈拉伸线理、紧闭揉皱、S-C组构、鞘褶皱等，其性质为韧性的剪切构造，强变形剪切带中S1面理大部分被后期S2完全置换，弱变形带中可见未完全置换的S1面理(图 6a)，S1面理中无矿化。
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图 6 黄龙矿区465中段矿体及矿石显微照片 (a)黄龙矿区S1面理形成的紧闭褶皱；(b)黄龙金矿金沟矿段465中段坑道照片；(c)矿石光片显微照片. 矿物缩写：Sph-闪锌矿 Fig. 6 Minerals and microscopic photographs of ores in the 465 level of the Huanglong gold deposit |
S2面理 该期面理走向北西，倾向北东，产状26°~35 °∠62°~68°，为造山过程中晚阶段剪切作用继承早阶段挤压形成的透入性面理，在整个区域占主导地位，使区域地层总体表现出呈北西走向、倾向北东的单斜构造。强变形带S2面理基本置换了其前期的所有面理(S0和S1)，矿物定向拉长，面理中可见拔丝状含金黄铁矿细脉，细脉宽度一般小于2mm，形成糜棱岩型矿化(图 6b，c)。
S3面理 表现为折劈理构造，为非透入性面理，与S2面理呈大角度相交，面理中见未变形及旋转现象的新生黑云母和石榴石变斑晶，变斑晶在S2与S3面理交汇部位尤为发育，特征与长沟矿区相似，截断S2面理。在金沟矿段465m中段K3矿体西段S3面理强烈置换S2面理，该处矿体主要受S3面理的控制，使整个矿体从东到西产状发生较大转折，东段矿体产状10°~53°∠42°~62°，呈薄层状，西段矿体产状290°~305°∠14°~20°(图 7)，厚层状，最厚处近20m。矿体在S2和S3两组面理的构造交汇部位明显变得厚大，并且品位增高，显示出明显的S2和S3面理联合控矿特征。
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图 7 黄龙金矿金沟矿段465中段矿体与面理展布特征(据高雅宁等，2016) Fig. 7 Spatial distribution features of orebodies and foliation in the 465 level of Jingou ore section in the Huanglong gold deposit (after Gao et al., 2016) |
脆性断层 为一系列北西走向的脆性断裂构造，破碎带多发育在黄龙金矿体的顶、底板，见图 5中F1-F4，产状25°~40°∠50°~70°，破碎带中发育断层角砾、断层泥，破碎带中角砾间未见充填、胶结或蚀变现象，为后期脆性构造。
2.2.2 显微构造特征通过矿石薄片显微观察，在S2面理中见有石榴石旋转斑及云母鱼等，部分石榴石具有明显的环带构造，其中核部具有压力影及旋转斑特征，显示右行剪切特征，S2面理中黄铁矿呈拔丝状。S3面理内见有新生的黑云母和石榴石变斑晶，这些未见变形，且切断S2面理(图 8a)，在S2+S3面理交汇处见石英-黄铁矿细脉，脉宽0.3~1mm，黄铁矿呈自形-半自形粒状结构(图 8b)，在S2与S3面理交汇部位矿化增强，形成石英-黄铁矿脉(图 8c，d)，黄铁矿粒度变大，矿石构造主要为糜棱状构造、细脉浸染状等，细脉越密集，矿石品位越高。
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图 8 黄龙金矿矿石镜下显微照片 (a)黑云母变斑晶截断S2面理；(b) S2与S3交汇处石英脉中半自形粒状黄铁矿；(c、d)薄片、光片中S2与S3面理交汇处黄铁矿脉发育情况. 矿物缩写：Q-石英 Fig. 8 Micrographs of ore from the Huanglong gold deposit |
野外调研及室内显微构造分析可见，黄龙金矿经历了四期重要构造活动，第二期为区域最强的变形，形成北西-近东西走向的区域透入性面理(S2)，第三期为北东走向的折劈理，倾向北西，倾角较缓，具有张剪性质。黄龙金矿区中可识别成矿作用有两期，分别为第二期的韧性剪切成矿作用，主要形成糜棱岩型金矿石，黄铁矿呈拔丝状分布于S2面理中，并伴生有拉长、定向排列的黑云母、石英和发生旋转的石榴石，以及第三期以自形-半自形黄铁矿、黑云母为代表的热液成矿作用，石英-黄铁矿呈细脉浸染状分布于S2、S3面理中，在两组面理交汇部位矿化增厚、增强，黄铁矿呈自形-半自形状，蚀变矿物主要有黑云母、石榴石、石英、绢云母、黄铁矿等，其中黑云母、石榴石变斑晶粒度较大，未变形，切断S2面理。
矿区西北见有花岗岩脉出露，呈多条脉状近平行状产出，脉宽1~3m，成岩年龄为180.2±3.6Ma(韩珂等，2020)。
2.3 金斗坡金矿金斗坡金矿位于牛山隆起西北部，赋矿围岩为下志留统梅子垭组地层，主要受北东向韧-脆性剪切带控制(图 9)。已控制金矿体8条，长100~510m，产状285°~320°∠26°~40°，矿体厚度1.0~3.95m，品位0.88~1.30g/t，品位较低。含矿围岩岩性主要为硅化黄铁矿化含石榴石黑云母变斑晶绢云石英片岩。矿石矿物主要为自然金、银金矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿等，脉石矿物主要有石英、绢云母、白云母、黑云母和石榴子石以及少量方解石和绿泥石、绿帘石等。矿石结构要为他形-半自形粒状变晶结构和鳞片变晶结构，其次有变斑状结构、板条状结构、包含结构、次生交代结构和交代残余结构。矿石构造主要为浸染状、细脉状、网脉状、条带状和团块状构造等。
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图 9 金斗坡金矿720中段平面图(据陕西汉阴金康矿业有限责任公司，2017①修改) 1-下志留统梅子垭组四段；2-断层破碎带；3-矿体即编号；4-地质界线；5-炭化带；6-实测勘探线位置及编号；7-片理产状；8-坑探工程；9-推测韧脆性断裂构造带及编号 Fig. 9 Plane map of 720 level in the Jindoupo gold deposit |
① 陕西汉阴金康矿业有限责任公司. 2017. 陕西省汉阴县坝王沟金矿区金斗坡矿段详查工作总结. 汉阴：陕西汉阴金康矿业有限责任公司
2.3.1 矿区构造期次及特征结合矿区地质特征及显微镜下构造特征分析，金斗坡金矿区内同样可划分出4期构造，仍为三期构造面理和后期的断层破碎带，主要特征如下：
S1面理 表现为一系列紧闭揉皱、层间揉皱等塑性变形的特征(图 10a)，面理中未见有矿化及蚀变现象。
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图 10 金斗坡金矿S1与S2面理特征 (a)薄片扫描照片中S1面理呈紧闭揉皱；(b)显微镜下的S2面理以及沿其分布的拉长黑云母及黄铁矿 Fig. 10 Characteristics of S1 and S2 foliation in the Jindoupo gold deposit |
S2面理 面理走向为北西向，产状35°~66°∠55°~82°，在剪切带中变形强烈，为区域挤压、剪切作用形成的透入性面理。主要岩性为石英片岩、云母石英片岩、含石榴石黑云母变斑晶的云母石英片岩，云母石英片糜岩等。该期面理中见有拔丝状黄铁矿化，石英、黑云母定向分布(图 10b)，但金矿化较弱。
S3面理 呈北东走向，产状285°~320°∠26°~40°，倾角较缓，总体呈舒缓波状，控制本区矿体的分布(图 11)。S3面理与S2面理呈大角度相交(图 12a)，在两组面理交汇部位矿化强烈，黄铁矿呈细脉浸染状分布(图 12 b)，矿化主要分布在S3面理中。矿石中可见脆性破裂及各种半塑性变形特征的显微构造特征，同时可见未变形的黑云母、石榴石变斑晶，切断早期片理等(图 12 c)，总体显示韧-脆性构造特征；矿体下盘见有垂向牵引张性裂隙构造，其中充填有黄铁矿-石英-方解石细脉(图 12d)，显示拆离滑脱断层特征。
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图 11 金斗坡金矿坝王沟矿段剖面图(据陕西汉阴金康矿业有限责任公司，2017修改) Fig. 11 Profile of Bawanggou ore section in the Jindoupo gold deposit |
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图 12 金斗坡金矿体及矿石光薄片显微照片 (a)矿石中S3与S2面理交汇处构造特征；(b) S3与S2面理交汇处矿化情况；(c)矿石中碎裂结构；(d)矿体底板发育的裂隙构造 Fig. 12 Mineral and microscopic photographs of ores in the Jindoupo gold deposit |
脆性断层构造 表现为一系列北西走向的脆性构造，形成北西走向的破碎带，破碎带未胶结、矿化及蚀变现象，为浅层次成矿期后脆性构造，局部切断矿体，但断距不大，一般为数米范围(图 11)。
2.3.2 矿物显微构造特征黄铁矿 含量一般小于5%，呈两种状态产出，一是产于近东西向-北西向韧性剪切带糜棱岩或强片理化片岩中，在S2面理中呈“拔丝”状特征(图 10b)；第二种是在北东向韧-脆性剪切带中，呈细脉-浸染状构造(图 10b)，半自形-他形粒状结构。
石榴石变斑晶 含量约3%~5%，不规则粒状，正高凸起，无色，无解理，正交偏光下表现为全消光为均质体。分为两类，一类为构造前或同构造期形成的石榴石，自形-半自形粒状，两侧间有基质矿物构成的压力影，部分斑晶受韧性剪切作用的影响边部发生碎裂；另一类为构造期后形成的石榴石，斑晶截断韧性剪切面理S2，自形-半自形结构，无变形或压力影现象。表明石榴石形成于两期，且不同应力场环境。
黑云母变斑晶 含量约5%~10%，片状，一组极完全解理，分为两种形态产出，一种为定向排列，长轴与S2面理方向一致、或呈云母鱼(图 10b)；另一种为较粗粒状，斑晶截断韧性剪切面理S2，自形-半自形结构，无变形或压力影现象，为构造期后形成，表明黑云母形成于两期不同应力场环境。
3 H-O-S同位素分析 3.1 分析方法本次研究对长沟、黄龙及金斗坡金矿床中主成矿阶段的石英样品进行了H、O同位素测试分析。测试单位为北京核工业地质研究院分析测试研究中心，利用DZ/T0184.19—1997天然水中氢同位素锌还原法和DZ/T0184.13—1997硅酸盐及氧化物矿物氧同位素组成的五氟化溴法进行测定，仪器型号为MAT-253。S同位素分析同样在核工业北京地质研究院分析测试中心利用MAT-251气体同位素质谱仪完成。将长沟、黄龙及金斗坡主成矿阶段矿石中挑选出来的黄铁矿与Cu2O按照1/10比例均匀混合后研磨至200目，在真空条件下加热生成SO2，测定其32S与34S的比值。
3.2 分析结果表 1中记录为上述三个典型金矿床第二期成矿作用形成的石英单矿物流体的δ18OW-SMOW和δDV-SMOW值。用以石英-水的氧同位素分馏计算的公式为1000lnα=3.38×106T-2-3.34(Clyton et al., 1972)，计算流体δ18Owater值的温度为各矿区均一温度的峰值，其中长沟、黄龙为200℃，金斗坡为190℃(项目组待发数据)。成矿阶段流体δ18O变化范围为7.5‰~12.6‰，平均为10.1‰，各金矿主成矿阶段石英中的δD变化范围为-93.2‰~80.1‰。本次研究对金斗坡、黄龙金矿床细脉浸染状矿石进行了原位硫同位素测试，结果见表 2。可见，金斗坡金矿与黄龙金矿中硫同位素均为正值，分别为6.94‰~7.12‰和12.39‰~ 14.13‰，同一矿床内部34S值分布范围较小，表明其均一程度较高。
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表 1 研究区典型金矿石英和流体的H-O同位素 Table 1 The hydrogen, oxygen isotopic data of 石英和流体 from the three typical gold deposits in the study area |
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表 2 研究区典型金矿石中黄铁矿S同位素组成 Table 2 The sulfur isotopic data of 黄铁矿 from the typical gold deposits in the study area |
通过野外地质调查及区域资料收集分析，研究区应存在两期成矿构造：早期为近南北向挤压形成的北西-近东西向的韧性剪切带型构造，晚期为牛山凤凰山隆起形成的拆离滑脱构造，走向为北东，表现为非透入性的折劈理。区域成矿构造总体格架总体为RF3-RF6组成的北西-东西向韧性剪切带及金斗坡-石板沟-长沟-吴家湾、黄龙等北东向折劈理域。矿床形成于两期构造的交汇部位，矿体主要就位于北西-东西向韧性剪切带中，局部就位于北东向折劈理域内，两期构造交汇部位矿化强烈，总体受两期构造的控制。
本区主要经历了4期构造活动：
第一期构造主要形成一系列强烈拉伸线理、无根揉皱、S-C组构、鞘褶皱、紧闭褶皱等构造，从韧性变形石英脉特征看，其性质为韧性塑性变形剪切构造，S1大都被S2置换，S1中无矿化现象，为成矿前期韧性变形构造。
第二期构造活动强烈，形成区域主要构造面理，产状主要为20°~52°∠46°~70°，显示受南西-北东向应力场挤压，发育多条韧性剪切带，长度可达上百公里，局部矿化，黄铁矿呈拔丝状分布于面理中，形成糜棱岩型金矿石，黑云母见云母鱼、石榴石见压力影等构造，表明该期韧性剪切面理为成矿期构造，黄铁矿、黑云母、石榴石为韧性变形期产物。
第三期构造走向为北东向，表现为非透入性折劈理，该期面理在牛山-凤凰山隆起北西方向较为发育，与S2面理呈大角度相交，显示其应力场方向明显不同，在距离较近的金斗坡、长沟矿区金矿产状为279°~310°∠30°~48°，而距离隆起较远的黄龙矿区产状为290°~305°∠14°~20°，总体倾角较缓。S3面理中及S2面理与S3面理交汇部位见有新生未变形的黑云母、石榴石变斑晶，变斑晶切断S2面理，同时黄铁矿呈半自形-自形粒状，呈细脉浸染状分布，显示形成于应力较弱或张性环境，此外，在金斗坡矿区矿体下盘见有牵引张性裂隙，与拆离滑脱断层特征一致(高光明等，1993)，综合分析认为S3面理为牛山-凤凰山隆起过程中形成的拆离滑脱构造。
第四期为脆性断层构造，走向北西，与第二期面理方向近一致，主要形成于矿体上下盘，破碎带中见棱角状断层角砾、断层泥等，未见胶结及蚀变矿化，局部切断矿体，为成矿期后构造。
4.2 成矿物质来源金斗坡矿区4件样品δ34S为6.94‰~7.12‰，平均7.02‰；黄龙矿区8件样品δ34S为12.39‰~14.13‰，平均13.23‰；长沟矿区2件黄铁矿δ34S为1.4‰和6.3‰，平均值为3.3‰(赵进江等，2013)。成矿带赋矿围岩均为下志留统梅子垭组中-浅变质岩系，岩性为云母石英片岩等，矿体附近均有花岗斑岩脉出露，表明其成矿环境相同。但区域黄铁矿S同位素分析结果显示，不同矿区硫同位素差别较大，但同一矿区硫同位素差值较小，均一程度较高，表明区域硫非单一来源，这也与各典型矿床距离滑脱构造中心距离远近不同造成的地层硫和岩浆硫参与比例不同有关。
前人研究认为，成矿流体中的总硫同位素不同值对应不同的S源，即成矿物质来源不同(Campbell and Naldrett, 1979；马言胜等，2009；Deng et al., 2015；He et al., 2017；Zhang et al., 2017)：(1)δ34SΣs=0，代表幔源硫，与岩浆活动有关；(2)δ34SΣs=20‰左右，代表成矿物质来源于大洋水和海相蒸发岩；(3)δ34SΣs为较大的负值，代表成矿物质来源于沉积环境下的还原S。在SO42-占优势的成矿热液环境下，黄铁矿中的δ34S大致相当于热液的δ34SΣs(Ohmoto，1972)，因此，石泉-汉阴金矿成矿物质应为混合来源，为地层硫与岩浆硫的混合，以地层硫为主，离隆起越近，地层硫比例减少。
4.3 成矿流体来源郑永飞和陈江峰(2000)指出，对于花岗岩来说，由于其源岩因含有地壳组分而具有较高的δ18O值(7‰~12‰)，因此与花岗质岩浆平衡的水的δ18O值可以是5.5‰~12‰，本区三个典型矿床成矿阶段的石英中的δ18O变化范围(4.1‰~9.3‰)与花岗质岩浆水的范围基本一致；δD变化范围为-93.2‰~80.1‰，同样分布在岩浆水的范围-80‰~-50‰及附近(郑永飞和陈江峰，2000)。在H-O同位素组分图解中(图 13)，三个典型金矿主成矿阶段所测数据均落在岩浆水范围附近，后期可能有大气降水的加入，这与研究区花岗斑岩与金矿体表现出的密切时空关系相吻合。因此，结合矿床地质及H-O同位素特征，认为成矿流体早期以岩浆流体为主，晚期混入大气降水。
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图 13 研究区各典型金矿主成矿阶段流体的δ18O-δD组成(底图据Taylor, 1974) Fig. 13 Plot of δ18O vs. δD for ore-forming fluids of the typical gold deposit (base map after Taylor, 1974) |
流体包裹体研究显示，成矿深度为0.76~3.90km(高雅宁，2017)，黑云母与石榴石的蚀变温度为350~450℃(高雅宁等，2016)，远高于正常地温梯度，显然与异常热源有关，结合成矿带中的金矿床与花岗斑空间关系密切，推测存在具有隐伏岩体。在氢氧同位素图解中，数据点主要位于岩浆流体附近。
4.4 矿床成因勉略构造带自古生代以来，经历了古洋盆打开、消减、俯冲、陆-陆碰撞、晚造山逆冲推覆与前陆盆地和带内伸展塌陷、后造山陆内构造演化等多个演化阶段。本区矿床地质特征显示本区存在两期成矿作用：早期为中、晚三叠世陆-陆碰撞挤压造山过程中，在北西向韧性剪切带中发生了韧性剪切成矿作用，形成了以韧性剪切为特征的羊坪湾-黄龙金矿带，矿化带延长达上百公里，但品位明显偏低；晚期牛山-凤凰山隆升，形成了环形的拆离滑脱构造并有岩浆作用，发生了岩浆期后热液成矿作用，在拆离滑脱构造与早期韧性剪切构造交汇部位，叠加富集形成具有工业意义的金矿床。晚期为研究区金矿的主成矿期，形成了围绕隆起周缘的金矿集中区(图 14)。晚期成矿与张国伟等(2004)研究认为的T3-J1-2伸展塌陷演化阶段背景一致。
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图 14 石泉-汉阴金矿带成矿模式图 Fig. 14 The model for the formation of Shiquan-Hanyin gold belt |
根据叶天竺等(2014)整装勘查区找矿预测指导书中矿床类型划分的方案，把与韧性剪切成矿作用有关但有后期叠加岩浆热液相关的成矿作用列入岩浆期后热液成矿作用，因此，本区矿床类型为岩浆期后热液矿床。中、晚三叠世陆-陆碰撞造山过程中发生变质作用，形成了区域透入性碰撞构造面理，在剪切带中形成了剪切带型金矿化。在早侏罗世伸展塌陷阶段，由于差异隆升及岩浆作用，在拆离滑脱过程形成了岩浆热液型金矿床。早期成矿主要赋存于S2面理中，晚期成矿赋存于S2+3面理中。
5 结论(1) 南秦岭石泉-汉阴金矿带存在两期成矿作用，早期与韧性剪切成矿作用有关，但矿化程度与品位均较低，后期叠加有岩浆热液成矿作用，矿化富集程度较高。区内矿床类型为岩浆期后热液型矿床。
(2) 研究区经历了多期次构造演化与叠加，对区内金矿起到控制作用的构造体系主要有两期，第一期控矿构造为北西-近东西展布的韧性剪切带，第二期成矿受北西-近东西展布的韧性剪切带与北东向折劈理带联合控制，在两组构造体系的交汇部位矿体增厚、品位升高、矿化更加富集。
(3) 与成矿有关的两期构造体系所处的地质背景具有明显差异，第一期成矿作用为中、晚三叠世南北两大板块发生陆-陆碰撞造山过程中形成的挤压构造背景，第二期成矿作用为陆内伸展塌陷演化阶段造成的差异隆升环境。
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