研究区内地层一方面控制着沉积型矿产, 另一方面特定的地层也为金属矿产提供了矿源。

元古宇皋兰岩群碎屑岩和中基性火山岩建造中Fe、Mn、Pb、Zn、Au元素含量普遍较高, 为后期变质型Fe、Mn矿和石英脉型Pb、Zn、Au矿提供了较好的矿源层, 也是中新生代砂金矿的矿源层, 主要有白银区郝泉沟金矿床、皋兰县朵家滩原生金矿点^[7]和皋兰县朵家滩砂金矿点等。震旦系白银岩群为研究区的主要含矿地层, 矿床主要赋存于白银岩群一岩组二岩段中酸性火山岩系(主要为细碧岩-石英角斑岩系)中, 与后期侵入的钠长斑岩有关^[4], 其产出了著名的白银折腰山和小铁山等大型铜多金属矿床^[8]、白银火焰山中型铜多金属矿床、白银铜厂沟和四个圈小型铜铅锌多金属矿床、景泰县石青硐小型铜铅锌多金属矿床, 还有火焰山东端锌矿点、白银楼牌沟锰矿点等。

早古生代以来, 北祁连为裂谷-岛弧型建造, 酸性火山岩建造提供了良好的Cu、Pb、Zn等多金属矿源层。寒武系黑茨沟组火山-碎屑岩中已发现矿点主要为白银瞧马沟-跃进门铜矿点、白银白马洼铅锌矿点、白银双洞峡和牌楼沟铁矿点、白银石照子锰矿点、皋兰武川中庄和西湾东涧沟锰矿点, 已发现矿化点主要有白银马鞍桥、双洞沟、锁阳沟、石照子南、黑石山双岔沟、黑石山胜利沟、黑石山放符崖铜矿化点和皋兰武川胜家梁铅矿化点。奥陶系阴沟群为北祁连造山带重要赋矿地层, 主要有楼子湾铜矿点和银洞沟铜锌多金属矿床。奥陶系中堡群地层矿化较弱, 产有皋兰刘川南页沟铁矿点。志留系肮脏沟组主要有产于细碧岩、细碧凝灰岩、集块岩等基性火山岩中的靖远银洞沟铁铜锌多金属小型矿床和产于绿泥绢云石英千枚岩、不纯大理岩、绢云钙质片岩中的永登疙瘩井铁矿点。

晚古生代至中生代, 研究区为较稳定的沉积盆地, 形成沉积型煤矿、石膏矿、黏土矿及砂金矿等。了高山构造混杂岩中产有白银驴耳朵山铜铅锌多金属矿化点。石炭系前黑山组砂岩中产有景泰峡沟井铁矿点。

古近系和新近系主要产有白银西湾小型砂金矿床、白银西湾白石宫砂金矿点及皋兰朵家滩砂金矿点^{[9, 10]}。

研究区内岩浆活动频繁, 分布广泛, 与内生金属矿产关系密切, 震旦纪、寒武纪和奥陶纪为火山活动高峰期, 伴随火山活动形成一系列铜、铅、锌等多金属矿产。区内发育3条与成矿有关的火山岩带: 北带由老虎山经米家山至崛吴山沿NWW— SEE向断续延长约160 km, 南北宽约5 km, 赋存有围昌沟、猪咀哑吧小型块状硫化物矿床; 中带东起白银厂, 西经二道湾至永登石青硐, 呈NWW向狭长带状分布, 长110 km, 宽10~15 km, 为祁连海槽火山喷发的产物, 该带火山岩在生成环境和含矿性上都与世界已知赋存块状硫化物铜矿的细碧-角斑岩系相似, 岩浆分异性好, 火山喷发的旋回性和韵律性较显著, 构成了由细碧岩-细碧玢岩-角斑岩-石英角斑岩以及相应的次火山岩、熔岩、火山碎屑岩组成的较完整的火山岩系, 产有白银厂、石青硐等铜多金属矿床^{[11, 12]}; 南带为新元古代陆缘裂陷基性火山-沉积岩, 分异特征不明显, 岩性主要为钙、泥质碎屑岩类和基性火山岩, 夹少量酸性火山岩, 赋存有黄崖口多金属矿床等。研究区内侵入岩主要有米家山岩体、化子沟岩体和什川岩体, 米家山阴沟群中的金矿化及皋兰岩群中的铅、金矿化都与上述岩浆热液作用密切相关。

研究区内构造与金属矿产的形成关系密切, 区内铜、铅、锌、金等金属矿产的分布, 基本上受到区域性断裂的控制, 构造的多期活动不仅产生了一部分构造热液, 更主要的是为成矿物质的运移、富集、沉积成矿提供了较好的导矿通道和容矿空间, 因此研究区内矿产及有关物化探异常在空间分布上均受构造体系的控制。

铜矿为研究区内已发现的主要矿产, 产出了折腰山、小铁山、火焰山等一系列大中型铜多金属矿产基地, 这些矿床主要分布于NWW向断裂构造带与NE向构造带复合部位的震旦纪— 寒武纪小铁山岛弧褶皱带上, 受轴向NWW、向西南倾斜、向东北倒转的折腰山和火焰山复式背斜控制。矿体赋存于裂谷-岛弧坏境条件下的古火山穹窿喷发中心火山喷口附近的斜坡上。

铁矿(化)点和锰矿点等黑色金属矿产均受断裂构造控制, 大多产于褶皱转折端的滑脱构造或单斜地层的层间断裂中, 如武川乡西湾东涧沟锰矿点和白银牌楼沟锰矿点等。

金矿以岩金矿为主, 岩金矿见有郝泉沟金矿床和朵家滩金矿点, 砂金矿有白银西湾小型砂金矿床、白银西湾白石宫砂金矿点及皋兰朵家滩砂金矿点等^{[9, 10]}, 其分布也具有明显的分带性, 可能是受到NWW向或NE向断裂构造的影响。

重砂矿物异常及水系沉积物测量金属元素异常的分布具有明显的分带性, 这种异常带的延伸方向及展布范围与NW向构造带的影响范围一致。

研究区矿产在空间上具有成群成带集中分布的特征, 主要受岩浆活动和构造的控制。按时空分布特征及矿床特征可划分出2条Ⅳ 级成矿亚带^{[16, 17, 18]}(图2)。

(1)天祝— 靖远加里东期铜、锌、金、银成矿带。主要由干沙沟脑稀土、铜多金属成矿区, 青峰岭金成矿区, 金红窝窝— 黄家洼山金成矿区和猪咀哑巴— 银洞沟铜、锌成矿区组成。地球化学异常上富集元素有Mo、Cr、Cu、Au、Hg、Cd, 衬值均大于1。Zn、Pb、Ag、Bi、Cd、Hg、Au的叠加值较大, 其中Pb的叠加值为14.5, Zn的叠加值为5.25, Ag的叠加值为6.54。在毛毛山— 老虎山断裂带中, 亲铁基性元素Fe、Mn、Cr、Ni、Co、Ti、V呈带状分布。区内有干沙沟脑稀土、铜多金属中型矿床, 青峰岭小型金矿, 银洞沟和猪咀哑巴小型铜锌矿床, 铜矿点、矿化点共12处, 金矿床、矿(化)点共10处^[7], 钨矿化点1处。

(2)永登— 庄浪加里东期铜、铅、锌、金、银、铁锰成矿带。主要由白银铜、铅锌金属成矿区, 蛟龙掌铅锌多金属成矿区和陈家庙铁、铜多金属成矿区组成。地球化学异常上有Zn、Ag、Pb、Bi、Cd、Mo、Hg、Au强分异组合。以白银厂式铜及多金属矿产为主, 有大型矿床2处, 中型矿床1处, 小型矿床4处, 铜、铅、锌矿(化)点18处。此外, 还有金矿床2处, 金矿点2处, 铁、锰矿点共12处。

矿产分布特征与成矿时间有着密切的关系, 不同时代成矿具有相应的赋矿地层、岩浆热液活动和地质构造等。依据地质构造发展史^{[1, 2]}, 结合成矿地质条件, 对研究区的成矿时间演化规律探讨如下。

(1)中元古代(吕梁— 晋宁期)成矿期形成了一批沉积变质型和岩浆热液变质型矿床, 如研究区中皋兰岩群中发育的朵家滩原生岩浆热液型金矿和铅矿点等。

(2)早古生代(加里东期)成矿期在区域上广泛发育大规模海相火山岩, 研究区形成了: 在白银岩群和寒武系中统黑茨沟组中发育的牌楼沟铁矿点、双洞峡铁矿点、南页沟铁矿点、石照子锰矿点、牌楼沟锰矿点、西湾东涧沟锰矿点等与海相火山岩有关的沉积变质型铁锰矿; 白银矿田(包括折腰山、火焰山、四个圈、小铁山和铜厂沟)等与早古生代细碧-石英角斑岩系有关的次火山热液型(白银厂式)铜多金属矿^[9]; 石青硐铜铅锌多金属矿床、楼子湾铜矿点、白马洼铅锌矿点、火焰山东端锌矿点、双洞峡铜矿化点、锁阳沟铜矿化点、石照子南铜矿化点、胜利沟铜矿化点等火山沉积-热液再造型(石青硐)和喷气沉积型(银铜沟式)铜多金属矿; 以及西湾砂金矿等与岩浆热液有关的金多金属矿。

(3)晚古生代(华力西期)成矿期, 伴随大规模的碰撞造山运动, 研究区发生了大规模的火山喷发活动并形成了高山断裂构造混杂岩带, 了高山断裂构造混杂岩带中发育了白银市骒耳朵山低温热液型铜铅锌多金属矿点。同时, 大规模的火山喷发活动促进了含矿热液的活动和运移, 从而在铜背景值高的母岩至白银岩群变流纹英安岩裂隙中各个早期矿点进一步活化, 发生铜的富集, 白银厂大型铜矿等都具有二次成矿的特征。该成矿期晚期, 由于地壳下降, 区内形成了武威— 景泰大型内陆湖相沉积, 局部出现含煤建造。

(4)三叠纪(印支期及以后)成矿期进入陆内造山演化阶段, 在区域上形成了各地质体中金、银、铜、铅、锌、铁等不同程度的富集, 为成矿创造了物质条件。研究区内形成了与海底火山热液作用有关的一系列矿床(点), 如在下志留统肮脏沟组中发育的银洞沟铜铅锌多金属矿、南页沟铁矿点、白银区黑石山红旗沟铜矿点等。研究区内金矿产于中生代下白垩统和第四系的河湖及冲积相碎屑岩建造中, 代表性矿床(点)有靖远— 白银一带石青硐朵家滩、西湾、白石宫、打拉池金矿床(点)等。

金属矿产的时间和空间分布普遍具有不均匀性和集中性的特点, 大多数内生金属矿产成矿区常出现矿产分类、聚集的现象。研究区多金属矿共生组合具有如下特点。

(1)新元古代与皋兰岩群变质火山-沉积岩地层有关的喷流沉积型矿产共生组合。成矿物质主要来源于变质火山岩喷流沉积, 产于皋兰岩群的一定层位, 成矿作用受沉积环境和变质作用的共同控制。区内对应的矿种有铁、铜、铅、锌等, 可见2类主要矿产共生组合: 一类是产于变质中基性火山-沉积岩中的铜锌矿和铁铜矿组合, 如猩猩湾铁铜矿点浸染状产于变质中基性火山岩中, 周围分布许多铁矿化点, 如灰土涝池横湾沟铜锌矿点产于变质中基性火山岩中, 为同矿床共生; 另一类是产于酸性火山-沉积岩中的铅锌矿组合, 以白马洼铅锌矿床为代表, 矿体似层状整合产于黑云母石英片岩中的酸性凝灰岩中, 为同矿床共生^[4]。

(2)早古生代与海相火山岩有关的沉积变质型矿产共生组合。成矿物质主要来源于海相火山岩沉积, 产于海相火山-沉积岩系的一定层位, 成矿作用受沉积环境和变质作用的共同控制。区内对应的矿种有铁、锰、铜、铅、锌、金、银、钴等, 可见2类主要矿产共生组合: 一类是与下古生界海相火山作用有关的石青硐— 白银厂细碧-角斑岩系中的VHMS黑矿型铁铜铅锌金矿组合^[19], 主要产于北祁连弧盆系白银火山岛弧褶皱带中的震旦系白银岩群细碧角斑岩系中, 铁锰多金属矿、铜铅锌多金属矿为同矿床共生, 另有少量金银矿同矿带共生; 另一类是与下古生界海相火山作用有关的老虎山— 银洞沟— 崛吴山蛇绿岩套上覆火山岩中的VMS塞浦路斯型锌铜钴金矿组合^[20], 主要产于北祁连弧盆系白银火山岛弧褶皱带中的震旦系白银岩群的基性火山岩、蛇绿岩套及其上覆细碧岩中, 锌铜钴矿同矿带共生, 另有少量金银矿同矿带共生。

(3)加里东晚期与岩浆热液有关的硫化物矿产共生组合。成矿物质主要来源于岩浆热液作用形成的硫化物中, 产于大中型岩体的周围蚀变带上, 成矿作用主要与岩浆活动和构造蚀变有关, 矿种有金、银、铜、铅、锌等, 可见2类共生组合: 一类是与米家山地区奥陶系阴沟群有关的构造热液型银金矿组合, 主要产于北祁连米家山岩体和化子沟岩体的构造蚀变带上, 银、金矿同矿带共生; 另一类是与中祁连什川岩体和皋兰岩群有关的热液型金铁铅锌矿组合, 主要产于中祁连构造带的皋兰岩群围岩接触带中, 矿种组合为金、铁、铅、锌等, 为同矿带共生。

(4)中新生代与沉积作用有关的金银矿产共生组合。成矿作用主要与沉积作用有关, 在区内白垩纪地层和第四纪河谷阶地中均有该类型砂金矿形成, 主要矿源来自沉降盆地西缘的寒武系和志留系砂板岩内的含金石英脉或其他含金岩石。典型代表为朵家滩和白银西湾砂金矿床, 主要矿产组合为金银, 同矿床共生。

地层主要为下奥陶统阴沟群和下志留统肮脏沟组, 断裂构造发育, 主断层走向为近EW向。岩浆活动主要为斜长花岗岩脉侵入, 岩脉近EW向延伸, 已知矿化即产于该岩脉中, 且同类岩脉在区内其他地段也有发育。1:5万航磁异常甘C83-4位于靶区中西部, 呈NWW向, 与重力异常套合好, 可能由下志留统肮脏沟组中基性火山岩引起, 是成矿有利地段, 可见楼子湾岩浆期后热液充填型铜矿点。区内发育1:5万综合地球化学异常Hs-13, 由As、Fe、Au、Mn、Cu、Co、Ni、Sb、Cr、Mo等元素组成, 元素组合好, 浓集中心明显, 浓度分带清楚, 形态不规则, 其中Cu元素异常极大值为117.8× 10^-6。该靶区在深部寻找岩浆期后热液充填型铜矿等多金属矿产的前景较好。

地层主要为震旦系白银岩群火山岩及沉积变质岩层, 由东向西呈叠瓦状从老至新依次出露。区内构造复杂, 构造线总体方向为NWW向, 褶皱及断裂均发育。靶区总体为一背斜构造, 断裂构造为一组NWW向逆断层, 多断于背斜北翼强烈倒转部位, 整个区内火山岩带受NWW向石青硐— 了高山深大断裂控制。1:5万航磁异常甘C83-5、甘C83-6位于靶区西南部, 磁场总体较弱, 正负相伴, 北负南正。重力梯度线为NE方向, 重力场弱。局部可见高激化、低电阻异常特征, 为成矿有利部位。石青硐多金属矿床位于靶区中北部, 达到中型工业规模。区内发育1:5万综合地球化学异常Hs-20, 由Pb、Au、Ag、Cu、Sb、Mo、Zn、As、Fe等元素组成, 元素组合好, 浓集中心明显, 异常强度大, 绝大部分元素内、中、外带发育, 地球化学综合异常与已知矿点相吻合。在该靶区及其外围寻找火山喷发气成热液型铜多金属矿产的潜力巨大。

地层主要为震旦系白银岩群火山岩及沉积变质岩层, 区内构造复杂, 构造线总体方向为NWW向。1:5万航磁异常甘C83-11为正负相伴磁异常, 北负南正, 正值较高, 约75 nT, 局部可见高激化、低电阻异常特征, 为成矿有利部位。区内发育1:5万综合地球化学异常Hs-36, 主要组成元素为Au和Mo, 其中Au元素异常极大值为129× 10^-9。今后该靶区及其外围找矿应以寻找热液石英脉型金矿床为主, 兼顾铜钼矿等多金属矿产。

地层主要为皋兰岩群, 区内岩浆侵入活动强烈, 辉绿岩岩体于靶区中部大面积出露。区内褶皱构造发育, 断裂构造不甚发育。甘C83-98和甘C59-69航磁异常覆盖整个靶区, 北侧甘C83-98异常是负磁异常, 南侧甘C59-69异常是正磁异常, 南侧正值高达+546.32 nT, 北侧低值区极值为-125.74 nT, 异常轴向为NWW向, 与NW向展布的重力异常高值带套合较好, 重磁同源, 是成矿有利地段。靶区位于1:5万化探综合异常Hs-53中心部位, 元素组合以铁、锰、铜、镍、钴等中高温元素和锑、银、汞中低温元素为主, 元素组合复杂, 其中Fe、Co、Ni元素浓集中心明显。在该靶区及其外围寻找与基性岩有关的海底火山喷发沉积变质型铁、钴、镍矿床的前景广阔。