庞家河金矿位于凤太矿集区西北段(图1), 自1987年发现以来, 经过多年的勘查和开采工作, 矿床规模已达大型, 现已进入深部寻找盲矿和外围找矿阶段。庞家河金矿处于中秦岭弧前盆地内, 区域内主要出露地层为罗汉寺岩组c岩段和大草滩组。罗汉寺岩组c岩段的沉积时代为早— 中泥盆世, 为一套海相细碎屑岩沉积建造, 与大草滩组的陆相沉积环境、构造背景差异明显, 庞家河金矿及邻近的马蹄沟金矿均赋存于罗汉寺岩组c岩段的浅变质碎屑岩中^[7]。

矿区的区域构造以断裂为主, 近EW向断裂被NE向断裂斜切而将地层切割成菱形块体, 这2组断裂构造控制了矿区的空间展布, 庞家河金矿位于断裂圈闭的菱形块体内。结合钻孔资料、野外露头和平硐勘察, 庞家河金矿不同区段的韧-脆性断裂蚀变矿化显示早期韧-脆性断裂被后期脆性断裂小夹角切穿, 上部平硐980~1 100 m处金矿体受韧-脆性断裂控制(图2(a)), 深部矿体厚度及品位均远高于上部矿体(图2(b))。在深部区段平硐900~940 m处矿体则以脆性断裂控制的构造角砾岩为主(图2(c), (d)), 由此认为其控矿构造为叠加在早期韧-脆性断裂构造带之上的后期脆性断裂。韧-脆性断裂控制矿带延伸, 脆性断裂控制矿体产状。深部矿带主要分布在脆性断裂南侧, 韧-脆性变形转换促进了成矿热液由深部到地表破裂网络的大规模发育, 推测深部脆性断裂容矿空间更大, 具有更好的成矿潜力。

图2

Fig.2

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	图2 庞家河金矿韧-脆性断裂蚀变矿化特征野外照片Fig.2 Photos of ductile-brittle fault alteration and mineralization characteristics in Pangjiahe gold deposit

庞家河金矿成矿前的花岗斑岩脉形成于约240 Ma, 成矿后期的脉岩则形成于约220 Ma, 限定了庞家河金矿的形成时间为240~220 Ma。热液绢云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar测年揭示庞家河金矿的成矿年龄为(231.7± 0.2) Ma^[8]。

八卦庙金矿位于研究区中段(图1), 自1980年发现至今, 经过多年勘探开采, 目前已探明资源量约10⁶ t, 属超大型金矿, 是矿集区内最大的金矿^[7], 其成矿特征、构造控矿特征具代表性。八卦庙金矿的大地构造位置为秦岭造山带泥盆纪凤太盆地北缘。

矿区内出露地层主要为中— 上泥盆统古道岭组上段的灰岩和上泥盆统星红铺组。星红铺组下岩段岩性较复杂, 孔隙度高, 脆性大, 同时底部具有韧性大、屏蔽性好的特点, 因此极易发生断裂和褶皱, 有利于金矿体的形成和富集。矿区褶皱和断裂构造发育。矿区断裂构造主要有2组: 一组逆断层走向大致与地层走向一致, 为矿区的主要控矿构造, 形成时间早(印支期), 规模大; 另一组为正-平移断层, 规模小, 形成年代较晚(燕山期), 对成矿起叠加富集作用, 八卦庙金矿的构造控矿特征显著^[3]。矿区内岩浆岩不发育, 仅见有少量的钠长细晶岩脉和闪长玢岩脉, 后期蚀变强烈, 大多数沿NE向断裂、节理侵入。

前人对八卦庙金矿的成矿年龄已做过较深入的研究^{[9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]}, 八卦庙金矿的成矿年龄在233~129 Ma, 相当于印支晚期到燕山早— 中期, 成矿作用持续了至少100 Ma, 主体成矿作用发生在200~160 Ma, 总体上略晚于秦岭地区花岗岩的成岩年龄244~148 Ma^[14], 说明金矿成矿与构造岩浆作用有关, 且稍滞后于岩浆活动期。八卦庙金矿NW向石英脉的⁴⁰Ar-³⁹Ar坪年龄为(232.6± 1.59) Ma^[11], 属印支晚期, 而NE向石英脉的⁴⁰Ar-³⁹Ar坪年龄为(131.91± 0.98) Ma^[10], 属燕山成矿期。八卦庙金矿不同阶段碳酸盐矿物Sm-Nd等时线的测年结果为(209.3± 4.2) Ma和(208.1± 3.1) Ma^[12]。以上年龄数据表明八卦庙金矿成矿作用有2期, 即印支期和燕山期。

凤太矿集区东部的双王金矿自1965年发现以来, 地质勘查工作历史较长, 为一大型含金钠长角砾岩金矿(图1)。双王金矿的钠长碳酸质角砾岩是秦岭钠长角砾岩带中典型的含金热液角砾岩, 是一种特殊的构造岩石单元, 对区域成岩成矿具有重要的指示意义。

位于矿区中部的星红铺组是含金角砾岩的主要赋矿层位, 区内构造线总体为NW向(约310°), 由一系列线状褶皱和断裂构成。矿区断裂以NWW向为主, 是区内的主要控矿断裂。此外, 还发育有小规模的NE向成矿后断裂^[17]。

区域内岩浆活动具有多期次、多阶段、多类型的特点。研究发现区内含矿脉体有碳酸岩脉、含铁白云岩脉、石英脉3种, 且均存在含矿和不含矿岩脉, 矿区存在疑似火成碳酸岩体, 可能为其矿源^[1]。区内的花岗质杂岩体均以基底变质岩系为源岩, 经混合岩化-花岗岩化作用在碰撞条件下再深熔、再重熔、再侵位, 对周边金矿的形成具有重要作用。西坝岩体是矿区内出露的一个主要岩浆岩侵入体, 为多期岩浆活动的结果, 早期形成的石英二长闪长岩和晚期形成的二长花岗岩均为印支期产物, 形成于双王金矿之前, 此外区内也可见一些燕山期的小规模花岗斑岩脉和煌斑岩脉。

前人已对双王金矿及相关岩体进行了年代学研究^{[16, 17, 18, 19, 20]}, 后期切穿角砾岩的煌斑岩脉的锆石U-Pb测年结果将角砾岩的成岩年龄上限定为(214± 2.7) Ma^[19]。双王金矿的钠长角砾岩中获得的最年轻锆石U-Pb同位素年龄为280.1~277.5 Ma^[18], 指示了隐爆角砾岩形成时间的下限。双王金矿的钠长角砾岩为异时异相同位叠加, 是具有多期次、多阶段叠加成岩成矿特征的热液角砾岩构造系统。双王金矿角砾岩体与基性岩墙的空间关系以及岩体测年数据表明, 双王金矿的成矿时代为印支期^[20]。

庞家河金矿、八卦庙金矿和双王金矿的成矿流体特征见表2。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 凤太矿集区金矿成矿流体T-ω -ρ -P-H参数 Tab.2 T- ω -ρ - P-H parameters of ore-forming fluids from gold deposit in Fengtai ore concentration area 金矿 主成矿期温度T/℃ 流体盐度 ω(NACl)/% 流体密度 ρ/(g· cm-3) 成矿压力 P/MPa 成矿深度 H/km 数据来源 庞家河 220~250 1.56~11.46 0.6~1.0 12.5~31.0 1.7~2.3 马健[8] 左家庄 Ⅰ 阶段: 200~260; Ⅱ 阶段: 160~220 Ⅰ 阶段: 6~7; Ⅱ 阶段: 7~8 0.8~1.0 — — 马健[8] 229~320 7.3~12.3 0.8~0.9 31.0~84.8 1.4~3.2 王颖维等[23] 赵端昌等[1] 八卦庙 190~280 — — 33.4~50.7 1.3~2.0 韦龙明等[24] 250 6.7~14.3 — — — 张长年等[21] Ⅱ 阶段: 300~400; Ⅲ 阶段: 250~300 2.8~21.4(存在异常高盐度) 0.6~1.0 100~267 3.0~9.2 张娟[12] 双王 Ⅱ 阶段: 257~384; Ⅲ 阶段: 168~355 Ⅱ 阶段: 3.5~7.4; Ⅲ 阶段: 2.7~7.3 0.6~0.8 50~200 2.65~7.6 宫勇军[20] Ⅱ 阶段: 250~414; Ⅲ 阶段: 191~342 Ⅱ 阶段: 2.1~21.9; Ⅲ 阶段: 0.5~11.1 — 70~200(存在异常高压) — 刘冲昊[19] 龙王沟 219~299 7.7~12.2 0.8~1.0 20~80 2.1~4.3 赵端昌等[1]

表2 凤太矿集区金矿成矿流体T-ω -ρ -P-H参数 Tab.2 T- ω -ρ - P-H parameters of ore-forming fluids from gold deposit in Fengtai ore concentration area

庞家河金矿的成矿流体具有中低温、中低盐度的特征, 从成矿早期到成矿晚期, 成矿温度逐渐降低。总体上, 从成矿前到成矿后流体包裹体均一温度的变化表明随着构造变形演化, 流体温度逐渐降低。流体盐度在成矿前较高, 在成矿期第Ⅰ 阶段显著降低, 并在成矿期第Ⅱ 阶段和第Ⅲ 阶段逐渐升高, 在成矿后再次降低, 表明在成矿早期和成矿后可能存在流体混合, 导致流体盐度显著变化; 各成矿阶段的流体压力随构造演化呈现出逐渐降低的趋势, 相对应构造发育部位的深度逐渐减小^[8]。

八卦庙金矿的4个成矿阶段皆发育富CO₂包裹体, 且具有低盐度-高盐度的变化系列。除此之外, 成矿流体中的CH₄和N₂含量较高, 在主成矿阶段的石英中也发现了富含子矿物的高盐度流体包裹体, 表明八卦庙金矿成矿溶液的盐度变化范围较大, 可能是因为成矿流体早期捕获的典型造山型低盐度、富CO₂变质热液流体受到了岩浆热液的混合作用, 并随着成矿作用的不断进行, 在强烈的围岩蚀变过程中, 有沉积体系流体的加入导致^[12]。

双王金矿中流体包裹体的均一温度变化范围较大, 换算的成矿压力变化范围也较大(表2)^{[20, 21, 22]}, 存在异常高压, 这与宏观的角砾构造相吻合, 可能此种高压流体的存在产生了角砾构造。矿区流体具有中低温度、低盐度、中低密度、中高压力等物理性质。较高的CO₂含量指示了流体的深源特征。

通过分析H-O同位素数据^{[8, 11, 12, 17, 25, 26, 27]}发现, 庞家河金矿的成矿流体有从早期阶段的岩浆水、变质水向晚期阶段的大气降水演化的显著特征(图3(a)); 八卦庙金矿成矿流体的δ¹⁸O和δD值变化范围较大, 4个成矿阶段的H-O同位素数据投点均落在岩浆水或变质水范围, 成矿流体混源特征明显, 反映了成矿流体的多来源和多成因特征(图3(b)); 双王金矿成矿流体特征变化显著(图3(c)), 早期阶段数据点靠近高岭石风化线, 主成矿阶段以变质水-岩浆水混源为主, 晚期有大气降水参与, 反映了多来源的流体特征。

图3

Fig.3

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	图3 凤太矿集区典型金矿H-O同位素投图[8, 11, 12, 17, 25, 26, 27] PJH.庞家河金矿; BGM.八卦庙金矿; SW.双王金矿; SMOW.标准平均大洋水; Ⅰ ~Ⅳ .成矿阶段。Fig.3 H-O isotopic diagrams of typical gold deposits in Fengtai ore concentration area[8, 11, 12, 17, 25, 26, 27]

庞家河金矿的S同位素低值端与矿区花岗岩中硫化物值相当, 具有岩浆起源的特征^{[8, 28]}, 说明地壳流体与深源高温地幔流体的混合作用是庞家河金矿成矿的主要机理。根据Heofs的理论^[29], 重S同位素富集显示了壳源S同位素的组成特征, 说明庞家河金矿的成矿物质主要来自赋矿围岩的泥盆系, 而成矿过程中的S主要来自介质水对地层的淋滤作用; 八卦庙金矿不同成矿期的硫化物^{[9, 12, 24, 30]}总体显示出重S同位素相对富集、离散程度相对较大的特征, 表明矿石中的S来自深源及壳源S, 同时围岩整体的S同位素值与西坝岩体的S同位素值在范围上有所重叠, 指示成矿体系中S的来源具有多源性, 成矿过程中热液流体的物理化学条件可能发生了一定变化; 双王金矿中的S可能来自于地层中和岩浆中S的混合^{[17, 20, 23, 31]}。