Question

秦岭地区沉积作用的化学元素演化与成矿元素富集层位

Answer 1

本书涉及的秦岭地区主要是指北纬30°00′至34°00′、东经107°00至113°30′的东秦岭地区，它与华北克拉通的界线为洛南—滦川断裂（黑沟—铁炉子断裂），与扬子克拉通的界线为成口—房县断裂。东秦岭地区以商县—丹凤断裂及大巴山弧形断裂为界，又可以划分为北秦岭造山带和南秦岭造山带两个一级构造单元（图3-3）。南、北秦岭两个构造单元出露地层、变质程度及沉积建造均有很大差别。

一、地层序列与岩石建造

1.南秦岭构造带

南秦岭构造带地层发育较全，基底由陡岭群和毛堂群（河南西峡—淅川一带）、武当群和耀岭河群（鄂西北武当山地区）、或郧西群和耀岭河群（陕西安康地区）组成。盖层沉积包括震旦—白垩系。

陡岭群由原岩为陆源碎屑岩—泥质岩—泥灰岩的黑云斜长片麻岩、绢云石英片岩、石墨片岩和大理岩组成，夹少量斜长角闪岩，为浅海火山-沉积建造。变质程度达角闪岩相，局部混合岩化。陡岭群不整合伏于毛堂群（姚营寨组）之下，两者之间被一层变质砾岩所隔。

毛堂群姚营寨组、武当群和郧西群均为以石英角斑岩或石英角斑质凝灰岩为主的火山-沉积建造。毛堂群马头山组和耀岭河群主要由玄武质细碧岩组成，含绢云母片岩、千枚岩和少量流纹斑岩。在武当山地区，武当群出露面积约为耀岭河群的4倍，因此石英角斑岩在该地段占绝对优势。关于上述各群的时代归属和对比，目前争议较大，但根据陡岭群变质程度明显比其他各群深、且不整合于姚营寨组之下这一事实，说明陡岭群应为南秦岭已知出露的最古老岩石，其时代归为古元古代，武当群、毛堂群（姚营寨组）属中元古代（中国地层典编委会，1999），其它各群归为新元古代。

南秦岭的盖层沉积包括震旦系—白垩系。同一时代地层在岩石建造性质和变质程度往往横向变化很大。震旦系—奥陶系在淅川小区和留坝—郧县小区由未变质-浅变质灰岩、白云质灰岩、大理岩、砂岩、板岩和千枚岩等组成，而在紫阳—竹溪小区北部的安康—平利一带，寒武系（洞河群）则为一套火山-沉积岩建造，厚度与岩性纵向变化大，主要由板岩、千枚岩、灰岩、硅质岩组成，夹原岩为苦橄岩和玄武岩的绿片岩及斜长角闪岩和石煤层，岩石普遍含炭质。洞河群总体显示出裂谷环境的特征。南部高滩—兵房街一带寒武系和奥陶系由板岩、千枚岩、灰岩粉砂岩和硅质岩组成。其中寒武系含炭质较高，并夹石煤层。志留系主要分布在留坝-郧县小区及紫阳-竹溪小区。前者由巨厚千枚岩和云母片岩组成，后者由砂岩和板岩组成。淅川小区志留系由泥质岩、碎屑岩与碳酸盐岩组成，底部为火山碎屑岩。

图3-3 秦岭地质构造单元简图

（据张本仁等，1990）

1—第四系；2—华北克拉通盖层；3—南秦岭盖层；4—扬子克拉通盖层；5—元古宇；6—太古宇；7—蛇绿岩建造；8—晚中生代花岗岩；9—晚古生代-早中生代花岗岩；10—早古生代花岗岩；11—中-晚元古代花岗岩；12—基性-超基性岩体

泥盆系主要分布在白云—柞水小区（北泥盆系带）及留坝—郧县小区（南泥盆系带）。两区泥盆系均为复理石建造，由巨厚的浅变质—基本未变质的砂-泥质岩石和碳酸盐岩组成。其中白云—柞水小区中泥盆统青石垭组为区域层状Zn-Pb矿床的主要赋存层位，留坝—郧县小区公馆一带泥盆系为Hg-Sb矿床的赋存层位。淅川小区，泥盆系由未变质的泥砂质岩石和碳酸盐岩组成。该区西北部西坪一带泥盆系刘岭群与白云—柞水小区的泥盆系相当。石炭系分布于淅川小区，留坝-郧县小区和白云—柞水小区，由基本未变质的灰岩组成，夹炭质页岩。南秦岭二叠系和三叠系限于镇安西口地区，主要由灰岩组成，夹页岩和砂岩。白垩系为陆相地层，主要分布于淅川小区，沿商丹断裂展布，由粉砂岩和砾岩组成。

2.北秦岭构造带

北秦岭构造带地层发育不全，主要见有以古元古界秦岭群为主体的岩石组合、中元古界为主的宽坪群、及早古生界的丹凤群和二郎坪群，其特征如下：

秦岭群平面上呈一巨大的透镜体状展布，它不是单一的地层单位，而是包括了不同时代、来源、性质的地质体和岩块（张国伟等，1998），主要由原岩属陆源碎屑杂砂岩的黑云斜长片麻岩、钙硅酸盐岩和石墨大理岩组成，夹少量原岩为基性岩墙的斜长角闪岩，而西部秦岭群中原岩为基性火山岩的斜长角闪的数量增多。秦岭群主要经历了早元古代、新元古代和加里东三期变质作用，主期发生于新元古代。从西向东变质程度由低角闪岩相（寨根地区）依次递增为麻粒岩相（桐柏地区）。关于秦岭群的年代，目前较一致认为其主体属早元古代。如游振东等在内乡板厂黑云斜长片麻岩中获得了2210Ma的全岩Th-Pb等时线年龄；张宗清等在西峡蛇尾获得黑云斜长片麻岩中锆石U-Pb不一致线上交点年龄为2226Ma，同一地区斜长角闪岩的Sm-Nd年龄为1982Ma。值得注意的是，张国伟等在丹凤西峡的秦岭群斜长角闪岩中获得了2973±295Ma的Sm-Nd年龄。由于黑云斜长片麻岩为碎屑成因，因此秦岭群主体年龄属早元古代，但也可能包含了少量晚太古代物质。

宽坪群呈条带状分布于北秦岭带最北部。其下部主要由原岩为拉斑玄武岩的斜长角闪岩和绿片岩组成，中部以原岩为杂砂岩的石英片岩为主，上部以大理岩为主。虽然张寿广等提出宽坪群应为一个岩石-构造-地层单位的认识，但他们仍认为该群具有上述层序。该群岩石的变质等级为绿片岩相—绿帘角闪岩相。张宗清获得宽坪绿片岩Sm-Nd等时线上边界年龄为975±39Ma，下边界年龄为920±59Ma，ε_Nd（T）=+4.5～+6.5，似应认为宽坪群形成于中、新元古代之交。然而由于近年其他人（张维吉，刘敦一等）还对该群云母石英片岩以锆石U-Pb法等测得更老的年龄值1681～1974Ma，且在1000Ma左右发生于秦岭群中的构造—热事件也明显地波及到宽坪群，故对于宽坪群形成时代尚有争议，但多数人倾向认为该群应形成于中元古代晚期。

丹凤群和二郎坪群分别为分布于秦岭群南、北两侧的蛇绿岩建造。时代均属早古生代，丹凤群已有的年龄数据为：Sm-Nd，402.6～17.4Ma；Rb-Sr，447.8～41.5Ma；其中南带丹凤群以变基性火山岩为主，含中性火山岩及少量基性岩墙和杂砂岩。北带二郎坪群主要由基性熔岩组成，含少量石英角斑岩，上覆巨厚的杂砂岩和较纯的碳酸盐岩，夹放射虫硅质岩。两套蛇绿岩的基性熔岩均具枕状构造，并普遍遭受细碧岩化蚀变作用的绿片岩相变质作用。根据已有的研究，两套蛇绿岩主要形成于岛弧或弧后边缘海环境。

二、沉积作用的化学元素演化

因北秦岭所包括的地层单元较少，地层记录缺失的很多，现在见到的各地层单元之间均为不整合接触，沉积作用不是连续的，因而各地层单元间沉积旋回变化特征不明显。为此，在讨论秦岭地区沉积作用演化时，重点讨论南秦岭地区的沉积作用的化学元素演化。

1.南秦岭沉积作用的化学元素演化

对南秦岭各时期地层沉积的构造环境和沉积物源的研究已取得了很多成果，但目前仍存在很多不确定性。根据张本仁等（1994）对南秦岭构造带内的古元古界陡岭群、寒武系—奥陶系和志留系—泥盆系的沉积物源和构造环境的分析，与陡岭群时代相当的北秦岭带的秦岭群相比，陡岭群变碎屑岩的Li、Th、Sc、La、Co、REE明显偏低，而（LA/Yb）cn、Eu/Eu^*比值明显偏高，表明二者物源不同，但尚不能确定物源及构造归属。对寒武系—奥陶系的研究认为，留坝—陨县、白云—柞水和淅川小区主要为被动大陆边缘外，还有更早的岛弧或活动大陆边缘火山岩为其提供物质。对志留系—泥盆系沉积物源和构造环境分析认为，由于自新元古代开始转变为扬子板块的大陆边缘后，随着秦岭洋壳向北俯冲，大洋逐渐缩小，从志留纪开始，特别是泥盆纪时，南秦岭已接近华北板块活动大陆边缘的北秦岭，因此南秦岭的沉积盆地沉积物源发生了根本性的变化，除部分沉积物仍来自扬子克拉通北部被动大陆边缘外，大部分来自北秦岭构造带。根据鄢明才等（1997）对南秦岭地层丰度的研究成果（表3-5），本构造带各时代地层沉积岩化学成分有如下演化趋势：

（1）主要成分的演化

从表3-5和图3-4可以看出，沉积岩Al₂O₃、SiO₂、Na₂O的含量在古元古界—新元古界早期含量较高，震旦系-奥陶系明显降低，志留系显著升高，至二叠系逐级降低，三叠系后又开始升高。

CaO和MgO的含量呈与上述元素相反的变化趋势，但随着地史的演变，CaO/MgO值呈增高趋势，MgO在震旦系—奥陶系高，CaO在泥盆系—三叠系高。

K₂O含量在前震旦系变化呈平稳震荡走势，震旦系时突然升高，其后降低，到志留系时期又大幅升高，志留系以后的变化与Al₂O₃、SiO₂的演化规律类似。

FeO+Fe₂O₃的含量变化基本上与Al₂O₃、SiO₂的演化同步，但在元古宇中变化较大，其中的中元古界武当群中含量较低，而新元古界毛堂群、耀岭河群含量较高。

以上主要成分的演化原因在于，早元古代—新元古代早期，本区总体上处于不稳定的构造发展阶段，沉积岩以碎屑岩和泥质岩沉积为主，碳酸盐岩比例较低，因此CaO和MgO的含量较少，Al₂O₃、SiO₂、Na₂O等元素含量较多；由于古元古界陡岭群新元古界毛堂群、耀岭河群均含有较多的基性火山岩成分，故FeO+Fe₂O₃的含量较高、SiO₂含量较低，而中元古界武当群、新元古界陨西群则含有较多的酸性火山岩成分，因而SiO₂含量高、FeO+Fe₂O₃含量低。但到了震旦纪—奥陶纪，南秦岭已转变为扬子地台北部的被动大陆边缘，处于相对稳定的构造环境，火山活动较弱，沉积环境相对稳定，地层中的碳酸盐岩的比例明显增加，且以镁质碳酸盐岩（白云岩）为主，次为泥质、碎屑质岩石，故MgO含量增加明显。到志留纪时由于南、北秦岭开始碰撞对接，构造沉积环境和沉积物源发生强烈变化，沉积岩主要为泥质、碎屑质岩石，造成Al₂O₃、SiO₂、Na₂O等含量迅速增加，随着沉积环境的趋于稳定，碎屑岩、泥质岩的沉积逐步减少，碳酸盐沉积作用逐渐增强，并以钙质碳酸盐岩沉积为主，因而CaO含量到逐级升高，二叠纪时，几乎全为石灰岩沉积。侏罗纪—白垩纪由于受燕山运动的影响，南秦岭普遍抬升，在拗陷山间盆地沉积了河流湖泊的陆源碎屑岩，Al₂O₃、SiO₂等含量增加，但SiO₂/Al₂O₃升高，而K₂O/Na₂O比值降低，显示出沉积物成熟度较低。

（2）微量元素与成矿元素的演化

如图3-4所示Ti、V、Cr、Co、Ni、Sc等铁族元素或相容元素的含量演化有从元古代至中生代呈由高到低逐波下降的变化趋势，其间有四个含量增长较快的时期，即古元古代（陡岭群）、新元古代（毛堂群、耀岭河群）、早古生代寒武纪及志留纪，前三个时期均有不同程度的基性火山活动，火山物质的加入是造成这些元素在地层中相对富集的主要原因，古元古代地层Cr、Ni含量明显高于其他时代地层，间接说明其基性火山岩的成分有别于其他时期的基性火山岩。志留纪时物源区的变化可能是铁族元素含量有所增加的主要原因。

图3-4 南秦岭地化学元素的时序演化图

表3-5 南秦岭造山带各时代地层平均化学组成（w_B）

注：含量单位：主成分10^-2，Au 10^-9，其他10^-6。Pt₃yl：耀岭河群，Pt₃yn：陨西群，Pt₃mt：毛堂群，Pt₂wd：武当山群，Pt₁dl：陡岭群。nN为样品数。

（据鄢明才等，1997）

Li、Be、Th、Sr、Ba等不相容元素虽然演化规律不尽相同，但均在志留纪时期的地层中含量显著增加，另外Th在中元古代（武当群）、Ba在寒武纪、Sr在二叠纪—三叠纪时也有较高的增长。

W的含量在元古宙—奥陶纪地层低，志留系升高，到二叠系降低，随后升高。其中仅在志留系富集（1.86×10^-6）。

Sn的丰度总体较低，只在震旦系（2.8×10^-6）、志留系（2.6×10^-6）中较高，与地壳平均值（2.5×10^-6）接近，比南岭四堡群（3.4×10^-6）和泥盆系（3.9×10^-6）低很多。

Mo以寒武纪为界，以前呈逐渐升高趋势，以后则呈下降走势。其中在耀岭河群（1.4×10^-6）和寒武系（1.6×10^-6）相对较富。

Cu、Zn、Ag的富集演化与铁组元素类似，主要富集在志留系及以前的地层中。其中Cu在陡岭群（42×10^-6）、耀岭河群（50×10^-6）、寒武系（36×10^-6）相对较富。

Zn则在耀岭河群（100×10^-6）、志留系（100×10^-6）较高。Ag在寒武系（0.084×10^-9）中含量较高。

Pb的演化总体呈增高趋势，但仅富集在毛堂群（22×10^-6）、泥盆系（20×10^-6）、石炭系（20×10^-6）和白垩系（23×10^-6）这几个层位。

Au主要富集在泥盆系（1.9×10^-9）当中，其他地层均较低。

As的富集主要在志留纪以后地层、以泥盆系最富（9.8×10^-6）、三叠系次之（8.6×10^-6）。Sb则富集在震旦系（1.6×10^-6）与泥盆系（0.99×10^-6）地层中。

南秦岭各时代砂泥质岩稀土元素的变化特征（表3-6）是，从古元古代到新元古代ΣREE递增，到寒武纪降低，到奥陶纪又升高，在志留纪、泥盆纪又明显降低，石炭纪、二叠纪时又明显升高，到中生代明显降低。南秦岭和南岭造山带的ΣREE演化规律均与澳大利亚地台太古宙以后地层稀土总量随时代的增新，稀土总量随之升高的规律（南斯和泰勒，1976）相左。

表3-6 南秦岭各时代砂泥质岩石稀土元素参数

n：样品数。

南秦岭各时代砂泥质岩负Eu异常在古元古代（陡岭群）、在中元古代（武当群）中相对较弱，但在新元古代以后负Eu异常则很明显（Eu/Eu=0.56～0.70），且Eu/Eu^*值相对稳定。各时代（La/Yb）cn较为相近，只有中元古代武当群（La/Yb）cn值偏低。此外，La/Th比值早、中元古代较低，到新元古代明显增高；在志留纪、泥盆纪La/Th比值较寒武、奥陶纪时明显降低。但从石炭纪开始，呈递增趋势。

从以上各时代砂泥质岩的稀土元素演化情况来看，南秦岭沉积作用元素演化有两个突变时期，它们是与构造环境和沉积物源的变化相联系的。第一个突变时期是在中元古代到新元古代，与晋宁运动相对应，此时南秦岭从较不稳定的活动大陆边缘构造环境转变为扬子板块北缘的被动大陆边缘，导致沉积物（主要是泥砂岩）中ΣREE增加，负Eu异常明显。第二个突变是在奥陶纪与志留纪之间，与加里东运动相对应，此时扬子与华北两陆缘开始趋近、对接。在志留纪之前，南秦岭沉积物由扬子板块北缘供给，砂泥岩La/Th比值较高（＞4）；志留纪以后，特别是泥盆纪，南秦岭沉积物转变为主要由北秦岭构造带供给，La/Th比值（3.35）与北秦岭构造带（＜4）接近。在这物源转变时期砂泥质岩石的ΣREE也有所降低。

根据以上各时代地层主要成分、微量元素及砂泥质岩的稀土元素演化分析，结合沉积建造特点，从古元古代至中生代南秦岭地区地层元素演化可以分为4个演化阶段，每个阶段的构造环境、沉积建造、成矿元素及运矿元素富集特点如下：

（1）古元古代—新元古代早期不稳定的大陆边缘演化阶段

此阶段本区处于扬子古陆的北部边缘，沉积建造主要为陆源碎屑岩、泥质岩、各类火山岩及碳酸盐岩的火山-沉积建造，与其他阶段的区别在于Al₂O₃、SiO₂、Na₂O高，Ca低，富铁族元素，贫Li、Be。

古元古代，本区可能处于大陆裂谷构造环境，形成陆源碎屑岩-泥质岩-泥灰岩夹少量基性火山岩的沉积建造（陡岭群），砂泥质岩石ΣREE含量（122×10^-6）较低，地层中As、Sb、Cu、Cl等成矿与运矿元素含量较高。

中元古代，构造环境渐变为大陆岛弧环境，形成了一套陆源碎屑岩和拉斑-钙碱性系列玄武—流纹岩的火山-沉积建造（武当山群），火山岩以酸性为主，地层中较富集大离子元素Ba、Th；砂泥质岩石以La/Th值偏低为特征，地层中成矿元素含量普遍不高。

新元古代早期，本区仍为活动大陆边缘构造环境，同时异地形成了毛堂群、陨西群。毛堂群主要岩性为变酸性火山岩（姚家寨组，石英角斑岩）和变基性火山岩（马头山组，细碧岩）的火山-沉积岩系，以富集Fe、Ni、Co、Mn、Ti、Sc、V等亲铁元素为特征，成矿元素Pb、Zn、Au相对富集。陨西群主要由变中性火山岩（角斑岩）和变酸性火山岩（石英角斑岩）组成，Zr、P、Sc较高，成矿元素Zn相对富集。

新元古代中期，本区可能已经开始进入了被动大陆边缘构造发展阶段，此时期形成的耀岭河群主要岩性为变中基性火山岩（角斑岩—细碧岩）和变泥质岩，其中的富钠低镁质火山岩反映了边缘海张性的构造环境，耀岭河群富集Fe、Cr、Sc、Ti、V、P、Sr、B和成矿元素Cu、Mo、Zn。

（2）新元古代晚期（震旦纪）—早古生代（奥陶纪）被动大陆边缘演化阶段

自震旦纪开始，南秦岭已转变为扬子地台北部的被动大陆边缘，前期裂陷作用较强，后期则以移离作用为主。震旦纪时沉积了海相泥质岩和白云岩为主的碳酸盐岩，地层岩石MgO、K₂O、K₂O/Na₂O高，反映成熟度增加，成矿元素和运矿元素As、Sb、Sn和B较为富集。

寒武纪形成以泥质岩、碳酸盐岩和中基性火山岩的火山-沉积建造，地层中普遍含有黄铁矿、碳质页岩、黑色岩及硅质岩，富集Ba、B、S、Sb、Mo、Cu、Zn、Au、Ag等多种元素。

奥陶系岩性主要为碳酸盐岩，次为泥质岩，地层中MgO、CaO、Cl元素较高，多数成矿元素含量偏低。

（3）志留纪—三叠纪陆缘对接残余海盆地发育与陆陆碰撞造山演化阶段

北秦岭和南秦岭的对接发生于志留纪末—泥盆纪，但对接后并没有马上进入陆—陆碰撞造山阶段，仍有残余海盆发育。志留纪沉积物主要为泥质岩和少量碎屑岩，富集Co、Cr、Ni、Sc、V、等亲铁亲基性元素和不相容元素K、Li、Th，成矿和运矿元素W、Sn、Cu、Zn、和B相对富集。

泥盆纪时在残余海盆地沉积了主要由碎屑岩、泥质岩和碳酸盐岩组成沉积建造。沉积岩相对富集As、Sb、Au、W等成矿元素和B、F、S运矿元素。石炭纪至二叠纪，南秦岭仍为海相沉积。石炭系由碳酸盐岩和泥质岩组成，B较富集。二叠系主要为石灰岩，Sr较高，大部分元素贫化。三叠纪继承二叠纪的沉积环境，沉积了大量的海相石灰岩和极少量的泥质岩，成矿元素As较高。

（4）三叠纪以后的陆内盆地演化阶段

由于受燕山运动的影响，南秦岭普遍抬升，在拗陷山间盆地沉积了河流湖泊的陆源碎屑岩，白垩系多数成矿元素含量居中，Pb、Au相对较高。

从南秦岭地层成矿和运矿元素在各沉积演化阶段富集情况可知：它们的富集规律与南岭地区类似，成矿元素主要富集在每个演化阶段的转换期及早、中期的张裂环境。如：

第一演化阶段早期的古元古代裂谷环境下形成的陡岭群（As、Sb、Cu和Cl的丰度分别为8×10^-6、0.45×10^-6、42×10^-6和77×10^-6）。

第二演化阶段早期陆缘裂陷盆地形成的震旦系（As、Sb、Sn和、B的丰度分别为7.0×10^-6、1.6×10^-6、2.87×10^-6、44×10^-6）和寒武系（Sb、Mo、Cu、Zn、Ag、Au和B、S的丰度分别为0.58×10^-6、1.6×10^-6、36×10^-6、89×10^-6、0.084×10^-6、1.0×10^-9和46×10^-6、2380×10^-6）。

第二、三演化阶段之间转换期的志留系（W、Sn、Cu、Zn和B的丰度分别为1.86×10^-6、2.6×10^-6、32×10^-6、100×10^-6和74×10^-6）。

第三演化阶段早期残余少盆地中形成的泥盆系（As、Sb、Au、W和B、F、S的丰度分别为9.8×10^-6、0.99×10^-6、0.0019×10^-6、1.48×10^-6和63×10^-6、660×10^-6、480×10^-6）。

由南秦岭地区各演化阶段的构造环境与地层成矿元素富集关系来看，Mo、Ag在被动大陆边缘构造环境下形成的沉积地层（寒武系）中最富集。Sn、Sb和F、Cl的主要富集地层（震旦系、泥盆系）是被动大陆边缘与残余海盆地发育的构造环境。而W却富集在残余海盆地与陆内盆地沉积构造环境下形成的沉积地层（志留系、白垩系）。Cu、Zn的富集地层多是陆缘裂谷及被动大陆边缘构造环境下形成的。

2.北秦岭沉积作用的化学元素演化

北秦岭地层包括古元古界秦岭群、中—新元古界宽坪群，早古生界丹凤群、二郎坪群和早中生界的三叠系。张本仁等（1994）运用稀土及微量元素对秦岭各时期地层沉积的构造环境和沉积物源的研究表明，秦岭群、宽坪群、二郎坪群原始砂泥质岩石在La/Ce—Sc/Th图解中，均具有两端员组分混合的特征，秦岭群碎屑岩的源区应类似于大陆裂谷内产出的碱性基性岩和酸性岩组成的双模式岩套，但源区的这种双模式岩套在后期的强烈造山过程中没有保存下来。宽平群的物源是其北部华北古陆的太华群和其南部的秦岭群，沉积构造环境为秦岭群岛链、局限的边缘裂陷海盆环境；二郎坪群的物源是多方面的，南侧秦岭群、北侧的宽坪群和二郎群下部的火山岩及其南面的丹凤群早期火山岩，均可为其提供物源，其形成构造环境为活动大陆边缘。丹凤群分布于秦岭群的南侧，其形成构造环境也具有活动大陆边缘环境特征。

根据鄢明才等（1997）的对北秦岭地层丰度的研究成果（表3-7），本构造带各时代构造环境、积建造特征、成矿元素及运矿元素富集化特征简述如下：

1）古元古代，本区处于陆缘裂谷环境，形成了一套陆源碎屑杂砂岩和碳酸盐岩夹基性火山岩建造（秦岭群）。与其他时代地层比较，K₂O、CaO、CaO/MgO值较高，不相容元素Li、Zr、易挥发元素Cl（131×10^-6）和成矿元素As（12×10^-6）、Sb（0.88×10^-6）、Sn（2.8×10^-6）较富集。

2）中新元古代，本区转变为陆缘裂陷环境，在秦岭群岛链、局限的边缘裂陷海盆沉积了一套主要为碎屑岩和基性火山岩、次为碳酸盐岩及少量中性火山岩（宽坪群），与古元古代秦岭群相比，SiO₂、Al₂O₃、CaO、Na₂O、K₂O含量低，而MgO、亲铁元素增高，成矿元素Au（2×10^-9）、Cu（43×10^-6）和运矿元素S（410×10^-6）、B（23×10^-6）亦较高。

3）早古生代，本区发展成活动大陆边缘环境。在秦岭群北侧，形成了基性火山岩（细碧岩），其次为碎屑岩和酸性火山岩（石英角斑岩）和少量碳酸盐岩组成的地层（二郎坪群）。在秦岭群南侧，形成偏基性的中性火山岩为主，含少量碎屑岩的地层（丹凤群）。二者与元古宙地层相比，Al₂O₃、Na₂O含量TFeO+MgO值增加，而CaO、K₂O含量及K₂O/Na₂O、SiO₂/Al₂O₃值减少。微量元素以Co、Cr、Ni、Mn、Sc、V等铁族元素富集，Li、Be、Zr、Th等亲石元素贫化为特征，反映出中基性火山岩的影响。丹凤群中的成矿元素Cu（65×10^-6）、Pb（46×10^-6）和S（340×10^-6）较富集。

4）中生代（三叠纪），自早古生代未开始，华北地台与扬子陆块持续碰接，使北秦岭区一直处于抬升状态，直到晚三叠世复又下沉，形成了以泥质物为主的沉积建造，因此SiO₂、Al₂O₃、K₂O含量 K₂O/Na₂O、SiO₂/Al₂O₃值明显增加，MgO、CaO、Na₂O含量及TFeO+MgO值减少。同时伴有Co、Ni、Mn、Sc、V等铁族元素含量降低，Li、Be、Zr、Th等亲石元素含量升高。各类成矿元素Au（2.7×10^-9）、As（12×10^-6）、Sb（0.72×10^-6）、Pb（40×10^-6）、W（2.3×10^-6）、Sn（3.4×10^-6）、B（46×10^-6）均有不同程度的富集。

从北秦岭各时代地层成矿元素的富集构造环境来看，Cu、Pb在岛弧环境下形成的地层中（丹凤群）富集最明显。W、Au、Ag、B则在陆内拗陷盆地形成的地层（三叠系）中最为富集。Sn、As、Sb、F既在陆缘裂谷环境下的沉积地层（陡岭群）富集，又在陆内拗盆地形成的地层（三叠系）中明显富集。

与南岭和南秦岭构造带地区相比，北秦岭构造带中基性火山岩发育，地层地球化学的突出物质是强烈富集Cr、Ni、Co、Ti、Mn、V、Sc等亲铁基性元素和Cu、Au反映了本区地壳和岩石圈活动强烈幔壳物质交换频繁。

表3-7 北秦岭造山带各时代地层平均化学组成（w_B）

注：含量单位：主成分10^-2；Au、Hg、Pd、Pt：10^-9，其他10^-6；Pz₁dn：丹凤群，Pz₁er：二郎坪群，Pt₂tw：陶湾群；Pt₂kp：宽坪群，Pt₁qn：秦岭群。

（据鄢明才等，1997）

综合南、北秦岭地层元素演化特点，东秦岭地区在从古元古代至中生代的地壳演化过程中，其地壳生长的早期主要以垂向增长为主，新元古代末期以后则主要是水平增长。