西秦岭泥盆系分布广泛，全部为海相沉积，由活动―准活动陆缘浅海盆地型泥质岩-碳酸盐岩组成，沉积中心有从南向北迁移的趋势。在变形-变质较弱地段的碳酸盐岩，常含有泥盆纪的腕足、珊瑚和竹节石等类标准化石。下文根据研究区域划分为西成(西和―成县)、礼县、凤太和柞山4个泥盆纪盆地(地区)叙述，基本沿用已有的习惯名称，并且参照秦岭造山带新的划分方案。由于扬子和华北陆块的碰撞造山运动，使得中秦岭泥盆系沉积之后不久，就遭受了强烈的东西向左行剪切形变，普遍出现近东西向褶皱，甚至出现泥质岩与碳酸盐岩之间的流变作用和片理置换，原始沉积层面(S0)在较大程度被变质片理改造置换而难以辨认，恢复沉积层面(S0)和形变以前的地层层序工作量极其浩大。
(一) 西成地区
西成地区夹持于礼县-麻沿河断裂与宕昌-两当断裂间，出露的泥盆系即西汉水群。分布于岷县―宕昌一带的复理石-碳酸盐岩建造组合依传统的划分方案也作为西成盆地的一部分，其地层发育特点将在代家庄铅锌矿相关章节中描述讨论。西汉水群的进一步划分方案很多，如甘肃省地质矿产局区调队 、陕西省地质矿产局区调队 、秦锋等(1976)、朱伟元(1989)等。近来较有代表性的方案有:1∶50000地质填图方案与甘肃有色地勘局王集磊等(1996)的方案。前者将区内地层自下而上分为志留系吴家山组、海酒山组、安溪沟组、安家岔组、广金坝组、毋家坝组、诸葛寺组、洞山组以及双狼沟组。考虑到西成地区铅锌矿与金矿地质工作基本上都基于王集磊等(1996)的分组方案，该方案分组简单易行，本书也采纳这一体系，将西汉水群自下而上划分为吴家山组、安家岔组、西汉水组与洞山组。
1. 吴家山组(D1w)
主要发育在成县吴家山地区，呈东西30km、南北宽5～8km的长条状，构成吴家山背斜的核部，变质程度较深，包括下部大柳坝段与上部林口段。大柳坝段为深灰色含炭质石英片岩和方解石石英片岩，林口段下部为巨厚层状的变质石英砂岩或含方解石变质石英砂岩，夹绢云千枚岩，顶部为白色中厚层状的大理岩，即海酒山大理岩，该大理岩沿吴家山背斜核部四周分布，但北侧较南侧更为发育。1∶50000区调报告将吴家山组定为志留系，而在近年来的一些研究中，由于在其中获得了一批古老的年龄数据，张传林等(1998)、杨志华等(2000，2002)将其划归入前寒武纪。
2. 安家岔组(D2a)
主要分布于吴家山组外侧，部分分布于礼县-宕昌地区，主要发育生物灰岩及板岩、砂岩等。以往将安家岔组作为西成盆地喷流沉积矿床的主要容矿层位之一。在20世纪90年代完成的西成地区1∶50000矿产地质图中，安家岔组分布范围广泛，除包括吴家山组外侧庙沟、焦沟、安家岔等地的低变质碎屑岩、结晶灰岩外，还包括黄渚关、厂坝-向阳山、天子山-毕家山-洛坝等地的广大地区。由于天子山-毕家山-洛坝等矿床成矿特点与南带矿床相似，同时容矿围岩变质程度低，围岩组合和生物组合与邓家山-尖崖沟等地的西汉水组相似，王集磊等(1996)将这些地区的地层划归西汉水组，但厂坝-李家沟-向阳山地区的变质的容矿地层仍作为安家岔组。
通过对厂坝-向阳山地区容矿地层的全面分析以及与南带铅锌矿床的对比，研究认为厂坝-向阳山地区铅锌矿容矿层位，原定的安家岔组与南带铅锌矿的容矿地层西汉水组具有较好的可比性，其与南带西汉水组的差异性更多的是由区内热变质作用的不均一性造成的，这一地区的“安家岔组”应归并入西汉水组(详见第四章)。将赋存SEDEX型(层状)铅锌矿床的地层全部并入西汉水组，即焦沟、庙沟等地原作为安家岔组的结晶灰岩及绢云千枚岩均划入西汉水组。同时，考虑到与以往工作的连续性，本书保留该组的划分，但认为安家岔组分布的范围较小。
3. 西汉水组(D2x)
该组在西成盆地广泛分布，下段下部为砂岩、千枚岩夹灰岩，上部为生物灰岩和泥晶灰岩;上段下部是粉砂岩、泥质千枚岩夹灰岩，中部为粉晶、泥晶灰岩，上部为粉砂岩、千枚岩及千枚状灰岩。西汉水组是SEDEX型铅锌矿床的赋矿层位，铅锌矿体主要赋存于下段生物灰岩与上段泥质千枚岩间。主要矿床包括厂坝-李家沟、毕家山、洛坝、尖崖沟、邓家山等。
4. 洞山组(D3d)
下段下部为砂岩、粉砂岩和板岩，中部为板岩、粉砂质板岩夹泥质灰岩，上部为生物灰岩、粉晶灰岩夹板岩;上段为泥质板岩和粉砂质板岩。主要产于西和县洞山和宕昌扎峪河一带。
安家岔组为浅海相，西汉水组包括浅海砂坝相、碳酸盐台地相和浅海相。杜远生(1997)认为，西成地区为一个南北两侧均有镶边礁的小型碳酸岩台地，形成于吴家山隆起的基础之上，由北向南可分为5个相区:北开放陆棚区(洞山―厂坝以北地区);洞山-厂坝生物礁带;佘堡-向阳山湖区;页水河-向阳山生物礁丘带;南开放陆棚区(页水河―毕家山以南)。洞山组出露于西成盆地西部和北部，显示泥盆纪区域的抬升引起海洋自东向西退缩。
(二) 礼县地区
本区出露地层即为李坝群，是在原舒家坝群(组)基础上解体去掉秦岭岩群、李子园群后保留下来的一部分(李健中等，1996)。李坝群分布于礼县-麻沿河断裂以北，娘娘坝-李子园断裂以南，北以混杂岩带与北秦岭相望。中川岩体以西的原定李坝群的厚层碎屑岩，由于其中发现了早古生代分子，且其中成矿组合明显不同于东部的李坝群，近年来单独建立了孟家沟群。李坝群中发现有较大量的中、晚泥盆世化石，上覆有石炭系，时代一般定为中、晚泥盆世，本书按李健中等(1996)的观点，将李坝群时代定为上泥盆统。李坝群主体表现为一套巨大厚度的深水-半深水浊积岩沉积，反映一种快速沉积环境，发育比较典型的复理石建造。在李坝-金山地区自下至上划分出4个连续沉积的岩性段。
第一岩性段(D2lb1):灰-灰绿色厚层状砂岩，顶部夹有薄层板岩或粉砂质板岩，中下部有厚50～60m的灰-灰绿色砂岩夹板岩。
第二岩性段(D2lb2):灰-灰绿色中细粒薄层-中厚层状砂岩、粉砂岩夹粉砂质板岩组成，下部为灰-灰绿色细砂岩、粉砂岩、珍粉砂质板岩或板岩，中部为灰-灰绿色砂板岩互层，上部为灰绿色板岩夹砂岩。
第三岩性段(D2lb3):灰-灰黑色板岩或粉砂质板岩，底部多为粉砂质板岩夹细砂岩，向上砂质成分逐渐减少，泥质、钙质成分增多，上部为板岩、钙质板岩夹砂岩薄层。
第四岩性段(D2lb4):底部为灰-灰黑色泥灰岩夹钙质板岩，中上部为浅灰色条带状泥灰岩、结晶灰岩、砂屑灰岩和泥晶灰岩。
李坝群的沉积体系包括重力流沉积(浊流沉积)和正常沉积两种，大多观点认为其属一种深海―半深海大陆坡-海底扇沉积体系，古流向自北东向南西呈扇形，古斜坡方向与古流向基本一致，与西汉水组刚好相反(孙省利等，1995)。李健中等(1996)根据李坝群划分的4个岩性段对应鉴定出4个沉积相，即颗粒流沉积的厚层砂岩相(D2lb1)、浊流沉积的砂岩-泥岩相(D2lb2)、静水沉积泥岩相(D2lb3)、静水沉积泥灰岩相(D2lb4)。
严格来讲，甘肃南部的大草滩群(D3dc)并不属于礼县-麻沿河小区，广泛分布于甘肃省岷县、礼县、天水花洋峪等地，武山-德欠断裂以南，舒家坝-固城断裂以北。底部发育砾岩，砾石呈半圆至滚圆状，分选差，砂质胶结，主要由石英砂岩及灰岩组成。中上部为紫红色调的砂板岩。目前多数观点认为大草滩群具有磨拉石建造特点(宁晰春等，1994;杜远生，1995;张国伟等，2001)，被视为北秦岭加里东运动最直接、最重要的证据。
(三) 凤太地区
泥盆系是凤太矿集区主要的赋矿地层，出露面积约1550km2，夹持在商丹断裂和酒奠梁-板岩镇断裂两条区域大断裂之间。可分为中泥盆统马槽沟组、古道岭组，上泥盆统星红铺组、九里坪组。
1. 马槽沟组(D2m)
主要分布于马槽沟―鲁家山、两河口―二郎坝、殷家沟等地。岩性以薄-中厚层变质长石石英杂砂岩、变钙质石英杂砂岩、变石英杂砂岩为主，其次为变质粉砂岩、薄层砂质灰岩，夹有少量砂质绢云千枚岩、钙质绢云千枚岩及铁白云质千枚岩等，为一套以碎屑岩为主、钙泥质为辅的浅变质碎屑岩建造。与上覆古道岭组灰岩呈整合过渡接触，大多底部出露不全，仅在东部鲁家山一带可见与下伏前志留系平行不整合接触。厚度大于506.42m。
在该层位中目前已发现的矿产地主要为古迹金矿点，老硐众多，金、银、砷异常发育。矿化类型为金属硫化物石英脉型，主要载金矿物为方铅矿，矿化类型较为特殊。
2. 古道岭组(D2g)
主要分布于苏家沟―黄柏塬、双合子―观音峡、两河口―二郎坝、磨沟―大黑沟、铅硐山―水柏沟一带，此外还有一些零星出露，组成背斜核部。主要岩性为中薄层结晶灰岩、含炭生物灰岩、(含)铁白云质灰岩、中厚层结晶灰岩夹少量钙质绢云母千枚岩、铁白云质千枚岩、粉砂质粉晶灰岩等，厚654.25m。由于古构造和古地理制约，西南部与北东部岩性有所差异。
西南部:灰岩较纯，生物化石丰富。礁灰岩发育且厚度大，顶部有不稳定的硅质岩层。可分为下、中、上三部分。下部为薄-中厚层结晶灰岩，其中含少量海百合茎和珊瑚化石碎屑;中部为薄层(含生物化石)灰岩与薄层铁白云质灰岩互层;上部为薄层(含)生物化石灰岩与薄层含炭灰岩互层，顶部为不稳定炭质千枚岩夹含炭薄层灰岩、含铅锌矿硅质岩或铁白云质硅质岩层。
东北部:灰岩砂质含量高，局部夹砂质板岩，厚度小，生物化石较丰富。
古道岭组自南西向北东岩石组合总体变化特征为:南西部厚度大，而单层厚度小;岩石成分较单一，砂质含量少，钙质含量高;化石丰富，种类较多。东北部总体厚度小，而单层厚度较大;岩石组分较复杂，砂质含量较高，泥钙质含量较低;化石含量较少，种类较单一。目前区内发现的主要铅锌矿床(点)主要产于其顶部与星红铺组过渡部位的硅质岩中。除Pb和Zn主元素外，还伴(共)生有Au、Ag、Cu、Cd、Hg、Ga等有益组分。铅锌矿主要分布于西河以西，以东较少见。
西河以西古道岭组灰岩化学成分见表2-2，主要为碳酸盐，含砂质成分很低。
与铅锌矿化有关的地层岩石元素含量见表2-3。从表中可以看出，区域上与成矿有关的元素含量均很低，表明古道岭组没有为成矿提供物质来源，而矿区成矿元素含量很高，说明成矿物质主要来源于深部或基底，成矿与基底热水喷流沉积和构造-岩浆改造作用关系密切。
3. 星红铺组(D3x)
星红铺组是凤太地区分布最广、出露最全的地层，是一套以千枚岩(东北部为砂板岩)为主，含少量薄层状灰岩的浅变质细碎屑岩建造。据岩性组合可分为3个岩性段。
(1) 第一岩性段(D3x1)
下部以含炭钙质千枚岩、炭质绢云母千枚岩及钙质千枚岩为主，夹薄层状(含炭)灰岩，局部二者呈互层产出;上部以浅灰色铁白云质绢云母千枚岩、铁白云质粉砂质千枚岩为主，夹少量含绿泥铁白云质千枚岩，顶部有不稳定的几至几十米厚的泥灰岩、条带状灰岩。底部与古道岭组过渡部位是铅锌矿赋矿层位，中上部是金矿赋矿层位。本段最大厚度为1005m，最小120m，一般厚度为500～700m。与下伏古道岭组呈渐变过渡关系。
表 2-2 凤太地区西部古道岭组岩石常量元素含量 (wB/%)
表 2-3 凤太地区西河以西铅锌矿赋矿层位微量元素含量 (wB/10-6)
(2) 第二岩性段(D3x2)
总体以灰绿色岩石为特征，以浅绿灰色含绿泥石粉砂质千枚岩、绿泥绢云千枚岩、粉砂质绢云母千枚岩为主，夹条带状砂质灰岩，顶部局部为铁白云质千枚岩夹条带状灰岩。出露最大厚度为950m，最小厚度为130m，一般为300～600m。
(3) 第三岩性段(D3x3)总体以含炭暗色建造为特征。顶部为炭质千枚岩夹薄层砂岩，上部为炭质千枚岩，下部为炭质千枚岩、含炭薄层灰岩互层或含炭薄层灰岩与薄层结晶灰岩互层。北部砂质含量增多。出露最大厚度1120m，最小厚度159m，一般为300～800m。与上覆九里坪组呈渐变过渡。
星红铺组大致以西坝岩体―空棺―安河寺一线为界，西南部岩石以泥质成分为主，粉砂质相对较少，钙质成分较多，碳酸盐岩多为薄层灰岩和泥质灰岩，绿泥石、铁白云石较普遍，生物化石较多。东北部岩石中砂质、粉砂质成分明显增加，钙质、绿泥石成分减少，变质程度相对较浅，以砂板岩为主。生物化石也明显减少。
4. 九里坪组(D3j)
为中部泥盆系最新地层，主要分布于安沟―坡根脚、丝毛岭―松树湾、天池梁―柘梨园、古岔河―狮子坝等地，为向斜之核部地层。
总体为一套砂岩-砂质千枚岩-粉砂质碳酸盐岩的类复理石建造。西南部可划分为4个岩性段。
第一岩性段(D3j1):中下部为变中细粒长石石英砂岩夹砂质微晶灰岩，中上部为砂质千枚岩夹微、细晶灰岩，顶部为砂质微晶灰岩，厚485.5m，整合于星红铺组之上。
第二岩性段(D3j2):下部为变砂岩，中部为砂质千枚岩，上部为砂质微晶灰岩。厚416.4m。
第三岩性段(D3j3):由变长石石英砂岩、粉砂质千枚岩及粉砂质微晶灰岩组成韵律层，厚546.4m。
第四岩性段(D3j4):下部为变长石石英砂岩夹粉砂质微晶灰岩，中部为变粉砂岩夹粉砂质千枚岩，上部为粉砂质千枚岩夹薄层细砂岩、粉砂质微晶灰岩。厚156.2m(未见顶)。
东北部工作程度很低，未详细分层，岩石组合特征与西南部相似，只是砂质含量有所增高。
凤太地区南部泥盆系分布于瓦房坝-江口断裂南侧，与下伏志留系为剥离断层接触，与上覆地层也多为断层接触，局部为整合接触。因受断裂影响，层位不稳定，变形变质作用差异明显。有大枫沟岩组(D2d)、杨岭沟岩组(D2y)，仅分布于江西营-庙坪背斜两翼。大枫沟岩组为一套以片岩为主的碎屑岩组合，局部夹有碳酸盐岩，可与中部马槽沟组砂岩对比。杨岭沟岩为一套含砂质的细晶灰岩。岩性为灰色中厚层-薄层状含生物屑灰岩、粉晶-微晶灰岩及藻屑灰岩。可与中部的古道岭组对比。目前该两岩组出露区未发现铅锌、金矿点和有价值的异常，岩石的成矿元素背景值很低。
(四) 柞山地区
柞山(柞水-山阳)铁银铜铅锌金(镍钴)矿集区处于商丹断裂与凤镇-山阳断裂之间，它们不仅控制了盆地的边界，而且控制了泥盆系的古地理环境及其发展演化规律，构造位置属南秦岭海西褶皱带，为秦岭泥盆纪主要热水沉积盆地之一。出露地层主要为牛耳川组、池沟组、大西沟(青石垭)组、下东沟组、桐峪寺组，为一套岩石类型简单、沉积韵律发育的热水沉积复理石建造，主要岩石为泥、碎屑岩、碳酸盐岩，生物化石极少，属浅海―半深海浊流沉积。
1. 牛耳川组(D2n)
上部主要为粉(细)砂岩夹(互)绢云母板岩、粉砂质板岩，中部为粉砂质板岩、绢云母板岩、钙质绢云母板岩夹泥质灰岩，下部因断层位移而缺失。出露厚度大于1757m，柞水大西沟以西，以碎屑岩夹泥质岩为主，碳酸盐岩夹层相对增多，底部为砾岩或含砾钙质砂岩;武王沟以东，碳酸盐岩夹层也明显增多。底界大多不清，局部可见与寒武-奥陶系平行不整合接触。化石稀少，偶见珊瑚类。
2. 池沟组(D2c)
下部以角岩化粉砂质板岩夹石英砂岩、粉砂岩为主，靠近岩体为黑云母角岩、黑云母石英角岩;上部以钙质粉砂质、粉砂质板岩、条带状透辉石角岩夹长石石英砂岩、泥质、硅质大理岩、矽卡岩为主，局部见东西向顺层侵入的闪长玢岩脉。整体上为一套浅变质的细碎屑岩-碳酸盐岩建造，个别地段夹有少量的变质安山凝灰岩，是铜矿化的赋矿层位。
3. 大西沟组(D2d)
下部以角岩、角岩化粉砂岩、粉砂质板岩为主，夹砂质灰岩、结晶灰岩;上部为粉砂质板岩、粉砂质灰岩、泥灰岩等，局部夹黄铁矿、多金属矿层，是柞山盆地金属矿床的主要容矿岩系。厚度变化较大，平均约1500m，下部产腕足和珊瑚类化石。
4. 下东沟组(D3xd)
岩性为板岩、钙质板岩、泥灰岩夹粉砂岩，厚度1300余米，在柞水车房沟以东的庙沟发现有较丰富的孢子化石，如Convolutisporamellita和C.tuberosa等晚泥盆世晚期―早石炭世的属种。
5. 桐峪寺组(D3ty)
岩性组合为石英砂岩夹砂板岩、粉砂岩等，厚525～3000m。