冀東太古宙末期基底構(gòu)造約束下的金成礦作用及演化

宋 揚(yáng),王樹志,胡建中,聶鳳軍,譚應(yīng)佳,王志云

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所,國土資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037;2.中國地質(zhì)大學(xué) 科學(xué)研究院,北京 100083)

從全球成礦動(dòng)力學(xué)角度來看,巨型礦集區(qū)的形成無一不疊合著多期構(gòu)造-巖漿事件的烙印(Goldfarb et al.,2005;Bierlein et al.,2006;Jaireth and Huston,2010;翟明國,2010;陳毓川和王登紅,2012)。克拉通邊緣往往經(jīng)歷復(fù)雜的構(gòu)造演化,成礦物質(zhì)在邊緣斷裂和巖漿的作用下,發(fā)生活化-遷移,再活化-再遷移的富集過程,構(gòu)造與成礦具有密不可分的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系,就金礦而言其形成過程更是如此(Goldfarb et al.,2005;呂古賢等,2007;陳宣華等,2009)。

冀東位于燕山陸內(nèi)造山帶的東段,產(chǎn)出有金廠峪、峪耳崖等眾多大中型金礦床,是華北克拉通周緣重要的金礦成礦帶(劉錫文,1992;梅燕雄,1997;李俊建等,2002)。前人從不同角度討論了該區(qū)金成礦規(guī)律,近幾年又對金廠峪、華尖、峪耳崖等典型金礦床開展了不同程度的研究,取得了大量的成果(牛樹銀等,2000;羅鎮(zhèn)寬等,2001a,b;肖振和李志國,2009;宋揚(yáng)等,2011a,b;賈三石等,2012)。雖然成礦作用已被證明與中生代以來的巖漿活動(dòng)關(guān)系密切(梅燕雄,1997;Yang et al.,2003;牛樹銀等,2006;聶鳳軍等,2011;宋揚(yáng)等,2011b),但是由于普遍缺乏對于金礦床的大中比例尺構(gòu)造背景研究,致使克拉通邊緣構(gòu)造多期性和復(fù)雜性的影響常被忽視。筆者在開展冀東金礦接替資源找礦項(xiàng)目過程中發(fā)現(xiàn),冀東中生代控巖控礦構(gòu)造是在太古宙基底構(gòu)造演化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而成。因此,本文通過對基底構(gòu)造演化特征、典型礦床控礦構(gòu)造特征的研究,結(jié)合地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù),討論了冀東基底構(gòu)造對巖漿活動(dòng)及金礦成礦作用的制約,建立了冀東成巖成礦演化序列,以期為今后深入開展礦田構(gòu)造研究,預(yù)測深邊部盲礦體提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

冀東地區(qū)是我國地質(zhì)歷史演化最久、地層發(fā)育較為齊全、構(gòu)造-巖漿活動(dòng)極為復(fù)雜的地區(qū)之一,經(jīng)歷了陸核形成、陸塊增生、板塊作用等地質(zhì)演化階段,具備形成金礦極為有利的地質(zhì)條件。研究區(qū)前寒武系分布廣泛,孫大中(1984)把冀東地區(qū)出露的地層劃分為早前寒武系(包括中、上太古界和下元古界)、晚前寒武系(中、上元古界)和顯生宙(主要是中、新生界)三大部分。其中早前寒武紀(jì)地層出露面積最大,構(gòu)成華北板塊北緣的變質(zhì)結(jié)晶基底,與冀東金礦的產(chǎn)出關(guān)系密切。冀東地區(qū)多處發(fā)現(xiàn)早于3.5 Ga巖石,早前寒武系古陸存在的證據(jù)確鑿(Huang et al.,1986;劉敦一等,1994;吳福元等,2005)。中-晚元古開始了蓋層沉積,發(fā)育輕微變質(zhì)的地臺型海相沉積巖層;繼而沉積了穩(wěn)定的海相寒武系和奧陶系。自晚奧陶世起至中石炭世出現(xiàn)沉積間斷,中石炭世以后以海陸交互相或陸相沉積巖層為主(圖1)。

本區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育,按其形成時(shí)間及形成機(jī)制可大致分為三種:一是太古代形成的古斷裂,二是元古代至古生代形成的斷裂及復(fù)活的古斷裂,三是中生代以來的新生斷裂,以南北構(gòu)造產(chǎn)生的北東-北北東向壓扭性斷裂和北西向張扭性斷裂為主(裴榮富和梅燕雄,2003),后者控制著冀東主要金礦床礦體的展布。

圖1 冀東地區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)梅燕雄,1997修改)Fig.1 Simplified geology map of the eastern Hebei province (after Mei,1997)

冀東地區(qū)中生代構(gòu)造是在剛性結(jié)晶基底及穩(wěn)定沉積蓋層所組成的克拉通淺層地殼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成的,表現(xiàn)為剛性基底與上覆層狀沉積蓋層一起卷入收縮變形(Chen,1998;張長厚等,2011),馬蘭峪背斜是冀東區(qū)域性褶皺,總體上呈東西走向,褶皺軸跡在平面上表現(xiàn)出明顯的不規(guī)則彎曲狀,形成時(shí)代為古生代末-中生代早期(李海龍等,2008)。背斜核部出露太古宙深變質(zhì)巖系,控制著冀東主要花崗巖體和金礦床,梅燕雄(1997)提出了本區(qū)金礦礦源地體(太古宙深變質(zhì)巖系)、變質(zhì)-變形作用、花崗巖、成礦流體時(shí)空藕合的“四位一體”成礦特征。

2 基底構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨疤卣?/h2>

冀東地區(qū)太古宙劃分一直存在不同認(rèn)識,孫大中(1984)將冀東地區(qū)主要地層歸為太古界遷西群,分為上川組(Ars)和三屯營組(Arsn),巖性主要為含輝石的麻粒巖;河北省地礦局(1989)在孫大中的基礎(chǔ)上增加了拉馬溝組(Arl)和跑馬場組(Arp),主要為斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖,在冀東西段出露較多。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn),金礦床大多分布在西段,圍巖特點(diǎn)與譚應(yīng)佳等(1983)建立的遵化群(ArZ)一致,而冀東東段則以片麻巖為主,金礦床(點(diǎn))較少。因此,本文認(rèn)為冀東地區(qū)大致可以分為三套巖性組合:早太古宙麻粒巖-片麻巖組合(遷西群)、中-下太古宙斜長角閃巖組合(遵化群)、元古宙碳酸巖組合(圖1,2)。絕大多數(shù)金礦床(點(diǎn))產(chǎn)在東西向展布的遵化群中,經(jīng)野外調(diào)查,這套地層又可分成三段:下段主要在研究區(qū)西段,以基性的角閃巖-斜長角閃巖為主,局部夾有科馬提巖;中段主要為厚層狀斜長角閃巖,局部夾薄層片麻巖;上段為薄層斜長角閃巖和磁鐵石英巖;巖石組合反映出其原巖基性火山旋回的特點(diǎn),層位表現(xiàn)為東部高西部低。金廠峪、華尖等金礦發(fā)育在遵化群中段和上段地層中,表現(xiàn)出礦化條件好,礦體形態(tài)復(fù)雜,礦區(qū)外圍常發(fā)育條帶狀磁鐵礦等特點(diǎn)。

基于上述認(rèn)識,本文將冀東地區(qū)結(jié)晶基底構(gòu)造劃分為金廠峪-遵化-馬蘭峪緊密褶皺綠巖帶和都山-太平寨-遷安片麻巖穹狀隆起帶(圖2)。前者主要卷入綠巖帶地層,由一系列軸向西傾的同斜倒轉(zhuǎn)褶皺組成,自西向東依次為東荒峪復(fù)背斜、碾子峪復(fù)向斜和金廠峪復(fù)背斜;后者由遷西群麻粒巖相變質(zhì)巖組成,穹窿四周混合巖化作用強(qiáng)烈,內(nèi)側(cè)發(fā)育線狀的緊閉褶皺。冀東地層、巖漿巖和礦床形成主要受到晚太古代遵化運(yùn)動(dòng)和中生代印支-燕山運(yùn)動(dòng)的控制。晚太古代遵化運(yùn)動(dòng),使遷安穹狀隆起西側(cè)海盆中海相火山沉積物受到自西向東的擠壓,形成了一系列軸向西傾的褶皺。中生代以來,沿著這些褶皺的核部侵入有都山、青山口、高家店、灑河橋、茅山等花崗巖體。

圖2 冀東金礦帶基底構(gòu)造示意圖(據(jù)宋揚(yáng)等,2011a)Fig.2 Schematic diagram of basement structural framework in eastern Hebei province

3 金礦床主要構(gòu)造特點(diǎn)

冀東大部分金礦處在太古界變質(zhì)巖地區(qū),構(gòu)造背景復(fù)雜,雖然前人根據(jù)賦礦巖石類型將冀東地區(qū)金礦床劃分為:產(chǎn)在剪切帶中的金廠峪式、產(chǎn)在花崗巖中的峪耳崖式、產(chǎn)在碳酸鹽巖中的長城式等,但金礦體的控礦構(gòu)造無一不受到結(jié)晶基底,尤其是褶皺綠巖帶的控制。

3.1 金廠峪金礦床

金廠峪金礦床位于金廠峪-遵化-馬蘭峪太古宙緊密褶皺綠巖帶的東緣(圖2),圍巖為太古宙遵化群,巖性以斜長角閃巖為主,礦石類型包括石英脈型、鈉長石脈型和兩者相互穿插的復(fù)脈型。金礦床受兩期褶皺作用的控制,早期太古代末期東西向強(qiáng)烈的擠壓,形成了金廠峪復(fù)背斜,并在背斜的倒轉(zhuǎn)翼形成了規(guī)模大、連續(xù)性好的含金片理化帶(圖3)。金廠峪礦段和桑家峪礦段剖面表明(圖3),礦脈主要出現(xiàn)在背斜的陡翼或同斜倒轉(zhuǎn)向斜的核部,礦脈與片理化帶均受到褶皺控制,擠壓片理化帶與褶皺共同控制著金礦礦體的富集部位與產(chǎn)狀。

圖3 冀東金廠峪金礦床礦田構(gòu)造圖(左)及剖面圖(右)Fig.3 The structural map of the ore field (left) and geological profiles in the Jinchangyu gold deposit (right)

宋揚(yáng)等(2011a)研究認(rèn)為兩期褶皺分別為:早期圍繞遷安古隆起形成一系列軸面向西凸出的緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺,這一時(shí)期是冀東基底構(gòu)造和金廠峪復(fù)背斜的形成時(shí)期,同時(shí)伴隨有混合巖化和區(qū)域性變質(zhì)作用。晚期中生代褶皺作用,指中生代以來燕山板內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)在南北向擠壓應(yīng)力作用下,近東西向的馬蘭峪背斜橫跨疊加在太古宙褶皺之上。金廠峪復(fù)背斜受到南北向擠壓、東西向拉張的影響,早期構(gòu)造面活化張開,為后期含金熱液的貫入提供了空間。成礦前共軛節(jié)理顯示其主應(yīng)力軸分別為σ1=356o6o∠、σ2=208o83o∠、σ3=87o4o,∠最大主應(yīng)力軸和最小應(yīng)力軸為水平,中間主應(yīng)力軸近乎垂直,反映本區(qū)在此期遭受近南北向的水平擠壓;主成礦期在早期褶皺陡翼發(fā)育的擠壓片理帶在此時(shí)轉(zhuǎn)變成脆性破裂,沿此破裂面充填了含金石英脈礦體,兩組節(jié)理產(chǎn)狀為130°80°∠和345°74°,∠計(jì)算最小主應(yīng)力軸(σ3)為水平應(yīng)力狀態(tài),應(yīng)力場以北西-南東向的伸展為主(圖3)。

不少學(xué)者認(rèn)為金廠峪金礦屬于韌性剪切帶型金礦(柳少波和劉連登,1993;林傳勇等,1994),金廠峪礦區(qū)內(nèi)典型的韌性構(gòu)造表現(xiàn)為糜棱巖化和相關(guān)的揉皺,糜棱巖化主要發(fā)育在金廠峪復(fù)背斜的兩翼,為太古代末期東西向強(qiáng)烈擠壓作用的產(chǎn)物(宋揚(yáng)等,2011a),而金礦中輝鉬礦 Re-Os同位素測年結(jié)果表明,成礦作用可能開始于印支期,因此金廠峪金礦屬于受中生代脆性構(gòu)造控制下的巖漿熱液型礦床(宋揚(yáng)等,2011b)。

3.2 華尖金礦床

華尖金礦床處于緊密褶皺綠巖帶和片麻巖隆起區(qū)過渡部位(圖2),礦區(qū)分為牛心山、華尖和馬尾溝三個(gè)礦段,共有含金脈體 200多條,區(qū)內(nèi)廣泛出露太古宙變質(zhì)巖系,包括斜長角閃巖和片麻巖,金礦體主要賦存在斜長角閃巖和牛心山花崗巖巖體中。吳珍漢和孟憲剛(1998)認(rèn)為金礦脈受到與侵入體有關(guān)的帚狀構(gòu)造控制,金礦脈分布在不同方向的帚狀裂隙中。本文認(rèn)為金礦脈在不同時(shí)代褶皺背景下,受到了不同性質(zhì)斷裂構(gòu)造的聯(lián)合控制。牛心山、華尖兩礦段處于太平寨穹狀隆起的西北邊緣,該區(qū)域臨近兩個(gè)高級區(qū)的交匯處,礦區(qū)受到太古宙褶皺和燕山期褶皺的疊加與改造,形成十分復(fù)雜的構(gòu)造形跡,并顯著影響和控制著礦區(qū)巖漿巖和金礦體。

太古代褶皺:研究區(qū)中的遵化群巖層褶皺構(gòu)造明顯,分別構(gòu)成牛心山-溝口子復(fù)背斜和牛心山-水峪溝復(fù)向斜,走向都為北北西-南南東,展布長度分別約為2 km和2.2 km(圖4),早期發(fā)育共軛的剪切節(jié)理系統(tǒng),一組為北東-南西向,一組為近東西向,后期被含金石英脈和巖脈貫入。

燕山期褶皺:牛心山礦段發(fā)育北東向的燕山期復(fù)背斜,并向兩端皆具有傾伏的趨勢(圖4)。該背斜橫跨疊加在太古宙牛心山-溝口子復(fù)背斜之上,使得疊加部位成為這一地區(qū)地殼最薄弱的地段,導(dǎo)致燕山期巖漿巖侵位于此。巖漿大體沿牛心山復(fù)背斜的核部侵入,長軸呈北東向,與牛心山復(fù)背斜軸向一致。

控礦斷裂主要有北北東、北西和近東西向3組,北北東向斷裂是發(fā)育在牛心山背斜轉(zhuǎn)折端處的縱張斷裂,屬于成礦期斷裂,牛心山礦段 90%以上的礦脈賦存這一斷裂中(閆永福,2005),但在成礦過程后期,北北東向斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)閴号ば詳鄬?對礦體發(fā)生改造和破壞。

圖4 冀東華尖金礦床礦區(qū)構(gòu)造格架圖Fig.4 The map showing the structural framework in the Huajian mine area

成礦作用與燕山期構(gòu)造應(yīng)力場轉(zhuǎn)化關(guān)系密切,本區(qū)燕山期的構(gòu)造應(yīng)力場分為以下兩期(圖4):①成礦期,發(fā)育一組共軛雁列式張節(jié)理,一組產(chǎn)狀為115°65°,∠另一組為205°66°,∠主應(yīng)力軸分別為σ1:251°1°∠、σ2:160°62°∠、σ3:342°28°,∠即最大主應(yīng)力軸為水平,中間應(yīng)力軸較陡,最小應(yīng)力軸平緩,反映本區(qū)在此期遭受近東西向水平擠壓,致使北北東向斷裂拉張,石英脈在這種拉張背景下充填。②成礦后期,以收縮變形為主,石英脈遭受擠壓錯(cuò)動(dòng),在花崗巖中發(fā)育一對共軛節(jié)理,產(chǎn)狀為11°79°∠和238°60°,∠主應(yīng)力軸分別為σ1:121°43°∠、σ2:295°47°∠、σ3:28°3°,∠即最大主應(yīng)力軸和中間應(yīng)力軸較陡,最小應(yīng)力軸水平,反映本區(qū)在此期遭受北西-南東向擠壓。

3.3 峪耳崖金礦床

峪耳崖金礦床位于馬蘭峪背斜北緣,這一地區(qū)發(fā)育巨厚的元古宙沉積巖,受基底褶皺構(gòu)造的制約,古生代以來蓋層巖系褶皺發(fā)育,形成了走向北東、傾向北西的斜歪-倒轉(zhuǎn)褶皺,組成峪耳崖-下板城斷褶帶,燕山期巖漿沿著峪耳崖背斜核部侵入,含金石英脈產(chǎn)于峪耳崖巖體內(nèi)部及外接觸帶(圖5)。

圖5 峪耳崖金礦礦田構(gòu)造格架圖(左)和剖面圖(右)Fig.5 The map of structural framework (left) and geological profile in the Yuerya gold deposit (right)

峪耳崖巖體為一復(fù)式巖體,由早階段的白色花崗巖和晚階段的紅色花崗巖組成(羅鎮(zhèn)寬等,2001b),巖性以二長花崗巖為主。巖體侵位于元古宙高于莊組灰?guī)r(Pt2g)之中,巖體及接觸帶中北東向斷裂和節(jié)理極為發(fā)育,控制了礦區(qū)內(nèi)多數(shù)脈巖和金礦體的展布。

按走向可將控礦斷裂劃分為北東、北北東、北東東、北西和近東西向五組。礦脈一般賦存于北東、北北東向斷裂中,在其轉(zhuǎn)折處以及傾向由陡變緩處礦體變富。另外,礦脈還具有等間距、沿傾向斜列排布的規(guī)律(牛樹銀等,2000)。大多數(shù)金礦脈產(chǎn)在峪耳崖巖體中,僅有少數(shù)分布在圍巖中,說明金礦與燕山期巖體具有明顯賦存關(guān)系。含金石英脈多發(fā)育在北東向的斷裂或裂隙中,而這些斷裂 90%以上產(chǎn)在花崗巖體內(nèi)部,說明受到花崗巖侵入后冷凝作用的影響。

峪耳崖金礦床燕山期始終受到北西-南東向擠壓應(yīng)力場控制,峪耳崖背斜、巖漿侵入作用以及控礦斷裂均與該期應(yīng)力有關(guān)。此期最大主應(yīng)力軸方向近水平σ1=99°∠4°;而在應(yīng)力松弛期,最大主應(yīng)力軸 與 中 間 主 應(yīng) 力 軸 傾 角 變 大(σ1=71°∠31°,σ2=279°∠ 56°),表明存在張性應(yīng)力作用,致使北東、北北東向壓性斷裂出現(xiàn)張性活動(dòng)特點(diǎn)(圖5)。瞬時(shí)真空狀態(tài)易使應(yīng)力驅(qū)動(dòng)下運(yùn)移的礦液在此停留,有利于成礦物質(zhì)堆積(呂古賢等,2003)。

4 成礦動(dòng)力學(xué)約束

4.1 克拉通化與金的初始富集

華北板塊具有貧 P2O5、Cu、Pb和富 Fe、Zn、Mo、W、Au、Ag的特征,這與華北板塊及其南北緣產(chǎn)有眾多鐵、鋅、鉬、鎢及金礦床的情況一致(吳珍漢和孟憲剛,1998;翟明國,2010)。華北板塊北緣冀東地區(qū)的金礦床均不同程度受到前寒武系控制,尤其與太古宙遵化群關(guān)系尤為緊密。金礦或直接產(chǎn)出于遵化群中下段,或賦存于鄰近的中生代巖體中。李俊建等(2004)提出冀東地區(qū)2.5 Ga左右發(fā)生多期退變質(zhì),形成了韌脆性剪切帶,時(shí)間上與本文所述晚太古代遵化運(yùn)動(dòng)自西向東形成的一系列軸向西傾的褶皺一致。一直以來,認(rèn)為存在2.5 Ga左右的金成礦作用,如金廠峪、苗杖子金礦床(李俊建等,2004),前者被認(rèn)為是太古代和中生代兩期成礦作用疊加的產(chǎn)物(Wang and Peng,1994;羅鎮(zhèn)寬等,2001a)。雖然金礦成礦時(shí)代還存在不同的認(rèn)識,但不可否認(rèn),華北克拉通在形成過程中,經(jīng)歷了多期強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿事件,形成花崗巖-綠巖帶,這一過程有利于成礦物質(zhì)向構(gòu)造薄弱帶初步遷移,如富集程度較高,則可構(gòu)成金礦化,李俊建等(2004)稱之為綠巖帶同構(gòu)造期初生型金礦。

華北克拉通化以大量的花崗巖侵入和鎂鐵質(zhì)巖墻就位為主要標(biāo)志,華北克拉通由膠遼陸塊、遷懷陸塊、阜平陸塊等幾個(gè)微陸塊經(jīng)克拉通化拼合而成(翟明國,2008),古老構(gòu)造邊界由2.6～2.7 Ga的古老綠巖帶和2.5～2.45 Ga的花崗巖帶組成(林舸等,2008),后者反映了克拉通化過程中的構(gòu)造巖漿作用。遷安地區(qū)麻粒巖相變質(zhì)巖組合代表冀東形成最早的古陸,它與金廠峪-遵化-馬蘭峪緊密褶皺綠巖帶在太平寨-華尖一線過渡,我們對金廠峪鄰近的混合花崗巖(閃長巖,編號 JD316-1,圖6)中的鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS U-Pb同位素測年。

樣品采自東水峪村西北距村1 km左右,坐標(biāo)北緯 40°19′01″,東經(jīng) 118°20′53″。閃長巖中的鋯石在陰極發(fā)光照射下,大多具有自形晶體和清晰的震蕩環(huán)帶,顯示出典型的巖漿結(jié)晶成因特點(diǎn)(圖6),測年工作在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)激光等離子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室完成,工作所用ICP-MS為Agilient公司最新一代具有 Shield Torch的 Agilient 7500a。測試結(jié)果通過GLITTER (ver 4.0) 軟件計(jì)算得出,實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行同位素比值的校正以扣除普通Pb的影響,諧和圖繪制采用Isoplot2.49 (Ludwig,2001) 完成。所給定的同位素比值和年齡的誤差均在1σ水平,實(shí)驗(yàn)過程依照Yuan et al.(2004)進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

閃長巖中鋯石U含量在 20.6～318.6 μg/g之間,平均 153.8 μg/g,Th含量在 25.3～251.5 μg/g,平均107.6 μg/g,Th/U值變化范圍為0.38～1.34,平均0.82,在巖漿鋯石Th/U值范圍內(nèi),207Pb/206Pb年齡在2466～2551 Ma之間,22個(gè)點(diǎn)加權(quán)平均年齡為2514.7±8.7 Ma(1σ,MSWD=1.7)。這一數(shù)據(jù)與孫會(huì)一等(2010)運(yùn)用 SHRIMP鋯石所測冀東太古宙地層中的花崗巖年齡一致,反映了冀東地區(qū)太古代末期存在一次強(qiáng)烈的花崗巖化作用。巖漿作用使得這一時(shí)期地溫梯度普遍較高,巖漿在形成過程中對原始含金綠巖帶中的金起到了一定的活化作用,隨著自西向東擠壓作用加劇,金的活化程度也向東增強(qiáng),表現(xiàn)為越向東部后期金礦成礦規(guī)模也變大。

圖6 太古代閃長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb 年齡諧和圖Fig.6 Concordia plot showing the U-Pb results of the Archean diorite

表1 太古代閃長巖樣品鋯石LA-ICP-MS分析結(jié)果Table1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results for the Archean diorite

4.2 成巖成礦序列

冀東地區(qū)金礦床的成礦問題前人做了大量的討論,已經(jīng)普遍認(rèn)為金礦床(點(diǎn))的出現(xiàn)與太古宙富金的綠巖帶基底巖系、不同時(shí)期形成構(gòu)造片理化帶在空間上的疊加、以及中生代巖漿作用有著重要的成因聯(lián)系(王安建,1988;余昌濤,1989;柳少波和劉連登,1993;林傳勇等,1994;李俊建等,2002)。花崗巖及同源脈巖所產(chǎn)生的流體在上升運(yùn)移過程中,與含金建造、復(fù)合控礦構(gòu)造等因素相互匹配,形成了冀東大規(guī)模金礦化(裴榮富和梅燕雄,2003)。

綠巖帶本身具有富金的特點(diǎn),往往作為金礦的“礦源層”成為成礦的重要條件之一。研究區(qū)2514.7±8.7 Ma閃長巖與華北克拉通新太古代末-古元古代初期的巖漿事件一致,表現(xiàn)為地幔物質(zhì)加入新生地殼(耿元生等,2010),表明圍繞遷安古隆起殼幔作用顯著。冀東綠巖帶這一時(shí)期發(fā)生了很強(qiáng)的擠壓變形,形成了大量的緊閉褶皺,并在原巖為偏酸性的火山沉積巖地段形成了糜棱巖。在如此強(qiáng)烈的區(qū)域構(gòu)造-巖漿作用下,綠巖帶中的金發(fā)生了活化,并初步的富集。

冀東多數(shù)金礦周邊有巖體或巖株分布,許多金礦床如峪耳崖和華尖金礦直接產(chǎn)于巖體或圍巖破碎帶中,這些巖體形成于 240～163 Ma之間(王安建,1988;余昌濤等,1989;張秋生等,1991;柳少波和劉連登,1993;李俊建等,2002),說明冀東自中生代開始巖漿活動(dòng)頻繁,而持續(xù)的巖漿熱液活動(dòng)是形成金礦的關(guān)鍵條件。

就金廠峪-華尖-峪耳崖礦集區(qū)而言,金廠峪金礦鈉長石脈中輝鉬礦 Re-Os同位素年代為 242±6.8 Ma(宋揚(yáng)等,2011b),說明金廠峪金礦不是太古代或元古代早期形成的礦床,成礦作用開始于印支期,與羅鎮(zhèn)寬等(2003)所測都山巖體240±4 Ma的鋯石形成巖漿熱液事件有關(guān),都山巖體巖漿鋯石主體形成于220 Ma左右;金廠峪西側(cè)3 km處的青山口二長花崗巖形成于199±2 Ma(羅鎮(zhèn)寬等,2001a);華尖金礦賦礦圍巖(牛心山花崗巖)中巖漿鋯石SHRIMP年齡為172±2 Ma,峪耳崖巖體SHRIMP年齡為174±3 Ma(羅鎮(zhèn)寬等,2001b);峪耳崖金礦脈石英包裹體 Rb-Sr等時(shí)線年齡為 163.8 Ma (李俊建等,2002)。

本次在峪耳崖金礦床中分選出2件可以用來開展Re-Os同位素測年的輝鉬礦樣品。峪耳崖金礦輝鉬礦化有兩種類型(圖7a,b),一類呈浸染狀分布在巖體當(dāng)中,另一類呈團(tuán)塊狀鑲嵌在石英脈中;浸染狀輝鉬礦與黃鐵礦、黃銅礦共生,含輝鉬礦石英脈較其他硫化物脈略早,但兩者均屬于巖漿晚期熱液階段的產(chǎn)物。本次測年的輝鉬礦為石英脈中的團(tuán)塊狀樣品,經(jīng)挑純和研磨后,利用國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心Re-Os同位素實(shí)驗(yàn)室電感耦合等離子體質(zhì)譜儀TJA X-series ICP-MS平臺進(jìn)行了測試(表2),獲得了峪耳崖金礦輝鉬礦Re-Os模式年齡:168.4±2.7 Ma和167.2±2.4 Ma。表明成礦作用較巖漿作用略晚,而較李俊建等(2002)獲得包裹體Rb-Sr年齡略早,反映了輝鉬礦為金礦早期階段形成,峪耳崖金礦形成于燕山中期。

圖7 峪耳崖金礦床輝鉬礦特征Fig.7 Photos showing the characteristics of the molybdenite ores from the Yuerya gold deposit

表2 峪耳崖金礦體中輝鉬礦Re-Os同位素測年數(shù)據(jù)Table2 Molybdenite Re-Os isotope results for the ore body in the Yuerya gold deposit

上述年代學(xué)數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn),中生代以來,礦集區(qū)存在多期成巖成礦作用。早期巖漿活動(dòng)始于印支期,形成了金廠峪鈉長石脈和輝鉬礦化,時(shí)間是240 Ma左右;其次都山巖體形成,時(shí)間是220 Ma左右;青山口巖體于200 Ma左右侵入;峪耳崖-牛心山花崗巖形成于 170～175 Ma,峪耳崖金礦成礦時(shí)代為167～168 Ma左右。一系列地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)表明,冀東地區(qū)可能存在以20 Ma左右為間隔的巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈期,分別形成了都山、青山口、牛心山和峪耳崖巖體,同時(shí)伴隨成礦作用。由此可以推斷冀東地區(qū)金礦形成于印支期-燕山中期之間,成礦有多階段性特點(diǎn),可能與燕山造山帶構(gòu)造應(yīng)力場多次轉(zhuǎn)換有關(guān)(鄧晉福等,2005)。

4.3 成礦演化模型

根據(jù)大地構(gòu)造演化特征將冀東金礦演化模式劃分為以下3個(gè)階段:

太古代微陸塊拼接期(4500～1850 Ma):太古代早期遷安古隆起作為華北板塊的原始古陸已經(jīng)形成,周邊洋盆中的海底火山噴發(fā)活動(dòng)強(qiáng)烈,形成了大量基性-超基性的火山巖,幔源物質(zhì)被帶出來,使Au、Fe背景值增高,華北克拉通大量BIF鐵礦形成的同時(shí)(萬渝生等,2012),也造就了區(qū)域上金的重要礦源層。在遵化運(yùn)動(dòng)(2500 Ma左右)自西向東擠壓應(yīng)力作用下,遵化巖群(變質(zhì)火山巖)形成了一系列近南北向的緊閉褶皺,并且在次級褶皺翼部形成韌性剪切帶。在強(qiáng)烈的變質(zhì)-變形作用下,綠巖系發(fā)生部分熔融,成礦物質(zhì)激活并向構(gòu)造薄弱帶初步富集。

中-新元古代燕遼裂陷期(1850～600 Ma):進(jìn)入古元古代末-中元古代,在區(qū)域性伸展構(gòu)造背景下,華北板塊進(jìn)入陸內(nèi)裂陷期。在華北板塊北緣形成了北東向展布的燕遼裂陷槽,開始了巨厚沉積期。裂陷槽呈北東向展布,在一定程度上表明北東向深大斷裂的存在,使得這一區(qū)域極易成為應(yīng)力集中及釋放區(qū),為燕遼北東向成礦空間展布奠定了構(gòu)造基礎(chǔ)。

燕山造山成礦期(242～163 Ma):中生代以來,燕山地區(qū)處于南北擠壓應(yīng)力作用(曾慶棟等,2012;聶鳳軍等,2012)。馬蘭峪背斜中生代以來迅速隆升,構(gòu)造巖漿活動(dòng)異常強(qiáng)烈,使得古老基底部分熔融,深部成礦流體在持續(xù)驅(qū)動(dòng)力作用下向地殼淺層運(yùn)移?；◢徺|(zhì)巖漿沿地殼軟弱帶脈沖式侵位,早前寒武系基底褶皺在這一時(shí)期再次活化,并以擠壓片理化帶和斷裂的方式成為了冀東地區(qū)最有利的礦體就位場所。進(jìn)而,在不同期次巖漿熱液的作用下形成了諸如金廠峪、華尖、峪耳崖等金礦床。

5 結(jié) 論

(1) 將冀東地區(qū)基底構(gòu)造劃分為金廠峪-遵化-馬蘭峪緊密褶皺綠巖帶和都山-太平寨-遷安片麻巖穹狀隆起帶。前者主要卷入遵化群綠巖帶,由一系列軸向西傾的同斜倒轉(zhuǎn)褶皺組成;后者由遷西群麻粒巖相變質(zhì)巖組成。冀東金廠峪、華尖、峪耳崖等典型金礦床的控礦構(gòu)造受到太古宙基底構(gòu)造,尤其是褶皺綠巖帶的控制。

(2) 對太古代閃長巖開展了 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年,認(rèn)為冀東地區(qū) 2514.7±8.7 Ma存在一次與克拉通化有關(guān)的構(gòu)造熱事件,并使金初步富集;峪耳崖金礦中兩件輝鉬礦 Re-Os模式年齡為168.4±2.7 Ma和167.2±2.4 Ma,表明成礦作用發(fā)生于燕山中期。

(3) 初步建立了冀東成巖成礦序列,推斷存在以20 Ma左右為間隔的巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈期,分別形成了都山、青山口、牛心山和峪耳崖巖體,同時(shí)伴隨成礦作用,冀東地區(qū)金礦形成于印支-燕山中期之間,成礦存在多階段性。根據(jù)大地構(gòu)造特征建立了冀東三階段的金礦成礦演化模型。

致謝:野外工作得到了中國地質(zhì)大學(xué)(北京)王濤、葉廣利碩士研究生的幫助。特別感謝石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院牛樹銀教授和另一位匿名審稿專家的細(xì)致審閱,并對本文提出了寶貴的修改意見。同時(shí),野外工作得到了河北金廠峪礦業(yè)公司郭運(yùn)晨主任的大力支持。

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