豫西熊耳群地球化學(xué)特征及其在成礦中的作用

張宏偉，張燈堂，馮建之，孫冬萍(.河南省國土資源科學(xué)研究院，河南鄭州45006；.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南洛陽470；.三門峽市礦業(yè)開發(fā)中心，河南三門峽47000)

豫西熊耳群地球化學(xué)特征及其在成礦中的作用

張宏偉1，張燈堂2，馮建之2，孫冬萍3
(1.河南省國土資源科學(xué)研究院，河南鄭州450016；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南洛陽471023；3.三門峽市礦業(yè)開發(fā)中心，河南三門峽472000)

熊耳群是豫西礦集區(qū)最重要的賦礦建造之一，為一套安山巖、玄武安山巖和流紋巖組成。從底部到頂部金的豐度呈現(xiàn)遞減趨勢，主量元素具有典型的“雙峰”特征，SiO2含量在54%和66%分別形成兩個相對獨(dú)立序列，富MgO、K2O，貧Na2O、CaO；微量元素組成明顯地相對虧損高場強(qiáng)元素Th、U、Ti，富集Pb、Ba，指示熊耳群火山巖不大可能是島弧環(huán)境的拉斑玄武巖，而更有可能是拉張裂谷環(huán)境下的火山巖系。

熊耳群；地球化學(xué)；成礦

熊耳群分布于華北地層區(qū)豫西分區(qū)熊耳山小區(qū)、澠池確山小區(qū)及山西分區(qū)太行山小區(qū)西南部。從河南境內(nèi)向西、北西方向分別延入陜西、山西兩省內(nèi)。自下而上分為大古石組、許山組、雞蛋坪組和馬家河組，與下伏太古宙太華群和上覆中元古界汝陽群、官道口群均呈不整合接觸。

1 巖性特征及Au的豐度

1.1 巖性特征

大古石組巖性主要為黃綠色含礫長石石英砂巖、紫紅色砂巖、頁巖，為一套陸源碎屑建造。許山組分布廣泛，為一套偏基性的中性巖系，主要巖石類型是安山巖、玄武安山巖。雞蛋坪組一段主要為英安巖、石英粗面巖、粗安巖夾凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)熔巖層；二段主要為玄武安山巖，局部夾凝灰?guī)r；三段均為流紋巖。馬家河組分布廣泛，巖性主要為粗安巖、安山巖、玄武安山巖，少量流紋巖、英安巖，有較多的火山碎屑巖及正常沉積巖夾層，熔巖斑狀結(jié)構(gòu)不及許山組發(fā)育。需要說明的是，現(xiàn)在最新的地層劃分傾向于將熊耳群底部的大古石組單獨(dú)獨(dú)立出來，這是有道理的，因?yàn)檫@一套以石英砂巖、頁巖為主的陸源碎屑建造與熊耳群主體的安山巖、流紋巖類在巖性、形成機(jī)制、形成時代都有很大的區(qū)別。熊耳群以火山熔巖為主，包括玄武安山巖、安山巖、英安巖和英安流紋巖等。孫樞[1]認(rèn)為熊耳群是裂谷作用下形成的雙峰式火山巖；胡受奚[2]、賈承造[3]則認(rèn)為熊耳群是由俯沖機(jī)制下形成的大陸邊緣弧安山巖建造。

1.2 Au的豐度

熊耳群也是豫西金礦重要的含礦建造之一，尤其是熊耳山地區(qū)的構(gòu)造蝕變巖型金礦，大多數(shù)都產(chǎn)于熊耳群地層中。然而，熊耳群僅僅是含礦建造而已，它與金礦成礦的密切程度顯然不如太華群，很少有人把熊耳群作為金的礦源層，其各組金的豐度并不高（表1，表4），從底部到頂部，Au的豐度呈遞減變化。

表1 熊耳群各組平均含Au量ω（Au）（10-9）

2 地球化學(xué)特征

熊耳群的巖石化學(xué)特征一直是地質(zhì)學(xué)家、巖石學(xué)家感興趣的研究課題，其中玄武巖（或安山巖）與流紋巖構(gòu)成缺少中間組分的雙峰式組合，除了顯示其形成時處于大陸裂谷環(huán)境外，還表明它們物質(zhì)成分上的非演化（派生）關(guān)系。

2.1 主量元素特征

熊耳群各種巖性的巖石化學(xué)成分如表2所示，其中占體積的大部分的安山巖類（包括個別玄武巖和玄武安山巖）Al2O3為9.84%～17.95%，崤山和熊耳山地區(qū)的平均值分別為15.66%和14.58%，TiO2的平均值分別為1.23%和1.21%，不具備富Al2O3（一般15%～19%）而貧TiO2的特點(diǎn)，從而可以否定其為消減帶的產(chǎn)物。本區(qū)安山巖類普遍富MgO，崤山和熊耳山地區(qū)的熊耳群MgO含量平均分別可達(dá)4.67%和3.89%，屬高M(jìn)gO安山巖，指示其為幔源的原生巖漿直接生成而非來自派生巖漿。流紋巖的巖石化學(xué)組成與安山巖類有明顯的差異，14個樣品巖石化學(xué)氧化物平均組成為：SiO2為69.24%，TiO2為0.77%，Al2O3為12.32%，F(xiàn)e2O3為4.34%，F(xiàn)eO為2.09%，MnO為0.59%，MgO為0.68%，CaO為0.91%，Na2O為2.19%，K2O為5.41%，P2O5為0.22%，富K2O而貧Na2O、CaO。在K2O-SiO2圖和（Na2O+K2O）-SiO2圖（圖1）中，流紋巖類、英安巖類與安山巖類之間明顯地缺乏過渡單元，形成典型的雙峰式火山巖模式，左側(cè)為低SiO2的安山巖類，右側(cè)為相對較高SiO2的流紋巖類和英安巖，英安巖類與流紋巖類具有更緊密的關(guān)系。

表2 熊耳群巖石化學(xué)成分（計量單位：%)

圖1 熊耳群K2O-SiO2圖解（左）及TAS圖解

2.2 微量元素特征

這次工作所采的10個熊耳群巖石樣品的稀土元素分析結(jié)果列于表3，熊耳群的稀土元素分配模式總體呈現(xiàn)出中等的右傾形態(tài)（如圖2），部分樣品具有微弱的負(fù)Eu異常，流紋巖的負(fù)Eu異常比安山巖類明顯，（La/Yb）N在 10左右（據(jù)文獻(xiàn)[4]和本文），輕重稀土分餾程度中等。34個安山巖類樣品∑REE=152.6～418.8ppm，平均251.5ppm；4個流紋巖樣品∑REE=307.2～441.9ppm，平均375.3ppm。流紋巖與安山巖的稀土配分模式近似，除∑REE和Eu的負(fù)異常程度不同外，二者并不存在本質(zhì)區(qū)別。巖石礦物組合的特點(diǎn)是，鎂鐵質(zhì)巖石的主要組成礦物單斜輝石和斜長石，橄欖石、斜方輝石很少，無角閃石、黑云母，為亞堿性系列，是高鉀低鈦型大陸溢流拉斑質(zhì)火山巖（文獻(xiàn)[4]，本文）。

表3 熊耳群稀土元素組成（單位：μg/g）

圖2 熊耳群稀土元素配分模式圖

本次所采10個熊耳群巖石地層的微量元素分析結(jié)果列于表4，從微量元素蛛網(wǎng)圖上（圖3）可以看出，熊耳群明顯地相對虧損高場強(qiáng)元素Th、U、Ti，富集Pb、Ba、K。把熊耳群放在豫西的大背景下，其微量元素具有如下明顯的特點(diǎn)：

（1）顯著地區(qū)別于其他的富Sr地質(zhì)體（如太華群、中生代巖漿巖等），表明熊耳群的形成與太華群沒有任何的繼承關(guān)系。

（2）熊耳群選擇性地富集某些大離子親石元素，如Rb、Ba，但同時又虧損U、Th，較強(qiáng)列地富集Pb，這種特征是很少見的，因?yàn)閁、Th與Rb、Ba同屬大離子親石元素，但它們之間出現(xiàn)了巨大的反差，U、Th與Pb同屬高場強(qiáng)元素，也出現(xiàn)巨大反差。熊耳群是古老的地質(zhì)體，自形成到現(xiàn)在，按2Ga來計算，有20%左右的U衰變成Pb，10%左右的Th衰變成Pb，這一增一減或許造成了如今的元素組成格局。

從主量元素和微量元素的特征來看綜合來看，熊耳群的地球化學(xué)特征具有明顯的親玄武巖特征，推斷其來自玄武質(zhì)巖漿，尤其這類高M(jìn)gO安山巖類，更是代表了幔源原生巖漿的典型產(chǎn)物。較高的K2O和TiO2，以及雙峰式的火山巖特征，指示熊耳群火山巖不大可能是島弧環(huán)境的拉斑玄武巖，而更有可能是拉張裂谷環(huán)境下的火山巖系。

3 討論和結(jié)論

圖3 熊耳群微量元素蛛網(wǎng)圖（標(biāo)準(zhǔn)化的原始地幔選用Sun and Mcdonough,1989）

表4 熊耳群安山巖類微量元素含量表（計量單位：Au為ng/g，其余為μg/g）

熊耳群為豫西重要的賦礦地層，其中賦存了豫西所有的主要金屬礦種，包括熊耳山金礦田的絕大多數(shù)金礦、汝陽南部的西灶溝鉛鋅礦田、東溝鉬礦等。關(guān)于熊耳群與成礦的關(guān)系，大多數(shù)研究者的回答是否定的。主要存在以下理由：（1）雖然熊耳山地區(qū)的蝕變巖型金礦大多產(chǎn)于熊耳群建造中，但熊耳群對金礦沒有絕對的控制，如化皮溝金礦產(chǎn)于官道口群中，康山金礦甚至跨越太華群、熊耳群和官道口群；（2）熊耳群主體是一套玄武質(zhì)安山巖、安山巖和流紋巖建造，其巖石未經(jīng)變質(zhì)、混合巖化，破碎程度和通透性都很差，物質(zhì)的遷移非常困難，不大可能發(fā)生大規(guī)模的成礦作用。而黎世美等[5]認(rèn)為熊耳群是金的衍生礦源層，肖榮閣等[6]、張漢成等[7-8]測得熊耳群杏仁體具有較高的Au含量，至于形成這些杏仁體的氣水熱液是否在成礦過程中提供礦質(zhì)還有待進(jìn)一步研究。

如前文所述，熊耳群本身金的豐度不高，地球化學(xué)特征指示其為拉張裂谷環(huán)境下的火山巖系，本身不具備大規(guī)模形成金礦的條件。因此，熊耳群不大可能在成礦過程中扮演物質(zhì)提供者的角色，而是因?yàn)槠渌幍牡貙訉有蛱厥猓杭瓤拷Y(jié)晶基底，又與成礦作用活躍的區(qū)域性不整合面相鄰，才導(dǎo)致了熊耳群中產(chǎn)出了種類多、資源豐富的金、鉬、銀、鉛鋅等礦床。

[1]孫樞,從柏林,李繼亮.豫陜中晚元古代沉積盆地(一)[J].地質(zhì)科學(xué),1981，26(4):314-322.

[2]胡受奚，林潛龍，陳澤銘，等.華北與華南古板塊拼合帶地質(zhì)和成礦[M].南京:南京大學(xué)出版社,1988:442-489.

[3]賈承造.熊耳群火山巖系巖石地球化學(xué)特征及其大地構(gòu)造意義[J].河南地質(zhì)，1985（2）.

[4]趙太平,金成偉,翟明國,夏斌,周美夫.華北陸塊南部熊耳群火山巖的地球化學(xué)特征與成因[J].巖石學(xué)報，2002，18（1），59-69.

[5]黎世美.熊耳山地區(qū)蝕變構(gòu)造巖型金礦成礦模式及礦床成因探討[J].豫西地質(zhì)，1990，14（1）：1-10.

[6]肖榮閣，白鳳軍，原振雷，馮建之，張宗恒，劉國印.東秦嶺鉬、金多金屬礦區(qū)域成礦系統(tǒng)與成礦預(yù)測[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2010，24（1）：1-10.

[7]張漢成，肖榮閣，安國英，等.熊耳群火山巖系金銀多金屬礦床熱水成礦作用[J].中國地質(zhì)，2003，30(4)：400-405.

[8]張漢成，肖榮閣，安國英，等.華北板塊南緣熊耳群火山巖系中的杏仁體—熱水成礦作用的證據(jù)[J].地質(zhì)通報，2003，22（5）：356-363.

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A

1004-5716(2015)01-0126-05

2014-06-15

2014-06-23

本項目受河南省國土資源廳地質(zhì)科研攻關(guān)項目[2013]-16和三門峽市地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查與研究（一期）聯(lián)合資助。

張宏偉（1971-），男（漢族），河南新野人，高級工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及研究工作。