冀西北水泉溝堿性巖體特征及其與金礦關(guān)系研究進(jìn)展

陳超，石少堅(jiān)，王豐翔，張福祥，馬奎，王云靜

1. 河北地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院河北省戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050031；2. 河北省自然資源檔案館，河北石家莊050031

冀西北水泉溝堿性巖體大地構(gòu)造位于華北克拉通北緣中段，近EW向尚義—崇禮—赤城深大斷裂的南側(cè)，是我國(guó)重要的金、銀多金屬礦集區(qū)。區(qū)內(nèi)典型礦床有東坪金礦、中山溝金礦、水晶屯金礦、小營(yíng)盤金礦、黃土梁金礦、金家莊金礦、張全莊金礦、后溝金礦等，其中東坪金礦已被探明金儲(chǔ)量超過100 t，是區(qū)內(nèi)最具代表性的金礦床。金礦床（點(diǎn)）多分布于水泉溝巖體的內(nèi)外接觸帶及附近太古宇桑干群地層之中，找礦潛力巨大。因而水泉溝堿性巖體與金礦的時(shí)空、成因關(guān)系等備受大家長(zhǎng)期關(guān)注[1-6]。鑒于近些年地球同位素、地球化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將水泉溝堿性巖體成巖時(shí)代、成因，東坪、后溝、中山溝等金礦的成礦時(shí)代、成因方面的研究推向了一個(gè)新的高度[7-26]，為進(jìn)一步深入總結(jié)、探討巖體與金礦的關(guān)系奠定了很好的基礎(chǔ)。為此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，側(cè)重對(duì)水泉溝巖體與金礦的時(shí)空、成因關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，旨在找出一些地質(zhì)規(guī)律，以便進(jìn)一步提高對(duì)冀西北堿性巖體與金礦關(guān)系的認(rèn)識(shí)，同時(shí)指出本區(qū)目前存在的一些重大科學(xué)問題，為以后的科學(xué)研究提供基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

區(qū)域地層主要為太古宇桑干群變質(zhì)巖系、下元古界紅旗營(yíng)子群變質(zhì)巖系、中元古界長(zhǎng)城系、中生界白堊系和新生界第四系[19]。以尚義—崇禮—赤城深大斷裂為界，北側(cè)主要出露下元古界紅旗營(yíng)子群中級(jí)變質(zhì)巖系，巖性主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云變粒巖、二云石英片巖等，南側(cè)則主要為太古宇桑干群角閃巖相—麻粒巖相的中高級(jí)變質(zhì)巖系，巖性主要為麻粒巖、變粒巖、片麻巖、混合巖及大理巖等。中元古界長(zhǎng)城系出露于赤城—溫泉以南地區(qū)，巖性主要由濱海—淺海相碎屑巖和碳酸鹽巖組成，侏羅系地層為一套陸相碎屑巖—火山巖沉積，以角度不整合覆蓋在前寒武紀(jì)地層和水泉溝堿性巖體之上，新生界第四系主要分布于區(qū)域河谷及山麓地帶（圖1）。

圖1 水泉溝地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)[6]修改）Fig.1 Regional geological map of Shuiquangou area

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造及褶皺構(gòu)造均較為發(fā)育，其中褶皺主要發(fā)育于桑干群和紅旗營(yíng)子群之中，可進(jìn)一步分為EW向、NW向褶皺和SN向單斜構(gòu)造[27-28]，而斷裂構(gòu)造按照展布方向可分為EW向、NWW向、NW向、SN向、NNE-NE向5組[22]，近EW向展布的尚義—崇禮—赤城深大斷裂是區(qū)域最主要的控巖控礦構(gòu)造，控制著本區(qū)的水泉溝等巖體和金礦床的分布，NWW向楊木洼—馬丈子—金家莊斷裂、水泉溝—東坪—上水泉斷裂、磚樓—后溝斷裂等多為崇禮—赤城的派生構(gòu)造。此外，在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程中，本區(qū)變形變質(zhì)作用強(qiáng)烈、后期構(gòu)造疊加改造較為明顯，總體形成由多條次級(jí)韌性剪切帶組成，在空間上呈東西兩端收斂、中部膨大的巨型眼球狀的近EW向尚義—豐寧韌性剪切帶，是很好的控礦構(gòu)造[29-30]。

巖漿活動(dòng)具有多期次、多階段的特征，可分為5個(gè)期次。例如太古宙花崗片麻巖、角閃透輝巖等侵入巖主要分在本區(qū)的北部和西南部、古元古代溫泉巨斑狀花崗巖等侵入巖主要分布在赤城溫泉一帶，中元古代小張家口超基性巖體侵入于金家莊—小張家口—余家溝一帶，古生代巖漿巖以水泉溝巖體為代表，為本區(qū)分布最廣的巖體。水泉溝巖體總體近EW向展布，長(zhǎng)56 km，寬6 ~ 8 km，面積400 km2，巖體邊界北緣陡傾，約70°~ 80°，南緣緩傾，約40°~ 50°，侵入于太古宇桑干群變質(zhì)巖之中[2]，其巖性主要有輝石閃長(zhǎng)巖、角閃二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖等，是本區(qū)金礦重要的賦礦圍巖。此外，后期中生代紅花梁、上水泉、谷咀子等中酸性巖體分別侵位于水泉溝巖體的南北兩側(cè)。

張宣地區(qū)已發(fā)現(xiàn)金多金屬礦（點(diǎn)）100多處，主要分布在崇禮—赤城—宣化地區(qū)的巖漿—變質(zhì)雜巖區(qū)，而外圍中晚元古代、中生代蓋層則分布銀多金屬礦床，總體構(gòu)成“金三角、銀鑲邊”的礦產(chǎn)分布格局[31]。

2 水泉溝堿性巖體特征

水泉溝堿性巖體侵入于崇禮—赤城深大斷裂的南側(cè)太古宇桑干群變質(zhì)巖之中，呈EW向帶狀產(chǎn)出，其西部和中部被侏羅系火山沉積巖系不整合覆蓋，北部、東部和南部則主要與紅花梁巖體、溫泉巖體和上水泉巖體相鄰。巖體西部與變質(zhì)圍巖接觸帶往往形成較寬泛的混合巖化帶，而無明顯的分界面，在東部混合巖化不發(fā)育。巖體內(nèi)接觸帶中透鏡狀、枝岔狀、似層狀等變質(zhì)巖殘留體、殘影體較發(fā)育。

2.1 巖石類型

巖體巖性較為復(fù)雜多樣，主要為輝石角閃二長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、角閃二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖，角閃二長(zhǎng)花崗巖、霓輝正長(zhǎng)巖、輝石角閃正長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖等，總體上可劃歸為二長(zhǎng)巖類和正長(zhǎng)巖類兩類（表1）。各巖性之間呈漸變過渡，從西向東巖性總體為角閃二長(zhǎng)巖—輝石角閃二長(zhǎng)巖—石英二長(zhǎng)巖，而正長(zhǎng)巖則主要分布在巖體東西兩端，暗色礦物逐漸減少，巖石結(jié)構(gòu)由中粗粒變?yōu)橹屑?xì)粒，由似斑狀結(jié)構(gòu)變?yōu)榘郀罱Y(jié)構(gòu)[6，32]，總體為一個(gè)鉀質(zhì)—高鉀質(zhì)的鈣堿性、弱堿性和堿性巖石共存的雜巖體[33]。

表1 水泉溝堿性巖體主要巖石類型礦物含量表[19]Table 1 Mineral content of main rock types of Shuiquangou alkaline rock mass

2.2 巖石化學(xué)成分

因水泉溝堿性巖體巖性多樣，化學(xué)成分變化較大，但總體上貧硅、富堿。下文簡(jiǎn)要總結(jié)巖體主要巖性輝石角閃二長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、角閃二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖的化學(xué)成分特征（表2、表3）。

表2 水泉溝堿性巖體主要巖石類型化學(xué)成分特征表[19]Table 2 Chemical composition characteristics of main rock types of Shuiquangou alkaline rock mass

表3 水泉溝堿性巖體主要巖石類型堿性指數(shù)分析表[19]Table 3 Alkaline index analysis of main rock types of Shuiquangou alkaline rock mass

（1）從SiO2含量看，各類巖石SiO2含量變化較大。其中，石英二長(zhǎng)巖最高，為73.65%，其次為正長(zhǎng)巖，為65.14%，角閃二長(zhǎng)巖和輝石角閃二長(zhǎng)巖相對(duì)較低、且接近，分別為58.63%和61.40%。

（2）從Al2O3含量看，各類巖石Al2O3含量變化較大。其中，角閃二長(zhǎng)巖、輝石角閃二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖三者較高，且接近，分別為17.80%、18.12%和17.66%，石英二長(zhǎng)巖則相對(duì)較低，為14.5%。

（3）從CaO含量看，各類巖石Al2O3含量變化較大。其中，角閃二長(zhǎng)巖含量最高，為4.51%，其次為正長(zhǎng)巖，為1.46%，石英二長(zhǎng)巖和輝石角閃二長(zhǎng)巖含量最低，分別為0.73%和0.45%。各巖性CaO含量差別較大，說明它們之間存在不同程度的堿質(zhì)交代。

（4）從Fe、Mg含量看，各類巖石Fe2O3+FeO+MgO含量變化較大。其中，角閃二長(zhǎng)巖和輝石角閃二長(zhǎng)巖相對(duì)較高，分別為6.91%和4.02%，其次為正長(zhǎng)巖，為2.08%，石英二長(zhǎng)巖相對(duì)較低，為1.77%。

（5）從K、Na含量看，各類巖石K2O +Na2O含量變化較大。其中，正長(zhǎng)巖相對(duì)較高，為12.31%，角閃二長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖較為接近，分別為10.00%和9.98%，輝石角閃二長(zhǎng)巖最低，為8.69%。

（6）從堿質(zhì)含量和堿性指數(shù)看，正長(zhǎng)巖中K含量高于Na，角閃二長(zhǎng)巖、輝石角閃二長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖中均為Na含量高于K；正長(zhǎng)巖里特曼指數(shù)含量最高，平均值為8.95，輝石角閃二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖里特曼指數(shù)平均值較為接近，分別為6.87和6.50，三者均屬于堿性范圍，而石英二長(zhǎng)巖的里特曼指數(shù)含量較低，平均值為3.1，為鈣堿性。

3 冀西北地區(qū)金礦地質(zhì)特征

河北張家口—宣化地區(qū)分布著東坪、小營(yíng)盤2處大型金礦及張全莊、黃土梁、中山溝等中、小型金礦（點(diǎn)）80余處，主要產(chǎn)于水泉溝堿性巖體及鄰近的太古宇變質(zhì)地層之中，是中國(guó)重要的黃金產(chǎn)地之一。各金礦床地質(zhì)特征總體相似，但在控礦構(gòu)造、圍巖蝕變、礦脈特征等方面又略有差異，前人將本區(qū)金礦進(jìn)一步歸為不同的金礦類型。例如，銀劍釗等（1994）將本區(qū)金礦歸為小營(yíng)盤型、張全莊型和東坪型三類[34]。江思宏等（1998）通過總結(jié)資料歸納出小營(yíng)盤金礦和東坪金礦兩類[35]。張招崇（1997a）劃分出東坪式（石英脈型+蝕變巖型）和后溝式（蝕變巖型）兩類[2]。李長(zhǎng)民（2011）在前人資料基礎(chǔ)上總結(jié)出小營(yíng)盤型金礦、東坪型金礦、后溝型金礦和張全莊型金礦四類，其中東坪型（石英脈型+蝕變巖型）和后溝型（破碎帶蝕變巖型）是最重要的兩類金礦[36]。宋瑞先等（2013）認(rèn)為東坪式金礦和小營(yíng)盤式金礦是與水泉溝堿性巖體有密切成因關(guān)系最重要的兩類礦床[19]。

本區(qū)主要金礦地質(zhì)特征如下表4。盡管兩者的賦礦圍巖、控礦構(gòu)造特征不同，在礦石類型、成礦階段、圍巖蝕變等地質(zhì)特征均較為一致，暗示兩者可能有相似的成因[35]。

表4 冀西北主要金礦類型地質(zhì)特征對(duì)比表[35]Table 4 Comparison of geological characteristics of main types of gold deposits in northwest Hebei Province

4 水泉溝巖體與金礦的關(guān)系

4.1 空間關(guān)系

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，河北目前金礦產(chǎn)地有253處，其中11處大型，5處中型，104處小型，133處礦點(diǎn)。其中，張宣地區(qū)是河北省重要金礦集中區(qū)，有金礦產(chǎn)地24處，其中，大型金礦2處，中型金礦4處，小型金礦11處，礦點(diǎn)7處。本區(qū)金礦成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，金礦床大多分布在宣化區(qū)、赤城、崇禮三縣，被譽(yù)為河北省的“金三角”，資源潛力大。

宋瑞先等（2013）根據(jù)礦床的空間分布，成礦地質(zhì)環(huán)境和礦床特征，區(qū)內(nèi)總體可以劃分出東坪—中山溝、后溝—黃土梁、小營(yíng)盤—水晶屯三個(gè)金礦田[19]。其中，東坪—中山溝金礦田產(chǎn)于水泉溝堿性巖體的西段中，主要有東坪、西坪、中山溝、轉(zhuǎn)枝蓮、下雙臺(tái)、水泉溝、下三道河、下兩間房、牧場(chǎng)溝、王子府、王子溝等金礦產(chǎn)地。后溝—黃土梁金礦田主要產(chǎn)于巖體東段中，包括有后溝、黃土梁、趙家溝、北溝、西水溝、石垛口、磚樓、金家莊等金礦產(chǎn)地。小營(yíng)盤—水晶屯金礦田產(chǎn)于巖體南側(cè)附近的太古宇變質(zhì)巖系中，主要有小營(yíng)盤、韓家溝、水晶屯、南冷溝、席麻溝、黑土溝、前溝、常峪溝、霍家溝、葛峪堡南山、大營(yíng)盤、張全莊、響水溝等金礦產(chǎn)地。而從礦脈（體）的具體產(chǎn)出部分看，不管是分布于巖體還是地層之中的金礦，各礦床金礦脈主要受控于各級(jí)斷裂構(gòu)造破碎蝕變帶中。

因此，本區(qū)東坪—中山溝金礦田、后溝—黃土梁金礦田主要產(chǎn)于水泉溝堿性巖體內(nèi)部，小營(yíng)盤—水晶屯金礦田則位于堿性巖體鄰近太古宇變質(zhì)巖之中，金礦脈皆基本受控于各級(jí)構(gòu)造控制。

4.2 年齡關(guān)系

就水泉溝堿性巖體成巖時(shí)代而言，前人對(duì)此采用了U-Pb、40Ar-39Ar、Rb-Sr、K-Ar等多種測(cè)年方法，但因不同的測(cè)試手段、測(cè)試對(duì)象和巖體復(fù)雜成因等因素影響，獲得了一個(gè)很寬泛的成巖年齡：早至元古宙、晚至中生代均有測(cè)年數(shù)據(jù)，但主要處于加里東末期—海西早期和海西晚期兩個(gè)時(shí)段（表5）。例如，從近年的鋯石U-Pb年齡來看，二長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖的成巖時(shí)代較為一致，大致處于372.7±2.4 Ma ～410.5±1.4 Ma，為加里東末期或海西早期[11，14，17，21，37-39]。尤其羅鎮(zhèn)寬等（2001）通過對(duì)巖體二長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖進(jìn)行高精度SHRIMP U-Pb測(cè)年，獲得了386±7 Ma和390±6 Ma兩個(gè)非常一致的成巖年齡[14]。而40Ar-39Ar年齡結(jié)果總體表明巖體的成巖時(shí)代處于299.5±0.3 Ma～327.4±9 Ma，為海西晚期[5，8-9]。此外，還獲得了Rb-Sr法和K-Ar法的燕山期成巖年齡[1，40]。上述多階段的測(cè)試年齡，很大程度上表明了自水泉溝堿性巖體形成后，受到了后期多期構(gòu)造—熱事件擾動(dòng)。

表5 有關(guān)水泉溝巖體主要測(cè)年數(shù)據(jù)Table 5 The main related age data of the Shuiquangou rock mass

表5（續(xù)）

從本區(qū)金礦成礦時(shí)代看，前人主要采用對(duì)蝕變礦物進(jìn)行40Ar-39Ar和K-Ar測(cè)年利用、石英脈中熱液鋯石進(jìn)行U-Pb定年、對(duì)礦石中輝鉬礦進(jìn)行Re-Os法測(cè)年，因不同的測(cè)年方法和測(cè)試對(duì)象，所獲得的年齡數(shù)值較為寬泛，位于115.1~402.8 Ma之間，主要可分為加里東末期或海西早期和燕山期兩個(gè)成礦區(qū)間（表6）。例如，從蝕變礦物40Ar-39Ar和K-Ar定年來看，本區(qū)金礦成礦時(shí)代主要處于115.1~187.9 Ma之間[5，7，42-46]，而對(duì)礦石礦物輝鉬礦進(jìn)行Re-Os測(cè)年和熱液鋯石U-Pb定年來看，成礦時(shí)代主要位于382~402.8 Ma[21，26，47-48]，近年的熱液鋯石U-Pb定年，也表明了約140~154 Ma的成礦事件[16，21，39，48]。從各金礦床成礦時(shí)代來看，各金礦區(qū)具有一定的對(duì)比、年代相似性。其中東坪金礦是本區(qū)研究最為系統(tǒng)的金礦床，結(jié)果各種測(cè)年結(jié)果，基本可以厘定加里東末期或海西早期和燕山期兩期熱液成礦。上述的年代學(xué)結(jié)果表明，本區(qū)金礦有大致相同的成礦年代，且總體經(jīng)歷多期成礦—熱事件，其中加里東末期或海西早期的成礦時(shí)代與水泉溝巖體的成巖年齡較為一致。

表6 冀西北地區(qū)主要金礦成礦年齡統(tǒng)計(jì)表Table 6 Metallogenic ages of main gold deposits in northwest Hebei province

4.3 成因關(guān)系

（1）巖體成因

前人對(duì)巖體成因有諸多認(rèn)識(shí)，分歧較大，根據(jù)巖體起源，總體上可以歸為三類：以幔源為主的巖漿成因[42，46]；以殼—?；旌蠟橹鞯闹厝郏ㄍ郏┏梢騕7-8，10，17，40，51-55]；以殼源為主的混合巖化—重熔（交代）成因[19，41，56-57]。例如王蓉嶸（1992）根據(jù)巖體產(chǎn)出特征，F(xiàn)eO/MgO比值、稀土元素和87Sr/86Sr比值以及δ18O特征，認(rèn)為這套長(zhǎng)英質(zhì)堿性雜巖屬幔源玄武巖漿分異的產(chǎn)物[42]。宋國(guó)瑞（1992）根據(jù)對(duì)巖體的研究和總結(jié)前人資料，認(rèn)為水泉溝堿性正長(zhǎng)巖雜巖體來源于地幔巖漿，同熔部分太古宇崇禮群地層物質(zhì)[51]。魏菊英等（1994）根據(jù)巖體地球化學(xué)特征和δ18O值變化范圍大，認(rèn)為巖體是基底片麻巖經(jīng)熱液堿交代作用而成[41]。宋瑞先等（2013）通過總結(jié)前人資料，根據(jù)Ca-Na-K圖解和巖體87Sr/86Sr比值，認(rèn)為巖體為混合巖化—重熔巖漿殼源改造成因[19]。包志偉等（1996）根據(jù)巖體巖石、稀土元素、Sr、Nb、Pb、O等同位素研究，認(rèn)為巖體為上地幔和下地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物[8]。張招崇（1997）通過對(duì)巖體O、Pb、Sr同位素分析，巖體起源于上地幔的頂部和下地殼底部的過渡帶，經(jīng)部分熔融、上升過程發(fā)生不同程度同化混染作用形成[10]。王正坤等（1992）根據(jù)偏堿性巖與超基性巖、深大斷裂共生關(guān)系以及Sr、Pb、O同位素、稀土元素、巖化學(xué)及實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)等資料表明，本區(qū)偏堿性雜巖為上地幔及下地殼混合來源[7]。江思宏等（2003）根據(jù)巖體Nb同位素特征，認(rèn)為巖體是地幔巖漿與重熔的下地殼不均勻混合造成的[54]。

（2）礦床成因

前人對(duì)本區(qū)金礦床成因成果頗多，但分歧較大，主要有以下幾種觀點(diǎn)：巖漿熱液型金礦[1，18，31，46，58-61]；混合巖化—重熔交代熱液型[19，27]；改造型熱液礦床[2，9，32，35，54，62-63]。例如，王郁（1994）基于研究區(qū)金礦區(qū)的地質(zhì)特征、穩(wěn)定同位素、稀土元素、流體包裹體等，總結(jié)出東坪—后溝金礦的成礦模式：印支—燕山早期，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成的引張環(huán)境，利于上地幔物質(zhì)上涌形成水泉溝—后溝偏堿性雜巖體。巖體固結(jié)后，燕山期再次構(gòu)造活動(dòng)為上地幔和下地殼的成礦物質(zhì)上侵提供通道。由于深部巖漿不斷分異演化，所聚集大量的含金熱液流體在巖漿熱力和構(gòu)造活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下，沿構(gòu)造通道不斷上升。當(dāng)含金熱液遷移至張性或張扭性斷裂中充填交代，金沉淀形成東坪式金礦，當(dāng)遷移至較寬范圍的破碎帶至，金沉淀形成后溝式金礦。這兩種礦床類型統(tǒng)歸為“與偏堿性巖有關(guān)的巖漿熱液型金礦床”[61]。宋瑞先等（2013）通過總結(jié)資料，認(rèn)為海西期區(qū)域構(gòu)造—巖漿活動(dòng)，通過對(duì)基地崇禮群變質(zhì)巖進(jìn)行局部性混合巖化作用、重熔巖漿作用形成原地、半原地偏堿性二長(zhǎng)雜巖體。成巖期后，殘余巖漿和巖汁進(jìn)一步活動(dòng)，主要從圍巖萃取形成含礦熱液，在巖體內(nèi)外適宜的構(gòu)造部位形成東坪式和小營(yíng)盤式金礦。因“成礦物質(zhì)老，礦床定位新”，金礦床屬于改造型礦床[19]。江思宏（2003）認(rèn)為海西晚期水泉溝巖體從上地幔帶來成礦物質(zhì)，并在上侵過程中同化桑干群中部分金，形成金的礦源巖。經(jīng)過長(zhǎng)期的流體演化，于燕山早期原生巖漿水與地下水形成以大氣降水為主的混合熱液，對(duì)已固結(jié)的巖體進(jìn)行淋濾、交代，形成富鉀、硅的含金熱液，同時(shí)從變質(zhì)巖中也萃取了一定量的金，于燕山期在特定的構(gòu)造部分充填、交代富集成礦。礦體定位于太古宇桑干群變質(zhì)巖中形成小營(yíng)盤式金礦，而產(chǎn)于堿性雜巖體內(nèi)外接觸帶，形成東坪式金礦[54]。

5 討論

5.1 巖體與金礦時(shí)空關(guān)系

冀西北張家口—宣化地區(qū)金礦在空間上基本分布于水泉溝巖體內(nèi)及鄰近變質(zhì)巖地層構(gòu)造破碎帶之中，但從前人對(duì)成巖年齡和成礦時(shí)代看，成巖時(shí)代主要在海西期，而成礦主要形成于燕山期。羅鎮(zhèn)寬等（2001）和苗來成等（2001）從成巖年齡（加里東末期或海西早期）和成礦時(shí)代（燕山期）角度，認(rèn)為水泉溝堿性雜巖僅僅作為金礦的圍巖，與東坪和后溝等金礦與巖體之間不存在直接的成因聯(lián)系，金礦不屬于堿性巖性礦床[14，64]。

就巖體成巖而言，U-Pb年齡表明巖體主要形成于加里東末期或海西早期，而40Ar-39Ar年齡結(jié)果總體表明巖體主要形成于為海西晚期。此外，前人還獲得部分燕山期K-Ar等年齡。鋯石U-Pb年齡是目前最理想的測(cè)年方法之一，鋯石具有抗風(fēng)化、抗變質(zhì)作用能力強(qiáng)，其U-Pb體系封閉性好的特征，因而其微區(qū)測(cè)年可以精準(zhǔn)地厘定成巖和成礦年齡，因而而加里東末期或海西早期應(yīng)該是水泉溝巖體的主成巖時(shí)代。此外，K-Ar、Ar-Ar、Rb-Sr測(cè)年一般要求樣品未受后期地質(zhì)作用影響，對(duì)于經(jīng)歷多期巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用擾動(dòng)的地質(zhì)體而言，其年齡值一般代表后期熱擾動(dòng)事件的時(shí)間。因此，從年代學(xué)上來看，表明水泉溝堿性巖體于加里東末期或海西早期形成，后期經(jīng)歷了多期構(gòu)造熱事件。就成礦而言，各類測(cè)年數(shù)據(jù)總體表明本區(qū)金礦成礦時(shí)代多為燕山期，但是近年的熱液鋯石U-Pb測(cè)年和輝鉬礦的Re-Os測(cè)年數(shù)據(jù)表明東坪金礦存在一次加里東末期或海西早期成礦事件。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外諸多（超）大型金銀多金屬礦礦床存在多期成礦事件已不少見，且華北克拉通北緣本就處于多期強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)—巖漿活動(dòng)—成礦作用的地質(zhì)事件，因而本文認(rèn)為本區(qū)金礦存在多期成礦，其時(shí)空特征與水泉溝巖體有一定匹配關(guān)系。

5.2 成礦流體與礦質(zhì)來源

（1）成礦流體

就本區(qū)金礦而言，前人對(duì)礦床成因有諸多認(rèn)識(shí)，但多認(rèn)為成礦流體主要為巖漿（或變質(zhì)）熱液與大氣降水的混合水[2，9，19，34，46，54，61]，深源流體來源也有了一定進(jìn)展[46，65]。例如，銀劍釗（1994）統(tǒng)計(jì)本區(qū)9個(gè)礦區(qū)H-O同位素?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算得出δ18OH20=2.17‰～6.71‰，δD=-83.58‰～-71.99‰，在δD-δ18O圖解上，金礦熱液均顯示既非典型變質(zhì)水又非典型巖漿水的成礦熱液，而是一種多因（源）混合熱液[34]。宋國(guó)瑞等（1996）統(tǒng)計(jì)本區(qū)東坪、中山溝、后溝、黃土梁、小營(yíng)盤、下雙臺(tái)6個(gè)礦床H-O同位素?cái)?shù)據(jù)，認(rèn)為成礦溶液是一種多來源的混合水，主要為巖漿水與大氣降水的混合[9]。Hart 等（2002）認(rèn)為華北克拉通北緣金礦特征和流體特點(diǎn)與變質(zhì)地體中的造山型金礦吻合，但不排除來自巖漿熱液的影響[45]。而通過對(duì)東坪金礦的流體包裹體研究，毛景文等（2001）強(qiáng)調(diào)了地幔流體與成礦活動(dòng)的密切關(guān)系[65]。王寶德等（2010）綜合分析了冀北16個(gè)礦床的H-O同位素和7個(gè)礦床的C、Si同位素?cái)?shù)據(jù)，認(rèn)為礦床的成礦熱液主要為深源巖漿水，且有部分其他來源的水加入[46]。

（2）礦質(zhì)來源

前人多從金礦石中載金硫化物物中S、Pb同位素，對(duì)比礦石與圍巖（巖體與變質(zhì)巖）的稀土特征以及圍巖的Au的品位高低來探討本區(qū)金的來源問題。

部分學(xué)者認(rèn)為礦質(zhì)主要來源于賦礦圍巖巖體或變質(zhì)地層[2，9，12，19，34-35，66]。例如，宋瑞先等（2013）統(tǒng)計(jì)本14個(gè)礦區(qū)257件硫化物樣品，不管產(chǎn)于巖體內(nèi)還是變質(zhì)巖中的金礦，其礦石S同位素?cái)?shù)據(jù)非常相似，都為明顯的負(fù)值，δ34S=-23.83‰～-0.65‰，極差23.18‰，平均值-9.40‰，而變質(zhì)巖的硫δ34S=-0.04‰～4.40‰，為幔源硫，認(rèn)為礦石硫是來自變質(zhì)巖地層硫的改造分餾。通過對(duì)11個(gè)礦區(qū)61件（含3個(gè)變質(zhì)巖和8個(gè)巖體樣品）Pb同位素統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為東坪式和小營(yíng)盤式各金礦區(qū)礦石Pb具有相似性，主要為殼源，有幔源混合。兩者礦石鉛與變質(zhì)巖系和水泉溝雜巖體鉛組成較為一致，而與燕山期花崗巖的鉛不一致，說明金礦與賦礦圍巖有內(nèi)在聯(lián)系，而與燕山期巖體無關(guān)[19]。江思宏（1998）分析小營(yíng)盤和東坪金礦δ34S數(shù)值（平均值分別為-11.7‰，13個(gè)樣品和-8.4‰，48個(gè)樣品），認(rèn)為兩者有一定相似性，兩礦區(qū)的成礦溶液總硫均與隕石硫接近，顯示了幔源硫的特征[35]。并統(tǒng)計(jì)小營(yíng)盤和東坪金礦區(qū)的礦石鉛、水泉溝巖體鉛、變質(zhì)地層鉛，礦石鉛與巖體鉛數(shù)值具有一致性、以深源為主，而與地層鉛組成差異較大。宋國(guó)瑞（1996）從正長(zhǎng)巖—堿長(zhǎng)正長(zhǎng)巖—礦體，金的含量表現(xiàn)出正常（背景）—貧化—富集，表明蝕變帶的貧化是金是從巖體活化遷出至礦脈富集所致[9]。

另一部分認(rèn)為礦質(zhì)主要來自地球深部[46，61，67]。例如，王寶德等（2010）統(tǒng)計(jì)冀西北21個(gè)金銀多金屬礦床363件S同位素樣品和147個(gè)Pb同位素樣品，認(rèn)為東坪和小營(yíng)盤等礦區(qū)δ34S呈現(xiàn)明顯負(fù)值是由巖體的堿化作用所致，而各礦區(qū)Pb同位素十分接近，總體來源于地球深部，有部分殼源物質(zhì)加入[46]。王郁（1994）通過東坪式和后溝式金礦礦石和圍巖正長(zhǎng)巖稀土元素特征具有相似性，均為左高右低的副輕稀土型，認(rèn)為金礦石與正長(zhǎng)巖之間具有同源性。但根據(jù)巖體含金只有2.2×10-9，認(rèn)為堿性巖體不是礦源層，兩者只是同源，主要來自下地殼或上地幔[61]。

5.3 控礦因素

盡管前人對(duì)本區(qū)巖體和金礦的成因、年代學(xué)等方面有一定分歧，但是基本都認(rèn)可構(gòu)造對(duì)成巖和成礦的重要作用。區(qū)域上，EW向尚義—崇禮—赤城深大斷裂存在多期活動(dòng)特征，不僅影響和控制著馬丈子—東坪等NE—NNE向、中山溝—紅花背—東坪—上水泉等NW向、轉(zhuǎn)枝蓮—后溝等近EW向斷裂構(gòu)造，還是本區(qū)最重要的導(dǎo)巖導(dǎo)礦構(gòu)造[9，68-71]。牛樹銀等（2010、2011）以幔枝構(gòu)造理論分析了冀西北東坪金礦、黃土梁金礦萬全寺銀金礦的成因，認(rèn)為金銀多金屬成礦物質(zhì)主要來自地球深部，通過地幔熱柱多級(jí)演化向上遷移，并在幔枝構(gòu)造的有利構(gòu)造擴(kuò)容帶中集聚成礦[18，72]。

就單個(gè)金礦床而言，前人主要對(duì)東坪金礦等展開了系統(tǒng)的構(gòu)造控礦研究，多一致認(rèn)為各級(jí)斷裂構(gòu)造是主要的控礦構(gòu)造[70，73-77]。例如，李紅陽等（1993）認(rèn)為東坪金礦受控于二長(zhǎng)雜巖體南部接觸帶附近的NW向韌性剪切帶[74]。楊再紅（1997）依據(jù)東坪金礦區(qū)成礦特點(diǎn)進(jìn)行了成礦構(gòu)造的形成及應(yīng)力分析，認(rèn)為1號(hào)礦脈的成礦構(gòu)造是近SN向主壓應(yīng)力作用下先形成一對(duì)共軛剪切構(gòu)造，后期又在近SN向力偶作用形成近SN向張性構(gòu)造，在這過程中充填成礦[75]。李少眾等（2000）認(rèn)為東坪金礦床受NNE向和NW向二組斷裂聯(lián)合控制，而且二者在礦床不同部位各有主次，并由石英脈型與蝕變巖型礦化組成了雁列式脈狀礦床[76]。此外，對(duì)黃土梁金礦、小營(yíng)盤金礦、水晶屯金礦、中山溝金礦等礦床的控礦構(gòu)造也有一定認(rèn)識(shí)，基本認(rèn)為金礦受控于斷裂構(gòu)造[78-81]。例如，葉發(fā)廣等（1994）厘定了小營(yíng)盤金礦一條角閃巖相韌性剪切帶以及稍晚的以剪切帶中心為滑脫面的系列沖斷構(gòu)造，而金礦主要以石英脈型式賦存于滑脫面[78]。牛樹銀等（2003）通過對(duì)黃土梁金礦成礦控礦構(gòu)造的研究，確認(rèn)了礦區(qū)成礦控礦構(gòu)造為一向北陡傾、疊加于早期韌性剪切帶之上的韌脆性剪切帶，礦體受該剪切帶上盤之一系列“入”字型次級(jí)斷裂所控制[81]。

5.4 存在問題

（1）堿性巖型金礦歸屬問題

堿性巖性金礦主要指與堿性巖漿活動(dòng)有關(guān)的一類金礦床，礦床與堿性巖應(yīng)具有時(shí)空和成因的聯(lián)系（如美國(guó) Cripple Creek 礦床；斐濟(jì) Emperor 礦床），其最主要特征之一是成巖與成礦應(yīng)屬于同一構(gòu)造—巖漿事件不同階段[82]。冀西北張宣地區(qū)金礦多產(chǎn)于水泉溝堿性巖體內(nèi)部或鄰近變質(zhì)巖中，學(xué)者們大多認(rèn)為金礦成因與堿性巖體有關(guān)[19，35，58，61]。隨著巖體與成礦的年代學(xué)精細(xì)研究，越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)成巖與成礦時(shí)代相差較大，羅鎮(zhèn)寬等（2001）和苗來成等（2001）認(rèn)為金礦不屬于堿性巖型金礦[14，64]，而多數(shù)學(xué)者仍則認(rèn)為金礦成因?yàn)榕c堿性巖體有關(guān)的改造熱液型金礦[9，32，35]。此外，牛樹銀等（2011）和王寶德等（2010）則認(rèn)為金礦成因與地幔熱柱多級(jí)演化有關(guān)[46，72]。很顯然，水泉溝堿性雜巖體與東坪、后溝等金礦的形成年齡是解決這些爭(zhēng)議的關(guān)鍵。從成巖和成礦年齡的數(shù)據(jù)，總體上看兩者有較大的年代差，金礦不屬于堿性巖型金礦。但近年金礦的Re-Os和U-Pb數(shù)據(jù)表明了加里東末期—海西早期的成礦事件，似乎又暗含金礦與巖體存在著某些成巖聯(lián)系。那么，如果本區(qū)金礦屬于堿性巖型金礦，金礦存在加里東末期或海西早期和燕山期兩期熱液成礦，為何從巖體年代學(xué)上燕山期信息不充足？燕山期成礦事件是否存在地質(zhì)誘因？如果是改造型礦床，那么從圍巖萃取巨量金如何發(fā)生？如果不屬于堿性巖型金礦，巖體大面積鉀化、礦石的金碲化物等堿性巖型金礦床特征以及金礦與巖體在空間上的關(guān)系和地球化學(xué)屬性上諸多相似，又作何解？是否存在海西早期堿性巖型金礦、燕山期巖漿熱液型金礦的復(fù)雜成因？

（2）礦石硫化物δ34S負(fù)值問題

目前，本區(qū)東坪—后溝金礦、小營(yíng)盤金礦中礦石硫同位素δ34S均呈現(xiàn)較大負(fù)值，大營(yíng)盤、金家莊、張全莊等金礦的δ34S值卻多為接近于零的正值[19]，具有大致相同成礦背景的金礦，其δ34S值有著較大區(qū)別，是何原因？如果是因不同地段的成礦地球化學(xué)環(huán)境，如負(fù)值由較高的氧逸度和高PH值所致，那么在大致統(tǒng)一的成礦事件下，是何種機(jī)制導(dǎo)致不同地段具有不同的地球物理化學(xué)條件呢，與何因素有關(guān)？如果巖體中金礦的δ34S值是多次堿化作用而引起的負(fù)值，那么為何同處于于變質(zhì)巖中的小營(yíng)盤和張全莊等礦床的δ34S值為何也相差很大呢？

（3）礦源的問題

本區(qū)金礦礦源主要有兩種觀點(diǎn)：以賦礦圍巖（巖體或變質(zhì)地層）為主和以地球深部為主。部分學(xué)者通過變質(zhì)地層或巖體的金背景值較高，從而認(rèn)為其為本區(qū)金礦的礦源層。但是由于不同的分析方法，不同單位對(duì)地層或巖體的背景值差異很大（2.3-11.2×10-9）[9]。宋國(guó)瑞（1996）認(rèn)為礦源層不應(yīng)簡(jiǎn)單地以背景值高低為依據(jù)，應(yīng)以成礦元素的活性為關(guān)鍵因素，而金在很多情況下是很活躍的。例如，盡管水泉溝巖體金背景值不高，依據(jù)巖體—礦體之間的貧富變化規(guī)律，認(rèn)為礦質(zhì)可以通過從巖體中活化、遷移出來，從而導(dǎo)致近礦圍巖金“貧化”[9]。而王正坤等（1994）根據(jù)微量金研究表明，從金礦體—蝕變帶—圍巖，金含量逐漸降低，不存在局部負(fù)異常，認(rèn)為近礦圍巖是金的沉淀場(chǎng)所，而不是金的提供者，金來自地球深部[67]。如果礦質(zhì)是從淺部賦礦圍巖活化出來，那么形成張宣地區(qū)巨量堆積的金礦，需要提高多大范圍的“金供體”？且含金流體從低濃度、低溫區(qū)向相對(duì)高濃度、高溫區(qū)富集遷移是在何種動(dòng)力作用下進(jìn)行？如果礦質(zhì)是主要來自地球深部，那么是下地殼，還是上地幔，還是下地幔？如何確定精準(zhǔn)源區(qū)？再者如果是混合源，如何確定“各供體”之間的貢獻(xiàn)？

（4）燕山期成礦事件新證據(jù)

部分學(xué)者認(rèn)為本區(qū)金礦成礦主要為燕山期[16，46，83-84]。例如，李長(zhǎng)民等（2012）通過對(duì)后溝金礦田近NE向脆韌性剪切帶的年代學(xué)進(jìn)行研究，獲得熱液鋯石U-Pb 154.4±1.3 Ma的構(gòu)造年齡，與東坪金礦田140 Ma（含金石英脈熱液鋯石U-Pb年齡）的成礦年齡較為一致，認(rèn)為東坪、后溝金礦田主成礦為燕山期，與燕山期中酸性小巖體有關(guān)[16]。張國(guó)瑞等（2013）在轉(zhuǎn)枝蓮—馬杖子礦區(qū)鉆孔深部發(fā)現(xiàn)鉀長(zhǎng)花崗巖，并獲得138.24±0.82 Ma的鋯石U-Pb年齡，認(rèn)為本區(qū)金礦成礦與燕山期巖漿活動(dòng)關(guān)系密切[84]。盡管本區(qū)出露有燕山期黑云花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖巖體，但是少有對(duì)本區(qū)燕山期巖體與金礦的成因有進(jìn)一步深入研究，且燕山期巖體在各金礦區(qū)深部廣泛存在還是一個(gè)需要進(jìn)一步探索。

6 結(jié)論

（1）水泉溝堿性雜巖體巖石類型多樣，主要巖性為輝石角閃二長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、角閃二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖等，總體為一個(gè)鉀質(zhì)—高鉀質(zhì)的鈣堿性、弱堿性和堿性巖石共存的雜巖體。從近年U-Pb測(cè)年結(jié)果看，其成巖時(shí)代主要為加里東晚期或海西早期，后期有多次熱液擾動(dòng)。其成因主要有以幔源為主的巖漿成