幔枝構(gòu)造對(duì)小秦嶺金礦成礦作用的控制

王社全，徐建昌，孫?；ǎχ緩?qiáng)，田海濤，王紅軍，張?zhí)K坤，王鵬飛，黃昊

(1.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 471000； 2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河南 洛陽 471000)

0 引言

小秦嶺為我國著名的大型金礦集區(qū)，全國眾多科研院所大專院校對(duì)小秦嶺進(jìn)行了深入的探討，提高了對(duì)成礦規(guī)律的認(rèn)識(shí)，推進(jìn)了成礦預(yù)測(cè)。然而，在國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，國家對(duì)黃金需求不斷增長的今天，雖已加快本區(qū)成礦規(guī)律的總結(jié)及深部金礦找礦步伐，仍感小秦嶺金礦基礎(chǔ)地質(zhì)和成礦作用方面一些重大問題需要繼續(xù)深入研究。因而如何突破思維定式，用新思維、新理論更好地指導(dǎo)今后的找礦實(shí)踐，是非常重要又十分緊迫的問題。為了在認(rèn)識(shí)上有所創(chuàng)新，本文對(duì)本區(qū)幔枝構(gòu)造進(jìn)行了分析討論?；谏鲜觯覀儑L試用地幔柱理論對(duì)小秦嶺金礦的成礦進(jìn)行解釋，以期對(duì)小秦嶺的金礦田的成礦規(guī)律、成礦模式、找礦方向及今后的勘查工作有所幫助。

1 幔枝構(gòu)造

地幔柱系統(tǒng)理論被認(rèn)為是大陸漂移、板塊構(gòu)造之后的地質(zhì)科學(xué)的前沿學(xué)說。地幔柱多級(jí)演化不僅是地殼運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來源，還控制著地殼運(yùn)動(dòng)、幔殼物質(zhì)交換，甚至是成礦、控礦的主導(dǎo)因素(牛樹銀等，1996)。一些學(xué)者根據(jù)研究成果，以核幔界面(2900 km)、上地幔底界(670 km)、巖石圈底界(100 km)為界劃分出地幔柱一、二、三級(jí)柱，將此三級(jí)幔柱稱為幔枝構(gòu)造(牛樹銀等，1996；孫愛群和牛樹銀，1997)。小秦嶺地區(qū)多期次、多旋回的巖漿活動(dòng)以及復(fù)雜的斷裂構(gòu)造體系為開展幔枝構(gòu)造成礦研究提供了良好的前提條件(馮建之等，2011；孫衛(wèi)志等，2013)。

幔枝構(gòu)造活動(dòng)明顯地控制著幔殼結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)演化歷史及山脈的隆升(變質(zhì)核雜巖形成)，特別是控制著海西—燕山期巖漿活動(dòng)及金銀多金屬礦床的分布(牛樹銀等，2001a；孫衛(wèi)志等，2013)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%的貴金屬、多金屬礦床展布在中生代以來強(qiáng)烈活動(dòng)的構(gòu)造—巖漿(幔枝構(gòu)造)活動(dòng)帶上。華北地幔亞熱柱外圍的燕山、秦嶺、太行、膠遼等成礦集中區(qū)便是幔枝成礦典型實(shí)例(牛樹銀等，2001b；牛樹銀等，2002；牛樹銀等，2007；牛樹銀等，2012)。

2 小秦嶺幔枝構(gòu)造

華熊亞熱柱影響范圍大體相當(dāng)于豫西地區(qū)華熊陸塊南緣的范圍，其上的幔枝構(gòu)造分別有小秦嶺、崤山、熊耳山和魯山等(牛樹銀等，2001b；孫衛(wèi)志等，2013)，為了解亞熱柱與幔枝構(gòu)造的基本特征，先簡要介紹小秦嶺地區(qū)地質(zhì)背景。

圖1 小秦嶺地質(zhì)略圖(據(jù)河南省地層典，2015修編)1—第四系；2—太華巖群煥池峪巖組；3—太華巖群觀音堂巖組；4—太華巖群閭家峪巖組；5—燕山期花崗巖；6—熊耳期花崗巖；7—中岳期花崗巖；8—中岳期偉晶狀花崗巖；9—整合、不整合地質(zhì)界線

2.1 小秦嶺地區(qū)地質(zhì)背景

2.1.1 地層

小秦嶺地區(qū)出露地層主要為太古界太華巖群，自下而上劃分為閭家峪巖組、觀音堂巖組、煥池峪巖組(圖1)(羅銘玖等，1992；黎世美等，1996；陳松年等，1997；羅銘玖等，2000；李國忠等，2007)。

(1)閭家峪巖組:主要分布于老鴉岔背斜軸部、五里村背斜南翼和東部。與下伏煥池峪巖組為整合接觸關(guān)系，主要巖性為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖夾斜長角閃巖，偶夾石英巖。

(2)觀音堂巖組：主要分布在小秦嶺地區(qū)的觀音堂、楊寨峪大干溝口、木廠峪火石崖、溫河峪一帶。地層中巖石主要有石英巖、黑云斜長片麻巖、石墨長石片麻巖、硅線黑云(二云)長石片麻巖、礦線石榴片麻巖及淺粒巖，其次是斜長角閃巖和大理巖、蛇紋大理巖透鏡體。

(3)煥池峪組：出露在小秦嶺地區(qū)五里村、煥池峪和泉家峪一帶。主要巖石類型為透輝、透閃大理巖、金云透輝大理巖、含石墨大理巖、大理巖；其次為黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖和石墨斜長片麻巖、石英巖、含磁鐵石英巖。原巖以碎屑—泥碳質(zhì)—碳酸鹽沉積建造為主，夾有少量長英質(zhì)及鎂鐵質(zhì)火山巖。在該組頂、底部多見構(gòu)造擠壓碎裂巖、糜棱巖、片理化大理巖等。與下伏觀音堂巖組為整合接觸。

2.1.2 構(gòu)造

小秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了多期變形變質(zhì)作用，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂發(fā)育。就晚期變形而論，它不但繼承和改造了先前的構(gòu)造，而且完成了區(qū)域總構(gòu)造格局：“拆離—變質(zhì)核雜巖”構(gòu)造。其宏觀構(gòu)造要素可歸結(jié)為“一核、二界、三拆離”(胡正國和錢壯志，1994；胡正國等，1994)，即變質(zhì)核雜巖體、南北邊界斷裂和界面拆離(滑脫)構(gòu)造。

(1)變質(zhì)核雜巖體：組成“拆離—變質(zhì)核雜巖”構(gòu)造的主體為小秦嶺變質(zhì)核雜巖體，為一近東西向展布的橢圓形穹狀短軸復(fù)背斜。其西起陜西提峪，東至河南娘娘山東側(cè)，長約100 km，寬約10～20 km。核雜巖以太華巖群綠巖帶和花崗片麻巖(TTG巖系)為主體，并發(fā)育有燕山期殼幔質(zhì)重熔型花崗巖類(馮建之，2009；馮建之等，2009；孫衛(wèi)志等，2013)。

變質(zhì)核雜巖由基底和蓋層組成，具明顯兩分特征。由于基底和蓋層的原巖建造、變形變質(zhì)特征及礦物組合有顯著差異，反映其間經(jīng)歷了一次成巖環(huán)境和構(gòu)造環(huán)境發(fā)生根本性變化的突變事件。其性質(zhì)屬構(gòu)造不整合界面，可能代表了本區(qū)阜平運(yùn)動(dòng)的存在(胡正國等，1994)。

變質(zhì)核雜巖南以小河斷裂為界，該斷裂之南為陳耳街—高家?guī)X臺(tái)凹；北以太要斷裂為界，其北為靈寶—五畝坳陷，顯示典型的盆嶺式構(gòu)造格局(胡正國和錢壯志，1994；胡正國等，1994)。

(2)褶皺：結(jié)晶基底變質(zhì)巖系經(jīng)歷了多期強(qiáng)烈變形變質(zhì)，現(xiàn)在看到的區(qū)域褶皺樣式是以片麻理為變形面形成的寬緩復(fù)背形構(gòu)造(圖2)。

圖2 小秦嶺褶皺剖面圖 據(jù)(胡正國，1994)修編1—第四系；2—大理巖；3—淺粒巖；4—黑云斜長片麻巖；5—斜長角閃巖；6—花崗偉晶巖；7—花崗巖；8—上太古界煥池峪巖組；9—上太古界觀音堂巖組；10—上太古界閭家峪巖組；11—文峪花崗巖；12—小河花崗巖；13—長英質(zhì)流褶皺；14—角度不整合界面；15—碎裂巖帶；16—巖層或片麻理產(chǎn)狀；17—斷裂及編號(hào)

(3)斷裂：小秦嶺金礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，可分四組：近東西向(70°～110°)、近南北向(340°～20°)，北東向(20°～70°)及北西向(290°～340°)，以近東西向?yàn)橹?，?guī)模較大(圖3)。

2.1.3 巖漿巖

小秦嶺地區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，具有多期次、多巖類、多成因特點(diǎn)，以花崗巖類為主，其中又以燕山期巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈。基性脈巖發(fā)育。燕山期花崗巖漿活動(dòng)與本區(qū)金礦成礦關(guān)系密切(馮建之，2010；武廣等，2012)。同時(shí)基性脈巖也有發(fā)育。

根據(jù)巖漿巖的巖性、變質(zhì)變形特點(diǎn)、侵入穿插關(guān)系、同位素年齡等，小秦嶺地區(qū)巖漿活動(dòng)分為阜平、五臺(tái)—中岳、熊耳、加里東、華力西—印支和燕山旋回(圖3)。

阜平期旋回形成花崗質(zhì)巖石主要包括TTG巖系(楊寨峪灰色片麻巖)和鉀質(zhì)花崗巖(四范溝片麻狀花崗巖)；中岳—五臺(tái)期旋回形成花崗巖主要形成桂家峪黑云母化角閃二長花崗巖體和區(qū)內(nèi)廣泛分布的偉晶狀花崗巖；熊耳旋回形成的花崗巖主要為小河黑云母二長花崗巖；燕山旋回主要形成文峪、娘娘山花崗巖體，其次還形成廣泛分布的花崗偉晶巖和少量煌斑巖類等(馮景民，2012；郭新等，2014；劉宗彥等，2018)。

圖3 小秦嶺構(gòu)造格架與金礦分布圖1—中—新生界；2—中元古界官道口群；3—中元古界熊耳群；4—上太古界煥池峪巖組；5—上太古界觀音堂巖組；6—上太古界閭家峪巖組；7—燕山期二長花崗巖；8—加里東期二長花崗巖；9—中岳期二長花崗巖；10—五臺(tái)期二長花崗巖；11—五臺(tái)期花崗巖；12—阜平期花崗偉晶巖；13—地質(zhì)界線；14—不整合地質(zhì)界線；15—斷層；16推測(cè)斷層；17—構(gòu)造角礫巖帶；18—糜棱巖帶；19—背斜(形)軸；20—向斜(形)軸；21—大型金礦床；22—中型金礦床；23—小型金礦床；24—金礦點(diǎn)；25—鉛金礦床；26—鉬金礦床；27—居民點(diǎn)；28—山峰及標(biāo)高

2.2 小秦嶺幔枝構(gòu)造組成單元

小秦嶺幔枝構(gòu)造一般由三個(gè)地質(zhì)單元組成，即核部巖漿—變質(zhì)核雜巖、外圍拆離滑脫層、上疊火山—沉積盆地，它們一起構(gòu)成相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一體。本區(qū)幔枝構(gòu)造三個(gè)地質(zhì)單元基本齊全，符合幔枝構(gòu)造的一般規(guī)律，但又具有其特殊性。小秦嶺花崗—綠巖帶屬于華熊幔枝的一部分，區(qū)內(nèi)金礦床屬于幔枝構(gòu)造核部金礦，分布于花崗—綠巖帶中(孫衛(wèi)志等，2013)。由于巖漿大規(guī)模上侵，造成巖體及其圍巖一起隆升，上部蓋層拆離滑脫，使核部巖漿—變質(zhì)核雜巖呈揭頂式裸露。

2.2.1 核部巖漿—變質(zhì)雜巖

巖漿—變質(zhì)雜巖分布于幔枝構(gòu)造的核部，小秦嶺表現(xiàn)為地壘狀(胡正國等，1994)。核部雜巖由變質(zhì)巖和巖漿巖組成，變質(zhì)巖為太古界太華群，變質(zhì)程度主要為綠片巖相，局部見麻粒巖相。變質(zhì)巖中，分布有若干巖漿巖，多沿軸部分布，多為巖株，如文峪巖體、娘娘山巖體。巖性主要為中酸性巖。同時(shí)變質(zhì)巖中還發(fā)育較多印支—燕山期脈巖。

2.2.2 外圍拆離滑脫層

在核部花崗—變質(zhì)雜巖之上多覆蓋有中元古界熊耳群火山巖，局部為中元古界官道口群碳酸鹽巖。蓋層與雜巖體原為不整合接觸，但在幔枝形成時(shí)，在強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)及其熱動(dòng)力作用下，巖漿—變質(zhì)雜巖上隆，上覆蓋層發(fā)生穹隆，由于不斷上隆導(dǎo)致蓋層巖石由中部向四周下滑拆離，在基底與蓋層之間形成拆離帶，并表現(xiàn)出下向拆離滑脫為主的正斷性質(zhì)。主拆離滑脫帶發(fā)生于基底與蓋層之間，但在基底和蓋層中也有次級(jí)拆離滑脫帶，這些次級(jí)拆離滑脫帶往往成為主要賦礦部位。

2.2.3 上疊沉積盆地

小秦嶺幔枝上疊盆地均為構(gòu)造形成的沉積盆地，與一般幔枝構(gòu)造上覆火山—沉積盆地有區(qū)別，即盆地中沒有火山巖。盆地疊加在蓋層和巖漿—變質(zhì)巖之上，其長軸方向?yàn)镹E向，大體與變質(zhì)核雜巖斜交，如朱陽—三門峽盆地。盆地為構(gòu)造斷陷盆地，多呈箕狀，邊部發(fā)育高角度正斷層。

3 小秦嶺幔枝構(gòu)造對(duì)金成礦的控制

3.1 小秦嶺幔枝構(gòu)造控礦模式

小秦嶺幔枝構(gòu)造之所以成為控礦的主要空間，是因?yàn)槌傻V元素隨地幔亞熱柱向上運(yùn)移到巖石圈底部受阻而插向造山帶的根部，當(dāng)被造山帶軸部持續(xù)活動(dòng)的深切韌性剪切帶切割時(shí)，成礦元素便沿韌性剪切帶或隨巖漿上侵向地殼淺部遷移，在幔枝構(gòu)造的有利構(gòu)造擴(kuò)容帶聚集成礦(圖4)。

圖4 小秦嶺金礦田成礦控礦模式圖1—地殼；2—地幔；3—巖漿；4—地殼熔融；5—?dú)めＭ冢?—大氣降水及流體運(yùn)移方向；7—礦體；8—金礦田；9—韌性剪切帶

3.2 小秦嶺幔枝對(duì)小秦嶺金礦成礦的影響

小秦嶺幔枝構(gòu)造活動(dòng)明顯地控制著幔殼結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)演化歷史及山脈的隆升(變質(zhì)核雜巖形成)，特別是控制著燕山期巖漿活動(dòng)(文峪花崗巖和娘娘山花崗巖)及金礦床的分布(圖3)。幔枝構(gòu)造理論認(rèn)為，在重力分異過程中，重元素下沉形成地核；輕元素上浮形成地幔；地幔表層冷卻形成地殼。共同構(gòu)成地球?qū)尤Y(jié)構(gòu)?；诘厍蛉娱g存在著巨大的溫度差、壓力差、粘度差，往往從核—幔界面形成地幔熱柱，并形成地幔熱柱—亞熱柱—幔枝構(gòu)造多級(jí)演化，金銀等呈氣態(tài)—?dú)庖簯B(tài)隨巖漿上侵，成為成礦物質(zhì)遷移的主要通道。這是成礦作用的重大改變，原成礦作用是成礦物質(zhì)沿韌性剪切帶或隨巖漿上侵向地殼淺部遷移，在幔枝構(gòu)造的有利構(gòu)造擴(kuò)容帶聚集成礦。從巖漿演化序列分析，從下向上巖漿巖可表現(xiàn)為中基性—中性—中酸性—酸性序列演化(孫衛(wèi)志等，2013)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，本區(qū)金礦床展布在中生代以來強(qiáng)烈活動(dòng)的構(gòu)造—巖漿(幔枝構(gòu)造)活動(dòng)帶上。成礦部位主要受小秦嶺幔枝(變質(zhì)核雜巖)構(gòu)造特征的控制，在軸部韌性剪切帶中可形成幔殼交代型金礦，在外圍拆離帶中可形成蝕變巖型或石英脈型金礦。此外，還可以發(fā)育韌性剪切帶型、脈型，甚至斑巖型金礦。而幔枝構(gòu)造的外圍韌性剪切帶或環(huán)狀、放射狀斷裂系統(tǒng)中還會(huì)形成成礦溫度偏低的中低溫銀多金屬礦床(馮建之，2009；馮建之，2010；孫衛(wèi)志等，2013)。

4 結(jié)論

(1)小秦嶺幔枝構(gòu)造由三個(gè)地質(zhì)單元組成，地質(zhì)單元基本齊全，符合幔枝構(gòu)造的一般規(guī)律，但又具有其特殊性。

(2)小秦嶺幔枝構(gòu)造活動(dòng)明顯地控制著幔殼結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)演化歷史及山脈的隆升(變質(zhì)核雜巖形成)，特別是控制著燕山期巖漿活動(dòng)(文峪花崗巖和娘娘山花崗巖)及金礦床的分布。

(3)在小秦嶺地區(qū)運(yùn)用幔枝構(gòu)造找礦，認(rèn)為小秦嶺地區(qū)金礦物質(zhì)來源于深部，因此在小秦嶺深部具備找到金礦的物質(zhì)條件。

致謝本文成文過程中得到長期在小秦嶺工作的王杏村教授級(jí)高級(jí)工程師的悉心指導(dǎo)，以及河南省靈寶市小秦嶺金礦田成礦規(guī)律及深部找礦預(yù)測(cè)研究項(xiàng)目組同事的熱心幫助，在此表示感謝。