楊 云, 谷振飛, 鄧 佳, 燕云生

張宣(張家口—宣化) 幔枝構(gòu)造區(qū)是河北省重要的金礦集中區(qū), 其中核部的金礦成礦作用與外圍銀多金屬礦床成礦作用是統(tǒng)一的金—銀多金屬成礦系列。幔枝構(gòu)造對本區(qū)域地質(zhì)找礦, 特別是金多金屬礦床研究及勘查找礦起到了重要的指導(dǎo)作用, 取得了顯著的找礦效果。 以往金銀多金屬礦研究勘查主要集中在張宣幔枝構(gòu)造區(qū)中東部[1-5], 特別是在崇禮—赤城—宣化三區(qū)縣所轄的巖漿-變質(zhì)雜巖分布區(qū), 圍繞尚義—赤城—平泉深大韌性剪切(斷裂) 帶實現(xiàn)金礦找礦工作重大突破, 構(gòu)成了張宣幔枝構(gòu)造區(qū)金礦集中區(qū)。

張宣幔枝構(gòu)造區(qū)西部, 特別是河北尚義一帶, 由于受到厚層中、 新生界覆蓋影響, 基本為金銀多金屬礦勘查空白區(qū)。 本文在前人研究基礎(chǔ)上, 根據(jù)最新1 ∶5 萬水系沉積物地球化學(xué)測量結(jié)果, 將尚義一帶作為典型區(qū)域進行研究, 初步對本區(qū)幔枝構(gòu)造上疊火山-沉積盆地金的地球化學(xué)特征分析, 以期為尚義—赤城—平泉深大韌性剪切(斷裂) 帶西部金礦研究和找礦提供新思路。

1 地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造

張宣幔枝構(gòu)造空間上呈巨型穹狀, 北起康保, 南到涿鹿, 西自尚義, 東至赤城, 出露面積近4 000 km2。 總體構(gòu)成以崇禮為中心的巨大穹窿狀幔枝構(gòu)造, 自中心向外圍依次發(fā)育3 個地質(zhì)單元, 分別為核部巖漿-變質(zhì)雜巖、 外圍拆離滑脫層及上疊火山-沉積盆地。 尚義—赤城—平泉深大韌性剪切(斷裂)帶橫貫其中, 在區(qū)域上橫跨燕山臺褶帶和內(nèi)蒙地軸兩個二級大地構(gòu)造單元, 其中, 河北尚義地區(qū)位于張宣幔枝構(gòu)造西部(圖1)。

圖1 張宣幔枝構(gòu)造圖[1]Fig.1 Geotectonic situation of Zhangjiakou—Xuanhua mantle branch

大青山位于河北尚義縣與內(nèi)蒙興和縣交界處, 空間上在張宣幔枝構(gòu)造西部邊緣, 地質(zhì)單元為火山-沉積盆地區(qū)。 通過近年地質(zhì)找礦工作, 在大青山一帶發(fā)現(xiàn)多個金銀多金屬礦化點, 空間上屬于張宣幔枝構(gòu)造外圍成礦系列。

1.2 地層

研究區(qū)出露地層較簡單, 主要為中太古界下白窯組片麻巖、 混合巖和變粒巖及斜長角閃巖, 局部地段見大理巖; 新太古界紅旗營子群黑云角閃斜長變粒巖、 片麻巖; 侏羅系下統(tǒng)下花園組煤系地層, 中統(tǒng)九龍山組、 髫髻山組安山質(zhì)火山巖及土城子組砂礫巖;白堊系青石砬組砂礫巖; 新生界新近系中新統(tǒng)漢諾壩組玄武巖及第四系松散沉積物(圖2)。

幔枝構(gòu)造上疊斷陷火山-沉積盆地中的充填物多為火山巖系和沉積巖系, 與研究區(qū)地層巖性一致。 主要為侏羅系中統(tǒng)九龍山組是一套陸相火山碎屑巖沉積巖, 下部為砂礫巖, 上部為玄武安山巖、 流紋質(zhì)和粗面質(zhì)安山巖與砂礫巖互層; 髫髻山組是一套以粗安質(zhì)熔巖、 角礫凝灰?guī)r等火山噴發(fā)巖為主, 夾有凝灰質(zhì)砂巖、 凝灰質(zhì)礫巖等火山巖地層; 土城子組是一套巨厚河流相紅色沉積砂礫巖地層。 研究區(qū)厚層侏羅系屬于典型的幔枝構(gòu)造上疊斷陷火山-沉積盆地。 由于中生界及后期新生代地層覆蓋面積廣, 沉積厚度大, 在一定程度上影響研究區(qū)金銀多金屬礦找礦工作。

1.3 構(gòu)造

研究區(qū)太古宇結(jié)晶基底褶皺發(fā)育, 區(qū)域上位于尚義—赤城—平泉東西一級深大韌性剪切(斷裂) 帶(I)、 商都—興和—蔚縣北西向二級斷裂帶(II) 與大同—尚義北東向三級斷裂帶(III) 交匯處。 受區(qū)域大斷裂影響, 研究區(qū)范圍內(nèi)北西向、 北東向、 北北東向、 近東西向和近南北向斷裂構(gòu)造分布廣泛, 其中以前二者最為發(fā)育。

上疊火山-沉積盆地屬于幔枝構(gòu)造的第三個地質(zhì)單元, 巖漿侵位及隆升規(guī)模相對較弱。 研究區(qū)侏羅系發(fā)育近東西向的褶曲, 伴隨一系列逆斷層, 形成一系列斷陷盆地, 陡傾斷層為盆地分布邊界線。 局部形成推覆構(gòu)造, 推覆體地層傾角變化大, 上陡下緩。 區(qū)域上發(fā)育近似環(huán)形和放射狀斷裂構(gòu)造, 將侏羅系火山-沉積盆地錯斷成塊段狀, 上述構(gòu)造特點屬于典型的幔枝構(gòu)造活動特征。

1.4 巖漿巖

研究區(qū)巖漿活動較為頻繁, 以呂梁期淺變質(zhì)中?；◢弾r為主, 包括花崗巖、 花崗閃長巖、 閃長正長巖等。 另外, 北西向及北東向輝綠巖脈、 正長斑巖脈、石英斑巖脈較發(fā)育, 大多呈巖株狀、 脈狀和巖群侵入到中太古界變質(zhì)巖中。 其中大青山巖體位于河北尚義縣城西南12 km 處, 巖體近似矩形, 長軸近NW 走向, 地表出露面積為19 km2。 巖體圍巖為中太古界下白窯組, 巖性為片麻巖、 混合巖和變粒巖及斜長角閃巖, 巖體北側(cè)斷裂構(gòu)造走向近東西, 切割基底, 旁側(cè)次級斷裂構(gòu)造較發(fā)育。

以往地質(zhì)工作中對大青山巖體地質(zhì)時代確定尚不統(tǒng)一, 曾被界定為太古宙、 中元古代或燕山—印支期[13,14]。 最新鋯石U-Pb 測年數(shù)據(jù)顯示, 大青山花崗巖成巖年齡為150 ～158 Ma, 為晚侏羅世, 是燕山早期造山階段產(chǎn)物。 大青山巖體地質(zhì)時代的測定, 反映在幔枝構(gòu)造火山-沉積盆地內(nèi)仍有小型燕山期巖漿活動, 并在斷裂交匯處侵位及隆升出露地表, 為幔枝構(gòu)造在上疊斷陷火山-沉積盆地活動的直接證據(jù), 可認為是小型的次級幔枝構(gòu)造, 為內(nèi)生金屬找礦工作提供理論支撐和參考。

1.5 區(qū)域金礦(點) 特征

研究區(qū)內(nèi)金礦(點) 主要位于上疊火山-沉積盆地似環(huán)形和放射狀斷裂構(gòu)造內(nèi), 金礦(點) 多分布在老變質(zhì)巖、 巖漿巖及沉積巖斷裂裂隙內(nèi)。 尚義大青山一帶, 巖漿巖控礦主要表現(xiàn)為侵入控礦作用, 其中二道背、 北立圖溝金礦點主要受晚侏羅世燕山期花崗巖及次級斷裂控制; 銀沙背、 五十家金多金屬礦產(chǎn)主要與斷裂構(gòu)造活動關(guān)系緊密。 金礦礦床類型為石英脈型, 賦礦圍巖為變質(zhì)巖、 花崗巖或沉積巖, 含礦脈體順層理薄弱面侵入, 延伸較遠, 多組細脈組成, 局部厚度增大, 產(chǎn)狀受圍巖及構(gòu)造控制, 傾角較陡。

2 樣品采集與分析方法

研究區(qū)2015—2016 年地球化學(xué)測量為水系沉積物測量, 采樣點主要布設(shè)在一級水系溝口、 二級水系中上游, 三級水系適當(dāng)布設(shè)控制點。 采樣密度5 點/km2, 采樣-10 ～+60 目, 共采集樣品4 939 件,分析元素16 種: Au、 Ag、 Cu、 Pb、 Zn、 As、 Sb、Bi、 Hg、 W、 Sn、 Mo、 Cd、 Co、 Cr 和Ni。 樣品由河北省地礦中心實驗室完成測試工作。 實驗室樣品分析方法及檢出限均參考 《地球化學(xué)普查規(guī)范 (1 ∶50 000) 》 (DZ/T 0011-2015) 中分析方法及檢出限要求, 檢出限、 準(zhǔn)確度、 精密度均滿足規(guī)范及設(shè)計要求。 統(tǒng)計所有元素地球化學(xué)參數(shù), 包括原始數(shù)據(jù)及剔除特異值后數(shù)據(jù)的平均值、 標(biāo)準(zhǔn)離差及變化系數(shù), 背景值為剔除特異值后數(shù)據(jù)的平均值, 使用迭代法計算各元素異常下限。

3 金地球化學(xué)特征

3.1 金元素分布特征

Au 為研究區(qū)主要成礦元素, 主要沿尚義—赤城大斷裂及其次級斷裂, 呈近東西和北東向展布。 Au元素高背景區(qū)分布大體受太古宇變質(zhì)巖以及斷裂構(gòu)造控制。 深部巖漿活動為Au 礦化提供了物源層, 斷裂構(gòu)造為其提供了遷移通道。 特別是在二道背—銀砂背一帶, 與已知礦點空間關(guān)系密切。 Ag、 As 和Sb 元素空間分布與Au 元素類似, 都是巖漿構(gòu)造活動的結(jié)果,與區(qū)域巖漿構(gòu)造帶位置空間展布疊合較好。 Hg 元素空間特征不是很明顯, 與已知的巖體、 礦點、 構(gòu)造有一定的關(guān)系。

根據(jù)研究區(qū)元素的R 型相關(guān)性分析、 地球化學(xué)特征組合關(guān)系以及地質(zhì)背景, 根據(jù)各個地質(zhì)單元巖石地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果以及地球化學(xué)數(shù)據(jù)空間相似性,與Au 密切相關(guān)的元素分別為Ag、 As、 Sb、 Hg。 研究區(qū)內(nèi)Au 為低溫元素, 化探數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果顯示為: 右偏, 峰度值較高, Au 元素平均值均大于眾數(shù), 呈正偏態(tài)分布, 變異系數(shù)較大。 反映Au 異常與地質(zhì)體沒有直接相關(guān)性, 主要跟地表礦化石英脈體有關(guān)。

中太古界下白窯組Au 元素相對富集, 變異起伏較大, 且Au、 Bi、 W、 Mo 元素相關(guān)性明顯, 認為與燕山期花崗巖侵入有關(guān)。 新太古界紅旗營子群Au 元素相對富集, 元素變異起伏較大變異系數(shù)達5.17, 明顯富集, 該套地層主要分布于尚義—赤城—平泉東西一級深大韌性剪切(斷裂) 帶兩側(cè), 是Au 元素沿斷裂構(gòu)造向上遷移的有力佐證。 侏羅系斷陷火山-沉積盆地局部Au 元素富集, 總體變異起伏較大, 反映了厚層陸相火山碎屑巖沉積盆地構(gòu)造裂隙發(fā)育, 且有深部巖漿熱液活動。 新生界新近系中新統(tǒng)漢諾壩組Au元素較富集, 在玄武巖區(qū)呈大面積高背景區(qū), 是地質(zhì)體地球化學(xué)背景的一個反映。 相對呂梁期及海西期巖漿巖, 燕山期花崗巖Au 元素明顯富集, 反映該階段為Au 主要成礦期。

3.2 巖石地球化學(xué)參數(shù)特征

為了解地球化學(xué)背景及異常解釋, 對研究區(qū)主要地質(zhì)單元分別進行巖石地球化學(xué)參數(shù)特征進行分析,巖石地球化學(xué)參數(shù)特征見表1。

表1 金元素參數(shù)統(tǒng)計表Table 1 The parameter statistics of gold element

中太古界下白窯組以變粒巖、 片麻巖為主, 原巖由酸性巖、 長石砂巖變質(zhì)而成[13,14], 在本組地層內(nèi)圈定了多個金化探異常, 空間分布主要受斷裂構(gòu)造控制; 異常元素組合為Au、 Ag、 As、 Sb 和Hg, 元素含量相對偏高, 為后期巖漿構(gòu)造活動引起異常。 厚層侏羅系蓋層內(nèi)有小規(guī)模、 零星Mo、 Cd、 Hg、 Au、 As 元素異常, 無明顯規(guī)律性, 推測由火山巖或后期構(gòu)造活動引起。 漢諾壩玄武巖中Cr、 Co、 Ni 本身含量偏高,但并不富集, 為背景值反映; Co、 Ni、 Cu 元素化學(xué)參數(shù)相近, 相互置換, 導(dǎo)致Cu 元素含量偏高。 對比呂梁期、 海西期和燕山期Au、 Ag 元素相對含量, 可發(fā)現(xiàn)元素含量相對偏高, 反映燕山期巖漿巖Au、 Ag元素相對富集, Au、 Ag 元素主要源于地核, 燕山期深源巖漿巖為金礦找礦潛力區(qū)。

3.3 金異常分布特征

通過異常圈定可知, Au 元素異常受構(gòu)造及巖體控制明顯, 主要沿尚義—赤城深大斷裂及北東向次級斷裂帶分布, 局部受巖漿巖控制, 特別是燕山期花崗巖影響最為明顯。 在銀沙背—二道背一帶, Au 異常多分布于北東向次級斷裂與近東西向尚義—赤城深大斷裂帶的交匯處, 空間上呈帶狀。 在大青山以及尚義—赤城深大斷裂帶兩側(cè), 有花崗巖體出露, 部分巖體賦金性明顯, Au 異常空間上呈帶狀、 串珠狀。

研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)二道背、 北立圖溝、 銀沙背、 五十家等多個金礦床或礦化點, Au 元素異常與已知礦點空間緊密疊合。 通過異常查證, 在AS-24 異常東部查證過程中, 新發(fā)現(xiàn)北立圖溝金礦點, 該礦點控制該處Au 異常的空間形態(tài)。 另外中太古界下白窯組、 新太古界紅旗營子群本身Au 元素平均含量較高, 在區(qū)域空間上形成大面積高背景值區(qū), 局部受巖漿構(gòu)造活動影響, 形成多個Au 元素異常。

3.4 金遠景區(qū)分析

通過地球化學(xué)測量, 在研究區(qū)內(nèi)圈定二道背—銀沙背金成礦遠景區(qū)MP1, 成礦遠景區(qū)近北東向展布,面積100.23 km2。 MP1 遠景區(qū)由AS-15、 AS-24、 AS-16、 AS-22、 AS-25、 AS-26、 AS-28 和AS-21 等異常組成, 該成礦遠景區(qū)呈北東向展布, 異常以Au、 Ag、Mo、 As、 Bi、 Cd、 W 元素為主, 均達到有三級濃度分帶, 異常范圍大, 元素組合有統(tǒng)一的濃集中心, 元素具典型分帶性, 內(nèi)帶為Mo、 Bi、 W 異常, 外帶為Au、Ag、 As、 Cd 異常, 區(qū)域展布特征受幔枝構(gòu)造上疊火山-沉積盆地似環(huán)形和放射狀斷裂構(gòu)造控制。

表2 巖石地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計表Table 2 Lithogeochemistry parameter statistics of geological unit

圖3 研究區(qū)金地球化學(xué)異常圖Fig.3 The distribution of gold anomalies in Shangyi County, Hebei Province

4 討論

尚義一帶位于張宣幔枝構(gòu)造區(qū)西部, 基本屬于幔枝構(gòu)造上疊火山-沉積盆地, 火山-沉積地層分布廣泛且厚度巨大, 成礦條件相對較差, 基本為金、 銀多金屬礦勘查空白區(qū)。 2015—2016 年1 ∶5萬水系沉積物地球化學(xué)測量結(jié)果顯示, Au 為研究區(qū)主要成礦元素,Au 地球化學(xué)異常主要沿似環(huán)形和放射狀斷裂構(gòu)造展布, 相關(guān)異常在空間上呈近等距平行排列, 推測異常與隱伏斷裂構(gòu)造有關(guān)。

作為受巖體構(gòu)造控制的Au 元素異常, AS-24 異常與其它異常相比, 異常元素含量高, 異常面積大,濃集中心統(tǒng)一, 分帶性明顯。 為了查明異常原因, 采用鋯石U-Pb 法對大青山花崗巖樣品進行了地質(zhì)年代分析, 確定了大青山巖體屬燕山早期造山階段產(chǎn)物。大青山巖體類似小型的次級幔枝構(gòu)造, 在構(gòu)造疊加部分侵位隆升, 把深源成礦元素(金等) 帶到地表, 溫壓條件隨之降低, 多組斷裂構(gòu)造交匯處是良好的容礦空間, 進而形成了金礦床或礦化點。

5 結(jié)論

(1) 尚義地區(qū)張宣幔枝構(gòu)造上疊火山-沉積盆地主要成礦元素為Au, 環(huán)形和放射狀斷裂構(gòu)造為深源成礦元素Au 提供了上升通道; 侏羅系厚層陸相火山碎屑巖地層Au 元素仍有聚集成礦的可能, 深入研究幔枝構(gòu)造特點可以進一步掌握金礦賦存規(guī)律。

(2) 通過1 ∶5萬水系沉積物測量, 尚義一帶金地球化學(xué)異常呈北東向展布, 受北東向構(gòu)造、 巖漿巖帶控制, 地球化學(xué)異常規(guī)模大、 強度高, 濃集中心集中, 分帶性明顯, 空間范圍與區(qū)內(nèi)次級斷裂構(gòu)造吻合較好, 系列北東向異常帶為今后金礦勘查潛力區(qū)。

(3) 根據(jù)尚義地區(qū)地球化學(xué)特征研究和分析, 圈定了二道背—銀沙背金成礦遠景區(qū)。 研究區(qū)金地球化學(xué)異常、 成礦遠景區(qū)、 金礦床及金礦點均為幔枝構(gòu)造活動的結(jié)果。 幔枝構(gòu)造成礦理論的研究, 為尚義地區(qū)厚層火山-沉積盆地區(qū)金礦勘查提供了理論支撐, 具有重要的實踐意義。