郭靜粉, 劉思遠(yuǎn), 郭海全, 張才龍, 韓欣良, 邢 歡, 王艷哲

0 引言

金礦是中國(guó)的戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦種之一, 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展, 國(guó)家對(duì)黃金的需求不斷增長(zhǎng), 據(jù)中國(guó)黃金協(xié)會(huì)2023 年1 月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示[1], 2022 年國(guó)內(nèi)原料黃金產(chǎn)量為372.048 t, 而全國(guó)黃金消費(fèi)量達(dá)1 001.74 t, 國(guó)產(chǎn)黃金供不應(yīng)求, 有一多半的黃金需要進(jìn)口。 因此, 需要不斷加強(qiáng)中國(guó)金礦勘查工作力度, 為保障金礦資源安全提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

豐寧—承德東西向成礦帶是冀北重要的金多金屬成礦帶, 多家地勘單位在此進(jìn)行了金礦勘查, 總結(jié)了礦床地質(zhì)特征和找礦標(biāo)志等, 亦有科研院所對(duì)礦床成巖成礦年代、 成礦流體特征和礦床成因等進(jìn)行了深入探討[2-20], 但豐寧—承德一帶金礦基礎(chǔ)地質(zhì)和成礦作用方面仍有一些重大問(wèn)題需要繼續(xù)深入研究。 為了突破思維定式, 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, 并嘗試用幔枝構(gòu)造理論對(duì)金礦成礦進(jìn)行解釋, 以期對(duì)豐寧—承德金成礦帶今后的勘查工作作出技術(shù)支撐。

1 地質(zhì)背景

豐承幔枝構(gòu)造位于承德中北部, 呈近東西向展布(圖1), 位于塔里木—華北板塊華北陸塊燕山—遼西裂陷帶承德北盆地四級(jí)構(gòu)造單元中。

圖1 豐承幔枝構(gòu)造區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of Fengning—Chengde mantle branch structure

1.1 地層

(1) 太古宇變質(zhì)巖為一套中-中深區(qū)域變質(zhì)、 受不同混合巖化作用影響, 具有一定程度退化變質(zhì)的片巖、 片麻巖、 變粒巖、 淺粒巖、 斜長(zhǎng)角閃巖和大理巖等。 主要出露遷西巖群水廠巖組、 遵化巖群馬蘭峪巖組和崇禮上巖群, 分布于赤城茨營(yíng)子、 灤平虎什哈—兩間房、 豐寧石人溝—王營(yíng)—太平莊、 平泉七溝等地。 其中遷西巖群水廠巖組為一套麻粒巖相含鐵礦層的表殼巖系; 遵化巖群馬蘭峪巖組為一套高級(jí)變質(zhì)巖層, 變質(zhì)程度達(dá)角閃巖相、 局部保留角閃麻粒巖相,是金礦的有利圍巖; 崇禮上巖群多以捕虜體或殘留體的形式存在, 巖石經(jīng)歷了中級(jí)區(qū)域變質(zhì)作用、 混合巖化作用和強(qiáng)烈的變質(zhì)變形改造, 變質(zhì)程度達(dá)角閃巖相, 形成大量混合巖化片麻巖和條帶狀、 眼球狀間層混合巖, 該巖組是金礦的重要產(chǎn)出層位和圍巖。

(2) 元古宇主要發(fā)育長(zhǎng)城系碎屑巖, 分布在幔枝構(gòu)造北部和南部邊緣, 出露于尚義—隆化和蔚縣—平泉區(qū)域斷裂以南, 均呈條帶狀分布。

(3) 中生界為一套巖性復(fù)雜、 厚度巨大、 分布廣泛的陸相火山-沉積巖系, 廣泛出露于各火山沉積盆地之中。 其中三疊系僅在灤平盆地南緣零星出露; 侏羅系主要出露于幔枝構(gòu)造中部的承德盆地; 白堊系為幔枝構(gòu)造上疊火山-沉積盆地的主要組成地層, 廣泛出露張家口組流紋質(zhì)凝灰?guī)r和九佛堂組砂巖、 頁(yè)巖等, 少量為大北溝組安山巖。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

豐寧—承德成礦帶經(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, 晚期構(gòu)造常常是對(duì)先前構(gòu)造的繼承和改造。

褶皺主要分布在太古宇變質(zhì)地層出露區(qū), 多被后期構(gòu)造、 巖漿活動(dòng)破壞嚴(yán)重, 或被中生代火山沉積盆地覆蓋, 出露均不全, 如出露于豐承幔枝構(gòu)造中南部的燕窩鋪—周臺(tái)子背斜, 沿軸部有中生代花崗巖侵入, 北翼被蔓菁溝—大廟區(qū)域斷裂破壞, 南翼被承德盆地覆蓋, 其軸部的二次張裂隙是金、 銅多金屬礦的重要賦礦場(chǎng)所。

斷裂以東西向平行的區(qū)域斷裂為構(gòu)造骨架, 由北向南依次為尚義—隆化、 蔓菁溝—大廟和蔚縣—平泉區(qū)域斷裂。 區(qū)域斷裂帶寬有幾百米至數(shù)公里, 走向近東西, 始于新太古代, 具多期次活動(dòng)特點(diǎn)。 燕山期斷裂是區(qū)域斷裂的繼承和發(fā)展。 區(qū)域斷裂及其次級(jí)斷裂不僅控制著本區(qū)各期巖漿活動(dòng), 還為成礦熱液運(yùn)移提供通道, 并為成礦物質(zhì)沉淀富集提供場(chǎng)所。

1.3 巖漿巖

巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈, 以侵入活動(dòng)占優(yōu)勢(shì), 分布范圍較廣, 活動(dòng)時(shí)代有太古宙、 元古宙、 海西期、 印支期和燕山期, 其生成方式由中深-淺成到大面積的巖漿噴發(fā),形成巖基、 巖株、 巖墻、 巖枝、 巖脈及巖層等形態(tài)。 其中海西—燕山期巖漿活動(dòng)與金礦產(chǎn)出具有密切關(guān)系。

2 豐承幔枝構(gòu)造組成及特征

豐承幔枝構(gòu)造主要由核部巖漿-變質(zhì)雜巖以及外圍拆離滑脫體及上疊斷陷火山-沉積盆地組成。

2.1 核部特征

核部巖漿-變質(zhì)雜巖分布在豐寧—平泉一帶, 主要由太古宇遷西巖群、 遵化巖群、 崇禮上巖群變質(zhì)地層和太古宙變質(zhì)深成侵入巖、 古元古代中-酸性變質(zhì)侵入巖組成變質(zhì)基底。 此外, 軸部還發(fā)育一系列海西期中酸性巖和超基性巖, 印支期和燕山期侵入巖主要發(fā)育于核部的東西兩側(cè)。 核部巖體特征見(jiàn)表1。

表1 豐承幔枝構(gòu)造核部巖漿巖體特征Table 1 Characteristics of magmatic rocks in the core of Fengning—Chengde mantle branch structure

2.2 外圍拆離滑脫層

由于豐承幔枝構(gòu)造處于冀北中部, 冀東幔枝構(gòu)造的北側(cè), 內(nèi)蒙地軸的南緣, 受已有構(gòu)造的控制, 拆離滑脫層分布較少。 北緣僅沿尚義—隆化區(qū)域斷裂呈線性展布部分長(zhǎng)城系。 由于斷裂活動(dòng)多已支離破碎。 在豐承幔枝構(gòu)造的西南端, 古北口—湯河口一帶發(fā)育拆離帶, 承德南—六溝一帶發(fā)育帶狀蓋層拆離帶。

2.3 上疊斷陷火山-沉積盆地

中生代在華北地幔亞熱柱和豐承幔枝構(gòu)造上隆作用下, 發(fā)生了大規(guī)模的陸相巖漿侵入和火山噴發(fā), 形成盆嶺相間的構(gòu)造形式, 發(fā)育眾多上疊構(gòu)造火山-沉積盆地。

豐承幔枝構(gòu)造不僅外圍有上疊斷陷火山-沉積盆地, 而且核部也發(fā)育大量上疊斷陷火山-沉積盆地。外圍主要有東部的平泉—寧城盆地、 北部的化吉營(yíng)盆地、 張三營(yíng)盆地等, 核部主要有南側(cè)石人溝盆地、 灤平盆地、 承德盆地、 北側(cè)鳳山盆地等。 盆地發(fā)育時(shí)間具有南早北晚的時(shí)間差異特征。

3 豐承幔枝構(gòu)造與礦產(chǎn)分布的時(shí)空關(guān)系

豐寧—承德東西向成礦帶中金多金屬礦床在空間分布上嚴(yán)格受幔枝構(gòu)造的控制, 總體上表現(xiàn)為“內(nèi)金、 外銅鉬-銀-鉛鋅” 礦床空間組合分布特征(圖2)。 其中金礦床明顯集中產(chǎn)于尚義—隆化區(qū)域斷裂和蔚縣—平泉區(qū)域斷裂之間, 位于幔枝構(gòu)造核部巖漿-變質(zhì)雜巖區(qū), 構(gòu)成金礦集中區(qū); 外圍撒岱溝門鉬礦、佟柵子鉬礦、 小湯頭溝鉬礦、 西楊樹溝銅礦、 樂(lè)國(guó)窩鋪銀多金屬礦、 牛圈銀金礦、 營(yíng)房銀鉛鋅礦、 張木南溝銀礦、 檳榔溝銀多金屬礦、 郭家屯鉛鋅礦、 北岔溝門鉛鋅礦、 磴上銀鉛鋅礦等則明顯成群成帶環(huán)繞金礦化集中區(qū)分布形成銅鉬、 銀鉛鋅成礦帶, 而相對(duì)于金、 鉬、 銀、 鉛鋅而言, 銅礦成礦作用較弱。

圖2 豐承幔枝構(gòu)造區(qū)金多金屬礦床分布示意圖Fig.2 Distribution diagram of gold polymetallic deposits in Fengning—Chengde mantle branch structure area

本區(qū)金、 鉬、 銀、 鉛鋅礦床最主要成礦期是中生代101～283 Ma (表2), 如牛圈銀(金) 礦、 北岔溝門鉛鋅礦、 撒岱溝門鉬礦、 大草坪鉬礦等均形成于印支期—燕山期。 大西溝金礦床成礦時(shí)間存在不同觀點(diǎn), 王明燕等(2008)[2]根據(jù)賦礦構(gòu)造與地層、 巖漿巖的穿切關(guān)系, 認(rèn)為大西溝金礦屬燕山晚期成礦, 而蔣喆(2016)[3]通過(guò)黃鐵礦Re-Os 同位素獲得等時(shí)線年齡為283±20 Ma, 認(rèn)為金成礦作用與晚古生代海西期大規(guī)模構(gòu)造—巖漿活動(dòng)及其相關(guān)流體活動(dòng)具有密切關(guān)系。 同時(shí)少數(shù)礦床成礦延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng), 如: 朱世戎[4]根據(jù)大營(yíng)子金礦區(qū)偉晶狀長(zhǎng)石石英脈中鉀長(zhǎng)石同位素年齡224 Ma、 礦體圍巖由鉀長(zhǎng)石化生成的長(zhǎng)石同位素年齡180.03±4.18 Ma 和全巖同位素年齡170.78±2.89 Ma 的測(cè)定結(jié)果, 推斷大營(yíng)子金礦床成礦時(shí)代為海西晚期至燕山早期。 由此推測(cè), 豐承幔枝構(gòu)造活動(dòng)起始時(shí)間應(yīng)早于中生代, 主要活動(dòng)時(shí)期為印支燕山期, 且中生代幔枝構(gòu)造的形成及其發(fā)展演化明顯地控制了區(qū)內(nèi)主要金銀多金屬礦成礦。

表2 豐承幔枝構(gòu)造區(qū)金、 鉬、 銀鉛鋅多金屬礦床成礦時(shí)代表Table 2 Metallogenic age of gold, molybdenum, silver, lead and zinc polymetallic deposits in Fengning—Chengde mantlebranchstructurearea

4 豐承幔枝構(gòu)造對(duì)金礦的成礦控制作用分析

幔枝構(gòu)造理論認(rèn)為, 在重力分異過(guò)程中, 重元素下沉形成地核, 輕元素上浮形成地幔, 地幔的表層由于氣-液態(tài)物質(zhì)的逃逸, 以及散熱降溫而形成地殼,從而構(gòu)成地球的核-幔-殼結(jié)構(gòu)。 由于金、 銀等金屬元素的比重較大, 絕大多數(shù)金等重元素分布于地核之中, 當(dāng)核幔邊界涌動(dòng)或受干擾形成上升地幔熱柱時(shí),只有少量金、 銀等重元素便可隨地幔熱柱多級(jí)演化向上遷移, 并通過(guò)氣態(tài)—?dú)?液混合態(tài)—含礦流體的形式隨地幔熱柱—地幔亞熱柱—幔枝構(gòu)造向地殼淺部遷移,在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用下, 進(jìn)入斷裂蝕變帶等構(gòu)造空間之中, 并在適當(dāng)?shù)目臻g和物化條件下卸載成礦,即深部物質(zhì)是金銀多金屬礦床形成的主要礦源[21,22]。近年, 許多研究成果也表明: 豐承幔枝構(gòu)造區(qū)金銀多金屬礦床成礦物質(zhì)主要來(lái)自于地球深部(表3)。

表3 豐承幔枝構(gòu)造區(qū)主要礦床成礦物質(zhì)來(lái)源Table 3 Source of ore-forming materials of the main deposits in Fengning—Chengde mantle branch structure area

豐承幔枝構(gòu)造區(qū)金銀多金屬礦床成礦物質(zhì)以Au、 Ag、 Mo、 Pb、 Zn 為主, 且礦床分布明顯受豐承幔枝構(gòu)造活動(dòng)的控制。 這是因?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向造山帶的根部拆離, 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活動(dòng)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3)。

圖3 豐承幔枝構(gòu)造成礦控礦模式圖Fig.3 Metallogenic and ore-controlling model map of Fengning—Chengde mantle branch structure

從幔枝構(gòu)造成礦控礦規(guī)律分析, 冀北地區(qū)中生代幔柱構(gòu)造活動(dòng)是地球深部成礦物質(zhì)遷移到地殼淺部在中生代大規(guī)模成礦的基本因素, 而地幔亞熱柱與幔枝構(gòu)造體系是淺部地殼礦集區(qū)形成的必要條件, 伴隨幔柱構(gòu)造作用, 巖漿的產(chǎn)生、 上涌、分異演化及含礦熱液蝕變則是礦集區(qū)形成的重要條件, 幔柱構(gòu)造作用時(shí)期巖石圈板塊活動(dòng)及淺部地殼原有斷裂構(gòu)造構(gòu)成幔柱構(gòu)造在淺部地殼活動(dòng)的重要邊界條件。 因此, 伴隨幔柱構(gòu)造作用出現(xiàn)的核部變質(zhì)基底隆起區(qū)、 外圍蓋層拆離滑脫區(qū)、邊部侏羅—白堊紀(jì)斷陷火山-沉積盆地區(qū)以及相應(yīng)的軸部剪切帶、 主拆離帶、 次級(jí)拆離帶、 上疊斷陷、 巖漿巖帶、 蝕變與礦化帶是重要的找礦標(biāo)志。

5 結(jié)論

(1) 豐承幔枝構(gòu)造主要由核部巖漿-變質(zhì)雜巖以及外圍拆離滑脫體及上疊斷陷火山-沉積盆地組成, 其中外圍拆離滑脫層受已有構(gòu)造的控制, 分布較少。

(2) 豐寧—承德東西向成礦帶中金多金屬礦床在空間分布上嚴(yán)格受幔枝構(gòu)造的控制, 總體上表現(xiàn)為“內(nèi)金、 外銅鉬-銀-鉛鋅” 礦床空間組合分布特征;成礦時(shí)代主要為印支—燕山期, 受中生代幔枝構(gòu)造的形成及其發(fā)展演化控制。

(3) 本區(qū)地幔熱柱多級(jí)演化是金等元素向上遷移的主要?jiǎng)恿? 印支期—燕山期大規(guī)?；◢徺|(zhì)巖漿活動(dòng)是成礦物質(zhì)向上遷移的主要載體, 有利的導(dǎo)礦、 控礦空間是幔枝構(gòu)造軸部剪切帶、 基底與中新元古代之間的主拆離帶及蓋層中的次級(jí)斷裂帶, 也是豐寧—承德金銀多金屬礦成礦帶重要的找礦標(biāo)志。