本文由国土资源部自由探索(2000442)、教育部“高等学校骨干教师资助计划(J 200225)和跨世纪科技人才(96208)项目资助。
改回日期:2001210224;责任编辑:宫月萱。
第一作者:孙爱群,女,1954年生,教授,从事构造地质学的教学和科研工作;E 2mail :niusy @https://www.doczj.com/doc/1716298336.html, 。
冀东“长城式”金矿的成因探讨
孙爱群 牛树银 李红阳
(石家庄经济学院,河北石家庄,050031)
摘 要 区域构造和成矿特征研究表明,进入燕山期,华北地区开始了幔枝构造活动期,沿冀东茅山2金厂峪2肖营子EW 向韧性剪切带与NN E 向迁安2青龙韧性剪切带强烈活动。特别是2条韧性剪切带交汇部位的肖营子一带,岩浆大规模侵入,形成了以肖营子斑状花岗岩为主体的一系列大小侵入体。并带动变质围岩一起强烈隆升,中上元古界盖层则向外大幅度拆离滑脱,以致于轴部岩浆2变质杂岩呈揭顶式裸露,冷口2清河沿岩块就是由于受冷口断裂或反向铲状断裂活动影响,而残留在岩浆2变质杂岩之上的中元古界岩块。在岩块拆离滑脱过程中所形成的主拆离滑脱带、次级拆离滑脱带及层间滑动断裂成为较发育的构造扩容空间。主成矿期含矿流体沿构造扩容带贯入、聚集和成矿,形成一系列构造蚀变岩型、脉型矿体。新房子金矿的深部钻孔已证实了这种认识。矿体顶部的变宽及变富则是隆升过程中崩塌及风化淋滤造成的浅部表现。因此,应注意寻找深部矿体。
关键词 幔枝构造 成矿作用 成矿模式 “长城式”金矿 冀东地区
The Origin of the “Changcheng Type ”G old Deposits in E ast H ebei
SUN Aiqun N IU Shuyin L I Hongyang
(S hijiaz huang Economic U niversity ,S hijiaz huang ,Hebei ,050031)
Abstract Based on geologic characteristics ,ore 2forming material sources and modes of occurrence of “Changcheng type ”gold de 2posits ,this paper deals mainly with the genetic mechanism of such de posits.Studies of regional geological and metallogenic features show that North China region entered the stage of mantle branch structure activity in Y anshanian period ,and strong activation oc 2curred along EW 2striking Maoshan 2Jinchangyu 2Xiaoyingzi ductile shear zone and NN E 2striking Qianan 2qinglong ductile shear zone in East https://www.doczj.com/doc/1716298336.html,rge 2scale magmatic intrusion took place at the intersection of the two ductile shear zones ,formin g Xiaoyingzi por 2phyritic granite as well as a series of big and small intrusive bodies.At the same time ,intensive u plifting of this area resulted in the outcropping of the magmatic 2metamorphic complex along the axis and the detachment of Mid -Upper Proterozoic covers.The activi 2ty of Lengkou fault or reversed listric faults formed fault ste p and caused the Lengkou 2Qingheyan fault block to remain as the Mid 2Up 2per Proterozoic remnant block over magmatic 2metamorphic complexes.The main and second detachment belts as well as interforma 2tional faults were formed during the gliding of rock masses ,and became well 2developed structural expanding space.Therefore ,the ore 2bearing fluids migrated up ,injected and aggregated along these structural expanding belts during the main metallogenic stage ,forming a series of structural altered type and vein type deposits.This recognition has been confirmed by deep drill holes in the Xin 2fangzi gold field.The widening and enrichment phenomena at the top of the orebody is the shallow expression resulting from collapse and leaching during the upward migration.Thus ,s pecial attention should be paid to the search for deep orebodies.K ey w ords mantle branch mineralization metallogenic model “Changcheng type ”gold deposits East Hebei area
“长城式”金矿,是指冀东地区中元古代地层中碳酸盐岩及陆源碎屑岩中发现的一种金矿类型,以其主要产于长城系,且出露位置与古长城形影相随而得名。主要展布在迁安2青龙2迁西3县交界地
区,NW 向长约50km ,SE 向宽约4～10km ,目前已发现有新房子、三拨子、小四拨子、杏树坨、水泉南
沟、小东峪、小井沟等矿床(点)(图1)。
该区基底岩系为迁西2遵化岩群的太古宙变质
第23卷 第5期2002210/4352442 地 球 学 报ACTA GEOSCIEN TIA SIN ICA
Vol.23 No.5
Oct.2002/4352442
图1 冀东区域地质简图
Fig.1 Regional geological sketch of East Hebei
12迁西2遵化太古宙变质杂岩;22中上元古界;32古生界;42中侏罗统;
52印支期花岗岩;62燕山期花岗岩;72断裂构造;82矿床(点)
12archaeozoic metamorphic complex of Qianxi to Zunhua;22maddle2upper Proterozoic;32Paleozoic;42Mid2J urassic;52Indo2China granite;
62Y anshanian granite;72fault structure;82deposit(prospect)
岩系和片麻状深成侵入体,燕山期侵入岩系不仅期次多,岩性复杂,且出露面积大。以肖营子岩体为最大。“长城式”金矿赋矿部位主要展布在冀东幔枝构造外围盖层岩石与基底岩浆2变质杂岩间的主、次级拆离滑脱带,或主拆离滑脱带之上盘残留岩块中。盖层岩石由老至新可依次为长城系大红峪组、高于庄组,蓟县系杨庄组、雾迷山组,青白口系景儿峪组、下马岭组。寒武2奥陶系呈角度不整合覆盖其上。此外,还零星分布有中侏罗统髫髻山组安山岩。
1982年,河北省地质矿产局物探大队开展1∶20万化探扫面,提出采桑峪、三道河、新房子等几处金异常。1990年冶金一局物探大队开展了上营-义院口1∶5万水系沉积物扫面,圈出了几处金异常。同年河北地质二队物探分队也在长城沿线碳酸盐岩地层分布区最先找到了原生矿产地。1996～1997年唐山市地质矿产公司委托地质二队、冶金一队对新房子矿区外围的三家地区开展普查找金,又圈定了7个地表矿床。在此期间,河北省地质矿产局物探队、地质五大队也在青龙县清河沿2小马坪一带的碳酸盐岩地层中开展找金工作,在地表找到了10余处可供堆浸利用的工业矿体(如小东峪,水泉南沟、小井沟)。
冶金部天津地质研究院于1996～1997年也在清河沿地区开展勘查工作。1998～1999年河北地质矿产厅责成秦皇岛市地质矿产局组织冶金部天津地质研究院、青龙长城黄金有限公司等单位对该地区进行联合研究。此外,还有一些其他单位进行过部分勘查或研究工作Ο(陈先兵,1996;王郁等, 1997;李俊建等,1998;翟安民,1998;樊秉鸿等, 1998;芮宇宽,1998;熊群尧等,1999)。
1 “长城式”金矿的地质特征
研究区位于冀东幔枝构造轴部肖营子隆起的南西侧,呈NW向展布在迁安2迁西2青龙3县交界处的清河沿2冷口一带,受NW向冷口断裂控制,以构造岩片与基底岩系呈拆离滑脱带接触。带中NW 向断裂是主要成矿控矿构造,尤其在NW与N E向断裂交汇处,常常控制富矿体。现已确定具有工业意义的矿区为水泉南沟、小东峪2小井沟、新房子等多处金矿田。
1.1 矿田地质概况
1.1.1 新房子矿区 研究区出露地层有长城系高于庄组、蓟县系杨庄组和雾迷山组及中侏罗统后城组。矿体主要赋存于高于庄组和杨庄组。其中Ⅰ～Ⅳ号矿体产于杨庄组;Ⅴ～Ⅶ号矿体产于高于庄组。
断裂构造主要有2组:NW向冷口断裂带在本区290°～310°/SW∠55°～65°,断裂带影响宽度为50～200m,带内发育有角砾岩、糜棱岩、碎裂岩、蚀变岩及煌斑岩等,并发育有不同倾角、不同蚀变程度的断裂构造,是主要的储矿空间。
矿区岩浆岩主要为中侏罗统火山岩及燕山期的煌斑岩。金矿体与煌班岩关系密切,煌斑岩多受热液交代蚀变。金矿化期形成在煌斑岩之后。
1.1.2 水泉南沟矿区 区内出露地层主要为长城系雾迷山组1～4段,矿化产出层位主要为厚—巨厚层燧石条带白云岩和薄层夹中厚层白云岩。矿区地层产状为倾向210°～260°,倾角40°～70°。
区内构造以断裂为主,按产状主要分为2组: NW向断裂为层间断裂(300°/SW∠70°),长约2000m,控制区内主矿体的展布;N E向断裂切割其他方向的断裂,产状35°/SE∠75°,长550m,呈破碎带状产出。两组断裂交汇处形成角砾岩囊,往往形成富金矿体。
1.1.3 小东峪2小井沟矿区 区内出露长城系高于庄组3、4岩段。第三岩段上部地层NW向延长约
634地 球 学 报2002年Ο赵文浩.1992.清河沿2新房子卡林型金矿的主要特征.河北金矿地质专辑,37～39.
300m ,局部与N E 向金矿化带叠加形成巢状金矿体(小东峪矿体),总体走向300°～315°,倾向SW 或N E ,倾角65°～85°;第四岩段沿NW 向或近EW 向
层间破碎带展布,破碎带内金矿化普遍,局部形成金矿体(小井沟矿体),地层总体走向290°～310°,倾向SW ,倾角60°～65°。
断裂构造发育,按产状可分为NW 向和N E 向2组。NW 向断裂规模较大,走向与岩层产状基本一致,受其影响,在矿区内形成规模较大的NW 向构造角砾岩带(局部与同生角砾岩叠加)。N E 向断裂与NW 向断裂互相切错,在其交汇处,岩石破碎强烈,矿化作用加强,可形成富矿体。1.2 矿床地质特征
长城式金矿带各矿床(点)的矿体,一般形态不规则,产状变化大,控矿构造复杂。1.2.1 新房子金矿I 号矿体 I 号矿体控制长度107m ,控制斜深123m
,矿体厚度0.4～2.35m ,平均厚0.77m ,金品位1.68～38.4g/t ,平均品位为10.09g/t (据新房子金矿)。矿体总体呈脉状或透镜状。矿体浅部破碎强烈,主要表现为断裂蚀变岩型。赋矿围岩为煌斑岩脉,已蚀变为土黄色,局部蚀变较弱处仍可辨认出原岩为煌斑岩,镜下鉴定亦已证实。矿脉与两盘间以强烈滑动面接触,围岩破碎强烈,且层间滑动明显。近矿处地层拖曳明显,围岩中有明显矿化(图2)。矿体延深较稳定,标高123m 以浅仍属氧化带,明显属于次级拆离带构造控矿。
图2 新房子金矿I 号矿体特征剖面图
Fig.2 Section map showing characteristic of No.1orebody
in Xinfangzhi gold deposit
12地表界线;22煌斑岩;32碳酸岩;42层间滑动矿化带;
52矿化体特征;62拆离滑动带
12surface limit ;22lamprophyre ;32carbonate rock ;42interformational
sliding mineralization belts ;52characteristic of mineralization
bodies ;62detachment 2gliding zone
1.2.2 水泉南沟Ⅰ24号矿体 I 24号矿体长170m ,延深标高325m ,出露最大标高460m ,平均厚度2.36m ,矿石平均品位为4.08g/t ,地表形态呈透镜
状、扁豆状。矿体不连续,沿层间裂隙断续产出,矿体产状:220°∠59°。1.2.3 水泉南沟Ⅱ号矿体 Ⅱ号矿体地表控制长103m ,延深最低标高316m ,出露最大标高375m ,
平均厚度为17.45m ,平均品位5.70g/t 。地表形态呈透镜状,矿体受NW 向压扭性断裂及N E 向张裂隙带联合控制,富矿体呈N E 走向,倾角80°。1.2.4 小东峪Ⅰ号矿体 I 号矿体形态呈团块状、
囊状,地表长40m ,延伸最低标高308m ,出露最大标高336m ,矿体厚度14.97m ,平均品位11.60g/t ,为矿化角砾岩。角砾岩中N E 向裂隙十分发育,矿体倾向120°～140°,倾角近于90°。在长城式金矿带上,现开采的矿石主要为氧化矿,矿石可分为4种类型:①脉岩型:一般含Au 10.09～20.84g/t ,有可能成为今后的主要金矿类型;②角砾岩型:一般含Au 1～5g/t ,局部可达10g/t ;③松散泥砂状矿石:一般含Au 20g/t 以上,但矿石量较少;④蚀变薄层泥灰岩型:含Au 0.52g/t 。
矿石中的金属矿物成分简单,主要有黄铁矿、赤铁矿、纤铁矿、针铁矿等。含少量的黄铜矿、磁黄铁矿。脉石矿物主要有白云石、方解石、石英、燧石等。载金矿物主要为褐铁矿、黄铁矿、白云石、燧石(石英)等。
成矿期基本上可分为热液期和表生期。热液成矿期是金的主要成矿期,又可分为石英2黄铁矿阶段:金2黄铁矿阶段(主成矿阶段)和碳酸盐阶段;表生期矿石蚀变成浅粉色、灰黄色、浅红色和褐红色等不同的颜色,是目前长城式金矿各采场所利用的主要矿石类型。
矿石结构可分为半自形2他形粒状结晶结构、交代溶蚀结构、交代残余结构、交代假象结构、填隙结构、压碎结构等。矿石构造主要为角砾状构造、浸染状构造、块状构造、胶状构造和梳状构造。
通过显微镜下光片观察及电子探针测定,本区金矿物主要为自然金,银金矿次之。自然金成色为815～999(测定4个样品平均为952)。金矿物以不规则粒状为主,次为长条状、圆粒状、马鞍状、蠕虫状、水滴状等。自然金粒度普遍较细,大致可分为两类,一种是显微金,主要以裂隙金、晶隙金、包体金为主,粒径0.002～0.025mm 。一种是超显微金,以
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34第5期 孙爱群等:冀东“长城式”金矿的成因探讨
固溶体和超微粒自然金为主。
围岩蚀变较强,围岩蚀变类型主要有黄铁矿化、硅化、褐铁矿化和碳酸盐化。其中黄铁矿化和硅化为主要的围岩蚀变类型。岩石的含金性与蚀变强度呈正相关关系。
1.3 矿床物质来源及成因
1.3.1 包体特征 据天津冶金地质研究院3件样品均一法测试结果230～296℃。压力880×105Pa,深度3.2km,w(NaCl eq)9.5%～12%,属高盐度;化学成分属富CO2的Ca2Mg型成矿流体,含K+、Na+较低。
1.3.2 H、O、C同位素 3件矿石石英样品δD H
2
O 为-62.7‰～-80.8‰,δ18O为21.56‰～25.89‰,分馏方程求得温度为260℃,换算δ18O H
2
O 为9.66‰～13.99‰,投点于H、O同位素坐标图上,3件样品均接近岩浆水区,1件样品落于靠近岩浆水的变质水区之内。看来“长城式”金矿沉积成因的说法,没有成矿物质来源的支持。
2件白云石、1件方解石C同位素测定:δ18C为-0.291‰～- 4.212‰,δ18O为-7.411‰～-15.624‰,换算成δ18O SMOW为13.97‰～24.17‰,具热液性质。
1.3.3 Pb同位素 据冶金部天津地质研究院及长城金矿课题组分析9件矿石铅、9件岩石Pb同位素资料统计分析(表1)可以看出,硫化物矿石、花岗岩、石英斑岩中其Pb同位素组成十分相近,反映其成因与燕山期岩浆活动密切相关。白云岩及白云岩中的燧石Pb同位素明显偏大,说明其来源与前三者明显不同。氧化矿石铅同位素组成介于硫化物和白云岩之间,表明在氧化条件下矿石的放射性Pb 明显增加,用其来研究成矿物质来源应综合考虑其他因素。将表中数据投点于Pb同位素演化图中,上述规律更为明显,即岩浆岩、矿石铅(包括氧化矿)均分布在下地壳线下方,惟有白云岩、燧石铅在造山带与上地壳线之间。表明“长城式”金矿的矿质来源应与区域燕山期岩浆活动有着密切的亲缘关系。
从地质特征和各种测试数据来看,所谓长城式金矿,其实乃是一种断裂蚀变岩型金矿。从总体构造部位讲,冷口2清河沿盖层是幔枝上盘拆离构造的残留体。在幔枝构造形成过程中,由于EW向韧性剪切带与NN E向韧性剪切带的交切,尤以肖营子一带岩浆活动强烈,岩浆2变质杂岩强烈上隆,盖层大幅度拆离滑脱。以冷口2清河沿铲状断裂为界,断裂以南倾角较大,拆离体滑脱速度较快,被拆离到滦
表1 “长城式”金矿Pb同位素表
T able1 Lead isotope composition of“Changcheng
type”gold deposit
样品类型样品数206Pb/204Pb207Pb/204Pb208Pb/204Pb 硫化物矿石216.16915.05535.946花岗岩116.80115.12036.466
石英斑岩116.12115.09535.986
辉长闪长岩117.13215.20336.913
矿石(氧化)718.59415.53837.678
白云岩、燧石619.67515.65537.565
注:冶金部天津地质研究所、长城金矿课题组测定。
县2丰润一带。而靠近幔枝轴部地形梯度小,拆离滑脱慢,或因N E向断裂的断坎阻挡,而残留在幔枝构造上部。因此,走向NW而倾向N E或SW的铲状断裂亦很发育,成为主要矿液通道和储集场所。所谓长城式金矿主要为赋存在总体为300°～310°方向断裂中的金矿体,控矿构造多为断裂蚀变岩、构造角砾岩、坍塌角砾岩等。矿体上宽下窄,主要受不同倾向的铲状断裂控制,深部逐渐过渡到断裂蚀变岩型或脉状矿体。至于矿化有上富下贫的趋势,应与成矿期后的次生淋滤富集有关。熊群尧等(1999)亦从矿源层和矿化角砾岩的角度进行了探讨,也得出了更象热液成矿的结论。
表2为冀东新房子2清河沿地区地层Au和碳酸盐建造Au丰度值。从表中可以看出,中元古代长城系和蓟县系所有地层岩石的Au丰度值(几何平均值)在1.4×10-9～3×10-9之间,它们与地壳Au 克拉克值的比值在0.4～1.06范围,特别是赋矿层位Au值都低于地壳克拉克值或接近正常范围。同样,碳酸盐建造Au丰度值为2.5×10-9,地壳Au 丰度值比值为0.71,亦属于Au丰度值偏低的岩石建造,而且与Au相关的大多数元素都处于正常值或低于地壳值范围内。
从以上长城系地层岩石Au和相关元素丰度值与地壳值的比值中很难看出长城系的岩石,特别是碳酸盐建造岩石是金的矿源层。勘查和开采实践更明确地表明,长城式金矿主要赋存于层间破碎角砾岩中。根据野外观察和薄片鉴定,这些矿化蚀变的角砾岩破碎带可发生在白云岩(或不纯白云岩)、糜棱岩化白云岩(或白云质糜棱岩)、硅质岩和碎屑岩等不同层位岩石中,矿化与破碎程度和后期热液活动强度有关。纯粹的糜棱岩是不含矿的(表3中4和4′),但如果糜棱岩再次破碎,沿裂隙有碳酸盐和硅质热液活动叠加,即出现金矿化(表3中1)。薄
834地 球 学 报2002年
片中硅质岩很纯净,石英呈粒状镶嵌结构。岩石经历了二次热液活动,第一次为碳酸盐细脉沿原地破碎的较大硅质岩块的裂缝填充,形成角砾;第二次热液活动为网脉状的碳酸盐脉包围交代硅质岩,使岩石被切割成不规则网眼状角砾,从而岩石产生金矿化(表3中5)。白云岩破碎后被钙质和铁质胶结(氧化后岩石表面铁染为褐色),金矿化较弱(表3中3),当有碳酸盐后期热液加入时,金矿化加强(表3中6)。由上述分析可看出,破碎角砾岩本身并不能形成真正意义的金矿化,而是需要在它提供的空间中出现含矿的碳酸盐热液活动的叠加,才能形成金矿化(表3中1、5、6)。
表2 冷口2清河沿地区地层岩石Au丰度值(10-9)
T able2 Abund ance of Au from strata and rocks in Lengkou to Q ingheyan area
地层
系长城系蓟县系
组大红峪高于庄杨庄雾迷山
段/一二三四/一、二三、四
厚度/m3872131676128801125061062
地壳Au克拉克值碳酸盐建造
样品数6851006216274
Au 1.40 3.70 2.80 2.40 2.70 3.00 2.40 2.40
Au/地壳Au0.40 1.060.800.690.770.860.690.69
3.50 2.50
注:据杨文思等,1999修改。
表3 军屯2清河沿金矿带岩石、矿石化学成分
T able3 Chemical composition of rocks and ore from gold orebelt in Juntun2Q ingheyan
序号岩石、矿石Au SiO2Al2O3Fe2O3FeO CaO MgO Na2O K2O CO2S有机碳1糜棱岩化砂质白云岩0.30014.14 2.29 1.59—40.50 2.720.080.94——0.35 2硅化碳酸盐化白云岩0.01638.35 4.92 2.49—19.6810.180.08 2.51——0.09 3白云质角砾岩0.06944.74 4.51 2.46—17.4810.510.07 2.14——0.15 3′白云质角砾岩(块状)0.08044.24 4.27 2.24—18.2710.860.05 1.99——0.23 4糜棱岩化白云岩0.05243.65 6.10 3.53—15.599.550.08 3.22——0.07 4′糜棱岩化白云岩块状0.00842.99 6.45 3.53—15.839.620.06 3.18——0.17 5碳酸盐化硅质岩0.24010.64 1.35 1.79—36.6413.830.060.48——0.46 6白云质角砾岩10.82024.92 4.28 2.74—30.708.250.06 2.31——0.27 7矿石—31.46 3.240.52 1.0918.8213.960.11 1.3528.900.01—8矿石—32.27 4.96 1.030.7917.6913.320.11 1.5227.480.01—9近矿围岩—32.46 4.37 1.07 1.0317.8712.650.11 1.8026.780.08—10近矿围岩—33.13 4.82 1.22 1.2517.3812.070.110.3325.140.10—11矿石—21.43 1.500.030.3123.3217.330.130.6134.940.00—12矿石—30.70018.80 5.80 6.000.3519.8914.380.07—33.30—13矿石28.4108.62 1.16 3.400.3626.6718.150.21—40.62——14矿石 2.73011.57 2.110.820.1626.0117.670.37—39.99——15矿石 1.68034.24 3.490.520.4318.4712.730.23—28.61——16矿石0.20020.12 2.180.320.3023.0316.720.06—36.18——17矿石 3.78086.22 4.43 2.04 1.17 1.09 1.190.31— 2.28——18矿石16.01066.64 4.03 1.39 1.720.46 5.590.61—11.04——19矿石21.0034.82 2.260.47 4.8911.7312.850.2325.77——— 注:据熊群尧,1999。金的单位为10-6,其余单位为%。934
第5期 孙爱群等:冀东“长城式”金矿的成因探讨
在小四拨子等碎屑岩内的断裂带中有含金石英脉产出,它与白云岩破碎带中产出的含金碳酸盐脉一样,可能是同一成矿作用在不同围岩中的表现形式。
2 矿化的控制因素
勘查和开采长城式金矿的实践表明,岩石越破碎,越红,金矿化就越强。岩石变红被认为是氧化铁铁染造成的。矿化带附近的未红化白云岩Fe2O3和FeO分别只有0.03%和0.31%,基本上不存在铁的氧化物。然而矿化带中金矿化岩石或矿石则不同, Fe2O3最低达到0.52%,而且Fe2O3+FeO可达0.62%～6.35%。可见金矿化岩石叠加了含铁质的矿化热液,同时部分被氧化成褐铁矿。这些褐铁矿呈铁染均匀地分布于岩石中。根据Fe2O3和Au分析数据编制的图中,Au与Fe2O3呈正相关带状分布,表明金的分布与岩石的红化(Fe2O3)有成因上的联系。
区域地质调查表明,冀东地区白云岩尽管含有一定的有机藻类物质,但它们会在角砾岩化过程中被破坏、氧化分解而流失,从而在角砾岩中表现出有机质(碳)含量偏低。而分析结果显示,含矿角砾岩的有机质含量反而比非角砾岩化岩石高。Au浓度值随有机质增加呈增加趋势,证明在成矿热液中含有一定的有机质成分,且与金的成矿关系密切。
由以上分析表明,控制长城式金矿的直接因素可有:①岩石的破碎程度;②较强的氧化环境;③有机质(碳)的存在。长城式金矿有两次富集作用。第一次是含矿热液在破碎岩石中的交代沉淀,Au主要富集于黄铁矿和有机质中;第二次为表生氧化作用, Au再次在褐铁矿和残余有机质中得到富集。
根据上述研究,可以得出如下初步推论:①成矿对地层和岩石无明确的选择性,它不仅可以形成在中元古代的各个地层组中,也可形成在中元古代岩层以外的地层岩石中;②成矿控矿构造主要是次级拆离滑脱带,中2新元古代碳酸盐和碎屑岩中的层间断裂破碎带是该类型金矿的储矿构造,矿化程度决定于角砾岩带的破碎程度和热液的活动强度,特别是后者往往决定了金矿体的存在;③含矿热液在白云岩中呈碳酸盐脉,在碎屑岩中呈石英脉,热液中黄铁矿和有机物是主要载金体,褐铁矿化(用Fe2O3含量代表)和有机质(碳)使金重新聚集;④本区在古生代末—中生代发生的板块碰撞和板内造山作用,使幔枝构造(变质核杂岩)上覆盖层中形成重力滑脱的正断层角砾岩带。在拆离断层上盘附近的角砾岩带中形成长城式金矿化;⑤长城系岩石Au和相关元素丰度接近或低于地壳丰度值,以及白云质糜棱岩不含矿的事实表明,长城系岩石包括赋存矿体的白云岩建造不是成矿的矿源层。
3 “长城式”金矿成矿模式
上述讨论已表明,所谓长城式金矿不是卡林型金矿,而是热液(断裂蚀变岩)型金矿,其主导控矿因素是断裂构造及其扩容空间。
从幔枝构造的观点及冀东地质研究进展看,进入燕山运动以来,由于地幔热柱的多级演化(牛树银等,1996;李红阳等,1996),具体到冀东地区,就是冀东幔枝构造的形成控制着其成矿作用。进入幔枝构造活动时期前,冀东地区属典型的二元结构型地台(普遍发育有中上元古界盖层)。由于茅山2金厂峪2肖营子EW向韧性剪切带与迁安2青龙NN E向韧性剪切带的强烈活动,特别是肖营子一带是EW向和N E向两组韧性剪切带交汇处,岩浆活动尤为强烈,形成了以肖营子斑状花岗岩为主体的一系列大、小侵入岩体,包括净水河2三拨子一带出露的花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、石英斑岩、二长斑岩及中基性2中酸性岩脉。其中肖营子岩体总面积达310 km2。大量的岩浆活动,尤其是岩浆活动造成的低密度、负重力异常的存在,使以肖营子为中心的冀东地块快速上隆,中上元古界盖层则以肖营子为中心向外围大幅度拆离滑脱,以致于基底变质岩系呈揭顶式隆升至地表,形成典型的冀东幔枝(幔枝发育的中期阶段相当于变质核杂岩,或者说变质核杂岩是幔枝构造中期阶段的表现形式)构造(图3;牛树银等,1999)。
在幔枝构造形成过程中,随着变质基底岩系———岩浆杂岩的上隆,盖层应逐渐拆离滑脱到较远的外围,如北至喜峰口2峪耳崖2汤道河一带,南到迁安2迁西一带,但由于近幔枝轴部主拆离带坡度较小,或上隆过程中冷口NW向断裂活动,或者与主拆离带相关的反向铲状断裂的产生,沿冷口断裂形成了断裂陡坎,以至于清河沿2冷口一带的中上元古界盖层呈构造岩片的形式被残留在现今的位置,而冷口断裂以南的盖层则继续拆离滑脱,一直拆离到迁西2迁安2滦县一带,并逐渐构成现今的构造格局。也正是这样一个演化过程,使清河沿-冷口一带中上元古界盖层成为孤立构造岩片,而其间的次级拆离滑脱带,或地层层间薄弱带自然构成了构造扩容
044地 球 学 报2002年
图3 长城式金矿形成模式图
Fig.3 Metallogenic model of Changcheng type gold deposit 12变质岩系;22韧性剪切带;32花岗岩类;42斑状花岗岩;52拆离断层;
Ch c2常州沟组;Ch ch2串岭沟组;Ch t2团山子组;Ch d2大红峪组;
Ch g2高于庄组;J x y2杨庄组;J x w2雾迷山组12metamorphic rock series;22ductile shear belt;32granltic rock;
42porphyritic granite;52detachment fault;
Ch c2the Changzhougou Fm;Ch ch2the Chuanlinggou Fm;Ch t2the Tuan2 shanzi Fm;Ch d2the Dahongyu Fm;Ch g2the G aoguzhuang Fm;J x y2the Y angzhuang Fm;J x w2the Wumishan Fm
带,沿主拆离带活动的成矿热液和沿冷口断裂活动的含矿热液便在温度、压力、含矿浓度差的控制下,沿构造薄弱带贯入其中,形成明显受构造控制的热液(断裂蚀变岩)型金矿。主要成矿控矿构造是NW、N E向断裂及其控制的断裂蚀变岩带、构造角砾岩带、坍塌角砾岩带等。矿体深部则逐渐过渡到断裂蚀变岩型或脉岩型金矿。矿体的上宽下窄特征,主要受正向、反向铲状断裂的控制。矿化有上富下贫的趋势,应与成矿期后的次生淋滤富集有关。
如果这种成矿过程和成矿模式符合客观规律,那么,这种成矿作用与整个冀东地区,甚至华北地区的成矿作用相比,就没有什么特别之处,也就没有必要单独命名为“长城式”金矿。进一步的地质找矿,则应注意幔枝构造的主、次级拆离滑脱带、断裂蚀变带及脉岩破碎带,且深部找矿应予重视。
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