河北省丰宁县牛圈银(金)矿床地质特征及矿床模型

陈风河 马俊梅 张嵩月 王建

（①河北省地矿局探矿技术研究院燕郊065201②河北省地矿局第十一地质大队邢台054000）

河北省丰宁县牛圈银(金)矿床地质特征及矿床模型

陈风河①马俊梅②张嵩月①王建①

（①河北省地矿局探矿技术研究院燕郊065201②河北省地矿局第十一地质大队邢台054000）

牛圈大型银(金)矿位于华北地台北缘多金属成矿带，矿体赋存于细粒钾长花岗岩中的隐爆角砾岩墙内，矿化与隐爆角砾岩有密切的时空关系和成因联系。闪锌矿和共生矿物组合黄铁矿与方铅矿Rb－Sr等时线年龄为154.1±2.6 Ma，与细粒钾长花岗岩侵位时间基本一致，限定成矿时代为晚侏罗世。粗粒和细粒钾长花岗岩、蚀变岩和矿石的稀土及微量元素特征表明，成矿物质来自钾长花岗岩。建立成矿模式。

牛圈金银矿地质特征成矿时代矿床模型

河北省丰宁县牛圈大型银(金)矿位于华北地台北缘多金属成矿带，该矿是1987年华北有色地质勘查局五一四地质大队发现矿体露头，随即开展普查、详查和勘探工作。矿体赋存于隐爆角砾岩墙内，其中硅质角砾岩为银(金)矿体的直接容矿围岩，矿化与隐爆角砾岩有密切的时空关系和成因联系。前人对牛圈银(金)矿的地质特征、构造控制作用、热液蚀变、流体包裹体、成矿时代和成矿作用进行过研究[1－3]，但对于其成因长期存在分歧，有浅成低温热液型[1－4]、浅成中低温热液矿床[5]、热泉型[6]、深源热流体隐爆－交代型[7]。有关成矿时代也未取得统一认识，有早白垩世（隐爆角砾岩全岩K－Ar年龄为120.7 Ma）[8]、晚三叠世（隐爆角砾岩中钾长石Ar－Ar年龄为227.9 Ma和216.7 Ma）[9]之说。本文在前人研究基础上，开展了详细的野外调查，依据矿床地质特征、岩（矿石）稀土元素及微量元素和成矿年代学研究，建立了矿床模型，为今后找矿工作提供依据。

图1 牛圈-营房银（金）矿区域地质图[3]

1 区域成矿背景

牛圈银(金)矿位于华北地台北缘的中东段，地处内蒙古地轴中心上黄旗前中生代构造－岩浆岩带与沽源中新生代火山岩盆地的接壤部位[10]。区内出露地层有古元古界红旗营子群变质岩和上侏罗统火山岩（图1）。红旗营子群受岩体侵入而支离破碎，岩性有含矽线石黑云母斜长片麻岩、斜长石英岩、混合岩化斜长角闪岩、混合岩化辉石斜长变粒岩，其原岩为富铝的泥质－泥钙质－含有机质的泥砂质岩石夹中基性火山岩。上侏罗统火山岩岩性为流纹岩、流纹质凝灰岩、英安岩、凝灰质砾岩等。

区域上中酸性侵入岩分布广泛，多呈岩基状、岩株状和岩脉状侵位于前寒武系变质岩中。主要为三叠纪粗粒钾长花岗岩（锆石U－Pb年龄为241 Ma）[11]、侏罗纪细粒钾长花岗岩（K－Ar年龄166 Ma）[13]。牛圈金银矿区的中心地带还分布有一条长750 m、宽几米到20 m，深度为460～600 m的隐爆角砾岩墙。呈北北东向展布，向东南方向倾斜，主要由凝灰质角砾岩、硅质角砾岩和花岗质角砾岩构成。

区域断裂发育，康保－围场深大断裂、丰宁－隆化向隐伏大断裂和上黄旗－乌龙沟深大断裂分别位于矿区的北部、西侧和东侧。这3条深大断裂及其相关的次级断层破碎带不仅是构造－地层单元的划分界线，同时也是岩浆及相关成矿流体运移的通道[9]。牛圈－老虎坝断层破碎带位于牛圈银(金)矿区中心地带,属上黄旗－乌龙沟深大断裂的组成部分,并控制矿体的分布。

2 矿床地质特征

牛圈银（金）矿体赋存于隐爆角砾岩中，两者呈渐变关系，产出特征与隐爆角砾岩一致（图2，图3）。矿带呈北北东向展布，长度为478 m，宽度为10～34 m。该矿带自北向南可划分为3个矿段，在地表3个矿段存在有一定的间距，但在地下深处150～260 m处相互贯通连为一体。目前，该矿带内共发现矿体26个（银矿体10个，金矿体16个）。其中Ⅰ号银矿体规模最大，占矿区总矿量98%。单个矿体大都呈脉状或透镜状，平面上呈“S”形状，剖面上为“八字”形状，银（金）矿体大多向东南方向倾斜，倾角31°～65°。在空间上矿体厚度有北厚南薄、上厚下薄，品位有北富南贫、上富下贫之变化规律，与隐爆角砾岩空间变化规律相似，显示隐爆角砾岩侵入前峰矿化强，反映矿体赋存于角砾岩侵入前峰之普遍规律。

图2 河北省丰宁县牛圈银(金)矿床地质略图

图3 丰宁牛圈银（金）矿段83线剖面图

矿石具有角砾状、脉状、浸染状、环带状、块状和团块状构造。矿石金属矿物主要为黄铁矿，其次有方铅矿、闪锌矿、金银矿物，还有微量白铁矿、黄铜矿、毒砂等。黄铁矿有早、中、晚3期，早期黄铁矿含量少，呈浸染状分散在硅化岩石中，粒径较小，多在0.012～0.06 mm；中期黄铁矿含量相对增多，多呈立方体、八面体等晶型，粒径增大，一般在0.5～2 mm；晚期黄铁矿呈微粒，与锥柱状石英呈细脉穿切方铅矿、闪锌矿。

矿床围岩蚀变发育，总蚀变长度为1 000 m，宽度100～300 m，上盘蚀变强，下盘蚀变弱。主要蚀变类型有有钾化、硅化、绢云母－水白云母化、高岭土化、蒙脱石化、绿泥石化和碳酸盐化，其中硅化最强，与金、银成矿的关系最为密切，其次是钾化和绢云母－水白云母化。前人研究表明，牛圈矿床成矿过程经历了5个矿化阶段：①含黄铁矿硅化阶段；②中粗粒黄铁矿阶段；③石英－银（金）铅锌硫化物矿化阶段；④石英－萤石矿化阶段；⑤石英－铁白云石阶段。

3 矿床模型

3.1 成矿时代

刘凤山等[8]曾对含矿角砾岩墙进行过全岩钾－氩同位素年龄测定，其年龄为120.66 Ma，因此将角砾岩墙和银(金)矿体的形成时间确定为燕山期。聂凤军等[9]分别对牛圈矿区细粒钾长花岗岩株和含矿隐爆角砾岩墙钾长石样品进行了40Ar/39Ar同位素年代测定，基本上确定了它们的形成时限及其相互间的成因联系。据此推测，牛圈银（金）矿区早期成矿作用发生在(227.9±4.8) Ma，而主要成矿期为(216.7±6.1)Ma，是印支期多阶段富碱质成矿流体活动的产物。并认为矿区范围内的细粒钾长花岗岩株和隐爆角砾岩墙，还是银（金）矿体，它们均是印支期同源岩浆不同演化阶段的产物。

图4 牛圈矿床硫化物Rb-Sr等时线图解

本次根据矿石矿物组成，利用单矿物闪锌矿和共生矿物组合黄铁矿与方铅矿Rb－Sr等时线方法以及共生矿物组合闪锌矿与黄铁矿Sm－Nd等时线方法测定了牛圈矿床成矿年龄。用共生单矿物组合得到的87Rb/86Sr－87Sr/86Sr图均表现出很好的线性关系（图4）。利用ISOPLOT软件包计算出硫化物Rb－Sr等时线年龄t= (154.1±2.6)Ma，ISr=0.71293，MSWD=1.6。测年结果表明，牛圈银（金）矿床成矿时代为晚侏罗世，与矿区细粒钾长花岗岩时代接近（K－Ar年龄为166 Ma）[13]，与区域上侏罗统髫髻山组火山岩时代一致（凝灰岩和粗安岩锆石LA－ICP－MSU－Pb年龄分别为153Ma和156Ma）[12]，表明牛圈银（金）床的形成与晚侏罗世酸性岩浆活动密切相关。

3.2 成矿流体性质及来源

与成矿有关石英中流体包裹体类型为富气相包裹体、富液相包裹体和含液态CO2三相包裹体。硅质角砾岩中石英均一温度集中220～350℃，峰值285℃[8]，含黄铁矿硅化阶段均一温度集中在230～310℃，峰值为270℃[4]。石英－萤石矿化阶段集中在160～270℃[8]。总体上牛圈银（金）矿以中低温度成矿为特色，从早到晚温度逐渐降低。氢和氧同位素表明，成矿流体为岩浆水混合大气降水[13]。

3.3 成矿物质来源

本文对矿区粗粒钾长花岗岩和细粒钾长花岗岩进行了稀土元素和微量元素分析。稀土总量较高，变化于（190.84～278.39）×10－6，LREE/HREE=8.35～14.04，（La/Yb）N=9.86～19.23，δEu＝0.29～0.39。在稀土配分模式图上，呈明显的右倾，轻稀土富集，重稀土亏损，具有强负铕异常。

本文对6件硅化蚀变岩、矿石、含萤石花岗岩进行了稀土和微量元素分析。稀土总量明显低于粗粒和细粒钾长花岗岩，并且变化大，介于（49.93～190.86）×10－6，LREE/HREE=7.25～10.10，（La/Yb）N=7.13～10.75，δEu＝0.25～0.82，δCe＝0.73～0.84。在稀土配分模式图上，呈明显的右倾，轻稀土富集，重稀土亏损，轻稀土内部元素分馏强，重稀土元素内部分馏较弱，除含萤石花岗岩外（弱负铕异常），其它样品均具有强负铕异常。6件蚀变岩及矿石与3件粗粒和细粒钾长花岗岩的稀土元素配分模式一致。1件含萤石花岗岩和4件矿石微量元素蛛网图上，所有样品特征一致，亏损Ba、Ta、Nb、Sr和Eu，富集Rb、U、Pb，与粗粒和细粒钾长花岗岩微量元素蛛网图也大体一致。粗粒和细粒钾长花岗岩、蚀变岩和矿石的稀土元素和微量元素特征一致，表明成矿物质主要来自钾长花岗岩。

3.4 成矿过程及成矿模式

印支运动时期，上黄旗－乌龙沟深断裂带地壳下部发生重熔岩浆作用，该岩浆以顶蚀方式向上渗熔扩散交代，同时岩浆中的F、Cl、S等挥发分选择性熔蚀表壳岩中的成矿元素形成富碱金属、铝硅酸盐流体，向低温、低压区域运移，形成粗粒钾长花岗岩（241 Ma），同时岩体中具有银、金、铅、锌高背景值特征。

燕山运动时期，岩浆活动更加强烈，来自上地幔的酸性岩浆沿上黄旗－乌龙沟深断裂上升侵入，形成火山机构，喷出地表形成陆相火山岩。火山通道附近则形成次火山岩（细粒钾长花岗岩，晚侏罗世166 Ma），在地表附近形成封闭空间，岩浆期后热液中挥发分大量积聚，内压大于外部围岩，发生隐爆作用，形成隐爆角砾岩，并伴有强烈的硅化。由于隐爆角砾岩的形成，使封闭空间变成开发空间，温度和压力降低，岩浆水和大气降水的混合和水岩反应的联合作用，导致含矿流体发生沸腾作用，引起了金属络合物分解，矿质沉淀，形成银金矿体和银多金属矿体，成矿模式见图5。

图5 牛圈银（金）矿床成矿模式图

[1]许晓峰.河北丰宁牛圈浅成低泥热液型银金矿床成矿模式.华北有色金属地质，1991，(1):1－10.

[2]任耀武，曹倩雯.河北牛圈银矿床从矿主岩（钾长花岗岩）及矿石等元素地球化学特征图示.华北有色金属地质，1991,(2): 29－37.

[3]傅朝义，高百林.河北丰宁牛圈银金矿床构造地质特征.华北地质矿产杂志，1998，13(3):258－263.

[4]陈伟军，刘红涛，张德会.河北丰宁牛圈银矿床流体包裹体特征及地质意义.矿产与地质，2007，21(1):12－16.

[5]王艳辉.河北省牛圈银（金）矿床成因初探.地质调查与研究，2010，33(1):55－41.

[6]刘凤山，张国辉.河北牛圈热泉型银(金)矿床成因.贵金属地质，1996，5(1):48－58.

[7]魏晓英.河北丰宁营房－牛圈银矿床构造控矿特征和成因探讨.地质找矿论丛，15(3):261－266.

[8]刘凤山，张国辉.河北丰宁牛圈热泉型银(金)矿床成因及其找矿标志.华北地质矿产杂志，1997，12(2):137－145.

[9]聂凤军，张万益，江思宏，刘妍.论河北丰宁牛圈银(金)矿床的成矿时限问题.地学前缘(中国地质大学(北京)；北京大学)，2007，14(5):167－176.

[10]Nie F J.Geol ogy an d origin of the Dongping alkalic－type gold deposit,northern Hebei Province,People’s Republic of China. Resource Geology,1998,48(3):139－158.

[11]李永刚，玉丽霞.河北牛圈银(金)矿床围岩蚀变研究.地质找矿论丛，2002，17(4):234－239.

[12]刘健，赵越，柳小明.冀北承德盆地髫髻山组火山岩的时代.岩石学报，2006，22(11):2617－2630.

[13]华北有色地质勘查局五一四地质大队.河北省丰宁满族自治县牛圈银（金）矿勘探地质报告.华北有色地质勘查局，1990.

收稿：2014－05－22