豫西熊耳群地球化学特征及其在成矿中的作用

张宏伟，张灯堂，冯建之，孙冬萍(.河南省国土资源科学研究院，河南郑州45006；.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳470；.三门峡市矿业开发中心，河南三门峡47000)

豫西熊耳群地球化学特征及其在成矿中的作用

张宏伟1，张灯堂2，冯建之2，孙冬萍3
(1.河南省国土资源科学研究院，河南郑州450016；2.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳471023；3.三门峡市矿业开发中心，河南三门峡472000)

熊耳群是豫西矿集区最重要的赋矿建造之一，为一套安山岩、玄武安山岩和流纹岩组成。从底部到顶部金的丰度呈现递减趋势，主量元素具有典型的“双峰”特征，SiO2含量在54%和66%分别形成两个相对独立序列，富MgO、K2O，贫Na2O、CaO；微量元素组成明显地相对亏损高场强元素Th、U、Ti，富集Pb、Ba，指示熊耳群火山岩不大可能是岛弧环境的拉斑玄武岩，而更有可能是拉张裂谷环境下的火山岩系。

熊耳群；地球化学；成矿

熊耳群分布于华北地层区豫西分区熊耳山小区、渑池确山小区及山西分区太行山小区西南部。从河南境内向西、北西方向分别延入陕西、山西两省内。自下而上分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组和马家河组，与下伏太古宙太华群和上覆中元古界汝阳群、官道口群均呈不整合接触。

1 岩性特征及Au的丰度

1.1 岩性特征

大古石组岩性主要为黄绿色含砾长石石英砂岩、紫红色砂岩、页岩，为一套陆源碎屑建造。许山组分布广泛，为一套偏基性的中性岩系，主要岩石类型是安山岩、玄武安山岩。鸡蛋坪组一段主要为英安岩、石英粗面岩、粗安岩夹凝灰岩及凝灰质熔岩层；二段主要为玄武安山岩，局部夹凝灰岩；三段均为流纹岩。马家河组分布广泛，岩性主要为粗安岩、安山岩、玄武安山岩，少量流纹岩、英安岩，有较多的火山碎屑岩及正常沉积岩夹层，熔岩斑状结构不及许山组发育。需要说明的是，现在最新的地层划分倾向于将熊耳群底部的大古石组单独独立出来，这是有道理的，因为这一套以石英砂岩、页岩为主的陆源碎屑建造与熊耳群主体的安山岩、流纹岩类在岩性、形成机制、形成时代都有很大的区别。熊耳群以火山熔岩为主，包括玄武安山岩、安山岩、英安岩和英安流纹岩等。孙枢[1]认为熊耳群是裂谷作用下形成的双峰式火山岩；胡受奚[2]、贾承造[3]则认为熊耳群是由俯冲机制下形成的大陆边缘弧安山岩建造。

1.2 Au的丰度

熊耳群也是豫西金矿重要的含矿建造之一，尤其是熊耳山地区的构造蚀变岩型金矿，大多数都产于熊耳群地层中。然而，熊耳群仅仅是含矿建造而已，它与金矿成矿的密切程度显然不如太华群，很少有人把熊耳群作为金的矿源层，其各组金的丰度并不高（表1，表4），从底部到顶部，Au的丰度呈递减变化。

表1 熊耳群各组平均含Au量ω（Au）（10-9）

2 地球化学特征

熊耳群的岩石化学特征一直是地质学家、岩石学家感兴趣的研究课题，其中玄武岩（或安山岩）与流纹岩构成缺少中间组分的双峰式组合，除了显示其形成时处于大陆裂谷环境外，还表明它们物质成分上的非演化（派生）关系。

2.1 主量元素特征

熊耳群各种岩性的岩石化学成分如表2所示，其中占体积的大部分的安山岩类（包括个别玄武岩和玄武安山岩）Al2O3为9.84%～17.95%，崤山和熊耳山地区的平均值分别为15.66%和14.58%，TiO2的平均值分别为1.23%和1.21%，不具备富Al2O3（一般15%～19%）而贫TiO2的特点，从而可以否定其为消减带的产物。本区安山岩类普遍富MgO，崤山和熊耳山地区的熊耳群MgO含量平均分别可达4.67%和3.89%，属高MgO安山岩，指示其为幔源的原生岩浆直接生成而非来自派生岩浆。流纹岩的岩石化学组成与安山岩类有明显的差异，14个样品岩石化学氧化物平均组成为：SiO2为69.24%，TiO2为0.77%，Al2O3为12.32%，Fe2O3为4.34%，FeO为2.09%，MnO为0.59%，MgO为0.68%，CaO为0.91%，Na2O为2.19%，K2O为5.41%，P2O5为0.22%，富K2O而贫Na2O、CaO。在K2O-SiO2图和（Na2O+K2O）-SiO2图（图1）中，流纹岩类、英安岩类与安山岩类之间明显地缺乏过渡单元，形成典型的双峰式火山岩模式，左侧为低SiO2的安山岩类，右侧为相对较高SiO2的流纹岩类和英安岩，英安岩类与流纹岩类具有更紧密的关系。

表2 熊耳群岩石化学成分（计量单位：%)

图1 熊耳群K2O-SiO2图解（左）及TAS图解

2.2 微量元素特征

这次工作所采的10个熊耳群岩石样品的稀土元素分析结果列于表3，熊耳群的稀土元素分配模式总体呈现出中等的右倾形态（如图2），部分样品具有微弱的负Eu异常，流纹岩的负Eu异常比安山岩类明显，（La/Yb）N在 10左右（据文献[4]和本文），轻重稀土分馏程度中等。34个安山岩类样品∑REE=152.6～418.8ppm，平均251.5ppm；4个流纹岩样品∑REE=307.2～441.9ppm，平均375.3ppm。流纹岩与安山岩的稀土配分模式近似，除∑REE和Eu的负异常程度不同外，二者并不存在本质区别。岩石矿物组合的特点是，镁铁质岩石的主要组成矿物单斜辉石和斜长石，橄榄石、斜方辉石很少，无角闪石、黑云母，为亚碱性系列，是高钾低钛型大陆溢流拉斑质火山岩（文献[4]，本文）。

表3 熊耳群稀土元素组成（单位：μg/g）

图2 熊耳群稀土元素配分模式图

本次所采10个熊耳群岩石地层的微量元素分析结果列于表4，从微量元素蛛网图上（图3）可以看出，熊耳群明显地相对亏损高场强元素Th、U、Ti，富集Pb、Ba、K。把熊耳群放在豫西的大背景下，其微量元素具有如下明显的特点：

（1）显著地区别于其他的富Sr地质体（如太华群、中生代岩浆岩等），表明熊耳群的形成与太华群没有任何的继承关系。

（2）熊耳群选择性地富集某些大离子亲石元素，如Rb、Ba，但同时又亏损U、Th，较强列地富集Pb，这种特征是很少见的，因为U、Th与Rb、Ba同属大离子亲石元素，但它们之间出现了巨大的反差，U、Th与Pb同属高场强元素，也出现巨大反差。熊耳群是古老的地质体，自形成到现在，按2Ga来计算，有20%左右的U衰变成Pb，10%左右的Th衰变成Pb，这一增一减或许造成了如今的元素组成格局。

从主量元素和微量元素的特征来看综合来看，熊耳群的地球化学特征具有明显的亲玄武岩特征，推断其来自玄武质岩浆，尤其这类高MgO安山岩类，更是代表了幔源原生岩浆的典型产物。较高的K2O和TiO2，以及双峰式的火山岩特征，指示熊耳群火山岩不大可能是岛弧环境的拉斑玄武岩，而更有可能是拉张裂谷环境下的火山岩系。

3 讨论和结论

图3 熊耳群微量元素蛛网图（标准化的原始地幔选用Sun and Mcdonough,1989）

表4 熊耳群安山岩类微量元素含量表（计量单位：Au为ng/g，其余为μg/g）

熊耳群为豫西重要的赋矿地层，其中赋存了豫西所有的主要金属矿种，包括熊耳山金矿田的绝大多数金矿、汝阳南部的西灶沟铅锌矿田、东沟钼矿等。关于熊耳群与成矿的关系，大多数研究者的回答是否定的。主要存在以下理由：（1）虽然熊耳山地区的蚀变岩型金矿大多产于熊耳群建造中，但熊耳群对金矿没有绝对的控制，如化皮沟金矿产于官道口群中，康山金矿甚至跨越太华群、熊耳群和官道口群；（2）熊耳群主体是一套玄武质安山岩、安山岩和流纹岩建造，其岩石未经变质、混合岩化，破碎程度和通透性都很差，物质的迁移非常困难，不大可能发生大规模的成矿作用。而黎世美等[5]认为熊耳群是金的衍生矿源层，肖荣阁等[6]、张汉成等[7-8]测得熊耳群杏仁体具有较高的Au含量，至于形成这些杏仁体的气水热液是否在成矿过程中提供矿质还有待进一步研究。

如前文所述，熊耳群本身金的丰度不高，地球化学特征指示其为拉张裂谷环境下的火山岩系，本身不具备大规模形成金矿的条件。因此，熊耳群不大可能在成矿过程中扮演物质提供者的角色，而是因为其所处的地层层序特殊：既靠近结晶基底，又与成矿作用活跃的区域性不整合面相邻，才导致了熊耳群中产出了种类多、资源丰富的金、钼、银、铅锌等矿床。

[1]孙枢,从柏林,李继亮.豫陕中晚元古代沉积盆地(一)[J].地质科学,1981，26(4):314-322.

[2]胡受奚，林潜龙，陈泽铭，等.华北与华南古板块拼合带地质和成矿[M].南京:南京大学出版社,1988:442-489.

[3]贾承造.熊耳群火山岩系岩石地球化学特征及其大地构造意义[J].河南地质，1985（2）.

[4]赵太平,金成伟,翟明国,夏斌,周美夫.华北陆块南部熊耳群火山岩的地球化学特征与成因[J].岩石学报，2002，18（1），59-69.

[5]黎世美.熊耳山地区蚀变构造岩型金矿成矿模式及矿床成因探讨[J].豫西地质，1990，14（1）：1-10.

[6]肖荣阁，白凤军，原振雷，冯建之，张宗恒，刘国印.东秦岭钼、金多金属矿区域成矿系统与成矿预测[J].现代地质，2010，24（1）：1-10.

[7]张汉成，肖荣阁，安国英，等.熊耳群火山岩系金银多金属矿床热水成矿作用[J].中国地质，2003，30(4)：400-405.

[8]张汉成，肖荣阁，安国英，等.华北板块南缘熊耳群火山岩系中的杏仁体—热水成矿作用的证据[J].地质通报，2003，22（5）：356-363.

P632

A

1004-5716(2015)01-0126-05

2014-06-15

2014-06-23

本项目受河南省国土资源厅地质科研攻关项目[2013]-16和三门峡市地质矿产调查与研究（一期）联合资助。

张宏伟（1971-），男（汉族），河南新野人，高级工程师，现从事地质矿产勘查及研究工作。