阜平龙泉关地区金元素低背景及其地质成矿意义

宾金来，田大争，胡美兰

（河北省地质工程勘查院，河北 保定 071000）

20世纪70年代，全国开展了以金为主的39～44种元素的地球化学测量工作，2015年作者在本区进行1:5万水系沉球化学测量工作，历次工作为本区提供了丰富的基础性地球化学资料，本文主要以本次工作成果为基础，初步讨论区内Au地球化学背景特征、Au“矿源层”及其成矿意义等问题。

1 本区Au地球化学背景特征

据本次1:5万地球化学测量资料，样品测试由河北省地质实验测试中心完成。地球化学参数利用GeoIPAS3.1软件进行统计，采用循环剔除X±3S离群值后统计。

1.1 水系沉积物Au地球化学背景参数

以本区采集的5261个水系沉积物样品统计背景参数，Au元素丰度算术平均值0.21ppb，低于华北地台及本区1:20万水系沉积物Au元素背景丰度均值0.98ppb，变化系数0.50，富集系数0.21。

长期以来，人们多把成矿元素高背景值的地层视为矿源层[1]，宋瑞先认为阜平群团泊口组为主要含Au层位或矿源层，不少学者也持有相同的看法[2]。通过水系沉积物地球化学测量资料可以看出，本区占主体的变质岩层金丰度值其实并不高，不少学者也认识到岩石中微金含量并不高的事实[3]，以往金丰度值偏高主要为测试方法、元素参数统计方法不同，部分为取样数量少和样品代表性问题等原因造成。

Au元素空间分布上其富集场主要为岩体外围、爆破角砾岩及附近断裂构造带，均与岩浆热液活动有关；其次部分Au富集场分布与金刚库岩组一致，与其背景岩石Au元素高丰度值有关。贫乏区面积较大，为湾子岩组、沉积岩区、坊里片麻岩、菜树庄片麻岩及岗南片麻岩分布区，均与背景岩石Au元素低丰度值有关。

1.2 岩石背景样Au地球化学参数

岩石背景样品采集331件，Au元素地化参数统计结果详见表1，Au元素丰度算术平均值0.22ppb，与水系沉积物背景参数相近，可以看出样品代表性较好，全区岩石背景样品富集系数为0.22，明显小于0.6，表明区内岩石Au元素处于相对贫化状态。

表1 岩石背景样元素地化参数表

区内岩石背景样品据地质单元划归为15类，各地质单元岩石Au元素地球化学参数特征见图1。

由图1可明显看出，本区各地质单元岩石Au元素多处于相对贫化状态，不存在明显的高背景岩层。本区也未发现存在大规模的碱交代等蚀变作用，空间分布上各地质单元内部未见明显的“地球化学降低场”。

变质表壳岩Au元素在本区多处于相对贫化状态，金刚库岩组略高，但均明显低于区域背景值。

变质深成岩、变质侵入岩Au元素丰度与变质表壳岩相近，仅青羊口基性岩略高，但也均为相对贫化状态，低于区域背景值，并非人们以往普遍认为的变质深成岩为Au元素高丰度值[4]。

燕山期侵入岩Au元素的，并非为普遍认可的高背景[5]，远远低于世界部分地区中性-中酸性侵入岩Au元素的丰度值及维氏地壳中Au元素的丰度值，个别岩体如麻棚岩体甚至低于区内阜平岩群变质表壳岩及变质深成岩的Au元素丰度值。由中基性至酸性侵入岩Au元素平均丰度值由0.6ppb降低至0.2ppb，呈明显变低趋势；同一单元由岩体边缘至中部，随着岩浆分异渐充分其Au元素丰度值有变低现象，如麻棚岩体中部Au丰度均值仅为0.15ppb，其北部岩体边缘含量有变高趋势，可见随着岩浆演化Au元素没有富集的趋势，似乎并不符合以往持有的岩浆演化规律（杨殿范，1991）。

2 金元素低背景及其地质成矿意义

图1 各地质体岩石Au元素箱线图

（1）由前述可知，本区变质表壳岩Au平均含量明显偏低，与普遍认可的具显著高背景值的地层即为矿源层的观点相佐。究其原因，Au丰度低可能为本区变质岩系中普遍含有较高的F有关（宫进忠，2004），岩石中的微量金易于形成络合物，使其在碱性溶液中有较大的溶解度并易于迁移造成贫化；另一方面，变质表壳岩在地壳深部也可能随变质热液带出或带入岩层中部分Au，由阜平岩群向上到五台岩群Au平均含量变高，离散程度变大，显示区内Au丰度高低可能与其变质程度有关，较高温压条件下变质热液活动强烈，Au元素带出强度较大造成Au丰度值明显变低。古地壳深部液态含金矿源层的成矿假说（张秋生，1987）也易于解释深部岩层中Au的迁移和贫化。

（2）阜平旋回变质深成岩主要由阜平岩群变质表壳岩经深部重熔作用形成[6]，深部重熔作用使本区原岩中Au元素重新活化、迁移而贫化的现象，变质深成岩为Au成矿物质的主要提供者[6]的观点在本区似乎并不适合。花岗岩化（超变质作用）一般认为有利于成矿元素重新活化迁移、重新组合和相对集中，相应地会同时存在成矿元素迁出造成贫化区，本区变质深成岩Au元素即呈现地球化学降低场。

（3）本区燕山期侵入岩Au元素丰度值较低，但并不能说明区内花岗岩不能提供太多的成矿物质，相反，岩体中金的含量低可能是由于岩浆分异使其中金活化、迁出成矿所致[7]，其中麻棚岩体表现为明显的过渡相“地球化学降低场”，有些学者也持有金的成矿不只是来源于高于地壳丰度的“矿源层”[8]的观点，按地球化学降低场判断“矿源层”的方法，Au元素丰度最低的麻棚岩体应为石湖金矿成矿母岩，麻棚岩体更具Au矿源岩特征，这也与部分学者[3]的研究成果一致，稀土、同位素等研究成果[3]均证明石湖金矿成矿元素的深源特征。另一方面，从紧邻的赤瓦屋铜钼矿区资料可以看出，同源的赤瓦屋岩体背景值（0.8ppb）较高，反映其岩浆分异不充分，如果麻棚岩体的原始金含量与其相同的话，按麻棚岩体Au元素的丰度值(中心相Au丰度0.15ppb)计算，经充分的岩浆分异后将会产生巨量的金，这也可能是大量金矿主要分布在麻棚岩体周围的原因。

3 结论

（1）综上所述，本区变质岩层中Au元素丰度值较低，不具备Au矿源层特征，矿床附近不存在明显的过渡相“地球化学降低场”，而是本区变质岩层整体上表现为“地球化学降低场”。

（2）据区内石湖等金矿稀土、同位素资料具有深源特征，成矿作用应与深断裂带的强烈活动有关。本区东侧紧邻北北东向太行山深断裂带，岩浆容易沿深断裂带向上升，伴随岩浆同源的成矿流体，在岩浆充分分异后，在地壳浅部构造有利部位形成金矿床和矿(化)点。在众多成矿控矿因素中，区域性断裂构造是重要的主导性因素[9]，其为岩浆及成矿流体提供了运移通道，也为成矿储矿提供了有利空间。本区矿体围岩提供的成矿物质应微乎其微，从这一方面，本区Au元素低背景丰度更有利地支持了幔枝构造成矿控矿等深源成矿理论，也不排除古地壳深部液态含金矿源层提供部分成矿物质，这从矿石测得的全岩Pb-Pb等时线年龄(2650Ma)[2]得到证明，伴随岩浆的上侵，穿切液态矿源层的断裂构造是成矿的最有利部位。

（3）水系沉积物地球化学测量在基础地质及找矿中显现出其巨大优势，但由于样品代表性和测试精度的提高，1:5万与1:20万水系沉积物地球化学测量成果存在不小差异，与后者数据相比，前者更加丰富可信，背景及异常更加清晰可靠]，如以往本区划分的阜平地球化学块体(Au异常下限1×10-9，宫进忠，2004)与实际差异较大，有待本区1:5万水系沉积物地球化学测量空白区完成后进一步厘定。