河北省主要金矿集区成矿特征分析

赵改超, 彭鹏涛,2, 烟晓玲

1. 河北省地质调查院, 河北 石家庄 050051; 2. 河北地质大学, 河北 石家庄 050031

0 前言

据自然资源相关部门统计, 河北省金矿产地134处, 集中分布在冀东、 冀西北、 冀西三个区域, 规模以小型为主, 大中型规模以上金矿数量较少, 约21处[1], 由于开采历史久、 需求量大, 金矿储量下降较快, 大有枯竭之势, 因此, 亟需加强金矿研究, 总结成矿规律, 归纳找矿标志, 提高勘探精度和效率, 达到快速增加金矿储量的目的。

1 分布特征及地质背景

河北省金矿集中分布于冀东、 冀西北、 冀西三个成矿区。 其中, 冀东地区成矿规模最大, 涉及承德、唐山、 秦皇岛多个区域, 包含峪耳崖、 金厂峪、 下营房、 下金宝等大中型金矿多处; 冀西北地区主要分布于张家口市境内, 包含东坪、 黄土梁、 小营盘等金矿; 冀西地区成矿规模相对较小, 主要分布在石家庄、 保定市境内, 规模较大的为石湖金矿, 其余多为小型, 零散分布。

从河北省区域地质发展史和成矿区的地质特征来看, 大致可划分为四个阶段[2]。 Ⅰ、 中太古代—古元古代, 基底形成阶段, 分为迁西、 阜平、 吕梁三个构造旋回, 经历了复杂的拉张-挤压-造山多期复杂构造运动, 最终造就了巨厚的岩石圈。 冀东金成矿区的迁西岩群、 遵化岩群, 冀西北金成矿区的桑干岩群、 崇礼岩群, 冀西金成矿区的阜平岩群, 均是由该阶段的基性岩浆经复杂的区域构造作用变质而来。 各区岩性相差不大, 以麻粒岩、 片麻岩、 变粒岩、 斜长角闪岩等中—深成区域变质岩为主, 是各金成矿区内重要的矿源层和容矿层。 Ⅱ、 中元古代—中三叠世, 盖层阶段, 岩浆活动相对较少, 整体进入了稳定发展期。 该阶段以碎屑岩和碳酸盐岩沉积为主, 在研究区内广泛分布, 部分地层可作为容矿层出现。 Ⅲ、 晚三叠世—古新世, 强烈活动阶段, 该时段为强烈活动、 克拉通分化、 岩石圈强烈改造、 再造及板内造山阶段, 也就是著名的燕山旋回, 壳幔作用加强, 岩浆活动强烈,形成了一系列侵入岩体及火山岩建造。 冀东地区的青山口岩体、 峪耳崖岩体、 牛心山岩体等, 冀西北的红花梁岩体, 冀西的麻棚岩体等, 是金的重要成矿期。Ⅳ、 始新世—第四纪, 现代地貌形成阶段, 该时期金矿只是被改造, 一般不发生成矿作用, 故不再详述。成矿区区域地质图如图1、 图2、 图3。 (略有修改)

图1 冀东成矿区区域地质图[3]Fig.1 Regional geological map of the mineralization area in eastern Hebei

图2 冀西北成矿区区域地质图[4]Fig.2 Regional geological map of the mineralization area in northwestern Hebei

图3 冀西成矿区区域地质图[5]Fig.3 Regional geological map of the mining area in west Hebei

2 地质特征

金矿的成矿过程复杂, 为更好的了解河北省金矿的成矿特点, 本文收集、 归纳、 总结了冀东、 冀西北、冀西三个成矿区内多个代表性金矿的成矿要素, 见表1。 从表1 中可以看出, 虽然各金矿位于不同的成矿区,受地质、 构造等多重因素影响, 但是河北省金矿的成矿特征, 有诸多相似之处: ①成矿时代相对集中, 以燕山期为主, 偶有海西期和印支期成矿; ②矿区范围内普遍发育中酸性或碱性侵入岩体; ③各成矿区内均大面积发育太古宙变质岩; ④矿体多发育在侵入岩体与前寒武纪的接触带附近, 呈脉状产出。 从各区金矿的共性来看, 河北省金矿的成矿特征可总结为受前寒武地层控制的, 与岩浆活动有关的热液脉型金矿。

3 铅同位素特征

铅同位素具有质量差小, 不易受外界影响的特征, 对其分析可以很好的判别成矿作用中Au 的迁移过程, 对研究成矿过程、 了解控矿因素、 限定成矿大地构造环境及物质来源有着极其重要的作用[27]。本文收集了冀东、 冀西北、 冀西主要金矿床伴生金属硫化物的Pb 同位素数据(表2), 经整理、 分析、投图(图5: 铅同位素△β-△γ 成因分类图解; 图6: 铅同位素增长曲线图) 发现以下特征: ①△β-△γ 图显示, 各成矿区内金矿伴生硫化物的铅性质略有不同, 冀西地区投影点较为集中, 落入变质作用铅范围, 冀东和冀西北地区的铅同位素投影点大部分落入造山带铅范围, 少部分投影点较为分散;②铅同位素增长曲线图显示, 冀西地区的Pb 同位素投影点均位于下地壳附近, 而冀东和冀西北地区Pb同位素投影点则主要位于下地壳和地幔的过渡区域。

表2 河北省金矿铅同位素组成及特征参数Table 2 Lead isotopic composition and characteristic parameters of gold deposits in Hebei Province

1. 地幔岩; 2. 上地壳岩; 3. 上地壳与地幔混合的俯冲带铅(3a 岩浆作用; 3b 沉积作用);4. 化学沉积型铅; 5. 海底热水作用铅; 6. 中深变质作用铅; 7. 深变质下地壳铅; 8. 造山带铅;9. 古老页岩上地壳铅; 10. 退变质铅。

A-地幔; B-造山带; C-上地壳; D-下地壳

4 讨论

从大地构造位置和区域地质发展史来看, 河北省金矿主要分布在华北克拉通内阜平、 集宁、 迁怀等几个古陆块的拼接带上, 拼接带发育中深成变质岩(花岗绿岩带), 前人认为, 这是微陆块拼接过程中伴有的大规模基性岩浆上涌, 后经多期构造作用叠加形成的前寒武系富金变质岩系, 为后期的成矿作用, 提供了物质准备[28-29]。 金爆发成矿的集中期—燕山期, 发生了著名的陆内造山运动, 在冀东和冀西北地区尤为强烈, 大规模的中酸性岩浆或碱性岩浆大规模侵入,同时导致大面积的太古宙变质岩重熔、 改造, 金元素重新活化, 随流体迁移成矿。

从河北省金矿的成矿特征上来看, 表现为整体相似, 又略有差异的特点, 前寒武变质岩系、 酸性或碱性岩浆岩发育、 脉状成矿, 为主要的成矿特征, 但在成矿规模、 赋矿围岩、 岩浆岩发育规模等方面又略有不同。 由于, 冀东和冀西北地区受燕山作用影响较大, 区内构造复杂, 岩浆作用强烈, 在对前寒武变质岩系充分改造的同时混入了部分幔源物质, 因此铅同位素指示为造山带铅, 成矿规模也相对较大, 特别是冀东地区, 有金厂峪、 峪耳崖、 下营房、 牛心山、 马兰峪等大中型金矿多处, 赋矿围岩多位于岩浆岩与前寒武变质岩的接触带附近。 冀西成矿区受造山作用影响较小, 岩浆作用相对较弱, 仅为成矿作用提供了热量, 导致阜平群变质岩改造不充分, 金元素无法大量活化富集, 因此, 冀西地区铅同位素仍保留变质作用铅的特征, 成矿规模也较小, 仅石湖金矿规模较大,其余为小型, 零星分布, 矿体呈脉状分布于前寒武变质岩层中。

综合来看, 虽然各成矿区金矿, 在成矿规模, 铅同位素特征上略有差异, 但是相似的地质特征、 相对集中的成矿期和较为统一的区域演化史, 说明河北省金矿属于同一成矿事件的产物。

5 总结

综合上述对河北省金矿成矿特征的分析和研究,初步得到以下几点认识和结论:

(1) 冀东、 冀西北、 冀西等区域的金矿成矿特征基本相似, 集中形成于燕山期, 成矿于前寒武纪变质岩与酸性或碱性岩浆岩发育地带, 呈脉状产出。

(2) 铅同位素显示冀东和冀西北地区受岩浆作用影响较大为造山带铅, 冀西地区受前寒武变质岩系影响较大, 仍保留变质作用铅的主要特征。

(3) 铅同位素特征表明, 成矿物质主要来源于前寒武纪变质岩, 部分由参与成矿作用的岩浆携带而来。

(4) 河北省金矿类型属于: 受前寒武地层控制的与岩浆活动密切相关的热液脉型金矿。