豫西熊耳群地质特征及与金矿成矿关系

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摘要 本文论述了豫西熊耳群的地质特征和形成时代及其与金矿形成关系，通过多年在豫西地区野外观察和工作经验，认为金矿的形成与熊耳群火山岩无直接相关关系，熊耳群的形成时代为中元古代，而金矿的主成矿期为印支-燕山期，熊耳群内金矿的形成主要与区域构造活动和地幔流体活动有关。

关键词 豫西熊耳群；火山岩；金矿；地质特征；形成时代；成因联系

中图分类号P618 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0106-03

1 豫西熊耳群概况

豫西熊耳群主要分布于崤山～熊耳山～外方山地区（图1），大地构造位于华北陆块的南部边缘，栾川～固始大断裂以北地区。火山岩的分布与区域断裂走向一致，呈近东西带状展布，多数认为是古板块俯冲的产物[1-2]。熊耳群呈盖层不整合覆盖于基底太古宙太华群之上，前人根据其喷发旋回和火山岩性特征将豫西熊耳群分为四组：自下而上依次为大古石组（主要由陆源碎屑岩组成）和以火山熔岩为主的许山组、鸡蛋坪组、马家河组。

2 豫西熊耳群地质特征

豫西熊耳群的岩性特征以玄武安山岩、安山岩为主，其次为英安（斑）岩～流纹岩及少量沉积岩和火山碎屑岩。

大古石组主要由陆源碎屑岩组成，与结晶基底呈高角度不整合覆盖，其底部一般发育有粗碎屑岩、石英杂砂岩及少量安山岩夹层。粗碎屑岩的砾石成分与熊耳群形成前的下伏太古宙地层有关，主要有混合岩、石英岩、斜长角闪岩、变玄武岩等，砾石大小不一，磨圆度差别很大，棱角状～次棱角状～浑圆状不等；杂基成分复杂，主要为泥质及铁质的砂、粉砂和粘土物质，含量一般10%±，反映了古风化壳岩石短距离搬运、快速堆积的沉积特点。石英杂砂岩较厚，发育交错层理[8]。上部有数米安山岩夹层。

许山组岩性以灰绿色（杏仁状）玄武安山岩、安山岩和少量英安～流纹岩占绝对优势，缺少沉积岩，喷发的连续性及喷发频率都较高，以裂隙式喷发为主。

鸡蛋坪组岩性以英安斑岩、流纹斑岩、安山岩为主，且中基性熔岩（英安斑岩）与中酸性熔岩（流纹斑岩）互层产出特征明显，垂直走向厚度变化大。该组有少量爆发相火山碎屑岩及沉积岩夹层。

马家河组岩性主要是灰绿色致密块状安山岩、杏仁状安山岩及少量流纹斑岩等，有大量沉积岩夹层。火山熔岩厚度比较稳定。沉积岩主要有砂岩、硅质岩、灰岩、凝灰岩等。

豫西熊耳群火山岩样品分析（表1）[4]表明：熊耳群火山岩的里特曼（σ）指数平均为2.46，根据σ指数与皮科克钙碱指数对照（图2），CA=51.3，属碱质～弱碱钙质岩系，岩石学特征表现为以玄武-安山岩类为主体的碱质～弱碱钙质火山岩系，具备裂谷型火山岩的某些特征[5]。岩石化学表现为富Mg、高K、低Ca、K2O＞Na2O的特点。

图2钙碱指数相关图解

3 豫西熊耳群形成时代

豫西地区熊耳群的形成时代，前人有较多研究（表2）[6-9]。通过野外观察，熊耳群上部有侵入的石英二长岩、霓辉正长岩和正长岩，说明在熊耳群火山岩晚期向碱性演化的过程中，形成了碱性岩体（或岩脉），其侵入时代晚于熊耳群的形成时代。通过对上述岩体（或岩脉）单锆石U-Pb稀释法测年（任富根等，2000），与赵太平等（2004）用SHRIMP U-Pb方法年龄测试结果一致：熊耳群形成于古元古代1.80～1.75Ga。因此将熊耳群的上限年龄厘定为17.5亿年。

按照钙碱指数的大小，可把各种岩系划分为四类：1）钙碱指数CA＜51的岩系，为碱质岩系；2=钙碱指数CA 51～56的，为弱碱钙质岩系；3）CA 56～61的，为钙碱质岩系；4）CA＞61的，为钙质岩系

通过前人采集的锆石U-Pb年龄显示，豫西地区熊耳群下限年龄问题比较复杂，测定的年龄值较为分散。主要原因一方面是采集样品的代表性较差；另一方面可能是在元古宙伸展张裂环境中熊耳裂陷经历的复杂演化环境，破坏或改造了同位素平衡系统。对下伏太古宙太华群锆石U-Pb年龄测定为2 411Ma～2 841Ma[10]，推测熊耳群下限年龄小于24亿年。

4 豫西熊耳群金矿分布及矿床地质特征

20世纪80年代以来，在熊耳群火山岩系发现了一系列大型金矿和铅-锌-银矿床（图1）。金矿床主要集中分布于洛宁～嵩县熊耳山一带，其次为崤山地区，外方山～鲁山一带有小型～小小型金矿床分布，平面上总体分布格局呈纺锤形，与区域断裂走向一致，呈近东西走向。

熊耳群中主要类型金矿的地质特征[11]见表3 。

5 豫西熊耳群与金矿成矿的关系

5.1 豫西熊耳群火山喷发环境

通过上述对豫西熊耳群地质特征和形成时代分析，熊耳群发育于陆壳基底之上，底部为大古石组或相应的沉积，所以熊耳群火山喷发的早期是处于陆相喷发环境。但鸡蛋坪组、马家河组沉积夹层证据证明熊耳群火山活动在大多数时候是处于海相环境。在熊耳群火山作用晚期，马家河组顶部常可见到规则的柱状节理构造，说明部分火山岩明显是陆相环境。据此推断，熊耳群火山岩的形成是伴随着裂谷的发育、在伸展张裂环境中地面沉降、海侵，以及随着火山喷发的进行最后又高出海面暴露于地表的全过程，经历了陆相～海相～陆相的演变[12]。在这长期演化过程中，可能形成金及其它矿质预富集。

5.2 金矿形成时代

关于豫西熊耳群金矿成矿的时代，一直存在讨论，主要集中在两个时间段：一是在208Ma～245Ma之间[13-14]，另一是在113Ma～165Ma之间[15]（表4）。笔者以为，金矿的成矿时代，主体可能为印支期，在扬子陆块与华北陆块碰撞造山作用过程中形成金矿，燕山晚期的区域构造热事件使成矿作用又叠加在印支期成矿作用之上，形成了豫西熊耳群内生金矿床的复杂特征。

5.3 豫西熊耳群与金矿成矿的关系

豫西熊耳群大古石组不整合覆盖于太华群之上，其含金量变化大（0.5～7.3×10-9），表明金产生了相对富集，因此大古石组可能是金的衍生矿源层。大古石组底部具有明显的层间滑动及片理化，为热液活动提供了有利场所，对成矿有利。

尽管很多学者认为熊耳群火山岩系是重要的金矿矿源层，用其含金丰度值与太华群岩系的做对比，并根据侧分泌理论得出熊耳群火山岩系是赋金岩系。但通过研究，金矿的形成与熊耳群火山活动无明显的直接关系。

首先，熊耳群的古火山机构与金矿的空间分布不套合。金矿形成不受火山机构的放射状、环状裂隙及其某个岩相控制。如马超营断裂以北的眼窑寨古火山喷发盆地发育大量的火山穹窿、次级火山喷发盆地、裂隙式或中心式火山通道，却很少有金矿点和金异常分布。

其次，同位素年龄表明：绝大多数金矿床的矿石铅与燕山期花岗岩的长石铅组成接近，而与熊耳群岩石铅同位素组成有明显差异，说明金矿石、花岗岩同熊耳群无直接的成因联系。

第三，熊耳群火山岩含金较低（表5），远低于克拉克值和太华群原始含金量。远离区域构造带的火山岩多为致密块状熔岩，未遭受明显的变质作用，缺乏金活化转移沉淀的条件和场所，侧分泌理论[16]不是成矿流体形成的机理，不能形成中～大型金矿床。

根据以上基本事实认为熊耳群火山岩不是金矿主要矿源层。但在构造活动过程中，由于热液作用而从中萃取了部分金、银、钴、镍等矿质，可能在矿体外侧出现小范围的金、银等元素低值带。金矿的形成对熊耳群没有明显的选择性，只要具备了成矿地质作用、有利的成矿构造体系和成矿流体等活动条件，在各类岩石中都可能形成金矿。

5.4 金物质来源及金矿成矿

1）大古石组陆源碎屑岩可能是角砾岩型金矿床金的衍生矿源层；

2）熊耳群火山岩是在俯冲作用下洋壳物质与地幔岩混熔的产物，岩浆上涌过程中来源于地壳下部的金物质，在热驱动下发生了活化～转移～聚集，局部形成金预富集；

3）印支期华北陆块与扬子陆块碰撞造山作用过程中（卢欣祥等，1998），熊耳山地区的成矿作用明显受印支期碰撞事件的影响和制约，岩石圈拆沉，地幔柱活动[17]，带出地核大量含金物质形成含金地质流体，上升至地壳浅部的有利构造部位，如韧性剪切带、断裂带及构造交汇复合部位，随物理化学条件改变而沉淀成矿，在地表主要表现为构造控矿；

4）金矿成矿时代表明，燕山晚期受到华北克拉通岩石圈减薄等区域构造热事件作用，含金地质流体在有利构造部位再次叠加于早期形成的矿床之上形成目前矿床复杂特征。

6 结论

1）熊耳群形成时代早于长城纪，至17.5亿年结束，在漫长的地壳演化和火山岩喷发过程中，形成了金及其它矿质的局部预富集，对后期形成金矿和其它矿产有利；

2）熊耳群以玄武安山岩、安山岩为主，其次为英安（斑）岩～流纹岩及少量沉积岩和火山碎屑岩。底部的大古石组可能是金的衍生矿源层，对成矿有利。但火山熔岩多呈致密块状，未遭受明显的变质作用，缺乏金活化转移沉淀的条件和场所，不是金矿主要矿源层；

3）金矿的主要成矿期应为印支-燕山期，金物质来源除部分来自围岩（熊耳群）萃取外，大量的金等成矿物质来自地核，通过构造运动（大陆碰撞、地幔柱活动等作用）使地核金物质随着地幔流体上升至地壳浅部有利构造部位成矿，在地表主要表现为构造控矿。

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