河北省豐寧縣牛圈銀(金)礦床地質特征及礦床模型

陳風河 馬俊梅 張嵩月 王建

（①河北省地礦局探礦技術研究院燕郊065201②河北省地礦局第十一地質大隊邢臺054000）

河北省豐寧縣牛圈銀(金)礦床地質特征及礦床模型

陳風河①馬俊梅②張嵩月①王建①

（①河北省地礦局探礦技術研究院燕郊065201②河北省地礦局第十一地質大隊邢臺054000）

牛圈大型銀(金)礦位于華北地臺北緣多金屬成礦帶，礦體賦存于細粒鉀長花崗巖中的隱爆角礫巖墻內，礦化與隱爆角礫巖有密切的時空關系和成因聯系。閃鋅礦和共生礦物組合黃鐵礦與方鉛礦Rb－Sr等時線年齡為154.1±2.6 Ma，與細粒鉀長花崗巖侵位時間基本一致，限定成礦時代為晚侏羅世。粗粒和細粒鉀長花崗巖、蝕變巖和礦石的稀土及微量元素特征表明，成礦物質來自鉀長花崗巖。建立成礦模式。

牛圈金銀礦地質特征成礦時代礦床模型

河北省豐寧縣牛圈大型銀(金)礦位于華北地臺北緣多金屬成礦帶，該礦是1987年華北有色地質勘查局五一四地質大隊發現礦體露頭，隨即開展普查、詳查和勘探工作。礦體賦存于隱爆角礫巖墻內，其中硅質角礫巖為銀(金)礦體的直接容礦圍巖，礦化與隱爆角礫巖有密切的時空關系和成因聯系。前人對牛圈銀(金)礦的地質特征、構造控制作用、熱液蝕變、流體包裹體、成礦時代和成礦作用進行過研究[1－3]，但對于其成因長期存在分歧，有淺成低溫熱液型[1－4]、淺成中低溫熱液礦床[5]、熱泉型[6]、深源熱流體隱爆－交代型[7]。有關成礦時代也未取得統一認識，有早白堊世（隱爆角礫巖全巖K－Ar年齡為120.7 Ma）[8]、晚三疊世（隱爆角礫巖中鉀長石Ar－Ar年齡為227.9 Ma和216.7 Ma）[9]之說。本文在前人研究基礎上，開展了詳細的野外調查，依據礦床地質特征、巖（礦石）稀土元素及微量元素和成礦年代學研究，建立了礦床模型，為今后找礦工作提供依據。

圖1 牛圈-營房銀（金）礦區域地質圖[3]

1 區域成礦背景

牛圈銀(金)礦位于華北地臺北緣的中東段，地處內蒙古地軸中心上黃旗前中生代構造－巖漿巖帶與沽源中新生代火山巖盆地的接壤部位[10]。區內出露地層有古元古界紅旗營子群變質巖和上侏羅統火山巖（圖1）。紅旗營子群受巖體侵入而支離破碎，巖性有含矽線石黑云母斜長片麻巖、斜長石英巖、混合巖化斜長角閃巖、混合巖化輝石斜長變粒巖，其原巖為富鋁的泥質－泥鈣質－含有機質的泥砂質巖石夾中基性火山巖。上侏羅統火山巖巖性為流紋巖、流紋質凝灰巖、英安巖、凝灰質礫巖等。

區域上中酸性侵入巖分布廣泛，多呈巖基狀、巖株狀和巖脈狀侵位于前寒武系變質巖中。主要為三疊紀粗粒鉀長花崗巖（鋯石U－Pb年齡為241 Ma）[11]、侏羅紀細粒鉀長花崗巖（K－Ar年齡166 Ma）[13]。牛圈金銀礦區的中心地帶還分布有一條長750 m、寬幾米到20 m，深度為460～600 m的隱爆角礫巖墻。呈北北東向展布，向東南方向傾斜，主要由凝灰質角礫巖、硅質角礫巖和花崗質角礫巖構成。

區域斷裂發育，康保－圍場深大斷裂、豐寧－隆化向隱伏大斷裂和上黃旗－烏龍溝深大斷裂分別位于礦區的北部、西側和東側。這3條深大斷裂及其相關的次級斷層破碎帶不僅是構造－地層單元的劃分界線，同時也是巖漿及相關成礦流體運移的通道[9]。牛圈－老虎壩斷層破碎帶位于牛圈銀(金)礦區中心地帶,屬上黃旗－烏龍溝深大斷裂的組成部分,并控制礦體的分布。

2 礦床地質特征

牛圈銀（金）礦體賦存于隱爆角礫巖中，兩者呈漸變關系，產出特征與隱爆角礫巖一致（圖2，圖3）。礦帶呈北北東向展布，長度為478 m，寬度為10～34 m。該礦帶自北向南可劃分為3個礦段，在地表3個礦段存在有一定的間距，但在地下深處150～260 m處相互貫通連為一體。目前，該礦帶內共發現礦體26個（銀礦體10個，金礦體16個）。其中Ⅰ號銀礦體規模最大，占礦區總礦量98%。單個礦體大都呈脈狀或透鏡狀，平面上呈“S”形狀，剖面上為“八字”形狀，銀（金）礦體大多向東南方向傾斜，傾角31°～65°。在空間上礦體厚度有北厚南薄、上厚下薄，品位有北富南貧、上富下貧之變化規律，與隱爆角礫巖空間變化規律相似，顯示隱爆角礫巖侵入前峰礦化強，反映礦體賦存于角礫巖侵入前峰之普遍規律。

圖2 河北省豐寧縣牛圈銀(金)礦床地質略圖

圖3 豐寧牛圈銀（金）礦段83線剖面圖

礦石具有角礫狀、脈狀、浸染狀、環帶狀、塊狀和團塊狀構造。礦石金屬礦物主要為黃鐵礦，其次有方鉛礦、閃鋅礦、金銀礦物，還有微量白鐵礦、黃銅礦、毒砂等。黃鐵礦有早、中、晚3期，早期黃鐵礦含量少，呈浸染狀分散在硅化巖石中，粒徑較小，多在0.012～0.06 mm；中期黃鐵礦含量相對增多，多呈立方體、八面體等晶型，粒徑增大，一般在0.5～2 mm；晚期黃鐵礦呈微粒，與錐柱狀石英呈細脈穿切方鉛礦、閃鋅礦。

礦床圍巖蝕變發育，總蝕變長度為1 000 m，寬度100～300 m，上盤蝕變強，下盤蝕變弱。主要蝕變類型有有鉀化、硅化、絹云母－水白云母化、高嶺土化、蒙脫石化、綠泥石化和碳酸鹽化，其中硅化最強，與金、銀成礦的關系最為密切，其次是鉀化和絹云母－水白云母化。前人研究表明，牛圈礦床成礦過程經歷了5個礦化階段：①含黃鐵礦硅化階段；②中粗粒黃鐵礦階段；③石英－銀（金）鉛鋅硫化物礦化階段；④石英－螢石礦化階段；⑤石英－鐵白云石階段。

3 礦床模型

3.1 成礦時代

劉鳳山等[8]曾對含礦角礫巖墻進行過全巖鉀－氬同位素年齡測定，其年齡為120.66 Ma，因此將角礫巖墻和銀(金)礦體的形成時間確定為燕山期。聶鳳軍等[9]分別對牛圈礦區細粒鉀長花崗巖株和含礦隱爆角礫巖墻鉀長石樣品進行了40Ar/39Ar同位素年代測定，基本上確定了它們的形成時限及其相互間的成因聯系。據此推測，牛圈銀（金）礦區早期成礦作用發生在(227.9±4.8) Ma，而主要成礦期為(216.7±6.1)Ma，是印支期多階段富堿質成礦流體活動的產物。并認為礦區范圍內的細粒鉀長花崗巖株和隱爆角礫巖墻，還是銀（金）礦體，它們均是印支期同源巖漿不同演化階段的產物。

圖4 牛圈礦床硫化物Rb-Sr等時線圖解

本次根據礦石礦物組成，利用單礦物閃鋅礦和共生礦物組合黃鐵礦與方鉛礦Rb－Sr等時線方法以及共生礦物組合閃鋅礦與黃鐵礦Sm－Nd等時線方法測定了牛圈礦床成礦年齡。用共生單礦物組合得到的87Rb/86Sr－87Sr/86Sr圖均表現出很好的線性關系（圖4）。利用ISOPLOT軟件包計算出硫化物Rb－Sr等時線年齡t= (154.1±2.6)Ma，ISr=0.71293，MSWD=1.6。測年結果表明，牛圈銀（金）礦床成礦時代為晚侏羅世，與礦區細粒鉀長花崗巖時代接近（K－Ar年齡為166 Ma）[13]，與區域上侏羅統髫髻山組火山巖時代一致（凝灰巖和粗安巖鋯石LA－ICP－MSU－Pb年齡分別為153Ma和156Ma）[12]，表明牛圈銀（金）床的形成與晚侏羅世酸性巖漿活動密切相關。

3.2 成礦流體性質及來源

與成礦有關石英中流體包裹體類型為富氣相包裹體、富液相包裹體和含液態CO2三相包裹體。硅質角礫巖中石英均一溫度集中220～350℃，峰值285℃[8]，含黃鐵礦硅化階段均一溫度集中在230～310℃，峰值為270℃[4]。石英－螢石礦化階段集中在160～270℃[8]。總體上牛圈銀（金）礦以中低溫度成礦為特色，從早到晚溫度逐漸降低。氫和氧同位素表明，成礦流體為巖漿水混合大氣降水[13]。

3.3 成礦物質來源

本文對礦區粗粒鉀長花崗巖和細粒鉀長花崗巖進行了稀土元素和微量元素分析。稀土總量較高，變化于（190.84～278.39）×10－6，LREE/HREE=8.35～14.04，（La/Yb）N=9.86～19.23，δEu＝0.29～0.39。在稀土配分模式圖上，呈明顯的右傾，輕稀土富集，重稀土虧損，具有強負銪異常。

本文對6件硅化蝕變巖、礦石、含螢石花崗巖進行了稀土和微量元素分析。稀土總量明顯低于粗粒和細粒鉀長花崗巖，并且變化大，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。在稀土配分模式圖上，呈明顯的右傾，輕稀土富集，重稀土虧損，輕稀土內部元素分餾強，重稀土元素內部分餾較弱，除含螢石花崗巖外（弱負銪異常），其它樣品均具有強負銪異常。6件蝕變巖及礦石與3件粗粒和細粒鉀長花崗巖的稀土元素配分模式一致。1件含螢石花崗巖和4件礦石微量元素蛛網圖上，所有樣品特征一致，虧損Ba、Ta、Nb、Sr和Eu，富集Rb、U、Pb，與粗粒和細粒鉀長花崗巖微量元素蛛網圖也大體一致。粗粒和細粒鉀長花崗巖、蝕變巖和礦石的稀土元素和微量元素特征一致，表明成礦物質主要來自鉀長花崗巖。

3.4 成礦過程及成礦模式

印支運動時期，上黃旗－烏龍溝深斷裂帶地殼下部發生重熔巖漿作用，該巖漿以頂蝕方式向上滲熔擴散交代，同時巖漿中的F、Cl、S等揮發分選擇性熔蝕表殼巖中的成礦元素形成富堿金屬、鋁硅酸鹽流體，向低溫、低壓區域運移，形成粗粒鉀長花崗巖（241 Ma），同時巖體中具有銀、金、鉛、鋅高背景值特征。

燕山運動時期，巖漿活動更加強烈，來自上地幔的酸性巖漿沿上黃旗－烏龍溝深斷裂上升侵入，形成火山機構，噴出地表形成陸相火山巖。火山通道附近則形成次火山巖（細粒鉀長花崗巖，晚侏羅世166 Ma），在地表附近形成封閉空間，巖漿期后熱液中揮發分大量積聚，內壓大于外部圍巖，發生隱爆作用，形成隱爆角礫巖，并伴有強烈的硅化。由于隱爆角礫巖的形成，使封閉空間變成開發空間，溫度和壓力降低，巖漿水和大氣降水的混合和水巖反應的聯合作用，導致含礦流體發生沸騰作用，引起了金屬絡合物分解，礦質沉淀，形成銀金礦體和銀多金屬礦體，成礦模式見圖5。

圖5 牛圈銀（金）礦床成礦模式圖

[1]許曉峰.河北豐寧牛圈淺成低泥熱液型銀金礦床成礦模式.華北有色金屬地質，1991，(1):1－10.

[2]任耀武，曹倩雯.河北牛圈銀礦床從礦主巖（鉀長花崗巖）及礦石等元素地球化學特征圖示.華北有色金屬地質，1991,(2): 29－37.

[3]傅朝義，高百林.河北豐寧牛圈銀金礦床構造地質特征.華北地質礦產雜志，1998，13(3):258－263.

[4]陳偉軍，劉紅濤，張德會.河北豐寧牛圈銀礦床流體包裹體特征及地質意義.礦產與地質，2007，21(1):12－16.

[5]王艷輝.河北省牛圈銀（金）礦床成因初探.地質調查與研究，2010，33(1):55－41.

[6]劉鳳山，張國輝.河北牛圈熱泉型銀(金)礦床成因.貴金屬地質，1996，5(1):48－58.

[7]魏曉英.河北豐寧營房－牛圈銀礦床構造控礦特征和成因探討.地質找礦論叢，15(3):261－266.

[8]劉鳳山，張國輝.河北豐寧牛圈熱泉型銀(金)礦床成因及其找礦標志.華北地質礦產雜志，1997，12(2):137－145.

[9]聶鳳軍，張萬益，江思宏，劉妍.論河北豐寧牛圈銀(金)礦床的成礦時限問題.地學前緣(中國地質大學(北京)；北京大學)，2007，14(5):167－176.

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[11]李永剛，玉麗霞.河北牛圈銀(金)礦床圍巖蝕變研究.地質找礦論叢，2002，17(4):234－239.

[12]劉健，趙越，柳小明.冀北承德盆地髫髻山組火山巖的時代.巖石學報，2006，22(11):2617－2630.

[13]華北有色地質勘查局五一四地質大隊.河北省豐寧滿族自治縣牛圈銀（金）礦勘探地質報告.華北有色地質勘查局，1990.

收稿：2014－05－22