華北地臺(tái)金礦成礦規(guī)律

［關(guān)鍵詞］華北地臺(tái)；金礦成因；金礦床礦體

華北地臺(tái)是我國(guó)比較重要的產(chǎn)金區(qū)，在華北地臺(tái)的東部、西部、南部和北部邊緣地區(qū)，都有金礦床。在長(zhǎng)期的研究中，發(fā)現(xiàn)了許多新的證據(jù)及現(xiàn)象，許多以往觀點(diǎn)被不斷完善和補(bǔ)充。在總結(jié)金礦床成因的基礎(chǔ)上，為華北地臺(tái)后續(xù)尋找金礦提供更多依據(jù)。

1. 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 華北地臺(tái)的構(gòu)成

過去，研究人員普遍認(rèn)為華北地臺(tái)是鐵板一塊，這一觀點(diǎn)在上世紀(jì)末被推翻。最新研究表明，華北地臺(tái)的組成包括多種不同演化歷史和地質(zhì)特征的地體，并且這些地體之間存在十分明顯的邊界和斷層，這些邊界和斷層將不同地體分開。決定金礦分布均勻性的重要因素是地體的構(gòu)造，比如：在華北地臺(tái)西部邊緣地區(qū)也就是豫西地區(qū)，金礦分布較為集中在小秦嶺與熊耳山。在華北地臺(tái)的東部地區(qū)，也就是齊魯大地金礦集中分布在魯西地區(qū)、膠北、膠南地區(qū)以及黃海沿岸的地體中；在華北地臺(tái)的東北區(qū)域，金礦集中分布在遼寧北部地區(qū)以及吉林南部地區(qū)；在華北地臺(tái)南部邊緣地區(qū)，金礦集中分布于皖南到江西北部地區(qū)。

通過對(duì)地體構(gòu)造的研究將華北地區(qū)的地臺(tái)構(gòu)造以及地臺(tái)的組成部分充分展現(xiàn)出來(lái)，為華北地區(qū)成礦作出了重要的貢獻(xiàn)。

在長(zhǎng)期的研究過程中，研究人員將華北地臺(tái)結(jié)晶基底的五個(gè)群（登封、太華、膠東、五臺(tái)、呂梁）劃歸為太古宙的地質(zhì)年代形成，卻忽略了早元古代的地層。

經(jīng)過仔細(xì)的研究和縝密的分析，研究人員對(duì)地體的組成進(jìn)行重新劃分，將原本屬于太古宙的登封和太華劃歸草溝群和趙案莊群，將膠東群解體之后劃歸齊山群和荊山群。通過重新劃分，得以將太古宙綠巖和早元古宙的早綠巖區(qū)分開來(lái)。如果地體發(fā)育出的綠巖有兩期，一期發(fā)育的綠巖成型于元古宙，這種地體被稱為大洋型綠巖地體，這種地體對(duì)于金礦的發(fā)育大有裨益。但如果地體發(fā)育的綠巖成型于太古宙時(shí)期，則該地體很難形成重要的金礦區(qū)，礦床很難形成[1]。

1.2 中生代構(gòu)造環(huán)境是成巖和成礦作用的重要因素

在世界上產(chǎn)金的區(qū)域眾多，比較知名的有非洲、澳大利亞西部、南美洲和北美洲以及西伯利亞地區(qū)。這些地區(qū)的金礦成礦早于寒武紀(jì)，但是我國(guó)華北地區(qū)的金礦成礦則在中生代的前期和中期，金礦成礦的年代遠(yuǎn)晚于寒武紀(jì)。研究表明，成礦時(shí)期較晚的原因在于華北地臺(tái)中生代所處的板塊結(jié)構(gòu)是歐亞大陸板塊，而該板塊形成在海西末期，板塊形成之后不久便開始與古太平洋的板塊產(chǎn)生碰撞，致使我國(guó)東部的大陸成為板塊活躍的邊緣地區(qū)，進(jìn)而使我國(guó)的東部地區(qū)成為環(huán)太平洋火山地震帶的一部分。同時(shí)，北冰洋的洋中脊與印度洋、澳大利亞南部地區(qū)東西走向的洋中脊產(chǎn)生南北方向的擠壓力，造成了巨大的東西向斷裂帶，受其影響，在華北地臺(tái)邊緣地區(qū)產(chǎn)生巖漿和金礦床。

1.3 板塊構(gòu)造演化發(fā)展是金成礦時(shí)期的主要因素

初生的歐亞大陸板塊與古太平洋板塊從中生代開始，便不斷擠壓和碰撞，使得我國(guó)東部大陸邊緣區(qū)域成為板塊活躍地區(qū)，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中，逐漸形成金礦床。在板塊之間的俯沖作用下，弧后擴(kuò)張的作用也逐漸加強(qiáng)，即亞洲大陸東部地區(qū)的溝弧體系逐漸演變?yōu)榱藴匣∨梵w系。在弧后擴(kuò)張的作用下，我國(guó)東部大陸構(gòu)造環(huán)境發(fā)生了巨大的變化。從三疊紀(jì)開始，巖漿的成分逐漸發(fā)生改變，原本改造型花崗巖逐漸轉(zhuǎn)為鈣堿性同熔花崗巖，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為堿性花崗巖和少量堿性玄武巖。當(dāng)?shù)刭|(zhì)年代進(jìn)入第三紀(jì)之后，我國(guó)東部大陸構(gòu)造環(huán)境受到強(qiáng)烈的弧后擴(kuò)張作用的控制，島弧地帶承接了俯沖作用在強(qiáng)烈的弧后擴(kuò)張的作用下堿性玄武巖取代了大部分的花崗巖和具有中酸性的火山巖。

金礦床與花崗巖關(guān)系密切，在花崗巖成巖后期，金礦床逐漸形成，因此，兩者形成在時(shí)間上存在較大的差別，而金礦床的形成與斑巖時(shí)間與空間關(guān)系更為密切，因此，可以說(shuō)燕山中期是金礦成礦的關(guān)鍵時(shí)期。到了新生代，中酸性的火山巖以及花崗巖逐漸消失，因此，與之相關(guān)聯(lián)的金礦逐漸消失。

1.4 控礦的斷裂體系及網(wǎng)絡(luò)

從全球構(gòu)造可以看出，包括我國(guó)華北地臺(tái)在內(nèi)的大陸東部地區(qū)受限于兩個(gè)構(gòu)造應(yīng)力：首先是古太平洋板塊通過俯沖與擠壓作用產(chǎn)生了NE，NNE向斷裂系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較為明顯的左行剪切的特征；其次NE向和NNE向伴生的NW斷裂帶，該斷裂帶的形成受到了南北向擠壓和俯沖作用的影響。加上與斷裂系統(tǒng)有關(guān)的成礦帶和成巖帶，和地體間的邊界斷裂以及基底斷裂帶等影響，共同構(gòu)成了控礦網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。控礦斷裂體系以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造是控制中生代礦體形成與礦床分布的重要因素。

豫西地區(qū)的金礦具有東西向成帶狀分布，在成巖和成礦上占有主導(dǎo)地位的不僅有秦嶺造山帶，還有與之平行的EW向斷裂帶。在山東膠北地區(qū)，EW向斷裂帶與NE向斷裂帶也呈現(xiàn)帶狀分布特征，但是由于東西向的基底發(fā)育斷裂趨勢(shì)，在牟乳地區(qū)的EW向礦帶受到NE向斷裂控制的金礦帶包括吉林省夾皮溝板廟金礦帶，該金礦帶的礦床位于北東方向上的韌性斷裂帶控制的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)上[2]。

在華北地臺(tái)南緣安徽，金礦床特征表現(xiàn)為東西向基底斷裂發(fā)育，礦體呈東西向分布，加之NE斷裂影響，礦體左旋，呈串珠狀排列，形成了東至許村金礦床、東至縣余村金礦床、江西省中畈金礦床。

2. 金礦體地質(zhì)特征

金礦床類型較多，主要有玲瓏式金礦以及焦家式金礦，這兩種金礦床的類型由山東地質(zhì)六隊(duì)劃分。在所有的金礦床中，這兩種金礦占有重要的地位。在韌性剪切帶中，金礦體厚度不一，少則幾米，多則幾十米。金礦體的延伸以三百到五百米居多，少數(shù)金礦體可以延伸到七百甚至一千米。金礦帶的延伸少則數(shù)千米，多則數(shù)十千米。在石英脈型的礦床中，礦體的厚度大致在幾十厘米到兩米之間，少部分可以達(dá)到五六米，礦體的延伸一般一百米到五百米。礦體走向變化較大，大多數(shù)的變化范圍在數(shù)百米之間，少數(shù)的礦體可以延伸到數(shù)千米。金礦體構(gòu)造十分復(fù)雜，礦體品位變化十分不均勻，主要是因?yàn)槌傻V具有多期性。

在這里需要注意，焦家式金礦與玲瓏式金礦在垂直方向以及水平方向上都存在過渡關(guān)系，兩種金礦差別在于裂隙帶對(duì)礦體和礦床的控制存在差異，在礦床的上部主要是石英脈型，在礦床的下部由石英脈型逐漸過渡為交代蝕變巖型。在皖南東至縣余村金礦床，通過槽探和地表淺部鉆孔揭露，礦體以石英脈型金礦為主，礦體厚度較小、品位較高，甚至可以看到明金，而到了深部，鉆孔揭露礦體主要富集在硅化石英巖中，礦體厚度較大、品位較低[3]。

這種類型的過渡說(shuō)明兩種礦床在空間和時(shí)間上都存在密切的聯(lián)系。在脆性階段，金礦的脈體不會(huì)存在任何韌性變形的可能性，成礦溫度在400℃以下，遠(yuǎn)達(dá)不到產(chǎn)生韌性形變的溫度要求[3]。在韌性階段，金礦體受韌性剪切帶控制，成礦溫度在400℃以上，礦體呈S形，礦體產(chǎn)狀較陡一般在75°以上。

3. 金礦床成因探討

3.1 成礦熱液交代蝕變作用及有關(guān)的成礦模式

焦家式金礦與玲瓏式金礦在發(fā)育的過程中，普遍具有較為強(qiáng)烈的交代蝕變作用，雖然金礦體在形成過程中要經(jīng)過多個(gè)階段，但是金礦體的時(shí)間與空間分布以及金礦床的演化上具有一定的共性，通過對(duì)比分析。交代蝕變作用以及通過該作用產(chǎn)生的巖石，在空間和時(shí)間上的演化一般為以下步驟，首先是堿交代，此階段以鉀長(zhǎng)石化為主；其次是氫交代，該階段以絹云母化為主；再次是硅化和泥化；最后是碳酸鹽化。成礦流體的運(yùn)動(dòng)方向是從上到下的，溫度的變化也是從高到低，因此，水和巖石在空間和時(shí)間上的演化會(huì)導(dǎo)致交代蝕變巖會(huì)存在分帶性。金礦在早期的鉀化作用下可以進(jìn)行活化轉(zhuǎn)移，這是成礦物質(zhì)產(chǎn)生的重要來(lái)源之一。從堿交代到氫交代的演化過程中，金礦會(huì)產(chǎn)生絹英巖化，從而集中成礦[4]。

3.2 花崗巖和混合巖與金的成礦關(guān)系

金礦的成因與花崗巖在時(shí)間和空間上存在密切的關(guān)系，這一點(diǎn)在相關(guān)領(lǐng)域已達(dá)成共識(shí)，但是金礦與花崗巖具體聯(lián)系，在國(guó)內(nèi)外的不同學(xué)者眼中存在著不同的看法，部分學(xué)者認(rèn)為，花崗巖的大量存在是金礦產(chǎn)生的直接原因，研究發(fā)現(xiàn)，與金礦形成具有密切時(shí)間和空間聯(lián)系的花崗巖中金的含量更低。同時(shí)，在地層中，混合巖化作用的加強(qiáng)也會(huì)導(dǎo)致金含量的降低；比如，在小秦嶺地區(qū)，當(dāng)?shù)氐貙又薪鸬暮吭诨旌蠋r化的作用下不斷降低。

在膠北地區(qū)，上莊、三山島、郭家?guī)X以及欒家河等地區(qū)的地體與金礦存在密切聯(lián)系，地體中，金的含量為1.4～0.9（10^-9）。在皖南地區(qū)，安徽東至余村、許村、浩山等地區(qū)，地層年代較老屬青白口系時(shí)期，地層中金元素含量較高，Au、Sn、W等元素的地球化學(xué)性質(zhì)存在較大的差別，這是產(chǎn)生金礦成因上差距的主要原因。花崗巖在侵入過程中，會(huì)使地層和地殼中的金元素產(chǎn)生活化轉(zhuǎn)移，且會(huì)發(fā)生疊加堿交代的作用，此時(shí)，地層和地殼中的金會(huì)進(jìn)一步發(fā)生活化轉(zhuǎn)移，并成為礦體中金的主要來(lái)源，使花崗巖和金礦在空間和時(shí)間上產(chǎn)生聯(lián)系。在此需要注意一點(diǎn)，金以及其他成礦物質(zhì)和成礦流體活化轉(zhuǎn)移的重要因素是區(qū)域變質(zhì)作用[5]。

3.3 鈣堿性煌斑巖與俯沖機(jī)制形成的富集地幔有成因上的聯(lián)系

金礦產(chǎn)生與煌斑巖在時(shí)間和空間上存在密切聯(lián)系是相關(guān)領(lǐng)域的共識(shí)。鈣堿性的煌斑巖與俯沖機(jī)制存在都與金礦直接有關(guān)系，在地球化學(xué)和巖石化學(xué)上，煌斑巖與榴輝巖互補(bǔ)性十分明顯，主要原因在于俯沖過程中，板塊和地底的溫度和壓力會(huì)逐漸上升，在這一過程中，富集地幔將逐漸形成，煌斑巖這種含金量較大的巖石就形成于富集地幔中[6]。

3.4 成礦溫度和流體特征

對(duì)膠北地區(qū)414個(gè)金礦床成礦溫度的測(cè)量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，金礦床成礦時(shí)的溫度存在三個(gè)峰值，即200 ～210 ℃、260～270 ℃以及300～310 ℃。而在小秦嶺和熊耳山地區(qū)金礦的成礦溫度也分為三個(gè)階段，其一是220 ～360 ℃、其二是200 ～280 ℃、其三是135 ～240 ℃。將這些成礦溫度的資料進(jìn)行匯總可以得到以下結(jié)論，金礦的成礦溫度一般在250 ～350 ℃之間。金元素活化轉(zhuǎn)移的溫度在400 ～500 ℃之間。

對(duì)氣液包體的成分進(jìn)行研究之后可以得出，無(wú)論是石英脈型還是交代蝕變巖型，成礦流體的低鹽度的變化范圍在2.16 wt％～18 wt%之間，而斑巖型的金礦，鹽度一般較高，會(huì)達(dá)到32.4 wt％～52.6 wt％。成礦流體在溫度和堿活度到達(dá)一定高度時(shí)，就可以使金元素通過絡(luò)合物的形式完成遷移，當(dāng)溫度和堿活度降低時(shí)，金的絡(luò)合物又會(huì)產(chǎn)生分解還原反應(yīng)，此時(shí)金就會(huì)集中產(chǎn)生[7]。

4. 結(jié)論

（1）華北地臺(tái)是由多種地體共同組成的；

（2）花崗巖并非金礦形成的主要原因；金礦與富集地幔的形成、俯沖機(jī)制和煌斑巖有關(guān)；部分金礦的成礦與熱液交代蝕變作用有關(guān)；

（3）古太平洋板塊與初成的歐亞大陸板塊的構(gòu)造演化促成了華北地臺(tái)金礦的形成等。