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華北克拉通北緣金礦成礦作用研究現狀

華北克拉通北緣演變歷史漫長而復雜,發育多期強烈的構造-巖漿活動、多期變質作用、多種不同類型的火山-沈積作用,在演變歷史過程中形成豐富的礦產資源,目前為我國僅次於膠東、小秦嶺的重要黃金產區。

在區域地質調查方面,華北克拉通北緣1:20萬地質、水文、1:50萬航磁和1:100萬重力調查已經完成,局部地區已經完成1:20萬化探掃面和1:5萬礦產地質調查工作,在重要成礦區帶進行過大中比例尺物探(電、磁)和化探(土壤、水系、巖屑)測量。在全國第二輪成礦遠景區劃中華北克拉通劃分為兩個大的二級成礦區帶,即華北克拉通北緣金、銀、銅、鉛、鋅、鈷、鎳、硼成礦帶(Ⅱ-3),華北克拉通金、銀、銅多金屬成礦區(Ⅱ-4)。華北克拉通北緣成礦帶(Ⅱ-3)進壹步劃分為三個Ⅲ級成礦區帶,華北克拉通成礦區(Ⅱ-4)進壹步劃分為七個Ⅲ級成礦區帶(陳毓川,1999;李俊健等,2002a,b),並對區內各類金屬和非金屬礦床的時空分布規律和綜合性找礦標誌進行過總結。這些工作為開展金屬礦床地質理論研究和找礦勘查創造了條件。

在找礦勘查方面,自20世紀50年代以來,我國地質工作者先後在華北克拉通北緣開展過不同比例尺的野外地質調查和不同尺度的科研工作,相繼發現了壹系列鐵、金、稀土、石墨、硼、菱鎂礦,以及有色金屬和稀有金屬礦產(芮宗瑤等,1994),代表性鐵多金屬礦床包括白雲鄂博超大型鐵-鈮-稀土礦床,三合明沈積變質鐵礦,遼寧鞍山、齊大山BIF型鐵礦床;代表性金礦床包括烏拉山-大青山地區哈達門溝、賽烏素、後石花、十八頃壕、哈拉沁、卯獨沁等金礦床,白雲鄂博裂谷帶朱拉紮嘎、常山壕等金礦床,赤峰地區紅花溝、撰山子、金廠溝梁等金礦床,吉南遼東地區夾皮溝、五龍、排山樓等金礦床;代表性鉛鋅礦床包括狼山-渣爾泰山地區東升廟、炭窯口、霍各乞、甲生盤等超大型SEDEX多金屬塊狀硫化物礦床,燕遼地區蔡家營子、牛圈子、北岔溝門、八家子、高板河等層控熱液改造型鉛鋅礦床;寶音圖隆起帶烏拉特後旗查幹花、查幹德爾斯等鉬多金屬礦床(席忠等,2010;蔡明海等,2011),烏拉山-大青山壹帶烏拉特前旗西沙德蓋(侯萬榮等,2010a,2010b)、卓資縣大蘇計等鉬礦床(張彤等,2009),西拉木倫河兩岸小東溝、雞冠山、紅山子、車戶溝、庫裏吐、碾子溝、奧倫花、半砬山等銅鉬礦床(Zeng et al.,2010;Liu et al.,2010),代表性硼、鎂、金剛石礦礦床包括遼寧翁泉溝超大型硼鎂鐵礦床、遼寧營口大石橋超大型菱鎂礦礦床和遼寧復縣金剛石礦床等。

在成礦理論研究方面,新中國成立以來,該區科研工作沒有間斷,有壹系列科研論著和論文問世。與華北克拉通北緣成礦作用有關的代表性科研論著有 《中國早前寒武紀地質及成礦作用》(張秋生,1984)、《內蒙古大青山太古宙麻粒巖帶的變質構造演化及金礦成礦》(甘盛飛,1992)、《內蒙古金廠溝梁金礦構造控礦分析》(王建平等,1992)、《華北陸塊北緣及鄰區有色金屬礦床地質》(芮宗瑤等,1994)、《華北陸臺太古宙綠巖帶地質與成礦》(沈保豐等,1994)、《內蒙古赤峰地區金礦地質》(王時麟等,1994)、《中國礦床模式》(裴榮富等,1995)、《內蒙古自治區哈達門溝偉晶巖金礦地質》(中國人民武裝警察黃金指揮部,1995)、《華北地塊北緣及其北側金屬礦床成礦系列與勘查》(裴榮富等,1998)、《華北陸臺北緣地塊構造與金鐵礦產》(胡桂明等,1998)、《中國主要成礦區帶礦產資源遠景評價》(陳毓川,1999)、《區域成礦學》(翟裕生等,1999)、《中國金礦床及其成礦規律》(陳毓川等,2001)、《金屬成礦省演化與成礦年代學——以華北地臺北緣及其北側金屬成礦省為例》(裴榮富等,2003)、《中國前寒武紀成礦作用》(沈寶豐等,2006)、《華北陸塊主要成礦區帶成礦規律和找礦方向》(李俊健等,2006)、《中蒙邊境中東段金屬礦床成礦規律和找礦方向》(聶鳳軍等,2007)等。裴榮富等(1998,2003)提出以 “時間維” 造就 “空間維” 演化成礦學觀點,結合成礦年代學分析,探索成礦作用4個等級體制劃分及其耦合規律,從華北克拉通北緣入手建立區域成礦研究新思路和新方法。毛景文等(2005)研究認為,中國北方中生代出現過3次大規模成礦作用,分別發生在200~160 Ma,140 Ma和120 Ma左右。陳衍景等(2009a,2009b)將華北板塊的熱液成礦系統分為巖漿熱液、變質熱液和淺成熱液三大系列,認為華北克拉通及其陸緣造山帶東部在燕山期大規模成礦,自西向東成礦年齡梯級變新。聶鳳軍等(Nie,1997a,1997b)對華北克拉通北緣的典型金礦床進行了深入剖析,對巖漿活動、地殼演化與金礦成礦規律進行探討和總結。毛德寶等(2002)將華北克拉通北緣中段鉛鋅銀礦床劃分為三個成礦帶和壹個集中區,成因類型劃分為沈積噴氣型、疊加改造型、與大紅峪期堿性火山活動有關的淺成低溫熱液型、與中生代火山-斑巖活動有關的熱液型等。代軍治等(2006)認為華北克拉通北緣燕遼鉬(銅)成礦帶東端遼西地區以鉬礦為主,西端冀北地區以銅(鉬)礦為主,礦床類型以斑巖型、斑巖-矽卡巖型、矽卡巖型為主,成礦作用主要發生在180 Ma和140 Ma左右。劉建明等(曾慶棟等,2009;Zhang L.C.et al.,2009;Wan B.etal.,2009;Zeng et al.,2010;Liu et al.,2010;張連昌等,2010)對赤峰北部西拉木倫河壹帶銅鉬礦床進行了系統的研究和總結,並首次提出了西拉木倫鉬(銅)成礦帶。

在金礦地質研究方面,前人從不同方面對華北板塊北緣金礦地質特征、時空分布、類型和成因機制等方面進行了總結和歸納(Wang,1989;沈保豐等,1997a,b;2001a,b;Nie et al.,2002;Nie,1997a,1997b;Miller et al.,1998;Zhang H.T.et al.,1999;肖榮閣等,1999,2000;Zhou et al.,2002;Hart et al.,2002;李俊健等,2002a,2002b,2006;Yang et al.,2003)。關於金礦床的時空分布,Wang(1989)在空間上將華北克拉通劃分為10個金成礦區:樺甸、清原、丹東-營口、赤峰-朝陽、遵化-青龍、宣化-崇禮、五臺、中條、小秦嶺、招遠-掖縣成礦區,主要成礦期集中在早前寒武紀、晚古生代和中-新生代,控礦因素為綠巖帶提供礦源,地質構造、巖漿和變質作用導致成礦。Zhou et al.(2002)把華北克拉通北緣金礦劃分為大青山(哈達門溝、賽烏蘇)、燕遼(東坪、小營盤、金廠峪、紅花溝、金廠溝梁、排山樓)和長白山(夾皮溝)三個集中區,並把它們歸於造山型金礦床(Groves et al.,1998),金成礦期主要為顯生宙。Yang et al.(2003)把產於華北克拉通的金礦床劃分為燕遼(大青山、張宣、赤峰-朝陽、冀東-遼西、吉南)、膠遼(遼東、膠東、魯西)和小秦嶺三個集中區(圖1-3),成礦時代主要為早白堊世(130~110 Ma),成礦物質多來源,金礦床的形成與巖石圈的減薄有關。Hart et al.(2002)將華北克拉通北緣的金礦床劃分為大青山、燕遼(包括張家口、燕山、赤峰)和長白山三個金礦化集中區(圖1-2),把大多數金礦床歸為造山型金礦床,認為金廠溝梁金礦床為淺成低溫熱液型,哈達門溝金礦床可能為與侵入巖有關的金礦床,金礦主要發生在~350 Ma,~250 Ma,~200 Ma,~180 Ma,~150 Ma和~129 Ma等6個時期。關於金礦帶成因類型,壹種觀點認為是綠巖型金礦床。由於華北克拉通北緣大多數金礦床均產在前寒武紀變質結晶基底綠巖帶及與之有成因聯系的巖漿巖中,所以壹些學者將這些金礦床歸為綠巖型金礦床(羅鎮寬等,1994,2000;沈保豐,1994a,b,1996;李俊健等,2002a,b,2006;翟裕生等,2002)。華北克拉通北緣金礦床同世界綠巖帶金礦床相比,有許多相似特點:(1)金礦化具有明顯區域性,形成礦化密集區;(2)在礦化密集區中都有綠巖帶產出;(3)金礦化沒有明顯的巖性專屬性,容礦巖石類型多種多樣;(4)金礦的成礦時間與容礦圍巖的形成時間有明顯時間差,成礦作用晚於容礦圍巖形成時間;(5)礦床和礦體都受構造控制,特別是韌性剪切帶;(6)金礦化都伴隨有顯著的圍巖蝕變。但由於形成的地質環境不盡相同,特別是後期構造巖漿熱事件的疊加和改造,華北克拉通北緣金礦床有其特殊性:(1)成礦作用常是多期、多階段,不同時期金礦化相互疊加,而且表現出晚期成礦;(2)成礦流體多成因,既不是典型的變質流體,也不是單壹的巖漿或天水流體,而是多成因的復合流體;(3)礦床規模小,成礦時代新(沈保豐,1994a,b,1996)。沈保豐等(1996)把綠巖型金礦劃分為同構造晚期初生型金礦床和構造期後再生型金礦床兩類。同構造晚期初生型金礦床又分為層控金礦床和脈狀金礦床;構造期後再生型金礦床主要為與交代重熔巖漿作用有關的熱液金礦。羅鎮寬等(1994)綜述華北克拉通綠巖型金礦床特點:金礦床受克拉通花崗巖-綠巖地體的控制;主要分布在克拉通南北兩緣及東部,受顯生宙板塊運動誘發的構造巖漿活動控制,主要形成於海西期和燕山期,太古宙綠巖建造,顯生宙花崗巖化作用、韌-脆性剪切構造巖帶是控制綠巖型金礦的三要素。聶鳳軍(1990)對以往國外壹些綠巖型金礦成因類型進行了總結,以綠巖帶巖石類型組合為依據,並考慮巖石地層的變質級序、構造環境、巖石學特征同金礦化的時空分布關系,把太古宙綠巖帶分為三大類:(1)巖石地層出露較完整的巴比頓型;(2)缺失雙峰式火山巖演化特點的蘇必利爾型;(3)沈積巖地層極為發育的達瓦爾型。孫豐月(1995)把過去壹些有代表性的綠巖型金礦床成因觀點歸納為六種:(1)與碎屑沈積巖有關;(2)受科馬提巖控制;(3)與斑狀巖株有關;(4)受TTG侵入體控制;(5)與氧化程度高的長英質巖漿活動有關;(6)受煌斑巖活動的控制。壹種觀點是與侵入巖有關的金礦床。壹些學者考慮到華北板塊北緣大多數金礦沿侵入到新太古代—古元古代地層的顯生宙花崗巖分布,時空上與花崗巖類有關,而把華北北緣的金礦歸為與侵入巖有關的金礦床(Sillitoe et al.,1998;Thompson et al.,1999;Lang et al.,2000;劉家遠,1998)。壹種觀點是造山型金礦床。由於華北克拉通北緣的金礦床主要分布於克拉通邊緣,緊鄰中亞造山帶,必將受到北部造山作用的控制和影響,壹些礦床的流體特征也具有造山型金礦帶特征,所以歸為造山型金礦床(Miller et al.,1998;Groves et al.,1998;Hart et al.,2002;Zhou et al.,2002;陳衍景等,2009a,b),有些學者認為我國華北北緣的金礦床是多期造山事件的產物,具有明顯的多期成礦作用特征。關於金礦床成因,王義文(1992)認為區域潛在含金性是形成金礦化集中區的首要前提,花崗巖類侵入體和韌性剪切帶的形成是造成礦源層(巖)中金活化的主要營力。羅鎮寬等(1994)認為,多期次、復成分、密集分布的脈巖分布區既是巖漿活動中心,又是構造活動中心,恰好是金礦成礦作用所需要的條件,密集分布的脈巖可作為綠巖型金礦床找礦的宏觀標誌。翟裕生等(2002)認為華北克拉通金礦床主要形成於克拉通活化階段,其總的構造背景可概括為由擠壓、碰撞作用晚期或期後向伸展構造的轉變時期。金礦化是構造-花崗巖漿演化晚期的產物。陳衍景等(1998)認為華北克拉通的金礦主要分布於陰山-燕山-遼吉中生代陸內碰撞造山活動帶,秦嶺和膠東中生代碰撞造山帶,以及太行山和郯廬兩個斷裂巖漿帶,成礦時代主要為侏羅紀—白堊紀,成礦地球動力學背景是碰撞造山過程的擠壓-伸展轉變期。翟安民等(2001)認為華北陸塊北緣中段金礦床密集區受控於區域構造格架的交叉區,在伸展-擠壓構造背景下產生的巖漿侵入-基底隆升-變質核雜巖(或基底斷隆)三位壹體的構造,成為整體上控制金礦床密集區的構造系統。關於金礦床分類,Wanget al.(1989)將華北地臺的金礦按成因分為:沈積變質型、變質熱液型、混合熱液型、巖漿熱液型、火山熱液型、多期疊加型、伴生型和砂金型等。Zhou et al.(2002)把中國金礦床劃分為:主要類型為造山型金礦,其次為矽卡巖型/斑巖型銅-金礦床、卡林型金礦床、淺成低溫熱液型金礦床和砂礦床等。Nie et al.(2002)將包頭-白雲鄂博地區的金礦床按容礦圍巖分為:(1)產於太古宙高級變質巖中的金礦床,如十八頃壕、老羊壕、後石花等;(2)產於元古宙淺變質沈積巖中的金礦床,如賽烏素、常山壕、幹斯陶勒蓋等;(3)產於或與海西期堿性侵入體有關的金礦床,如哈達門溝、東夥房、鹿場等。李宏臣(2001)把華北克拉通北緣金礦床劃分出9種類型:太古宙矽鐵建造同生金礦、元古宙鈣矽質巖同生金礦、糜棱巖型金礦、糜棱巖帶中石英脈型金礦、糜棱巖帶中堿性巖金礦、糜棱巖帶中花崗巖金礦、糜棱巖帶中火山-次火山巖金礦、巖漿巖型金礦和陸相火山巖型金礦床,金礦床形成主要受韌性剪切帶控制。李鐘山等(2004)將華北克拉通北緣的金礦分為3大類7亞類,侵入巖漿熱液型金礦床(重熔巖漿熱液亞類、同熔巖漿熱液亞類)、火山-次火山熱液型金礦床(火山熱液型亞類、次火山熱液型亞類)和沈積-改造型金礦床(變質熱液型亞類、變質改造型亞類、淺成低溫滲濾熱液型亞類)。王義文(1992)將華北克拉通北緣產出的金礦床劃分為太古宙綠巖建造金礦床(夾皮溝、排山樓、南龍王廟、金廠峪等)、元古宙濁積巖建造金礦床(白雲、四道溝、貓嶺等)和鉀質蝕變巖型金礦床(張家口、烏拉山等);王有誌(1992)將華北克拉通北緣金礦劃分為石英脈型、石英脈-蝕變巖型、蝕變巖型、斑巖型、火山巖型。

總之,華北克拉通產出的金礦床主要沿克拉通邊緣分布,包括北緣金礦帶、東緣金礦集中區(吉南-遼東、膠東)和西南緣(秦嶺、小秦嶺)金礦帶,呈 “金鑲邊”(圖1-3)。華北克拉通北緣的金礦床表現為 “帶狀展布,分段集中,賦礦圍巖老,成礦時代新” 的特點,主要呈近EW向沿陰山-燕山邊緣隆起帶展布(圖1-2),成礦物質常常是多源的,且常常具有 “成礦物質來源老,礦床定位年齡新” 的特點。成礦作用往往經過長期的、多期地質作用的疊加,具有明顯的繼承性特點。

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