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第一章 前寒武纪变质基底及对 金矿密集区的制约 小秦岭、冀北和胶北等三个金矿密集区均位于前寒武纪变质基底分布区内或其周边，二 者在空间上呈现出非常密切的关系。这种空间关系可能由三方面的原因造成，第一，前寒 武纪变质基底形成过程中有同生或准同生金矿床的形成，时间上的同步造成金矿床与变质 基底构造事件影响下，形成优化空间上的共生关系；第二，变质基底形成以后，在后期热 的构造空间，这种构造空间在变质基底中突出地表现为韧 脆性剪切带和变质核杂岩形成过 程中的滑脱面，它们有利于金的沉淀与富集，因而也造成金矿床与变质基底空间位置的重 叠；第三，变质基底作为后期活化再造的花岗质岩浆的物源，与花岗岩共同从深部地壳抬 升到浅部地壳因而与花岗质岩浆活动有关的金矿化发生在花岗岩与变质基底的接触带，这 样，造成金矿床与变质基底的紧密共生。为了说明前寒武纪变质基底与金矿密集区在时间、 空间和成因上的内在联系，本章将分别阐述小秦岭、冀北（张宣地区）和胶北等三个地区 前寒武纪变质基底的基本特征和重要热 构造事件的演化序列。 第一节 小秦岭前寒武纪变质基底 小秦岭是以北大湖峪部的太要武家山断裂和南部的巡马道 小河 周家山断裂所围限 的腰果形地质体，面积仅约千余平方公里。地质体主要由经受角闪岩相变质为主的变质基 底组成，俗称“太华群”。在太华群内分布有文峪、娘娘山、华山、老牛山等规模较大的燕 山期花岗岩和其它时代、性质不同的规模较小的岩浆岩体（图 太华群是华北陆块南缘，豫陕一带前寒武纪变质基底的统称。其时代主要依据登封一 带太华群中所获得的年龄资料（如等时线年龄， 李曙光等， ， 李志昌，而归入新太古代。但迄今为止，小秦岭太华群尚未获得令人信服 的太古宙年龄资料。黎世美等最新研究报告中汇总了该区同位素年龄结果，但也不能提 供表壳岩形成时代的科学证据。 小秦岭的前寒武纪变质基底，包含了两大成因岩石类型，一类属于地层系统的表壳岩， 另一类属于古老的经受变质、变形的深成侵入体。侵入体与表壳岩所占面积之比约为 从整个变质基底的岩石组合特点判断，应归入花岗岩 绿岩组合（胡受奚等，； 李 俊 建 等；黎世美等，，。经笔者实地考察，小秦岭前寒武纪变质基底的双层结构十分 明显，其下层由质片麻岩和太华群中由镁铁质火山岩组成的“金硐岔组”（又称闾家 峪组）所组成，系一套斜长角闪岩 片麻岩组合的变质结晶地壳；而上层为一套富铝、富碳 的变质沉积地壳，具有孔兹岩系组合特点。下层占据小秦岭的轴部，上层分布在小秦岭地 黎世美、黄建军等，小秦岭地区花岗岩 绿岩地体金矿地质特征及找矿靶区预测研究报告， 区的南北两侧。迄今为止，该区的金矿床，特别是规模较大的金矿床主要分布在斜长角闪 片麻岩组成的下层结构中。这一规律现象在所 岩研究的三个金矿密集区均可发现。 一、斜长角闪岩 片麻岩组合 片麻岩小秦岭的斜长角闪岩组合是该区最重要的金矿床围岩组合。该组合由表壳岩和 质片麻岩所组成。我们讨论的变质基底与金矿密集区的关系，实质上就是要解决这一 岩石组合与金矿的联系问题。 斜长角闪岩 组成小秦岭轴部的斜长角闪片麻岩组合中，斜长角闪岩属于表壳岩系列，前人认为岩 原岩属镁铁质火山岩，多将；李俊建其归于太华群下部，或称闾家峪组（林宝钦等， 等，或称金硐岔组（黎世美等，。但无论在闾家峪还是在金硐岔，建组地点的 质片麻岩中呈规模不等的包体存在，很难建立完斜长角闪岩均在整的地层层序，以 “组”级地层单元命名不是很恰当的。因此，本文恢复早期秦岭区测队的使用名称，以下太 华亚群统称本区下层基底结构中的表壳岩系统。 根据李俊建等（资料，下太华亚群中主要岩石类型为斜长角闪岩及少量角闪岩。 原岩主要为大陆拉斑玄武岩。 质片麻岩 质片麻岩构成斜长角闪岩 片麻岩组合的主体，早期研究报告中曾将这部分片麻 岩视为地层，随着研究工作的深入，已逐步认识到这些片麻岩的主体属于古深成侵入体。小 秦岭的这类片麻岩一般具有中到中粗粒花岗变晶结构、片麻状构造，主要矿物组合为斜长 石、石英、云母和少量角闪石。根据主要元素成分换算的标准矿物，在奥康诺图解上投影， 集中分布于奥长花岗岩区，部分落在英云闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩区（图 本区质片麻岩受到伟晶岩脉 体的注入，成为宏观上一大特色。伟晶岩 脉由粗粒伟晶状微斜长石、石英、斜长 石组成，呈脉状或不规则状穿切片麻岩。 在小秦岭地区伟晶岩脉活动几乎遍及全 岩浆侵区， 它是继入以后的又一次 构早期热造事件的产物。 二、上太华亚群孔兹岩系 构成变质基底上层结构的岩石组合 主要为一套变质沉积岩。在地层划分和 命名上多有分歧。但一致的意见是将由 石英岩、夕线石片麻岩、石墨长石片麻岩 组成的观音堂组划为上亚群的最下部， 小秦岭太古图宙质片麻岩的 而将由钙镁质大理岩组成的焕池峪组置图 （据李俊健等， 于最上部。二者之间除部分不属于地层 一奥长花岗岩；花岗岩； 一英云闪长岩； 系统的侵入岩（已强烈变形）和构造岩应 一石英二长岩一花岗闪长岩； 剔除外，保留的主要为变粒岩、浅粒岩和 磁铁石英岩。因此上太华亚群呈现一套由碎屑岩为主过渡为以碳酸盐岩为主的沉积序列特 征，且其中富含石墨、夕线石、石榴子石，具有孔兹岩系沉积岩组合特点。 上、下亚群之间见不到原始不整合接触关系，而代之为强烈变形或层间滑脱。二者之 间多已被质片麻岩所焊接，而在陕西善车峪剖面，上、下亚群之间贯入伟晶岩。伟晶 岩中夹有斜长角闪岩岩块，辉长辉绿岩脉又贯入伟晶岩。显然构造活这一界面受到长期热 动影响。下文介绍的同位素测年资料和变质核杂岩的构造分析，将证明这一界面受到长约 构造事件改造，是的多期热本区地壳演化和成矿作用的缩影。 三、变质基底中新的同位素测年结果 由于斜长角闪岩的分析结果尚未最终完成，难以讨论它的时代和演化问题，现 就测定的片麻岩和伟晶岩的年龄结果作一介绍。 片麻状黑云母花岗岩（ 样品采于河南省灵宝金矿金硐岔矿区号脉号坑内，岩石为黑云母花岗岩，具片麻 状构造，岩性与周围出露的大面积片麻岩相同。样品新鲜，代表性好。 岩石样品中分选出来的锆石群中的个颗粒锆石，均为紫红色透明短柱状，结晶不太 完好，晶棱晶面均不清楚（图版 测定方法为单颗粒锆石化学法，测和图定结果分别见表年龄 为 表金硐岔矿区片麻同位素年龄测定结果状黑云母花岗岩（锆石 表中括号内数值为号余表类同。测试误差值，数据隐含 谐和线年龄值为 伟晶岩 号检查站南伟晶岩露头样品采自金硐岔矿区区，分选出了两粒自形程度较好的晶体 （图版测定结果（表）表明，锆石的三组表面年龄， 图 同位素年龄为， 精度较）非常接近，样品落在谐和线上， 高 。 地质解释 所测片麻状黑云年龄可分别代表两类岩石中锆石的形成时母花岗岩和伟晶岩的 图同位素年龄谐和金硐岔矿区片麻状黑云母花岗岩锆石图 图金硐锆石岔矿区伟晶岩（同位素年龄谐和图 代，即反映了黑云母花岗岩和伟晶岩的形成时代。伟晶岩的侵入滞后于黑云母花岗岩约 ，它们应属于两期热事件的产物。 片麻状黑质花岗岩系列，而应归年龄表明，它不属于太古宙云母花岗岩的 质花岗岩浆活动的产物。迄今为入早元古代止，本区未获得＞的花岗岩的 年龄资料，至少说明太古宙的岩浆活动不甚强烈。相反，本区早元古代受到的热事件影 响 （包括的伟晶岩的的黑云母花岗岩的侵入和形成）却是十分明显 谐和线年龄值为 的。这与地处华北陆台北缘的张宣地区和陆台东部的胶北地区热事件存在显著差异。但使 左右的人感到惊异的是，内蒙古集宁一带也有小秦岭地区伟晶岩的强烈活动，陆台 南北两缘相距近千公里，却有同样性质同一时代的岩浆活动产物，说明华北陆台在吕梁 中条活动（）期间克拉通化过程中南、北两缘的部分相似性。 第二节 冀北（张宣地区）前寒武纪变质基底 张宣地区处在华北陆台北缘，太古宙变质基底曾称为“桑干群”、“崇礼群”、“崇礼杂 岩”等。现据地层典的意见，将冀晋内蒙古交界的太古宙变质基底统称为“桑干杂岩”。在 张宣地区它，的宽约范围内。桑展布崇礼于尚义赤城大断裂以南长 干杂岩的主体系一套酸性侵入杂岩体，它由不同时期、不同成分和不同变质程度的花岗岩 所组成。麻粒岩相表壳岩在已片理化的花岗岩中呈规模不等的包体或残块存在。由于遭受 了强烈的构造活动、区域变质作用和混合岩化作用，造成了该区多期的变质与变形。区内 变质岩石种类复杂、构造形态多样，原始层理及层序难以恢复。 本区地层系统最早曾划为个组，自下而上为西葛峪组、水地庄组、化家营组和涧沟 河组，后又在涧沟河组之上划出具孔兹岩系特征的艾家沟组。年河北地矿局第三地质 万区调工作中，队在进行采用构造 岩石组合填图法，将原先划分的西葛峪组、化家营 组作为古深成侵入体，其余地层系统仍保留。新的地层系统为涧沟河组、水地庄组和艾家 沟组。 作者经过实地调查后认为，区内绝大部分变质岩是不同时期、不同类型的岩浆侵入体， 经过变质变形改造而成为片麻岩的。除艾家沟一带保存的表壳岩规模稍大外，其它地点的 表壳岩主要呈规模较小、形态多样的包体分布于片麻岩中，系一套深变质的麻粒岩片麻岩 组合。依据露头情况很难恢复表壳岩的层序。露头尺度所见“层理”，实际上多为后期构造 的面理。显然，对这套变质杂岩再按群、组、段的叠置地层法建立地层序列将有较大的随 意性和主观性。但为了和相邻地区的构造 岩石组合划分相一致，本文将艾家沟组从桑干杂 岩中划出并建立艾家沟岩组，它是一套具孔兹岩系特征的副变质岩组成的表壳岩，岩性主 要为含石墨黑云斜长片麻岩、含石墨斜长变粒岩和大理岩，而桑干杂岩中表壳岩主体是镁 铁质火山岩和 同位素年龄测 表金硐岔矿区伟晶岩 锆石定结果 在研究本区金矿地质时，将太古宙变质基底划分为西葛峪钾长花岗片麻岩王魁元等 区、水地庄英云闪长片麻岩区、小营盘 水晶屯构造变质杂岩带、崇礼花岗闪长片麻岩区和 后沟偏碱性杂岩带等五个构造亚区。这种划分突出了每个构造分区中占优势水泉沟的岩石 组合，如西葛峪一带原先所划的西葛峪组，实际上主体为片麻理化了的钾长花岗岩，水地 庄一带则为英云闪长片麻岩所占据。中科院地质所的一批研究者对本区变质基底做过翔实 ，提出了高压麻粒的研究工作，继沃麻坑一带发现高压麻粒岩相岩石后（翟明国等， 岩相混杂岩带的认识。他们将本区沃麻坑一带的高压麻粒岩与怀安蔓菁沟一带的高压麻粒 岩联系起来，形成一个北东走、 长 达向的宽的混杂岩带，该带以南的西葛峪为 将碰撞钾长花岗岩分布区，碰撞带以北则为麻粒岩 片麻岩深变质带。而王仁民等（ 沃麻坑一带高压麻粒岩作为东西高压麻粒岩带的一部分，怀安蔓菁沟则为另一北东走向高 压麻粒岩带的组成部分，对构造区的划分与中科院地质所的大相径庭。上述不同认识既反 映了近年来研究工作的不断进展，也说明麻粒岩相区复杂的地质背景。 张宣地区前寒武纪变质基底像小秦岭一样具有双层结构特点，所不同的是前者变质程 度更深，达麻粒岩相；而上层结构孔兹岩系的分布面积较小。本文将下层变质结晶基底称 为桑干杂岩，主要为一套麻粒岩 片麻岩组合，而上层结构的孔兹岩系从桑干杂岩中划出，称 为艾家沟岩组相当于邻区的集宁岩群的一部分。双层结构基底在区域上的展布见图 一、麻粒岩 片麻岩组合桑干杂岩 张宣地区的桑干杂岩由麻粒岩 片麻岩组合组成，主体是太古宙晚期一元古宙初期的深 成花岗岩，由于经受了多期强烈变质、变形，普遍发育片麻理构造。片麻岩中分布规模不 等的基性麻粒岩和铁建造，其中的麻粒岩成因较复杂。由于缺少鉴别喷出成因的结构和构 造标志，系表壳岩还是侵入体多有争论。从同位素年代学和示踪资料判断，呈包体出现的 基性麻粒岩既有前花岗岩侵入期的，也有同侵入甚至后侵入期但遭受强烈变形的基性岩石 （朱志澄等译，；王楫等，桑干杂岩所在地区可划分出三个构造亚区一是崇 礼赤城断裂以南，常峪口 张全庄糜棱岩带以北，称为崇礼深变质岩区，大体上包括原涧沟 河组和化家营组，是张宣金矿床主要分布地区之一；二是常峪口 张全庄糜棱岩带以南原水 地庄组分布区，系英云闪长质片麻岩分布区；再向南原西葛峪组分布区，则为钾长花岗片 麻岩所占据。后两个区主要由两套性质不同，但侵入时代相近的深成侵入体所组成。 （一）崇礼深变质麻粒岩 片麻岩区 该区为桑干杂岩分布面积最大的地区，北为崇礼 赤城大断裂， 南为常峪口 张全庄糜棱 ， 宽岩带。该区呈近东西向延长，出露长约约，偏北部有偏碱性正长岩侵入体。 水晶屯一线是两个金矿床侵入体南接触带和小营盘密集分布地带。 对该区以上（王仁民的基本组成的认识存在较大分歧。有人认为基性变质岩系占 等，，有的则认为系一套复杂的杂岩带（王魁元等，，主体是酸性深成侵入体。 我们的基本认识是，本区具有高级区的许多共同特点，但后期岩浆活动强烈，使本来已经 很复杂的地质状况变得更加复杂。基本的岩石组合至少显示两期重大地质事件的影响早 期基性麻粒岩原岩的形成，晚期紫苏花岗岩和岩套的侵入。在岩套形 王魁元等，燕辽地区花岗岩 绿岩地体金矿类型、控矿条件及靶区预测研究报告， 成以后，仍具有一定规模的张全庄糜棱岩带以南并没有本辉长岩体的侵入。本区与常峪 质的差别，主体是由深成花岗岩组成的片麻岩，麻粒岩主要呈规模不等的包体赋存于片麻 岩之中。 （二）水地庄英云闪长片麻岩 麻粒岩区 该区范围西起西望山、东望山和青边口，东至水地庄，北部为常峪口 张全庄糜棱岩带 所截，南部为西葛峪片麻岩区，面积约 水地庄片麻岩区的片麻理和包体长轴表现为一个完整的卵形构造。片麻岩的化学组成 与英云闪长岩及二长花岗岩的相当。表壳岩及其它岩石包体在西望山、东望山和青边口一 带有较大规模分布。主要岩性为二辉麻粒岩、紫苏斜长花岗岩和磁铁石英岩。 （三）西葛峪钾长花岗片麻粒岩区麻岩 本区以钾长花岗片麻岩为主，约占本区面积的的， 此外有包体。钾长花岗片 麻岩在颜色上可分为两类一类是灰白色，另一类是红色。前者规模较大，后者则以众多 小规模侵入体为特征，且侵入在前者中，但它们的矿物成分基本相同。主要由条纹长石 、 石、斜长石英）及少量黑云母、石榴子石和角 闪石组成。 钾长花岗岩的化学组成以富钾为明显特点，，图中样品点在 均落入花岗岩区；并具有稀土元素总量高、轻重稀土之间分馏程度大、轻稀土明显富集的 曾详细研究过此类花岗岩的地球化学特特点。李永刚等（点，认为它们属后碰撞型 花岗岩，值低，多小于 （四）桑干杂岩同位素年代学及地球化学的新成果 近年来我所和有关单位的地质同行在本区及邻区获得了一系列同位素测年成果，现将 这些成果汇总列于表 我们在研究工作中对桑干杂岩中的片麻岩和基性麻粒岩也作了年代学和同位素示 踪研究工作，现将新的成果简介如下。 片麻岩的年龄 （ 奥长花岗 岩在张宣西望山和盘长河沟（采样位置参见图） 、分别采集了 （英云闪长片麻岩） 和（英云闪长片麻岩）等三件样品，这三件样品中所含锆 石具有十分相似的表观特征均为浅黄色、浅紫红色和无色透明的短圆柱状、浑圆状晶体， 。 应表面遭受过明显熔蚀圆化（图版用同位素化学稀释法各测定了两粒 锆石样品，共获得组同位素年龄值（表组年龄值在谐和图。 这上基本构成 一条不 （ 图。该数值与前人结果 一致线，与谐和线的上在误交点年龄为 差范围内接近。 测试样品的主要元素，稀土元素图谱见图。 应及稀土元素含量列于表 用与左同位素示踪资料右对比， 仅相测年资料差（与表， 样 品的值（用年龄计算）。这些特征表明，样品的均为正值（图年龄可 代表岩浆结晶年龄。岩浆岩的源岩没有很大的为代表） ， 表示初始地壳滞留年龄值（以 地壳从地幔形成后很快又受到深熔而形成英云闪长质奥长花岗质岩浆。 表桑干杂岩、恒山杂岩同位素年龄数据表 同位素年龄 表张宣地区质岩石（ 锆石测定结果 号数据谐和线年龄值点，上交点年龄值 张宣地图区质岩石（锆石同位素年龄谐和图 张宣地区古酸性侵人体的主要元素组成表 张宣地区古酸性侵入体的稀土元素组表成（ 与表张宣花值岗质片麻岩的比较 图张宣花岗质片麻岩 图张宣地区酸性侵入体稀土元素地球化学特的图征解 西望山奥长时，花岗岩西望山紫苏作图得到的值为左右＋花岗岩 涧沟河英云闪长岩（承德紫苏 花岗岩 麻粒岩的特征 在涧沟河、水地庄、西望山、西葛峪和沃麻坑分别采集了件样品做同位素研 分析结果列于表， 其值及特点是值均较高， 前者平均 为，后者为，与我国基性麻粒岩平均值（ （陆松年等， ）较接近。至从， 均值为。 由于所计同位素参算的 数相互偏离较大，因而不能构成同一等时线给出年龄。这些同位素参数的相互偏离可能有 两种主要原因一是同期同源岩浆受到地壳不同程度的混染，二是不同期岩浆活动的反映。 参照所测样品的稀土元素资料和邻区的研究成果，可以认为，张宣地区在中太古代甚至更 古老的时期就已有基性岩浆活动。 沈其韩等 （在西望山一带获得了一组较好的基性麻粒岩的等时线年龄（表 图。原作者认为代表了表壳岩的地层年龄。但这一组等时线年龄值 的均值与前述的片麻岩的年龄和值十分接近。倘若这些基性岩为喷出地 表的表壳岩，何以能够与同期的深成侵入体共处地壳的同一空间是否以这类基性岩作为 深成酸性侵入体同期的侵入岩更适合这一涉及桑干表壳岩的界定及时代的问题需要进一 步研究。 。这些究，采样点位置参见图，属于铁镁质样品的主要元素化学成分相近（表 岩石；稀土元素总量较低，轻、重稀土元素分异不明显，铕为正异常或不明显的负异常 （ 表，图，表现出幔源或受到轻微大陆壳混染的铁镁质岩石的特征。 表张宣地区桑干杂岩中麻粒岩包体的主要元素组成 ） 表张宣地区桑干杂岩中麻粒岩包体的稀土元素组成 图河北张宣地区太古宙铁镁质岩石稀土元素图谱 西葛峪麻粒岩一水地庄麻粒岩西望山麻粒岩（ 涧沟河麻粒岩（（赤城）沃麻坑麻粒岩 表张宣地区桑干杂岩基性麻粒岩分析结果 表同位素分析结果 据沈其韩等， 图全岩等时线图 （据沈其韩等， 的在图全岩等时线图上，样品的点位稍有偏离， 个样品（如全部进行计算，年龄结果为 ， 士 如个样品（进行计除外），其结果为算 二、上艾家沟岩组层基底结构 本岩区赤城县炮梁乡附近，发育了一套富铝片麻岩，前人称艾家沟组，置于桑干杂岩 表壳岩层序的顶部。本文将该组从桑干杂岩中单独划出，称为艾家沟岩组，认为是和邻区 集宁岩群形成时代相当的孔兹岩系，组成变质基底的上层结构。 艾家沟岩组与桑干杂岩的岩石组合差异极大，后者是深成侵入片麻岩占优势，其中包 裹着规模不等、形态各异的以镁铁质麻粒岩为主的包体。而在艾家沟岩组分布区，深成侵 入体较少，主要为一套副变质岩，按岩性组合可分为三类。第一组合为斜长角闪岩、角闪 斜长片麻岩夹磁铁石英岩，原岩为凝灰岩、泥砂质岩和含铁石英岩。片麻岩中的似层状或 透镜状磁铁石英岩，厚度可达数米，局部富集地段可以民采。第二组合为一套含榴角闪斜 长片麻岩、黑云斜长片麻岩、石墨片麻岩和大理岩。原岩系泥砂质岩、含炭泥质岩和碳酸 盐岩石。第三组合主要为含夕线石榴斜长片麻岩、石墨变粒岩、石墨黑云片麻岩等。石墨 片麻岩和石墨变粒岩与富铝夕线石片麻岩呈互层产出。石墨矿层厚度达百米以上，延伸稳 定，长达数公里，已构成工业矿床。该组合最能体现孔兹岩系特点，它以富铝、富碳的副 变质岩为主，变质程度可达高角闪岩至麻粒岩相。 虽然本岩区分布面积仅左右，但一套富铝孔兹岩系的存在表明，张宣地区和邻 区的集宁兴和桑干杂岩、集宁岩群及小秦岭的下、上太华亚群及下节论述的胶北的胶东岩 群、荆山群／粉子山群一样，深变质基底均显示双层结构的模式特点，而金矿床主要赋存于 双层结构的下部变质基底中。所以艾家沟岩组的建立是很必要的。本区与集宁地区相比，艾 家沟岩组的规模比集宁岩群小得多，这与张宣地区剥蚀深度更大，上部变质基底保存较少 有关。 根据上述分析，可将张宣地区变质基底特点小结如下 张宣地区变质基底由桑干杂岩和艾家沟岩组组成，形成双层结构模式。双层结构 片麻的下层系麻粒岩岩组合，主体是深成侵入体形成的片麻岩；麻粒岩相表壳岩以铁镁质 岩浆岩为主，呈规模不等的包体赋存于片麻岩之中。而上层则为孔兹岩系，是具有早期沉 积盖层性质的相对稳定盆地中的沉积地层，但变质程度已达高角闪岩相至麻粒岩相。变质 片麻岩组合基底中，以下层麻粒岩中赋存的金矿床数量为多且规模大。 全区按构造 岩石组合特点，划分出崇礼、水地庄、西葛峪和艾家沟四个区，前三 区为桑干杂岩分布区，艾家沟区则为孔兹岩系所占据。崇礼、水地庄和西葛峪等三区虽然 岩片麻岩的组成特点有差异，但都被同期不同演化阶段的套所占据，片麻岩中的表壳 岩有相近的特点，不能将张宣地区再分为二个古老的“地体”。 ）根据地质、地球化学和同位素年龄资料，可将张宣地区早前寒武纪重大地质事件 年代格架建立如下（表 表张宣地区早前寒武纪重大地质事件年代格架 第三节 胶北早前寒武纪变质基底 胶北金矿密集区曾习称为“胶东金矿密集区”，而“胶东”则系引用“胶东半岛”这一 地理名称。但实际上“胶东金矿密集区”与“胶东半岛”在地理分布范围上仍略有差异。本 书根据山东地矿局地层分区的意见（张增，以王台奇等，五莲为界，北为胶北前寒 武纪地层小区，南为胶南地层小区。分布在胶北地层小区的诸多金矿床构成胶北金矿密集 区，它是我国最重要的金矿密集区，也是目前探明、保有、新增储量最大的成矿区。全国 处特大型金矿，已探明的胶北就占有处（罗镇宽等， ；此外，胶北还有大型金 矿床十余处，中小型金矿床几十处。近十多年来，胶北金矿地质研究取得了许多重要成果， 数百篇研究论文和许多专著相继问世。 胶北金矿床和早前寒武纪花岗岩 绿岩带及中生代壳源深熔花岗岩有不可分割的成生 地质热事件作用认为该区金矿床是三个大的地质历史 联系。杨敏之等 的结果太古宙 早元古代矿源层的形成壳源深，早元古代末区域变质作用和中生代时期绿岩带的强烈改造 脉岩形成及成矿熔花岗岩作用。 本节重点阐述胶北早前寒武纪变质基底的特征及重要热 构造事件的时序。中生代深熔 花岗岩及成矿作用特点将分别在第二章和第三章予以介绍。 一、胶北早前寒武纪地层序列 ）的意根据山东地矿局地层清理小组张增奇等（见，胶北早前寒武纪地层包括太 古宙胶东岩群和早元古代的荆山群／粉子山群。清理后的胶东岩群废弃了原来的英庄夼组， 自下而上仅包括唐家庄、齐山和林家寨等三个岩组。实际上，胶东岩群作为地层单元是很 以上为早前寒武纪花岗质片麻岩所占据，表勉强的，在整个胶东变质岩区，几乎壳岩 呈包体形式赋存在片麻岩中，构成典型的斜长角闪岩 片麻岩岩石组合。这一组合具有花岗 岩绿岩带的特征。与前述小秦岭和张宣地区相似，以包体形式赋存在片麻岩中的表壳岩主 要由变质的镁铁质火山岩组成，虽然露头区表壳岩岩性有所差异，但要建立具有上、下层 位关系的地层系统是比较困难的。本文作者不主张在这类变质、变形强烈的地区在岩群之 下建立岩组，而将片麻岩中的表壳岩系统统称为胶东岩群。 在斜长角闪岩 片麻岩组合的周边，南有变质较深的荆山群出露，北有变质较浅的粉子 山群出露。二者之间的层位关系争论已久。一种意见认为荆山群的变质程度高于粉子山群， 在地壳剖面结构上，荆山群应处于更下层的位置，因此荆山群的时代可能老于粉子山群；另 一种意见认为荆山群与粉子山群在原岩建造及含矿性方面颇具相似性，二者只是由于所处 构造位置不同而造成变质相的差异，它们可能是同时异相的产物。 目前我们没有足够的科学根据支持上述两种分歧意见的任何一方。考虑到山东地层清 理小组的权威性，在地层系统上接受张增奇等的划分意见。但文中仍介绍了我们的研究成 果，供今后工作中参考。 二、胶北早前寒武纪变质基底的双层结构 胶北早前寒武纪变质基底像小秦岭、张宣。 下地区一样，具有双层结构特征（图 层为斜长角闪岩 片麻岩组合的变质结晶地壳，上层由富铝、富碳的变质沉积地壳组成，为 一套孔兹岩系。虽然不像小秦岭那样，金矿床主要集中在下层，但就本区两类结构对比，下 层中的金矿床仍多于上层。 （一）下层基底结构的斜长角闪岩 片麻岩组合 以栖霞县为中心的斜质片麻岩，斜长角闪岩、角片麻岩组合，其主体为长角闪岩 闪石岩、变粒岩等多呈规模不等的包体散布在片麻岩中。这些包体成分复杂，但以斜长角 闪岩为主，包体除主要为表壳岩外，还包括不同时代的遭受变质和变形的侵入体。 片麻岩 下层基底结构中的片麻岩曾作为地层系统归入原胶东群。随着研究工作的深入，已将 这部分具有片麻理构造的深成侵入体从地层系统中予以剔除。从野外调查和已获得的年龄 资料分析，胶北基底中的片麻岩包含了不同时代、不同性质的花岗岩侵入体，但目前的研 究程度不能按单元、超单元对其进行划分。根据同位素年龄资料，胶北早前寒武纪至少可 杨敏之等，胶东花岗岩 绿岩地体金矿床类型、成矿模式、找矿方向， 划分三期花岗岩侵入事件。 第一期发生在中太古代末至新太古代初期，以上曲家村英云闪长岩体为代表，微量锆 石 同 年龄（王来明，原文未注误差值）。我们用单颗粒锆石等，为 ，图。采自位素稀释法验证后获得了相近的结果（表上曲家村北的灰白色条 纹状英中的锆石多为紫红色或紫褐色透明柱状晶体，其长／宽为云闪长岩 （ ，表面均发生了较强的熔蚀圆，用同位素稀释法测定的年龄为化（图版 用表面年龄蒸发法测得。该类锆石的形成年龄应该是代表为 第一期岩浆事件发生的时代。另外，该样品中有极少数锆石为紫红色不规则粒状，表面亦 ，受强烈熔蚀圆化（图版， 其表面年龄为这可能是第一期岩 体受第二期英为分析计算的（表云闪长岩浆作用影响的反映。全岩 年龄值接近，暗示本区， 与所获得的早期英云闪长岩可能为地幔部分熔融的产物， 或者地幔形成玄武质岩浆后，快又产生部分熔融，造成英云闪长岩的上侵。 表胶北栖霞县上曲家村英云闪长岩锆石同位素年龄测定结果 该样品用蒸发法测得的表面年龄为 号数据点谐和线年号龄值 数据点上交点年龄值 表胶北（栖霞） 质片麻岩分析结果 样品由地矿部天津地质矿产研究所同位素室分析。 图胶锆石同位素年北栖龄谐霞和图上曲家村英云闪长岩 该样品中锆石年龄者为主，其蒸发法年龄为群以 第二期英云闪长岩发生在新太古代晚期，已知的侵入体出露在上曲家村英云闪长岩之 南和（王来明等，（图。 微量 锆石年 龄 分别 为 。 年龄为，第三期花岗岩形成于早元古代晚期，单颗粒锆石发现于栖 霞）和富县城以东骂阵口一带，现为条带状花岗质片麻岩。它以富 为特征（表，稀土元素图谱呈现右倾和铕明显亏 （损的特点（图表 。单颗粒锆石同位素和表测年结果见图。从骂阵口花岗质片麻岩中 选出的测年矿物锆石，呈紫红色透明柱状、不规则状和浅紫红色半透明不规则状，表面熔 蚀圆化强烈（图版，测得四组锆石的同位素年龄是不谐和的，其数据点组 成的不一致线与谐和线的上交点年龄为，代表原花岗岩的形成年龄，与 ， 见表） 的时差为。上述地球化学特征表明骂阵口早元古代花岗岩应 为地壳深熔产物。 ）胶 表 北（栖质片麻岩化学分析结果（ 样品由地矿部天津地质矿产研究所化验室分析 图栖霞地区质片麻岩采样位置图 据王来明等， 一太古宙英云闪长岩； 一第四系；一下元古界荆山群一下元古界粉子山群 太古宇胶东群一断裂同位素年龄取样点； 表胶北（栖霞）质片麻岩稀土元素分析结果 ，样品由地岩性及地点同表矿部国家测试中心分析。 根据现有资料，胶北早前寒武纪变质基底中的片麻岩至少可以分为三期，分别为中太 新太古代早期、新太古代晚期和早元古代晚期古代末期。在主要元素成分演化上具有从 。但每一期侵入活动必然包括更复杂和早到晚，增加的趋势 （见表的演化 趋势，只是目前的研究程度还不能揭示每期侵入活动的演化细节。 质岩石稀土元素配分模 图胶北早元古代 式图 （ （十 八盘 ） （十八盘） ； 骂阵口）； 栖霞骂阵口花岗片麻岩（锆石 同位素年龄谐和图 图 上交点年龄值为； 下交点年龄值为 笔者等曾在栖霞十八盘采集一“浅色岩”标本，呈脉状赋存于十八盘英云闪长岩中，野 外定命为奥长花岗岩，但主要元素与稀土元仅为素均出现异常，主要元素中 而稀土元素总量则达到高达，是富稀土元素的样品。由于课 题组于年底才获得分析结果，对该样品的地质意义正在进一步研究中。 斜长角闪岩 在胶北早前寒武纪斜长角闪岩 片麻岩组合中，除少数地点外，斜长角闪岩主要呈露头 尺度的包体赋存在片麻岩中（图版。这些斜长角闪岩及少量角闪岩在化学成分上差 异很大，从超铁镁质到铁镁质（表， 但未出现富的科马提岩应有的主要元素特 征。稀土元素则体现超铁镁一铁镁质岩石一般具有的稀土元素总量低、图谱曲线平直、铕 异常不明显的。 而特点（图， 表分析资料则表明它们具有复杂的成因 第一， 它们的同位素参数值，特别是样品的初始比值 和值相差悬殊，说 明不是同时、同源样品，因而不能构成等时线；第二，样品的值变从 化到，清楚地表明其成因的复杂性； 件斜长角闪岩类样品的可以归为组 一组最老的样品＞，第二组在前后，第三组，最年轻的则为 （ 表。 从胶北年龄图谱中 （图 可以看出，胶北地区肯定存在中太古代（ 甚至古太古代（的地壳，由于这些先存的古老地壳的存在，造成对 后期壳 幔分离产物的不均一混染，是形成本区所测样品值离散的主要原因。值得注意 栖霞骂 锆石同位素年龄测定结果 表阵口花岗片麻岩（ 表胶北（栖霞）变质基底中变质（超）镁铁质岩石化学分析结果 样品由地矿部天津地质矿产研究所化验室分析。 胶北（栖霞）变质基底中变表质（超）铁镁质岩石稀土元素分析结果 岩性及地点，样品由地矿部国家测试中心分析。同表 ，这类超铁镁质给出岩的值应的是角闪岩样品了较新的值（接近 的年龄，它的形成时代，联系到前述骂阵口花岗质片麻岩有理由推测本 区在早元古构造事件的发生。这期事件为中生代玲珑花岗岩代晚期尚有一次十分强烈的热 的形成提供了重要物源。对此，下文还将详细讨论。 图胶北（栖霞）变质基底中变质（超）铁镁质岩石稀土元素配分模式图 （二）上层基底结构的孔兹岩系 据张增奇等资料（，组成上层基底结构的荆山群和粉子山群属于早元古代，各分 为个组（表，可能是同期异相产物。 荆山群由一套高铝片岩、大理岩、石墨岩系、片麻岩、透闪透辉岩组成，以富含晶质 石墨矿和高级麻粒岩高角闪岩相为特征。荆山群与下层基底结构的斜长角闪岩 片麻岩的 接触关系均为韧性剪切构造接触。 胶北（栖霞）变质基底中变质（超）铁分析结果表镁质岩石 样品由地矿部天津地质矿产研究所同位素室分析。 粉子山群为一套含铁岩系变粒岩、高铝片岩、大理岩、含石墨岩系，变质程度为低角 闪岩相，与其下的胶东岩群呈韧性剪切接触。 表胶北荆山群与粉子山群地层划分与对比 （据张增奇等， 图胶北同位素年龄谱系 副变质岩年龄为荆山群和粉子山群中锆石年龄数据 通过近几年的区调工作发现，粉子山群与荆山群为韧性剪切接触，二者空间关系因地 而异。在福山塔顶一带见荆山群禄格庄组片岩构造叠置在粉子山群之上。同时，梅华林在 荆山群和粉子山群变质泥质岩中测得轨 迹 （ 图的显示出荆山群与胶东岩群具有 密切的空间共生关系，构造位置上属于同一地质体范畴。粉子山群对于胶东岩群荆山群组 成的地质体具有“异地”性质。荆山群、粉子山群形成以后，胶东岩群 荆山群组成的地质 体逆冲在粉子山群之上。这一结果与福山出露的地质现象一致。 荆山群和粉子山群中已获得众多的同位素年龄资料（见图，除纪壮义等已公布 的年龄数据外，杨敏之等（也获得了新的单颗粒锆石新成果。但锆石赋存的 岩石均为副变质岩，因而这些锆石的年龄最可能代表源区岩石年龄，而不能精确确定 荆山群和粉子山群的地层时代。从现有的同位素年龄和地质资料出发，将二者置于早元古 代是最佳方案。 杨敏之等，胶东花岗岩 绿岩地体金矿床类型、成矿模式、找矿方向， 图胶北荆山群和粉子山群轨迹演化图 第四节 变质基底与金矿的关系 华北的金矿密集区，包括小秦岭、张宣和胶北地区在内，在空间上均与前寒武纪变质 基底有密切的关系。虽然，在成矿定位时间上，金矿地质研究者还有分歧，但金矿与变质 基底的密切联系是有共识的。前人在阐述前寒武纪变质基底的重要性时，多从“矿源层”的 角度去强调。沈保丰等则强调变质基底中的花岗岩 绿岩带与金矿形成关系密切，他们的一 系列研究成果（沈保丰等，深入地探讨了花岗岩 绿岩带的特征及与金矿床时、 空、成因联系。 我们在研究小秦岭等金矿密集区的工作中，就前寒武纪变质基底与金矿之间的关系取 得了下列主要认识。 一、下层基底结构是赋矿重要空间部位 华北陆块大面积分布前寒武纪变质基底，基底中赋存的金矿床空间上的分布是极不均 一的。根据小秦岭等实际资料分析，在具有双层变质基底结构的地区，以下层变质基底结 构的斜长角闪岩 片麻岩组合或麻粒岩 片麻岩组合为赋存金矿床的最佳岩石组合。即使在 双层基底结构不明显的冀东或夹皮沟等金矿密集区，金矿床也赋存在上述组合中。沈保丰 等将这两类组合均归为花岗岩 绿岩带或该带中的一个组成部分。 二、变质基底中初始地壳金丰度对金矿床形成的制约 前人对变质基底中各类岩石金丰度做过大量测定，尽管岩石中金丰度差异极大，且地 区之间也有明显不同，却还是坚持“矿源层”一说。他们不仅将变质基底金丰度高的视为 “矿源层”，原因是可以为成矿作用提供丰富的金；而且将变质基底含金丰度低的也视为 “矿源层”，认为基底中的金已被活化萃取。这种对“矿源层”的分析过于笼统，不能令人 信服。 我们在研究工作中，吸取前人的经验与教训，将成矿物质来 类（详见第四源分为 章），即地幔储源（终极源）、初始成矿源、中间源和直接源等。从地壳演化的角度考虑，前 寒武纪是造壳的主要时期，也是提供初始成矿源的最重要时期。一个地质单元金矿总量主 要取决于初始地壳的规模和初始成矿源的金丰度。形成小秦岭等三个金矿密集区的一个重 要条件是太古宙初始地壳发育，同时初始地壳中金丰度均高 倍于地壳克拉克值的 （见第四章）。这就是说，华北陆块金矿密集区分布的不均一性与前寒武纪初始地壳的规模 及金丰度有着密切的联系。 三、变质基底抬升过程中形成的构造面对金矿床的制约 变质基底中剪切带对金矿床的形成有明显的控制作用。近年来研究成果表明，含金剪 切带通常具有叠加构造的特点，脆性剪切带叠加在较早期的韧性剪切带上，即较晚期的韧 同时形成明显的退变质作用。另一类构造面，即变质核杂岩形成过程中的滑脱面也是重要 的控矿构造。这两类构造面均与基底的构造抬升，即基底的剥露有关。 现在一些研究变质构造的地质界同行比较重视中新生代的变质核杂岩的研究，而对早 期变质基底的剥露现象研究不够，其原因之一是早期构造面受到后期构造的叠加改造不易 辨认，同时确定剪切构造带的运动时间难度太大，同位素年龄很难界定构造形成的时间。但 华北陆块一个不容忽视的事实是无论是太古宙晚期，还是早元古代，都有不整合面存在。不 整合面以上系变质前的沉积岩或未变质沉积盖层，界面以下为不同变质相的变质基底。例 如内蒙古呼和浩特市附近早元古代角闪岩相变质的二道洼群以变质底砾岩不整合在麻粒 岩相变质基底之上（王楫等，；冀北、冀东可发现中元古代长城系常州沟组未变质的 底砾岩不整合在太古宙变质基底之上。这些现象说明华北陆块早前寒武纪变质基底有过不 止一次的构造抬升过程。 华北变质基底的早期构造抬升过程中，不但有较浅层次剪切带叠加在较深层次剪切带 之上，有退变质作用的形成，而且和岩浆活动是同步的。因为华北陆块演化过程中后期的 改造太强烈，我们还不能完全证构造事件就已形成大型明早期热超大型金矿，但早期热 构造事件对金元素的壳内再分配及预富集的作用（如变形分异形成的含金石英细脉，见第 三章第一节）应该是存在的。因此，在今后工作中进一步加强金矿预富集作用的研究，对 变质基底中金矿床分布的不均一性及定位预测将有重要意义。 第二章 金矿成矿作用的时间研究 矿床是地壳演化过程中特定阶段的产物，其定位时代对于矿床成因的确定、成矿过程 各种事件时间维的标定及找矿方向的确定均具有十分重要的理论和实际意义。目前，成矿 时代的研究已成为矿床学、区域地质学和大地构造学中不可缺少的内容。然而，由于矿床 形成的复杂性、多期性和测年方法及对象的局限性，往往对成矿时代产生很大争议。例如 对我国著名的白云鄂博超大型铁 稀土矿床历来有同生和后生之分歧坚。袁忠信等（ 持同生成因说，认为该矿床与海底火山喷气作用有关，成矿时代为中元古代；而赵景德等 通过和
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