太行山北段金矿成矿规律研究.pdf

第 1 3卷第 1 期 1 9 9 8年 3月 华 北 地 质 矿产 杂志 J o u r Ge o l M i n Re s No r t h Ch i n a Vo1 ． 1 3 No． 1 M a r ． 1 99 8 气 3， ／ 一 ① 孙爱群 许传诗 袁万明 石家庄经济 学院 ． f p ； I 李 瑞 罗殿文 河北地勘局 摘要研究表明， 位于阜平幔枝构造北东倾伏端的紫荆关一大河南地区是有利的成矿部位， 成矿物质 主要来自深源，通过地幔热柱一地幔亚热住一幔枝构造多级演化向上运移，并沿途萃取围岩中部分矿 质，在幔枝核部裂隙带、 外围主拆离滑脱带及其上盘盖层裂隙带等有利构造扩容带聚集成矿。 据此， 总 结了金矿的时、空分布规律，归纳了不同层次的成矿模式，指出了新的找矿靶区。 ⋯搀 ⋯造 ， 0 引 言 太行 山区地处华北地块腹地 ，经历了漫长的地史演化 ，记录了丰富多彩的地质信息 ，蕴 藏 有种类 繁多 的地下宝藏 ，吸引了众多 中外地质学家涉足此地 。曾先后 留下 了李希霍 芬 1 8 7 1 、丁文江 1 9 1 3 、山根新次 1 9 2 1 、李四光 1 9 2 2 、赵亚 曾、王竹泉 1 9 2 4 、孙 云铸 1 9 2 4 1 9 3 5 、朱庭 祜、李捷 1 9 2 2． 、王日伦 1 9 2 8 、阮维周 1 9 3 5 、侯 德封 1 9 3 6 、志井田功 1 9 4 2 等众多中外地质学家的考察足迹。 解放后， 地矿、 冶金、 有色、 武 警等系统开展了更为广泛的地质研究和矿产勘查，研究成果数以百计。影响较大的如华北准 地 台 黄汲 清 1 9 4 5 、新 华夏 系 隆起带 李 四光，1 9 6 2 、1 9 7 3 、华 北断 块 张文 佑等 ， 1 9 8 6 、地洼 陈国达，1 9 6 0 、1 9 9 2 ，并开展有多项专题性研究。1 9 8 o 一1 9 8 6 年中国地质科 学院伍家善等对阜平群变质岩系进行了系统研究，出版了中国地质科学院院报 阜平群变质 地质专辑。1 9 9 0 年张春华等编著的 河北早前寒武纪变质作用一书，对太行山区的变质 岩系作 了系统论述。1 9 9 3年谭应佳等著 太行山阜平隆起南部早前寒武纪地质 ， 对阜平地区 前寒武纪地层划分及其研究作了全面阐述。1 9 8 9 年河北省地矿局所著 河北省北京市天津市 区域地质志 对本区的地层建造、 岩浆作用和岩浆岩、区域变质作用和变质岩、 构造地质、 地 壳演化等作了较为全面、系统的总结。此外 ，尚有一些结合矿产勘查的专项研究和不同比例 尺的区域地质调查成果，均为本区的地质、矿产研究奠定了坚实而丰厚 的基础。 随着国民经济的快速发展，为研究陆 内造山带及其对矿产 的控制作用 ，1 9 9 0 年地矿部设 立了重点基础地质研究项 目 “ 太行山构造岩浆带对金属矿的控制研究” 编号 9 0 0 0 6 ，河北 地矿局亦高度重视 ，将其列入河北地矿局 1 9 9 0年科技发展项 目 编号 9 0 0 1 ，并给予 了有 地矿部定 向科研项 目 直科定 9 4 0 2 资助 ，并得到 。 地矿部跨世纪人才培养计划 项 目部分资助 ①作者简介。 牛树银， 男， 4 5 岁， 1 9 7 9 年毕业于北京大学地质学系， 教授， 资源环境与工程系主任， 构造地质学专业 0 5 0 0 3 1 ，河北省石家庄市槐南东路 5 O号，Te l t 0 3 1 1 5 8 8 7 7 1 1 3 8 2 0 Ta xt 5 8 8 2 5 6 2 维普资讯 华 北地质矿产 杂志 力的经济资助。组织河北地质学院、河北地矿局综合研究队、六、十一、十三、石家庄综合 队等二十余名中、高级专业技术人员联合攻关。旨在加强太行山地区的基础地质研究，充分 应用现代地质学新理论、新技术、新方法，深入研究太行山构造岩浆带对金属矿产的控制作 用，进而探讨成矿规律 、顶测成矿有利地段。项 目采用教学 、科研 、生产单位结合组队 ，发 挥多学科协同作战、联合攻关 的优势 。通过大量野外地质调查及室 内分析 ，在构造演化 、岩 浆活动、变质作用及成矿元素活化、迁移、聚集、成矿等方面进行了深入研究。首次提出了 太行山区是中生代以来的陆内造山带；燕山运动以来是总体以伸展体制为主的变质核杂岩演 化模式 ， 阜平隆起、 赞皇隆起是典型的变质核杂岩 ； 成矿作用主要受控于变质核杂岩构造 ， 成 矿有利区段是阜平变质核杂岩中北段倾伏端外围主拆离带及其附近韧脆性断裂发育区等一系 列新认识 牛树银等 ，1 9 9 1 、1 9 9 4 、1 9 9 5 。 并在地矿部、河北地勘局有关领导的热情 支持下 ， 于 1 9 9 4 年设立了地矿部定向研究项目 河北紫荆关一大河南地区金银多金属矿床成矿规律研 究” 编号直科定 9 4 一O 2 ，由河北地质学院负责、河北地勘院保定工作部参加。旨在通过 对阜平变质核杂岩北东倾伏端重要成矿预测区开展综合研究 ， 总结成矿规律 ， 进行成矿预测 ， 指导新一轮地质找矿勘 查探 。 通过两年多来详细的野外地质调查 、 室内整理 、 分析和综合 ， 并进行 了部分工程验证 ， 在 区域地质演化 ．成矿物质来源 、迁移途径 成矿控矿作用及成矿规律 ，找矿方 向、靶区预测 等方面均取得 了重要进展 1 从对地球演化历史及成矿物质特性等方面的认识，提 出了在地球形成早期，在物质 聚集与分异演化过程中，由于引力收缩与热力膨胀的支配 ，地内物质开始对流。密度大、熔 点低的铁镰物质呈熔融状态渗透过硅酸盐物质沉向地 Ik , ，形成地核。铁镁硅酸盐物质上浮形 成地幔 。地幔表层由于散热及挥 发性物质的逃遣而很快冷却 ，逐渐形成刚性地壳 。这种密度 分异作用一直在进行，并且导致地球内部地核、地幔、地壳的结构分层。与此同时，由于地 球内部物质分层及内、外温差的存在，地幔对流及在地幔对流支配下的板块构造运动存在于 整个地史时期 ，只是地球演化的早期 以地幔对流 表现为地幔热柱、地幔冷柱 为主导，随 着地壳垒积效应的叠积 ，岩石圈板块构造运动显得越来越重要 ，并逐渐过渡到地幔热柱 垂 向运动与板块构造 水平运动共同控制着地壳演化。此外，地幔热柱 地壳活动也有 相对剧烈活动时期和相对平静时期 。 2 依据地球演化、金银等成矿元素的地球化学特性 ，总结出金 、银多金属矿 的时间分 布和空间展布规律 ，明确提出金银等成矿物质绝大多数聚集在地核之中。金银等成矿物质主 要来自深源，部分萃取自赋矿围岩。因此．金、银矿床有明显的相对集中成矿期和成矿集中 区。这种时间、空间分布又与地壳强烈活动时期具有明显的相关性 。某些含矿背景值高朗变 质基底岩系 变质表壳岩、变质深成岩和变质基性岩亦是地球演化早期地幔热柱活动的产 物 ，成矿元素也是以深部来源 为主，在地壳运动中发生再次迁移和富集。 3 首次明确阐述了深部成矿物质的迁移途径是通过源自地球核幔边界 D 层的地幔 热柱一地幔亚热柱一地幔枝，以紫色气体一气一液混合相一含矿流体的形式向地表迁移。成 矿物质在高温、 高压 中深层次 条件下呈分散、 运移状态； 在中低温、 低压 中浅层次条 件下。在较好的构造扩容带中逐渐聚集，并沉淀成矿。地内流体在地壳运动、岩浆活动、变 质作用及矿质的活化、迁移、聚集 、成矿作用过程 中扮演着重要角色。 4 深入论证 了地幔热柱演化的第三级单元一 幔枝构造是金、银多金属矿有利的成矿控 维普资讯 第 1 期 牛树银等 太行 山北段金矿 成矿 规律 研究 矿构造。 认为幔枝构造是地幔热柱与大陆地壳共同演化的产物， 是陆内造山带的重要类型， 其 隆升较快的区段可发育成典型的变质核杂岩构造 变质核杂岩是幔枝构造的一种表现形式 。 同时，由于其特殊的构造演化 ，在幔枝核部裂隙带、外围主拆离带及上盘盖层裂隙中均可形 成较好的构造扩容带，尤其是不同方向韧性剪切带与主拆离带交汇部位，往往是有利的成矿 控矿构造。具体解剖了孔各庄、栾木厂等不同类型的典型矿床 5 在系统阐述了区域地 质演化、成矿物质来源、迁移途径及成矿 、控矿 、储矿作用的 基础上，总结了太行山北段成矿作用时间、矿床的空间分布及成矿规律 ，归纳出地幔热柱一 地幔亚热柱一幔枝一典型矿床等三个不同层次的系列成矿模式，并结合紫荆关一大河南地区 建立了爆破角砾岩 孔各庄型、铲状断裂 窖子沟型、拆离滑脱带 南款型 、断裂蚀 变岩 上明峪型等具体矿床的成矿模式。进而总结了研究区的找矿标志，提出了新的找矿 方向，指出了有望实现找矿突破的重点靶区 本成果的创新之处在于不仅系统提出了地幔热柱多级演化与板块构造共同控制着地壳运 动、成矿物质来源、成矿物质迁移途径、幔枝构造成矿控矿等新认识、新观点，而且打破了 过去接着地层、岩石、构造、矿床等报告撰写的传统模式，采用以地球 壳演化一成矿物 质来源一迁移途径一成矿控矿构造一成矿规律一找矿方向、 成矿预测 的思路贯穿整个报告 ， 开 展综合探讨 。 本报告是科研队集体劳动的结晶 ，其中变质作用及其演化、成矿物质的浅部来源由许传 诗执笔；岩浆岩、岩浆来源及其成因判别由袁万明执笔}典型矿床特征由李瑞执笔I其余部 分 由牛树银 、孙爱群执笔 。参加野外部分地质调研的还有陈 路 、国连杰 、张 维、张永胜、胡 亚军和地质系 9 1 级王迎春、陈永林等同志。 初稿完成后由牛树银进行了全文的修改、 补充和 统编 受地矿部委托，由河北地勘局主持，于 1 9 9 7 年 4 月 2 6日在北京山水宾馆召开了成果评 审会 ，由李廷栋院士、赵克 昌教授级高级工程师、 肖庆辉研究员、刘和甫教授 、伍家善研究 员、毛景文研究员、马国玺高级工程师等七名著名专家组成的评审委员会，对该成果进行了 评审。认为 “ 该项研究充分运用现代地质科学的新理论、新方法，系统论述了地幔热柱多级 演化、成矿物质来源、迁移途径、幔枝构造成矿控矿等一系列新认识。并把地幔热柱多级谊 化与大陆造山带联系起来，总结出了幔枝构造是伸展体制下大陆遣山带重要形成机制，起着 成矿控矿的重要作用，开辟了构造成矿控矿研究的新方向。报告资料翔实、内容丰富、观点 新颖、立论有据、重点突出、文图并茂，是一份具一定创新性研究成果，总体达到了国内同 类研究成果的领先水平 。在幔枝构造成矿控矿研究方面达到了国际先进水平 。 ” 在项 目研究过程中 ，始终得到地矿部地调局、河北地勘局 、石家庄经济学院 原河北地 质学院领导的热情指导和关怀 ，章百 明总工、陈华山总工、杨其维总工、罗殿文处长、李 子义院长、毕伏科院长、杨志宏院长、周振玲研究员、冯家麟教授、孙卫东副教授等对项目 研究给予了热情指导和大力支持， 李艳秋工程师清绘了全部图件， 中国科学院地质研究所、 中 国地质大学、天津地质矿产研究所等单位协助测试了大量样品 ，在此谨致深深 的谢意 。 还应特别指出的是，在项目研究过程中，学习和引用了太行山区很多有价值的科研成果 和 1 ；5 0 0 0 0区调报告 ， 从中得到不少有益的启迪。 维普资讯 华北 地质 矿产杂志 1 地幔热柱构造及 区域地质演化 紫荆关一大河南地区位于太行山区的中北段，属中一新生代陆内造山带。行政区划隶属 涞源 、易县、涿鹿三县所辖 。由于太行山在大地构造演化中的重要地位 ，加之近年来该区内 生金属矿产找矿工作的连连突破而引起地质学家的广泛关注，鼓舞着研究者不断运用新的地 质理论探讨太行山区的地质演化特征及成矿控矿规律。 1 ． 1 区域地质背景 矿床 点在地壳中的分布是极不均匀的，常常在局部范围或区段形成某种或几种元素 的工业富集源区，即成矿集中区。而成矿集 中区的形成主要取决于地壳运动、构造变形 、岩 浆活动、变质作用、地内流体、地球化学背景等条件。而这些条件的变化又取决于地球的深 部过程。 矿床的形成也是地史演化中有用元素运移的一种表现形式 ， 其形成历史可长可短 ， 其 规模可大可小。贫矿也可几经富集而成富矿，富矿也可在构造运动中被破坏或再次迁移而消 失。 成矿规律及找矿预测就是通过物质的、历史的、综合的研究，追溯地质历史演化，探讨 成矿物质的活化一迁移一聚集一成矿过程， 总结成矿规律， 提出找矿方向， 开展靶区预测， 指 导地质找矿。 现有资料表明，太行山区大致经历了三个大的地质演化阶段 华北地块的形成阶段早中太古代时期地壳较薄，地壳热流值较高，火山作用频繁，以 基性火山岩及其碎屑岩、中性一中酸性火山岩及其碎屑岩为主，井夹有一些幔源物质碎块的 小型超基性岩岩体。但由于地内物质循环较快，保留者甚少。直到太古代阜平期 ，由于有了 初始古陆作为蚀源区，沉积作用更趋重要 ，陆源碎屑岩已占有重要地位 ，形成了 自下而上 由 基性火山岩至泥质砂岩，并夹有大理岩的火山一沉积巨旋回。阜平运动使之发生强烈的变形 一 变质作用和混合岩化作用。 阜平运动后华北陆块的范围不断扩大，几经裂解 五台期和滹沱期 、聚合 五台运动、 吕粱运动于早元古代末形成不同时代地体拼贴的华北地块。其作用过程和物质组成与世界 各古老克拉通区可以对比。且早期古陆的规模、刚性特征和地质构造等都直接显示出与现今 板块理论基本模式的一致性。早期克拉通化现象和 T 1 ℃ 为主的地壳物质的确认大大改变了 对早期陆壳本质的认识 钱祥群，1 9 9 6 。 华北板块的稳定发展阶段中晚元古代至古生代是华北板块稳定发展时期，以碎屑岩一 碳酸盐一泥质岩沉积为主，具有拗拉槽性质。古生代以陆块的总体升降为主，沉积了寒武一 奥陶系、石炭一二叠系两套 盖层沉积 ，具有典型稳定地台的二元结构 。地壳活动性较弱。 板块的盟烈活动时期中生代 燕山运动以来，华北地区进入了一个新的地壳活动时 期，一些古老韧性剪切带 断裂复活，并重新活动，深部地质作用加强 ，火山活动、侵入 作用加剧，地壳差异升降运动幅度加大。板内造山带强烈隆升，与之相邻的断陷区大幅度沉 降，盆岭构造格局逐渐形成 。在 太行 山区，以太行 山前断裂为界 ．华北断陷呈堑垒相 间的构 造形式，反映出区域性拉张断陷作用，并进而形成整体断陷沉降的大型华北断陷盆地。在太 行山区，山脉则强烈隆升，现巳呈巍峨挺拔之势。其中隆升较快的阜平隆起、赞皇隆起变质 维普资讯 第 1期 牛树银等 太行 山北段金 矿戒 矿规 律研究 基底岩系呈揭顶式裸露，外围盖层则大幅度拆离滑脱，形成了典型的变质核杂岩构造 见图 I ． 图 l 太 行山北段 区域构造地质略图 F i g - 1 S i mp l i f i e d r e g i o n a l s t r u c t u r a l a n d g e o l o g i l ma p o f n o r t h Ta n g h a n g s h a n 1 ．第四摹I 2 ．侏罗一白坚摹I 3 ．石擞一二叠摹}4 ．寒武一奥陶系I 5 ．青白口罩I 6 ．蓟县摹I 7 ．长城摹 吼 下元古界I 9 ．五台群I 1 0 ．阜平群}1 1 ．变质杂岩棱I l 2 ．花岗岩I l 3 ．韧性剪切带 I 1 4 ．拆离滑脱带 1 5 ．断陷带边界断裂}I B ．区域性主干断裂、一般断裂I 1 7 ．正断层、逆断层I 1 8 ．研究区范匿 紫荆关一大河南地区位于阜平变质核杂岩的北东倾伏端，犹如褶皱倾伏端可出现一系列 裙边褶皱一样， 在阜平变质核杂岩的北东倾伏端也发育了龙门一上明峪、 奇峰塔一南城司、 梁 各庄一柴厂等次级隆起。此外，该区的变形变质作用、岩浆活动、韧性剪切带 拆离滑脱带 也异常发育，并成为主导性成矿控矿构造。 1 ． 2 区域地质建造特征 前寒武纪岩石出露面积约占工作区的4 0 ， 主要由阜平变质表壳岩、 变质深成岩和变质 基性岩组成。依据岩石特征、原岩成分、产出珂 I 境和变形变质特征，将阜平表壳岩清楚地划 分为阜平下部表壳岩和阜平上部表壳岩两套岩石组合。上、下表壳岩之间由韧性变形变质的 线型构造岩分割。沿线型构造岩追索，上部表壳岩底部浅粒岩可与下部表壳岩的不同岩石类 维普资讯 华北地质矿产杂志 型 斜长角闪岩、变粒岩接触，反映出不协调的构造接触，推测两者应为不整合接触。变 质深成岩依据岩石成分、变形变质特征及其与围岩关系，可划分为构造前期、构造同期和构 造期后不同的变质深成岩类型 1 ． 2 ． 1 阜平变质表壳岩 1 岩石类型和地质产状 下部表壳岩 、 下部表壳岩是一套 以富含石榴石为特征的角闪二辉麻粒岩、 斜长角闪岩 、 斜 长变粒岩 ， 并 夹有少量磁铁石英岩的岩石组合。主要出露在阜平县大柳树一三岭会，东城铺和涞源县走马 驿一唐县川里、银坊一带 ，其它地 区亦有零星分布。下部表壳岩的空间展布受构造变形机制 控制 ，总体上呈 东西向或北西西 向展布 ，多位于早期平卧褶皱的转折端或翼部 ，呈层状 、条 带状、透镜状 ，或呈不连续的带状、石香肠状产出。少数在变质深成岩体内，呈不规则形态 的残留体产出。岩石成层性较好 ，从褶叠层位置判定 ，岩石组合下部为麻粒岩类岩石，中部 为斜长角闪岩和斜长变粒岩类岩石，上部为不规则的磁铁石英岩 。不同类型的岩石可互层产 出，各类岩石在横向上和纵 向上变化较大 ，总体呈间断式展布。 依据变质岩分类命名原则 ，下部表壳岩可分为麻粒岩类、斜长角闪岩类 、长英质粒岩类 岩石。现分述如下 麻粒岩类 以含紫苏辉石为标志，主要代表性岩石为角闪二辉麻粒岩。岩石呈灰色、粒 状变晶结构 ，多为镶嵌平衡变晶结构，块状、条带状、条纹状构造，主要矿物成分为角闪石 5 ～2 5 ，紫苏辉石 4 ～l 3 ，次透辉石 l 3 ～2 8 ，斜长石 A n 5 5 ～6 0 ，1 8 4 5 ，石榴石 5 ，石英 0 ～3 ，副矿物为磁铁矿、钛铁矿、锆石、金红石等 。岩石化学成分为 一S i Oz 4 9 ～5 1 ％， AI 2 O3 1 2 ～1 6 ， F e OF e 2 O3 9 ． 4 ～1 2 ， Mg O 5 ． 7 ～7 ． 8 ． C a O 3 ～1 2 ， 属基性 岩成分 。 斜长角闪岩类深灰色 ， 主要矿物成分为斜长石 A n 3 5 4 0 1 ～4 0 ， 角闪石 3 5 ～ ，次要矿物有次透辉石 、石英、石榴石 、黑云母等 。副矿物有钛铁矿、磁铁矿、磷灰石、 金红石、榍石等。纤状粒状变晶结构 ， 块状、片麻状、条带状构造，依据次要矿物种类和含 量， 可分为石榴斜长角闪岩、 斜长角闪岩、 二辉斜长角闪岩 当角闪石含量增至 6 5 7 5 时， 斜长石含量减至 2 0 ％以下，石英含量K。 O，属基性岩成分 ， 长英质粒岩类依据石英 、 长石和暗色矿物含量， 可分为磁铁石英岩类和斜长变粒岩类 。 磁铁石英岩类浅灰一深灰色，主要矿物成分为石英 3 5 4 0 ，磁铁矿 1 5 ～4 O ， 紫苏 辉石2 o ， 角闪石2 5 ， 次要矿物有次透辉石、 石榴石等， 依据暗色矿物种属和含量可分 为紫苏磁铁石英岩、二辉磁铁石英岩、角闪紫苏磁铁石英岩 、石榴角闪磁铁石英岩 ，粒状变 晶结构 ，条带状 、条纹状构造。当磁铁矿含量局部富集时 ，可构 成小型富铁矿床 。 岩石化学成分为 F e OF e 。 O 3 o ～4 o ，S i O F e OF e O 8 9 ，具化学沉积岩特点 斜长变粒岩浅灰色一灰 白色 ， 主要矿物成分为斜长石 An 4 5 ～5 5 3 0 5 0 ， 石英 1 0 ～2 5 ，透辉石 5 ，角闪石 5 ～2 5 。次要矿物为石榴石 、黑云母 。副矿物 为磷灰石 、磁铁 矿、榍石、锆石等。细粒粒状变晶结构 ，块状、弱片麻状构造。 依据 暗色矿物种属和含量，可区分 为透辉斜 长变粒岩 、角闪斜长变粒岩 ，含石榴透 辉斜 维普资讯 第 1 期 牛树银等 太 行山北段 金矿 成矿规律研究 长变粒岩，当暗色矿物含量Mg O ， Ca OtMg O 1 ． 5 7 2 ． 6 5 ，F e O／ F e O3 3 ． 8 8 6 ． 6 7 ，Na 2 o／ K o 2 ． 0 3 5 ．1 3。 上部表壳岩 上部表壳岩是由一套以中一中厚层产出的浅粒岩一变粒岩类、斜长角闪岩类和杂色大理 岩类岩石组成的岩石组台。具层状岩石特征，可见由不同类型岩石和不同粒度矿物组成的韵 律层构造。岩石总体上呈北西向展布，位于下部表壳岩的外围．是研究区内分布较广的主体 岩石 。 上部表壳岩与上、下岩层均为构造接触。下部以中厚层浅粒岩，上部以大理岩为标志层 固定。上部表壳岩 因受后期构造和变质深成岩的干扰、破坏 ，连续性较差，可从空间上的有 序排列和构造型式进行 区域对 比， 上部表壳岩可分为斜长角闪岩类、浅粒岩类、变粒岩类、大理岩类岩石。现分述如下 斜 长角阎岩类呈中厚层， 层状特征明显 ， 连续性较好 。主要 出露于上部表壳岩的中部 ， 部分在中下部， 常在变粒岩中呈夹层产出。 灰黑色， 中细粒粒状变晶结构、 纤状变晶结构， 块 状 、片麻状构造 。主要矿物成分为角闪石 3 O ～6 0 ，斜长石 An 3 5 2 5 ～4 5 ，透辉石 0 ～ 1 5 ，次要矿物为黑云母 、石英 ，副矿物为锆石、磁铁矿、榍石、绿帘石 。 岩 石化学成分 S i O2 4 9 ． 0 6 ～5 2 ． 1 4 ，T i O2 0 ． 8 3 ～1 ． 2 3 ，F e O 8 ． 1 5 ～9 ．5 8 ，F e 2 O3 1 ．2 8 ～ 5 ． 2 8 ， M n O 0 ． 1 5 ～ 0 ． 2 6 ， Ca O 6 ． 6 2 ～ 1 0 ． 0 2 ， Mg O 1 4 ． 5 9 ～ 1 5 ． 3 5 ，P 2 O5 0 ． 0 3 ～ O ． 2 6 ，Na 2 O 2 ． 8 9 ～ 4 ． 0 0 ，K2 O 0 ． 5 5 ～ 2 ． 0 9 。 浅粒岩类浅灰色，主要分布于上部表壳岩的下部 ，呈中一中厚层产出，粒度细。矿物 成分单一，划分为含矽线石石英球体浅粒岩和浅粒岩两类 浅粒岩主要矿物为微斜长石 1 0 4 0 、 斜长石 An 2 5 ～3 3 2 5 ～5 0 、 石英 1 5 ～4 0 ， 暗色矿物含量5 ，主要为黑云母、角闪石 ，副矿物为磁铁矿、榍石 、锆石 、磷灰石 ，粒状 变晶结构 ，变余砂状、块状、片麻状构造。按长石种屑和含量可定名为二长浅粒岩 、斜长浅 粒岩等 。 岩石化学成分 ； s i O 7 1 ． 3 5 ～8 3 ． 7 0 ， T i O 0 ． 1 ～0 ．4 2 ， F e O 0 ． 5 7 ～2 ． 4 1 ， F e 。 Oa 0 ． 9 5 ～ 3 ． 6 1 ， M n O 0 ． O 1 ～ 0 ． 0 2 ， Ca O 0 ． 1 5 ， M g O 0 ． 1 6 ～ O ． 3 7 ，P O5 0 ． 1 4 ～ 0 ． 1 7 ， Na O 1 ． 2 5 ～ 1 ． 3 1 ，K2 O 5 ． 3 0 ～ 7 ． 9 2 。 含矽线石英球体浅粒岩岩石分矽线石英球体和基体两部分，基体成分和结构、构造特 征类似不含矽线石英球体的浅粒岩 。矽线石英球体主要出现在上部表壳岩底部和近构造界 面 处 的浅粒岩 中，经风化后 ，突出表面呈球体状 ，大小不等 。通常含量可达 2 5 ，球体部分 由 石英 5 0 6 0 、纤维状矽线石 1 5 ～2 9 ，以及少量自云母、钾长石、黑云母组成。 变粒岩类 片麻岩类 呈层状产于上部表壳岩的中下部， 层厚度不大， 通常为0 ． 5 m左 右。可与浅粒岩、斜长角闪岩类岩石互层或相互过渡 ，有时可见矿物层和粒度层显示的况积 层理和交错层构造 。 主要矿物成分为斜长石 An 3 5 4 0 3 0 5 0 、 钾长石 3 O ～5 0 、 黑云母 1 5 2 0 、角 闪石 5 、石英 1 0 4 0 ，局部出现透辉石 ，副矿物有磁铁矿、电气石、锫石 、榍石、磷灰 石等，中细粒鳞片粒状变晶结构，弱片麻状构造，偶见变余砂状、变余交错层构造。 依据矿物种属和含量，可分为黑云斜长变粒岩、角闪黑云斜长变粒岩、含透辉角闪斜长 维普资讯 华北地质 矿产杂志 1 9 9 8芷 变粒岩、黑云钾长变粒岩、角闪钾长变粒岩。当矿物粒度增大、片麻状构造显著时，可向相 应成分的片麻岩过渡。 变粒岩 片麻岩类化学成分 S i O 2 7 0 ． 6 4 8 2 ． 9 6 ， T iO 2 0 ． O 6 ～O ． 2 5 ， F e O 0 ．0 8 1 ～ 3 - 9 0 ， F e Oa 3 0 ． 9 2 ～ 1 ． 8 1 ，M n O 0 ． 0 3 ～ O ． 1 9 ，C a O 2 ． O 2 ～ 6 ． 6 5 ，M g O 1 ． 1 6 ～ 3 - 7 9 ，P2 O5 0 ． 0 7 5 ～ 0 ． 1 4 ，Na O 3 ． 6 4 ～ 4 ． 5 8 ，K2 O 0 ． 7 2 ～ 4 ． 7 2 。 大理岩类主要出露于上部表壳岩上部，呈透镜状、团块状断续出现，最大长度可达百 余 m， 厚几十m，有红色、白色等杂色大理岩。 主要矿物成分为方解石 6 0 8 0 、白云石 1 5 ～ 3 5 ，次要矿物有透闪石、透辉石、白云母、斜长石、阳起石、方柱石等，副矿物有碑灰 石、 榍石、 磁铁矿等。 花岗变晶结构， 依据特征变质矿物种属和含量可划分为橄榄大理岩、 透 辉大理岩、透闪大理岩、 金云白云质大理岩等。随着 S iO 含量增加， 大理岩向硅质大理岩过 渡，当F e O、Mg O含量增加时，大理岩向斜长角闪岩过渡。 大理岩类的化学成分为{ S i O 2 5 ． 8 4 ～1 7 ． 1 0 ， T iO 2 O 如． 9 0 ， F e O 0 ． 5 7 ～1 ． 1 5 ， F e 2 O a 0 ～ 0 ． 0 8 ，Mn O 0 ． 0 1 ～ 1 ． 2 0 ，A1 2 OI O ． 6 7 ～ 3 ． 1 9 ，P 2 Os 0 ． 0 3 ～ 0 ． 1 3 ，Na z O 0 ． 0 5 ～ 0 ． 5 1 ，K2 O 0 ． 2 5 ～ 0 ． 9 1 ，Ca O 2 0 ． 3 4 2 9 ． 7 4 ． Mg O 1 8 ． 6 7 ～ 2 0 ． 4 3 。 2 岩石学特征 下部衰壳岩阜平下部表壳岩多以岩石组合的残片和单岩石成分的包体形式出现。大体 可分为两种情况， 一种情况是与同构造期变形有关的包体 或残片 ， 出现在褶皱构造的转折 端和翼部，在空间上可进行对比，有一定的连续性 ，常被同构造期重熔型深成岩 黑云斜长 片麻岩、角闪斜长片麻岩穿切和改造，两者通常界线不清。另一种情况是与线型构造 如 韧性剪切带有关的包体 或残片 ， 包体在线型构造带中呈透镜状、眼球状或石香肠状残块 出现 ，其延长方向与线性构造线方向一致 ，通常界线清楚 。 有代表性的岩石类型为角闪二辉麻粒岩、角闪透辉变粒岩、辉石角闪岩。 矿物组合是构造环境的物质表现，不同矿物组合之间的转换反映变形变质条件的改变以 及它们之间的先后序列。从阜平下部表壳岩的岩石学特征，可以向我们提供以下信息。 从不同侧面记载了阜平下部表壳岩至少经历了六期变形变质作用，其先后顺序客观地反 映出下部表壳岩的形成演化的过程。 第一期矿物组合为矿物粒度很细 d O ． 0 5 r a m ， 具平衡结构， 经角闪岩相变质， 推断岩 石是在高热流条件下，高度流变细粒化的构造环境下形成的。 第二期矿物组合是在第一期矿物组合基础上重结晶形成的，由早期角闪岩相向晚期麻粒 岩相演化．进变质作用是在应力不断地释放、温度缓慢上升，具面型特征的区域热变质作用 的产物。第一期与第二期矿物组合间具有阶段性，又有连续性。 第三期矿物组合表现为在新条件下早期麻粒岩相矿物组合的分解重组合，形成高角闪岩 相的矿物组合， 麻粒岩相矿物发生水化、 硅化和钠化的过程。 两者形成条件有明显的区别， 推 测是在麻粒岩相岩石形成之后的一次变形变质过程。 第四期矿物组合表现在早期矿物中出现熔融石英、 钾长石和各种交代结构及变形特征， 推 测是一次区域性热变质事件 ， 产生组分的迁移 S i 、K带入， F e 、Mg 、 C a 带出岩石发生退 化变 质过程。 第五期矿物组合表现为早期矿物组合中形成一组变形劈理和相应的变质矿物，从形成的 低角闪岩相矿物组合特点看，此变形变质具有线状变质的特点，是岩石抬升后在地壳浅部发 维普资讯 第 1 期 牛树银等 太行山北段金矿成矿规律研 究 生的一次变形变质作用。 第六期矿物组合是产于不规则脆性破裂面内的低温热液蚀变矿物姆泥石、黄铁矿、帘石 类矿物等 ，是岩石在地壳浅部环境下形成的变形变质过程。 从区域对比看t 第一期、第二期变质矿物组合， 对应于阜平下部袭壳岩主期变形变质作 用，其峰值达麻粒岩相变质程度|第三期变质矿物组合，对应于阜平上部表壳岩主期变形变 质作用，其峰值达高角闪岩相变质程度，对于阜平下部表壳岩麻粒岩相变质来说，是一次退 变质作用过程{第四期变质矿物组合是叠加在早期变质矿物组合之上的韧性剪切变形变质作 用，以低角闪岩相变质为主，对应于阜平运动主期平卧褶皱过程中倒转翼形成的韧性剪切变 形变质作用I 第五期变形变质矿物组合 ， 是在脆韧性条件下形成的带状变形变质矿物组合， 对 应于区域性五台期逆冲变形变质作用。最典型的岩石类型是形成刚玉矽线石钾长片麻岩{第 六期矿物组合对应于在太行山地区表现的燕山期的臆性断裂体系的产物。 上部衰壳岩阜平上部表壳岩多以层状产出，有一定的连续性 ，上下层位清楚。常见的 代表性岩石类型为 黑云斜长角闪岩、 变粒岩。 阜平上部表壳岩岩石学特征表明， 岩石经历了 四次变形变质期，并出现四期矿物组合 第一期矿物组合是形成细粒变晶结构的岩石，属角闪岩相变质，是上部表壳岩的主期变 形变质作用产物 。 第二期矿物组合是对早期矿物组合 的改造，表现为岩石硅化、钠化和钾化 的过程，并形成定向构造特征。推断是 上部表壳岩形成后阜平主期构造变形所 形成的韧性变形变质作用在区域上的反 映。 第三期矿物组合形成沿脆性裂隙分 布的黑云母组合，以及对早期矿物的变 形变质改造 ，反映岩石 由较深埋藏抬升 到地壳较浅部的构造变形变质特征。从 区域对比看应属于五台期主期推覆构造 的表现 。 第四期矿物组合为赋存于脆性破裂 面内的低温热液蚀变矿物。从变形变质 特点看应属于燕山期区域上表现的地壳 浅部的变形产 物。 3 阜平表壳岩形成环境及演化 由于稀土元素具有较好的化学稳定 性，在变质作用过程中，岩石的稀土元 素含量基本没有变化。因此，利用稀土 元紊的数值及其特征数值能较准确地反 映变质原岩形成过程中的各种成 因信 息 。 L‘ 图 2 阜平表壳岩基性火山岩 L a ／ S m--L a图解 据 M．特勒傲辱，1 9 7 5 F i g ． 2 D i a g r a m o f L a ／ S m v e r s u s L a f o r b s s i c v o l c s n l c r o c k i n F u pi n g s u p ,r a c r u s t s l 5 e q u e n c e 。 l _阜平下部表壳岩基性火山岩 I 型成分点I 2 ．阜平下部表壳岩基性火山岩 I 型均值- 3 ．阜平下部表壳岩基性火山岩 I 型成分点- 4 ．阜平下部表壳岩基性火山岩 I 型均值- 5 ．阜平下部表壳岩基性火山岩 I塑成分点- 6 ．阜平下部表壳岩基性火山岩 I型均值- 7 ．阜平上部表壳岩基性火山岩 I 塑成分点I 8 ，阜平上部表壳岩基性火山岩 I 型均值- 9 ．阜平上部表壳岩基性火山岩 1 蛋成分点- 1 0 ．阜早上部表壳岩基性火山岩 I 蛋均值 l ● 2 3 4 0 上 6 7 4 - 8 9 ●1 0 维普资讯 华 北地质矿产杂志 】 9 9 8年 将阜平下部表壳岩和上部表壳岩的变基性火山岩成分在 L a ／ S m--L a图解上投影 见 图 2 ， 发现成分点分布在平衡部分熔融线两侧 ，线形分布较明显 ，并清楚地表现为两个集中区 在平衡线的下部集中分布下部表壳岩 中基性火山岩 I 型、 I 型成分点 ，较高部位集中分布上 部表壳岩的基性火山岩 I 型 、 I型成分点，表明下部和上部基性 火山岩为两期岩浆集中活动 期的源岩部分熔融产物 。上部基性火山岩源岩部分熔融程度明显地低于下部基性火山岩 ，是 在不 同温压条件下较浅部的稍晚期的熔融产物 。 将阜平下部表壳岩和上部表壳岩的基性 火山岩元素丰值与各类玄武岩元素丰值对 比 见 表 1 、图 3 ，下部表壳岩基性火山岩元素丰度值比较接近于岛弧拉斑玄武岩与大洋中脊拉斑 玄武岩之间的情况 ，具过渡型特征 。而上部表壳基性火山岩元素丰度值较类似于岛弧拉斑玄 武岩，表明由下部表壳岩向上部表壳岩演化 ，构造环境从活化的大洋盆地环境向活化的大陆 盆地演变。 表 1 阜平表壳岩基性火山岩元素丰度值与备类岩石元素丰廑位对比衰 Ta b l e 1 Co r r e l a r i o n o f e l e me n t s a b u n d a n c e f o r b a s i c v o l e a n i c r o c k s a n d o t h e r r o c k s 上嚣表壳岩 下部表壳岩 洋脊拉斑 岛弧拉斑 大洋碱性 基性火 山岩 基性 火山岩 玄武 岩0 玄武岩0 玄武 岩0 k 1l 62 3 32 1 1 37 8 0 亲 B a l 4 2 ． 0 l 2 7 j 5 5 1 9 6 5 0 0 石 Mt t 元 素 3 4 4 l 4 0 ． 3 1 3 5 3 5 0 8 0 0 Cr 2 0 1． 2 l 43 ．9 3 0 0 4 0 8 7 亲 Nl 1 0 9 7 l i 0 ． 5 1 O 0 2 5 3 0 硫 C0 5 6 2 4 4 3 ． 4 3 2 5 0 2 5 元 Cu 8 6 4 1 2 O ． 9 8 8 素 Z n 10 9 ． 3 6 3． 9 5 2 出 T L 8 9 9 2 5 9 9 5 l 7 3 8 6 间 Z r 5 8 ．5 6 0 8 5 1 O 0 3 3 0 兀 素 S c 3 3 3 2 ． 4 3 8 2 4 ． 4 0 La l 3 ． 2 2 3