华北克拉通北缘金矿成矿作用研究现状

如题所述

华北克拉通北缘演变历史漫长而复杂,发育多期强烈的构造-岩浆活动、多期变质作用、多种不同类型的火山-沉积作用,在演变历史过程中形成丰富的矿产资源,目前为我国仅次于胶东、小秦岭的重要黄金产区。

在区域地质调查方面,华北克拉通北缘1:20万地质、水文、1:50万航磁和1:100万重力调查已经完成,局部地区已经完成1:20万化探扫面和1:5万矿产地质调查工作,在重要成矿区带进行过大中比例尺物探(电、磁)和化探(土壤、水系、岩屑)测量。在全国第二轮成矿远景区划中华北克拉通划分为两个大的二级成矿区带,即华北克拉通北缘金、银、铜、铅、锌、钴、镍、硼成矿带(Ⅱ-3),华北克拉通金、银、铜多金属成矿区(Ⅱ-4)。华北克拉通北缘成矿带(Ⅱ-3)进一步划分为三个Ⅲ级成矿区带,华北克拉通成矿区(Ⅱ-4)进一步划分为七个Ⅲ级成矿区带(陈毓川,1999;李俊健等,2002a,b),并对区内各类金属和非金属矿床的时空分布规律和综合性找矿标志进行过总结。这些工作为开展金属矿床地质理论研究和找矿勘查创造了条件。

在找矿勘查方面,自20世纪50年代以来,我国地质工作者先后在华北克拉通北缘开展过不同比例尺的野外地质调查和不同尺度的科研工作,相继发现了一系列铁、金、稀土、石墨、硼、菱镁矿,以及有色金属和稀有金属矿产(芮宗瑶等,1994),代表性铁多金属矿床包括白云鄂博超大型铁-铌-稀土矿床,三合明沉积变质铁矿,辽宁鞍山、齐大山BIF型铁矿床;代表性金矿床包括乌拉山-大青山地区哈达门沟、赛乌素、后石花、十八顷壕、哈拉沁、卯独沁等金矿床,白云鄂博裂谷带朱拉扎嘎、常山壕等金矿床,赤峰地区红花沟、撰山子、金厂沟梁等金矿床,吉南辽东地区夹皮沟、五龙、排山楼等金矿床;代表性铅锌矿床包括狼山-渣尔泰山地区东升庙、炭窑口、霍各乞、甲生盘等超大型SEDEX多金属块状硫化物矿床,燕辽地区蔡家营子、牛圈子、北岔沟门、八家子、高板河等层控热液改造型铅锌矿床;宝音图隆起带乌拉特后旗查干花、查干德尔斯等钼多金属矿床(席忠等,2010;蔡明海等,2011),乌拉山-大青山一带乌拉特前旗西沙德盖(侯万荣等,2010a,2010b)、卓资县大苏计等钼矿床(张彤等,2009),西拉木伦河两岸小东沟、鸡冠山、红山子、车户沟、库里吐、碾子沟、奥伦花、半砬山等铜钼矿床(Zeng et al.,2010;Liu et al.,2010),代表性硼、镁、金刚石矿矿床包括辽宁翁泉沟超大型硼镁铁矿床、辽宁营口大石桥超大型菱镁矿矿床和辽宁复县金刚石矿床等。

在成矿理论研究方面,新中国成立以来,该区科研工作没有间断,有一系列科研论著和论文问世。与华北克拉通北缘成矿作用有关的代表性科研论著有 《中国早前寒武纪地质及成矿作用》(张秋生,1984)、《内蒙古大青山太古宙麻粒岩带的变质构造演化及金矿成矿》(甘盛飞,1992)、《内蒙古金厂沟梁金矿构造控矿分析》(王建平等,1992)、《华北陆块北缘及邻区有色金属矿床地质》(芮宗瑶等,1994)、《华北陆台太古宙绿岩带地质与成矿》(沈保丰等,1994)、《内蒙古赤峰地区金矿地质》(王时麟等,1994)、《中国矿床模式》(裴荣富等,1995)、《内蒙古自治区哈达门沟伟晶岩金矿地质》(中国人民武装警察黄金指挥部,1995)、《华北地块北缘及其北侧金属矿床成矿系列与勘查》(裴荣富等,1998)、《华北陆台北缘地块构造与金铁矿产》(胡桂明等,1998)、《中国主要成矿区带矿产资源远景评价》(陈毓川,1999)、《区域成矿学》(翟裕生等,1999)、《中国金矿床及其成矿规律》(陈毓川等,2001)、《金属成矿省演化与成矿年代学——以华北地台北缘及其北侧金属成矿省为例》(裴荣富等,2003)、《中国前寒武纪成矿作用》(沈宝丰等,2006)、《华北陆块主要成矿区带成矿规律和找矿方向》(李俊健等,2006)、《中蒙边境中东段金属矿床成矿规律和找矿方向》(聂凤军等,2007)等。裴荣富等(1998,2003)提出以 “时间维” 造就 “空间维” 演化成矿学观点,结合成矿年代学分析,探索成矿作用4个等级体制划分及其耦合规律,从华北克拉通北缘入手建立区域成矿研究新思路和新方法。毛景文等(2005)研究认为,中国北方中生代出现过3次大规模成矿作用,分别发生在200~160 Ma,140 Ma和120 Ma左右。陈衍景等(2009a,2009b)将华北板块的热液成矿系统分为岩浆热液、变质热液和浅成热液三大系列,认为华北克拉通及其陆缘造山带东部在燕山期大规模成矿,自西向东成矿年龄梯级变新。聂凤军等(Nie,1997a,1997b)对华北克拉通北缘的典型金矿床进行了深入剖析,对岩浆活动、地壳演化与金矿成矿规律进行探讨和总结。毛德宝等(2002)将华北克拉通北缘中段铅锌银矿床划分为三个成矿带和一个集中区,成因类型划分为沉积喷气型、叠加改造型、与大红峪期碱性火山活动有关的浅成低温热液型、与中生代火山-斑岩活动有关的热液型等。代军治等(2006)认为华北克拉通北缘燕辽钼(铜)成矿带东端辽西地区以钼矿为主,西端冀北地区以铜(钼)矿为主,矿床类型以斑岩型、斑岩-矽卡岩型、矽卡岩型为主,成矿作用主要发生在180 Ma和140 Ma左右。刘建明等(曾庆栋等,2009;Zhang L.C.et al.,2009;Wan B.etal.,2009;Zeng et al.,2010;Liu et al.,2010;张连昌等,2010)对赤峰北部西拉木伦河一带铜钼矿床进行了系统的研究和总结,并首次提出了西拉木伦钼(铜)成矿带。

在金矿地质研究方面,前人从不同方面对华北板块北缘金矿地质特征、时空分布、类型和成因机制等方面进行了总结和归纳(Wang,1989;沈保丰等,1997a,b;2001a,b;Nie et al.,2002;Nie,1997a,1997b;Miller et al.,1998;Zhang H.T.et al.,1999;肖荣阁等,1999,2000;Zhou et al.,2002;Hart et al.,2002;李俊健等,2002a,2002b,2006;Yang et al.,2003)。关于金矿床的时空分布,Wang(1989)在空间上将华北克拉通划分为10个金成矿区:桦甸、清原、丹东-营口、赤峰-朝阳、遵化-青龙、宣化-崇礼、五台、中条、小秦岭、招远-掖县成矿区,主要成矿期集中在早前寒武纪、晚古生代和中-新生代,控矿因素为绿岩带提供矿源,地质构造、岩浆和变质作用导致成矿。Zhou et al.(2002)把华北克拉通北缘金矿划分为大青山(哈达门沟、赛乌苏)、燕辽(东坪、小营盘、金厂峪、红花沟、金厂沟梁、排山楼)和长白山(夹皮沟)三个集中区,并把它们归于造山型金矿床(Groves et al.,1998),金成矿期主要为显生宙。Yang et al.(2003)把产于华北克拉通的金矿床划分为燕辽(大青山、张宣、赤峰-朝阳、冀东-辽西、吉南)、胶辽(辽东、胶东、鲁西)和小秦岭三个集中区(图1-3),成矿时代主要为早白垩世(130~110 Ma),成矿物质多来源,金矿床的形成与岩石圈的减薄有关。Hart et al.(2002)将华北克拉通北缘的金矿床划分为大青山、燕辽(包括张家口、燕山、赤峰)和长白山三个金矿化集中区(图1-2),把大多数金矿床归为造山型金矿床,认为金厂沟梁金矿床为浅成低温热液型,哈达门沟金矿床可能为与侵入岩有关的金矿床,金矿主要发生在~350 Ma,~250 Ma,~200 Ma,~180 Ma,~150 Ma和~129 Ma等6个时期。关于金矿带成因类型,一种观点认为是绿岩型金矿床。由于华北克拉通北缘大多数金矿床均产在前寒武纪变质结晶基底绿岩带及与之有成因联系的岩浆岩中,所以一些学者将这些金矿床归为绿岩型金矿床(罗镇宽等,1994,2000;沈保丰,1994a,b,1996;李俊健等,2002a,b,2006;翟裕生等,2002)。华北克拉通北缘金矿床同世界绿岩带金矿床相比,有许多相似特点:(1)金矿化具有明显区域性,形成矿化密集区;(2)在矿化密集区中都有绿岩带产出;(3)金矿化没有明显的岩性专属性,容矿岩石类型多种多样;(4)金矿的成矿时间与容矿围岩的形成时间有明显时间差,成矿作用晚于容矿围岩形成时间;(5)矿床和矿体都受构造控制,特别是韧性剪切带;(6)金矿化都伴随有显著的围岩蚀变。但由于形成的地质环境不尽相同,特别是后期构造岩浆热事件的叠加和改造,华北克拉通北缘金矿床有其特殊性:(1)成矿作用常是多期、多阶段,不同时期金矿化相互叠加,而且表现出晚期成矿;(2)成矿流体多成因,既不是典型的变质流体,也不是单一的岩浆或天水流体,而是多成因的复合流体;(3)矿床规模小,成矿时代新(沈保丰,1994a,b,1996)。沈保丰等(1996)把绿岩型金矿划分为同构造晚期初生型金矿床和构造期后再生型金矿床两类。同构造晚期初生型金矿床又分为层控金矿床和脉状金矿床;构造期后再生型金矿床主要为与交代重熔岩浆作用有关的热液金矿。罗镇宽等(1994)综述华北克拉通绿岩型金矿床特点:金矿床受克拉通花岗岩-绿岩地体的控制;主要分布在克拉通南北两缘及东部,受显生宙板块运动诱发的构造岩浆活动控制,主要形成于海西期和燕山期,太古宙绿岩建造,显生宙花岗岩化作用、韧-脆性剪切构造岩带是控制绿岩型金矿的三要素。聂凤军(1990)对以往国外一些绿岩型金矿成因类型进行了总结,以绿岩带岩石类型组合为依据,并考虑岩石地层的变质级序、构造环境、岩石学特征同金矿化的时空分布关系,把太古宙绿岩带分为三大类:(1)岩石地层出露较完整的巴比顿型;(2)缺失双峰式火山岩演化特点的苏必利尔型;(3)沉积岩地层极为发育的达瓦尔型。孙丰月(1995)把过去一些有代表性的绿岩型金矿床成因观点归纳为六种:(1)与碎屑沉积岩有关;(2)受科马提岩控制;(3)与斑状岩株有关;(4)受TTG侵入体控制;(5)与氧化程度高的长英质岩浆活动有关;(6)受煌斑岩活动的控制。一种观点是与侵入岩有关的金矿床。一些学者考虑到华北板块北缘大多数金矿沿侵入到新太古代—古元古代地层的显生宙花岗岩分布,时空上与花岗岩类有关,而把华北北缘的金矿归为与侵入岩有关的金矿床(Sillitoe et al.,1998;Thompson et al.,1999;Lang et al.,2000;刘家远,1998)。一种观点是造山型金矿床。由于华北克拉通北缘的金矿床主要分布于克拉通边缘,紧邻中亚造山带,必将受到北部造山作用的控制和影响,一些矿床的流体特征也具有造山型金矿带特征,所以归为造山型金矿床(Miller et al.,1998;Groves et al.,1998;Hart et al.,2002;Zhou et al.,2002;陈衍景等,2009a,b),有些学者认为我国华北北缘的金矿床是多期造山事件的产物,具有明显的多期成矿作用特征。关于金矿床成因,王义文(1992)认为区域潜在含金性是形成金矿化集中区的首要前提,花岗岩类侵入体和韧性剪切带的形成是造成矿源层(岩)中金活化的主要营力。罗镇宽等(1994)认为,多期次、复成分、密集分布的脉岩分布区既是岩浆活动中心,又是构造活动中心,恰好是金矿成矿作用所需要的条件,密集分布的脉岩可作为绿岩型金矿床找矿的宏观标志。翟裕生等(2002)认为华北克拉通金矿床主要形成于克拉通活化阶段,其总的构造背景可概括为由挤压、碰撞作用晚期或期后向伸展构造的转变时期。金矿化是构造-花岗岩浆演化晚期的产物。陈衍景等(1998)认为华北克拉通的金矿主要分布于阴山-燕山-辽吉中生代陆内碰撞造山活动带,秦岭和胶东中生代碰撞造山带,以及太行山和郯庐两个断裂岩浆带,成矿时代主要为侏罗纪—白垩纪,成矿地球动力学背景是碰撞造山过程的挤压-伸展转变期。翟安民等(2001)认为华北陆块北缘中段金矿床密集区受控于区域构造格架的交叉区,在伸展-挤压构造背景下产生的岩浆侵入-基底隆升-变质核杂岩(或基底断隆)三位一体的构造,成为整体上控制金矿床密集区的构造系统。关于金矿床分类,Wanget al.(1989)将华北地台的金矿按成因分为:沉积变质型、变质热液型、混合热液型、岩浆热液型、火山热液型、多期叠加型、伴生型和砂金型等。Zhou et al.(2002)把中国金矿床划分为:主要类型为造山型金矿,其次为矽卡岩型/斑岩型铜-金矿床、卡林型金矿床、浅成低温热液型金矿床和砂矿床等。Nie et al.(2002)将包头-白云鄂博地区的金矿床按容矿围岩分为:(1)产于太古宙高级变质岩中的金矿床,如十八顷壕、老羊壕、后石花等;(2)产于元古宙浅变质沉积岩中的金矿床,如赛乌素、常山壕、干斯陶勒盖等;(3)产于或与海西期碱性侵入体有关的金矿床,如哈达门沟、东伙房、鹿场等。李宏臣(2001)把华北克拉通北缘金矿床划分出9种类型:太古宙硅铁建造同生金矿、元古宙钙硅质岩同生金矿、糜棱岩型金矿、糜棱岩带中石英脉型金矿、糜棱岩带中碱性岩金矿、糜棱岩带中花岗岩金矿、糜棱岩带中火山-次火山岩金矿、岩浆岩型金矿和陆相火山岩型金矿床,金矿床形成主要受韧性剪切带控制。李钟山等(2004)将华北克拉通北缘的金矿分为3大类7亚类,侵入岩浆热液型金矿床(重熔岩浆热液亚类、同熔岩浆热液亚类)、火山-次火山热液型金矿床(火山热液型亚类、次火山热液型亚类)和沉积-改造型金矿床(变质热液型亚类、变质改造型亚类、浅成低温渗滤热液型亚类)。王义文(1992)将华北克拉通北缘产出的金矿床划分为太古宙绿岩建造金矿床(夹皮沟、排山楼、南龙王庙、金厂峪等)、元古宙浊积岩建造金矿床(白云、四道沟、猫岭等)和钾质蚀变岩型金矿床(张家口、乌拉山等);王有志(1992)将华北克拉通北缘金矿划分为石英脉型、石英脉-蚀变岩型、蚀变岩型、斑岩型、火山岩型。

总之,华北克拉通产出的金矿床主要沿克拉通边缘分布,包括北缘金矿带、东缘金矿集中区(吉南-辽东、胶东)和西南缘(秦岭、小秦岭)金矿带,呈 “金镶边”(图1-3)。华北克拉通北缘的金矿床表现为 “带状展布,分段集中,赋矿围岩老,成矿时代新” 的特点,主要呈近EW向沿阴山-燕山边缘隆起带展布(图1-2),成矿物质常常是多源的,且常常具有 “成矿物质来源老,矿床定位年龄新” 的特点。成矿作用往往经过长期的、多期地质作用的叠加,具有明显的继承性特点。

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