华北地块脉状金矿床区域成矿模式研究

【摘要】：华北地块为华北古板块的核心,是我国最重要的产金区,也是世界的重要金产地之一。论文运用区域成矿理论,以华北地区地球动力学演化为基础,以脉状金矿成矿作用研究为核心,以典型矿床解剖和室内样品测试分析为方法和手段,总结区内矿床地质特征、成矿条件、成矿时代及矿化的时、空分布规律,建立区域成矿模式,为进一步找矿工作奠定基础。 通过对地质背景和地球动力学演化的综合研究,认为华北地块主要经历了前寒武纪结晶基底形成、中元古代到古生代稳定地块沉积和中-新生代的地块“活化”等3个演化阶段。华北地区中生代之前是一个典型的克拉通块体,自中生代以来进入强烈的构造活跃阶段,燕山期突发性地转变为造山带。中生代早中期表现为挤压造山环境,晚期表现为伸展环境。 对比研究中国华北地块前寒武纪玄武岩和国外具有代表性绿岩带的地球化学特征,由于华北地块前寒武纪玄武岩中MgO含量低,熔浆中MgO含量小于20%,反映了华北地块前寒武纪时期地幔起源深度较小、热度不够、温度较低,地幔相对较冷,将导致地幔小比例熔融。这种小比例熔融机制,将导致华北地块早前寒武纪基性火山岩系在许多方面与国外典型的绿岩带存在非常明显的差异,主要表现为科马提岩不发育、变质程度较高、受后期的活化改造作用强烈。从而确定在华北地块上不存在太古代绿岩带,同时也不存在太古代绿岩带型金矿床。 提出了华北地块太古代金的上地幔源区观点。由于硫化物富集金的能力比硅酸盐要高得多,在上地幔产生饱和硫的玄武岩熔体上升过程中会因液态不混溶而形成硫化物相,可把大部分金富集其中并滞留在上地幔,形成太古代金的上地幔源区。上地幔中的金具有很强的活化迁移能力,容易被幔源流体所携带并上升至地壳参与成矿。 通过分析华北地块脉状金矿床和国外太古代绿岩带型金矿床的成矿作用特点,华北地块脉状金矿床与国外绿岩带型金矿床有诸多相似特点,但也表现出自己独特的一面。表现在华北地块固结时间较晚,活动性较强,其中脉状金矿床主要形成于陆块活化阶段,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,即由挤压向引张构造转变时期。成矿区中脉状金矿床主要分布在地块周边地带,与深断裂带、造山带、板块挤压碰撞带以及地体拼贴带相邻,这种构造环境是形成金矿带的基本条件。金矿床赋矿围岩以中深变质的镁铁质岩石和花岗岩类岩石为主；韧性-韧-脆性剪切带控制金矿田和矿带的分布,大规模金矿床一般产在韧-脆性剪切叠加的构造带中,如夹皮沟、金厂峪、乌拉山、小秦岭及胶东等地的金矿床都具有这种控矿特征。在空间上金矿化发生在韧性向脆性变形转变的地段。华北地块金矿床大多与燕山期中酸性岩浆活动有较为密切的空间关系。如小秦岭、胶东和夹皮沟等许多金矿床赋存在中酸性花岗岩中及其接触带附近。 在国内首次研究使用世界上最先进的定年技术——SHRIMP热液独居石U-Pd定年法对金岭金矿床和灵山沟金矿床成矿年龄进行测定,得出成矿年龄分别为122±6.3 Ma和118±11Ma,精确厘定了胶东地区金矿床的形成时代为燕山晚期早白垩世。该方法在研究后生矿床和相关热液蚀变的演化和年龄确定方面是一个重要的进步,是金属矿床直接定年方法之一。并进一步划分出本区中生代成矿的三个重要时期,即190～160Ma和126～110Ma的金矿化以及100～80Ma的金-银多金属矿化三个成矿期,而以126～110Ma为成矿高峰期。 本文尝试使用新西兰构造地质学家Sibson(1988)建立的断裂带内流体压力和深度之间存在非线性关系,结合流体包裹体C02-H20等容线相交法估算成矿压力,依据孙丰月等(2000)把Sibson的研究成果引用到热液脉状金矿成矿深度的计算公式,计算华北地块脉状金矿的成矿深度为6.45～9.8km。同时结合大量的成矿流体包裹体地球化学研究,认为华北地块主要脉状金矿床成矿流体为CO2-H2O-NaCl体系；成矿温度为234.6～386.7℃；压力为64.0～138.0MPa；流体的盐度为2.73％～11.46%NaCl;密度为0.64～1.0g/cm3;氢、氧、碳同位素表明流体主要以幔源流体为主,并伴有岩浆流体和大气降水的加入。 硫、铅、氦、氩同位素研究表明,成矿物质主要来源于上地幔源区。华北地块金矿中广泛存在碲的独立矿物和煌斑岩这一普遍现象,从矿物学和岩石学角度支持幔源流体参与成矿的认识。同时指出煌斑岩中高含量的金是幔源流体从上地幔中带来金的重要证据。 通过对华北地块典型矿床解剖,综合成矿地质背景、矿床地质地球化学特征、成矿物质来源、成矿流体来源、成矿作用、成矿条件和同位素年代学等特征认为,华北地区不同构造单元的脉状金矿床形成于同一种地球动力学背景,即中生代晚期的碰撞向伸展的转换体制,地壳显著伸展、造成了该区深部地幔物质-能量强烈上涌、岩石圈快速减薄、拆沉、岩石圈地幔岩浆底侵,大规模火山喷发、导致上地幔源区中成矿元素被带出,含矿热流体在脆性断裂中突发式集中卸载成矿。并建立了华北地块脉状金矿床的区域成矿模式。在确定找矿标志和大型矿田产出条件的基础上,提出7个找矿方向,为该区下一步找矿工作提供了理论依据。