河北省豐寧縣牛圈銀(金)礦床地質(zhì)特征及礦床模型

陳風(fēng)河 馬俊梅 張嵩月 王建

（①河北省地礦局探礦技術(shù)研究院燕郊065201②河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊邢臺054000）

河北省豐寧縣牛圈銀(金)礦床地質(zhì)特征及礦床模型

陳風(fēng)河①馬俊梅②張嵩月①王建①

（①河北省地礦局探礦技術(shù)研究院燕郊065201②河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊邢臺054000）

牛圈大型銀(金)礦位于華北地臺北緣多金屬成礦帶，礦體賦存于細粒鉀長花崗巖中的隱爆角礫巖墻內(nèi)，礦化與隱爆角礫巖有密切的時空關(guān)系和成因聯(lián)系。閃鋅礦和共生礦物組合黃鐵礦與方鉛礦Rb－Sr等時線年齡為154.1±2.6 Ma，與細粒鉀長花崗巖侵位時間基本一致，限定成礦時代為晚侏羅世。粗粒和細粒鉀長花崗巖、蝕變巖和礦石的稀土及微量元素特征表明，成礦物質(zhì)來自鉀長花崗巖。建立成礦模式。

牛圈金銀礦地質(zhì)特征成礦時代礦床模型

河北省豐寧縣牛圈大型銀(金)礦位于華北地臺北緣多金屬成礦帶，該礦是1987年華北有色地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊發(fā)現(xiàn)礦體露頭，隨即開展普查、詳查和勘探工作。礦體賦存于隱爆角礫巖墻內(nèi)，其中硅質(zhì)角礫巖為銀(金)礦體的直接容礦圍巖，礦化與隱爆角礫巖有密切的時空關(guān)系和成因聯(lián)系。前人對牛圈銀(金)礦的地質(zhì)特征、構(gòu)造控制作用、熱液蝕變、流體包裹體、成礦時代和成礦作用進行過研究[1－3]，但對于其成因長期存在分歧，有淺成低溫?zé)嵋盒蚚1－4]、淺成中低溫?zé)嵋旱V床[5]、熱泉型[6]、深源熱流體隱爆－交代型[7]。有關(guān)成礦時代也未取得統(tǒng)一認識，有早白堊世（隱爆角礫巖全巖K－Ar年齡為120.7 Ma）[8]、晚三疊世（隱爆角礫巖中鉀長石Ar－Ar年齡為227.9 Ma和216.7 Ma）[9]之說。本文在前人研究基礎(chǔ)上，開展了詳細的野外調(diào)查，依據(jù)礦床地質(zhì)特征、巖（礦石）稀土元素及微量元素和成礦年代學(xué)研究，建立了礦床模型，為今后找礦工作提供依據(jù)。

圖1 牛圈-營房銀（金）礦區(qū)域地質(zhì)圖[3]

1 區(qū)域成礦背景

牛圈銀(金)礦位于華北地臺北緣的中東段，地處內(nèi)蒙古地軸中心上黃旗前中生代構(gòu)造－巖漿巖帶與沽源中新生代火山巖盆地的接壤部位[10]。區(qū)內(nèi)出露地層有古元古界紅旗營子群變質(zhì)巖和上侏羅統(tǒng)火山巖（圖1）。紅旗營子群受巖體侵入而支離破碎，巖性有含矽線石黑云母斜長片麻巖、斜長石英巖、混合巖化斜長角閃巖、混合巖化輝石斜長變粒巖，其原巖為富鋁的泥質(zhì)－泥鈣質(zhì)－含有機質(zhì)的泥砂質(zhì)巖石夾中基性火山巖。上侏羅統(tǒng)火山巖巖性為流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、英安巖、凝灰質(zhì)礫巖等。

區(qū)域上中酸性侵入巖分布廣泛，多呈巖基狀、巖株狀和巖脈狀侵位于前寒武系變質(zhì)巖中。主要為三疊紀粗粒鉀長花崗巖（鋯石U－Pb年齡為241 Ma）[11]、侏羅紀細粒鉀長花崗巖（K－Ar年齡166 Ma）[13]。牛圈金銀礦區(qū)的中心地帶還分布有一條長750 m、寬幾米到20 m，深度為460～600 m的隱爆角礫巖墻。呈北北東向展布，向東南方向傾斜，主要由凝灰質(zhì)角礫巖、硅質(zhì)角礫巖和花崗質(zhì)角礫巖構(gòu)成。

區(qū)域斷裂發(fā)育，康保－圍場深大斷裂、豐寧－隆化向隱伏大斷裂和上黃旗－烏龍溝深大斷裂分別位于礦區(qū)的北部、西側(cè)和東側(cè)。這3條深大斷裂及其相關(guān)的次級斷層破碎帶不僅是構(gòu)造－地層單元的劃分界線，同時也是巖漿及相關(guān)成礦流體運移的通道[9]。牛圈－老虎壩斷層破碎帶位于牛圈銀(金)礦區(qū)中心地帶,屬上黃旗－烏龍溝深大斷裂的組成部分,并控制礦體的分布。

2 礦床地質(zhì)特征

牛圈銀（金）礦體賦存于隱爆角礫巖中，兩者呈漸變關(guān)系，產(chǎn)出特征與隱爆角礫巖一致（圖2，圖3）。礦帶呈北北東向展布，長度為478 m，寬度為10～34 m。該礦帶自北向南可劃分為3個礦段，在地表3個礦段存在有一定的間距，但在地下深處150～260 m處相互貫通連為一體。目前，該礦帶內(nèi)共發(fā)現(xiàn)礦體26個（銀礦體10個，金礦體16個）。其中Ⅰ號銀礦體規(guī)模最大，占礦區(qū)總礦量98%。單個礦體大都呈脈狀或透鏡狀，平面上呈“S”形狀，剖面上為“八字”形狀，銀（金）礦體大多向東南方向傾斜，傾角31°～65°。在空間上礦體厚度有北厚南薄、上厚下薄，品位有北富南貧、上富下貧之變化規(guī)律，與隱爆角礫巖空間變化規(guī)律相似，顯示隱爆角礫巖侵入前峰礦化強，反映礦體賦存于角礫巖侵入前峰之普遍規(guī)律。

圖2 河北省豐寧縣牛圈銀(金)礦床地質(zhì)略圖

圖3 豐寧牛圈銀（金）礦段83線剖面圖

礦石具有角礫狀、脈狀、浸染狀、環(huán)帶狀、塊狀和團塊狀構(gòu)造。礦石金屬礦物主要為黃鐵礦，其次有方鉛礦、閃鋅礦、金銀礦物，還有微量白鐵礦、黃銅礦、毒砂等。黃鐵礦有早、中、晚3期，早期黃鐵礦含量少，呈浸染狀分散在硅化巖石中，粒徑較小，多在0.012～0.06 mm；中期黃鐵礦含量相對增多，多呈立方體、八面體等晶型，粒徑增大，一般在0.5～2 mm；晚期黃鐵礦呈微粒，與錐柱狀石英呈細脈穿切方鉛礦、閃鋅礦。

礦床圍巖蝕變發(fā)育，總蝕變長度為1 000 m，寬度100～300 m，上盤蝕變強，下盤蝕變?nèi)?。主要蝕變類型有有鉀化、硅化、絹云母－水白云母化、高嶺土化、蒙脫石化、綠泥石化和碳酸鹽化，其中硅化最強，與金、銀成礦的關(guān)系最為密切，其次是鉀化和絹云母－水白云母化。前人研究表明，牛圈礦床成礦過程經(jīng)歷了5個礦化階段：①含黃鐵礦硅化階段；②中粗粒黃鐵礦階段；③石英－銀（金）鉛鋅硫化物礦化階段；④石英－螢石礦化階段；⑤石英－鐵白云石階段。

3 礦床模型

3.1 成礦時代

劉鳳山等[8]曾對含礦角礫巖墻進行過全巖鉀－氬同位素年齡測定，其年齡為120.66 Ma，因此將角礫巖墻和銀(金)礦體的形成時間確定為燕山期。聶鳳軍等[9]分別對牛圈礦區(qū)細粒鉀長花崗巖株和含礦隱爆角礫巖墻鉀長石樣品進行了40Ar/39Ar同位素年代測定，基本上確定了它們的形成時限及其相互間的成因聯(lián)系。據(jù)此推測，牛圈銀（金）礦區(qū)早期成礦作用發(fā)生在(227.9±4.8) Ma，而主要成礦期為(216.7±6.1)Ma，是印支期多階段富堿質(zhì)成礦流體活動的產(chǎn)物。并認為礦區(qū)范圍內(nèi)的細粒鉀長花崗巖株和隱爆角礫巖墻，還是銀（金）礦體，它們均是印支期同源巖漿不同演化階段的產(chǎn)物。

圖4 牛圈礦床硫化物Rb-Sr等時線圖解

本次根據(jù)礦石礦物組成，利用單礦物閃鋅礦和共生礦物組合黃鐵礦與方鉛礦Rb－Sr等時線方法以及共生礦物組合閃鋅礦與黃鐵礦Sm－Nd等時線方法測定了牛圈礦床成礦年齡。用共生單礦物組合得到的87Rb/86Sr－87Sr/86Sr圖均表現(xiàn)出很好的線性關(guān)系（圖4）。利用ISOPLOT軟件包計算出硫化物Rb－Sr等時線年齡t= (154.1±2.6)Ma，ISr=0.71293，MSWD=1.6。測年結(jié)果表明，牛圈銀（金）礦床成礦時代為晚侏羅世，與礦區(qū)細粒鉀長花崗巖時代接近（K－Ar年齡為166 Ma）[13]，與區(qū)域上侏羅統(tǒng)髫髻山組火山巖時代一致（凝灰?guī)r和粗安巖鋯石LA－ICP－MSU－Pb年齡分別為153Ma和156Ma）[12]，表明牛圈銀（金）床的形成與晚侏羅世酸性巖漿活動密切相關(guān)。

3.2 成礦流體性質(zhì)及來源

與成礦有關(guān)石英中流體包裹體類型為富氣相包裹體、富液相包裹體和含液態(tài)CO2三相包裹體。硅質(zhì)角礫巖中石英均一溫度集中220～350℃，峰值285℃[8]，含黃鐵礦硅化階段均一溫度集中在230～310℃，峰值為270℃[4]。石英－螢石礦化階段集中在160～270℃[8]?？傮w上牛圈銀（金）礦以中低溫度成礦為特色，從早到晚溫度逐漸降低。氫和氧同位素表明，成礦流體為巖漿水混合大氣降水[13]。

3.3 成礦物質(zhì)來源

本文對礦區(qū)粗粒鉀長花崗巖和細粒鉀長花崗巖進行了稀土元素和微量元素分析。稀土總量較高，變化于（190.84～278.39）×10－6，LREE/HREE=8.35～14.04，（La/Yb）N=9.86～19.23，δEu＝0.29～0.39。在稀土配分模式圖上，呈明顯的右傾，輕稀土富集，重稀土虧損，具有強負銪異常。

本文對6件硅化蝕變巖、礦石、含螢石花崗巖進行了稀土和微量元素分析。稀土總量明顯低于粗粒和細粒鉀長花崗巖，并且變化大，介于（49.93～190.86）×10－6，LREE/HREE=7.25～10.10，（La/Yb）N=7.13～10.75，δEu＝0.25～0.82，δCe＝0.73～0.84。在稀土配分模式圖上，呈明顯的右傾，輕稀土富集，重稀土虧損，輕稀土內(nèi)部元素分餾強，重稀土元素內(nèi)部分餾較弱，除含螢石花崗巖外（弱負銪異常），其它樣品均具有強負銪異常。6件蝕變巖及礦石與3件粗粒和細粒鉀長花崗巖的稀土元素配分模式一致。1件含螢石花崗巖和4件礦石微量元素蛛網(wǎng)圖上，所有樣品特征一致，虧損Ba、Ta、Nb、Sr和Eu，富集Rb、U、Pb，與粗粒和細粒鉀長花崗巖微量元素蛛網(wǎng)圖也大體一致。粗粒和細粒鉀長花崗巖、蝕變巖和礦石的稀土元素和微量元素特征一致，表明成礦物質(zhì)主要來自鉀長花崗巖。

3.4 成礦過程及成礦模式

印支運動時期，上黃旗－烏龍溝深斷裂帶地殼下部發(fā)生重熔巖漿作用，該巖漿以頂蝕方式向上滲熔擴散交代，同時巖漿中的F、Cl、S等揮發(fā)分選擇性熔蝕表殼巖中的成礦元素形成富堿金屬、鋁硅酸鹽流體，向低溫、低壓區(qū)域運移，形成粗粒鉀長花崗巖（241 Ma），同時巖體中具有銀、金、鉛、鋅高背景值特征。

燕山運動時期，巖漿活動更加強烈，來自上地幔的酸性巖漿沿上黃旗－烏龍溝深斷裂上升侵入，形成火山機構(gòu)，噴出地表形成陸相火山巖。火山通道附近則形成次火山巖（細粒鉀長花崗巖，晚侏羅世166 Ma），在地表附近形成封閉空間，巖漿期后熱液中揮發(fā)分大量積聚，內(nèi)壓大于外部圍巖，發(fā)生隱爆作用，形成隱爆角礫巖，并伴有強烈的硅化。由于隱爆角礫巖的形成，使封閉空間變成開發(fā)空間，溫度和壓力降低，巖漿水和大氣降水的混合和水巖反應(yīng)的聯(lián)合作用，導(dǎo)致含礦流體發(fā)生沸騰作用，引起了金屬絡(luò)合物分解，礦質(zhì)沉淀，形成銀金礦體和銀多金屬礦體，成礦模式見圖5。

圖5 牛圈銀（金）礦床成礦模式圖

[1]許曉峰.河北豐寧牛圈淺成低泥熱液型銀金礦床成礦模式.華北有色金屬地質(zhì)，1991，(1):1－10.

[2]任耀武，曹倩雯.河北牛圈銀礦床從礦主巖（鉀長花崗巖）及礦石等元素地球化學(xué)特征圖示.華北有色金屬地質(zhì)，1991,(2): 29－37.

[3]傅朝義，高百林.河北豐寧牛圈銀金礦床構(gòu)造地質(zhì)特征.華北地質(zhì)礦產(chǎn)雜志，1998，13(3):258－263.

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[12]劉健，趙越，柳小明.冀北承德盆地髫髻山組火山巖的時代.巖石學(xué)報，2006，22(11):2617－2630.

[13]華北有色地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊.河北省豐寧滿族自治縣牛圈銀（金）礦勘探地質(zhì)報告.華北有色地質(zhì)勘查局，1990.

收稿：2014－05－22