Question

　冀东地区地壳演化和成矿耦合

Answer 1

冀东地区是全球地壳演化历史最漫长的地区之一，它是我国最古老的华北古大陆的一部分。从太古宙华北古大陆的构造格架初步形成至元古宙的原始地壳的增生发展，直到显生宙特别是中新生代的强烈活化改造，地壳在形成过程中经历了复杂多变的演化历史，地壳的增长方式从早期的以垂直增生为主，到中后期被水平增生方式为主所代替，形成地壳的物质早期为地幔分异的直接产物，而中后期则是以先存地壳经过部分熔融而形成的物质，仅有少量是通过热点（或地幔柱）和壳下底侵作用来自地幔的、添加到先存地壳的新物质。冀东地区地壳的形成、发展、演化和成矿耦合，至少经历了8次重大的地质事件和演化阶段（沈保丰等，2001）。

一、始太古代—古太古代陆核形成的萌芽阶段（＞3200Ma）

近些年来，在冀东曹庄地区曾获得许多较老的同位素年龄值，在灰色片麻岩中呈大小不等的曹庄岩组斜长角闪岩，取得了一批Sm-Nd同位素年龄值。江博明（1987）认为多数斜长角闪岩形成于3500Ma以前；乔广生等（1987）获得6个斜长角闪岩的Sm-Nd等时线年龄为（3561±15）Ma；此外，江博明（1987）还测得2个灰色片麻岩的3240Ma的Nd模式年龄。这些数据说明在古太古代冀东曹庄一带存在以镁铁质火山岩为主的表壳岩。

曹庄岩组的表壳岩主要出露在迁安曹庄、黄柏峪一带，是我国最古老的地层之一（伍家善等，1998）。该岩组出露的层序不连续、不完整，但大致可以划分为下部为斜长角闪岩、（矽线）黑云斜长片麻岩夹石榴或堇青石英岩，中部为黑云斜长片麻岩夹斜长角闪岩和薄层不纯大理岩，上部为黑云片岩、斜长角闪岩及具工业意义的条带状铁建造（BIF）。斜长角闪岩的原岩为镁铁质火山岩，主要属于拉斑玄武岩，该岩组的原岩主要为泥砂质、不纯钙质建造夹基性火山岩和铁建造，处于相对稳定的浅水沉积环境。

在黄柏峪村北与斜长角闪岩相伴产出有铬云母石英岩、石榴透辉斜长岩、条带状铁建造等变质沉积岩。Liu等（1990）用离子探针质谱仪（SHRIMP）测定了铬云母石英岩中68粒碎屑锆石U-Pb年龄，共获得4个明显²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄峰值，分别为3830～3820Ma、3800～3780Ma、3720～3700Ma和3680～3660Ma，其中最老的一粒年龄为3851Ma，另一个较小的年龄峰值为3610Ma。虽然碎屑锆石的测年结果不能反映铬云母石英岩的形成年龄，但所有的测年结果都大于3610Ma，可以推测这套变质岩系的形成年龄大于3600Ma（刘敦一等，1994）。从这套变质火山沉积岩系的地质特征以及碎屑矿物的种类和形态特征分析，蚀源区以花岗质岩石为主，夹少量镁铁质火山岩，说明本区附近具有一定规模的硅铝质古陆壳。

在此期间，在冀东黄柏峪一带形成杏山、脑峪门等小型BIF型铁矿床，这可能也是我国最早形成的矿床。

二、中太古代陆核初步形成阶段（3200～2800Ma）

中太古代，冀东地区已存在一定规模的表壳岩，2800Ma左右的迁西运动中发生的构造岩浆活动，在冀东迁安一带形成了古陆块。

迁西岩群和片麻岩、紫苏花岗岩等主要分布在迁安水厂－松汀一带，形成以卵形构造为特征的高级变质区。迁西岩群主要为暗色麻粒岩、二辉斜长角闪岩、含辉石黑云斜长片麻岩（或黑云斜长变粒岩）、辉石磁铁石英岩等，是形成水厂铁矿等重要含铁层位。在迁安羊崖山，侵入到迁西岩群铁建造的席状花岗岩的锆石U-Pb一致线年龄为2960Ma，羊崖山含紫苏辉石花岗岩中基性麻粒岩包体的Sm-Nd模式年龄为3280Ma和3230Ma（Liuet a1．，1990）。说明迁西岩群形成时间应大于3000Ma。上述资料说明在中太古代时迁安一带古陆核已初步形成，而且可以推测，其分布面积应比现代出露面积要大一些。

随着地壳活动的加剧，火山－沉积作用的加强和陆核面积的增大，相应的成矿作用也增强。在此期间，在冀东迁西岩群内，形成产于高级变质区内的水厂、龙湾、大石河、太平寨等BIF型铁矿床，其中水厂铁矿床探明属超大型矿床，是首钢铁矿资源的主要供应基地。

三、新太古代华北古陆块的汇聚和古大陆克拉通化阶段（2800～2500Ma）

最近某些研究者提出，在太古宙末期可能存在一次全球规模的超大陆汇聚事件。在我国华北古大陆，也存在由几个古陆核被新太古代花岗岩－绿岩带焊接、汇聚而形成华北古大陆的重要造壳事件。伍家善等（1998）提出，在太古宙末中朝古大陆是由胶辽陆块、迁怀陆块、晋冀陆块、蒙陕陆块和豫皖陆块等5个陆块通过陆块间洋盆的消减、弧陆拼合直至陆陆碰撞而聚合的。白瑾等（1996）认为，在3500Ma至2900Ma以前，华北原地台可以划分为东胜、临汾、济宁、渤海、赤峰、辽吉和阿拉善等几个小陆核，新太古代的绿岩带分布在古太古代—中太古代陆核的周边，是陆核聚集的焊接带，在太古宙末期横向挤压－剪切的涡旋构造机制中被焊接成太古宙原始陆壳。沈保丰等（1994）认为，华北陆台可分为东胜、岚县、临汾、埕子口、济宁、燕辽和辽吉等7个块体，绿岩带就分布在这些块体的边缘，即陆核和陆核之间，花岗岩－绿岩带代表早期这些小型陆块之间的焊接带，太古宙末它们构成了陆台的基本单元和格架，表明陆台的不均一性。李江海等认为，华北克拉通是Kenorland超大陆的组成部分，Kenorland超大陆至少包括了波罗的海地盾、苏必利尔地盾、Wyoming区、西伯利亚克拉通、北大西洋克拉通、旧金山克拉通、达瓦克拉通、伊尔岗克拉通和东南极地盾。

冀东地区属于华北古大陆的北缘中段，新太古代是主要的造壳事件。遵化岩群斜长角闪岩的Sm-Nd等时线年龄为（2756±177）Ma和（2674±59.8）Ma等数据都说明，在新太古代早期冀东地区古陆核边缘的海盆中广泛发育了火山沉积岩系，而在新太古代晚期青龙一带的狭长海盆中，也有火山喷发和陆缘沉积作用，形成了表壳岩（齐鸿烈等，1999）。在2500Ma左右在遵化、青龙绿岩带，地壳发生了广泛的深熔作用，大规模的花岗质岩浆侵入活动，使本区古陆核的洋盆消减、陆陆碰撞，地壳的强烈缩短，汇聚形成了克拉通。

新太古代是地球形成过程十分重要的阶段，也是华北古大陆各陆核汇聚成陆块的时期。在此地史期间，成矿规模增大，矿种增多，不仅有铁矿，还有金、铜、锌等矿床。本区也不例外，以镁铁质火山岩为主的海底火山活动强烈，绿岩带发育，在绿岩海盆中形成了大量的与绿岩带有关的阿尔戈马型BIF铁矿床，尤其是冀东的石人沟、湾杖子、大贾庄、司家营、马城等一批大型、超大型铁矿床，其中司家营铁矿床南北长10km，分布面积约36km²，探明储量居华北地区之首。同时，在本区还形成了与碰撞造山作用有关的绿岩带同构造晚期初生型脉状金矿床，如冀东的金厂峪、半壁山、苗杖子等金矿床，其中金厂峪为超大型金矿床。

四、古元古代裂谷阶段（2500～1800Ma）

古元古代初，在太古宙末形成的统一的华北古大陆开始裂解，构造体制发生了本质的变化，呈现不同性质的活动带同刚性地块并存的构造格局。在华北古大陆内部，既有克拉通基底的裂陷槽，又有曾是古大陆的边缘活动带和岛孤带演化而来的碰撞带，同时在基底内出现具一定规模的基性—超基性岩墙群和层状杂岩体的侵位。这些岩墙群和层状杂岩体，主要发育在华北地台的中北部，大致在2.5～2.4Ga。经过1850～1800Ma的吕梁运动，华北古大陆再次拼接为统一的克拉通，而且由于边缘侧向增生，克拉通的范围进一步扩大。本区作为华北古大陆的一部分，同样经历了这一过程。在2.4Ga左右，在本区北部尚义－赤城－平泉深断裂和康保－围场深断裂之间，发育古大陆边缘的海盆，沉积了含铅锌矿的火山－沉积岩（红旗营子群）。在1.85～1.80Ga，海盆的削减，深熔花岗质岩浆的侵入，韧性剪切作用发育，本区变质基底克拉通化，边缘侧向增生，其面积再次扩大，比目前的出露范围要大。

古元古代是地史上十分重要的成矿期，著名的南非金铀砾岩矿床，VHMS型和SEDEX型铅锌矿床，苏必利尔湖型铁矿床等均在此期间形成。本区北部在古大陆边缘的海盆中沉积了与红旗营子群有关的VHSM型蔡家营子式含银铅锌矿床。

五、中新元古代的裂解和汇聚阶段（1800～800Ma）

经过吕梁运动，华北古大陆最终形成了较为稳定的、统一的克拉通。但随后又发生了克拉通的伸展裂解事件，其主要表现为超基性岩体的侵入、大量的基性岩墙群的产出和非造山的斜长岩－辉长岩（白瑾等，1996）及环斑花岗岩体侵位等重要的地质事件。在中元古代初期，在华北克拉通内形成了巨型的坳拉谷（或裂陷槽、裂谷），堆积了巨厚的沉积物，如燕辽拗拉谷。大量的基性岩墙群侵位在拗拉谷之间的变质基底内。本区1800～800Ma，在蓟县一带为裂陷槽的中心，沉积了中新元古界长城、蓟县和青白口系的碳酸盐岩、砂岩和页岩等，以蓟县剖面为代表堆积了厚达万米，发育较完整的中上元古界地层。在裂陷槽内还发育了非造山期的岩浆活动，大红峪期火山活动标志裂陷作用达到顶峰，大红峪组火山岩颗粒锆石的U-Pb年龄为（1625.3±6.2）Ma（陆松年等，1991）。在1700Ma左右，沿大庙－娘娘庙的东西向深断裂，在伸展构造体制下，大庙斜长岩和密云沙厂环斑花岗杂岩的侵位，反映了中元古代早期华北古大陆的裂解作用。本区中元古代稳定的沉积盖层发育，在蓟县剖面等地的中元古界（蓟县系）地层顶部被新元古界青白口系下马岭组中厚层含铁砂岩、砾岩所覆盖，为芹峪上升，标志着克拉通的抬升和海退等事件。

中元古代末期和新元古代早期的造山运动，使全球大地构造格局发生重大变化，由于碰撞作用使若干大陆块汇聚成超大陆，汇聚后的超大陆在不同部位和不同时期又重新裂解成若干大陆块体，这就是目前国际地学界关注的Rodinia超大陆的形成和裂解。但在这时期，华北古大陆的响应，除北缘外，其他地区尚有待进一步研究。中、新元古代也是本区重要的成矿时期，在燕辽坳拉谷内，受同生断裂的控制形成了高板河等SEDEX型铅锌矿床，在蓟县、兴隆、涿鹿等形成了我国最古老的赋存于高于庄组内的东水厂、上井沟等锰方硼石和菱锰矿层，此外还有可能与大红峪期火山作用有关的洞子沟式银铜金矿床等。

六、古亚洲洋边缘演化和Pangea泛大陆形成阶段（543～250Ma）

在古生代，华北陆块和西伯利亚陆块之间为古亚洲洋。近3亿年中，经历了多次洋壳扩张、俯冲和碰撞造山，古亚洲洋的规模和范围不断缩小，直至古生代末期，古亚洲洋最后封闭，华北陆块和西伯利亚陆块拼合，成为欧亚大陆板块东部，为Pangea泛大陆的组成部分。

冀东地区处于稳定的大陆和陆表海环境，形成克拉通的盖层沉积。寒武系—中奥陶统地层，主要出露在燕山南麓，为一套半深海—浅海相的页岩和碳酸盐岩。中石炭统—二叠系地层零星分布在燕山前缘坳陷盆地中，以滨、浅海相及海陆交互相含煤砂、页岩为主，上二叠统以内陆河湖相泥砂岩、砂砾岩为主。

本区成矿作用不强，仅在邻区张宣一带产出与碱性侵入杂岩有关的东坪等金矿床，在承德高寺台有赋存于橄榄岩内的铬铁矿床和与透辉岩有关的红石砬子铂矿等。

七、滨西太平洋构造域陆缘的陆内造山作用阶段（250～65Ma）

中生代，华北陆块北缘中段处于陆内环境，属欧亚大陆板块的东部，距离当时陆洋边界近2000km，其造山作用明显有别于板缘俯冲造山带和陆间碰撞造山带，因而称为陆内造山作用。中生代陆内造山作用不仅在本区，而且在欧亚大陆的东部其他地区均十分发育，在全球造山带的分类上均有重要的地位。本区自印支期开始一直到燕山期始终处于陆内造山作用阶段。

印支期（250～205Ma）本区构造－岩浆活动比较强烈，发育多种类型的构造变形，及以都山岩体为代表的数十个规模较大的中酸性侵入体和局部地区强烈的中基性火山活动。构造线的方向以近东西向为主，向东至辽西地区则北东东－北东向构造活动增强。在此期间，构造变形较为强烈，韧性或塑性变形显著，地壳中深层次的构造占主要比例，主要构造线的方向以近东西向为主，说明区域最大主压应力方向以近南北向为主。在尚义－赤城－平泉－凌源－阜新的构造线以北，以隆升剥蚀为主，缺失三叠纪火山沉积岩系；而在构造线以南的燕山地区，则发育较多的三叠纪火山沉积盆地，在局部地区如红石砬子一带有角闪岩体和透辉岩岩体侵位。

燕山期（205～65Ma）本区的地壳运动和陆内造山作用的强度均达到中生代以来的最高峰，构造活动的新生性居主导地位，山脉与盆地相间分布，形成新的、颇具特色的构造格局。

燕山运动是我国颇具特色的陆内造山运动，由于各家对燕山运动期次划分不一致，有两分和3分的区别，我们根据程裕淇等（1994）的意见，将燕山运动分为早、中、晚3期，其同位素年龄界限分别为205～163Ma、163～135Ma和135～65Ma。

燕山早期的区域构造格局与印支期相比，有较大的变化。区域构造线的方向以北东向为主，部分近东西向，还发育少量北西向断裂构造带。构造活动的新生性非常明显，新生构造线的方向以北东向为主，反映区域最大主压应力的方向以北西－南东为主，有些地区仍有较大的近南北向继承性最大主压应力。构造变形强烈，褶皱相对较为宽缓，逆冲－推覆构造遍及全区，韧性剪切变形微弱，地壳中浅层次构造变形居主导地位。岩浆活动发育，伴有多期强烈的中、基性火山活动和峪耳崖、牛心山等中酸性岩浆岩的侵位，构造－岩浆活动的强度明显大于印支期。

燕山中—晚期的构造－岩浆活动进一步增强，达到高峰，燕山地区的肖家营、盘山等中酸性岩体都在此期间形成。岩体的侵位常伴有规模不等的环状构造，如盘山等环状构造、帚状构造和变质核杂岩等构造体系。火山岩的分布范围进一步扩大，火山喷发活动也十分强烈，同时次火山岩及其有关的隐爆角砾岩也较发育。构造活动的新生性占主导地位，部分继承性北东向与东西向断裂活动，区域最大主压应力方向以北西西－南东东向为主。构造变形较为强烈，但绝大多数以地壳浅层次构造为主。在燕山地区还发育一些张性—张扭性同沉积断裂，控制了白垩纪盆地及其火山沉积建造的空间分布。

中生代是本区贵金属、有色金属的最重要的成矿期（章百明等，1996；吴珍汉等，1998）。随着从印支期→燕山早期→燕山中、晚期的陆内造山作用的不断加剧，构造－岩浆活动极其发育，与之相伴的金、银、铜、铅、锌、钼、铁等成矿亦进入高峰，其中不少为大中型矿床规模，是我国重要的成矿时期。由于燕山陆内造山作用发生在早前寒武纪变质基底上，因而成矿作用不仅有新生性，而更多有继承性，对已形成的矿源岩、矿床等进行活化改造、富集、添加等各种成矿作用。本区早期地壳广泛发育花岗岩－绿岩带及其有关的金矿床及富金岩系，因而，在印支－燕山期形成与壳源深熔岩浆作用有关的绿岩带构造期后再生型热液金矿床，如峪耳崖、牛心山等金矿床和与次火山岩及与岩浆隐爆作用有关的唐杖子、水泉南沟等金矿床。此外，区内还产出寿王坟等矽卡岩型铜矿床。

八、喜马拉雅期的盆-岭构造形成阶段（65Ma至现在）

新生代本区进入了又一个新的构造演化阶段，即以伸展体制为主的盆－岭构造演化阶段，形成了大型山系和大型盆地相间分布的现今盆－岭构造格局。与燕山期相比，地壳运动的强度大为减少，水平挤压与褶皱变形不占主导地位，地壳垂向隆升与拗陷作用明显，伸展构造活动居主导地位，伸展成盆的活动显著。本区裂谷盆地的展布明显受盆缘同沉积断裂控制，盆地裂陷的同时，周缘山脉快速隆升，形成现今盆－岭相间的构造－地貌格局。区域岩浆活动强度较弱，地表有时出露小规模的岩脉和个别规模较小的辉长岩体，仅在局部地区火山作用强烈，发育以幔源为主的新近纪和第四纪的玄武岩。火山活动和地震是区内新生代地壳活动的重要标志，受新生代断裂所控制。新生代成矿作用在本区十分微弱，主要形成第四纪冲积型砂金矿床，如冀东马兰峪砂金矿床等。