Question

区域构造-岩浆演化和金成矿作用探讨

Answer 1

华北克拉通北缘处于华北板块与西伯利亚板块、太平洋板块的接合部位，经历了长达3800 Ma的地质演化和多次构造-热事件（崔盛芹等，2000；裴荣富等，2003；李俊健等，2010）。

古太古代时，华北克拉通北缘分布着若干个古陆核，这些小陆核经多次拼合—裂解—再拼合，形成相对较大的陆核（伍家善等，1998；zhai et al.，2000）。现在可见的太古宙早期的陆核有龙岗古陆核、鞍本铁架山古陆核、冀东的迁安古陆核、鲁西古陆核等（赵国春，2003；翟明国等，2009）。它们的主体是花岗质深成岩，但也包括少量的表壳岩（绿岩和变碎屑岩）的小块体或透镜体，被认为是早期绿岩或下部绿岩（沈保丰等，1994；裴荣富等，2003；李俊健等，2010）。华北克拉通北缘阴山-燕山太古宙克拉通隆起区，由集宁、张家口、密云、冀东等古太古代—中太古代微古陆块（陆核）及焊接它们的中太古代—新太古代岩浆结合带及绿岩带组成，包括集宁群、桑干群、迁西群、乌拉山群、色尔腾山群，古太古代时期，在冀东一带已出现我国最古老的陆核（wan et al.，2005；刘敦一等，2007），中太古代时期，强烈的地幔热对流作用使早期较薄的地壳破裂，以基性为主的下地壳物质大量喷发和喷溢出地表，形成厚度可观的火山岩和火山沉积岩，而破裂的初始地壳则在地幔热流体的影响下形成麻粒岩相-片麻岩相高级变质体，与此同时，初始地壳的熔融和幔源玄武岩浆分异分别形成紫苏花岗岩和TTG岩系。新太古代时，发生多期次、大规模的火山-沉积活动、花岗质岩浆侵入活动及区域变质作用，导致陆核的增长和微陆块的形成以及广泛分布于微陆块之间的岩浆结合带，在岩浆结合带中分异有色尔腾山、五台山、遵化等绿岩带（裴荣富等，2003）。辽北-吉南广泛出露的太古宇统称鞍山群（沈其韩等，1996）。在早期形成过程中，堆积了厚大的镁铁质火山岩，并将地幔中的金带到地表形成了金的初始富集，新太古代早期，金成矿作用主要表现为矿源层的形成，并有伴生金矿床的出现，同火山喷气-沉积作用的块状硫化物伴生型金矿床，如清原红透山块状硫化物伴生金矿床（陈毓川等，2001；裴荣富等，2003）。新太古代末期，金矿床主要发生在华北板块第一次大规模的克拉通化或绿岩带早期变形变质过程中，形成的金矿床与太古宙绿岩带镁铁质变质火山岩及条带状硅铁建造有关的金的矿源层或矿床，如吉林夹皮沟-板庙子一带的八家子、二道沟（李俊健等，2006）、清原南龙王庙（陈毓川等，2001）等金矿床；与太古代绿岩带变质火山-沉积岩有关的红透山式块状金属硫化物矿床主要分布于辽宁浑北一带，以红透山、树基沟等铜锌矿床为代表（芮宗瑶等，1994；裴荣富等，2003）；条带状铁建造中的浸染状金矿床，如山西五台县的柏枝岩、东腰庄、康家沟等金矿床（陈毓川等，2001），这些矿床都有这个时期的同位素年龄。

古元古代华北克拉通一方面在局部地区仍旧保留了新太古代的活动特征，另一方面，又显示有稳定环境下一套浅变质的、层序清楚的、分布在局限海槽中的 “冒地槽” 式沉积，如上辽河群的大石桥组、盖县组，前者以镁质碳酸盐岩为主，后者以细碎屑岩为主，显示出准盖层的特征，如冀东地区的青龙河群、内蒙古大青山的二道凹群、基本上是由碎屑岩组成，显示出相对稳定的环境，具有准盖层的特征（李俊健等，2010），古元古代末的吕梁运动使华北原始的太古宙—古元古代的地块缝合到一起形成了统一的华北克拉通（赵国春，2009；翟明国，2010），这次构造-热事件使太古宙绿岩带发生广泛的退变质作用和韧性剪切变形作用，与此同时发育了广泛的金矿化。在古元古代时金矿化大致有两期：一期在古元古代早期（约2200 Ma），另一期是在古元古代末期，前者以金厂峪、排山楼金矿床为代表，后者如小营盘金矿床、猫岭金矿床以及近年在大青山一带发现的新地沟、油篓沟、卯独沁、哈拉沁等金矿床（陈毓川等，2001；李俊健等，2006）。金厂峪金矿糜棱片岩含金石英脉Ar/Ar年龄为2190 Ma（何永年，1992）和含矿钠长石石英脉SHRIMP U-Pb年龄1858 Ma（罗镇宽等，2001），排山楼受韧性剪切和蚀变交代的斜长角闪岩的Sm-Nd等时线年龄2149 Ma（骆辉等，1994），小营盘石英脉中的单颗粒锆石U-Pb稀释年龄1826 Ma和1800 Ma（胡小蝶等，1994），猫岭金矿床毒砂Re-Os等时线年龄2119 Ma（邱小平等，2003），新地沟金矿石中石英Ar/Ar年龄1991 Ma（李俊健等，2006）。

中新元古代是准稳定环境下的盖层形成时期，构造运动是以拉伸作用为主，在华北克拉通北缘东段形成燕山-太行山裂谷系、北缘西段的狼山-渣尔泰山裂谷和白云鄂博裂谷系，在克拉通内部的阜平、晋北、吕梁等地区，中元古代由于拉伸作用，形成了广泛分布的基性岩墙群（李俊健等，2010）。在狼山-渣尔泰裂陷槽中产出的铅锌矿床有霍各乞、东升庙、炭窑口、甲生盘等（芮宗瑶等，1994），金矿床如朱拉扎嘎、常山壕等（江思宏等，2001；聂凤军等，2010）。燕山-太行山裂谷系冀东青龙-迁安一带的 “长城式” 金矿床等（聂凤军等，1998；李俊健等，2010）。

早古生代华北克拉通整体处于陆表海的稳定环境，此时整个克拉通才有了统一的稳定盖层。寒武系和奥陶系主要是由碳酸盐岩和碎屑岩组成，没有火山岩。到晚奥陶世，由于南北两侧洋壳俯冲强大的挤压力，使整个陆块抬升，而缺失上奥陶统、志留系、泥盆系和下石炭统。从晚石炭世开始，华北克拉通再次整体下陷，广泛接受浅海相沉积，并很快向海陆交互相、陆相沉积转变，到二叠纪则主要是陆相沉积。古生代华北克拉通内部的岩浆活动较弱，目前仅发现辽宁复县和山东蒙阴的金伯利岩侵入（李俊健等，2010）。但在华北克拉通北缘，由于古亚洲洋板块的消减和最后发生碰撞的影响，发育古生代花岗岩类的侵入。早古生代在华北克拉通北部白乃庙岛弧带中产出白乃庙铜金矿床，进入晚古生代，华北克拉通北缘岩浆活动比较强烈，与海西-印支期中酸性火山岩浆活动有关的金矿床，沿内蒙地轴内一些东西向深大断裂分布，产于乌拉山-大青山南麓深断裂的金矿床，如柳坝沟、哈达门沟金矿床，乌拉山-大青山北麓临河-集宁深断裂附近的金矿床，包括十八顷壕、北腮忽洞、老羊壕、东伙房、后石花等金矿床（Nie et al.，1994），尚义-赤城断裂附近的东坪、后沟、黄土梁、中山沟等金矿床（陆松年等，1997；罗镇宽等，2001）。

印支期，华北克拉通南侧的秦祁古海洋和北侧的古亚洲洋均已关闭，但克拉通南北两侧受到的碰撞挤压作用并未终止，使得一些近东西向的断裂、逆冲断裂和韧性剪切带重新活动，两缘的地壳增厚，导致深部地壳重熔形成了后碰撞花岗岩（李俊健等，2010）。岩浆岩在华北克拉通北缘及其以北造山带广泛发育，如冀东的都山花岗岩、柏杖子花岗岩、丰宁的撒岱沟门花岗岩、喀喇沁花岗岩、敖汉的西台子花岗岩等，这些花岗岩表现出后碰撞特点。这个时期华北克拉通北缘形成的金矿床，包括赛乌素金矿床Ar/Ar年龄为249 Ma（Nie et al.，2002）和253～220 Ma，230～180 Ma（Hart et al.，2002），哈达门沟金矿床的叠加矿化，有240 Ma的Ar/Ar年龄（聂凤军等，2005），小营盘金矿床蚀变钾长石Ar/Ar年龄241～246 Ma（Hart et al.，2002），冀东金厂峪金矿床辉钼矿Re-Os年龄240 Ma（宋扬等，2011）。这个时期有大量的钼矿床形成，如燕辽钼矿带、西拉木伦钼矿带以及西部大苏计、西沙德盖、查干花都形成于这一时期（代军治等，2006；张彤等，2009；张连昌等，2010；侯万荣等，2010）。

燕山期，蒙古-鄂霍次克大洋关闭导致向南俯冲，太平洋伊泽奈崎（Izanaqi）板块向北西-北方向亚洲大陆下的斜冲，华北克拉通东部受到来自北部和东部的挤压，构造体制由近东西向转变为北东—北北东向，形成了陆块东部隆起带和坳陷盆地相间的构造格局。伴随着构造体制的变化，发生了地幔上涌和岩石圈减薄，伴随构造体制的转变，中生代爆发了大规模的岩浆活动和金矿成矿作用（毛景文等，2003；翟明国，2010；李俊健等，2010），已获得的同位素年龄资料显示出吉南夹皮沟、海沟等金矿床，辽东五龙金矿床、猫岭等金矿床，胶东地区的金矿床，辽西排山楼、二道沟金矿床，赤峰金厂沟梁、安家营子、柴火栏子、热水、撰山子、大黑山、奈林沟等金矿床，冀东金厂峪、峪耳崖、牛心山等金矿床，冀北水晶屯、东坪、后沟等金矿床都有这个时期的年龄数据（陈毓川等，2001；Yang et al.，2003；李俊健等，2006）。

综上所述，华北板块北缘经历了太古宙-古元古代陆核形成、陆块汇聚和克拉通最终形成，这个阶段金成矿作用主要是形成含金高的花岗-绿岩带，即矿源层，为后来金矿床最终形成奠定基础。中新元古代华北板块北缘主要为张性环境，形成一系列张性裂谷和坳陷，如狼山-渣尔泰山裂谷和白云鄂博裂谷、燕辽裂陷槽，并使朱拉扎嘎、常山壕等金矿床金的得到初始富集。古生代华北克拉通北缘由于受到古亚洲洋的开合影响，华北克拉通北缘构造-岩浆活动比较强烈，这个时期在乌拉山-大青山一带形成了哈达门沟、十八顷壕、老羊壕、后石花等金矿床，沿北缘隆起带南、北大断裂产出。三叠纪，随着古亚洲洋的关闭，华北克拉通北缘由挤压转为碰撞/造山后的伸展环境，伴随着碱性岩浆活动，形成大量的钼矿床，冀东金厂峪金矿床最终也在这个阶段形成，燕山期，华北克拉通以整个欧亚大陆的面貌出现，太平洋板块向北西-北方向亚洲大陆下的斜冲，华北克拉通北缘东部伴随着构造体制的变化，发生了地幔上涌和岩石圈减薄，岩浆活动异常强烈，金矿成矿作用也主要集中在这个时期。在华北板块演化过程中，均伴随有金矿化的发生，但主要集中在太古宙-古元古代矿源层的形成和中-新生代矿床的形成，华北克拉通北缘一个金矿化集中区或一个金矿床有不同的同位素年龄可能是华北克拉通不同阶段演化的结果，裴荣富等（2003）按照成矿年代演化分为初生型、再生型、改造型、原生型四类矿床，认为华北克拉通北缘大都是多年代矿床，可出现多个矿体多层结构，即“多幢塔楼” 模式。