典型矿床成矿时代

Question

如题所述

Answer 1

一、据矿石同位素年代学方法确定的典型矿床成矿时代

1.峪耳崖金矿

峪耳崖金矿以石英脉型金矿化为主，矿体大部分分布于燕山早期峪耳崖花岗岩及其接触带，赋矿岩体K-Ar法年龄为149Ma与169Ma（表3-1）。

笔者在矿区不同中段取了黄铁绢英岩样品，这些蚀变岩皆为近矿围岩或矿石。对5个样品挑选了绢云母单矿物，纯度都达到85%以上。对绢云母单矿物样作Rb-Sr法同位素测定，获得一条良好的等时线（其中一个样品点偏离等时线较远，不参加计算）。据之求得其形成时代为176.8Ma，代表成矿时代（图3-13a）。

矿石铅同位素组成见表3-2。样品点呈线性相关，求得相关系数为1.00；用最小二乘法求得直线方程为：

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

直线斜率较大，不与任何增长曲线相交于两点（图3-13b）。简单的二、三阶段模式都难以对此作出合理解释；单阶段模式年龄为1500Ma，没有地质意义。根据区域成矿地质背景分析，这条等时线应该属于三阶段等时线，符合模式Ⅷ-1，且

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

据直线斜率只能求出早期矿化时代即矿源层的成岩时代t₁或变质时代t₂。由于矿源层即迁西群最强烈的一期变质作用高峰期为2500Ma，故可取t₂=2500Ma代入上式，求得t₁=3429Ma，这与迁西群成岩时代一致（表1-1）。这里，斜率R=0.55737。矿石铅同位素演化如图3-13b所示。

因此，可以推断，峪耳崖金矿经历了矿源层成岩作用、区域变质作用与最终成矿作用三个阶段，最终的成矿作用发生于燕山早期，成矿时代为176.8Ma。

表3-2　峪耳崖金矿矿石铅同位素组成

2.华尖金矿

华尖金矿为典型的石英脉型金矿，矿脉大部分分布于矿区西北部的牛心山花岗岩外围的迁西群变质岩中，少量矿体分布于花岗岩内部及边缘。牛心山花岗岩属燕山早期钾长花岗岩，其岩性特点及成岩时代均与邻区峪耳崖花岗岩相近。

矿石中方铅矿的铅同位素组成变化范围较大（表3-3），单阶段模式年龄为10亿年左右，没有明显的地质意义。但在N（²⁰⁷Pb）/N（²⁰⁴Pb）—N（²⁰⁶Pb）/N（²⁰⁴Pb）坐标系中，样品点呈明显线性相关（图3-14）。用最小二乘法求得直线方程为：

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

直线斜率R=0.29456。这是一条二阶段等时线，选用模式Ⅱ，则

图3-13　峪耳崖金矿同位素年代学图解

Fig.3-13　Diagram illustrating isotopic ages of Yu'erya erya gold deposit

a—Rb-Sr等时线；b—矿石混合铅演化图

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

该金矿成矿作用与牛心山花岗岩侵位存在成因联系，两者的形成时间在误差范围内相近。鉴于该岩体与峪耳崖花岗岩所处构造环境与侵入时期的一致性，因此可取峪耳崖钾长花岗岩K-Ar法年龄145Ma为t₂，近似代表牛心山花岗岩的年龄及成矿时代，代入上述表达式中，求得t₁=3398Ma。它代表矿源层迁西群的成岩时代。

表3-3　华尖金矿矿石铅同位素组成一览表据

林尔为等，1985。

图3-14　华尖金矿矿石铅同位素图解

Fig.3-14　Lead isotopic diagram of Huajian gold deposit

余昌涛等曾对华尖金矿含金石英脉中细鳞片状白云母做了K-Ar法测定，所得年龄为187.8Ma，该值与145Ma相近，反映了该矿的成矿时代。

3.金厂峪金矿

矿体主要分布于迁西群斜长角闪岩中，存在钠长石-石英期（早期）金矿化与硫化物-石英期（晚期）矿化；早期矿化主要呈浸染状、细脉状分布于钠长石-石英质糜棱岩片理中，属韧切剪切型金矿化，但矿化强度小；晚期矿化属石英脉型金矿化，是金厂峪金矿主要矿化类型。

余昌涛等测出主矿体近矿蚀变围岩绢云母的K-Ar法年龄为155～170Ma，而杨应平（1985）测得蚀变矿物钠长石的裂变径迹年龄为167Ma，笔者则据矿石铅同位素混合模式（相当于前述模式Ⅱ）求出晚期硫化物-石英大脉成矿时代为197.1Ma（吴珍汉，1991），认为金厂峪金矿石英脉型金矿化形成于燕山早期。

对钠长石-石英期矿化，其主要赋矿构造即糜棱岩带被晚期硫化物-石英大脉所切割，矿石铅同位素二阶段模式年龄为308Ma（吴珍汉，1991），代表早期金矿化时代。

4.东山—姑子沟银-多金属矿带

该矿带分布于东西向丰宁—隆化断裂带东段，受该断裂带所控制，呈东西向展布，由东山、窑沟、刘家营、姑子沟等银铅锌矿所组成。

矿石铅同位素组成详见表3-4。东山、窑沟、姑子沟银矿矿体主要分布于高于庄组、团山子组碳酸盐岩-碎屑岩系内，这三个矿区所取的4个矿石样品其铅同位素在N（²⁰⁶Pb）/N（²⁰⁴Pb）—N（²⁰⁷Pb）/N（²⁰⁴Pb）坐标系中呈明显线性相关，相关系数为0.94（图3-15a）。用最小二乘法拟合出一条等时线，其方程为：

表3-4　东山—姑子沟银铅锌矿带铅同位素组成

核工业部第二研究所测试（引自杨锡彬等，1990）。

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

等时线与μ＝8.16的增长曲线相交于两点，t₁为2700Ma左右，t₂为100Ma左右。样品点严格分布于增长曲线的弦上，靠近t₂分布；其铅同位素演化符合模式Ⅲ-2，且

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

这里R=0.19038。

矿区内部及邻区，早白垩世中酸性火山活动强烈，矿带中一些矿脉分布于燕山晚期中酸性侵入体与早白垩世火山岩中，由此推断的成矿时代与上述等时线上交点t₂=100Ma相吻合；该矿带成矿作用发生于晚燕山期早期，成矿时代为1亿年左右。若取t₂=100Ma，代入上述表达式中，求得t₁=2708Ma，这相当于矿源层即单塔子群变质岩的成岩时代。

姑子沟矿区矿体多数分布于单塔子群变质岩中与团山子组白云岩内，矿石铅同位素单阶段模式年龄为1127～1206Ma，没有明显的地质意义。矿石铅同位素样品点分布于东山—刘家营混合铅等时线下部，呈星散状分布（图3-15b），可能符合模式Ⅲ-3、Ⅸ、Ⅻ之一，属于二阶段或三阶段混合铅；但据这些样品点求不出成矿时代。根据姑子沟银-多金属矿矿化特点、控矿构造与东山等矿床的一致性，可以推断，其成矿时代与矿带的东山银-多金属矿等矿床相近，属晚燕山期矿化。

5.张家口金矿集中区主要金矿成矿时代

张家口金矿集中区发育东坪金矿、小营盘金矿、后沟金矿、响水沟金矿等数十个大、中、小型金矿床。该金矿集中区分布于赤城—崇礼断裂南侧，矿体分布于该断裂带次级东西向断裂破碎带及其伴生、派生的北西—北西西向断层中。这些断裂构造的活动、演化历史在前面有关章节中已有较详细的论述。区内晚古生代—印支期、燕山期岩浆侵入活动强烈，如后沟晚古生代—印支期混合花岗岩、响水沟花岗岩、谷嘴子斑状花岗岩、水泉沟碱性花岗岩等岩体（图1-12）。一些矿床如小营盘金矿分布于桑干群变质岩中，一些矿床分布于后沟混合花岗岩中，还有一些矿床分布于燕山期水泉沟花岗岩中，如东坪金矿、中山沟金矿等金矿床。

图3-15　东山—姑子沟成矿带矿石铅同位素图解

Fig.3-15　Lead isotopic diagram of Dongshan-Guzigou metallogenic belt

a—东山、刘家营等矿区；b—姑子沟矿区

矿带中矿石铅同位素组成如表3-5。矿石铅同位素比值变化范围较大，单阶段模式年龄主要为3亿～10亿年，无明显地质意义。在坐标图中，样品点呈显著线性相关，相关系数为0.86。反映该金矿集中区主要矿床在成矿时代、矿床成因方面具有一致性。东坪金矿矿石铅同位素样品点落在t₂交点处，与1.7亿年的地球年龄线重合（图3-16）。用最小二乘法拟出的直线方程为：

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

等时线与μ＝8.21的增长曲线相交于两点，样品点靠近t₂（上交点）分布，反映矿石铅属二阶段混合铅，符合模式Ⅲ一2

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

表3-5　张家口金矿带铅同位素分析结果表

据冶金部天津地质研究院同位素研究室王郁等，1988。

图3-16　张家口金矿带矿石铅同位素图解

Fig.3-16　Lead isotopic diagram of Zhangjiakou gold metallogenic belt

上交点时代t₂与东坪金矿两样品点一起落在1.7亿年的H-H模式等时线上，该值与响水沟金矿脉石矿物的K-Ar法年龄170.5～176Ma相一致（宋瑞先，1979），基本能代表有关矿床的成矿时代。取t₂=170Ma，代入模式Ⅲ-2的斜率R表达式中，求得t₁=3190Ma。该年龄为矿源层桑干群的成岩时代。

张家口金矿集中区东段的后沟蚀变岩型金矿赋矿岩体的K-Ar年龄为160.7～216.5Ma，推断金矿成矿时代为晚印支期—早燕山期，与上述t₂相近。

以上资料表明，燕山地区张家口金矿集中区金矿成矿作用主要发生于170Ma左右，以燕山早期金矿化为主。

6.蔡家营—青羊沟铅、锌、多金属成矿带

蔡家营—青羊沟铅、锌、多金属成矿带呈北西向展布于崇礼—赤城断裂以北的红旗营子群变质岩系内，包括蔡家营铅锌银金矿、青羊沟铅锌矿、冯家洼铅锌矿、孙家沟铅锌矿等脉型铅锌多金属矿床。

表3-6　蔡家营—青羊沟成矿带蚀变岩、矿区变质围岩铅同位素组成

核工业部第二研究所测试（引自杨锡彬等，1990）。

矿区蚀变岩、弱蚀变—未蚀变斜长岩、混合岩、片麻岩样品的铅同位素资料见表3-6。其单阶段模式年龄为500～1400Ma，没有明显的地质意义。岩石铅同位素样品点呈良好的线性相关性，如图3-17；相关系数为0.87。用最小二乘法拟出等时线方程为：

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

图3-17　蔡家营—青羊沟成矿带蚀变岩、矿区变质围岩混合铅同位素图解

Fig.3-17　The mixed lead isotopic diagram of metallogenized rocks of Caijiaying-Qingyanggou

斜率R=0.163186，样品点分布于等时线与μ＝8.3的增长曲线的上交点t₂附近，对应于二阶段铅混合模式Ⅲ-2

燕山陆内造山带金-多金属成矿作用与构造-成矿关系

上交点t₂为119Ma左右，该年龄值与矿带内广泛分布的早白垩世火山岩的时代相近，也与蔡家营矿区矿脉穿切燕山晚期斑岩脉的地质事实相吻合，反映了该矿带的成矿时代。取t₂=119Ma，代入上述R的表达式，求得t₁=2440Ma。它反映了矿源层红旗营子群的成岩时代，这与其他同位素测定结果一致（表3-7）。

表3-7　红旗营子群原岩成岩年龄对比表

①引自杨锡彬等，1990，河北北部元古宙铜、铅、锌控矿因素研究。

以上分析表明，蔡家营—青羊沟铅锌多金属成矿带主要成矿作用发生于燕山晚期119Ma前后，成矿物质来源于矿源层即红旗营子群变质岩。

7.高板河铅锌矿

高板河铅锌矿属典型层状矿床，以沉积成因为主，矿化受中元古代高于庄期岩相古地理所控制。该矿床矿石铅同位素组成如表3-8。

表3-8　高板河矿区矿石铅同位素组成

矿石铅同位素单阶段模式年龄为1244～1534Ma，平均为1389Ma，与高于庄组白云岩成岩年龄一致，基本能代表成矿时代。这是本区H-H模式（相当于本文模式I）能成功地用于确定成矿时代的唯一实例。

8.主要铜、钼矿成矿时代

夕卡岩型、斑岩型铜钼矿与大脉型钼矿皆可据与矿化有成因联系的岩体的时代间接推断其主要成矿时代。据此确定的区内主要铜、钼矿床成矿时代详见表3-9。

表3-9　燕山地区主要铜、钼矿成矿时代一览表

二、据蚀变矿物K-Ar法确定的成矿时代

前面已述，蚀变矿物绢云母、白云母的K-Ar法年龄能较好地代表相关矿化的时代。在本区前人测出了一批金矿近矿蚀变围岩的蚀变年龄，较好地反映了相关金矿的成矿时代，如表3-10所示。

表3-10　典型金矿床蚀变年龄一览表

三、据赋矿围岩时代与控矿构造时代间接推断的其他金、银矿成矿时代

由于区内有关矿化的同位素资料有限，很多矿床的成矿时代只能根据赋矿围岩时代与容矿断裂的形成与活动时间等资料间接推断。这些方法的适用性与有效性在上一节已作讨论，此不重述。表3-11列出了部分据此推断的成矿时代。

新华夏系北东—北北东向断裂－岩浆带、纬向断裂带的形成、活动时间在第一章中已作分析。受这些构造控制的金、银矿床的成矿时代主要为燕山期，如山家湾子金矿、白庙子金矿、崎峰茶金矿、马架子金矿等。在这些矿区，赋矿断裂穿切了燕山早期侵入岩。

表3-11　据赋矿围岩年龄推断的成矿时代一览表