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❷ 賦礦岩系（李增慧）
華北地塊南部中段構成基底的變質岩系有嵩箕地區的登封群、中條山區的絳縣群、豫西地區的太華群。元古宙處於伸展張裂構造環境演化階段，伴隨熊耳裂陷盆-嶺構造環境的形成，發生強烈的岩漿侵入、火山噴發活動，形成熊耳群火山岩系以及高山河組中的火山岩夾層。熊耳群主要分布在豫西地區，有關金礦也集中在豫西地區，小秦嶺、熊耳山—外方山是二個金礦集中區。賦礦岩系分別是太華群、熊耳群（附圖）。本區不同類型金礦多產在熊耳群火山岩系中，火山岩系是主要的賦礦岩系。太華群中也有金礦產出。研究熊耳群、太華群的特徵對認識本區金礦集中區的區域成礦環境有重要意義。
一、熊耳群
熊耳群不整合在太華群之上，是在以太華群為基底的凹陷地區開始出現噴發沉積的。噴發岩以中酸性岩為主，次為基性岩和鹼性岩。可以分下、中、上三部分。
下部張合廟組（許山組）主要由大斑安山岩（圖版Ⅰ-6）、安山岩、安山玄武岩組成，直接不整合在太華群片岩、片麻岩之上。杏仁構造比較發育，有的杏仁中見到黃鐵礦。厚度達2000餘米。有些地區底部有由含礫粗砂岩、砂岩、凝灰質粉砂岩構成的碎屑岩建造，其中夾有安山岩，砂岩和粗砂岩中常發育有斜層理和波痕，厚度不大，只有百餘米，在熊耳山區前人稱磨石溝組。崤山地區直接蓋在太華群之上的是以碎屑岩為主的崤山群。二者層位大致相當。
中部焦園組（雞蛋坪組）以酸性、中酸性熔岩為主，包括流紋岩、英安岩（圖版Ⅱ-1），有多層安山岩夾層，並夾有長石石英砂岩、凝灰質砂岩（圖版Ⅱ-2）、薄層凝灰岩，有的地區有碳酸鹽岩夾層。熔岩中可以見到枕狀構造。厚達1000餘米。
上部坡前街組（馬家河組）下部為中性熔岩、安山岩（圖版Ⅱ-3）夾多層凝灰岩，熔岩中也有枕狀構造；上部為偏鹼性的粗安岩、粗面岩，中間常夾不規則狀石英砂岩、鈣質石英砂岩或凝灰岩透鏡體。厚度可達2000餘米。
熊耳群火山岩系之上高山河組中下部碎屑岩中夾有火山熔岩，最厚可達30餘米，主要是杏仁狀粗面安山岩、粗面玄武岩和粗面英安岩，具有偏鹼性的特徵，與構成熊耳群火山岩系的岩漿有成因聯系和演化關系。
1.岩石類型及岩石學特徵
熊耳群火山岩系是一套以基性—中性—酸性岩為組合的火山岩系，岩石結構以玻璃質、隱晶質結構為主。由於原岩經受了復雜的變化和多種改造作用，原岩的成分、結構發生了變化，給岩石分類命名帶來一定困難。
應用R.W.Le Maitre（1984）和A.K.Middlemost（1972）的分類方案，用岩石化學資料結合薄片觀察對岩石進行了系統分類和命名。熊耳群火山岩可以分為二大系列10種岩類（表1-5）。
2.火山岩地球化學特徵
（1）火山岩岩石化學特徵根據鹼-硅化學分類圖解，本區火山岩SiO2（wt%）主要集中在49%—59%（佔64.6%,226個樣品，下同）和63%—71%（佔28.32），其間缺乏過渡值。從岩石化學命名看，以安山岩（粗安岩、安粗岩）為主體，也有一定量英安岩，同時還伴生有玄武岩（粗面玄武岩）、粗面岩和鹼流岩（圖1-5）。70%的岩石K2O>Na2O，其比值大於1.03，平均13.52，在Peccorillo·Taylor圖中，全部落入高鉀區，應屬鉀質岩系。與黎彤和戴里同類岩石相比較，本區火山岩鹼質（尤其是鉀質）、鐵總量明顯偏高，鋁和鈣較低，富鐵、高鉀、低鈣鋁的特點比較突出。
（2）火山岩系組合根據國內外資料並考慮本區情況，採用加拿大歐文等人的分類方案，發現本區火山岩屬鈣鹼系列（CA），部分屬鹼性系列（A），少量屬拉斑玄武岩系列（TH）。從K2O/Na2O比值來看（大部分大於0.65，少量小於0.4），本區火山岩主要應屬鹼性玄武岩系列，少量屬拉斑玄武岩系列。本區火山岩共有三類岩石組合：①玄武岩-玄武安山岩-安山岩-英安岩-流紋岩組合；②高鉀玄武岩-流紋岩組合；③鉀玄岩-粗安岩-粗面英-高鉀英安岩-流紋岩組合。
表1-5火山岩岩石系列及特徵
圖1-5火山岩全鹼—硅（TAS）化學分類圖解（R.W.Le Maitre,1984）
1—鹼玄岩、碧玄岩；2—響岩質鹼玄岩；3—鹼玄質響岩；4—響岩；5—粗面玄武岩；6—橄欖粗安岩（Na）、橄欖玄武粗安岩（K）;7—歪長粗面岩（Na）、安粗岩（K）;8—鹼性粗面岩、粗面岩；9—鎂質玄武岩；10玄武岩；11—玄武安山岩；12—安山岩；13—英安岩；14—粗安岩；15—副長岩。圖例說明：1—磨石溝組；2—張合廟組；3—焦園組；4—坡前街組；5—高山河組；6—眼窯寨正長岩。△黎彤值；▲戴里值
（3）火山岩系演化特徵根據里特曼Peacok鹼鈣指數和歐文等Na2O+K2O對SiO2圖解，本區火山岩從下向上的變化特徵是：張合廟組大部分為鈣鹼性，少部分為鹼性岩與拉斑玄武岩；焦園組大部分為鈣鹼性，部分為拉斑玄武岩及鹼性岩；坡前街組除鹼性岩外還有鈣鹼性岩；高山河組全部屬鹼性岩。Peacok指數從下到上由54.8→53.8→52→42，里特曼指數從5.14→4.35→4.62→2.62，指示岩漿從早到晚向更偏鹼性的方向發展。
（4）火山岩稀土元素特徵根據28個火山岩稀土元素測定結果可知，本區火山岩稀土元素總量變化較大，最低的只有83.99×10-6，而最高的可達756.24×10-6，相差近10倍；輕重稀土比值（LREE/HREE）最小為1.99，最大為13.92；稀土總量（REE）以100×10-6300×10-6的居多，相差約3倍，而其中LREE為73.84×10-6—328.3×10-6,HREE為13.14×10-6—35.5×10-6，重稀土變化不大，因此稀土總量的差別，主要是由輕稀土含量變化引起的。中性、基性岩稀土總量小，酸性岩稀土總量大。隨著地層層位的升高和岩石酸度的增加，稀土總量也增加。隨著岩漿作用的進行，LREE、LREE/HREE、La/Sm、La/Yb、Ce/Yb、La/Lu、Ce/Ce*增加，而Sm/Nd、Eu/Eu*減小。在鹼含量較高的岩石中，隨著鹼度增高，REE、LREE、HREE、LREE/HREE、Eu/Eu*增加而Ce/Ce*、Sm/Nd減少。
火山岩稀土配分曲線明顯有二種（圖1-6）：一種是稀土配分曲線為向右傾斜的平緩曲線，Eu異常不明顯，表明輕稀土略有富集，分餾較弱，中基性岩屬之；另一種是稀土配分曲線也向右傾斜，具弱至中等負銪異常，輕重稀土之間有明顯的折點，表明輕重稀土有明顯的分餾，中酸性和酸性岩屬之。
圖1-6熊耳群火山岩岩石稀土配分曲線
Ⅰ—高山河組；Ⅱ—上熊耳群；Ⅲ—中熊耳群；Ⅳ—下熊耳群；Ⅴ—磨石溝組
根據La/Yb對REE圖解，本區火山岩屬大陸拉斑玄武岩，部分屬鹼性玄武岩（圖1-7）。
（5）火山岩穩定同位素特徵根據本區火山岩硫、氧同位素資料，安山岩中黃鐵礦δ34S值低，只有1.18‰，屬低正值，偏離零值不大；但有的安山岩δ34S為5.4‰，具以深源硫為主的殼幔混合源組成特徵。
安山岩δ18O值為6.22‰—8.49‰，後期蝕變礦化安山岩δ18O為8.87‰—12.65‰，流紋岩的δ18O為11.39‰。中基性岩和酸性岩氧同位素組成有明顯的差異，表明他們來源於不同的深度部位，不存在同源演化特徵。另外根據懷特（White）和查佩爾（Chapple）的研究，原始地幔物質δ180為6.0%—8.0%，因而本區安山岩具地幔物質特徵，是上地幔局部深熔產物，而流紋岩具地殼物質特徵，是地殼局部熔融產物。
3.火山岩形成環境
（1）火山岩的形成溫壓條件根據Кутоаин（1966）實驗數據計算出的斜長石結晶溫度為1177.79—1268.61℃（平均1210.26℃），橄欖石結晶溫度為1062.32—1167.92℃（平均1122.90℃）。根據Di-An-Ab和An-Ab-Or相圖，本區玄武岩生成溫度為1100—1400℃。根據橄欖石的鐵端元含量、結晶度與氧逸度關系圖，得知岩漿的氧逸度fO2
圖1-7本區火山岩La/Yb-REE含量圖
1—玄武岩區域（1a—大洋拉斑玄武岩；1b—大陸拉斑玄武岩；1c—鹼性玄武岩）；2—花崗岩區域；3—金伯利岩；4—碳酸岩；5—沉積岩（鈣、泥質岩）。空心圓示高山河組，黑點示坡前街組、焦園組、張合廟組
（2）火山岩岩漿源深度與母岩類型Dickinson（1976）指出，玄武安山岩和安山岩中K2O含量與岩漿來源深度成正比，來源深度愈大，K2O含量愈高。柴田勇也認為，岩漿的深度不同，基性程度也不同，岩漿來源愈深，岩漿成分愈基性、鹼性，K2O含量愈高。本區安山岩鉀含量較高，平均2.99%（284個樣），表明岩漿來源較深。
本區火山岩以中基性岩為主，酸性岩較少，而其中又以安山岩為主，因此安山岩的來源是一個很重要的問題。火山岩出露處不見大片較老的花崗岩，雖有酸性岩石存在，他們多是岩漿活動後期產物。與安山岩相伴生的有玄武岩。在各種投影圖上，玄武岩、安山岩投影點比較靠近，二者的稀土總量，各種特徵參數和稀土配分曲線都比較接近。（安山岩中輝石端員組分Wo=51.76、En=33.52、Fs=14.67，玄武岩中輝石端元組分Wo=51.38、En=30.70、Fs=17.90，表明他們互有聯系，可能具有相同岩漿源。
本區玄武岩、安山岩TiO2含量較高（0.9%—2.10%），平均1.37%。固結指數SI為25—34，接近地幔岩原始岩漿的SI。在Al2O3/TiO2對TiO2圖解中，投影點大多落入地幔岩區。將La/Sm比值和La值投影到Tarney（1980）以石榴二輝橄欖岩為源岩所計算的批式熔融模式圖上，可見安山岩與玄武岩的投影點都落在A-A＇線的兩側或就在A-A＇線上。由此可見本區玄武岩與安山岩是地幔岩部分熔融產物，熔融程度為1%—5.5%。若採用SiO2、〈FeO〉和TiO2對〈FeO〉/MgO變異圖以及La/Yb-REE圖解（圖1-7），本區火山岩母岩漿為地幔熔融程度較低的拉斑玄武岩漿和部分鹼性橄欖玄武岩漿。有關Sm-Nd測試結果表明（表1-6），熊耳群Sm/Nd比值為0.170—0.191，高山河組為0.20—0.26，由小增大，表明岩漿有向鹼性演化發展的趨勢。這與岩石地球化學特徵相一致。另外，熊耳群、高山河組的143Nd/144Nd都較低，結合87Sr/86Sr的測試結果（熊耳群為0.71021—0.77477，高山河組為0.74053—0.89340，都具有較高的87Sr/86Sr），可知有大量殼層物質。TDM模式年齡為2421—3529Ma，這一時限大體與太華群相當，因而可以考慮基底太華群作為殼層物質的組分重熔並與幔源拉斑玄武岩漿、鹼性玄武岩漿共同構成混熔岩漿的可能。
表1-6熊耳群、高山河組Sm-Nd測試結果
（3）火山岩形成時的大地構造環境前已指出本區火山岩大多屬鈣鹼或鹼性岩系，具高鉀岩石組合，出現鉀玄岩，與島弧造山帶岩漿岩完全不同。一般認為鹼性岩漿發育於穩定地塊活動帶。
本區火山岩稀土配分曲線為輕稀土富集型，與島弧、洋島火山岩配分曲線完全不同，卻與東非裂谷基里特玄武岩類似（圖1-8）。本區火山岩鉀質、TiO2、Ce、Yb含量均比島弧火山岩高得多。在Ce對Yb圖上（圖1-9），趨勢線也與島弧不同；在Ce（N）/Yb（N）對MgO圖解上，遠離島弧、洋底而落在鹼性玄武岩區及其附近。
圖1-8各類玄武岩的稀土模式圖（據P.W.Gaosite,1970;B.H.Bake,1979）
1—大陸玄武岩；2—洋島玄武岩；3、4—洋脊玄武岩；5—島弧安山岩；6—東非什尤魯玄武岩；7—東非基里基特玄武岩
一些樣品的Zr、Y含量在皮爾斯和諾里（1979）的Zr/Y-Zr圖解上投影於板內玄武岩區。本區火山岩具「雙模式」特點，因此排除島弧、洋島玄武岩的可能性。再將CaO/（K2O+Na2O）比值和SiO2含量，投影到W.L.Petro變異圖中，可知岩石屬張裂性岩套（圖1-10）。因此本區火山岩系張裂構造環境的產物。
總之，熊耳群是中元古代早期華北地塊南部張裂構造環境產出的板內火山岩系，源自地幔和殼層重熔物質，晚期向鹼性演化。混熔岩漿初始階段就含有豐度較高的Au、S、Te、Se等成礦元素，為金的成礦提供了良好的物質基礎條件。在熊耳期岩漿侵入-火山噴發活動期間，岩漿（火山）氣液、循環的地下水的作用以及後期熱-構造事件的影響可形成金礦。
圖1-9火山岩的Ce/Yb相關變化圖
實心三角為日本的島弧火山岩；曲線為島弧趨勢線；實心圓點為熊耳群火山岩
二、太華群
太華群是一套屬低角閃岩相的變質雜岩，組成岩石主要為斜長角閃岩、斜長片麻岩和變粒岩等岩類，局部夾有大理岩、白雲質大理岩、石墨片麻岩、磁鐵石英岩、磁鐵變粒岩小夾層和透鏡體。
圖1-10火山岩CaO/（K2O+Na2O）對SiO2圖解（W.L.Petro）
1.主要岩石類型
（1）斜長角閃岩類按結構構造特點可分為斜長角閃岩、斜長角閃片岩和斜長角閃片麻岩三類。斜長角閃片麻岩中有時可以清楚見到殘留的杏仁構造。由石英和方解石充填的杏仁平行片理分布。有時還殘留有斑狀結構和變余輝綠結構，部分光片中存在鈦鐵礦-磁鐵礦固熔體分離結構，表明斜長角閃片麻岩、斜長角閃片岩是一套基性火山熔岩，斜長角閃岩和部分斜長角閃片麻岩屬基性侵入體，少量的斜長角閃岩為基性火山熔岩。夾在大理岩或含鐵岩系中的薄層狀斜長角閃片麻岩的原岩可能是含鐵白雲質岩泥灰岩。
（2）變粒岩-片麻岩類按結構構造和礦物種屬及其含量可劃分為以下三個亞類（表1－7）。
在臨汝寨溝黃虎堆組的二雲斜長變粒岩中保留有特徵的火山岩結構。鏡下見變余斑狀結構，殘斑為石英或奧鈉長石，邊部有明顯的熔蝕現象，基質具他形粒狀結構、變余霏細結構，偶有顯微文象結構。其原岩為酸性火山熔岩。
表1-7變粒岩-片麻岩類岩石類別
在魯山和舞陽地區，有的黑雲斜長片麻岩中有石榴石和少量夕線石；有的具顯微條帶構造，分別由長石、石英和黑雲為主構成條帶，三者之間呈逐漸過渡關系，類似韻律構造，其原岩母可能為細砂岩。
由上可以判斷，變粒岩-片麻岩類原岩為酸性火山岩、含泥質碎屑岩和碎屑岩。
（3）淺變質火山岩類由於變質程度較淺，大多保留有火山岩殘留結構、構造，明顯地可分為二類。①綠泥片岩。常和變中酸性火山凝灰岩互層產出，分布在臨汝寨溝老袋窯組下段。綠泥片岩中綠泥石葉片常集結成條紋狀排列，具變余斑狀結構，斑晶為自形程度較好的奧鈉長石，基質由微晶鈉長石、綠泥石和少量綠簾石、白雲母、石英組成，具微晶它形粒狀變晶結構、顯微霏細結構或交織結構。殘留有杏仁構造，杏仁體中充填有石英、白雲母鱗片結合體，其原岩為基性—中性火山熔岩。②變中性火山凝灰岩，主要分布在老袋窯組上段，由奧鈉長石、石英和絹雲母組成，具微晶、鱗片花崗變晶結構，常保留明顯的變余晶屑結構。奧鈉長石和石英常呈大小不等的晶屑分布於具變余霏細結構的基質之中；有時長石與石英呈薄層狀交替出現或是長英質它形微晶集合體的條帶與以絹雲母為主的條帶相間出現。
2.岩石化學特徵與原岩恢復
根據200個樣品的岩石化學分析資料，計算了尼格里值、C·I·P·W值。將它們投影於（al—alk）：c、al:alk、（al+fm）—（c+alk）：si、mg:c、F-C-A、F-A-K等圖解之中，得出如下結論。①斜長角閃岩類的原岩是拉斑玄武岩、基性凝灰岩、含鐵的白雲質泥灰岩和少量細碧岩。②變粒岩-片麻岩類的原岩包括中酸性火山熔岩、中酸性火山凝灰岩、砂質粘土岩和角斑岩。
值得指出的是許昌、魯山、舞陽地區基性或超基性岩在MgO-CaO-Al2O3三角圖解中有玄武質科馬提岩和輝石質科馬提岩（圖1-11）。
圖1-11MgO-CaO-Al2O3三角圖解
1—橄欖質科馬提岩區；2—輝石岩質科馬提岩區；3—玄武岩質科馬提岩區；4—拉斑玄武岩區。
○許昌、魯山、舞陽地區；△小秦嶺地區
圖1-12An-Ab-Or標准礦物分類圖
Ⅰ—英雲閃長岩；Ⅱ—花崗閃長岩；Ⅲ—石英二長岩；Ⅳ—奧長花崗岩；Ⅴ—花崗岩
·嵩縣欒川地區；○許昌、魯山、舞陽地區；△小秦嶺地區
斜長片麻岩（變粒岩）或少許均質花崗岩的原岩有英雲閃長岩、花崗閃長岩或奧長花崗岩。本區有TTG岩系存在（圖1-12）。
上述情況表明，賦礦岩系太華群是在長期廣泛基性—酸性的海相火山活動過程中形成的火山-沉積岩系，是兼有科馬提岩、TTG岩系特徵的花崗-綠岩岩系。
三、含金性
金是貴金屬，在地球物質的分配中具有強烈的親鐵性。由地核→地幔→地殼，金的豐度明顯降低，分別為2600×10-9、5×10-9、3.5×10-9。賦礦岩系熊耳群、太華群都主要由來自地幔和部分殼層的物質組成，其原始金的豐度應大於3.5×10-9。來自地球深部的地幔物質愈多，金的原始豐度愈高。
目前測定的金的含量反映地質體含金性的現態。不同單位測定的數值和由不同樣品數計算的金的平均含量不盡一致，但可顯示出總的特徵。我們綜合前人資料和自己測定的數據統計出本區熊耳群金的平均含量最低為1.27×10-9（253個），崤山群最高為2.94×（40個），太華群介於中間2.02×10-9（85個）。與各類岩石的平均含量（3×10-9—7×10-9,K.W.Boyle,1989）對比，除崤山群金的平均含量接近沉積岩和花崗岩-流紋岩（3×10-9）外，其它都明顯低於各類岩石。這表明本區熊耳群、太華群中的金發生過活化遷移，是易釋放金；活化遷移的金，可以在局部地段富集成礦。
熊耳山區是金礦集中區，熊耳群金的平均含量為0.67×10-9（117個）、0.71×10-9（129個），大大低於各類岩石的平均含量。陝西地區熊耳群中較少有金礦產出，而金的平均含量較高。洛源地區熊耳群金的平均含量為5.22×10-9（90個），壩源—金堆城—黃龍鋪地區為4.67×10-9（13個），接近或稍高於岩石的平均含量，區別於豫西地區。這些客觀事實，表明金的虧損是指示金已發生活化遷移並在局部地段富集成礦。類同情況也出現在太華群中。小秦嶺是金礦集中區，金的平均含量最低為0.81×10-9（127個），而其它地區如魯山瓦層為2.2×10-9（23個）、崤山為2.1×10-9（12個）、熊耳山為1.5×10-9（69個），都較高，但賦礦情況則存有明顯差異。魯山地區金的平均含量最高，金礦化最差；熊耳山居中，產有金礦床；崤山則有小型金礦產出。
熊耳群、太華群中的金為易釋放金，金確實發生過活化運移。豫西熊耳群金的平均含量低，而在金礦區內的岩層和礦體的圍岩含金量普遍較高。上宮金礦區礦體圍岩的含金量為40×10-9—700×10-9；店坊金礦區內遠離礦體的火山角礫岩含金量為2×10-9—118×10-9，平均為14.2×10-9（14個），英安斑岩為85.5×10-9，流紋岩為33.5×10-9。太華群中也顯示出金活化遷移的跡象。隨著變質作用的加深，金的含量有降低的趨勢。綠簾角閃岩相斜長角閃片麻岩含金量為1.3×10-9（4個），低角閃岩相—綠簾角閃岩相和中角閃岩相斜長角閃片麻岩含金量為0.9×10-9（4個），高角閃岩相斜長角閃片麻岩含金量為0.71×10-9（10個）。
金的活化運移必須有熱液的參與。熱液的性質是多種多樣的，可以是岩漿熱液（火山氣液）、變質熱液和淺部大氣水熱液。熱液是金的載體。同時還必須有驅動熱液流動的動力條件，包括由地殼構造變動、區域變質作用、岩漿侵入-火山噴發活動所標志的熱事件。本區經歷的地質歷史悠久，遭受了不同地質作用的影響，發生了多次熱-構造事件，為金的活化運移提供了各種熱液載體和動力條件。
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