豫西熊耳群地球化學特征及其在成礦中的作用

張宏偉，張燈堂，馮建之，孫冬萍(.河南省國土資源科學研究院，河南鄭州45006；.河南省地質礦產勘查開發局第一地質礦產調查院，河南洛陽470；.三門峽市礦業開發中心，河南三門峽47000)

豫西熊耳群地球化學特征及其在成礦中的作用

張宏偉1，張燈堂2，馮建之2，孫冬萍3
(1.河南省國土資源科學研究院，河南鄭州450016；2.河南省地質礦產勘查開發局第一地質礦產調查院，河南洛陽471023；3.三門峽市礦業開發中心，河南三門峽472000)

熊耳群是豫西礦集區最重要的賦礦建造之一，為一套安山巖、玄武安山巖和流紋巖組成。從底部到頂部金的豐度呈現遞減趨勢，主量元素具有典型的“雙峰”特征，SiO2含量在54%和66%分別形成兩個相對獨立序列，富MgO、K2O，貧Na2O、CaO；微量元素組成明顯地相對虧損高場強元素Th、U、Ti，富集Pb、Ba，指示熊耳群火山巖不大可能是島弧環境的拉斑玄武巖，而更有可能是拉張裂谷環境下的火山巖系。

熊耳群；地球化學；成礦

熊耳群分布于華北地層區豫西分區熊耳山小區、澠池確山小區及山西分區太行山小區西南部。從河南境內向西、北西方向分別延入陜西、山西兩省內。自下而上分為大古石組、許山組、雞蛋坪組和馬家河組，與下伏太古宙太華群和上覆中元古界汝陽群、官道口群均呈不整合接觸。

1 巖性特征及Au的豐度

1.1 巖性特征

大古石組巖性主要為黃綠色含礫長石石英砂巖、紫紅色砂巖、頁巖，為一套陸源碎屑建造。許山組分布廣泛，為一套偏基性的中性巖系，主要巖石類型是安山巖、玄武安山巖。雞蛋坪組一段主要為英安巖、石英粗面巖、粗安巖夾凝灰巖及凝灰質熔巖層；二段主要為玄武安山巖，局部夾凝灰巖；三段均為流紋巖。馬家河組分布廣泛，巖性主要為粗安巖、安山巖、玄武安山巖，少量流紋巖、英安巖，有較多的火山碎屑巖及正常沉積巖夾層，熔巖斑狀結構不及許山組發育。需要說明的是，現在最新的地層劃分傾向于將熊耳群底部的大古石組單獨獨立出來，這是有道理的，因為這一套以石英砂巖、頁巖為主的陸源碎屑建造與熊耳群主體的安山巖、流紋巖類在巖性、形成機制、形成時代都有很大的區別。熊耳群以火山熔巖為主，包括玄武安山巖、安山巖、英安巖和英安流紋巖等。孫樞[1]認為熊耳群是裂谷作用下形成的雙峰式火山巖；胡受奚[2]、賈承造[3]則認為熊耳群是由俯沖機制下形成的大陸邊緣弧安山巖建造。

1.2 Au的豐度

熊耳群也是豫西金礦重要的含礦建造之一，尤其是熊耳山地區的構造蝕變巖型金礦，大多數都產于熊耳群地層中。然而，熊耳群僅僅是含礦建造而已，它與金礦成礦的密切程度顯然不如太華群，很少有人把熊耳群作為金的礦源層，其各組金的豐度并不高（表1，表4），從底部到頂部，Au的豐度呈遞減變化。

表1 熊耳群各組平均含Au量ω（Au）（10-9）

2 地球化學特征

熊耳群的巖石化學特征一直是地質學家、巖石學家感興趣的研究課題，其中玄武巖（或安山巖）與流紋巖構成缺少中間組分的雙峰式組合，除了顯示其形成時處于大陸裂谷環境外，還表明它們物質成分上的非演化（派生）關系。

2.1 主量元素特征

熊耳群各種巖性的巖石化學成分如表2所示，其中占體積的大部分的安山巖類（包括個別玄武巖和玄武安山巖）Al2O3為9.84%～17.95%，崤山和熊耳山地區的平均值分別為15.66%和14.58%，TiO2的平均值分別為1.23%和1.21%，不具備富Al2O3（一般15%～19%）而貧TiO2的特點，從而可以否定其為消減帶的產物。本區安山巖類普遍富MgO，崤山和熊耳山地區的熊耳群MgO含量平均分別可達4.67%和3.89%，屬高MgO安山巖，指示其為幔源的原生巖漿直接生成而非來自派生巖漿。流紋巖的巖石化學組成與安山巖類有明顯的差異，14個樣品巖石化學氧化物平均組成為：SiO2為69.24%，TiO2為0.77%，Al2O3為12.32%，Fe2O3為4.34%，FeO為2.09%，MnO為0.59%，MgO為0.68%，CaO為0.91%，Na2O為2.19%，K2O為5.41%，P2O5為0.22%，富K2O而貧Na2O、CaO。在K2O-SiO2圖和（Na2O+K2O）-SiO2圖（圖1）中，流紋巖類、英安巖類與安山巖類之間明顯地缺乏過渡單元，形成典型的雙峰式火山巖模式，左側為低SiO2的安山巖類，右側為相對較高SiO2的流紋巖類和英安巖，英安巖類與流紋巖類具有更緊密的關系。

表2 熊耳群巖石化學成分（計量單位：%)

圖1 熊耳群K2O-SiO2圖解（左）及TAS圖解

2.2 微量元素特征

這次工作所采的10個熊耳群巖石樣品的稀土元素分析結果列于表3，熊耳群的稀土元素分配模式總體呈現出中等的右傾形態（如圖2），部分樣品具有微弱的負Eu異常，流紋巖的負Eu異常比安山巖類明顯，（La/Yb）N在 10左右（據文獻[4]和本文），輕重稀土分餾程度中等。34個安山巖類樣品∑REE=152.6～418.8ppm，平均251.5ppm；4個流紋巖樣品∑REE=307.2～441.9ppm，平均375.3ppm。流紋巖與安山巖的稀土配分模式近似，除∑REE和Eu的負異常程度不同外，二者并不存在本質區別。巖石礦物組合的特點是，鎂鐵質巖石的主要組成礦物單斜輝石和斜長石，橄欖石、斜方輝石很少，無角閃石、黑云母，為亞堿性系列，是高鉀低鈦型大陸溢流拉斑質火山巖（文獻[4]，本文）。

表3 熊耳群稀土元素組成（單位：μg/g）

圖2 熊耳群稀土元素配分模式圖

本次所采10個熊耳群巖石地層的微量元素分析結果列于表4，從微量元素蛛網圖上（圖3）可以看出，熊耳群明顯地相對虧損高場強元素Th、U、Ti，富集Pb、Ba、K。把熊耳群放在豫西的大背景下，其微量元素具有如下明顯的特點：

（1）顯著地區別于其他的富Sr地質體（如太華群、中生代巖漿巖等），表明熊耳群的形成與太華群沒有任何的繼承關系。

（2）熊耳群選擇性地富集某些大離子親石元素，如Rb、Ba，但同時又虧損U、Th，較強列地富集Pb，這種特征是很少見的，因為U、Th與Rb、Ba同屬大離子親石元素，但它們之間出現了巨大的反差，U、Th與Pb同屬高場強元素，也出現巨大反差。熊耳群是古老的地質體，自形成到現在，按2Ga來計算，有20%左右的U衰變成Pb，10%左右的Th衰變成Pb，這一增一減或許造成了如今的元素組成格局。

從主量元素和微量元素的特征來看綜合來看，熊耳群的地球化學特征具有明顯的親玄武巖特征，推斷其來自玄武質巖漿，尤其這類高MgO安山巖類，更是代表了幔源原生巖漿的典型產物。較高的K2O和TiO2，以及雙峰式的火山巖特征，指示熊耳群火山巖不大可能是島弧環境的拉斑玄武巖，而更有可能是拉張裂谷環境下的火山巖系。

3 討論和結論

圖3 熊耳群微量元素蛛網圖（標準化的原始地幔選用Sun and Mcdonough,1989）

表4 熊耳群安山巖類微量元素含量表（計量單位：Au為ng/g，其余為μg/g）

熊耳群為豫西重要的賦礦地層，其中賦存了豫西所有的主要金屬礦種，包括熊耳山金礦田的絕大多數金礦、汝陽南部的西灶溝鉛鋅礦田、東溝鉬礦等。關于熊耳群與成礦的關系，大多數研究者的回答是否定的。主要存在以下理由：（1）雖然熊耳山地區的蝕變巖型金礦大多產于熊耳群建造中，但熊耳群對金礦沒有絕對的控制，如化皮溝金礦產于官道口群中，康山金礦甚至跨越太華群、熊耳群和官道口群；（2）熊耳群主體是一套玄武質安山巖、安山巖和流紋巖建造，其巖石未經變質、混合巖化，破碎程度和通透性都很差，物質的遷移非常困難，不大可能發生大規模的成礦作用。而黎世美等[5]認為熊耳群是金的衍生礦源層，肖榮閣等[6]、張漢成等[7-8]測得熊耳群杏仁體具有較高的Au含量，至于形成這些杏仁體的氣水熱液是否在成礦過程中提供礦質還有待進一步研究。

如前文所述，熊耳群本身金的豐度不高，地球化學特征指示其為拉張裂谷環境下的火山巖系，本身不具備大規模形成金礦的條件。因此，熊耳群不大可能在成礦過程中扮演物質提供者的角色，而是因為其所處的地層層序特殊：既靠近結晶基底，又與成礦作用活躍的區域性不整合面相鄰，才導致了熊耳群中產出了種類多、資源豐富的金、鉬、銀、鉛鋅等礦床。

[1]孫樞,從柏林,李繼亮.豫陜中晚元古代沉積盆地(一)[J].地質科學,1981，26(4):314-322.

[2]胡受奚，林潛龍，陳澤銘，等.華北與華南古板塊拼合帶地質和成礦[M].南京:南京大學出版社,1988:442-489.

[3]賈承造.熊耳群火山巖系巖石地球化學特征及其大地構造意義[J].河南地質，1985（2）.

[4]趙太平,金成偉,翟明國,夏斌,周美夫.華北陸塊南部熊耳群火山巖的地球化學特征與成因[J].巖石學報，2002，18（1），59-69.

[5]黎世美.熊耳山地區蝕變構造巖型金礦成礦模式及礦床成因探討[J].豫西地質，1990，14（1）：1-10.

[6]肖榮閣，白鳳軍，原振雷，馮建之，張宗恒，劉國印.東秦嶺鉬、金多金屬礦區域成礦系統與成礦預測[J].現代地質，2010，24（1）：1-10.

[7]張漢成，肖榮閣，安國英，等.熊耳群火山巖系金銀多金屬礦床熱水成礦作用[J].中國地質，2003，30(4)：400-405.

[8]張漢成，肖榮閣，安國英，等.華北板塊南緣熊耳群火山巖系中的杏仁體—熱水成礦作用的證據[J].地質通報，2003，22（5）：356-363.

P632

A

1004-5716(2015)01-0126-05

2014-06-15

2014-06-23

本項目受河南省國土資源廳地質科研攻關項目[2013]-16和三門峽市地質礦產調查與研究（一期）聯合資助。

張宏偉（1971-），男（漢族），河南新野人，高級工程師，現從事地質礦產勘查及研究工作。