圍場大院水晶礦地質特征及成因探討

王婧+李彥華

河北省地質調查院

【摘 要】圍場大院水晶礦床位于華北陸塊北緣。偉晶礦脈賦存于燕山晚期中粗粒花崗巖中，脈體分帶明顯。晶洞一般產于偉晶巖脈核心部位石英核的中下部。本文通過對礦區地質背景、礦床地質特征、礦體特征、礦石特征等進行分析研究，認為該礦床成因屬與裂谷帶環境所形成的A型花崗巖有關的同生偉晶巖型水晶礦床。

【關鍵詞】圍場大院； 偉晶巖型； 地質特征； 成因探討

1.區域地質背景

1.1大地構造位置

研究區位于冀北緯向復雜構造帶北緣，即中元古代—中三疊世華北北緣隆起帶（ⅢA22）的北部。大興安嶺-太行山中生代板內造山帶（巖漿巖帶）疊加其上。它們控制了區內不同時代地層、巖漿巖的生成、發展和演化，以及相應的內、外生成礦作用。

1.2地層

研究區地層主要為中生代白堊系火山巖及第四系。

1.2.1中生代白堊系火山巖，出露于研究區東西兩側，巖性主要為流紋巖、安山巖、凝灰巖等。不整合接觸于變質深成巖或華力西期花崗巖之上。屬陸相火山間夾河湖相沉積建造。

白堊系張家口組：主要為流紋巖、流紋質凝灰巖、凝灰質礫巖及粗面巖或粗安巖夾層。

白堊系義縣組：主要為安山巖、凝灰質礫巖夾凝灰質粉砂巖。

白堊系青石砬組：下部為安山巖、玄武巖；中部為凝灰質砂礫巖、酸性凝灰巖夾頁巖或安山質、粗安質火山角礫巖；上部為礫巖夾砂巖、粉砂巖。

1.2.2第四系分布于溝谷緩坡地帶，為沖洪積、坡積砂礫石堆積物。

1.3構造

區域構造以斷裂為主。按其展布方向主要有近東西向和北東-北北東向兩組；次為北西向，屬二者派生之產物。兩組主要斷裂構造分別對華力西期、燕山期火山—巖漿活動具有明顯導控作用。

1.4巖漿巖

區內巖漿巖發育。從新太古代到中生代，均伴有大規模、多旋迴、多期次的巖漿活動。

1.4.4新太古代變質深成巖

新太古代片麻巖，出露于區域北部及南部。巖性為混合巖化黑云斜長片麻巖、黑云角閃變粒巖，局部夾黑云鉀長片麻巖。巖體中零星可見小規模的絹云石英片巖、大理巖等變質表殼巖捕擄體。

新太古代變質閃長巖，于區域南部零星出露。

早元古代均質混合巖：分布在區域北部和西部，巖性為變質二長花崗巖及變質花崗斑巖等。

1.4.2晚古生代華力西旋迴巖漿巖

伴隨華北北緣緯向構造隆起，形成了大規模東西向華力西期構造巖漿巖帶。從早期的安山巖噴發，而后為超基性、基性直到中酸性的巖漿侵入，構成了完整的巖漿演化旋迴。分布于區域南部的呈東西向帶狀展布的斑狀花崗巖株，即為其中晚期的產物。巖石系列為鈣堿性系列巖石，成因類型屬S型花崗巖。

1.4.3中生代燕山旋迴巖漿巖

本區燕山旋廻巖漿活動，是為興安—太行北東向構造巖漿巖帶的更替疊加，其活動強度波及全區，特別是該旋回晚期早白堊世的張家口期達到鼎盛。以大規?；鹕絿姲l開始，繼而為多次的中酸性巖體的侵位。在本區先后形成了大營子中粗?；◢弾r體（γΚ1（1）），正溝中粗粒花崗巖體（γΚ1（2）），以及石英正長斑巖（λξπΚ1（3））小巖株、巖脈等。其中，第一次侵入的大營子花崗巖體為堿性系列巖石，成因類型屬A型花崗巖，也是成礦母巖。其它巖體均為鈣堿性正常系列的Ⅰ型花崗巖。

2.礦區地質概況

2.1地層

礦區地層主要為白堊系張家口組及第四系。

白堊系張家口組火山巖分布于礦區東南。巖性為流紋巖和晶質凝灰巖，呈紫色至灰紫色，具流紋構造，成分有微斜條紋長石，酸性斜長石，透長石，黑云母及塑性巖質。巖石中有細小的次生石英脈及石英團塊。

2.2斷裂

區內斷裂構造發育。主要有北東向壓扭性斷裂和北西向張性斷裂兩組。前者為控巖控礦構造，但成礦后仍有繼承性活動；后者多為成礦后構造。后期構造對晶洞晶體有極大破壞作用，有時后期脈巖直接切穿偉晶巖，使晶洞晶體坍塌、脫落，晶體產生多裂隙之缺陷。

2.3巖漿巖

區內巖漿巖為燕山期大營子花崗巖體，是主要含礦圍巖。呈巖株狀產出，地表形態西寬東窄，北東東向延伸，出露面積約84平方公里?；◢弾r體東段與白堊系張家口組流紋巖呈侵入接觸，在接觸帶附近流紋巖受到強烈硅化和高嶺土化作用。該巖體在垂直和水平方向上巖相分帶明顯，呈強分異狀。按巖石化學成份和結構構造可劃分為三個相帶，由下至上為：

①下部為粗粒似斑狀白崗花崗巖相帶：僅出露于巖體南側，巖石呈肉紅至灰白色，似斑狀結構；塊狀構造。礦物成分主要為微斜條紋長石、斜長石、石英，顆粒粗大，一般在7～8mm，有的長石可達10mm以上，構成了巖石的粗大斑晶。

②中部為中粗粒白崗花崗巖相帶：分布在巖體中部，與水晶成礦有密切關系，是礦區含礦偉晶巖的主要圍巖。巖石呈灰白色，中粗?；◢徑Y構；塊狀構造。礦物成分有鉀長石、斜長石、石英及少量黑云母，其中石英含量較高。與粗粒似斑狀白崗花崗巖無明顯界線，呈漸變過渡關系。

③邊部和頂部為細?；◢弾r相帶：分布于巖體北部。與中粗?；◢弾r界線清晰，并在接觸帶上往往以較小的巖脈、巖支穿插于中粗?；◢弾r中，為巖體的晚期相。巖石為肉紅色，細?；◢徑Y構，顆粒均勻，大小1～2mm。礦物成分與中粗粒白崗花崗巖相同。

礦區后期脈巖發育，多沿北西向分布。按其生成先后順序有偉晶巖脈、花崗細晶巖脈、煌斑巖脈及石英脈等。

3.礦床地質特征

3.1礦體特征

區內共169條花崗偉晶巖，呈帶狀產于燕山期大營子花崗巖體東段之中粗粒白崗花崗巖中，均屬同生偉晶巖。脈體呈北東向帶狀分布，脈帶受原生構造裂隙控制，多向北西320～340°傾斜，傾角70°。脈帶寬約1km，礦化面積10km2，分為東、中、西三個礦段，其中以東礦段礦化最佳。

脈體形態多為透鏡狀和筒狀，其次為脈狀和不規則狀。一般東段以筒狀為主，西段多為透鏡狀。筒狀巖脈長寬均在1～5m，延深30m。透鏡體狀巖脈長約10～50m，寬1～3m。脈體分異較好，分帶明顯。從邊緣到核心依次為：細晶結構帶-文象結構帶-長石石英塊體帶--石英核。晶洞一般產在石英核的下部或一側；特別在脈體的膨大或轉彎處，往往有大晶洞出現。在偉晶巖下部尖滅端的延伸方向上，交代現象較普遍，常出現以鈉長石化、絹云母化、綠泥石化、硅化為主的蝕變帶。

3.2礦石質量

晶洞規模從幾立方米至十幾立方米大小不一。形態多為橢圓狀、透鏡狀、裂隙狀及筒狀。晶洞中伴生有長石及螢石等晶體，充填物有粘土、絹云母、高嶺土及碎石等。

晶體多為煙晶、茶晶和無色透明晶體，少數墨晶。頂部透明度較好，根部較渾濁。晶體形態以柱狀、短柱狀和板狀為主，其次為長柱狀及雙錐體。晶體規格大小不一，對徑從數厘米到十幾厘米。晶體缺點有透明度差及雙晶、節瘤、裂隙、綿、固體包裹物等。

4.成因探討

4.1成礦時代：含礦圍巖為燕山旋回晚期張家口期第一次侵入體，巖體同位素地質年齡為108Ma，成礦時代屬早白堊世。

4.2構造條件：本區位于華北陸塊與興蒙褶皺帶兩個Ⅰ級構造單元的交接處，深斷裂構造發育?？当！獓鷪錾顢嗔眩趨^域北側通過，其活動時間長、規模大；華力西期強烈活動，形成了大規模東西向巖漿巖帶。而后的中生代燕山期板內造山運動所形成的烏龍溝—上黃旗深斷裂帶，呈北東向在本區交匯疊加?；顒臃绞饺砸源笠幠Ｉ顢嗔训牟町愋赃\動為表現，形成了大規模北東向隆起帶；晚期（晚侏羅-早白堊世）區域應力場轉為北東、南西方向擠壓下的拉張環境，形成了北東向陸內裂谷帶。為區內堿性、偏堿性花崗巖的侵位提供了有利構造空間。

4.3巖漿巖條件：區內巖漿巖發育、活動頻繁。主要分布有華力西期斑狀花崗巖和燕山晚期多次侵入的中-粗粒花崗巖、中粗?；◢弾r、石英正長斑巖等。分別受東西向、北東向深斷裂控制，生成環境分屬陸緣活動帶和造山后的深成活動產物。其中的大營子花崗巖體，規模較大、以中成深度的北東向巖株狀產出；根據巖石化學分析，巖體SiO2平均為76.84%；Alk平均8.51%；K2O（4.41%）略大于Na2O（4.10%），K2O/Na2O為1.08。與我國花崗巖平均化學成份相比，以SiO2、Alk明顯偏高及Al2O3低為特征。K+Na>Al，為堿過飽和巖石系列；成因類型屬裂谷A型花崗巖。巖體具明顯的水平及垂向分帶特征，分異較徹底。這為含水晶偉晶巖的成礦提供了有利的熱動力條件和物質基礎。

綜合構造巖漿條件分析，富含揮發組份的殼幔混合花崗質熔漿，沿深斷裂緩慢侵位至中成深度，隨著溫圧條件的變化，熔漿逐漸結晶固化成巖。這一過程中，較早結晶的礦物晶體在重力作用下，不斷下沉堆積，晶體的粒度也相應由大變?。蝗绱说难蚍之愌莼?，一方面形成了巖體的水平及垂向分帶現象，同時，期間由于分異的圧濾作用參與，使晶體“綱架”之間殘存未結晶的熔體分離，而向圧力小、張裂隙發育的中間相帶遷移，并沿這些張裂隙充填富集，從而開始了偉晶巖脈的形成階段。

此階段富含揮發份的巖漿熔融體所處環境封閉、溫度壓力條件較穩定，有利于礦物循斜長石-微斜長石-石英的結晶順序緩慢析出，相應出現細晶結構帶-文象結構帶-長石石英塊體帶--石英核，并以石英核帶的形成為標志宣告該階段結束。隨著這一過程中礦物不斷結晶固化，礦物間產生了大量的原生收縮節理和裂隙。富含揮發份的殘余巖漿熱液沿這些節理裂隙充填交代，大致循鈉長石化-絹云母化-綠泥石化這一順序繼續作用于已經形成的脈巖，便形成了含礦偉晶巖脈。

因此，該礦床形成可分為巖漿結晶和氣液交代兩個階段。在成礦早期，巖漿熱液沿構造裂隙上升，充填裂隙。此間，溫度壓力條件良好，有利于礦物的析出和依次結晶，形成了分帶明顯的偉晶巖脈。在成礦后期即氣液交代階段，由巖體深部來的氣水熱液作用于早期結晶的礦物，產生強烈的交代作用，生成由鈉長石、白云母、石英等組成的交代礦物集合體。另外，花崗巖體上部的晶隙通道和偉晶巖脈內部的晶隙通道之間的連通情況，也造成了偉晶巖體形成的多樣性--結晶過程中，氣水熱液向偉晶巖的充分補給，有利于形成好的分帶現象；而結晶之后的補給則產生廣泛的蝕變交代現象。

綜上所述，該礦床成因屬于與裂谷帶環境所形成的A型花崗巖有關的同生偉晶巖型水晶礦床。

參考文獻：

[1]呂士英，吳建杰，張巖，崔鵬飛，馬友誼.2011.河北寶玉石礦床[M].北京：地質出版社：96-102.

[2]趙克昌，郭文魁，簡人初，房立民，等.1987.河北省北京市天津市區域礦產總結（比例尺1：500000）[M].石家莊：河北省地質礦產局：441-444.

[3]包世文，李根錄.1975.河北省圍場縣大院水晶礦區普查評價報告.河北省地質局第十一地質大隊.

[4]肖風，盧振川，方延青. 1991.河北省志-地質礦產志[M].石家莊：河北人民出版社.

[5]鄒天人，徐建國，論花崗偉晶巖的成因和類型的劃分[M].地球化學. 1975（3）：161-173.