豫西熊耳山北嶺金礦區馬家河組安山巖地球化學特征及其地質意義

李肖龍，申碩果，黃丹峰，李 敏，葉 萍，茹 朋，程國安

(1. 中國地質大學 地球科學與資源學院， 北京 100083； 2. 河南省地質調查院 河南省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室， 河南 鄭州 450001； 3. 河南省巖石礦物測試中心， 河南 鄭州 450012； 4. 河南省地質科學研究所， 河南 鄭州 450001)

熊耳山地區處于華北陸塊南緣，區內構造運動頻繁，巖漿活動強烈，成礦地質條件極其優越，是我國重要的金多金屬礦產區。北嶺金礦位于熊耳山地區東南部，是上世紀90年代發現并探明的金礦床。馬家河組安山巖不僅是熊耳山地區中元古代早期火山巖的重要組成部分，還是北嶺金礦最重要的賦礦圍巖。目前馬家河組安山巖的研究工作相對比較薄弱，多作為熊耳群研究的一小部分，零散分布于其中(河南省地質科學研究所， 1992[注]河南省地質科學研究所. 1992. 熊耳群地質環境演化及含礦性研究(報告). 1～196.； 趙太平等， 1994， 2002， 2007)。例如，河南省地質科學研究所(1992)?在開展熊耳群地質環境演化及含礦性研究時，測試或收集了包括10件采自河南宜陽、洛寧、欒川以及山西垣曲等地的馬家河組安山巖、玄武安山巖樣品的42件熊耳群火山巖樣品地球化學數據，顯示熊耳群火山巖屬于富鉀拉斑系列，SiO2含量間隙很窄，兼具火山弧和大陸裂谷型溢流的雙重性；趙太平等(1998)分析了嵩縣黃莊附近的馬家河組沉積夾層中薄層灰巖的碳、氧穩定同位素，結果表明灰巖出現在海相環境，即熊耳群形成晚期處于海相環境。國內外火山巖研究的熱點之一便是安山巖(陳越等，2010)，研究結果證實安山巖不但可以形成于不同的構造環境中，其形成機制也比較復雜(Byerlyetal., 1976; Robyn, 1979; Byersetal., 1983; Dungan and Davidson, 2004; Parman and Grove, 2004; Tatsumietal., 2008; 桑隆康等， 2012； 王勤等，2015)。對馬家河組安山巖開展針對性研究，不但有助于整個熊耳群的研究，也有助于華北陸塊南緣巖石圈、構造體制研究，同時為區內找礦提供幫助。本文以馬家河組安山巖為研究對象，開展巖石學、地球化學特征研究，探討構造環境、巖石屬性等，在約束安山巖巖石成因的同時，為該區域在中新元古代的構造演化以及北嶺金礦的研究提供幫助。

1 地質概況

熊耳山地區位于華北克拉通南緣，緊鄰北秦嶺造山帶(吳發富等， 2012； 李厚民等， 2012; Dengetal., 2014)(圖1a)。區內古老變質地層發育，構造運動頻繁，巖漿活動尤其是燕山晚期酸性巖漿活動強烈(李國平， 2013)。該區地層具有穩定陸塊的雙層結構。基底為新太古代太華群，是一套以片麻巖為主的中深變質巖系(侯紅星等，2014)，同位素年代學研究結果表明其形成年齡為2 900～2 200 Ma(Kroneretal., 1988; 張宗清等， 1994； 薛良偉等， 1995； 倪志耀等， 2003; Chenetal., 2008)，蓋層為中元古界熊耳群和中新元古界官道口群、欒川群等。其中熊耳群是一套中基性-中酸性的火山巖系，與下伏地層太華群呈角度不整合或斷層接觸，主要巖性為玄武巖、玄武安山巖、安山巖、英安巖和流紋巖等，形成年齡跨度大(2 400～1 400 Ma)(范宏瑞等， 1994； 胡受奚等， 1997； 任富根等， 2002； 陳衍景等， 2004； 趙太平， 2004; Wangetal., 2011)，是該區重要的賦礦層位。區內褶皺構造不發育，構造以斷裂為主，近東西向、北東向、近南北向、北西向4組斷裂十分醒目，以前兩組為主，其中近東西向的區域性馬超營斷裂是最重要的控巖控礦構造(Hanetal., 2009; 賈玉杰等，2013)，次一級的北東向斷裂為成礦提供了有利的容礦空間，與金多金屬礦床的形成和分布有著極為密切的關系(張元厚等， 2006)。該區巖漿活動強烈，具有長期性、多期性的特點(王衛星等， 2010a， 2010b； Wangetal., 2012;吳發富等，2012)。其中新太古代巖漿活動主要形成中基性-酸性火山巖及TTG巖系，中元古代熊耳期巖漿活動以中基性-中酸性火山噴發為主要特點，燕山期大規模的酸性巖漿侵入最為顯著，是本區巖漿活動的又一高峰，不但形成花山、五丈山、合峪等花崗巖基，還派生出眾多小型隱爆角礫巖筒、花崗閃長巖株(脈)、花崗斑巖等(張宗清等，2006； 韓以貴，2007； 葉會壽等，2008； 郭波等，2009； 高昕宇等，2010； Maoetal., 2010; 肖娥等， 2012； 盧仁等， 2013)。

圖 1 豫西大地構造簡圖(a)(據龐振山等， 2006)和北嶺金礦區地質簡圖(b)Fig.1 Tectonic sketch map of western Henan Province (a， after Pang Zhenshan et al., 2006) and geological map of the Beiling gold deposit (b)1—第四系； 2—官道口群龍家園組； 3—官道口群高山河組上段； 4—官道口群高山河組中段； 5—官道口群高山河組下段； 6—熊耳群馬家河組； 7—斷層； 8—含金構造蝕變帶； 9—斷裂帶； 10—產狀1—Quaternary sediments; 2—Longjiayuan Formation of the Guandaokou Group; 3—upper Gaoshanhe Formation of the Guandaokou Group; 4—mid-dle Gaoshanhe Formation of the Guandaokou Group; 5—lower Gaoshanhe Formation of the Guandaokou Group; 6—Majiahe Formation of the Xiong’er Group; 7—fault; 8—auriferous structural altered zones; 9—fracture zone; 10—attitude

北嶺金礦位于熊耳山地區東南部，礦區出露地層主要有第四系、官道口群龍家園組和高山河組、熊耳群馬家河組(圖1b)。其中龍家園組巖性主要為硅質條帶狀結晶白云巖，夾厚層狀結晶白云巖；高山河組分為上、中、下3段，上段巖性主要為石英砂巖和粘土巖互層，中段巖性主要為輝石粗面巖、粗面斑巖及蝕變安山巖，下段巖性主要為石英砂巖夾粘土巖；馬家河組巖性主要為(杏仁狀)安山巖、(杏仁狀)玄武安山巖、玄武粗安巖、粗安巖等，各巖石類型之間為整合接觸，為一套富鉀的火山熔巖。礦區地層整體呈單斜產出，傾向南西為主，其次為北西，傾角多在40°以下。礦區構造以斷裂構造為主，褶皺構造僅在南部一帶見到一小型背斜。斷裂構造比較復雜，大大小小共計50余條，分為近東西向、北西向、北東向及近南北向4組，并具有多期活動特征；其中北西向斷裂構造是主要的含礦構造，規模最大的含金蝕變帶F881即由北西到南東貫穿全區。礦區內巖漿活動主要為熊耳期的火山噴發，形成一套中基性火山熔巖。

2 巖石學特征

馬家河組是熊耳群的組成部分。熊耳群是華北克拉通南緣(豫西地區)的第1蓋層，其分布范圍廣(橫跨豫、晉、陜3省)、厚度大(厚1 000～6 000 m，最厚可達8 000 m)，自下而上分為大古石組、許山組、雞蛋坪組和馬家河組(謝良鮮等， 2014)。其中只有大古石組為一套河湖相含礫砂巖、泥巖，其余皆以熔巖為主(趙太平等， 2002)。

北嶺一帶馬家河組變形變質較弱，巖性主要為(杏仁狀)安山巖、(杏仁狀)玄武安山巖及玄武粗安巖、粗安巖等，主要巖性介紹如下：

玄武安山巖呈深灰綠色，無斑晶，具填間結構(圖2a)，塊狀構造。主要由斜長石(80%±)、輝石(單斜輝石)(8%±)及火山玻璃(12%±)等組成。其中斜長石呈板條狀，長軸大小為0.3～1.4 mm，雜亂分布，其搭成的格架中充填褐色火山玻璃及輝石，形成填間結構，少數斜長石晶體被綠泥石及綠簾石交代；輝石多呈他形粒狀，大小為0.2～0.4 mm，部分呈纖柱狀，與粒狀輝石一起充填在斜長石格架中，可見被綠泥石或綠簾石交代。

圖 2 馬家河組巖石鏡下照片Fig. 2 Microscopic images of the rocks in the Majiahe Formationa—玄武安山巖，具填間結構(+)； b—杏仁狀安山巖，具交織結構和杏仁狀構造(+)； c—杏仁狀玄武安山巖，具填間結構(+)； d—杏仁狀玄武安山巖的杏仁體中心為粒狀石英，中層為粒狀鈉長石，外層為垂直杏仁壁生長的綠泥石(+)； Q—石英； Pl—斜長石； Px—輝石； Ab—鈉長石； Ch—綠泥石a—intersertal texture in basaltic andesite (+); b—pilotaxitic texture and amygdaloidal structure in amygdaloidal andesite (+); c—intersertal texture in amygdaloidal basaltic andesite (+); d—granular quartz (core), granular albite (middle), chlorite (outer) of amygdaloid body in amygda-loidal basaltic andesite (+); Q—quartz; Pl—plagioclase; Px—pyroxene; Ab—albite; Ch—chlorite

杏仁狀安山巖呈綠色，無斑晶，具交織結構，杏仁狀構造(圖2b)。主要由斜長石(85%±)、鐵質礦物(3%±)及杏仁體(12%±)等組成。其中斜長石多呈板條狀，長軸大小為0.05～0.60 mm，半定向分布，形成交織結構；鐵質礦物主要為褐鐵礦及少量黃鐵礦；杏仁體呈不規則狀、次圓狀等，雜亂分布，大小為0.6～10 mm，多充填隱晶狀玉髓或玉髓與鉀長石集合體，少數充填粒狀方解石及鐵質礦物。

杏仁狀玄武安山巖呈深灰綠色，無斑晶，多數為填間結構(圖2c)，個別為間隱結構、間隱-填間結構，杏仁狀構造。巖石礦物成分主要為斜長石(65%～75%)，其次為火山玻璃(10%～15%)和輝石(2%～7%)，杏仁體含量多為2%～3%，局部多者為10%～15%。其中斜長石呈板條狀，長軸大小為0.1～1.2 mm，雜亂分布，其搭成的格架中充填褐色火山玻璃及輝石，形成填間結構，少數晶體被綠泥石、綠簾石或碳酸鹽礦物交代；輝石多呈半自形-他形粒狀，個別呈纖維狀，粒徑為0.05～0.50 mm，可見綠泥石或綠簾石交代。杏仁體呈不規則狀、次圓狀，大小不等，小者0.2～1.8 mm，大者4～12 mm，充填粒狀石英、方解石、鈉長石、鱗片狀綠泥石、隱晶狀玉髓等，有的杏仁體中心為粒狀石英，中層為粒狀鈉長石，外層為垂直于杏仁壁生長的綠泥石(圖2d)。

3 樣品采集及分析測試

所有馬家河組研究樣品均采自北嶺金礦地下坑道內的新鮮巖石，巖性包括玄武安山巖、杏仁狀安山巖、杏仁狀玄武安山巖等。采樣位置避開斷裂破碎帶、礦化蝕變帶、各類接觸帶等。首先磨制光薄片，根據鏡下觀察結果，選擇蝕變較弱、杏仁含量相對較少的7件代表性樣品進行了全巖地球化學分析。

巖石全分析樣品經無污染粉碎至200目后在核工業北京地質研究院分析測試研究中心進行主量元素和微量元素分析。其中主量元素使用XRF法測試(二價和三價鐵使用化學法測定)，所用儀器為AxiosmAx 波長色散X射線熒光光譜儀，工作溫度為23℃，相對濕度為34%，分析精度優于5%；微量元素采用ICP-MS測試，所用儀器為NexION 300D等離子體質譜儀，工作溫度為21°，相對濕度為32%，分析精度總體優于5%。具體分析流程見相關文獻(Quetal., 2004)。

4 分析結果

馬家河組樣品的主量元素、微量元素分析測試結果見表1。

表 1 北嶺金礦區馬家河組安山巖的主量元素(wB/%)和微量元素(wB/10-6)分析數據Table 1 Major elements (wB/%)and trace elements(wB/10-6)of andesites in the Majiahe Formation

續表 1 Continued Table 1

4.1 主量元素地球化學

馬家河組安山巖樣品的SiO2含量為51.19%～53.61%，平均為52.36%，表現出基性-中性過渡的特點，可能反映了巖漿的噴溢過程比較緩慢且經歷了一定程度的結晶分異(田陟賢等， 2016)；TiO2含量為1.40%～1.62%，平均為1.48%；Al2O3含量為12.85%～14.58%，平均為13.39%，低于典型島弧火山巖(17.1%～17.8%)(Hess, 1989; 王勤等， 2015)；MgO含量為2.24%～3.81%，平均為2.84%，Mg#值較小(29.85～40.14，平均為34.52)，遠低于原生巖漿(68～75)(Wilson, 1989)，表明巖漿可能經歷了一定程度的結晶分異(向坤鵬等， 2015)；FeO含量為4.50%～8.71%，平均為7.07%；TFe2O3含量為11.03%～13.31%，平均為12.46%；FeO/Fe2O3值為2.52～4.98，平均為4.21；P2O5含量為0.38%～0.45%，平均為0.41%；CaO含量為2.06%～4.35%，平均為3.26%，其值較低。馬家河組安山巖具有富堿的特征(Na2O+K2O=6.06%～7.93%，平均為6.94%)，其中Na2O含量為1.73%～2.33%，平均為2.03%，K2O含量為4.11%～6.16%，平均為4.91%，K2O/Na2O值為1.84～3.48，平均為2.47，顯示相對富鉀貧鈉的特征，這與前人關于熊耳群火山巖為高鉀的認識一致(趙太平等，1995)。關于高鉀的原因，孫樞等(1981, 1985)認為熊耳群形成于三叉裂谷構造環境，熊耳群火山巖中的中基性和酸性巖石并不是同源巖漿分異的產物，中基性巖石是幔源巖漿受相對富堿質(尤其是鉀)的殼源物質的混合形成，而酸性巖石可能是大陸殼深熔產物；賈承造(1985)認為熊耳群火山巖的K2O、Na2O含量演化趨勢和微量元素的不少特征類似于安第斯型活動大陸邊緣，其K2O含量由南往北有升高的趨勢；楊憶(1990)認為熊耳群火山巖在成巖后的某些地質作用下巖石的堿總量及鉀堿比值有過增加；陳衍景等(1992)認為較高的K2O可能是區域性K2O異常造成的，該區域結晶基底內的火山巖K2O含量也明顯高于其他地區的同類巖石；趙太平等(1996， 1999， 2002， 2007)認為同一地區隨地層層位升高K2O含量具有螺旋式漸進上升的趨勢。

4.2 稀土元素和微量元素地球化學

馬家河組安山巖稀土元素總量(∑REE=154.60×10-6～200.60×10-6)相對較低，平均為183.09×10-6。輕、重稀土元素含量比值(LREE/HREE)為6.23～7.19，平均為6.62。(La/Yb)N為6.72～8.22，平均為7.31，表明輕稀土元素相對富集。(La/Sm)N為2.60～2.88，平均為2.73；(Gd/Yb)N為1.72～1.92，平均為1.81，表明輕稀土元素之間分餾程度相對較高，而重稀土元素之間分餾程度相對較低。δEu為0.83～1.02，平均為0.87，顯示具有弱的Eu負異常，表明巖漿發生了程度較弱的斜長石分離結晶作用。δCe為0.94～0.99，平均為0.96，顯示具有微弱的Ce負異常，表明巖石受后期蝕變或其他熱事件的改造作用很小(Polat and Hofmann, 2003)。在稀土元素球粒隕石標準化圖解(圖3a)上配分曲線向右下傾斜，并且基本平行，顯示同源巖漿演化的特征。

馬家河組安山巖的大離子親石元素(LILE)Rb的含量為96.3×10-6～222×10-6，平均為155.04×10-6；Sr的含量為288×10-6～664×10-6，平均為444.43×10-6；Ba的含量為739×10-6～3 086×10-6，平均為1 296×10-6。Rb/Sr值為0.15～0.59，平均為0.38，與地殼值(0.35)相當而高于地幔值(0.034)(Taylor and McLennan, 1995)。高場強元素(HFSE)Nb的含量為7.17×10-6～13.2×10-6，平均為8.89×10-6，高于島弧拉斑玄武巖和洋脊拉斑玄武巖的Nb含量(分別為1.7×10-6～2.7×10-6和4.46×10-6)；Ta的含量為0.39×10-6～0.50×10-6，平均為0.44×10-6，同樣高于島弧拉斑玄武巖和洋脊拉斑玄武巖的Ta含量(分別為0.10×10-6～0.18×10-6和0.29×10-6)(轉引自田陟賢等， 2013， 2016)；Zr的含量為50.5×10-6～85.5×10-6，平均為67.9×10-6,其值與鈣堿性玄武巖(71×10-6)相當，高于島弧拉斑玄武巖(40×10-6)；Hf的含量為2.01×10-6～3.28×10-6，平均為2.63×10-6，同樣與鈣堿性玄武巖(2.23×10-6)相當而高于島弧拉斑玄武巖(1.17×10-6)。Nb/Ta值為17.62～28.27，平均為19.97，除去1個高值(樣品590-9的28.27)外，平均值為18.58，遠高于大陸地殼(13)，與原始地幔的Nb/Ta值相當(17)(Taylor and McLennan, 1985; Sun and McDonough, 1989)。Zr/Hf值為23.89～26.91，平均為25.67，高于大陸地殼(11)而低于原始地幔(36)(Taylor and McLennan, 1985; Sun and McDonough, 1989)。相容元素Cr的含量為116×10-6～129×10-6，平均為122.7×10-6；Ni的含量為28.8×10-6～35.9×10-6，平均為32.2×10-6。Cr和Ni的含量均遠低于原生巖漿 (Cr含量為300×10-6～500×10-6, Ni含量為300×10-6～400×10-6)，代表巖漿為演化巖漿，可能經歷了橄欖石和單斜輝石的分離結晶(向坤鵬等， 2015)。在微量元素原始地幔標準化圖解(圖3b)上，馬家河組安山巖呈現出富集U、K、Pb、Nd等大離子親石元素(LILE)而虧損Th、Nb、Ta、Ce、Zr、Ti等高場強元素(HFSE)的特征。與稀土元素配分曲線一樣，馬家河組安山巖樣品在微量元素原始地幔標準化圖上的形態特征基本一致，表明其為同源巖漿演化的產物。

圖 3 馬家河組安山巖稀土元素球粒隕石標準化圖解(a， 標準值據Boynton, 1984)和微量元素原始地幔標準化圖解(b， 標準值據Sun and McDonough, 1989)Fig. 3 Chondrite-normalized REE patterns (a) (normalization values after Boynton, 1984) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) ( normalization values after Sun and McDonough, 1989) of andesites in the Majiahe Formation

5 討論

5.1 巖石成因

正如上文所述，馬家河組安山巖樣品具有相似的微量元素、稀土元素特征，表明其為同源巖漿演化的產物。安山巖根據物源可分為幔源、殼幔混源、殼源等3種類型(吳華英等， 2008)。雖然缺乏詳細的Sr-Nd或Hf同位素數據，對準確限制馬家河組安山巖的巖石成因等帶來一定影響。但馬家河組安山巖主量元素上具有較低的SiO2含量(51.19%～53.61%，平均為52.36%)，顯示出幔源巖石的成分特征(王冠等， 2017)；Nb/Ta值除樣品590-9(28.27)外平均為18.58，與原始地幔(17)相當，遠高于大陸地殼(13)，可能反映了其幔源成因；Nd/Th值為19.50～24.07，平均為22.79，遠高于殼源巖石(約為3)而與幔源巖石(大于15)相當(Beaetal., 2001)；Th/Nb值為0.13～0.22，平均為0.20，略高于原始地幔(0.12)而不同于陸殼(0.44)(牛賀才等， 2009)。在Nb-Zr圖解(Gengetal., 2011)上，馬家河組安山巖投在過渡型地幔及其附近(圖4)。綜合微量、稀土元素特征，認為馬家河組安山巖為幔源。已有研究顯示，鎂鐵質巖石一般起源于軟流圈地幔或巖石圈地幔，區別在于起源于軟流圈地幔的巖石相對原始地幔往往富集大離子親石元素和高場強元素，而起源于巖石圈地幔的巖石往往富集大離子親石元素和輕稀土元素，相對虧損高場強元素(Sklyarovetal., 2003; Zhao and Zhou, 2007)。馬家河組安山巖在微量元素原始地幔標準化圖解(圖3b)上呈現出富集U、K、Pb、Nd等大離子親石元素(LILE)而虧損Th、Nb、Ta、Ce、Zr、Ti等高場強元素(HFSE)的特征，顯示源區應為巖石圈地幔。考慮到馬家河組安山巖的Zr/Hf值為23.89～26.91，平均為25.67，低于原始地幔(36)而遠高于大陸地殼(11)(Taylor and McLennan, 1985; Sun and McDonough, 1989)，表明有陸殼物質的加入。負Nb異常亦指示可能有地殼物質參與了巖漿過程(Rollison, 1993)。但其La/Nb值為2.83～4.37，平均為3.82，遠低于典型陸殼巖石(大于12)(轉引自吳玉峰等， 2016)，表明陸殼物質的混染作用不明顯。La/Sm值(4.13～4.58)均低于5，同樣表明地殼物質混染不明顯(Lassiter and DePaolo, 1997)。趙太平等(2002)通過對比熊耳群及下伏結晶基底的Nd同位素組成，認為熊耳群火山巖的地殼混染發生在巖漿源區，且混染作用影響不大，其地球化學特征是地幔源區性質的反映。

圖 4 馬家河組安山巖Nb-Zr圖解(底圖據Geng et al., 2011)Fig.4 Nb-Zr diagram of andesites in the Majiahe Formation (after Geng et al., 2011)

馬家河組安山巖的Mg#值以及相容元素Cr、Ni的含量均低于原生巖漿的范圍，表明巖漿可能為經歷了結晶分異的演化巖漿。La/Sm值隨La含量的變化情況可以示蹤巖漿中微量元素的變化是受控于部分熔融還是結晶分異(趙振華， 1997)。馬家河組安山巖樣品的La/Sm值為4.13～4.58，平均為4.34，基本不隨La含量變化，在La/Sm-La圖解(圖5a)上大致呈一條水平線，表明結晶分異是主要的控制因素。δEu為0.83～1.02，平均為0.87，顯示弱的Eu負異常，表明巖漿發生了程度較弱的斜長石分離結晶作用。在Ni-Cr圖解(圖5b)上，馬家河組安山巖呈現單斜輝石的分離結晶趨勢，表明巖漿可能亦發生了單斜輝石的分離結晶作用。

根據以上地球化學特征，本文認為馬家河組安山巖具有幔源巖漿的特征，并且其幔源區有陸殼物質的一定混染，在巖漿演化過程中經歷了單斜輝石、斜長石等的分離結晶作用。

5.2 構造環境

關于熊耳群形成的構造環境，目前主要有以下認識：一種是形成于裂谷環境，甚至代表大陸裂解過程(孫樞等， 1985； 楊憶， 1990； Zhaoetal., 2002； 謝良鮮等， 2014)；一種是形成于活動大陸邊緣(河南省地質局地質研究所和長春地質學院火山巖研究組， 1976； 賈承造等， 1988； 胡受奚等， 1988)；活動大陸邊緣弧與裂谷并存(陳衍景等， 1992)。

馬家河組安山巖高堿(全堿含量為6.06%～7.93%，平均為6.94%)，特別是富鉀(K2O含量為4.11%～6.16%，平均為4.91%)，這可能暗示其為板內熔巖(吳國干等， 2005)。在微量元素原始地幔標準化圖解中，自Ce至Lu各元素的含量下降很快，表現出裂谷火山巖的特征(李歡等， 2012)。馬家河組安山巖富集U、K、Pb、Nd等大離子親石元素(LILE)而虧損Th、Nb、Ta、Ce、Zr、Ti等高場強元素(HFSE)，這是島弧巖漿作用的典型地球化學特征(陳越等， 2010)。但經歷陸殼混染的板內巖漿巖也可以具有上述特征(馬家河組安山巖的陸殼混染作用影響并不大)，這是因為大陸的橫向增生主要是通過板塊匯聚邊緣的巖漿活動和島弧碰撞來進行的，故島弧巖漿和大陸地殼物質地球化學特征相似(Plank, 2005)。源區保留有俯沖組分的大陸裂谷火山巖同樣也可以產生上述地球化學特征(趙太平等，2007)。馬家河組安山巖輕重稀土元素分餾明顯，其(La/Yb)N為6.72～8.22，平均為7.31，在稀土元素球粒隕石標準化圖解上向右下傾斜，這種較高分異度的稀土元素特征不但不同于輕稀土元素虧損的洋中脊玄武巖，也不同于平坦型或弱分異的島弧型拉斑玄武巖，而與一些大陸裂谷火山巖的特征比較形似(徐勇航等， 2007)。馬家河組安山巖在Th/Ta-La/Yb圖解上投在大陸溢流玄武巖區域(圖6a)，在Nb/U-Nb圖解上投在大陸玄武巖區域(圖6b)，在Ti-Zr圖解上投在板內玄武巖(圖6c)，在Cr-Y圖解上投在洋中脊玄武巖與板內玄武巖的共同區域(圖6d)。河南省地質科學研究所(1992)[注]河南省地質科學研究所. 1992. 熊耳群地質環境演化及含礦性研究(報告). 1～196.通過研究馬家河組沉積夾層的稀土元素和微量元素特征，認為熊耳群沉積巖的形成構造背景為被動大陸邊緣。結合以上特征，筆者認為馬家河組安山巖形成于拉張的大陸裂谷環境。

圖 5 馬家河組安山巖La/Sm-La圖解(a， 底圖據Treuil and Joron, 1975)、Ni-Cr圖解(b， 底圖轉引自王蘇珊等， 2017)Fig. 5 La/Sm-La (a, after Treuil and Joron, 1975) and Ni-Cr (b, after Wang Sushan et al., 2017) diagrams of andesites in the Majiahe Formation

圖 6 馬家河組安山巖Th/Ta-La/Yb(a， Condie, 1997)、Nb/U-Nb(b， Le Roex et al., 1989)、Ti-Zr(c， Pearce et al., 1981;Pearce, 1982)、Cr-Y(d， Pearce et al., 1981; Pearce, 1982)圖解Fig. 6 Th/Ta-La/Yb (a, after Condie, 1997), Nb/U-Nb (b, after Le Roex et al., 1989), Ti-Zr (c, after Pearce et al., 1981; Pearce, 1982) and Cr-Y (d, after Pearce et al., 1981; Pearce, 1982) diagrams of andesites in the Majiahe Formation

趙太平等(2001)討論了熊耳群的形成時代，認為熊耳期巖漿活動的時限大致為1.95～1.75 Ga，而不是1.85～1.40 Ga。He等(2009)對崤山地區馬家河組下部安山巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，獲得的年齡為1 778±6.5 Ma。崔敏利等(2010)選擇崤山地區侵入到馬家河組上部的石英閃長巖和花崗斑巖進行測年工作，其中挑選石英閃長巖中的斜鋯石和鋯石分別進行了SIMS U-Pb定年，結果分別為1 789±3.5 Ma和1 778±12 Ma，花崗斑巖中的鋯石SIMS U-Pb定年結果為1 786.4±7.7 Ma，據此提出熊耳群火山巖形成時限為1 800～1 770 Ma，主體作用于1 780 Ma。整體來看，熊耳群火山巖的巖漿活動持續時間并不是很長，可能開始于1.95 Ga左右，這時的火山活動中心可能在豫西熊耳山地區。1.85～1.70 Ga華北克拉通處于伸展和裂解時期(邵濟安等， 2002)，形成以崤山為中心，分別向西、東、北3個方向發展的三叉裂谷系。裂解早期形成熊耳群底部大古石組河湖相沉積巖，隨著裂解活動的加強逐漸進入巖漿噴溢階段，形成克拉通南緣巨厚的熊耳群火山巖。馬家河組安山巖即是該時期的產物。

6 結論

(1) 馬家河組安山巖具有高堿、尤其富鉀的地球化學特征，巖石富集U、K、Pb、Nd等大離子親石元素(LILE)，虧損Th、Nb、Ta、Ce、Zr、Ti等高場強元素(HFSE)，在稀土元素球粒隕石標準化圖解上呈右傾型。

(2) 馬家河組安山巖具有幔源巖漿的特征，其源區可能受俯沖組分的改造。巖漿演化過程中經歷了單斜輝石、斜長石等的分離結晶。

(3) 馬家河組安山巖形成于拉張背景下的大陸裂谷環境，可能與華北克拉通的伸展、裂解事件有關。

致謝野外工作期間得到了潭頭金礦相關領導和技術人員的大力支持，數據測試期間核工業北京地質研究院分析測試研究中心老師給予了很多幫助，審稿專家提出非常中肯的修改意見，在此一并表示衷心感謝。