幔枝構(gòu)造對小秦嶺金礦成礦作用的控制

王社全，徐建昌，孫?；ǎχ緩?qiáng)，田海濤，王紅軍，張?zhí)K坤，王鵬飛，黃昊

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院, 河南 洛陽 471000； 2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河南 洛陽 471000)

0 引言

小秦嶺為我國著名的大型金礦集區(qū)，全國眾多科研院所大專院校對小秦嶺進(jìn)行了深入的探討，提高了對成礦規(guī)律的認(rèn)識，推進(jìn)了成礦預(yù)測。然而，在國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，國家對黃金需求不斷增長的今天，雖已加快本區(qū)成礦規(guī)律的總結(jié)及深部金礦找礦步伐，仍感小秦嶺金礦基礎(chǔ)地質(zhì)和成礦作用方面一些重大問題需要繼續(xù)深入研究。因而如何突破思維定式，用新思維、新理論更好地指導(dǎo)今后的找礦實(shí)踐，是非常重要又十分緊迫的問題。為了在認(rèn)識上有所創(chuàng)新，本文對本區(qū)幔枝構(gòu)造進(jìn)行了分析討論?；谏鲜觯覀儑L試用地幔柱理論對小秦嶺金礦的成礦進(jìn)行解釋，以期對小秦嶺的金礦田的成礦規(guī)律、成礦模式、找礦方向及今后的勘查工作有所幫助。

1 幔枝構(gòu)造

地幔柱系統(tǒng)理論被認(rèn)為是大陸漂移、板塊構(gòu)造之后的地質(zhì)科學(xué)的前沿學(xué)說。地幔柱多級演化不僅是地殼運(yùn)動的動力來源，還控制著地殼運(yùn)動、幔殼物質(zhì)交換，甚至是成礦、控礦的主導(dǎo)因素(牛樹銀等，1996)。一些學(xué)者根據(jù)研究成果，以核幔界面(2900 km)、上地幔底界(670 km)、巖石圈底界(100 km)為界劃分出地幔柱一、二、三級柱，將此三級幔柱稱為幔枝構(gòu)造(牛樹銀等，1996；孫愛群和牛樹銀，1997)。小秦嶺地區(qū)多期次、多旋回的巖漿活動以及復(fù)雜的斷裂構(gòu)造體系為開展幔枝構(gòu)造成礦研究提供了良好的前提條件(馮建之等，2011；孫衛(wèi)志等，2013)。

幔枝構(gòu)造活動明顯地控制著幔殼結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)演化歷史及山脈的隆升(變質(zhì)核雜巖形成)，特別是控制著海西—燕山期巖漿活動及金銀多金屬礦床的分布(牛樹銀等，2001a；孫衛(wèi)志等，2013)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%的貴金屬、多金屬礦床展布在中生代以來強(qiáng)烈活動的構(gòu)造—巖漿(幔枝構(gòu)造)活動帶上。華北地幔亞熱柱外圍的燕山、秦嶺、太行、膠遼等成礦集中區(qū)便是幔枝成礦典型實(shí)例(牛樹銀等，2001b；牛樹銀等，2002；牛樹銀等，2007；牛樹銀等，2012)。

2 小秦嶺幔枝構(gòu)造

華熊亞熱柱影響范圍大體相當(dāng)于豫西地區(qū)華熊陸塊南緣的范圍，其上的幔枝構(gòu)造分別有小秦嶺、崤山、熊耳山和魯山等(牛樹銀等，2001b；孫衛(wèi)志等，2013)，為了解亞熱柱與幔枝構(gòu)造的基本特征，先簡要介紹小秦嶺地區(qū)地質(zhì)背景。

圖1 小秦嶺地質(zhì)略圖(據(jù)河南省地層典，2015修編)1—第四系；2—太華巖群煥池峪巖組；3—太華巖群觀音堂巖組；4—太華巖群閭家峪巖組；5—燕山期花崗巖；6—熊耳期花崗巖；7—中岳期花崗巖；8—中岳期偉晶狀花崗巖；9—整合、不整合地質(zhì)界線

2.1 小秦嶺地區(qū)地質(zhì)背景

2.1.1 地層

小秦嶺地區(qū)出露地層主要為太古界太華巖群，自下而上劃分為閭家峪巖組、觀音堂巖組、煥池峪巖組(圖1)(羅銘玖等，1992；黎世美等，1996；陳松年等，1997；羅銘玖等，2000；李國忠等，2007)。

(1)閭家峪巖組:主要分布于老鴉岔背斜軸部、五里村背斜南翼和東部。與下伏煥池峪巖組為整合接觸關(guān)系，主要巖性為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖夾斜長角閃巖，偶夾石英巖。

(2)觀音堂巖組：主要分布在小秦嶺地區(qū)的觀音堂、楊寨峪大干溝口、木廠峪火石崖、溫河峪一帶。地層中巖石主要有石英巖、黑云斜長片麻巖、石墨長石片麻巖、硅線黑云(二云)長石片麻巖、礦線石榴片麻巖及淺粒巖，其次是斜長角閃巖和大理巖、蛇紋大理巖透鏡體。

(3)煥池峪組：出露在小秦嶺地區(qū)五里村、煥池峪和泉家峪一帶。主要巖石類型為透輝、透閃大理巖、金云透輝大理巖、含石墨大理巖、大理巖；其次為黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖和石墨斜長片麻巖、石英巖、含磁鐵石英巖。原巖以碎屑—泥碳質(zhì)—碳酸鹽沉積建造為主，夾有少量長英質(zhì)及鎂鐵質(zhì)火山巖。在該組頂、底部多見構(gòu)造擠壓碎裂巖、糜棱巖、片理化大理巖等。與下伏觀音堂巖組為整合接觸。

2.1.2 構(gòu)造

小秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了多期變形變質(zhì)作用，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂發(fā)育。就晚期變形而論，它不但繼承和改造了先前的構(gòu)造，而且完成了區(qū)域總構(gòu)造格局：“拆離—變質(zhì)核雜巖”構(gòu)造。其宏觀構(gòu)造要素可歸結(jié)為“一核、二界、三拆離”(胡正國和錢壯志，1994；胡正國等，1994)，即變質(zhì)核雜巖體、南北邊界斷裂和界面拆離(滑脫)構(gòu)造。

(1)變質(zhì)核雜巖體：組成“拆離—變質(zhì)核雜巖”構(gòu)造的主體為小秦嶺變質(zhì)核雜巖體，為一近東西向展布的橢圓形穹狀短軸復(fù)背斜。其西起陜西提峪，東至河南娘娘山東側(cè)，長約100 km，寬約10～20 km。核雜巖以太華巖群綠巖帶和花崗片麻巖(TTG巖系)為主體，并發(fā)育有燕山期殼幔質(zhì)重熔型花崗巖類(馮建之，2009；馮建之等，2009；孫衛(wèi)志等，2013)。

變質(zhì)核雜巖由基底和蓋層組成，具明顯兩分特征。由于基底和蓋層的原巖建造、變形變質(zhì)特征及礦物組合有顯著差異，反映其間經(jīng)歷了一次成巖環(huán)境和構(gòu)造環(huán)境發(fā)生根本性變化的突變事件。其性質(zhì)屬構(gòu)造不整合界面，可能代表了本區(qū)阜平運(yùn)動的存在(胡正國等，1994)。

變質(zhì)核雜巖南以小河斷裂為界，該斷裂之南為陳耳街—高家?guī)X臺凹；北以太要斷裂為界，其北為靈寶—五畝坳陷，顯示典型的盆嶺式構(gòu)造格局(胡正國和錢壯志，1994；胡正國等，1994)。

(2)褶皺：結(jié)晶基底變質(zhì)巖系經(jīng)歷了多期強(qiáng)烈變形變質(zhì)，現(xiàn)在看到的區(qū)域褶皺樣式是以片麻理為變形面形成的寬緩復(fù)背形構(gòu)造(圖2)。

圖2 小秦嶺褶皺剖面圖 據(jù)(胡正國，1994)修編1—第四系；2—大理巖；3—淺粒巖；4—黑云斜長片麻巖；5—斜長角閃巖；6—花崗偉晶巖；7—花崗巖；8—上太古界煥池峪巖組；9—上太古界觀音堂巖組；10—上太古界閭家峪巖組；11—文峪花崗巖；12—小河花崗巖；13—長英質(zhì)流褶皺；14—角度不整合界面；15—碎裂巖帶；16—巖層或片麻理產(chǎn)狀；17—斷裂及編號

(3)斷裂：小秦嶺金礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，可分四組：近東西向(70°～110°)、近南北向(340°～20°)，北東向(20°～70°)及北西向(290°～340°)，以近東西向?yàn)橹?，?guī)模較大(圖3)。

2.1.3 巖漿巖

小秦嶺地區(qū)巖漿活動頻繁，具有多期次、多巖類、多成因特點(diǎn)，以花崗巖類為主，其中又以燕山期巖漿活動最為強(qiáng)烈。基性脈巖發(fā)育。燕山期花崗巖漿活動與本區(qū)金礦成礦關(guān)系密切(馮建之，2010；武廣等，2012)。同時(shí)基性脈巖也有發(fā)育。

根據(jù)巖漿巖的巖性、變質(zhì)變形特點(diǎn)、侵入穿插關(guān)系、同位素年齡等，小秦嶺地區(qū)巖漿活動分為阜平、五臺—中岳、熊耳、加里東、華力西—印支和燕山旋回(圖3)。

阜平期旋回形成花崗質(zhì)巖石主要包括TTG巖系(楊寨峪灰色片麻巖)和鉀質(zhì)花崗巖(四范溝片麻狀花崗巖)；中岳—五臺期旋回形成花崗巖主要形成桂家峪黑云母化角閃二長花崗巖體和區(qū)內(nèi)廣泛分布的偉晶狀花崗巖；熊耳旋回形成的花崗巖主要為小河黑云母二長花崗巖；燕山旋回主要形成文峪、娘娘山花崗巖體，其次還形成廣泛分布的花崗偉晶巖和少量煌斑巖類等(馮景民，2012；郭新等，2014；劉宗彥等，2018)。

圖3 小秦嶺構(gòu)造格架與金礦分布圖1—中—新生界；2—中元古界官道口群；3—中元古界熊耳群；4—上太古界煥池峪巖組；5—上太古界觀音堂巖組；6—上太古界閭家峪巖組；7—燕山期二長花崗巖；8—加里東期二長花崗巖；9—中岳期二長花崗巖；10—五臺期二長花崗巖；11—五臺期花崗巖；12—阜平期花崗偉晶巖；13—地質(zhì)界線；14—不整合地質(zhì)界線；15—斷層；16推測斷層；17—構(gòu)造角礫巖帶；18—糜棱巖帶；19—背斜(形)軸；20—向斜(形)軸；21—大型金礦床；22—中型金礦床；23—小型金礦床；24—金礦點(diǎn)；25—鉛金礦床；26—鉬金礦床；27—居民點(diǎn)；28—山峰及標(biāo)高

2.2 小秦嶺幔枝構(gòu)造組成單元

小秦嶺幔枝構(gòu)造一般由三個(gè)地質(zhì)單元組成，即核部巖漿—變質(zhì)核雜巖、外圍拆離滑脫層、上疊火山—沉積盆地，它們一起構(gòu)成相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一體。本區(qū)幔枝構(gòu)造三個(gè)地質(zhì)單元基本齊全，符合幔枝構(gòu)造的一般規(guī)律，但又具有其特殊性。小秦嶺花崗—綠巖帶屬于華熊幔枝的一部分，區(qū)內(nèi)金礦床屬于幔枝構(gòu)造核部金礦，分布于花崗—綠巖帶中(孫衛(wèi)志等，2013)。由于巖漿大規(guī)模上侵，造成巖體及其圍巖一起隆升，上部蓋層拆離滑脫，使核部巖漿—變質(zhì)核雜巖呈揭頂式裸露。

2.2.1 核部巖漿—變質(zhì)雜巖

巖漿—變質(zhì)雜巖分布于幔枝構(gòu)造的核部，小秦嶺表現(xiàn)為地壘狀(胡正國等，1994)。核部雜巖由變質(zhì)巖和巖漿巖組成，變質(zhì)巖為太古界太華群，變質(zhì)程度主要為綠片巖相，局部見麻粒巖相。變質(zhì)巖中，分布有若干巖漿巖，多沿軸部分布，多為巖株，如文峪巖體、娘娘山巖體。巖性主要為中酸性巖。同時(shí)變質(zhì)巖中還發(fā)育較多印支—燕山期脈巖。

2.2.2 外圍拆離滑脫層

在核部花崗—變質(zhì)雜巖之上多覆蓋有中元古界熊耳群火山巖，局部為中元古界官道口群碳酸鹽巖。蓋層與雜巖體原為不整合接觸，但在幔枝形成時(shí)，在強(qiáng)烈的巖漿活動及其熱動力作用下，巖漿—變質(zhì)雜巖上隆，上覆蓋層發(fā)生穹隆，由于不斷上隆導(dǎo)致蓋層巖石由中部向四周下滑拆離，在基底與蓋層之間形成拆離帶，并表現(xiàn)出下向拆離滑脫為主的正斷性質(zhì)。主拆離滑脫帶發(fā)生于基底與蓋層之間，但在基底和蓋層中也有次級拆離滑脫帶，這些次級拆離滑脫帶往往成為主要賦礦部位。

2.2.3 上疊沉積盆地

小秦嶺幔枝上疊盆地均為構(gòu)造形成的沉積盆地，與一般幔枝構(gòu)造上覆火山—沉積盆地有區(qū)別，即盆地中沒有火山巖。盆地疊加在蓋層和巖漿—變質(zhì)巖之上，其長軸方向?yàn)镹E向，大體與變質(zhì)核雜巖斜交，如朱陽—三門峽盆地。盆地為構(gòu)造斷陷盆地，多呈箕狀，邊部發(fā)育高角度正斷層。

3 小秦嶺幔枝構(gòu)造對金成礦的控制

3.1 小秦嶺幔枝構(gòu)造控礦模式

小秦嶺幔枝構(gòu)造之所以成為控礦的主要空間，是因?yàn)槌傻V元素隨地幔亞熱柱向上運(yùn)移到巖石圈底部受阻而插向造山帶的根部，當(dāng)被造山帶軸部持續(xù)活動的深切韌性剪切帶切割時(shí)，成礦元素便沿韌性剪切帶或隨巖漿上侵向地殼淺部遷移，在幔枝構(gòu)造的有利構(gòu)造擴(kuò)容帶聚集成礦(圖4)。

圖4 小秦嶺金礦田成礦控礦模式圖1—地殼；2—地幔；3—巖漿；4—地殼熔融；5—?dú)めＭ冢?—大氣降水及流體運(yùn)移方向；7—礦體；8—金礦田；9—韌性剪切帶

3.2 小秦嶺幔枝對小秦嶺金礦成礦的影響

小秦嶺幔枝構(gòu)造活動明顯地控制著幔殼結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)演化歷史及山脈的隆升(變質(zhì)核雜巖形成)，特別是控制著燕山期巖漿活動(文峪花崗巖和娘娘山花崗巖)及金礦床的分布(圖3)。幔枝構(gòu)造理論認(rèn)為，在重力分異過程中，重元素下沉形成地核；輕元素上浮形成地幔；地幔表層冷卻形成地殼。共同構(gòu)成地球?qū)尤Y(jié)構(gòu)?；诘厍蛉娱g存在著巨大的溫度差、壓力差、粘度差，往往從核—幔界面形成地幔熱柱，并形成地幔熱柱—亞熱柱—幔枝構(gòu)造多級演化，金銀等呈氣態(tài)—?dú)庖簯B(tài)隨巖漿上侵，成為成礦物質(zhì)遷移的主要通道。這是成礦作用的重大改變，原成礦作用是成礦物質(zhì)沿韌性剪切帶或隨巖漿上侵向地殼淺部遷移，在幔枝構(gòu)造的有利構(gòu)造擴(kuò)容帶聚集成礦。從巖漿演化序列分析，從下向上巖漿巖可表現(xiàn)為中基性—中性—中酸性—酸性序列演化(孫衛(wèi)志等，2013)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，本區(qū)金礦床展布在中生代以來強(qiáng)烈活動的構(gòu)造—巖漿(幔枝構(gòu)造)活動帶上。成礦部位主要受小秦嶺幔枝(變質(zhì)核雜巖)構(gòu)造特征的控制，在軸部韌性剪切帶中可形成幔殼交代型金礦，在外圍拆離帶中可形成蝕變巖型或石英脈型金礦。此外，還可以發(fā)育韌性剪切帶型、脈型，甚至斑巖型金礦。而幔枝構(gòu)造的外圍韌性剪切帶或環(huán)狀、放射狀斷裂系統(tǒng)中還會形成成礦溫度偏低的中低溫銀多金屬礦床(馮建之，2009；馮建之，2010；孫衛(wèi)志等，2013)。

4 結(jié)論

(1)小秦嶺幔枝構(gòu)造由三個(gè)地質(zhì)單元組成，地質(zhì)單元基本齊全，符合幔枝構(gòu)造的一般規(guī)律，但又具有其特殊性。

(2)小秦嶺幔枝構(gòu)造活動明顯地控制著幔殼結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)演化歷史及山脈的隆升(變質(zhì)核雜巖形成)，特別是控制著燕山期巖漿活動(文峪花崗巖和娘娘山花崗巖)及金礦床的分布。

(3)在小秦嶺地區(qū)運(yùn)用幔枝構(gòu)造找礦，認(rèn)為小秦嶺地區(qū)金礦物質(zhì)來源于深部，因此在小秦嶺深部具備找到金礦的物質(zhì)條件。

致謝本文成文過程中得到長期在小秦嶺工作的王杏村教授級高級工程師的悉心指導(dǎo)，以及河南省靈寶市小秦嶺金礦田成礦規(guī)律及深部找礦預(yù)測研究項(xiàng)目組同事的熱心幫助，在此表示感謝。