冀北圍場縣錐子山一帶侵入巖巖石化學特征及成礦意義

樊玉朋，賈正海，王星琰，王 玉

(1.河北省地質調查院，石家莊 050081； 2.石家莊市國土資源局，石家莊 050051)

冀北圍場縣錐子山一帶侵入巖巖石化學特征及成礦意義

樊玉朋1，賈正海1，王星琰1，王 玉2

(1.河北省地質調查院，石家莊 050081； 2.石家莊市國土資源局，石家莊 050051)

介紹了冀北圍場縣錐子山一帶各個期次侵入巖體的地質、巖石化學及地球化學特征，論述了各期次巖體的酸堿度、成因類型以及微量元素的富集分異性。從成礦專屬性、物質來源、酸堿度對成礦流體的影響以及元素的富集分異趨勢等方面，分析該區侵入體的成礦有利因素，認為侵入體與圍巖的內外接觸帶、侵入體與構造結合部位是尋找Au、Ag、Pb、Zn、Cu和Mo等金屬礦床的有利地段。

地質特征; 巖石化學; 地球化學; 成礦意義

0 引言

河北省隆化縣北部至圍場縣一帶出露大規模的侵入巖，該區域位于上黃旗—圍場多金屬成礦帶，其中錐子山一帶復式侵入巖稱為錐子山雜巖體。巖漿巖礦床是重要的金屬礦床類型，巖漿巖與金屬礦床的關系具有一定規律性，即巖漿巖具有成礦專屬性。河北省多個大型雜巖體，如王安鎮雜巖體、峪耳崖雜巖體分別發現了大型銅鉬礦床和金礦床，但目前尚未發現由錐子山雜巖體形成的呈一定規模的斑巖型、巖漿-熱液型多金屬礦床。前人對錐子山雜巖體一帶進行了中、小比例尺區調及化探工作，對該雜巖體進行解體劃分[1]，并對其侵位機制進行研究[2]，但尚未系統研究該雜巖體的含礦性和成礦性。本文主要從錐子山雜巖體的巖石化學特征和地球化學特征入手，分析其成礦專屬性及成礦有利因素，確定了針對該雜巖體的主攻礦種及找礦有利部位，為錐子山雜巖體一帶的礦產勘查工作提供參考。

1 巖石化學特征

研究區火山活動強烈(圖1)，地層僅出露古生代二疊系、中生代侏羅系、白堊系以及新生代漢諾壩期火山-沉積地層，歷經古元古代、海西期、印支期、燕山期巖漿侵入活動，康?！獓鷪鯡W向深斷裂與上黃旗—烏龍溝NE向深斷裂在該區北部錐子山一帶交切。該區地層、侵入巖體及火山、斷裂分布見圖1。本文分不同期次對侵入巖地質及巖石化學特征進行概述。

1.1 古元古代變質侵入巖

圖1 錐子山—哈巴氣一帶侵入巖分布圖[1]Fig.1 Distribution of intrusive rocks from Zhuizi Mountain to Habaqi[1]

古元古代變質侵入巖中SiO2含量變化較大，小于65%[3-4,6]，屬基性—中性巖體； Na2O>K2O，Na2O/K2O為1.41～4.55，鈉質成分較高，反映巖漿來源非殼源，具有I型花崗巖類特征； 含鋁指數ANKC平均為0.78，屬準鋁質，具幔源成因特征； 稀土元素總量∑REE為(106.8～115.14)×10-6，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，各侵入體輕重稀土元素分餾較弱；δEu為1.03，Eu在稀土元素配分模式曲線上無峰也無谷。由以上特征判斷該期侵入巖體為I型花崗巖，并屬于幔源型成因。

1.2 海西期侵入巖

1.3 印支期侵入巖

該期次巖體SiO2平均含量為73.49%，屬酸性巖； Na2O+K2O平均含量為8.63%，里特曼指數σ為2.24～4.18，巖石為鈣堿性，局部為堿鈣性； 早期巖石類型以正常系列巖石為主，晚期巖石類型為鋁過飽和系列巖石，含鋁指數ANKC為0.94～1.05，平均值為1，兼具同熔型和改造型花崗巖特點； 在(Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)三角圖解(圖2)中，樣品落入斜長石-堇青石-黑云母區域，同時落入斜長石-堇青石-白云母區域，說明巖漿物質來源并非大陸殼。K2O/Na2O為1.37，說明巖體具I型花崗巖特征；δEu為0.87～0.42，說明巖漿來源與下部地殼基性巖漿分異有關，在巖漿分異演化過程中，上部地殼同熔作用強烈。根據上述特征，認為本期侵入巖成因類型為殼?；煸葱?，兼有I型和S型花崗巖特點。

圖2 錐子山一帶部分巖體(Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)圖解Fig.2 (Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg) diagram of some intrusive rocks in Zhuizi Mountain area

1.4 燕山期侵入巖

燕山期侵入巖出露在研究區西部和東部，呈NE向、NNE向帶狀展布，多呈巖株、巖墻產出。侵入時代為早侏羅世和早白堊世，巖漿旋回完整，共分4期，其地質、巖石化學特征分述如下。

1.4.1 燕山旋回第一期早侏羅世侵入巖

該旋回侵入巖SiO2含量為64.47%～73.67%[3-4,6]，屬酸性巖； 全堿含量平均值為8.3%，里特曼指數為2.42～2.96，屬鈣堿性； 含鋁指數ANKC為0.86～0.96，Na2O/K2O為0.79～1.65，屬I型花崗巖。黑云母含鎂指數為50.54～60.11，平均值為54.72，介于殼幔之間，進一步反映了同熔型及I型花崗巖的特點。三道溝門侵入體87Sr/86Sr初始值為0.706 8～0.707 7(<0.710)，表明該巖體為幔源型或殼?；旌闲?。綜上認為，黃土坎巖體屬殼?；煸?，具I型花崗巖特征。

1.4.2 燕山旋回第二期中侏羅世侵入巖

北大鞍和過河口侵入體均為花崗巖，SiO2含量為75.12%～75.33%，屬酸性巖； Na2O/K2O為0.82～0.49，具S型花崗巖特征； 含鋁指數ANKC為1.0～1.04，平均1.02，具過鋁質特征； 在(Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)三角圖解(圖2)中落入斜長石-堇青石-黑云母區域，說明巖漿物質來源于殼源。過河口巖體稀土元素總量∑REE為76.31×10-6，與下部地殼稀土元素總量(78.71×10-6)[3]接近；δEu為0.57，銪中等虧損；δCe為1.01，鈰正異常； La/Yb為23.46，LREE/HREE為7.37，輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，球粒隕石標準化的稀土元素配分曲線呈較大斜率右傾曲線(圖3)。

圖3 過河口巖體、北大鞍巖體球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖

北大鞍巖體稀土元素總量∑REE為131.57×10-6；δEu為0.57，銪中等虧損；δCe為1.07，鈰正異常； La/Yb為32.08，LREE/HREE為7.17，輕重稀土元素分餾較強，且輕稀土元素相對重稀土元素富集，球粒隕石標準化的稀土元素配分曲線呈斜率較大的右傾曲線(圖3)。綜上可知，南大天巖體的巖石成因屬殼源S型花崗巖。

1.4.3 燕山旋回第三期晚侏羅世侵入巖

旋回侵入體SiO2含量66.62%～67.23%，屬酸性巖； 全堿含量8.4%，里特曼指數平均值2.8，屬鈣堿性。稀土元素總量∑REE為248.75×10-6；δEu為0.64，銪中等虧損； La/Yb為25.89，LREE/HREE為6.01，均為輕稀土富集型，球粒隕石標準化的稀土元素配分模式呈斜率較大的右傾型曲線(圖4)。Na2O/K2O為 0.97～1.17，兼有殼源與幔源的特征，含鋁指數ANKC為0.88～0.91，符合I型花崗巖特征。黑云母含鎂指數為63.97～67.62，為富鎂黑云母，說明該序列巖漿來源深度較大。以上巖石化學特征說明,該旋回侵入巖成因類型為殼?；煸赐坌?，屬I型花崗巖類。

圖4 焦家溝巖體球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖

1.4.4 燕山旋回第四期早白堊世侵入巖

該旋回侵入巖構成錐子山巖體，空間上呈NNW向帶狀展布，嚴格受龍頭山—河南營NW向斷裂控制。其中，該序列以明顯的超動關系侵入于黃土坎巖體和焦家溝巖體。

圖5 錐子山巖體球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns of intrusive rocks in Zhuizi Mountain rock mass

在(Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)三角圖解(圖2)中落入斜長石-堇青石-白云母區域，說明巖漿物質來源于殼源。Na2O/K2O<1，符合S型花崗巖特征，表明錐子山巖體成因屬殼源型、S型花崗巖。

2 地球化學特征

水系沉積物與基巖在元素含量上具有繼承性和依賴性，巖體地球化學聚散特征是水系沉積物測量中元素分布最重要的制約因素。根據1∶5萬水系沉積物區域測量中16種成礦、伴生(指示)元素定量分析數據(表1)，通過綜合地球化學指標統計計算，間接分析得出評價區內主要巖體的含礦性。

含礦性評價的原則為： 根據水系沉積物中的元素含量，地質體中元素富集系數q>1，則該地質體具有成礦的可能性，q值越大越有利于成礦； 變異系數Cv反映元素分布的離散性，Cv越大越有利于成礦； 相對成礦指數P反映元素平均含量及離差與成礦的關系，該指數越大成礦可能性越大。利用三者之和對該區主要侵入巖進行評價，Cv+q+P≥3.0，則其成礦性較好，反之其成礦性較差。

表1 各侵入體水系沉積物區域測量特征參數[3]

注： 海西期侵入巖出露面積小，未做獨立地質單元統計分析。

古元古代中酸性侵入巖：Cv+q+P≥3.0的元素為Cu、Mn和B，均屬變異型，富集系數較高，但變異系數較低，表明Cu、Mn和B是巖石高背景成分的反映，可以為Cu、Mn、B成礦提供豐富的物質成分。

印支期三疊紀侵入巖：Cv+q+P≥3.0的元素為Sn、Mn和B ，且元素各個指標均>1，巖石分異程度均較高，說明其成礦性較好。

燕山期侵入巖： 早侏羅世侵入巖Cv+q+P≥3.0的元素為Ag、Mo、Bi、W，3項指標均>1的元素為Mo、Bi、W，以高溫元素為主，因此早侏羅世侵入巖對于Mo具有較好的成礦性； 中侏羅世侵入巖Cv+q+P≥3.0的元素為Ag、Pb、Zn、Mo、Bi、W和Cd，是該區成礦元素及指示元素符合條件元素最多的侵入巖，3項指標均>1的元素為Pb、Bi、W； 晚侏羅世侵入巖Cv+q+P≥3.0的元素為Ag、Pb、Zn、Bi、Cd，其中Ag、Pb、Zn、Cd的Cv、q、P指標均較高，因此晚侏羅世侵入巖對于Ag、Pb、Zn成礦較有利； 早白堊世侵入巖Cv+q+P≥3.0的元素為Ag、Bi、Ni，以Ag最為顯著，對Ag元素成礦較有利。

3 討論

研究區出露的侵入巖體從基性、中性到酸性巖均有分布，以花崗質酸性巖為主，花崗質侵入巖與成礦關系密切，尤其與斑巖型和熱液型礦床成礦關系最為密切。從成礦專屬性分析，中基性巖主要產鐵銅礦床[9]，中酸性巖主要發育銅鉛鋅等多金屬礦化，酸性巖與鎢、鉬礦化關系較密切，而金礦化對巖漿的酸度要求不高[5,9]。通過系統總結澳大利亞東部1 000多個與花崗巖有關的成礦類型[10-12]，認為錫礦化與S型花崗巖或還原的并經過分離結晶的I型花崗巖有關，銅、金與磁鐵礦型或含榍石的、氧化中性I型花崗巖有關，鉬與銅、金相似，但巖漿分異程度更強，鎢與多種類型花崗巖有關，與巖漿氧化還原狀態的相關性不明顯。此外，偏向于高硅含量的花崗巖一般與錫、鉬、鎢和金礦化有關，而偏向于中等或低硅含量的花崗巖一般與銅礦化有關。

該區元古宙侵入巖具有中—基性、中低硅的地質特征，在后期熱液活動強烈、構造空間有利的條件下易形成鐵、銅礦床。與偏鋁性花崗巖對應的礦床類型為銅、鉬礦床[13]，Cu元素較為富集，可知該區元古宙侵入巖具有形成銅多金屬礦的潛力。區內廣泛分布的印支期、燕山期侵入巖具中高硅的特征，均為酸性巖，酸性巖體富含揮發性成分，易于形成具有強溶解、絡合和運移多金屬元素能力的氣液流體[14]； 侵入巖以鈣堿性為主，而與巖漿熱液作用相關的銅(金)鉬礦床與鈣堿性侵入巖體具有一定的空間關系[15]，Na2O+K2O為7.7%～8.63%，接近或達到富堿程度[16]。在構造有利部位，伴隨巖漿活動，富含K、Na、Si的流體易于攜帶深部成礦元素分期侵位，在近地表溫度、壓力降低以及酸堿環境變化下，與圍巖發生交代作用，或自身產生結晶沉淀，形成金、銀、鉛、鋅、銅、鉬等多金屬礦床。研究[17]表明，含銅(鋁)富堿斑巖全堿含量為8.02%～11.27%，平均值為9.81%，含鉛(金)富堿斑巖全堿含量為7.54%～10.83%，平均值為9.34%。金與銀、鉛與鋅、銅與鉬常具有緊密的共伴生關系，該區侵入巖體全堿含量為7.54%～10.83%，由此推測，該區巖體中發育鉛鋅金礦化的幾率比發育銅鉬礦化的幾率大。

侵入巖的巖石化學特征顯示，從元古宙到燕山期，巖漿活動具有多期活動、旋回完整和強烈侵入的特征，有利于成礦流體的多次侵入、重疊沉淀、交代蝕變和礦化規模的擴大。巖漿成因類型主要為幔源型和殼幔同熔型，有利于深部成礦元素隨巖漿、熱液被帶出，通過近地表交代沉淀作用富集成礦，這對于礦源來自地幔[18]或上地殼[18-19]的Au元素尤其重要。多期巖漿活動尤其是印支期和燕山期巖漿侵入連續、旋回完整，其酸堿度及物質含量相近，巖漿具有幔源或疊加殼源改造特征，反映各侵入期次的巖漿可能源于同一巖漿房，形成了錐子山雜巖體，是深部巖漿分異、演化最充分的巖體[20]，有利于成礦元素的富集沉淀。前人研究[21]表明，與成礦有關的堿性侵入體多為雜巖體，雜巖體內部及其內外接觸帶是形成金及其他多金屬礦床的有利部位[18,22]。該區錐子山雜巖體具鈣堿性富堿斑巖體的特征，從巖漿分異或巖體酸堿度看，該巖體成礦條件優越。

巖石微量元素地球化學特征顯示，古元古代變質巖中Cu、Mn、B普遍富集，但分異系數較低，反映了相關元素僅是高背景分布，巖體本身成礦的可能性較低，但在后期熱液活動中可提供豐富的物質來源； 印支期侵入巖B富集，可作為Au、Ag等中低溫多金屬元素的遠程指示元素，指示淺地表可能有多金屬富集成礦的可能性； 燕山期巖體Ag、Pb、Zn等富集性較好，分異程度較高，其他元素變異系數較大，說明各成礦元素及指示元素在巖漿演化—侵入過程中經歷了充分的活化遷移，淺、中、高溫元素同時富集，說明發生礦化蝕變的巖體先后處于不同的熱液環境中，不同結晶溫度的元素產生多期疊加、沉淀，為成礦提供有利條件，尤其Ag、Pb、Zn在有利地段可能富集成礦。該區侵入巖體Ag、Pb、Zn、Mo、W、Cu等礦源較豐富，遷移分異能力較強，具有優先成礦的地質條件，是該區勘查的重點礦種。需要指出的是，水系沉積物異常中心與原生暈異常中心具有一定偏差，但二者的元素組合及富集、離散特性一致，與物質位置遷移無關，地球化學參數可相互借鑒。在不同時代的巖體界線附近，水系沉積物測點數據統計為該點匯水面積較大的巖體時代，在一定程度上存在不同巖體之間的干擾，對測量點較少的巖體統計數據增加了不確定性，該問題可通過后期進行大比例尺土壤或原生暈測量加以解決。

元古宙及印支期巖體中含有上覆地層的捕擄體殘留物，說明該區巖漿結晶時已接近地表，巖漿降溫較快，不足以使捕擄體重熔，巖體呈淺成、超淺成侵入，且巖體整體剝蝕程度較弱，有利于礦化體的完整保留。該區侵入巖整體呈規律性、無規則狀分布，巖體受NE向上黃旗—圍場斷裂導巖作用控制，呈NE向延伸，整體分布較規律。受斷裂相互剪切及后期斷裂活動影響，巖體邊界發生錯斷，形狀多變且不規則。斑巖型多金屬礦床研究[18]表明，含礦巖體邊界彎曲多變，兩端多分支，形態復雜，且巖體形態越復雜，礦化越好。該區巖體邊界無規則，反映巖體分布受斷裂控制，巖體內部發育破碎帶及微裂隙的幾率較高，可為含礦液體的流動提供空間，形成斑巖型或淺成熱液型礦床。

4 結論

(1)冀北圍場縣錐子山一帶侵入巖具有多期次、多旋回的特點，以酸性巖、高堿度及幔源成因為主，具有較好的成礦地質條件。其中古元古代侵入巖具有中—基性、中低硅的地質特征，具有形成銅多金屬礦的潛力； 印支期、燕山期侵入巖具中高硅的特征，均為酸性巖，易形成金、銀、鉛、鋅、銅、鉬等多金屬礦床，并以Pb、Zn、Au、Ag礦化為主。

(2)地球化學特征顯示，古元古代變質巖具有Cu、Mn、B的高背景分布特征，可以提供豐富的礦物質來源； 印支期侵入巖B富集，指示淺地表可能富集Au、Ag等中低溫成礦元素； 燕山期巖體Ag、Pb、Zn等元素富集系數大、分異程度較高，歷經了多期疊加沉淀，具有較好的成礦潛力。該區侵入巖體Ag、Pb、Zn、Mo、W、Cu等礦源較豐富，遷移分異能力較強，具有優先成礦的地質條件，是該區勘查的重點礦種。

(3)成礦有利部位主要集中在雜巖體內部斷裂(交錯)發育地段、巖石破碎帶和網脈裂隙發育地段，以及巖體與圍巖內外接觸帶等部位，這些部位為含礦熱液的流動與成礦元素的沉淀提供空間。

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GeochemicalcharacteristicsandmetallogenicsignificanceofintrusiverocksinZhuiziMountainofWeichangCounty，NorthHebei

FAN Yupeng1, JIA Zhenghai1, WANG Xingyan1, WANG Yu2

(1.HebeiInstituteofGeologicalSurvey,Shijiazhuang050081,China; 2.ShijiazhuangBureauofLandandResources,Shijiazhuang050051,China)

In the paper, the authors introduced geological, geochemical and lithochemical characteristics of different period intrusions in Zhuizi Mountain of Weichang Country, North Hebei. And the pH, genetic types and enriched differentiation of trace elements were also discussed. Based on the metallogenic relation, material source, the effect of pH on metallogenic fluid and enriched differentiation of trace elements, the authors analyzed the metallogenic advantages of different period intrusions in the study area. The results show that the inner and outer contact zones between intrusions and surrounding rocks and the joint sites of the intrusions and structure are the favorable locations for metallic mineral deposits, such as Au, Ag, Pb, Zn, Cu and Mo.

geological characteristics; lithochemistry; geochemistry; metallogenic significance

常艷)

10.19388/j.zgdzdc.2017.06.07

樊玉朋，賈正海，王星琰，等. 冀北圍場縣錐子山一帶侵入巖巖石化學特征及成礦意義[J].中國地質調查，2017，4(6)： 50-57.

P588.12; P595

A

2095-8706(2017)06-0050-08

2017-03-29；

2017-06-05。

河北省地質勘查專項資金 “河北省1∶ 5萬馬道幅、步古溝幅、皮匠營幅、龍頭山幅戰略性礦產遠景調查(編號： 冀國土資勘便字[2006]122號)” 項目資助。

樊玉朋(1982—)，男，工程師，主要從事金屬礦產勘查工作。Email： fyp2001001@163.com。