北京市区域成矿规律初步研究
2012-11-07方同明孙永华尤世娜张晓亮王志辉
方同明,孙永华,尤世娜,张晓亮,刘 鸿,王志辉
(北京市地质调查研究院,北京100195)
北京市区域成矿规律初步研究
方同明,孙永华,尤世娜,张晓亮,刘 鸿,王志辉
(北京市地质调查研究院,北京100195)
根据成矿理论和我国成矿规律研究的最新成果,对北京市区域成矿规律进行了初步研究,划分出2个Ⅳ级成矿区和5个Ⅴ级成矿带(或矿集区),并对其成矿特征进行了总结,编制了区域成矿规律图,这项研究对提高本地区地质工作研究程度、确定已知矿区深部及外围的找矿方向提供了依据。
成矿区带划分;区带成矿特点;成矿规律;北京市
0 引言
多年来的地质矿产勘查工作为首都北京的经济建设和城市发展提供了矿产资源保障。截止2009年底,北京市共发现各类矿产127种(含亚矿种,下同),其中,固体矿产121种,水气矿产(地热、石油、天然气)6种。已查明资源储量并编入“北京市矿产资源储量表”的有365处矿产地的67种矿产①。
北京市固体矿产以能源矿产、金属矿产、冶金辅助原料非金属矿产、化工原料非金属矿产、建筑非金属矿产为主。按储量规模划分:大型矿产地42处,中型矿产地118处,小型矿产地75处。北京市矿产资源的分布不均衡,但矿种相对集中,主要分布在远郊区(县):已查明的资源储量中煤矿有80%以上分布于京西门头沟区和房山区;铁矿的90%以上分布于密云县;有色金属矿产主要集中分布于密云县、延庆县及怀柔区;化工、冶金及建筑用各类石灰岩,白云岩等矿产主要分布于山区和平原交界的西部和北部山前地带。
北京市开展过第一轮和第二轮的矿产区划工作②,但对区域成矿规律方面的研究较少,且大多为单矿种(主要是铁、金、煤炭、石灰岩)的综合研究。只在1994年的《北京市区域矿产总结》③(表1)中记述有成矿规律方面的系统研究,由于当时可利用的资料和技术方法有限,在成矿区带划分过程中未考虑成矿作用与大地构造演化之间的联系、共伴生矿床组合之间的关系以及区域成矿区带划分等因素,致使成矿区带划分不系统,且由于地域小,成矿单元的级别一般都定高了一级。
本文在前人成矿规律研究的基础上,结合北京市矿产资源的地质情况以及大量的新理论、新方法,对北京市区域成矿规律进行了初步研究,提出了新的认识,较为全面地划分了区域成矿区带。
1 区域地质背景[1]
北京地区位于华北陆块北缘中段。受多期构造活动的强烈作用,区内断裂构造发育,赤城—长哨营—古北口、南口—平谷—山海关深断裂,沙厂—墙子路大断裂及其次级断裂构成了本区主要的构造格局。
区内出露地层有太古宇变质岩系、中上元古界碳酸盐岩系、下古生界海相碳酸盐岩系、上古生界陆相碎屑岩系,中生界陆相火山-沉积岩系。区内铁、金、铜、钼、铅、锌、银多金属矿床涉及的含矿地层主要有太古宇密云岩群和中上元古界长城系、蓟县系。
表1 北京地区以往单矿种成矿区划(据1994年《北京市区域矿产总结》③)Table 1 Metallogenic belt division of single mineral resource in Beijing area
区内岩浆活动强烈而频繁,主要的岩浆活动期有太古代、海西期和燕山期。燕山期侵入体主要受NNE-NE向构造控制,形成了规模宏大的构造-岩浆带,侵入体多为中深成相的岩株、岩基,并伴有多次侵入组成的杂岩体,部分为浅成-超浅成相的小岩株。燕山中晚期(晚侏罗世—早白垩世)大规模岩浆活动,从初始的幔源基性岩浆逐渐向壳源酸性岩浆演化,形成了一系列中深成-中浅成-浅成侵入体。在岩浆结晶、分异成岩过程中,所携带的金属元素及壳层围岩中的成矿元素活化,在岩体内部、接触带及围岩的有利构造部位富集成矿。因此,晚侏罗世—早白垩世是北京地区金、铜、铅、锌、银、钼多金属矿产最重要的成矿期(表2)。
2 区域主要矿种成矿特征及成矿规律
以往对北京地区不同矿种、不同成因类型的矿床,甚至同一矿种、同一成因类型在不同矿床的工作程度存在较大差异,因而对各矿种、各成因类型矿床成矿规律的认识程度也必然不同。以下对北京地区工作程度较高的沉积变质铁矿,内生铁矿,铜、铅、锌、钨、金、钼等矿种进行阐述。
2.1 沉积变质铁矿
2.1.1 成矿物质来源和成因
沉积变质铁矿含矿建造中含有大量的受变质中基性-基性-超基性火山岩、层火山岩、火山质沉积岩;含矿围岩及磁铁石英岩中磁铁矿晶胞系数、密度的测定结果均大致相同;含矿围岩中磁铁矿的主要固溶体成分(FeTiO3,FeCr2O4)、微量元素(Ni,Cr,Co,Cu,TiO2,Cr/Ni)均大于磁铁石英岩中的磁铁矿④;围岩中同时含有岩浆成因的锆石和经搬运沉积的锆石,且以后者为主。根据以上沉积变质铁矿的特点,本区太古代变质铁矿的物质来源可能主要与海底火山喷发有关,其成因总体上属于沉积变质类型。因此,铁矿大致成层,赋存于太古宇变质岩系的一定层位,横向上层位比较稳定。由于物质来源与海底火山喷发有关,故不同地段铁矿的建造类型、矿床的地质特征又存在一定的差异。
表2 北京地区中生代燕山期岩浆侵入活动序列Table 2 Sequence of Yanshanian magmatic intrusion activities in Beijing area
2.1.2 成矿构造及后期的叠加和改造
通过分析区域构造及有关资料,认为北京地区沉积变质铁矿原始沉积受太古代EW向海槽的控制,铁矿总体上大致呈EW向分布于北京密云、怀柔、平谷等地区,往东经河北省遵化,延至迁西、迁安一带,其分布不仅处于大体相同的纬度,且建造类型、变质相带、铁矿床地质特征均可对比,反映出它们都经历了大致相同的沉积-变质作用。此外,水峪—沙厂一带变质岩系中火山喷发物质发育,厚度相对较大,岩相相对较为复杂,所赋存的铁矿床规模一般多呈小型-中型;而水峪—沙厂以北地层中的火山物质含量相对减小,厚度相对较稳定,岩相相变不甚剧烈,铁矿规模一般多呈中型-小型。另外,规模与成矿地质特征类似的矿床大体呈EW向排布则进一步证实其原始沉积盆地走向大致呈EW向延伸,而在SN向都显示出一定的分带性。
铁矿形成初始阶段,在中太古代古老侵入体(片麻岩)侵位、熔蚀和经历不同构造层次的韧性剪切、褶皱变形变质作用后,形成了现今大褶皱构造控矿的基本特征。在以后的地质构造变动中,以印支-燕山期构造岩浆活动影响最大,对已存铁矿有明显的改造作用。
通过1∶50 000和1∶250 000区调工作和铁矿区勘查地质资料的分析,对北京市太古代变质铁矿成矿条件的基本认识为:①太古代密云岩群表壳岩是变质铁矿的含矿层位,该类型矿床全部赋存于该岩群含铁建造中;②密云岩群呈近EW向展布,其形成时代最晚为中太古代或更早,分布范围在2条近EW向深大断裂(赤城—古北口断裂、密云—墙子路断裂)之间,其南北两侧的怀北地区和平谷地区虽然有太古代地质体出露,但仅有变质古侵入岩(片麻岩),而未见密云岩群和铁矿层出露。换言之,2条EW向深断裂在太古代中期已初始形成,控制了密云岩群的沉积范围,也是华北陆块北缘古潞河初始形成和增生的控制构造;③2条深大断裂带印支期的活动控制了中间地块的隆升,形成了密怀穹隆,而穹隆又决定了密云岩群的出露范围;④褶皱是控制铁矿床的主要构造型式,区内发育多条复式褶皱带,其轴向主要为NEE-NE向,其次有NW向和近SN向。向斜或倒转向斜的核部转折端处矿体一般厚度大,矿体品位高,是矿体的主要富集部位。
2.1.3 成矿时代
金文山[2]指出,密云岩群大漕—沙厂地区表壳岩系的麻粒岩相区域变质作用年龄和苇子峪TTG(A)-M-Me杂岩中表壳岩系的高角闪岩相区域变质作用年龄,及早期TTG质岩成岩年龄为2 650 Ma左右,表壳岩系成矿时代为中太古代晚期;密云岩群四合堂地区表壳岩系的低角闪岩相区域变质作用年龄和该单元中太古宙TTG质岩的成岩时代为2 539~2 580.7Ma,表壳岩系成岩时代为新太古代早期(2 650~2 800Ma);阳坡地地区TTG-MMe杂岩中的太古宙晚期TTG质岩成岩时代为2 522~2 563Ma,推测其中表壳岩系的角闪岩相区域变质作用和TTG质岩成岩时代为新太古代晚期(2 500~2 650Ma)。总之,本区密云岩群含矿岩系(或称表壳岩系)峰期区域变质作用和TTG质岩形成时代均发生于新太古代。本区未遭受区域变质的超镁铁质岩体和基性岩墙的侵位时代基本为古元古代⑤。
2.2 内生矿产
2.2.1 主要黑色金属(铁)矿产的成矿规律
(1)岩浆晚期钒钛磁铁矿。北京地区除变质铁矿外,钒钛磁铁矿为一较重要的铁矿床类型。就工业价值而言,虽怀柔新地钒钛磁铁矿床比上庄钒钛磁铁矿床较差,但从成矿特点、成矿规律方面看,两者均与基性岩浆的侵入有关,矿体直接产于基性岩中。新地矿床的成矿时代为中元古代,成矿的斜长岩体为中元古代侵入岩,受控于赤城—古北口深断裂带的中段;上庄钒钛磁铁矿床受控于NW向薛家石梁构造-岩浆岩带。含矿基性岩体均直接赋存于深切地壳的断裂带中,如新地钒钛磁铁矿床受控于赤城—古北口断裂构造带,上庄钒钛磁铁矿床受控于上庄—黑山寨断裂构造岩浆岩带。矿床的规模及矿石质量完全受控于含矿的斜长岩和辉长岩的规模、结晶分异程度。
(2)夕卡岩型磁铁矿。矿床的形成主要与中-中酸性花岗岩类的侵入有关。构造上多处于燕山期NNE向或近SN向隆断带与古生代NE向隆褶带的斜接复合部位,部分矿床则位于较深断裂带中或其附近。铁矿体均赋存于中-中酸性岩体与碳酸盐岩接触而成的形态复杂、接触交代作用强烈、夕卡岩发育的内外接触带中。据统计,对夕卡岩型磁铁矿成矿有利的为燕山早期岩体,其次为燕山晚期较早阶段的岩体。岩石类型有石英正长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、二长岩、石英二长岩、闪长岩、花岗岩、正长斑岩、粗安玢岩、流纹英安斑岩等,特别是Na2O,K2O含量较高的岩石更有利于成矿;成矿围岩主要有中元古界长城系高于庄组燧石条带(角砾)白云岩、蓟县系雾迷山组燧石(硅质)条带白云岩、铁岭组含燧石团块(条带)白云质灰岩、上元古界青白口系景儿峪组硅质条带灰岩及古生界寒武系泥质条带灰岩等。其中,高于庄组燧石条带(角砾状)白云岩成矿最为有利,次为雾迷山组燧石及硅质条带白云岩。
成矿较好的接触带通常具有较明显的分带性,铁矿体主要产于富镁的透辉石夕卡岩带中。成矿作用一般经历岩浆期后的夕卡岩阶段、热液阶段,以及表生期等多个阶段。矿体形态一般较复杂,规模变化大。矿石以各种交代结构和致密块状构造为主。矿石矿物成分复杂,矿石类型有较单一的磁铁矿类型及含多种矿物的复杂类型,与矿物成分的复杂多变相适应的矿石中有用组分的含量变化亦很大。
目前所知,区内与夕卡岩型磁铁矿有关的岩体其规模均较小,因而形成磁铁矿床的规模受到很大限制。
2.2.2 铜、铅、锌、铬、钨有色金属矿床
(1)成矿控制因素。岩浆活动与内生矿产的矿种、成因类型、规模、成矿时代、矿体形态等均有密切关系。
成矿时代。北京地区的岩浆活动较强烈,特别在燕山运动中的岩浆活动更为强烈,活动频繁且规模大,形成了多期次的复杂岩浆岩。吕梁-五台期,主要为超基性岩类、变质基性岩及变质闪长岩类,与这期侵入岩有关的矿产主要为铬铁矿,如密云放马峪铬矿即为纯橄榄辉石岩分异的产物;中-晚元古期,主要为花岗岩类和辉石岩类,与同期侵入岩有关的矿产主要是铂钯矿,并伴生有铜、镍、钴、金、银等,如红石湾铂钯矿床、四合村铂矿点;海西期,本区岩浆活动不强烈,目前仅知怀柔新地辉长岩属海西期产物,与其有关的是钒钛磁铁矿;燕山期,为本区规模宏大的岩浆活动期,具多次喷发和侵入的特点,岩浆总的演化趋势为基性→中性→酸性→偏碱性,本区绝大部分的内生金属矿产都形成于燕山期,从表2中可以看出,燕山期岩体与Fe,Cu,Pb,Zn,Mo,W,Au多金属矿成矿关系密切,成矿时代主要为燕山中期(晚侏罗世)和晚期(早白垩世),其中以燕山中期为主,且成矿围岩主要是中浅成-超浅成侵入岩体;喜山期,主要为基性喷发岩类,目前尚未发现与之有关的金属矿产。
成矿专属性。内生金属矿产与侵入岩之间存在着一定的成矿专属性,现有资料表明:与闪长岩、石英闪长岩有关的矿产有铜矿、黄铁矿等,如延庆五座山黄铁矿矿化点、怀柔河防口铜矿点;与花岗闪长岩有关的矿产主要为热液石英脉型和热液蚀变岩型金、钼矿,夕卡岩型铁、锌、钼多金属矿等,如怀柔五道河铁矿、岔道铅锌矿;与正长岩有关的矿产有夕卡岩型铁锌矿、多金属矿、铅矿等,如延庆东西红山的接触交代型(后期有热液叠加)铁锌矿,门头沟大榆木沟多金属矿;与辉长岩有关的矿产有钒钛磁铁矿,如上庄钒钛磁铁矿;与辉石岩、橄榄岩有关的矿产是铬矿、铂钯矿,如放马峪铬矿、红石湾铂钯矿;与超酸性、碱性浅成侵入体有关的矿产有钼、多金属、铁锌矿⑤。
岩体的规模、形态与矿产的关系。一般规模小的岩体(如小岩株、岩瘤、岩床、岩盆等)常形成有价值的矿床,如东三岔锌矿床、东西红山铁锌矿床、红石湾铂钯矿床、上庄钒钛磁铁矿床、黄场铜钼矿床等,其成因均与小岩株有关,反之在一些规模较大的岩体内部及其外围常只形成一些接触交代型、热液石英脉型的矿点或小型矿床。岩体的形态与成矿关系甚为密切,一般当岩体形态简单时对成矿不利,反之当岩体形态复杂,特别是与围岩的接触界面呈犬牙交错状,或岩体呈岩枝、岩舌状穿插于围岩中时则对矿化富集有利。从本区的情况看,不同的矿产常处于岩体的不同部位:岩浆气成-热液型的金、钨、钼等矿床常赋存于侵入体内或其界面附近;磁铁矿、铁锌矿常沿岩体与围岩的接触界面富集;铜、铅、锌矿常分布于接触面至围岩300m的范围内,并以热液交代型为主,而在距接触面300m以外的围岩中则以热液充填型矿化为主。总的看来,北京地区内生矿产一般分布较分散,有时相对集中,如金矿主要分布于密云、平谷、怀柔北;钨矿主要分布于密云;铁、铜、铅、锌等则主要分布于八达岭杂岩体的内部及周围。
(2)构造控矿。
构造对矿带的控制作用。燕山EW向沉降带的密云—兴隆构造带控制了本区超基性岩的分布,同样亦控制了与超基性岩类有关的铬、铂等矿产的分布。此外,EW向构造带控制了热液石英脉型钨矿的分布。金矿的分布在密云、平谷地区受EW向构造带的控制,在昌平、怀柔地区则受燕山期近NE向断裂的控制。铜、铅、锌多金属矿产的分布多在延庆地区,受大地—石窑背斜的控制。
构造对矿床的控制。北京地区不少矿床处于背(向)斜的轴部、转折端和不同方向断裂的交叉部位。如红石湾铂钯矿床,由于超基性-基性岩体侵位于太古宙变质岩中,受后期(印支—燕山期)构造影响隆起,出现于背斜的核部;东西红山铁锌矿床赋存于倾伏背斜的轴部,并受NW向、NE向2组断裂的控制;万庄金矿床则产于关上—万庄子倾伏背斜的SW倾伏端;石湖峪钼矿床主要受NNE向、NWW向2组断裂构造的控制。
构造对矿体的控制。①接触面构造:岩体与围岩的接触界面平整、形态简单者不利于成矿,接触界线曲折、形态复杂、产状陡且变化大时则有利于成矿,矿体常富集于岩体与围岩接触面的凹部、岩体超覆于围岩的接触带、岩体呈楔形贯入于围岩的顶端、接触面由陡变缓的转折处、岩体接触面呈犬牙交错状部位,石槽、东三岔等地的矿体均富集于上述有利部位;②捕虏体构造有利于成矿,如铁矿峪铁多金属矿点;③断裂和裂隙构造对热液石英脉型矿床的矿体形态、规模以及赋存部位的控制作用极为显著:受张裂隙控制的矿体常呈简单的脉状,受剪切裂隙控制的矿体常呈平行脉状,受羽毛状裂隙控制的矿体常呈网络状,受层间裂隙控制的矿体常呈似层状,受不同方向复合裂隙控制的矿体常具分支复合、膨大尖灭现象。
(3)围岩条件。围岩只对矿床的成因类型、矿物组合和富集程度有一定的影响。以脆性岩石为主的常州沟组、串岭沟组、大红峪组以及古老变质岩系多形成含金石英脉及多金属石英脉型矿床。碳酸盐岩的化学性质较活泼,在其与侵入岩体的接触带上常形成铁锌、铁、铁铜、铅锌矿床,特别是当围岩为灰岩、白云岩、泥质岩互层时对成矿更为有利。北京地区的长城系高于庄组、蓟县系雾迷山组,其岩性以白云岩为主,由于化学性质活泼、岩石裂隙发育、渗透性好,对成矿最为有利,如东三岔、石槽、石窑等矿床。
2.2.3 金矿成矿规律
(1)金矿主要分布于密云、平谷、昌平、怀柔。密云、平谷的金矿主要受EW向构造带的控制,昌怀地区则主要受近EW西向赤城—古北口断裂和NNE向崎峰茶断裂的控制。矿床主要受NW向及NWW向构造的控制,如西驼古金矿、杨家洼金矿、大桥—筒子金矿,部分矿区矿体受NW向、NE向2组交叉断裂的控制。多次构造的叠加常使矿体形态复杂化,使矿体富集或遭破坏。
(2)金矿具多种类型,有含金石英脉型(如平谷上镇金矿)、含金硫化物石英脉型(如平谷万庄金矿,亦有曰层控叠加交代型)、含金破碎带型(如平谷杨家洼金矿)、含金蚀变带型(如密云大桥筒子)、细脉浸染型金-铜、金-钼型(如密云冶仙山)、岩浆型铂-铜-金型(如延庆红石湾铂钯矿床)、接触交代型金-多金属型⑥。上述类型中以含金石英脉型和含硫化物石英脉型为主。
(3)金矿的成矿时代主要为燕山期。
(4)金矿脉在本区以单脉为主,一部分为复脉、小脉群等。复脉型金矿的围岩蚀变以硅化为主,绢云母化较普遍,其次为绿泥石和高岭土化。
(5)据粗略统计,本区金矿化点赋存在变质岩、沉积岩、岩浆岩中各约占1/3,其中大量矿化点分布于沉积盖层与结晶基底的不整合接触面上下层位附近,虽在数量上分布于片麻岩中较长城系中为多,但赋存于后者中的矿体较前者具有较大的工业意义。
2.2.4 钼矿成矿规律
(1)北京地区目前已知钼矿的成因类型有岩浆角砾岩型(如延庆县董家沟、大庄科)、斑岩型(如昌平区黄场、怀柔县骆驼脖)、热液型(如延庆县东三岔、怀柔县石湖峪)、接触交代型(如平谷县石塘峪)。其中最具工业意义的为岩浆角砾岩型矿床,其次为接触交代型及斑岩型矿床。
(2)成矿母岩为中酸性、酸性及偏碱性的岩石。与铝过饱和系列的岩石关系较为密切,石湖峪及辛庄钼矿的成矿温度平均值为355~366℃(均一法和爆裂法),考虑划归高温热液矿床,其温度值与石湖峪二长花岗岩中之钾长石根据结构参数η确定的形成温度(360℃)相近,从而证明了钼矿与花岗岩类岩石间的成矿专属性。
(3)钼矿的成矿时代主要为燕山中期,也有属燕山晚期的。燕山中晚期的岩体富含钾质,钾质交代强烈则对铜、钼矿化有利。本区的钼矿床及具钼矿化的石湖峪、分水岭、东三岔岩体均普遍发育有钾质微细脉的交代现象,在二长花岗岩的形成过程中,钾硅质交代增强,钼矿化是在岩浆作用晚期的热液阶段形成的。
(4)本区钼矿主要受NNE向和NNW向2组构造裂隙控制,钼矿床呈带状分布的特征十分明显。
(5)围岩蚀变以硅化和钾化为主,这是由岩浆形成过程中钾、硅质的含量逐步增强而决定的。
3 成矿区带划分依据及命名
3.1 成矿区带划分依据
综合“全国重要矿产和区域成矿区带研究”项目系列丛书之一《中国成矿区带划分方案》⑦划分依据,结合北京的实际情况以及地质专家的建议,北京市成矿区带划分依据为:①由于区域成矿作用受到区域构造地质背景的制约,故成矿区带的划分与相当级别的大地构造分区应有大致的协调;②成矿区带以构造单元为基础,充分考虑成矿地质条件的差异和不同矿化特征来厘定成矿区带;③以断裂为界的两个构造单元,因断裂是矿液通道,其两侧一定范围内会形成相似矿床,若以断裂划分成矿单元并不一定合适,在本市V级成矿区带划分中断裂仅作为参考要素⑧⑨。
3.2 成矿区带命名
首先,命名优先考虑省市名、名山川和较大地名,除考虑知名度、传统性和习惯性外,还考虑名称之科学性、严谨性(准确性)和和谐性(对称性);其次,矿种参与命名,遵循金属矿种在前、非金属矿种在后,优势矿种在前、一般矿种在后的原则;其三,成矿时代是成矿区带的主要特征之一,不能不提,应尽量不用时间跨度太大、构造-成矿旋回模糊的前寒武纪、太古宙、元古宙、古生代、中生代等时代名称,但以代号形式置于成矿区带后的括号内。
4 V级成矿区带划分及其主要特征
4.1 V级成矿区带划分
成矿区带(又称成矿单元)是具有较丰富矿产资源及潜力的成矿地质单元。在某一成矿区带内往往具有主导的成矿地质环境、地质演化历史及与之相应的区域成矿作用,其中的各类矿床组合往往有规律地集中分布,是反映矿产资源之区域性宏观分布特征及受控因素的。因此,成矿区带划分是区域成矿规律研究成果的集中表现和矿产勘查及预测评价的基础。
成矿区带的划分主要依据区域成矿的地质构造环境及区域成矿作用的性质、产物(矿种)强度及其他有关的矿化信息。由于北京区域内发育多期大地构造-成矿旋回,因此成矿区带的划分虽与大地构造单元的划分密切相关,但不完全相同。
陈毓川等(2010)提出了我国成矿域、省、区带划分方案[3],原则上作为本文III级、IV级成矿区带划分方案,是北京市成矿区带划分的基础。北京市主要考虑Ⅳ、Ⅴ级成矿区的划分。IV级成矿区基本上在Ⅲ级区带的次级地质构造基础上圈定,Ⅴ级成矿区主要在Ⅳ级成矿区中围绕某一成矿中心矿床或者矿化密集分布的地区(带)(表3,图3)。
表3 北京市成矿区带划分Table 3 Metallogenic belt division of multi-mineral resources in Beijing area
4.2 V级成矿区带主要特征
4.2.1 怀柔北Fe-Au-萤石成矿带(III-57-2-1)
南界以赤城—长哨营—古北口近EW向断裂带为界,因受深断裂控制,中元古代岩浆侵位形成近EW向断裂岩浆岩带,故南界位置南移到岩浆岩带边界,其界线向东应有延伸,属承德后造山岩浆杂岩亚相。
南界近EW向深断裂带有中元古代斜长岩、石英正长岩、斜长花岗岩体侵入,在深断裂带北侧有晚古生代变质辉长岩类为代表的基性岩体和二长花岗岩为代表的酸性岩体呈近EW向分布,并叠加有晚三叠世、燕山期酸性岩体的侵入活动。
区内已发现矿种主要为金矿,在大甸子北沟、东岔、八道河等地,均发现沿NE向构造破碎带充填热液型、破碎蚀变带型、石英脉型金矿点、金矿化点;兰营地区发现低温热液型萤石矿。
4.2.2 八达岭Fe-Au-Cu-Mo-Pb-Zn-煤炭-石灰岩成矿带(III-57-2-2)
该成矿带西南自大榆木沟向北东经黄场、浇花峪、大庄科、崎峰茶至古北口、白马关一线,跨越门头沟、昌平、延庆、怀柔、密云等区县,呈NE向带状展布。长度大于100km,宽30km左右,面积约3 000 km2。其范围大体相当西山—八达岭燕山期火山-侵入杂岩带的主体部位,是北京地区内生金属矿产主要产出地段。
构造位置跨冀东古陆核、遵化岩浆弧和太行山岩浆弧3个III级构造相。
出露地层主要有太古宙变质岩系,中上元古界和古生界海相碳酸盐岩、碎屑岩及黏土岩,中生界火山-沉积岩系。
区内断裂构造十分发育,主要有EW向、NE向、NNE向及NW向。EW向构造多形成于燕山期之前,后期有继承性活动;沿河城—南口—琉璃庙大断裂呈30°~50°走向斜贯成矿带,该断裂经历了多期次活动,变形过程复杂。上述各组不同方向构造交汇部位控制了区内不同时期的岩浆活动。此外,在古老变质岩系中发育不同规模、不同方向的韧性剪切带,是矿带内金成矿的重要控矿和赋矿构造。
本区是燕山期地台活化强烈的地区之一,不仅燕山期断裂构造发育,而且岩浆活动强烈频繁,侏罗-白垩纪发生了3期火山喷溢和岩浆侵入活动,中部为八达岭侵入杂岩带,两侧为断续相连的火山盆地。燕山期大规模的构造-岩浆活动,不同期次成矿元素的叠加提供了良好的成矿条件,形成了铜、铅、锌、钼、铁、金等一系列内生金属矿产。燕山期也是北京地区最重要的内生金属矿产成矿期。燕山期构造-岩浆活动也为古老变质岩系(矿源层)中金的活化、迁移、聚集成矿提供了大量热能,也可能带来部分成矿物质。
在八达岭成矿带内,依据内生金属的矿化强度、控岩控矿构造条件,又可划分3个重要的NW向成矿亚带:
(1)石槽—石窑—银冶岭Cu-Ag-Pb-Zn成矿带(NW向)(III-57-2-2a):该带为NW向隐伏构造岩浆岩带,控制燕山中期(晚侏罗世)一系列中浅成-超浅成中酸性-酸性小岩体侵位,与其成因密切的内生多金属有铜、钼、金、银、铅、锌。
图3 北京市成矿区带划分图Fig.3 Map showing metallogenic belt division in Beijing area
(2)薛家石梁Au-Mo-Cu-Pb-Zn成矿带(NW向)(III-57-2-2b):该带分布于大庄科—东三岔—分水岭—上庄—大羊山一线,位于NW向薛家石梁构造岩浆岩带内。岩带内广泛出露燕山早、中、晚期侵入岩体,与其关系密切的内生多金属有钼、铅、锌、金、锰、铁等。
(3)大榆木沟—黄场—大庄科Mo-Cu-Pb-Zn成矿带(NE向)(III-57-2-2c):该带分布于大榆木沟—黄场—大庄科一线,带内主要发育中浅成-超浅成中酸性-酸性岩体侵位,发育有钼、铜、铅、锌等矿种。
4.2.3 京西煤-石灰岩-Ag-Pb-Zn成矿带(III-57-2-3)
根据区内地质作用、古地理古构造、岩性岩相、赋矿岩系层位及岩性条件、构造-岩浆活动改造、成矿特征的一致性,划分为一个大的成矿带。该成矿带主要位于北京西山房山、门头沟区域内,属西山断陷盆地、房山碳酸盐岩台地和十渡—房山陆表海盆地Ⅳ级构造亚相。
区内褶皱发育,印支期褶皱呈近EW-NWW向,为宽缓的向斜构造,控制了古生界、中生界的分布,主要有百花山—庙安岭向斜、九龙山向斜、北岭向斜等。
成矿带内的石灰岩矿层赋存于寒武系和奥陶系中,主要分布于向斜的两翼。煤层主要赋存于石炭-二叠系和下侏罗统窑坡组中,主要分布于向斜近核部两翼和核部。因此,成矿带内的NE向向斜是控制石灰岩和煤矿的主要构造。印支期宽缓褶皱隆起带内,常见有晚三叠纪(印支期)中酸性侵入岩体(小岩体、岩床),其深部可能有隐伏大岩体。在隆起核部的雾迷山组、铁岭组中多见有顺层产出的中低温-低温充填型金矿(珠窝金矿)、重晶石、铅锌矿、银(北直河、大西沟)的矿化、矿点或小型矿床。
4.2.4 密怀地区Fe-Cu-Au-Cr成矿带(III-57-2-4)
位于赤城—古北口和密云—墙子路2条断裂之间的密怀穹隆核部,是区内中生代以来隆升幅度最大的地区,控制了太古代密云岩群表壳岩含铁建造和片麻岩古老侵入体的集中成片分布,属密怀高级变质基底杂岩构造亚相。
成矿带位于EW向深大断裂和NW向崎峰茶大断裂的交汇部位,带内近EW向、NE向、NNE向次级断裂发育。带内岩浆活动频繁,从太古代、中元古代到中生代各时期都有岩浆侵入活动。太古代变质结晶基底作为重要的金矿源层,在多期次构造-岩浆叠加活动的热动力作用下,其中的金元素得以活化,并伴随岩浆热液迁移,富集成矿。
4.2.5 密云—平谷Ag-Au成矿带(III-57-2-5)
该成矿带位于平谷县杨家洼、关上、孔城峪和密云县银冶岭、冶仙山一带,处于河北省冀东金成矿带的西端。
大地构造位置处于平谷大陆边缘裂谷构造亚相,密云—墙子路EW向大断裂南北两侧(以南侧为主)。
区内大面积出露中元古界长城系、蓟县系,北部分布有上太古界变质岩,西部零星出露上侏罗统。褶皱、断裂构造较发育。褶皱构造以NE向褶皱规模较大,其轴部位于关上—大华山一线,有古老变质岩出露,两翼为中元古界;断裂构造除密云—墙子路大断裂外,南口—平谷—山海关隐伏深断裂穿过本区,对区内构造-岩浆活动有一定的控制作用。此外,还发育次级NE向、NNE向、NW向构造。燕山裂陷槽强烈下陷的中心部位即位于区内,中元古代有富钾玄武质、粗面质熔浆喷溢,及火山角砾岩管、辉长岩等侵位,火山活动中心在平谷熊儿寨一带。北部沿EW向大断裂有中元古代沙厂球斑花岗岩侵入。燕山期中-酸性中浅成侵入体产于断裂构造或构造复合部位,多呈规模较小的岩株、岩墙或岩脉,如银冶岭闪长岩、三百山石英闪长岩、盘山花岗岩、关上和玻璃台一带的花岗斑岩等,常与金、银矿化有较密切关系。倪家洼、将军关一带分布有前长城期基性火山角砾岩、超铁镁质岩等。
5 主要成果
通过深入调查、资料总结以及研究前人地质工作与科研成果,对北京地区重要的矿床地质特征有了更清楚的认识,初步总结了北京市区域成矿规律,编制了北京市成矿区带划分图、北京市区域成矿规律图。北京市区域成矿规律的研究为提高本地区地质工作研究程度,并对今后在已知矿区深部及外围的找矿工作提供了依据。
注释:
① 北京市国土资源局.二〇〇七年度北京市矿产资源年报(内部资料).北京:北京市国土资源局,2008.
② 北京市地质矿产局.中华人民共和国区域地质调查报告:1∶50 000 11-50-139乙、丙、丁等幅.北京:北京市地质矿产局,1990.
③ 姜守玉.北京市区域矿产总结.北京:北京市地质矿产局地质研究所,1992.
④ 北京市地质矿产局.北京市矿产地分布图说明书.北京:北京市地质矿产局,1994.
⑤ 北京市地质局101地质队.北京市密云怀柔铁矿分布图(说明书).北京:北京市地质局,1977.
⑥ 北京市地质矿产局.北京市二轮区划总结报告:金银远景区.北京:北京市地质矿产局,1994.
⑦ 陈毓川,严光升,叶天竺,等.全国重要矿产资源潜力评价及综合总体设计书(内部资料).北京:中国地质调查局,2006:1-3.
⑧ 北京市地质调查研究院.北京市矿产资源潜力评价成矿地质背景研究课题设计(内部资料).北京:北京市地质调查研究院,2007.
⑨ 北京市地质调查研究院.北京市矿产资源潜力评价成矿规律研究课题设计(内部资料).北京:北京市地质调查研究院,2007.
[1] 北京市地质矿产局.北京市区域地质志[M].北京:地质出版社,1992.
[2] 金文山,李双保,管爱莲.北京地区早前寒武纪结晶基底[M].北京:地质出版社,2000.
[3] 陈毓川,王登红,朱裕生,等.中国成矿体系与区域成矿评价:上下册[J].北京:地质出版社,2007.
Study on metallogenic pattern in Beijing area
FANG Tong-ming,SUN Yong-hua,YOU Shi-na,ZHANG Xiao-liang,LIU Hong,WANG Zhi-hui
(Beijing Institute of Geological Survey,Beijing100195,China)
This paper deals with metallogenic pattern in Beijing area on basis of metallogenic theories and the lastest results of study on metallogenic pattern of China.Two metallogenic beltsⅣand five metallogenic beltsⅤare delineated in Beijing area and the metallogenic features are summarized with a regional metallogenic map.The results would guide prospecting to depth and in surroundings of the known mining district in Beijing area.
division of metallogenic belts;characyeristics of the metallogenic belts;metallogenic pattern;Beijing
P612;P617
A
1001-1412(2012)03-0261-10
10.6053/j.issn.1001-1412.2012.03.001
2011-11-30; 改回日期: 2012-08-03; 责任编辑: 赵庆
中国地质调查局“北京市矿产资源潜力评价”(编号:121201881603)和“北京密云—怀柔地区深部铁矿资源潜力评估”(编号:资[2010]矿评01-11-27)联合资助。
方同明(1979-),男,工程师,从事区域成矿规律研究及矿产预测等工作。通信地址:北京海淀区西四环北路123号地质大厦二层,北京地质调查研究院,邮政编码:100195;E-mail:fangtongming@163.com