华北陆块北缘西段铁、金、石墨等矿产成矿规律浅析

赵元淏　邱永超　刘永彬

摘要：华北陆块北缘西段主要由古太古代兴和岩群、中太古代集宁岩群和乌拉山岩群的麻粒岩、片麻岩组成。该区主要赋存铁、金、石墨矿，如产在兴和岩群中的毫赖沟铁矿，乌拉山岩群中的贾格尔其庙铁矿、查汗木胡鲁和黄土窑石墨矿，乌拉山岩群、色尔腾山岩群中的条带铁矿床，早元古代伟晶岩浆作用形成与花岗伟晶岩有关的白云母矿、与透辉石伟晶岩有关的稀土磷矿。这些矿产的形成，受深断裂带、成矿构造环境、地层和岩浆作用等因素控制。

华北陆块北缘西段北界为狼山——白云鄂博——商都深大断裂，南接鄂尔多斯盆地，西接阿拉善陆块，东侧延入山西省境内。本区属华北陆块一级构造单元，狼山——阴山陆块（大陆边缘岩浆弧）、叠加裂陷盆地系两个二级构造单元，跨越多个三级构造单元，包括固阳——兴和陆核、色尔腾山一太仆寺旗古岩浆弧、狼山——白云鄂博裂谷及吉兰泰——包头断陷盆地。华北陆块作为中国最古老的陆块之一，经历了基地及其后的盖层发育阶段。古生代以来沿华北陆块北缘发生构造岩浆活化，形成了不同的阶段的构造相，并赋存有不同的矿产。

一、构造对成矿的控制作用

华北陆块北缘西段众多矿床沿深断裂带两侧呈线型带状分布。其中太古宙一古元古代基底隆起区，分布太古宙一古元古代条带状铁矿床（三合明、书记沟等）、绿岩型金矿床、超大型晶质石墨矿床（查汗木胡鲁）和白云母矿床（天皮山）；太古庙一古元古代基底边缘拗陷区，分布有中元古代与碱性岩、碳酸岩岩浆活动有关的超大型矿床白云鄂博铁、铌、稀土矿床，与海相基性-中酸性火山-沉积作用有关的铜、铅、锌矿、硫、金大型矿床（霍各乞、炭窑口、东升庙、甲生盘、赛乌素）；古生代接触交代型铁金矿床（额里图）及岩浆熔离型铜、镍、铂矿床（小南山、黄花滩）；中生代矽卡岩型铜矿床（宫胡洞），金矿床（高台、银宫山）。

二、成矿构造环境的控矿作用

太古宙-古元古代陆块中，花岗岩-绿岩带内赋存条带状铁矿（或称鞍山式铁矿）和金矿，而高级变质岩区赋存众多的非金属矿床，例如变质成因的石墨矿、与混合岩化相关的花岗伟晶岩型的云母矿床等。在中元古代时，一方面在太古宙一古元古陆块边缘的裂陷槽或裂谷带内形成与海相基性一中酸性火山喷发活动相关的海底火山喷气、喷流-沉积型铁、铜、铅、锌、金、硫铁矿床，以及与碱性火山-岩浆活动相关的喷流一沉积型铁、铌、稀土矿床。同时，有与海相化学同沉积作用有关的铁、锰、磷矿床形成。另一方面在以洋壳为基底的火山弧环境内形成与中基性-中酸性火山-侵入活动有关的铜钼矿床；而在大洋脊扩张部位或其与异常脊的过渡带环境内有与富钠镁质基性火山岩浆活动相关的铁（金）矿床形成。

华北陆块边缘在古亚洲洋盆和秦祁海槽的成生、发育、消亡的过程中发生强烈的构造一岩浆活化作用。在这种构造环境下，在北缘形成了与基性岩浆有关的熔离型铜、镍、铂矿床和结晶分异铁、磷矿床及热液型铁矿。深部富铌、稀土的成矿流体沿构造裂隙带上升，使白云鄂博铁、铌稀土矿床进一步富集。同时由于碱性花岗岩侵位于在接触带形成接触交代型铌、稀土矿体。中酸性岩浆侵位形成了接触交代型、热液型铜、铁、铅、锌、金、萤石矿床。而在华北陆块西部边缘形成与辉长岩有关的熔离型钛铁矿床和接触交代型铁、金矿床。

三、地层对成矿的控制作用

（一）在成岩过程中直接成矿

太古宙乌拉山岩群、色尔腾山岩群中的条带铁矿床，是在地层岩石形成的同时，成矿物质大量富集而形成的。除此之外，还有中元古代白乃庙群的铜钼矿床；温都尔庙群中的铁矿床；渣尔泰山群中的铁、铜、铅、锌、硫铁矿、金矿床；白云鄂博群中的白云鄂博铁、铌、稀土矿床及磷矿床；早石炭世与海相基性-中酸性火山-侵入岩有关的铁、铁锌矿床；晚石炭世本巴图组中的块状硫化物矿床（查干哈达庙铜矿）等都是在海底火山物质喷发、喷溢的同时，大量成矿物质富集而形成的。成矿受火山岩性岩相控制。中元古代与海相化学沉积有关的铁、磷矿床亦是如此。

（二）成矿物质的初始预富集作用

许多成矿物质在火山喷发沉积作用过程中或在沉积过程中并未能富集成具有经济价值的矿体，再经历后期的变形变质作用、混合岩化作用和岩浆作用的再活化而富集成矿体。

1.太古宙乌拉山群和集宁岩群原岩为含炭质岩层，经过区域麻粒岩相变质作用和混合岩化作用常形成规模不等的石墨矿床。古元古代宝音图群中富铝泥质岩层经过区域角闪岩相变质作用形成石榴石矿床。乌拉山岩群和集宁岩群原岩为泥质一半粘土质岩层经过1700Ma～1800Ma的变质—混合岩化作用形成伟晶岩型白云母矿床。

2.太古宙一古元古代绿岩带内原岩为中基性火山岩系，其含有较高的易活化的金，为后期地质作用成矿提供成矿物源。分布在华北陆块北缘的大部分金矿均产在古老的变质结晶基底中，构造岩浆活动萃取了基底中的高丰度的易活化金形成金矿床。例如赤峰地区太古宙变质岩系含Au丰度值为7-9×10^-9（322件样品），是地壳金平均值的2-3倍，尤其是原岩为中基性火山岩的黑云角闪斜长片麻岩；角闪斜长片麻岩、斜长角岩等的金丰度值变化于7.5-11.87×10^-9之间，而且这类岩石中富含黄铁矿。黄铁矿含Au丰度为1584×10^-9。黄铁矿是易活化金的携带者，在后期地质作用下这部分金最易活化出来，经迁移沉淀富集成矿。大青山-乌拉山-色尔腾山地区太古宙-古元古代的绿岩系内的黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、变粒岩、绿色片岩等含金丰度值为10-30×10²，为地壳平均值的3～10倍，亦构成了金的初始预富集。

四、岩浆岩对成矿的控制作用

太古宙-古元古代赋存的条带状铁矿床与基性火山岩浆喷发作用相关；白云鄂博铁、铌、稀土矿床与碱性火山岩浆和碳酸岩岩浆有关；霍各乞铜矿床的形成是与钠质基性火山岩浆作用有关，而东升庙、炭窑口铅锌多金属矿床的形成是与钾质火山岩浆喷发作用有成因关系。

上述矿床均是与海相火山岩浆喷发-侵入作用有关，但显示了由太古宙-古元古代的铁矿，到中元古代铜、铅锌、金矿、铜钼矿、铁铌、稀土矿再到古生代的铁、铁锌矿床这一老到新的时间过程中，由单矿种到多矿种再到相对简单的矿种的变化。同时亦说明不同成分的火山岩浆作用形成不同的矿种。单就铁矿而言，太古宙一古元古代的铁成矿是与基性火山岩浆相关，而古生代的铁矿，却与中基性一中酸l生火山岩浆相关，同样发生了变化。

与金成矿有关的中酸岩浆岩类，主要是钾长花岗岩及正长花岗岩，个别与闪长玢岩有关。这类花岗岩类属于基底重熔型花岗岩类，而且与后期钾长石化有关。

五、区域成矿模式

元古代在华北陆块北缘处于拉张构造环境，发育陆缘裂陷槽或裂谷。在裂陷槽发育中期，地表强烈下陷而随之发生强烈的中基性-中酸性火山喷发作用，因而形成了与此相关的铁、金、铅、锌、硫矿床。同时形成与海相化学沉积作用有关的铁、锰、磷成矿床。晋宁运动，裂陷槽关闭成陆，本区地壳趋于稳定状态。早古生代，由于华北陆块北缘古亚洲洋向南消减俯冲，而在华北陆块北缘西段发生构造一岩浆活化，而形成与早古生代基性岩浆活动有关铁、金矿床。华力西晚期，由于西伯利亚和华北陆块碰撞拼合作用，在华北陆块北缘再度引发构造一岩浆活化，在华北陆块北缘西段形成与中酸性沿活动有关的铁、金、铜、铅、锌矿床（图1）。

结语

华北陆块北缘多数矿床沿深断裂带两侧呈线型带状分布，赋存于太古宙变质岩系等地层中，其中含有较富的成矿元素，丰度值较高，在成岩时得到初始预富集，为以后不同地质时期的成矿作用而活化、迁移、富集提供丰富的成矿物源。这些矿产的形成，还受成矿构造环境和岩浆喷发一侵入作用等因素控制。