河北地区矿山构造地球化学特征及找矿预测

田恒川

（河北省煤田地质局第二地质队，河北 邢台 054001）

河北地区因境内有丰富的矿产资源而闻名于世，由于河北地区矿山是我国矿产资源主要产出地段，以其独特的成矿地质条件成为我国矿床的典型代表。河北地区矿山地形条件十分复杂，且岩浆活动剧烈。根据河北地区矿山造山带构造演化研究表明，河北地区矿山一带矿产资源主要形成于距今约2.5亿年前，属于中生代矿产资源。在中生代，由于剧烈的岩浆活动会产生大量的侵入体，侵入体就是由侵入岩构成的岩体，随着该领域研究学者的不断深入探究、发展并认证侵入体是地质学中最基本的构造单元。但考虑到现阶段，对河北地区矿山的研究还不够深入，存在很多未探索到的未知领域。

虽然在之前的研究中，大致查明了河北地区矿山侵入体岩性、构造等特征，但对河北地区矿山构造地球化学特征及其找矿预测研究程度还不够。基于此，为了进一步开展河北地区矿山的地质找矿工作，本文针对河北地区矿山构造地球化学特征及找矿研究，致力于为河北地区矿山开发提供更加广阔的发展空间。

1 河北地区矿山构造地球化学特征

1.1 中生代侵入体化学元素

通过应用多种化探技术，分析河北地区矿山中生代侵入体地球化学分带结构，获取矿产资源中生代侵入体地球化学特征数据。基于中生代侵入体地球化学特征观念的引入，为河北地区矿山勘查工作提供了新的发展方向。河北地区矿山区围岩与矿带呈现背向剥离趋势，主要以层状带为主，具备一定多层次性，赋存的矿产资源以Pb200、Zn200及金属组合为主，且整体分布呈现椭圆形。其中，铅锌元素的化学异常面积约为13km2，衬度为3.5～4.5。按照金属元素规格，将河北地区矿山中生代侵入体出现异常化学特征的金属元素按照由大到小排列，表示为：Pb200-Zn400-Au200-Mn-Ag-Sn。

1.2 Pb-Zn组合矿

通过对河北地区矿山中生代侵入体的化学元素分析可知，由于铅锌金属元素活跃程度较高，且矿区内组分含量水平较为明显。因此，出现异常特征最高的金属元素为组合铅锌矿，通常以组合矿或复合矿形式存在，在勘查过程中表现为红褐色或深红色矿石，如图所示，受到岩浆矿化作用影响，矿区组分内部水平分布较为明显。结合多种化探设备对矿区地质的有效勘查，发现中生代侵入体的地球化学特征通常具有下述共性：其一，异常规模连续，组合矿出现异常特征的面积不统一，通常覆盖范围在15.5km2～42.5km2之间。其二，组分内异常信息较复杂，无法在现场直接检测，在现场采集了12种样品进行分析。受到矿区内金属磁场力影响，组分内异常的金属矿强度不同。正常情况下的异常值在（0.5～5.6）＊10-5之间。

图1 Pb-Zn组合矿物特征[1]

1.3 岩浆结晶分异与混染特征

为探究镁铁质岩中矿物质含量，分析m/f与SiO2的关系，定义：

m/f=w(Mg2++Ni)/w(Fe2++Fe3++Mn)

河北地区矿山坡北的橄榄岩类m/f值分布在1.5～3.5之间，具有铜镍铂族矿的成矿条件。SiO2与m/f呈负相关关系，但其明显存在着SiO2含量的间断，辉长岩类SiO2含量高于橄榄岩类正常结晶演化线大约5%～10%，明显是混染的结果。辉长岩类CaO含量明显高于橄榄岩类，且m/f与辉长岩类CaO成负相关，因此辉长岩类混染了碳酸盐岩且该碳酸盐岩类含有一定的白云岩(MgCO3)有关，在混染过程中补充了Mg与Ca。鉴于m/f与Al2O3不呈负相关，说明辉长岩类的长石是结晶分异的结果。综上可以认为辉长岩类混染了碳酸盐岩类（含一定的白云质岩）。河北的基性-超基性岩岩类m/f与ΣREE成显著的负相关关系，这符合结晶分异的特征，含磁铁辉长岩的具有50-200ppm的ΣREE含量，显著高于地表辉长岩以及橄榄岩类，说明其是原始地幔岩浆结晶演化晚阶段的产物或混染了较多的地壳物质。

河北地区含磁铁辉长岩的样品，δEu分布在0.64-2之间，δEu平均为1.16，具有微弱的正异常，而地表的辉长岩明显的δEu正异常，平均为1.75；含磁铁辉长岩的∑REE含量平均为83.7ppm，明显高于地表辉长岩的22.6ppm。Eu多赋存在斜长石中，地表的辉长岩明显的δEu正异常，这与斜长石含量一致，也可能是其混染了较多钙质成分的原因。

含磁铁辉长岩与地表辉长岩具有高度相似的微量元素分配模式，而含磁铁辉长岩具有较高的REE含量，REE是不相容元素，在结晶过程中倾向于富集在熔体中，说明含磁铁辉长岩是岩浆结晶分异晚期的产物。

2 河北地区矿山找矿预测

2.1 部分熔融

在明确河北地区矿山构造地球化学特征的基础上，进行河北地区矿山找矿预测[2]。本项目研究认为河北地区矿山找矿预测标志来源于软流圈的部分熔融。部分熔融计算公式为F=10ln(Cr#/100)+24，其中，F以%表示，Cr#=100Cr/(Cr+Al)，适用条件Cr#=0.1-0.6。从可以看出河北地区具有相似的部分熔融程度，基本在18%部分熔融，部分熔融程度在成矿过程中具重要的作用，其部分熔融程度低于正常值，这是其作为河北地区矿山找矿预测的重要因素。

2.2 辉长岩类

河北地区矿山矿产资源累计45.56万吨，第二期与第一期纯橄岩具有高度相似的微量元素分配模式，说明其具有同源演化的特点，第一期纯橄岩与第二期纯橄岩相比，第一期纯橄岩SiO2含量在35%～40%之间，第二期纯橄岩SiO2含量在39%～43%；此外第二期纯橄岩的CaO、REE明显高于第一期纯橄岩，第一期纯橄岩与第二期纯橄岩的MgO、Al2O3、TFe2O3、TiO2、Na2O、K2O大 致 一 样。鉴于第一期纯橄岩与第二期纯橄岩具有几乎相同的MgO含量，故第二期纯橄岩与第一期纯橄岩之间的稀土含量差异不是由结晶分异引起的，而是由地壳混染引起的。则其Na、Al、Ca、Si均会增高，但鉴于第二期纯橄岩Al2O3、TFe2O3、TiO2、Na2O、K2O的含量与第一期纯橄岩一样，仅SiO2、CaO、MnO含量高于第一期纯橄岩。基于此，判断第二期纯橄岩相对于第一期纯橄岩混染了碳酸盐岩类(MnCO3、CaCO3、硅化CaCO3)物质。根据氧化缓冲剂为镍-氧化镍，计算得到河北地区岩体各岩相角闪石结晶时氧逸度在+0.49到+1.97之间。从岩性上来看，非含矿纯橄岩△log(fO2)NNO在1.57-1.97之间，平均值为1.83；含矿辉橄岩△NNO在0.49-1.43之间，平均值为0.96，其中含矿辉橄岩△log(fO2)NNO在0.49-1.38之间，平均值0.93，辉石橄榄岩△log(fO2)NNO在0.51-1.75之间，平均值为1.17。在河北地区富钙是非含矿的特征，纯橄岩具有高的CaO含量说明其成矿潜力不佳[3]。综上可以认为辉长岩类混染了碳酸盐岩类(含一定的白云质岩)，为河北地区矿山找矿预测得出的赋矿找矿标志。

3 结语

通过河北地区矿山构造地球化学特征及找矿预测，本文能够实现预期目标，包括：建立河北地区矿山构造地球化学特征成矿判别体系，依据典型矿床的地质、地球化学、遥感成果，建立二维或三维矿床模型，最终总结一套涵盖地质、地球化学、遥感四位一体的综合找矿预测模型。

深入研究河北地区矿山构造的演化过程及找矿预测，总结其找矿标志，提出典型矿床深部及外围的富矿赋存部位及找矿靶区，培育形成岩浆作用成矿找矿科技创新与找矿实践团队。