河北地區(qū)礦山構(gòu)造地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測(cè)

田恒川

（河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054001）

河北地區(qū)因境內(nèi)有豐富的礦產(chǎn)資源而聞名于世，由于河北地區(qū)礦山是我國礦產(chǎn)資源主要產(chǎn)出地段，以其獨(dú)特的成礦地質(zhì)條件成為我國礦床的典型代表。河北地區(qū)礦山地形條件十分復(fù)雜，且?guī)r漿活動(dòng)劇烈。根據(jù)河北地區(qū)礦山造山帶構(gòu)造演化研究表明，河北地區(qū)礦山一帶礦產(chǎn)資源主要形成于距今約2.5億年前，屬于中生代礦產(chǎn)資源。在中生代，由于劇烈的巖漿活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的侵入體，侵入體就是由侵入巖構(gòu)成的巖體，隨著該領(lǐng)域研究學(xué)者的不斷深入探究、發(fā)展并認(rèn)證侵入體是地質(zhì)學(xué)中最基本的構(gòu)造單元。但考慮到現(xiàn)階段，對(duì)河北地區(qū)礦山的研究還不夠深入，存在很多未探索到的未知領(lǐng)域。

雖然在之前的研究中，大致查明了河北地區(qū)礦山侵入體巖性、構(gòu)造等特征，但對(duì)河北地區(qū)礦山構(gòu)造地球化學(xué)特征及其找礦預(yù)測(cè)研究程度還不夠?；诖?，為了進(jìn)一步開展河北地區(qū)礦山的地質(zhì)找礦工作，本文針對(duì)河北地區(qū)礦山構(gòu)造地球化學(xué)特征及找礦研究，致力于為河北地區(qū)礦山開發(fā)提供更加廣闊的發(fā)展空間。

1 河北地區(qū)礦山構(gòu)造地球化學(xué)特征

1.1 中生代侵入體化學(xué)元素

通過應(yīng)用多種化探技術(shù)，分析河北地區(qū)礦山中生代侵入體地球化學(xué)分帶結(jié)構(gòu)，獲取礦產(chǎn)資源中生代侵入體地球化學(xué)特征數(shù)據(jù)?；谥猩秩塍w地球化學(xué)特征觀念的引入，為河北地區(qū)礦山勘查工作提供了新的發(fā)展方向。河北地區(qū)礦山區(qū)圍巖與礦帶呈現(xiàn)背向剝離趨勢(shì)，主要以層狀帶為主，具備一定多層次性，賦存的礦產(chǎn)資源以Pb200、Zn200及金屬組合為主，且整體分布呈現(xiàn)橢圓形。其中，鉛鋅元素的化學(xué)異常面積約為13km2，襯度為3.5～4.5。按照金屬元素規(guī)格，將河北地區(qū)礦山中生代侵入體出現(xiàn)異?；瘜W(xué)特征的金屬元素按照由大到小排列，表示為：Pb200-Zn400-Au200-Mn-Ag-Sn。

1.2 Pb-Zn組合礦

通過對(duì)河北地區(qū)礦山中生代侵入體的化學(xué)元素分析可知，由于鉛鋅金屬元素活躍程度較高，且礦區(qū)內(nèi)組分含量水平較為明顯。因此，出現(xiàn)異常特征最高的金屬元素為組合鉛鋅礦，通常以組合礦或復(fù)合礦形式存在，在勘查過程中表現(xiàn)為紅褐色或深紅色礦石，如圖所示，受到巖漿礦化作用影響，礦區(qū)組分內(nèi)部水平分布較為明顯。結(jié)合多種化探設(shè)備對(duì)礦區(qū)地質(zhì)的有效勘查，發(fā)現(xiàn)中生代侵入體的地球化學(xué)特征通常具有下述共性：其一，異常規(guī)模連續(xù)，組合礦出現(xiàn)異常特征的面積不統(tǒng)一，通常覆蓋范圍在15.5km2～42.5km2之間。其二，組分內(nèi)異常信息較復(fù)雜，無法在現(xiàn)場(chǎng)直接檢測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)采集了12種樣品進(jìn)行分析。受到礦區(qū)內(nèi)金屬磁場(chǎng)力影響，組分內(nèi)異常的金屬礦強(qiáng)度不同。正常情況下的異常值在（0.5～5.6）＊10-5之間。

圖1 Pb-Zn組合礦物特征[1]

1.3 巖漿結(jié)晶分異與混染特征

為探究鎂鐵質(zhì)巖中礦物質(zhì)含量，分析m/f與SiO2的關(guān)系，定義：

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

河北地區(qū)礦山坡北的橄欖巖類m/f值分布在1.5～3.5之間，具有銅鎳鉑族礦的成礦條件。SiO2與m/f呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但其明顯存在著SiO2含量的間斷，輝長巖類SiO2含量高于橄欖巖類正常結(jié)晶演化線大約5%～10%，明顯是混染的結(jié)果。輝長巖類CaO含量明顯高于橄欖巖類，且m/f與輝長巖類CaO成負(fù)相關(guān)，因此輝長巖類混染了碳酸鹽巖且該碳酸鹽巖類含有一定的白云巖(MgCO3)有關(guān)，在混染過程中補(bǔ)充了Mg與Ca。鑒于m/f與Al2O3不呈負(fù)相關(guān)，說明輝長巖類的長石是結(jié)晶分異的結(jié)果。綜上可以認(rèn)為輝長巖類混染了碳酸鹽巖類（含一定的白云質(zhì)巖）。河北的基性-超基性巖巖類m/f與ΣREE成顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這符合結(jié)晶分異的特征，含磁鐵輝長巖的具有50-200ppm的ΣREE含量，顯著高于地表輝長巖以及橄欖巖類，說明其是原始地幔巖漿結(jié)晶演化晚階段的產(chǎn)物或混染了較多的地殼物質(zhì)。

河北地區(qū)含磁鐵輝長巖的樣品，δEu分布在0.64-2之間，δEu平均為1.16，具有微弱的正異常，而地表的輝長巖明顯的δEu正異常，平均為1.75；含磁鐵輝長巖的∑REE含量平均為83.7ppm，明顯高于地表輝長巖的22.6ppm。Eu多賦存在斜長石中，地表的輝長巖明顯的δEu正異常，這與斜長石含量一致，也可能是其混染了較多鈣質(zhì)成分的原因。

含磁鐵輝長巖與地表輝長巖具有高度相似的微量元素分配模式，而含磁鐵輝長巖具有較高的REE含量，REE是不相容元素，在結(jié)晶過程中傾向于富集在熔體中，說明含磁鐵輝長巖是巖漿結(jié)晶分異晚期的產(chǎn)物。

2 河北地區(qū)礦山找礦預(yù)測(cè)

2.1 部分熔融

在明確河北地區(qū)礦山構(gòu)造地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)行河北地區(qū)礦山找礦預(yù)測(cè)[2]。本項(xiàng)目研究認(rèn)為河北地區(qū)礦山找礦預(yù)測(cè)標(biāo)志來源于軟流圈的部分熔融。部分熔融計(jì)算公式為F=10ln(Cr#/100)+24，其中，F(xiàn)以%表示，Cr#=100Cr/(Cr+Al)，適用條件Cr#=0.1-0.6。從可以看出河北地區(qū)具有相似的部分熔融程度，基本在18%部分熔融，部分熔融程度在成礦過程中具重要的作用，其部分熔融程度低于正常值，這是其作為河北地區(qū)礦山找礦預(yù)測(cè)的重要因素。

2.2 輝長巖類

河北地區(qū)礦山礦產(chǎn)資源累計(jì)45.56萬噸，第二期與第一期純橄巖具有高度相似的微量元素分配模式，說明其具有同源演化的特點(diǎn)，第一期純橄巖與第二期純橄巖相比，第一期純橄巖SiO2含量在35%～40%之間，第二期純橄巖SiO2含量在39%～43%；此外第二期純橄巖的CaO、REE明顯高于第一期純橄巖，第一期純橄巖與第二期純橄巖的MgO、Al2O3、TFe2O3、TiO2、Na2O、K2O大 致 一 樣。鑒于第一期純橄巖與第二期純橄巖具有幾乎相同的MgO含量，故第二期純橄巖與第一期純橄巖之間的稀土含量差異不是由結(jié)晶分異引起的，而是由地殼混染引起的。則其Na、Al、Ca、Si均會(huì)增高，但鑒于第二期純橄巖Al2O3、TFe2O3、TiO2、Na2O、K2O的含量與第一期純橄巖一樣，僅SiO2、CaO、MnO含量高于第一期純橄巖?；诖?，判斷第二期純橄巖相對(duì)于第一期純橄巖混染了碳酸鹽巖類(MnCO3、CaCO3、硅化CaCO3)物質(zhì)。根據(jù)氧化緩沖劑為鎳-氧化鎳，計(jì)算得到河北地區(qū)巖體各巖相角閃石結(jié)晶時(shí)氧逸度在+0.49到+1.97之間。從巖性上來看，非含礦純橄巖△log(fO2)NNO在1.57-1.97之間，平均值為1.83；含礦輝橄巖△NNO在0.49-1.43之間，平均值為0.96，其中含礦輝橄巖△log(fO2)NNO在0.49-1.38之間，平均值0.93，輝石橄欖巖△log(fO2)NNO在0.51-1.75之間，平均值為1.17。在河北地區(qū)富鈣是非含礦的特征，純橄巖具有高的CaO含量說明其成礦潛力不佳[3]。綜上可以認(rèn)為輝長巖類混染了碳酸鹽巖類(含一定的白云質(zhì)巖)，為河北地區(qū)礦山找礦預(yù)測(cè)得出的賦礦找礦標(biāo)志。

3 結(jié)語

通過河北地區(qū)礦山構(gòu)造地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測(cè)，本文能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，包括：建立河北地區(qū)礦山構(gòu)造地球化學(xué)特征成礦判別體系，依據(jù)典型礦床的地質(zhì)、地球化學(xué)、遙感成果，建立二維或三維礦床模型，最終總結(jié)一套涵蓋地質(zhì)、地球化學(xué)、遙感四位一體的綜合找礦預(yù)測(cè)模型。

深入研究河北地區(qū)礦山構(gòu)造的演化過程及找礦預(yù)測(cè)，總結(jié)其找礦標(biāo)志，提出典型礦床深部及外圍的富礦賦存部位及找礦靶區(qū)，培育形成巖漿作用成礦找礦科技創(chuàng)新與找礦實(shí)踐團(tuán)隊(duì)。