前寒武纪变质基底火山地质

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前寒武纪，中国大陆上不同的大地构造域发育了不同的火山岩浆作用，其产物都发生了不同程度的变质作用，形成一系列变质岩系。根据变质岩原岩恢复后的成果来探讨该时期的火山作用地质背景，同时根据金矿床的研究成果来描述该时期变质基底的主要容矿岩系特征。

（一）太古宙—古元古代火山地质背景

中国的太古宙—古元古代为陆核的形成、发展时期，火山岩浆作用主要发生在古陆核和其间的古大洋环境中。

1.火山地质环境

（1）古陆核环境

代表这种环境的有两种岩石组合：第一种是由英云闪长岩、奥长花岗岩、花岗闪长岩和紫苏花岗岩类所组成的岩石组合，即所谓“TTG岩套”，变质后为麻粒岩和片麻岩组合，构成了古陆核的主体；第二种是由基性火山岩、部分中酸性火山岩以及各种火山沉积岩和正常沉积岩所组成的岩石组合，变质后形成斜长角闪岩类、辉石麻粒岩类、长英质片麻岩和变粒岩以及少量磁铁石英岩、石英岩和大理岩，构成古陆核的上地壳成分。

（2）古陆核古隆起之间的古大洋环境

该环境中形成的火山岩组合有两种：第一种由拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩所组成，并伴生有数量不等的超镁铁质火山岩（富镁、低铝），化学成分类似于科马提岩，该火山岩组合直接发育在古洋壳上；第二种以拉斑玄武岩和少量偏酸性的火山岩组成的“双峰式”火山岩组合，主要发育在靠近古陆核的边缘海盆或裂陷槽内。当相邻两陆核发生拼合时，这两种火山岩组合则发生变形变质，形成了围绕古陆核呈弧形分布的“绿岩带”。因此，绿岩带既代表了古陆核之间的拼接带，又代表了古陆核的增生带。

2.火山作用阶段

（1）前吕梁期

该期火山岩主要分布在华北陆块的北部，其次在佳木斯陆块和塔里木陆块的南缘、扬子陆块的北缘和西缘，是太古宙的迁西群、鞍山群、龙岗群、乌拉山群、阜平群、泰山群以及新疆达格拉格布拉克群的重要组成部分，以拉斑系列的基性火山岩为主，晚期有向中-酸性演化的趋势。已知最老的基性火山岩是迁西群中的拉斑玄武岩（3515Ma±80Ma，Sm-Nd法），其次为钙碱性-拉斑玄武岩（>3000Ma）、拉斑-碱性玄武岩（2800～2600Ma、2600～2500Ma）。与火山岩密切共生的侵入岩为超镁铁质、镁铁质的方辉橄榄岩、橄榄岩、蛇纹岩和辉长岩，它们呈似层状和透镜状，与围岩一起经历了强烈的挤压、褶皱和变质作用。

此外，该期还有酸性的英云闪长岩和花岗岩，同位素年龄在2500～2800Ma之间，但还有更老的年龄报道，如河北迁西曹庄的英云闪长岩为33亿年，辽宁鞍山的花岗质岩石为38亿年（锆石离子探针U-Pb年龄，刘敦一等）。

（2）吕梁期

该期火山岩主要分布在华北陆块的北部、东北佳木斯、西北天山和中部昆仑-秦岭、川滇等地，是古元古代的滹沱群、集安群、秦岭群、哀牢山群、那拉提群及其相当地层的重要组成部分。在天山西段多属钙碱性系列，华北北部多属亚碱性系列（拉斑-钙碱性），中祁连山西段和柴达木南缘为高铝玄武岩和碱性玄武岩，川西南和滇东等地为高钠质的双峰式火山岩（大红山群）。

该期的侵入岩为超镁铁岩、镁铁岩、中性岩及酸性岩类。其中川西米易垭口和滇中桂花村镁铁质岩体的年龄分别为1713Ma和1950Ma（K-Ar法），晋北、川西、滇中分布的富铁质镁铁质岩墙年龄为1800～1850Ma。在川西米仓山—龙门山—攀西一线断续分布花岗岩带及晚期的富钾花岗岩枝或岩墙。此外还有晋西桃科斜长花岗岩（1770Ma，K-Ar法）、胶北玲珑片麻状花岗闪长岩（1903Ma，Rb-Sr法）、黑龙江双鸭山胜利屯花岗岩（1705Ma，U-Pb法）和山西吕梁山地区的花岗岩（2050Ma，K-Ar法）。

（二）中、新元古代的火山地质背景

中国的中、新元古代是古陆的增生时期，火山活动的构造背景与太古宙—古元古代的明显不同，而表现出类似于现代板块构造的活动大陆边缘的火山弧带、弧后盆地和大陆边缘裂陷槽等构造环境的特征。各种构造背景下火山活动的特点及其岩石组合亦具有较大的差异。

1.火山地质环境

（1）类活动大陆边缘（或岛弧）环境

该环境中火山作用较强烈，岩石组合以亚碱性系列的玄武质、玄武安山质为主，其次为安山质、英安质和流纹质的火山岩及相应的火山碎屑沉积岩。此外，还有正常沉积的细碎屑岩及碳酸盐岩，有时还伴生代表洋壳残片的蛇绿岩。这些岩系常常发生绿片岩相到角闪岩相的变质作用，同时发育逆冲断裂和剪切带。

（2）类弧后拉张盆地环境

该环境中的火山作用不太强烈，在盆地沉积过程中，有时会出现玄武质火山活动。主要岩石组合为火山碎屑沉积岩、细碎屑浊积岩（有时含炭质）和碳酸盐岩及数量不等的玄武岩，它们常遭受了低绿片岩相到低角闪岩相的变质作用。

（3）类陆缘裂陷槽或古陆边缘拉张盆地环境

该环境中的火山作用较强烈，岩石组合以富钾的玄武岩和玄武安山岩为主，其次为少量的流纹质火山岩以及一定数量的海相细碎屑岩和碳酸盐岩。火山活动的最大特征是“双峰式”。

2.火山作用阶段

（1）四堡期

该期的火山活动主要在长城纪，发育在类陆缘裂陷槽内。火山岩主要分布在塔里木-华北板块的南、北缘和扬子陆块的南缘等地。西部天山婆罗科努岩带以钙碱性系列为主，燕山地区为铝过饱和系列的超钾质岩系；河南熊耳群火山岩为弱碱性系列；昆仑、秦岭为中基性和中酸性钙碱性系列；陕西为富钠质的拉斑-钙碱性玄武岩系列；四川发育双峰式的钙碱-碱性系列火山岩；桂北、黔东和赣南为基性火山岩，其中有一部分可能为辉长质-玄武质科马提岩。

此外，在秦岭、神农架、龙门山、攀西和桂北地区有超镁铁—镁铁质岩，在天山巴仑台、东北佳木斯、湖北黄陵、四川米仓山地区有酸性侵入岩。已获得同位素年龄的岩体有：河北承德斜长岩（（1686±193）Ma，Rb-Sr法；（1735±239）Ma，Sm-Nd法）、北京密云环斑花岗岩（1588Ma，K-Ar法）、贵州梵净山花岗岩（966Ma，K-Ar法）、广西九万大山黑云母花岗岩（（1130±200）Ma，Rb-Sr法；（952±86）Ma，U-Pb法）等。

（2）晋宁期

本期火山岩多为新元古代地层的组成部分，黑龙江分布有中酸性火山岩，中祁连为中基性火山岩，鄂北为细碧-角斑岩（976Ma，U-Pb法；800～1000Ma，Rb-Sr法），鄂中发育玄武质-流纹质双峰式火山岩（846Ma，K-Ar法），扬子南缘以高铝和拉斑系列玄武岩为主。侵入岩为超镁铁岩、镁铁岩和中酸性、酸性岩，如晋南神仙岭中酸性杂岩体（846.9Ma，K-Ar法）、河南灵宝黑云母花岗岩（999Ma，U-Pb法）、栾川钾长花岗岩（1076Ma，Rb-Sr法）、江西新余的辉石角闪橄榄岩等。

（3）震旦期

火山岩多出现在早期，主要分布在四川攀西、龙门山、米仓山和大巴山一带，为中酸性熔岩和火山碎屑岩（738.59～812Ma），赣中南及闽西北武夷山地区发育酸性和中基性火山岩，黑龙江海林、尚志和吉林珲春等地区为中性、中酸性和酸性熔岩（672Ma，Rb-Sr法）。侵入岩多出现在晚期，在米仓山、龙门山及泸定—泸沽一带为花岗岩和碱性花岗岩（608～816Ma），浙江陈蔡群中有石英二长岩、钾长花岗岩和石英正长岩（644Ma，U-Pb法；641～720Ma，K-Ar法），河南内乡分布有石英闪长岩和花岗闪长岩（747Ma，U-Pb法；617～795Ma，K-Ar法），栾川出露辉长岩（711Ma，Rb-Sr法），黑龙江张广才岭有闪长岩和碱长花岗岩（627Ma，Rb-Sr法；672Ma，Rb-Sr法）等。

（三）前寒武纪变质岩系与金矿关系

火山岩地区金矿与前寒武纪变质基底有着密切的成因联系，某些前寒武纪变质岩系可能为金矿床的形成提供了部分成矿物源和特定的原岩组合（火山岩、火山沉积岩或细碎屑岩、碳酸盐岩等），在较浅的变质作用条件下促使了金的“预富集”，部分前寒武纪变质岩系成为金矿的重要容矿围岩。

1.主要容矿岩系

（1）太古宇容矿岩系及特征

中国太古宇金矿容矿变质岩系主要出露在华北陆块的北缘、南缘和东侧，塔里木陆块的局部地方亦有出露。它们是：吉林夹皮沟群、辽东鞍山群、辽西建平群、冀东迁西群（八道河群、卢龙群）、冀北单塔子群、冀西北桑干群、内蒙古集宁群和乌拉山群、山西五台群和阜平群、山东胶东群和豫陕太华群。其中构成大、中型金矿容矿围岩的有夹皮沟群的老牛沟组（2639Ma，锆石U-Pb法）、胶东群的蓬夼组（2670Ma，锆石U-Pb法）、八道河群的王厂组（2500～2800Ma）、桑干群的涧河沟组（2400Ma，锆石U-Pb法）和化家营组（2790Ma，Rb-Sr等时线）、建平群的小塔子沟组（2258～2293Ma）、太华群的闾家峪组（2599～2620Ma）和五台群（2500～2800Ma）。

上述这些金矿容矿岩系，不论岩性为何，其金的丰度大多低于金的克拉克值（如夹皮沟群等），少数接近（如建平群）或略高（如桑干群）于金的克拉克值，说明变质作用使整个岩系中的金发生活化迁移，有可能在岩系的局部地区发生富集。

金矿容矿岩系可综合为4种岩石组合：①麻粒岩-片麻岩-磁铁石英岩组合：岩石具片麻状、条带状或块状构造，稀土元素分馏不明显，（w（La）/w（Yb））_N值一般为0.536～3.722，部分岩石的轻稀土亏损，并有明显的正铕异常。它们的原岩主要是拉斑系列的基性—中基性火山岩。②斜长角闪岩-长英质片麻岩-变粒岩组合：该组合中还含有少量磁铁石英岩、石英岩和大理岩，其中的斜长角闪岩轻稀土元素略显富集，（w（La）/w（Yb））_N值为4.936～10.537，有微弱的正铕异常，δEu值为1.02～1.30。该组合岩石的原岩为基性、中酸性火山岩和各种火山-沉积岩。③绿岩组合：主要岩石类型为角闪石岩、角闪斜长变粒岩、绿泥石片岩、云母片岩、石英岩，其中的角闪石岩稀土为中等程度的富集，（w（La）/w（Yb））_N值为4.60～5.63。该组合岩石的原岩既可以是亚碱性玄武岩和超基性火山岩，也可以是双峰式火山岩。④孔兹岩组合：主要岩性为黑云斜长变粒岩、石榴子石堇青二长变粒岩、矽线石榴子石堇青二长片麻岩、石榴子石石英岩、石墨片岩和大理岩，该组合岩石的原岩为杂砂岩、含炭粘土质岩、碳酸盐岩和少量的火山岩。

（2）元古宇容矿岩系及特征

中国元古宇金矿容矿变质岩系主要分布在华北、塔里木和扬子陆块的边缘。它们是：秦岭地区的熊耳群、豫西二郎坪群、陕甘川交界处的碧石群、浙江绍兴—诸暨的溪坞群、祁连山褶皱带的新元古界、黑龙江的黑龙江群和麻山群、吉林的老岭群和集安群、辽宁的辽河群、内蒙古的二道洼群、渣尔泰群及白云鄂博群、冀东的朱杖子群、扬子陆块的冷家溪群、板溪群、双桥山群、粤西云开群等。

上述金矿容矿岩系变质程度较低，可归纳为两种岩石组合：①浅变质细碎屑沉积岩组合：主要岩石类型为板岩、千枚岩、绢云石英片岩、硬砂岩和石英岩等，岩石中的碎屑物常出现粗细分层的韵律结构，部分岩石中含有炭质和硫化物，它们的原岩为页岩、炭质页岩、砂质页岩、粉砂岩和砂岩。②浅变质火山-碎屑沉积岩组合：主要岩石类型为斜长角闪岩、片麻岩、变粒岩、细碧-角斑岩、变玄武安山岩、变砂岩、板岩、千枚岩和黑云母石英片岩等，该组合的原岩为碎屑岩夹中基性火山岩，其中，中基性火山岩又分亚碱性系列的玄武岩、玄武质安山岩、安山岩和英安岩组合与以弱碱性的玄武岩、玄武安山岩和流纹质火山岩组成的双峰式火山岩组合两种，反映了火山作用地质背景的差异。

元古宇金矿容矿岩系的大多数岩石具有轻稀土元素富集（LREE/HREE>1）、负铕异常（δEu<1）的特征。特别是研究发现，容矿岩系与矿石的稀土元素地球化学特征十分相似，表明了它们之间的成因联系。

2.前寒武纪变质基底与火山岩地区金矿的关系

研究发现，中国火山岩地区金矿与前寒武纪变质基底具有密切的关系，主要表现为：

（1）空间关系

金矿和金矿化主要分布在：①火山岩区内的变质基底“天窗区”，即变质基底的断块隆起区或局部抬升区。②大面积变质基底内的小型火山岩断陷盆地或较大的破火山口区。③火山岩盖层和变质基底边界断裂附近的派生断裂-裂隙中。④火山岩盖层和变质基底不整合面的上、下断裂-裂隙系统内。

（2）时间关系

在同一个地区，相邻产出的中生代火山岩、侵入岩和前寒武纪变质岩系中的金矿或金矿化，两者的形成时代有以下几种关系：①产在火山岩与变质岩中的金矿时代都是燕山期的，甚至金矿的主要矿石和脉石矿物组合、矿物流体的成分和形成温度也基本一致，可能说明了同一时期的成矿作用发生在不同的围岩中。②产在变质岩系中的金矿化蚀变岩，其³⁹Ar^-40Ar同位素年龄测定结果反映出有几个热事件（年龄谱线呈阶梯状），而最后一个热事件的年龄为形成工业矿体的年龄，这与火山岩中的工业矿体形成年龄（燕山期）基本一致，说明主成矿期均为燕山期，但在此之前，变质岩系中有过几次热事件，有可能使金发生过预富集。③与容矿的火山基底层位相当，但无火山岩盖层的变质岩系中金矿存在前寒武纪的年龄数据，这不仅说明金矿与前寒武纪变质基底有关，而且也反映了成矿物质的继承性关系。

（3）成因关系

主要表现为：①无论在有火山岩盖层地区，还是在无火山岩盖层地区，同一个构造单元中的容矿变质岩系常常有一个相对稳定的层位和原岩组合。②同一个构造单元中，金矿蚀变岩、容矿火山岩、容矿和非容矿的基底变质岩系，某些同位素地球化学特征（²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、ε_Nd和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr等）甚至稀土元素配分都有一定程度的同步性。③在同一个构造-地球化学小区，不同时代不同成因类型的金矿共生在一起，形成一个金矿带和集中区，这表明，同一个小区内，以火山岩、变质岩或其他沉积岩为容矿围岩的金矿的共生关系，不仅是空间上相关，而且可能在物质来源方面，都与特定地区的地质-地球化学背景有一定的相关性和继承性。

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