Ⅰ 赋矿岩系（李增慧）
华北地块南部中段构成基底的变质岩系有嵩箕地区的登封群、中条山区的绛县群、豫西地区的太华群。元古宙处于伸展张裂构造环境演化阶段，伴随熊耳裂陷盆-岭构造环境的形成，发生强烈的岩浆侵入、火山喷发活动，形成熊耳群火山岩系以及高山河组中的火山岩夹层。熊耳群主要分布在豫西地区，有关金矿也集中在豫西地区，小秦岭、熊耳山—外方山是二个金矿集中区。赋矿岩系分别是太华群、熊耳群（附图）。本区不同类型金矿多产在熊耳群火山岩系中，火山岩系是主要的赋矿岩系。太华群中也有金矿产出。研究熊耳群、太华群的特征对认识本区金矿集中区的区域成矿环境有重要意义。
一、熊耳群
熊耳群不整合在太华群之上，是在以太华群为基底的凹陷地区开始出现喷发沉积的。喷发岩以中酸性岩为主，次为基性岩和碱性岩。可以分下、中、上三部分。
下部张合庙组（许山组）主要由大斑安山岩（图版Ⅰ-6）、安山岩、安山玄武岩组成，直接不整合在太华群片岩、片麻岩之上。杏仁构造比较发育，有的杏仁中见到黄铁矿。厚度达2000余米。有些地区底部有由含砾粗砂岩、砂岩、凝灰质粉砂岩构成的碎屑岩建造，其中夹有安山岩，砂岩和粗砂岩中常发育有斜层理和波痕，厚度不大，只有百余米，在熊耳山区前人称磨石沟组。崤山地区直接盖在太华群之上的是以碎屑岩为主的崤山群。二者层位大致相当。
中部焦园组（鸡蛋坪组）以酸性、中酸性熔岩为主，包括流纹岩、英安岩（图版Ⅱ-1），有多层安山岩夹层，并夹有长石石英砂岩、凝灰质砂岩（图版Ⅱ-2）、薄层凝灰岩，有的地区有碳酸盐岩夹层。熔岩中可以见到枕状构造。厚达1000余米。
上部坡前街组（马家河组）下部为中性熔岩、安山岩（图版Ⅱ-3）夹多层凝灰岩，熔岩中也有枕状构造；上部为偏碱性的粗安岩、粗面岩，中间常夹不规则状石英砂岩、钙质石英砂岩或凝灰岩透镜体。厚度可达2000余米。
熊耳群火山岩系之上高山河组中下部碎屑岩中夹有火山熔岩，最厚可达30余米，主要是杏仁状粗面安山岩、粗面玄武岩和粗面英安岩，具有偏碱性的特征，与构成熊耳群火山岩系的岩浆有成因联系和演化关系。
1.岩石类型及岩石学特征
熊耳群火山岩系是一套以基性—中性—酸性岩为组合的火山岩系，岩石结构以玻璃质、隐晶质结构为主。由于原岩经受了复杂的变化和多种改造作用，原岩的成分、结构发生了变化，给岩石分类命名带来一定困难。
应用R.W.Le Maitre（1984）和A.K.Middlemost（1972）的分类方案，用岩石化学资料结合薄片观察对岩石进行了系统分类和命名。熊耳群火山岩可以分为二大系列10种岩类（表1-5）。
2.火山岩地球化学特征
（1）火山岩岩石化学特征根据碱-硅化学分类图解，本区火山岩SiO2（wt%）主要集中在49%—59%（占64.6%,226个样品，下同）和63%—71%（占28.32），其间缺乏过渡值。从岩石化学命名看，以安山岩（粗安岩、安粗岩）为主体，也有一定量英安岩，同时还伴生有玄武岩（粗面玄武岩）、粗面岩和碱流岩（图1-5）。70%的岩石K2O>Na2O，其比值大于1.03，平均13.52，在Peccorillo·Taylor图中，全部落入高钾区，应属钾质岩系。与黎彤和戴里同类岩石相比较，本区火山岩碱质（尤其是钾质）、铁总量明显偏高，铝和钙较低，富铁、高钾、低钙铝的特点比较突出。
（2）火山岩系组合根据国内外资料并考虑本区情况，采用加拿大欧文等人的分类方案，发现本区火山岩属钙碱系列（CA），部分属碱性系列（A），少量属拉斑玄武岩系列（TH）。从K2O/Na2O比值来看（大部分大于0.65，少量小于0.4），本区火山岩主要应属碱性玄武岩系列，少量属拉斑玄武岩系列。本区火山岩共有三类岩石组合：①玄武岩-玄武安山岩-安山岩-英安岩-流纹岩组合；②高钾玄武岩-流纹岩组合；③钾玄岩-粗安岩-粗面英-高钾英安岩-流纹岩组合。
表1-5火山岩岩石系列及特征
图1-5火山岩全碱—硅（TAS）化学分类图解（R.W.Le Maitre,1984）
1—碱玄岩、碧玄岩；2—响岩质碱玄岩；3—碱玄质响岩；4—响岩；5—粗面玄武岩；6—橄榄粗安岩（Na）、橄榄玄武粗安岩（K）;7—歪长粗面岩（Na）、安粗岩（K）;8—碱性粗面岩、粗面岩；9—镁质玄武岩；10玄武岩；11—玄武安山岩；12—安山岩；13—英安岩；14—粗安岩；15—副长岩。图例说明：1—磨石沟组；2—张合庙组；3—焦园组；4—坡前街组；5—高山河组；6—眼窑寨正长岩。△黎彤值；▲戴里值
（3）火山岩系演化特征根据里特曼Peacok碱钙指数和欧文等Na2O+K2O对SiO2图解，本区火山岩从下向上的变化特征是：张合庙组大部分为钙碱性，少部分为碱性岩与拉斑玄武岩；焦园组大部分为钙碱性，部分为拉斑玄武岩及碱性岩；坡前街组除碱性岩外还有钙碱性岩；高山河组全部属碱性岩。Peacok指数从下到上由54.8→53.8→52→42，里特曼指数从5.14→4.35→4.62→2.62，指示岩浆从早到晚向更偏碱性的方向发展。
（4）火山岩稀土元素特征根据28个火山岩稀土元素测定结果可知，本区火山岩稀土元素总量变化较大，最低的只有83.99×10-6，而最高的可达756.24×10-6，相差近10倍；轻重稀土比值（LREE/HREE）最小为1.99，最大为13.92；稀土总量（REE）以100×10-6300×10-6的居多，相差约3倍，而其中LREE为73.84×10-6—328.3×10-6,HREE为13.14×10-6—35.5×10-6，重稀土变化不大，因此稀土总量的差别，主要是由轻稀土含量变化引起的。中性、基性岩稀土总量小，酸性岩稀土总量大。随着地层层位的升高和岩石酸度的增加，稀土总量也增加。随着岩浆作用的进行，LREE、LREE/HREE、La/Sm、La/Yb、Ce/Yb、La/Lu、Ce/Ce*增加，而Sm/Nd、Eu/Eu*减小。在碱含量较高的岩石中，随着碱度增高，REE、LREE、HREE、LREE/HREE、Eu/Eu*增加而Ce/Ce*、Sm/Nd减少。
火山岩稀土配分曲线明显有二种（图1-6）：一种是稀土配分曲线为向右倾斜的平缓曲线，Eu异常不明显，表明轻稀土略有富集，分馏较弱，中基性岩属之；另一种是稀土配分曲线也向右倾斜，具弱至中等负铕异常，轻重稀土之间有明显的折点，表明轻重稀土有明显的分馏，中酸性和酸性岩属之。
图1-6熊耳群火山岩岩石稀土配分曲线
Ⅰ—高山河组；Ⅱ—上熊耳群；Ⅲ—中熊耳群；Ⅳ—下熊耳群；Ⅴ—磨石沟组
根据La/Yb对REE图解，本区火山岩属大陆拉斑玄武岩，部分属碱性玄武岩（图1-7）。
（5）火山岩稳定同位素特征根据本区火山岩硫、氧同位素资料，安山岩中黄铁矿δ34S值低，只有1.18‰，属低正值，偏离零值不大；但有的安山岩δ34S为5.4‰，具以深源硫为主的壳幔混合源组成特征。
安山岩δ18O值为6.22‰—8.49‰，后期蚀变矿化安山岩δ18O为8.87‰—12.65‰，流纹岩的δ18O为11.39‰。中基性岩和酸性岩氧同位素组成有明显的差异，表明他们来源于不同的深度部位，不存在同源演化特征。另外根据怀特（White）和查佩尔（Chapple）的研究，原始地幔物质δ180为6.0%—8.0%，因而本区安山岩具地幔物质特征，是上地幔局部深熔产物，而流纹岩具地壳物质特征，是地壳局部熔融产物。
3.火山岩形成环境
（1）火山岩的形成温压条件根据Кутоаин（1966）实验数据计算出的斜长石结晶温度为1177.79—1268.61℃（平均1210.26℃），橄榄石结晶温度为1062.32—1167.92℃（平均1122.90℃）。根据Di-An-Ab和An-Ab-Or相图，本区玄武岩生成温度为1100—1400℃。根据橄榄石的铁端元含量、结晶度与氧逸度关系图，得知岩浆的氧逸度fO2
图1-7本区火山岩La/Yb-REE含量图
1—玄武岩区域（1a—大洋拉斑玄武岩；1b—大陆拉斑玄武岩；1c—碱性玄武岩）；2—花岗岩区域；3—金伯利岩；4—碳酸岩；5—沉积岩（钙、泥质岩）。空心圆示高山河组，黑点示坡前街组、焦园组、张合庙组
（2）火山岩岩浆源深度与母岩类型Dickinson（1976）指出，玄武安山岩和安山岩中K2O含量与岩浆来源深度成正比，来源深度愈大，K2O含量愈高。柴田勇也认为，岩浆的深度不同，基性程度也不同，岩浆来源愈深，岩浆成分愈基性、碱性，K2O含量愈高。本区安山岩钾含量较高，平均2.99%（284个样），表明岩浆来源较深。
本区火山岩以中基性岩为主，酸性岩较少，而其中又以安山岩为主，因此安山岩的来源是一个很重要的问题。火山岩出露处不见大片较老的花岗岩，虽有酸性岩石存在，他们多是岩浆活动后期产物。与安山岩相伴生的有玄武岩。在各种投影图上，玄武岩、安山岩投影点比较靠近，二者的稀土总量，各种特征参数和稀土配分曲线都比较接近。（安山岩中辉石端员组分Wo=51.76、En=33.52、Fs=14.67，玄武岩中辉石端元组分Wo=51.38、En=30.70、Fs=17.90，表明他们互有联系，可能具有相同岩浆源。
本区玄武岩、安山岩TiO2含量较高（0.9%—2.10%），平均1.37%。固结指数SI为25—34，接近地幔岩原始岩浆的SI。在Al2O3/TiO2对TiO2图解中，投影点大多落入地幔岩区。将La/Sm比值和La值投影到Tarney（1980）以石榴二辉橄榄岩为源岩所计算的批式熔融模式图上，可见安山岩与玄武岩的投影点都落在A-A＇线的两侧或就在A-A＇线上。由此可见本区玄武岩与安山岩是地幔岩部分熔融产物，熔融程度为1%—5.5%。若采用SiO2、〈FeO〉和TiO2对〈FeO〉/MgO变异图以及La/Yb-REE图解（图1-7），本区火山岩母岩浆为地幔熔融程度较低的拉斑玄武岩浆和部分碱性橄榄玄武岩浆。有关Sm-Nd测试结果表明（表1-6），熊耳群Sm/Nd比值为0.170—0.191，高山河组为0.20—0.26，由小增大，表明岩浆有向碱性演化发展的趋势。这与岩石地球化学特征相一致。另外，熊耳群、高山河组的143Nd/144Nd都较低，结合87Sr/86Sr的测试结果（熊耳群为0.71021—0.77477，高山河组为0.74053—0.89340，都具有较高的87Sr/86Sr），可知有大量壳层物质。TDM模式年龄为2421—3529Ma，这一时限大体与太华群相当，因而可以考虑基底太华群作为壳层物质的组分重熔并与幔源拉斑玄武岩浆、碱性玄武岩浆共同构成混熔岩浆的可能。
表1-6熊耳群、高山河组Sm-Nd测试结果
（3）火山岩形成时的大地构造环境前已指出本区火山岩大多属钙碱或碱性岩系，具高钾岩石组合，出现钾玄岩，与岛弧造山带岩浆岩完全不同。一般认为碱性岩浆发育于稳定地块活动带。
本区火山岩稀土配分曲线为轻稀土富集型，与岛弧、洋岛火山岩配分曲线完全不同，却与东非裂谷基里特玄武岩类似（图1-8）。本区火山岩钾质、TiO2、Ce、Yb含量均比岛弧火山岩高得多。在Ce对Yb图上（图1-9），趋势线也与岛弧不同；在Ce（N）/Yb（N）对MgO图解上，远离岛弧、洋底而落在碱性玄武岩区及其附近。
图1-8各类玄武岩的稀土模式图（据P.W.Gaosite,1970;B.H.Bake,1979）
1—大陆玄武岩；2—洋岛玄武岩；3、4—洋脊玄武岩；5—岛弧安山岩；6—东非什尤鲁玄武岩；7—东非基里基特玄武岩
一些样品的Zr、Y含量在皮尔斯和诺里（1979）的Zr/Y-Zr图解上投影于板内玄武岩区。本区火山岩具“双模式”特点，因此排除岛弧、洋岛玄武岩的可能性。再将CaO/（K2O+Na2O）比值和SiO2含量，投影到W.L.Petro变异图中，可知岩石属张裂性岩套（图1-10）。因此本区火山岩系张裂构造环境的产物。
总之，熊耳群是中元古代早期华北地块南部张裂构造环境产出的板内火山岩系，源自地幔和壳层重熔物质，晚期向碱性演化。混熔岩浆初始阶段就含有丰度较高的Au、S、Te、Se等成矿元素，为金的成矿提供了良好的物质基础条件。在熊耳期岩浆侵入-火山喷发活动期间，岩浆（火山）气液、循环的地下水的作用以及后期热-构造事件的影响可形成金矿。
图1-9火山岩的Ce/Yb相关变化图
实心三角为日本的岛弧火山岩；曲线为岛弧趋势线；实心圆点为熊耳群火山岩
二、太华群
太华群是一套属低角闪岩相的变质杂岩，组成岩石主要为斜长角闪岩、斜长片麻岩和变粒岩等岩类，局部夹有大理岩、白云质大理岩、石墨片麻岩、磁铁石英岩、磁铁变粒岩小夹层和透镜体。
图1-10火山岩CaO/（K2O+Na2O）对SiO2图解（W.L.Petro）
1.主要岩石类型
（1）斜长角闪岩类按结构构造特点可分为斜长角闪岩、斜长角闪片岩和斜长角闪片麻岩三类。斜长角闪片麻岩中有时可以清楚见到残留的杏仁构造。由石英和方解石充填的杏仁平行片理分布。有时还残留有斑状结构和变余辉绿结构，部分光片中存在钛铁矿-磁铁矿固熔体分离结构，表明斜长角闪片麻岩、斜长角闪片岩是一套基性火山熔岩，斜长角闪岩和部分斜长角闪片麻岩属基性侵入体，少量的斜长角闪岩为基性火山熔岩。夹在大理岩或含铁岩系中的薄层状斜长角闪片麻岩的原岩可能是含铁白云质岩泥灰岩。
（2）变粒岩-片麻岩类按结构构造和矿物种属及其含量可划分为以下三个亚类（表1－7）。
在临汝寨沟黄虎堆组的二云斜长变粒岩中保留有特征的火山岩结构。镜下见变余斑状结构，残斑为石英或奥钠长石，边部有明显的熔蚀现象，基质具他形粒状结构、变余霏细结构，偶有显微文象结构。其原岩为酸性火山熔岩。
表1-7变粒岩-片麻岩类岩石类别
在鲁山和舞阳地区，有的黑云斜长片麻岩中有石榴石和少量夕线石；有的具显微条带构造，分别由长石、石英和黑云为主构成条带，三者之间呈逐渐过渡关系，类似韵律构造，其原岩母可能为细砂岩。
由上可以判断，变粒岩-片麻岩类原岩为酸性火山岩、含泥质碎屑岩和碎屑岩。
（3）浅变质火山岩类由于变质程度较浅，大多保留有火山岩残留结构、构造，明显地可分为二类。①绿泥片岩。常和变中酸性火山凝灰岩互层产出，分布在临汝寨沟老袋窑组下段。绿泥片岩中绿泥石叶片常集结成条纹状排列，具变余斑状结构，斑晶为自形程度较好的奥钠长石，基质由微晶钠长石、绿泥石和少量绿帘石、白云母、石英组成，具微晶它形粒状变晶结构、显微霏细结构或交织结构。残留有杏仁构造，杏仁体中充填有石英、白云母鳞片结合体，其原岩为基性—中性火山熔岩。②变中性火山凝灰岩，主要分布在老袋窑组上段，由奥钠长石、石英和绢云母组成，具微晶、鳞片花岗变晶结构，常保留明显的变余晶屑结构。奥钠长石和石英常呈大小不等的晶屑分布于具变余霏细结构的基质之中；有时长石与石英呈薄层状交替出现或是长英质它形微晶集合体的条带与以绢云母为主的条带相间出现。
2.岩石化学特征与原岩恢复
根据200个样品的岩石化学分析资料，计算了尼格里值、C·I·P·W值。将它们投影于（al—alk）：c、al:alk、（al+fm）—（c+alk）：si、mg:c、F-C-A、F-A-K等图解之中，得出如下结论。①斜长角闪岩类的原岩是拉斑玄武岩、基性凝灰岩、含铁的白云质泥灰岩和少量细碧岩。②变粒岩-片麻岩类的原岩包括中酸性火山熔岩、中酸性火山凝灰岩、砂质粘土岩和角斑岩。
值得指出的是许昌、鲁山、舞阳地区基性或超基性岩在MgO-CaO-Al2O3三角图解中有玄武质科马提岩和辉石质科马提岩（图1-11）。
图1-11MgO-CaO-Al2O3三角图解
1—橄榄质科马提岩区；2—辉石岩质科马提岩区；3—玄武岩质科马提岩区；4—拉斑玄武岩区。
○许昌、鲁山、舞阳地区；△小秦岭地区
图1-12An-Ab-Or标准矿物分类图
Ⅰ—英云闪长岩；Ⅱ—花岗闪长岩；Ⅲ—石英二长岩；Ⅳ—奥长花岗岩；Ⅴ—花岗岩
·嵩县栾川地区；○许昌、鲁山、舞阳地区；△小秦岭地区
斜长片麻岩（变粒岩）或少许均质花岗岩的原岩有英云闪长岩、花岗闪长岩或奥长花岗岩。本区有TTG岩系存在（图1-12）。
上述情况表明，赋矿岩系太华群是在长期广泛基性—酸性的海相火山活动过程中形成的火山-沉积岩系，是兼有科马提岩、TTG岩系特征的花岗-绿岩岩系。
三、含金性
金是贵金属，在地球物质的分配中具有强烈的亲铁性。由地核→地幔→地壳，金的丰度明显降低，分别为2600×10-9、5×10-9、3.5×10-9。赋矿岩系熊耳群、太华群都主要由来自地幔和部分壳层的物质组成，其原始金的丰度应大于3.5×10-9。来自地球深部的地幔物质愈多，金的原始丰度愈高。
目前测定的金的含量反映地质体含金性的现态。不同单位测定的数值和由不同样品数计算的金的平均含量不尽一致，但可显示出总的特征。我们综合前人资料和自己测定的数据统计出本区熊耳群金的平均含量最低为1.27×10-9（253个），崤山群最高为2.94×（40个），太华群介于中间2.02×10-9（85个）。与各类岩石的平均含量（3×10-9—7×10-9,K.W.Boyle,1989）对比，除崤山群金的平均含量接近沉积岩和花岗岩-流纹岩（3×10-9）外，其它都明显低于各类岩石。这表明本区熊耳群、太华群中的金发生过活化迁移，是易释放金；活化迁移的金，可以在局部地段富集成矿。
熊耳山区是金矿集中区，熊耳群金的平均含量为0.67×10-9（117个）、0.71×10-9（129个），大大低于各类岩石的平均含量。陕西地区熊耳群中较少有金矿产出，而金的平均含量较高。洛源地区熊耳群金的平均含量为5.22×10-9（90个），坝源—金堆城—黄龙铺地区为4.67×10-9（13个），接近或稍高于岩石的平均含量，区别于豫西地区。这些客观事实，表明金的亏损是指示金已发生活化迁移并在局部地段富集成矿。类同情况也出现在太华群中。小秦岭是金矿集中区，金的平均含量最低为0.81×10-9（127个），而其它地区如鲁山瓦层为2.2×10-9（23个）、崤山为2.1×10-9（12个）、熊耳山为1.5×10-9（69个），都较高，但赋矿情况则存有明显差异。鲁山地区金的平均含量最高，金矿化最差；熊耳山居中，产有金矿床；崤山则有小型金矿产出。
熊耳群、太华群中的金为易释放金，金确实发生过活化运移。豫西熊耳群金的平均含量低，而在金矿区内的岩层和矿体的围岩含金量普遍较高。上宫金矿区矿体围岩的含金量为40×10-9—700×10-9；店坊金矿区内远离矿体的火山角砾岩含金量为2×10-9—118×10-9，平均为14.2×10-9（14个），英安斑岩为85.5×10-9，流纹岩为33.5×10-9。太华群中也显示出金活化迁移的迹象。随着变质作用的加深，金的含量有降低的趋势。绿帘角闪岩相斜长角闪片麻岩含金量为1.3×10-9（4个），低角闪岩相—绿帘角闪岩相和中角闪岩相斜长角闪片麻岩含金量为0.9×10-9（4个），高角闪岩相斜长角闪片麻岩含金量为0.71×10-9（10个）。
金的活化运移必须有热液的参与。热液的性质是多种多样的，可以是岩浆热液（火山气液）、变质热液和浅部大气水热液。热液是金的载体。同时还必须有驱动热液流动的动力条件，包括由地壳构造变动、区域变质作用、岩浆侵入-火山喷发活动所标志的热事件。本区经历的地质历史悠久，遭受了不同地质作用的影响，发生了多次热-构造事件，为金的活化运移提供了各种热液载体和动力条件。
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