水泉沟杂岩体的形成年龄及与金、银多金属矿的关系

水泉沟杂岩体中部、西部被上侏罗统火山碎屑岩(张家口组)不整合覆盖;南侧被燕山期上水泉钾长花岗岩侵入，所以岩体形成应早于燕山期。由于水泉沟岩体在时间和空间上与东坪金矿密切相关，表现为两种情况，一是在岩体中，如东坪金矿、黄土梁金矿、后沟金矿、中山沟金矿等;二是围绕着岩体分布，如小营盘金矿。此岩体又经历长期多次活动，故引起不少学者的关注，进行了大量的测年和成因研究。

(一)水泉沟岩体的形成年龄与成矿的关系

对冀西北水泉沟杂岩体形成时限的关注程度是国内其他地方少见的。前人对水泉沟岩体进行了广泛的年代学研究，几乎采用了所有的测年技术，如K-Ar、Rb-Sr、⁴⁰Ar/³⁹Ar、常规锆石U-Pb、单颗锆石和颗粒锆石U-Pb法和SHRIMP测年技术等，所得年龄很不一致，早至元古宙，晚至中生代(表3-8)，莫衷一是。我们认为主要存在三方面的问题:

1)所使用的方法不同，各种方法都有一定的局限。①采用Rb-Sr等时线法、Ar-Ar、K-Ar法测定矿石或蚀变围岩中的蚀变矿物绢云母、黑云母、钾长石的年龄来确定成矿年龄，在目前的技术水平条件下，不失为一种经济可行的方法。②采用U-Pb法测定矿脉中水热锆石的年龄来确定矿化年龄，方法本身没有什么问题，关键是如何区分继承锆石和水热锆石，目前似乎尚无有效的方法加以区分。③采用石英或石英流体包裹体作为Ar-Ar、K-Ar、Rb-Sr法测年对象来确定矿化年龄，似乎尚需在实践中检验其可行性。

2)所测定的矿物(岩石)的代表性。测定的样品有全岩、矿物(角闪石、蚀变钾长石、石英)和石英流体包裹体，所测得的年龄值差别较大。

3)水泉沟岩体的特殊性。水泉沟杂岩体与别的金矿集中区大花岗岩基不同的是既有长期多次活动，又有多次(至少3次)强烈的碱化作用。长期多次活动表现在活动时间长(测年时限元古至中生代)，且在杂岩体中又有燕山期花岗岩侵入(表3-8)中上水泉花岗岩、红花梁黑云母二长花岗岩、响水沟斑状花岗岩、北栅子花岗岩等。另外，在水泉沟杂岩体中常可见及太古宙地层残留体，说明在水泉沟杂岩体入侵时吞食了大量的老地层，发生了强烈的混染作用，从而影响年龄测定。对于众多的年龄值和不同测试方法的作用我们认为，采用近年所测锆石的SHRIMP法和正长石⁴⁰Ar/³⁹Ar法年龄(390～305Ma)基本上代表了杂岩体的形成年龄，属晚加里东期—早海西期。而岩体形成后直到燕山晚期，地质热事件扰动一直不断，后期的构造-岩浆活动对岩体改造一直很强烈，其中 K-Ar 法峰值年龄 180～200 Ma(图 3-6)正好与本区的燕山早期岩浆侵入活动时间一致，反映了杂岩体受燕山早期岩浆活动的改造最强烈。它们与本区金矿形成时间基本一致(119～183.38 Ma)，这说明金矿的形成与燕山早期岩浆活动强烈改造碱性杂岩体有关。

表 3-8 水泉沟杂岩体年龄

(二)水泉沟岩体的成因

据文献资料，有关水泉沟岩体的成因观点主要有:①重熔型的碱性正长岩体，K-Ar法年龄为 226 Ma(邵济安，1983); ②再生型混合杂岩体，形成于海西晚期(宋瑞先，1986);③偏碱性杂岩体(邓乃达等，1989);④混合二长岩，海西晚期局部性再生混合岩化成因(宋瑞先，1990);⑤白榴石白岗岩(郑亚东等，1990);⑥霓辉钠型正长岩(王正坤等，1992);⑦岩浆侵入型碱性正长岩体(向树元等，1992);⑧海西期碱性杂岩体(卢德林等，1993)。

综合多家的岩石化学、稀土元素、微量元素和同位素研究资料，我们认为水泉沟杂岩体应为幔源岩浆成因特征。

1)水泉沟碱性杂岩体由众多不同类型的岩石组成，但不具环带分布或其他规律性分布，各岩石类型间无明显的分界，一般为渐变过渡关系。主要岩石类型有碱性长石正长岩、碱性长石石英正长岩、辉石角闪碱性长石正长岩、辉石角闪正长岩和角闪碱性长石正长岩。岩体边缘局部出露有辉石正长岩、角闪二长岩和辉石角闪二长岩，东坪东部还有少量辉石闪长岩和石英二长岩出露。在杂岩体的边部和顶部发育有原生流动(流面和流线)构造，主要岩石类型的石英颗粒中均有熔融包裹体存在，熔融包裹体的内部相态有3种:玻璃+气相、玻璃+结晶质和玻璃+结晶质+气相，其均一温度＞900℃，表明岩体为岩浆成因。岩石化学组成总的特征是贫硅、富碱、铝含量中等到高，在莱特碱度率(AR)-Siq图解上其化学组成投影点全部落在碱性岩区，其里特曼指数大多为7～8，说明水泉沟杂岩体应属碱性杂岩系列。

2)据Taylor等(1984)研究，幔源岩浆(M)的δ¹⁸O为5.5～5.7;又据吴利仁(1985)的研究，我国幔壳混源岩浆(Mc)与壳源岩浆(C)的δ¹⁸O分界值约在10处。因此，可以用δ¹⁸O值把岩浆物质来源分为如下3种:幔源型(M):δ¹⁸O＜5.5;幔壳混源型(Mc):δ¹⁸O=5.5～10;壳源型(C):δ¹⁸O＞10。水泉沟碱性岩区:钾化蚀变岩δ¹⁸O值为+9.38，属幔壳混源;含金石英脉δ¹⁸O值为+9.4～+11.3，具有壳源与幔源混源区双重特征。

3)包志伟等(1996)根据岩体不同部位和不同岩石类型⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的初始比值(表3-9)并取成岩年龄为237.4Ma，将表中相关数据投入Sr_Ⅰ-t关系图(图3-7)中，从图3-7中可以看出:水泉沟碱性正长杂岩体数据点全部落入壳混源区(Mc)，表示水泉沟碱性正长岩来源于壳幔混源区。张招崇等(1997)利用Faure(1986)提出的二源混合锶模型求得水泉沟杂岩体的幔源组分约占62%，壳源组分约占38%。

图3-6 前人对水泉沟杂岩体同位素测年及方法直方图

表 3-9 冀北水泉沟岩体 Rb-Sr 同位素特征

图3-7Sr_Ⅰ-t与物质来源关系图

C_Ⅱ—上地壳源

当华北地幔亚热柱向外拆离滑脱的地幔软片受到乌龙沟-上黄旗韧性剪切带和尚义-赤城-平泉韧性剪切带的切割时，地幔物质便因减压释荷而发生深熔作用。深熔岩浆可沿韧性剪切带上侵，形成沿韧性剪切带呈串珠状展布的岩体。特别是在两组韧性剪切带交汇部位，岩浆活动强度更大。乌龙沟-上黄旗韧性剪切带以中等角度向北西倾斜，因此，交汇点的深延随深度向北西偏移。当切割到地幔岩时，交汇处已偏至崇礼一带。而深熔岩浆向上侵位时，岩浆的出露点也自然在崇礼一带。至于水泉沟-大南山岩体长轴展布呈近东西向，则是由于岩体向上侵位过程中，中、上地壳是刚性地块，上部主要受韧脆性剪切带控制，且越向上脆性越强。岩浆上侵自然受到近地表断裂的控制，沿断裂扩展成长轴近东西向的长条状岩体。

岩体的这种特征可从空间形态和物质成分两个方面得以证实。从岩体的空间形态看，岩体在空间上由深向浅其横断面可变大，也可变小。水泉沟-大南山二长岩体航磁解释表明，在岩体的东段(大南山一带)，岩体具有从大变小的趋势，甚至在深部为一整体，浅部出露地表则仅为互不相连的若干个岩株，实际上是岩基的几个分支，尚未剥蚀到岩体的最大部分(图3-8)。而西部(大南山一带)，则深部岩体小，向浅部岩体变大，如同气球膨胀形态，表明岩体个体较小，但现已剥蚀至岩体的最大处。同时，岩体侵位为矿液上升开辟了通道。岩体的内外接触带裂隙体系为成矿提供了赋存空间，是成矿控矿的有利构造部位和主要成矿类型之一。

图 3-8 水泉沟-大南山杂岩体航磁解释空间分布图