李玉成　贾立芹　赵书梅　王俊革　张良良

(河北省地矿局第一地质大队)



太行山南段洪山火山机构岩相学特征*

李玉成贾立芹赵书梅王俊革张良良

(河北省地矿局第一地质大队)

近年来，在太行山南段洪山碱性岩体组成的火山机构及其附近发现了数条金矿化成矿带和部分铜矿化点，已有研究成果和勘查资料均表明，区域已发现的金、铜矿化均与洪山火山结构关系密切。在详细野外观察的基础上，对组成洪山火山机构的岩相进行了划分，对各岩相的空间分布、岩石组成特征进行了深入分析，对于区内寻找矿化富集区域、总结矿化规律具有重要的理论和实践价值。

火山机构碱性正长岩岩相学特征空间分布岩石特征矿化规律

近年来，在前人研究及勘探成果的基础上，河北省地矿局第一地质大队对太行山南段以碱性正长岩-粗面岩类岩石组合为主的洪山火山机构中的金、铜矿化体进行了勘查评价。勘查结果显示在火山机构浅部的火山碎屑岩金矿化发育，目前在火山机构北侧的娄里地区已初步圈出4条含金矿化蚀变带，蚀变带中岩性以粗面质含角砾凝灰岩或粗面质角砾凝灰熔岩为主，蚀变带中岩石较破碎、片理发育，蚀变带受构造控制明显。在火山机构中部发现了含铜正长斑岩体、粗面斑岩枝、铜矿化角砾岩筒，且在深部发现了与正长斑岩有关的钼矿化带。勘查结果初步显示，区内矿化具有明显的水平分带和垂直分带特征，具备斑岩型Cu-Mo矿床成矿特征。已有勘查资料表明该区具备形成斑岩型Au-Cu矿化的成矿条件，成矿潜力较大[1-5]。上述金、铜矿化体的发育均与洪山火山机构关系密切，因此，对洪山火山机构的岩相学特征进行深入研究对于指导区内后期寻找金、铜矿化地段以及总结区域矿化规律大有帮助。

1　洪山火山机构概况

洪山火山机构位于河北省邯郸市北东永年县和武安市交界处的康宿一带，火山机构内岩石组成以正长岩-粗面岩类碱性为主，出露面积约46km2。火山机构以洪山主峰为中心，组成包括娄里塌陷破火山口、李沟破火山口及其火山通道、洪山主峰隐爆角砾岩筒及洪山寺隐爆带。火山机构主体NW走向，向SE侧伏。火山机构及其外围断裂构造主要呈环状、放射状等构造形式(图1)，其西半部受紫山—鼓山断裂带的切割已不可见，东半部主要由一系列呈NWW向延伸的脉状岩石构成，具有扩展岩墙式侵位机制。组成火山机构的碱性杂岩体侵位于太古代—古生代地层中。洪山碱性杂岩体中与Cu-Au-Mo矿产有关的微量元素丰度较高，且有浓集趋势，是铜金多金属的有利成矿部位。在岩体外接触带附近的南田及台口一带具有与燕山期闪长岩类岩石有关的邯邢式铁矿，以及产于石炭系地层中的煤及其受变质形成的石墨矿。

2　岩相特征

洪山火山机构岩浆活动频繁，岩性较复杂，常见的岩石类型主要有粗粒黑云母辉石正长岩、粗粒霓辉碱长正长岩、中粒黑云母角闪(辉石)正长岩、细粒斑状霓辉正长岩、石英碱长正长岩及细粒正长花岗岩等。该类岩石为燕山期多阶段、多次火山活动喷溢和侵入的产物，火山活动造就了区内与铜及其多金属矿密切相关的次火山岩(含铜粗面斑岩)，浅成—超浅成含铜正长斑岩体既为含矿母岩，又为近矿围岩。

2.1岩浆岩阶段划分

洪山古火山机构的燕山期岩浆具多阶段、多次喷溢和侵入特点。以往1∶5万区调报告依据岩石年龄测定结果将其形成年龄确定为(110～120±)Ma，但经近期取样测试为(120～135±)Ma，经研究比对，结合区内不同岩体的岩石组合、接触关系，认为洪山碱性杂岩体的形成经历了3个阶段：第1阶段岩浆活动以碱性火山岩喷发、熔岩喷溢和碱性次火山岩的侵入为主；第2阶段为辉石正长岩类的侵入；第3阶段为碱性正长岩类的侵入、超浅成岩侵入及其后隐爆角砾岩的形成，最后到岩浆期后的脉岩活动告终。

图1　太行山南段区域地质概况

2.2岩相分带及其特征

由洪山火山机构剥蚀后的岩相图(图2)可知，区内岩石为不同期次岩浆侵入的产物，侵入岩总体具有按粒度(粗、中、细粒)、斑状结构的特点，具有水平分相特征。中心相为洪山主峰一带晚期粗粒正长岩，过渡相为中粒及中粒斑状正长岩，边缘相为火山机构边部早期细粒黑云辉石正长岩，同时还分布有早期次火山岩黑云辉石粗面斑岩以及粗斑正长岩与巨粒正长岩组成的叠加相。

2.2.1早期侵入相

早期侵入相以中浅成为主，分布于洪山火山机构周围以及火山机构内娄里东—东南部，洪山火山机构中的侵入岩与其呈侵入接触关系，西北部深部揭露与二长岩呈侵入接触，主要为闪长岩(δ)、闪长玢岩、斜长玢岩、黑云正长辉石岩(ξψβ)、黑云辉石正长岩(ξφβ)。辉长岩类(斑状橄榄辉长岩、浅色辉长岩)多以捕掳体形式出现。黑云正长辉石岩出露面积较大，分布于娄里南部，航磁异常分布特征显示其在地下深处向南大范围延伸，呈大岩基状，在探槽中可见其呈透镜状捕虏体被包裹于凝灰熔岩中。由于暗色矿物(黑云母和辉石)含量可达30%～40%，岩石较深，呈黑灰色，为洪山火山机构早期侵入的偏基性之碱性岩石，多处可见其呈椭圆状捕虏体被凝灰熔岩包裹，由此可知，洪山火山机构深部具有早期侵入的偏基性—基性岩类。

2.2.2喷溢相(K1L)

喷溢相(K1L)主要表现为白垩系娄里组火山碎屑岩地层，区内出露面积较小，分布于火山机构南北两侧，即永年县娄里村和武安市康宿村附近，由粗面质、粗安质火山碎屑岩组成，地层组成上具有多旋回喷溢特征，产状多为205°∠40°，由角砾凝灰熔岩、粗面岩、粗面质凝灰岩(τtf)、晶屑凝灰岩(tf)、黑云辉石粗面岩(τφβ)、粗面角砾凝灰熔岩(τbtl)、粗安质晶屑凝灰岩及角砾凝灰岩，以及火山角砾岩、集块岩等组成，很少见外来混入物。火山岩具有一定的产状，多自火山喷发中心呈环状分布，或内倾或外倾。由于后期又受到区域构造作用的影响、改造，产状复杂多变。娄里金矿便产于喷溢相(K1L)火山岩地层角砾凝灰熔岩的火山构造及构造片理化岩带中。

2.2.3次火山岩相

(1)潜粗面岩。岩石多呈灰—黑灰色，以脉状、不规则状侵入于凝灰熔岩等岩石中，为一种具侵入特征的粗面岩，细粒致密坚硬，节理发育，可见其边缘具有冷凝边。岩石由钾长石及少量黑云母组成，粒径0.1～1.1mm，其中钾长石呈半自形板条状，略显平行排列趋势，构成粗面结构。

(2)黑云辉石粗面斑岩。主要分布于洪山火山机构北部高窑—李沟村一带，主要由1套颗粒较粗的黑云辉石粗面斑岩组成，与火山岩地层呈侵入接触关系。

(3)含铜粗面斑岩。分布于娄里火山通道内，岩石呈灰白色，以脉状、不规则状侵入于凝灰熔岩等岩石中，为一种具侵入特征的岩石，细粒致密坚硬，节理发育，细粒隐晶，偶见钾长石斑晶，基质矿物成分为钾长石，粒径0.1～0.5mm，块状构造。岩石中可见细粒黄铜矿呈2～3mm大小的集合体散布于岩石中，Cu品位0.28%，岩石强烈硅化，块状构造。

(4)晚期隐爆角砾岩。洪山主峰东北部角砾岩总体呈NEE向的椭圆形筒状角砾岩筒展布，角砾岩带及其周边孔雀石化矿化普遍。洪山寺庙一带隐爆角砾岩呈带状，角砾岩带两侧孔雀石化发育，角砾岩带偶见星点状黄铜、黄铁矿化，边部正长斑岩的基质中见密集的黄铜、黄铁矿化。

2.2.4中心侵入相(晚期侵入相)

中心侵入相(晚期侵入相)主要分布于洪山沟—红山主峰一带，为中浅成和超浅成侵入体，是洪山火山机构的主要组成部分，为碱性正长岩、霓辉正长岩、霓石正长岩、正长岩、斑状正长岩、正长斑岩等。与次火山岩同一个岩浆源，形成时间较晚，活动时间较长，表现出岩石由细粒到巨粒均有出露。岩体呈NWW向带状分布，具有南北似对称分相的特点，即中间粗向两侧变细。

第3阶段早期侵入的黑云辉石粗面斑岩次火山岩相在洪山机构中北部呈NNW向分布，面积较大。但由于多阶段、多次侵入的结果，区内正长岩的分布具有粗细穿插侵入的特点：①粗粒、细粒正长岩局部界线不清晰，有渐变过渡现象；②有粗粒正长岩侵入早期斑状细粒正长岩现象，呈脉状侵入；③有粗粒正长岩包裹细粒正长岩现象；④有脉状细晶正长岩沿中—粗粒正长岩节理侵入现象。

正长岩(χξ)浅肉红色、灰白色、褐黄色，巨粒、粗粒、细粒结构均有，半自形粒状结构，块状构造，根据粒度的不同可进一步细分为：①粗粒碱性正长岩(cχξ)，粒度5～10mm，正长石晶体最长大于5cm；②中粒正长岩(mχξ)，粒度5～2mm；③细粒正长岩(fχξ)，粒度2～0.2mm。正长岩(χξ)主要矿物为正长石(条纹钾长石)，少量磁铁矿、黄铁矿、绢云母、氧化铁等，局部有绢云母化、高岭土化、黄铁矿化、褐铁矿化、钠化、硅化等，是赋存金铜多金属矿产的主要岩石之一。正长岩(χξ)侵入于黑云辉石正长岩中，主要分布于洪山沟等地。

2.2.5浅成—超浅成相

(1)正长斑岩(ξπ)。洪山古火山机构内正长斑岩分布较广泛，多呈脉状，小岩株状、串珠状分布，或受EW向挤压应力所形成的X形断裂裂隙控制而呈X形。因其斑岩的斑晶大小不一，可见有粗斑正长斑岩、中斑正长斑岩、细粒正长斑岩。粗斑正长斑岩斑晶以钾长石为主，多见碱性条纹长石，斑晶大者2cm，一般3～10mm；细粒正长斑岩斑晶较小，肉眼不易鉴别，主要为碱性辉石及钾长石，地表易高岭土化，岩石呈灰白色，也有蚀变为坚硬细粒碱性正长斑岩。

(2)含黄铜、黄铁正长斑岩。含黄铜矿、黄铁矿细粒正长斑岩侵入于娄里火山口南东侧寄生火山口中，具有较明显的细脉浸染状黄铜、黄铁矿化，其岩相学特征为灰白色、浅肉红色，斑状结构、基质半自形粒状微晶结构。斑晶由钾长石、斜长石、少量辉石假象及黑云母组成，粒径一般0.4～1.6mm，基质由钾长石、钭长石、黑云母组成，粒径一般0.02～0.2mm，不透明矿物由黄铁矿(5%)、黄铜矿(0.5%～1%)、磁铁矿假象、蓝辉铜矿、铜蓝、褐铁矿组成。岩石具有轻微绢云母化、硅化、绿泥石化。

2.2.6岩浆期后脉岩

岩浆期后脉岩由石英脉、燧石岩脉、长英质岩脉、次生石英岩脉、细晶岩脉、伟晶岩脉、煌斑岩脉等分别穿插于上述各类岩石中。石英脉主要穿插于杂岩体南部正长岩中，燧石岩脉穿插于杂岩体北部凝灰岩中。娄里一带的正长斑岩脉主要分布于金矿化蚀变带内及附近，规模大小不一，长度一般可达数十米至100余m，宽多为1～2m，矿化蚀变带中的正长斑岩脉最宽达15m，长300余m，其形成与金矿化同期或略早，与金成矿关系极为密切。岩石呈浅肉红色，斑状结构、基质细晶—粗面结构，斑晶主要为钾长石，粒径一般7～10mm，大者可达20mm，钾长石呈半自形板状。基质由钾长石及少量黑云母组成，粒径一般0.05～0.4mm，其中钾长石呈半自形板状，略显平行排列的趋势，构成粗面结构。次生石英岩脉呈不规则脉状分布于预查区北部，岩石呈粉白—浅肉红色，致密坚硬，敲之发出清脆响声，其为中—酸性次火山岩，在火山硫质喷气和热液的影晌下，经交代蚀变作用所形成的一种高硅化的变质岩石，岩石由硅质、不透明矿物及少量绢云母组成，硅质大部分为隐晶状玉髓，部分为他形粒状—近半自形柱状，粒径一般小于0.15mm，含量可达90%，绢云母呈微磷块状，颗粒细小，主要分布于微粒状石英集合体内。岩石中金属矿物有黄铁矿，铜黄色，半自形立方体，粒径0.01～0.6mm，含量达3%，次有锆石、重晶石、镁钛矿、磁铁矿等。

3　结　论

(1)洪山火山机构属于中生代火山活动及岩浆活动的产物，其形成时代为早白垩世(110～135Ma)。碱性正长岩-粗面岩类岩石为主要岩石组合特征，具有多阶段、多期次喷溢侵入的特点。洪山碱性杂岩体的形成经历了3个阶段，早期以喷发为主，形成的岩石类型主要为碱性火山岩喷发岩和熔岩；中间阶段以辉石正长岩类侵入为主；晚期阶段以碱性正长岩类侵入为主。

(2)侵入岩总体具有水平分相特征，中心相为洪山主峰一带晚期粗粒正长岩，过渡相为中粒及中粒斑状正长岩，边缘相为火山机构边部早期细粒黑云辉石正长岩。

(3)洪山岩体的中心岩体顶部虽然具有一定的剥蚀深度，可见粗粒正长岩、中粒正长岩及边部正长岩，但矿化隐爆角砾岩筒则刚显露，含铜斑岩体的发现，预示该区具有较好的找矿前景，同时也是找矿的有利靶区。在各类地质资料不断积累的条件下，应加强该方面的综合研究，可将浆岩体深部、岩体周边接触带附近、火山筒下部及其边部作为优选靶区。

[1]赵振华，熊小林，王强，等.我国富碱火成岩及有关的大型—超大型金铜矿床成矿作用[J].中国科学：D辑，2002(S)：1-10.

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[5]万天丰.中国大地构造学[M].北京：地质出版社，2011.

2015-12-17)

*河北省国土资源厅基金项目(编号：2012997039，2014129497)。

李玉成(1967—)，男，高级工程师，056001 河北省邯郸市陵园路92号。