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科研

“万泉寺银金矿成矿地质特征研究”项目结题报告

石家庄经济学院资源学院

二00八年十二月

万泉寺银金矿地质特征研究结题报告

指导教师：

牛树银

项目负责人：

张阔

项目组成员：

张阔赵闯薛斌

王玲丽宋晗

前言

银金及多金属矿产是我国现今，乃至本世纪中叶的急需矿种。

随着国民经济的快速发展，矿产品的需求量日益增大，而相应的找矿难度却越来越大。

因此，隐伏矿体、盲矿体的寻找更显重要。

虽然近年来地质找矿已取得较大进展，但已探明储量仍不能满足国民经济建设、可持续发展的需求，寻找和勘探一批规模大、品位高、经济效益和社会效益好的银金多金属矿产地，是我国地质勘查工作的首要任务。

地球是物质的，物质是运动的，并通过地幔热柱、地幔冷柱的对流，将岩石圈与上、下地幔、外、内地核等地球内部的物质、能量、深部动力学过程以及地球表层的板块运动有机地联系起来，并成为解决诸如地壳运动、岩浆活动、变质作用，甚至探索环境变迁、全球变化、生物演化等的主要理论。

在漫长的地球演化过程中，稀土元素、稀有元素、放射性元素等向地球上部聚集，而更多的金属元素则趋于向地核集中，除形成结晶内核外，外核也为以金属元素为主的液态层圈。

金属元素主要集中在地球的深部。

但是，随着地球圈层结构的形成，地内温度逐渐提高，以地幔热柱、地幔冷柱为表现形式的物质对流开始成为主要矛盾。

从另一角度来看，由于地球存在着圈层结构，存在极大的内外温度差，在地球广泛进行着重力分异作用的同时，也以地幔热柱、地幔冷柱的形式进行着垂向物质调整，一旦有部分核中高金属含量物质进入起自核幔边界的地幔热柱系统，它便会随地幔热柱多级演化向上运移，并有部分金属元素直达幔枝构造，在有利部位沉淀（积）成矿，甚至成为巨大的成矿集中区。

幔枝构造一般由核部岩浆—变质杂岩、外围拆离滑脱层、上叠火山—沉积盆地等三个地质单元组成，它们一起构成相互关联的统一整体。

幔枝构造往往发育一套独特的断裂构造体系，也是幔枝构造成矿控矿的主要场所：

幔枝构造核（轴）部构造主要为脆韧性—韧脆性剪切带，或叠加构造为主。

这主要与岩浆－变质杂岩形成环境有关，可分为轴部韧性剪切带、次级韧性剪切带、岩体构造等；幔枝构造外围拆离滑脱层中往往发育几组构造：

主拆离滑脱带、次级拆离滑脱带、反向铲状断层及横张断裂等；在幔枝隆升过程中叠加在不同构造单元之上的断陷火山—沉积盆地及与次火山斑岩体、玢岩体有关的次火山机构断裂体系，往往成为晚期含矿流体活动的通道和储集场所，是很好的控矿构造。

张宣幔枝构造位于张家口-宣化-赤城一带，由核部岩浆-变质杂岩、外围拆离滑脱带和上叠构造盆地组成。

张宣幔枝横跨在内蒙地轴和燕山台褶带两个历史大地构造单元之上。

万全寺矿区位于张宣幔枝构造东侧的侏罗纪断陷盆地中，按照幔枝构造体系的划分原则，万全寺矿区成岩成矿作用应受张宣幔枝构造演化，及其岩浆和含矿热液活动的规律性制约。

张宣幔枝构造不仅控制着区域地壳演化，区域岩浆岩活动，同时控制着多金属矿产的成矿规律。

基于幔支构造理论的基础之上，我们此次研究以张家口地区万泉寺银金矿成矿地质特征为例，通过对其成矿地质背景及成因探讨意在为其他地区的同类型多金属矿床的深部找矿提供参考。

第一章幔支构造理论简介

幔枝构造（mantlebranchstructure）——地幔热柱（mantleplume）演化的第三级构造单元，是地幔热柱多级演化在岩石圈浅部的综合表现形式。

幔枝构造一般由核部岩浆-变质杂岩、外围盖层拆离滑脱层，上叠断陷火山-沉积盆地等三个单元组成。

它可引起地壳上隆、岩浆活动、变形变质、含矿流体活化迁移、成矿作用等一系列地质过程。

幔枝构造出露于地壳浅部，较易于识别，其基本特征列于表1-1

表1-1幔枝构造单元特征

单

元

特征

轴部岩浆-变质杂岩隆起区

盖层拆离滑脱区

外围上叠断陷盆地区

构造

形式

多为正向穹窿区

正向主、次级拆离滑脱区

多为铲状断裂控制的断陷

形态

一般为浑圆状，受其它构造控制、干扰可为长轴状

主要环绕核部岩浆-变质杂岩隆起区展布

多为不规则断陷火山-沉积盆地

断裂

规模

超岩石圈断裂-岩石圈断裂

基底断裂

基底断裂-盖层断裂

性质

韧性-脆韧性变形

脆韧性-韧脆性变形

脆性断裂为主

岩石组合

主要为岩浆-变质杂岩

中晚元古界及其以上盖层地层

主要为侏罗-白垩系火山-沉积岩系

岩浆演化

深成

基性-中酸-碱性岩浆活动均可发育

中深成

中酸性岩浆活动为主

浅成

火山喷出岩为主

变质作用

面状区域性变质作用为主，接触变质作用

线状动力变质作用为主

低级变质作用

火山-沉积为主

成矿作用

Au、Cu、Mo等

Au、Ag等

Ag、Pb、Zn等

（据牛树银等，2001）

（一）幔枝构造的形成

由于地幔亚热柱呈蘑菇状顶冠向外围拆离滑脱，加之地幔物质的高温度、高压力、低粘度特征，使地幔物质不仅沿岩石圈底部向外围大规模拆离，同时还会沿壳幔过渡带、中地壳低速带、不同层次原有拆离滑脱带等薄弱部位向外拆离。

而这种地幔物质沿薄弱带的拆离，容易使薄弱带扩大，甚至与岩石圈脱落，成为下落残块。

这也可能是造成岩石圈拆沉的方式之一。

向外拆沉的地幔物质，一旦被外围陡倾韧性剪切带所切割，或者由于地幔物质向外拆离过程中导致的液压致裂作用，使新生断裂与上部活动断裂连通，便可导致地幔物质减压释荷，使原本具有一定熔融性质的低速软化物质转变成为深熔岩浆源。

如果韧性剪切带直达地表且通畅性较好，则岩浆直接喷出地表形成火山爆发。

火山活动旋回往往以基性、中基性岩浆喷发开始，以酸性或酸性偏碱性岩浆活动为结束，总体表现出基性→中基性→中性→酸性（偏碱性）的完整岩浆活化序列。

火山活动特征，往往早期以喷流为主，多表现为裂隙式溢流，晚期逐渐演化为中心式喷发。

究其原因，除岩浆自身演化序列外，早期壳源物质的同化混染少，而晚期同化混熔加强亦是岩浆成分变化的原因之一。

火山喷发的方式则主要与岩浆的粘度有关（董国臣，1996）。

此外，凡火山喷发异常强烈的地区，往往表现为火山－沉积盆地，这也可能与深部大量火山喷发造成地下亏空，导致重力塌陷作用有关，如冀北的宁城盆地、滦平盆地等均属此类。

如果区域构造应力场处于挤压体制，韧性剪切带较为紧闭，则岩浆活动缓慢，活动时期漫长，并以岩浆侵入活动为主。

主要侵入岩浆类型从早到晚可为辉长岩、闪长岩、石英闪长岩、花岗岩，即总趋势由偏基性→偏中性→偏酸性演化。

岩浆侵位深度由深成→浅成→超浅成演化，侵位强度由弱→强→弱，构成完整的侵入旋回。

（二）岩浆－变质杂岩的隆升作用

岩浆-片麻岩穹窿式幔枝构造抬升的速度和幅度取决于构造活动强度和花岗岩浆的规模，如果构造活动不强，岩浆侵位规模不大，那么其隆升幅度也有限，往往是一般的隆起，甚至连深部片麻岩也尚未出露于地表；如果构造活动强烈，岩浆侵位规模亦大，则基底变质-岩浆杂岩呈揭顶式裸露，盖层就会发生大幅度拆离滑脱，形成典型的幔枝构造（相当于变质核杂岩阶段）；如果构造活动十分强烈，并导致大规模岩浆活动，片麻岩基底也会大幅度快速隆升，以至于盖层岩石完全被剥蚀殆尽，基底片麻岩系和深成岩体直接裸露地表，构成大面积变质－岩浆杂岩地块。

胶东地区与冀东、阜平幔枝相比，便属于后者。

此外，岩浆侵入作用不仅是幔枝构造形成的主要动力，它还可使糜棱岩化及其变质作用具有分带性，或出现与区域变质作用不一致的动力变质（或接触变质）作用。

糜棱岩前锋带可由一个大型岩体的侵入所引起，如亚利桑那州的南山核杂岩，也是由多个、多期次岩浆活动引起，使糜棱岩前锋远远偏离正常温压曲线而出现在较浅部，而远离深成岩体韧性变形便会迅速减弱。

这种与幔枝形成同期的深成岩浆作用有关的局部应变软化在地幔热柱活动区是一种普遍现象。

这种情况在美国西部科迪勒拉变质核杂岩发育区亦很普遍（Davis等,1982;Lister等,1992）。

（三）幔枝构造的形态特征

幔枝构造的形态是指幔枝构造现今在地表的出露形态及剖面形态。

从剖面上观察，实际上是在构造控制下，岩浆的侵位及其带动片麻岩隆升的过程。

侵位初期，幔枝构造可能仅仅表现为局部地区的隆升；随着岩浆活动的增强及片麻岩穹窿的抬升，变质－岩浆杂岩隆升至地表，呈揭顶式裸露，上盘盖层向外围拆离滑脱，这一时期相当于传统的变质核杂岩构造；当变质－岩浆杂岩体隆升幅度更大时，盖层岩石剥蚀殆尽，成为广义的变质－岩浆杂岩区，并可进一步发育成稳定的地盾区。

从平面上看，幔枝构造可表现为等轴状、浑圆状或长垣状，这取决于控制岩浆活动的韧性剪切带。

如果两组或多组韧性剪切带交汇部位控制着岩浆活动，则幔枝构造可表现为穹状，如张宣幔枝就是尚义－赤城韧性剪切带与乌龙沟－上黄旗韧性剪切带交汇部位控制岩体，幔枝表现为近等轴状的穹状隆起，并发育较为规则的环状构造体系和放射状构造体系。

如果某一方向的韧性剪切带为主控制着岩浆活动，则可能构成线状构造－岩浆带，则幔枝构造的出露形态就可能为长垣状，如冀东、秦岭、阜平幔枝构造等。

因此，鉴定幔枝构造特征的关键不是其出露形态如何，更主要的标志是，是否在特定的构造环境下，由地幔亚热柱派生，并具典型几何学、运动学、动力学特征。

（四）幔枝构造的组成与单元划分

幔枝构造一般由三个地质单元组成：

核部岩浆-变质杂岩、外围拆离滑脱层、上叠断陷火山-沉积盆地，它们一起构成相互关联的统一整体。

但实际上几个单元可能发育不全，如只发育前二者。

这取决于不同演化阶段（图1-2）。

图1-2幔枝构造平、剖面示意图

1-第四系;2-侏罗系;3-蓟县系雾迷山组;4-杨庄组;5-长城系高于庄组;6-大红峪组;7-串岭沟组;8-常洲沟组;9-基底变质岩系;10-燕山期花岗岩;11-燕山期石英闪长岩;12-基性岩脉;13-中酸性岩脉;14-韧性剪切带;15-主干断层;16-次级拆离带;17-主拆离带;18-正、逆断层

1．核部岩浆-变质杂岩

核部岩浆-变质杂岩一般位于幔枝构造的核（轴）部，出露形态多与起控制作用的主干韧性剪切带密切相关，一般多为等轴状、浑圆状、长垣状等形态。

出露面积可大可小，从几十平方公里至几百平方公里。

核部杂岩一般由变质岩和岩浆岩组成。

变质岩往往为前寒武纪变质结晶岩系，在河北多为下元古界-太古界变质岩系。

变质程度多为绿片岩相至麻粒岩相。

在老变质岩系之上往往叠加有明显的退变质作用。

在变质岩系中，往往分布若干岩浆岩体。

岩体多沿轴部韧性剪切带成串展布，或出露在多组韧性剪切带的交汇部位，单个岩体可小可大，出露面积多在几平方至几百平方公里。

岩体往往呈现出多期次侵入的环带构造。

岩性从基性岩至中酸性岩均可发育。

从岩浆演化序列上看，往往从基性岩浆侵入开始，逐渐演化到中性、中酸性、酸性。

此外，在岩体附近，还往往发育大量脉岩，它们构成统一的岩浆演化序列。

至于岩体在变质岩系中所占比例，不同幔枝构造有所不同，可以占到核部岩浆-变质杂岩的30～80%。

一般地讲，幔枝发育的早期，或者说幔枝构造被剥蚀较浅时，岩浆岩所占比例少些，如冀东幔枝、阜平幔枝构造等，一般占到20～40%。

但如果发育到幔枝构造的晚期，或者说幔枝构造剥蚀的较深时，岩浆岩可占到岩浆-变质杂岩的80%，如胶东幔枝构造，有大面积岩浆岩出露。

2．外围拆离滑脱层

外围拆离滑脱层，是指幔枝核部岩浆-变质杂岩之上的所有盖层（岩石）。

在幔枝构造尚未形成时，盖层与基底岩系往往呈不整合接触。

两者间可以是角度不整合，也可以断层接触。

盖层则可以是中元古界及其以上任何沉积地层单元，包括中晚元古界、古生界，甚至中生界下部沉积盖层。

当幔枝构造形成时，在强烈的岩浆活动及其热动（浮）力作用下，岩浆-变质杂岩开始隆升，上覆盖层发生穹窿，也可发育一系列环状构造、放射状构造。

当幔枝核部岩浆-变质杂岩继续上隆时，盖层岩石开始下滑拆离。

无论基底与盖层间原为角度不整合，还是断层接触关系，由于岩浆-变质杂岩的持续上隆，盖层均可沿此薄弱带向外拆离滑脱，并表现出以正向拆离滑脱为主的正断活动。

主要拆离滑脱带往往发育在盖层与其基底间的接触面上，但在其下、上两侧的变质岩系或盖层岩系中也可发育次级拆离滑脱带。

次级拆离滑脱带往往容易利用和改造岩石中原有薄弱带，如变质岩系中的韧性剪切带，大套变质岩系中的软弱夹层。

在盖层沉积岩中，如页岩岩层；大套砂岩、厚层碳酸盐岩中的薄层泥页岩夹层等，均可被次级拆离滑脱带所利用和改造。

3．上叠火山-沉积盆地

上叠火山-沉积盆地是幔枝构造的第三个地质单元，它往往以构造断陷盆地为表现形式，叠加在外围盖层中、核部岩浆-变质杂岩中，也可横跨叠加在两者之上。

盆地多以构造断陷为主，往往以一组陡倾断裂控制着盆地边缘。

断陷盆地可发育成地堑式，也可发育成箕状。

控边断裂往往是一组高角度正断层。

在空间上断裂往往表现出铲状特征，即断裂的上部产状较陡，一般多在50～80°，往下则逐渐变缓，常为40～20°。

有些大规模的盆地边界断裂甚至可一直拆离到中上地壳界线上，有的深达中地壳低速高导层。

断陷火山-沉积盆地中的充填物多为火山岩系和沉积岩系。

火山岩系包括火山熔岩、集块岩、角砾岩、凝灰岩。

火山岩岩性可从基性玄武岩至酸性流纹岩。

沉积岩则可形成从砾岩、粗砂岩、细砂、粉砂、泥页岩等沉积岩系。

总体上是以粗碎屑岩占优势。

断陷盆地中的火山岩与沉积岩的关系，既可是上下叠置的早晚层序关系，也可在横向上表现出互相穿插、镶嵌的指状交互关系。

且火山岩系、沉积岩系均有相变频繁、厚度变化较大、物质成分复杂的特征。

这种特征可能直接与断陷火山-沉积盆地的成因有关。

第二章张宣幔枝构造地质特征

张宣幔枝构造位于张家口-宣化-赤城一带，由核部岩浆-变质杂岩、外围拆离滑脱带和上叠构造盆地组成。

（一）核部岩浆-变质杂岩

张宣幔枝核部岩浆-变质杂岩较为特殊，它跨越燕山台褶带和内蒙地轴两个构造单元。

尚义-赤城-平泉深大韧性剪切（断裂）带在太古宙就已存在，是一条重要的地质单元界线。

中新元古代深大韧性剪切（断裂）带北侧长期隆升，处于剥蚀状态。

南侧则大幅度拗陷，接受了中上元古界的沉积，形成了燕山台褶带。

古生代为稳定地台型造陆阶段。

中生代以来，甚至更早可追溯到海西晚期，华北地区进入了强烈的地幔热柱多级演化阶段。

由于地幔拆离体的深部作用，加之尚义-赤城韧性剪切带与乌龙沟-上黄旗韧性剪切带叠加切割，导致地幔上隆，岩浆活动加强。

并带动变质围岩一起隆升，形成张宣幔枝构造。

轴部岩浆活动以水泉沟-大南山岩浆岩带最为明显，岩体呈透镜状沿尚义-崇礼-赤城韧性剪切带展布，属于岩浆侵入、蚀变交代、混合岩化多种地质作用形成的杂岩体。

岩体展布面积达400km2。

据遥感解译，深部为一浑圆状的大岩基，是张宣幔枝构造隆升的深部机制。

韧性剪切（断裂）带北侧为单塔子群（红旗营子群）变质岩系，主要由浅粒岩、变粒岩、片麻岩和大理岩组成，其原岩以碎屑岩和碳酸盐岩为主。

变质程度为低角闪岩相或高绿片岩相。

韧性剪切（断裂）带的南侧分布有时代最老，变质程度最深的古-中太古代迁西群变质岩系。

迁西群以含各种辉石为特点，由各种麻粒岩、片麻岩、斜长角闪岩和磁铁石英岩组成。

下亚群为麻粒岩相，上亚群为麻粒岩相-角闪岩相。

原岩以基性和中基性火山岩为主，其次为碎屑岩和含铁硅质岩。

（二）外围拆离滑脱层

如前所述，张宣幔枝横跨在内蒙地轴和燕山台褶带两个历史大地构造单元之上。

在幔枝构造北缘，尽管在幔枝构造形成过程中也发育有次级拆离带，但没有盖层岩石，拆离带主要发育于变质岩系之中。

幔枝构造的南缘，从宣化-龙关-赤城一带，拆离滑脱构造均很发育，涉及地层主要为中上元古界常州沟-雾迷山各组。

在赤城大岭堡地区，不仅盖层底部常州沟组拆离滑脱运动明显，甚至大红峪组石英岩亦强烈破碎，形成了强烈的构造角砾岩带。

顺层断失部分地层的现象更是普遍存在。

（三）上叠断陷火山-沉积盆地

张宣幔枝构造不仅外围有上叠断陷火山-沉积盆地，甚至核部亦发育上叠断陷火山-沉积盆地。

如核部南侧的龙关-窑子湾、北侧的云州-花皮岭、西缘的水晶屯-张家口均发育有上叠断陷火山-沉积盆地。

盆地的发育时间也有差异，南部盆地发育相对较早，局部残存有下侏罗统南大岭组、下花园组火山-沉积岩系，中侏罗统的九龙山组、髫髻山组、后城组火山-沉积岩系大面积分布。

而北部断陷火山-沉积盆地则主要分布有上侏罗统白旗组和张家口组。

表明上叠断陷火山-沉积盆地亦有南早北晚的时间差异。

（四）张宣幔枝构造的地质演化

张宣幔枝构造在地质、遥感解译、物探、航磁、重力、地热、地球化学异常等方面有明显的特征。

1．大规模的强烈隆升

张宣幔枝表现为一巨大的穹状构造，它北起康保，南到涿鹿，西自尚义，东至赤城,其间发育一系列环绕中心的孤形、半环形、环形韧性剪切带、褶皱带和断裂带，总体构成以崇礼为中心的巨大穹隆状构造。

在幔枝的中部，沿穹状构造东西向展布的韧性剪切变形变质带（早期为韧性剪切带，幔枝上隆期间被脆韧性剪切作用所叠加，成为幔源岩浆通道）侵位的海西晚期水泉沟－大南山碱性角闪二长杂岩体具较典型的幔源产物特征。

在穹状构造中部分布有大量煌斑岩（脉）。

赤城北吕合堡蛇纹石化超基性岩体中还见有二辉橄榄岩脉穿插于辉橄岩之中，表明在超基性岩体形成之后，地幔物质再度上涌，形成不同时期的幔源岩相互穿插，组合分布。

脉岩形成时代为中生代。

由于幔枝构造中部幔源热流体碱交代作用十分强烈，以致形成了出露面积近400km2的正长岩类、二长岩类、脉岩类等典型的碱交代岩石组合，构成了水泉沟－大南山碱性杂岩体的主体，是壳幔碱交代作用的产物，或者是幔源岩浆或热流体上涌交代地壳物质的结果，并遗留有线状展布的混合岩化带及明显的蚀变带。

此外，在幔枝构造的外围汉诺坝一带分布有大面积第三纪大陆拉斑玄武岩，其中含有大量来自地幔的二辉橄榄岩包体，表明幔枝构造具有漫长、复杂的活动历史。

2．复杂的岩浆演化

张宣幔枝构造的岩浆活动具有十分明显的演化规律（表2-1）。

在幔枝构造上升初期的中生代印支期，由于岩石圈厚度大（150~200km），岩浆活动主要表现为规模相对较小的深成-中深成超基性-碱性正长岩杂岩的侵位。

根据牟保磊等人的研究，张宣幔枝构造东南部印支期涿鹿县矾山超基性-碱性杂岩、阳原姚家沟超基性岩-正长杂岩、阳原响水沟霞石正长杂岩等，均贫硅，绝大多数富含铁、镁、钾、磷和稀土不相容微量元素，87Sr/86Sr初始值为0.7055～0.705,可能主要源自被交代蚀变的上地幔。

它反映了幔枝构造早期的岩浆作用主要为地幔交代-重熔。

表2-1中生代-新生代幔枝构造的岩浆作用

时代

演化规律

中生代印支期中生代燕山期新生代

岩石圈厚度

（200~150km）→减薄（100km）→变薄至80~60km

深部机制

地幔热柱上升　→深部热物质大规模上涌　→逐渐减弱

表现方式

地幔交代-重熔→超变质作用、地壳交代-重熔或同熔→地幔交代-重熔

岩浆来源

幔源岩浆→壳源混合岩浆（幔源为主→壳源为主）→幔源岩浆

岩浆活动

方式

小规模深源岩浆侵位→大规模多期次中酸性岩浆活动→基性玄武岩喷发

岩性系列

超基性-基性→偏碱性-酸性、中酸性→基性

岩体定位

深成→中深成→浅成-超浅成

实例

水泉沟碱性杂岩→彭家沟、万全寺花岗斑岩、正长斑岩→汉诺坝玄武岩

随着中生代燕山期深部地幔热物质与能量的大规模上涌，壳幔物质相互作用与能量交换急剧增强，冀西北张宣幔枝构造的岩浆作用急剧增强。

首先，浅部层圈（下地壳与上地壳）发生了大规模交代-重熔作用，即混合岩化、花岗岩化、碱性岩化等超变质作用、形成混合交代重熔或同熔岩浆，诱发本区多期次大规模中酸性岩浆活动，导致岩石圈厚度大规模的急剧减薄（大约减至100km）。

即大陆地壳在中生代燕山期以幔汁混合交代重熔的方式被大规模的“吞蚀”变薄，转变成大规模的中生代岩浆活动或地台的构造岩浆活化。

新生代以来，岩石圈厚度仅为60~80km，张宣幔枝构造的岩浆活动主要表现为大面积的幔源基性玄武岩喷发。

显然，随幔枝构造的不断隆升，岩石圈厚度不断减薄，张宣幔枝构造的岩浆作用从中生代到新生代，由侵入为主到以喷发为主，由超基性岩-碱性正长岩为主到中-酸性花岗岩类为主至基性玄武岩为主，由幔源岩浆到壳幔混合岩浆至幔源岩浆，由地幔交代到壳幔交代到地幔交代。

它揭示了地幔热柱岩浆作用的规律，即岩浆作用主要与深部混合岩化、花岗岩化等超变质作用有关，或者岩浆活动是深部超变质作用最终演化产物的浅部表现。

3．显著的遥感解译特征

在陆地卫星影象上，张宣幔枝构造为一明显的三圈复合环状构造。

内环为张宣环状构造，直径56km,面积500km2，位于幔枝构造中央的古老隆起部位，东西两侧分别是龙关－张家口中晚侏罗世火山盆地，南缘为中元古代长城系和蓟县系沉积岩系，呈向南突出的弧形展布，环状构造中部是太古宙桑干群高级角闪岩相变质岩系和下元古界红旗营子群变质岩系。

穹状构造的中部为沿韧性剪切带展布的海西－燕山期水泉沟碱性二长杂岩体及燕山早期红花梁花岗岩体，南部有规模较小的燕山早期谷咀子、响水沟等似斑状花岗岩体分布，北部有彭家沟、蔡家营花岗斑岩体，东部有火石沟、万全寺等斑状花岗岩体。

中环为万（万全）-赤（赤城）环状构造，直径约74km，面积约4300km2，主要表现为各套地层（走向）与构造形迹的环形展布。

东南缘为中元古界长城系、蓟县系地层环形分布区，其余地带除零星分布的侏罗纪火山岩外均为太古宙桑干群和下元古界红旗营子群变质岩系。

外环为尚（尚义）-怀（怀来）环状构造，直径达146km，面积约16700km2。

主要由环状分布的地层、呈环带状展布的侏罗纪断陷盆地、燕山期岩体所表现出来。

4．明显的地球物理表象

张宣幔枝构造在航磁、重力、地壳厚度等地球物理探测资料上也有非常清楚的显示。

（1）上地幔凸起

在莫霍面等深图上，冀西北地区为一突出的上地幔凸起，它北起康保，南至蔚县，西起尚义，东至赤城，怀来一带，包括了整个张家口地区。

在宣化一带，莫霍面等深綫明显圈闭，构成上地幔凸起中心。

（图2-3）

图2-3冀西北张宣地幔热柱作用区莫霍面等深线图

1-莫霍面等深线（据张尔匡，1980）

（2）环状重力异常带

在剩余重力异常图上，冀西北地区存在一个明显的巨大环状或半环状异常带，它北起康保，南至涿鹿，西起尚义，东至赤城一带，包括了整个张家口地区。

该环状异常带主要表现为异常等值綫规则扭曲，其连綫呈环状分布。

在其外侧局部剩余重力异常中心区域总体上呈典型的环状或串珠状分布，或者局部串珠异常区域整体上呈环状分布。

环状异常带可划分为北西向康保-蔡家营-赤城异常带、北西向尚义-怀安-涿鹿异常带和北东向赤城-怀来异常带（图2-4）。

图2-4冀西北张宣地幔热柱作用区剩余重力异常图

1-重力异常（以毫伽为单位）;2-推测断裂;（据河北省1/100万剩余重力异常图）

（3）环状航磁异常带

在航磁异常图上，冀西北地区存在一个明显与突出的巨大双层环状磁异常带，它北起康保兰城子，南至蔚县，西起尚义，东至赤城一带，跨越整个张家口地区。

该环状磁异常带，具十分明显的双层结构，以张家口为中心，表现为磁异常带的环状分布，内环主要分布在怀安-宣化-赤城-崇礼-万泉一带，外环呈半环形分布在内环的北侧、东侧和南侧，主要包括兰城子-蔡家营-青羊沟-赤城-怀来-蔚县一带，表现为磁异常带的环状或半环状分布（图2-5）。

图2-5冀西北张宣地幔热柱作用区航磁△Ｔ异常特征图

1-航磁异常等值线;（据河北省1/50万航磁异常图）

（五）张宣幔枝构造的形成机制

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