2448 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) mesothermal epithermalhydrothermalveingoldmetalogenicsystem Thesegolddepositshaveobviouscharacteristicofspa

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1 /2014/030(09) ActaPetrologicaSinica 岩石学报 胶东中生代金成矿系统 1 杨立强 1 邓军 1 王中亮 1 张良 1 郭林楠 2 宋明春 3 郑小礼 YANGLiQiang 1,DENGJun 1,WANGZhongLiang 1,ZHANGLiang 1,GUOLinNan 1,SONGMingChun 2 andzhengxiaoli 3 1 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 山东省地质矿产勘查开发局, 济南 山东黄金矿业股份有限公司, 莱州 StateKeyLaboratoryofGeologicalProcesesandMineralResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China 2 ShandongProvincialBureauofGeologyandMineralResources,Jinan250013,China 3 ShandongGoldMiningStockCo,Ltd,Laizhou261400,China 收稿, 改回 YangLQ,DengJ,WangZL,ZhangL,GuoLN,SongMCandZhengXL 2014 Mesozoicgoldmetalogenicsystem ofthe Jiaodonggoldprovince,easternChina ActaPetrologicaSinica,30(9): Abstract JiaodongPeninsulaisthemostimportantgoldconcentrationareaofChina,morethan150golddepositswithinithave beenfoundandtheprovengoldreservesaddupto4000tons Theamountofgolddepositsandgoldresourcearehuge,goldoccurence andmineralizationtypevarywiththewidelydistributedgolddeposits,however,themetalogenicgeodynamicsbackground,ore host rockenvironment,goldoccurenceconditionsandmetalogeniccharacteristicsareidenticalasawhole:(1) Jiaodongareaisan endogenichydrothermalgoldconcentrationareaconsistingofprecambrianbaserocksandultra highpresure(uhp)metamorphic rocks,tectonismandmagmatismhappenedfrequentlyinmesozoic,130~110magoldmetalogeniceventsoccured2000myrorsolater thantheregionalmetamorphism;(2)regionalgoldmetalogenicsystem formedintheearlycretaceouscontinental marginextension tectonicbackground,large scalegoldmetalogeniceventshappenedintheprocesofregionalnw extensionchangingtoneextension folowedbytheneecompresion,whichcorespondedtothelithospherereductionineastchina,northchinacratondestructionand thepeakofcontinentalrifting;(3)golddepositsclusteredaroundthennelinglong,queshanandkunyushanmetamorphiccore complexes,mainlyalongtheregionalne NNEdetachmentfaultsdevelopingalongthecontactzoneofPrecambrianmetamorphicrocks andmesozoicgranites;(4)theore controlingfaultbeltswentthroughtheearlyductile britledeformationandlatebritledeformation structuresuperposition,extendedinsmooth outwaveformsin3dspaceandcontroledthelateraltrendingandsubsectionenrichmentof goldorebodies;(5)themineralizationtypesmainlyincludeclasticaltered(breccia)rocktype,(sulfide )quartzveintypeand compoundvein belttype,textureslikethecrushtexture,crystaline granulartexture,interstitialtextureandstructureslikethe diseminatedstructure,veinstructure,masivestructure,crumbystructureareabundantintheorerocks,whichindicatestheore formingenvironmentchangedfrom ductile britleconditionstobritleconditions;(6) metalicmineralsmainlyincludepyrite, chalcopyrite,galenaandsphalerite,non metalicmineralsmainlyincludequartz,sericite,potash feldsparandcalcite;goldminerals mainlyincludetheelectrum,naturalgoldandasmalamountofküstelite,whichmainlyoccurinthefracturesofpyritesandquartzin theformofvisiblegold,leserincrystalgapandasinclusions;hydrothermalalterationtypesmainlyincludepyritization,silicification, sericitizationandcarbonatation;ore formingelementsmainlyconsistoftheau Ag( Cu Pb Zn) asemblage;thealterationand mineralizationasemblagementionedaboveshowthecharacterisicsofmesothermal epithermalasemblage;(7)ore formingfluidscame fromboththecrustandmantleandaremainlythecrustsourcemetamorphicfluids;metalogenicmaterialsderivedfromtheprecambrian metamorphicbasementrockmaswhichreactivatedinthemesozoic,minglingwithasmalamountoftheshalowcrustalandmantle components TheconsistencyofregionalmetalogeniccharacteristicsindicatethattheEarlyCretaceouslarge scalegoldmetalogenesis injiaodonggoldconcentrationareaiscontroledbytheuniformgeologicalevents,andthegoldmetalogenesisbelongstoanepigenetic 本文受国家自然科学基金项目 ( ) 国家科技支撑计划课题 (2011BAB04B09) 教育部新世纪优秀人才支持计划 (NCET ) 和地质过程与矿产资源国家重点实验室开放课题 (GPMR201307) 联合资助. 第一作者简介 : 杨立强, 男,1971 年生, 教授, 博士生导师, 主要从事矿床学及矿产普查与勘探的教学和科研,E mail:lqyang@cugb.edu.cn

2 2448 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) mesothermal epithermalhydrothermalveingoldmetalogenicsystem Thesegolddepositshaveobviouscharacteristicofspatio temporal clusterdistributionandliemainlyalongthecontactzonesofdiferentlithofaciesaroundthreemetamorphiccorecomplexes Fromwest toeast,thegoldmineralizationagechangesfrom oldertonewer Therefore,threegoldsubsystemscanbedivided,whicharethe alteredrock quartzveintypeinjiaobeiuplift,thesulfide quartzveintypeinsuluuhpmetamorphicbeltandthealteredbrecciatype innorthmarginofjiaolaibasin Themineralizationstylechangesfromdiseminated veinlet,veinlet stockworkandquartzveintype,to sulfide quartzveintype,toalteredbrecciatype Thetextureandstructureoforesarecharacterizedbyveinlet diseminatedstructure dominated,tobandstructureandcombstructure,andthentobrecciastructure,indicatingmineralizationoccuredrespectivelyin britle ductiletransformationzone(ca 15kmdeep),abritleextension shearfaultzone,andabritlebrecciazone(ca 5kmdeep) Thedecreaseofthesizeandstrengthofalterationandmineralization,andtheincreaseofshalowcrustalcomponentsinmetalogenic materials,mayberelatedtothedeposits locationwhichismoreandmorefarawayfrom thesourcearea Theore formingp T conditionsgradualydecreased and themeteoricwaterand/orbasin brineratioin theore formingfluid gradualyincreased, respectively,whichcorespondstotheshalowermetalogenicdepthandmoreandmoreextendedtrendingmineralizationtectonic environment Altheregionalregularchangesofmetalogeniccharacteristicsreflectacrustalcontinuum metalogenicindiferent verticaldepthofcrust,betweenthedetachmentfaultductile britletransitionzoneandthebritlebrecciazone Mesozoicgold metalogenicsystemofthejiaodonggoldprovinceisdistinctfromtypical intrusion relatedgolddeposit, orogenicgolddeposit or otherknowngolddeposittypearoundtheglobe,andcan tbeclasifiedintotheknownmetalogenicmodel Toreasonablyexplainthe uniquegeodynamicbackground,environmentofore hostrockandmineralizationcharacteristics,weputforwardthenewunderstanding ofthe Jiaodongtype golddepositandmetalogenicmodel WeconcludethattherolbackofancientPacificIzanagisubductionplate maybethemaindrivemechanismleadingtolarge scalerevitalizingofthemetalogenicmaterialsinregionalprecambrianmetamorphic basementrockmas,andore formingfluidsmainlycamefrommetamorphicdehydrationofthesubductingplate GoldismainlyinAu (HS) 2 - complexandtransportedalongdetachmentfaultsystem inorefluids Thetectonicspaceincreasessharplyaswelasthe metalogenictemperatureandpresuredecreasessuddenlyaroundthebritle ductiletransformationzoneofdetachmentfaultsystemand britlebrecciazone Therefore,CO 2 andh 2 SlosingfromtheorefluidsandsulfidationleadstoastabilitydecreasingofAu(HS) 2 - andothergoldcomplexes,andsubsequentlarge scalegoldprecipitation Keywords Continental marginextension;reactivationofore controlingfault;crustalcontinuum metalogenicmodel;gold metalogenicsystem;jiaodong,eastchina 摘要胶东是我国最重要的金矿集区, 其内已发现金矿床 150 余处, 探明金资源储量 4000 余吨 虽然其金矿床数量众多 资源储量巨大 分布地域广泛 产出空间各异 矿化类型多样, 但它们的成矿地球动力学背景 赋矿围岩环境与产出条件及其成矿作用特征总体一致 :(1) 胶东是一个主要由前寒武纪基底岩石和超高压变质岩块组成 中生代构造 岩浆作用发育的内生热液金矿集区, 约 130~110Ma 的金成矿事件比区域变质作用晚约 2000Myr;(2) 区域金成矿系统形成于早白垩世的陆缘伸展构造背景, 大规模金成矿事件发生在区域 NW 向伸展转换为 NE 向伸展后的 NEE 向挤压变形作用过程中, 对应于中国东部岩石圈大规模减薄 华北克拉通破坏和大陆裂谷作用的高峰 ;(3) 金矿床群聚于 NNE 向玲珑 鹊山和昆嵛山变质核杂岩周边, 主要沿前寒武纪变质岩与中生代花岗岩体接触带形成的区域 NE NNE 向拆离断层带分布 ;(4) 控矿断裂带经历了早期的韧 脆性变形和晚期的脆性变形构造叠加, 在三维空间上呈舒缓波状延展, 控制了金矿体的侧伏和分段富集 ;(5) 矿化样式以破碎带蚀变 ( 砾 ) 岩型 ( 硫化物 ) 石英脉型和复合脉带型为主, 矿石普遍发育压碎 晶粒状和填隙结构, 浸染状 细脉浸染状 网脉状 脉状 团块状和块状构造, 反映其形成于韧 脆性 脆性变形环境 ;(6) 矿石中金属矿物以黄铁矿 黄铜矿 方铅矿和闪锌矿为主, 非金属矿物以石英 绢云母 钾长石 斜长石和方解石为主 ; 金矿物以银金矿和自然金为主 含少量金银矿, 主要以可见金的形式赋存于黄铁矿和石英裂隙中 含少量晶隙金和包体金 ; 热液蚀变主要为黄铁矿化 硅化 钾长石化 绢云母化和碳酸盐化 ; 成矿元素为 Au Ag( Cu Pb Zn); 呈现出中 低温蚀变矿化组合特征 ;(7) 成矿流体为壳 幔混合来源, 以壳源变质流体为主 ; 成矿物质总体来源于中生代活化再造的前寒武纪变质基底岩石, 并混入了少量浅部地壳和地幔组分 这种区域成矿特征的一致性, 表明胶东金矿集区早白垩世大规模金成矿作用受控于统一的地质事件, 属于后生的中 低温热液脉金成矿系统 这些金矿床具有明显的时空群聚分布特征, 主要沿三个变质核杂岩周边的岩相接触带产出, 且自西向东, 金成矿作用年龄由老变新 据此, 可划分为胶北隆起蚀变岩 石英脉型 苏鲁超高压变质带硫化物 石英脉型和胶莱盆地北缘蚀变砾岩型三个金成矿子系统 其矿化样式由浸染 细脉 细脉 网脉型和石英脉型 硫化物 石英脉型 蚀变 ( 角 ) 砾岩型变化, 矿石结构 构造以细脉浸染状构造为主 环带结构与梳状构造 角砾状构造为特色, 反映其成矿作用分别发生于脆 韧性转换带 ( 约 15km) 脆性张剪性断裂带 脆性角砾岩带 ( 约 5km) 环境 ; 矿化 蚀变规模和强度逐渐减弱, 成矿物质中浅部壳源组分逐渐增多, 可能与其矿床定位空间越来越远离源区有关 ; 成矿温度和压力依次降低 成矿流体中大气降水和 / 或盆地卤水贡献逐渐增大, 与其成矿深度越来越浅 成矿构造环境越来越偏张性的变化趋势一致 这种成矿特征的区域规律性变化反映至少在拆离断层韧 脆性转换带附近 脆性角砾岩带之间的地壳剖面中 在不同的垂向深度上连续成矿 胶东中生代金成矿系统的上述特征明显区别于典型的 与侵入岩有关的金矿 和 造山型金矿, 也不同于全球其它已知的金矿床类型, 不能被已有成矿模式所涵盖 为合理解释胶东中生代金成矿系统独特的地质与成矿特征, 我们提出新的 胶东型金矿 成矿模式, 指出古太平洋 Izanagi 俯冲板片的回转作用可能是引起区域前寒武纪变质基底岩石中成矿物质大规模活化再造的主要驱动机制, 成矿流体主体来源于

3 杨立强等 : 胶东中生代金成矿系统 俯冲板片变质脱水, 金可能主要以 Au(HS) 2 络合物的形式在流体中沿拆离断层系输运, 在韧 脆性转换带附近 脆性角砾岩 - 带, 由于构造空间急剧增大 成矿流体的温度和压力突然降低,CO 2 H 2 S 逸出和硫化作用导致 Au(HS) 2 等金络合物失稳分解, 金大规模沉淀富集成矿 关键词陆缘伸展 ; 断裂构造复活 ; 地壳连续成矿模式 ; 金矿系统 ; 胶东中图法分类号 P 引言 中国是黄金生产与消费大国,2007 年黄金产量为 t 消费量为 t, 到 2013 年产金 t 消费量则高达 t, 连续七年位居世界第一 胶东是我国最重要的黄金基地, 探明黄金资源储量超过 4000t, 约占全国的 1/3; 年黄金产量约占全国的 1/4 连续 39 年居全国之首 (Yangetal.,2014) 胶东金矿集区也被视为全球唯一晚于赋矿围岩几十亿年而发生巨量黄金工业聚积的地区 (GoldfarbandSantosh,2014) 国外典型造山型金矿床的产出主要与洋壳俯冲的陆缘增生背景有关, 形成于区域变质作用之后 20~200Myr 的构造 岩浆热事件中 (Goldfarbetal., 2001,2005) 而胶东截然不同, 它是一个主要由前寒武纪基底岩石和超高压变质岩块组成 中生代构造 岩浆作用发育的内生热液金矿集区, 约 130~110Ma 的金矿成矿事件比区域变质作用晚约 2000Myr(Dengetal.,2003a, 邓军等, 2006;Yangetal.,2007,2014), 其成矿背景与产出环境及成矿作用在全球金矿中独具特色 (GoldfarbandSantosh, 2014), 显著区别于世界范围已知典型造山型金矿成矿系统 (Goldfarbetal.,1998,2014;Grovesetal.,1998,2000; 邓军等,2010,2011,2014; 杨立强等,2010,2011), 也不同于区域同时代其他类型矿床 ( 如中国大陆斑岩型矿床 中国东部矽卡岩型金矿床和浅成低温热液型金矿床 ) 长期以来, 对胶东金矿进行了大量地质 地球物理和地球化学科研与探查工作, 取得了丰硕成果, 积累了大量有价值的数据资料, 为进一步深入研究奠定了坚实基础 ( 邓军等,2004,2005, 2006;Dengetal.,2000,2003a,b,2014; 杨立强等,2000, 2006; 宋明春等,2010), 然而逼近客观实际的成矿规律和成矿理论尚未被揭示, 亟需深入研究 因此, 为了深化对胶东金矿成矿背景与产出环境及其成矿作用的科学理解, 本文在大量相关研究基础上, 系统剖析了其区域成矿特征, 厘定了其成矿背景与金矿产出环境, 探讨了其成矿作用过程与成因机制, 以期为揭示其成矿规律 厘定矿床类型, 以及为在胶东和类似地区发现新的金矿资源提供理论依据 (Yangand Badal,2013;GoldfarbandSantosh,2014) 2 成矿地质背景 2 1 区域岩石建造胶东半岛位于华北克拉通东南缘, 以郯庐断裂带为界与 鲁西地区相邻, 由胶北地体和苏鲁地体两个构造单元组成 ( 图 1) 苏鲁地体为大别 苏鲁超高压变质带的北东缘, 由元古界地体于 240~220Ma 变质形成 (Ayersetal.,2002) 古元古界角闪岩和花岗质片麻岩出露于苏鲁地体最南缘的海阳所等地 (Liouetal.,2006), 而 800~700Ma 的花岗质片麻岩广泛出露于威海 荣成和文登地区 ( 图 2; 王沛成和安郁宏, 1996) 胶北地体包括北部的胶北隆起和南部的胶莱盆地, 前者赋存了胶东 90% 以上的金矿床 该区前寒武基底主要为新太古代胶东群和英云闪长岩 奥长花岗岩 花岗闪长岩 (TTG) 片麻岩, 古元古代粉子山 / 荆山群和新元古代蓬莱群变质 沉积岩序列 (Walisetal.,1999;Tangetal.,2007) TTG 片麻岩出露于胶北隆起中部, 其原岩年龄约 2 9~1 9Ga(Tang etal.,2007,2008;jahnetal.,2008), 角闪岩相 麻粒岩相变质年龄约 1 8~1 7Ga( 图 2;Zhaietal.,2000;Faureet al.,2003) 胶莱盆地是白垩纪伸展盆地, 上覆早白垩世莱阳群砂质砾岩和富钙页岩, 晚早白垩世青山群玄武岩 安山岩 粗面岩和凝灰岩, 晚白垩世王氏群砂质砾岩和粉砂岩 ( 图 2; 任凤楼等,2008) 侵入前寒武纪基底变质岩的中生代花岗岩类主要有四期, 分别是晚三叠世后碰撞花岗岩 晚侏罗世钙碱性花岗岩 早白垩世中期高钾钙碱性花岗岩和早白垩世晚期碱性花岗岩, 金矿床主要赋存在晚侏罗世和早白垩世中期高钾钙碱性花岗岩中 ( 图 1) 晚三叠世后碰撞花岗岩包括石岛正长岩 花岗质杂岩体 (Chenetal.,2003;Yangetal.,2005), 为幔源岩浆岩 (Song etal.,2003; 郭敬辉等,2005), 在约 15km 深处侵位于苏鲁超高压变质岩之中 ( 曾令森等,2007), 形成于华北 扬子陆陆碰撞后约 215~205Ma 的伸展跨塌阶段 (Chenetal.,2003; 郭敬辉等,2005) 晚侏罗世钙碱性花岗岩呈东西向展布, 横跨胶北隆起和苏鲁地体, 多呈大岩基产出, 组成玲珑 昆嵛山 鹊山和文登 4 个杂岩体 ( 李兆龙和杨敏之,1993) 岩体组成包括黑云母二长花岗岩 二长闪长岩 石英闪长岩和花岗闪长岩 其岩浆来自新太古代下地壳部分熔融 (Houetal.,2007), 侵位深度为 25~30km(ZenandHammarstrom,1984; 陈光远等, 1996) SHRIMP 和 LA ICP MS 锆石 U Pb 年龄数据主要集中于 165~150Ma 之间 (Wangetal.,1998; 郭敬辉等, 2005) 深成的同构造晚侏罗世岩体结晶于挤压变形期, 并作为变质核杂岩的一部分在白垩纪伸展期隆升 这些边界

4 2450 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) 图 1 胶东金矿集区大地构造位置 (a) 与金矿床分布地质图 (b)( 据 Yangetal.,2014 修改 ) Fig.1 SketchmapofgeologyofJiaodongandshowingdistributionofmaingolddeposits(modifiedafterYangetal.,2014) 相对平滑的地质体以强变形 边缘糜棱岩化 核部块状和正断层位移处有高应变带为特征 玲珑侵入岩在玲珑变质核杂岩东缘逐渐过渡到胶东群高级变质混合岩化花岗岩, 与深源侵入岩和混合岩一起被归并为晚侏罗世玲珑变质核杂岩下盘 (Charlesetal.,2011), 而拆离断层活动时间至少发生在 143~128Ma 之前 (Charlesetal.,2013) 郭家岭型似斑状花岗闪长岩是典型的早白垩世中期高钾钙碱花岗岩 ( 图 1), 由超过 12 个东西向排列的岩体组成, 主要包括三山岛 上庄 北截 丛家和郭家岭等岩体, 从西到东成分具有由花岗岩 花岗闪长岩 碱性岩变化的特征, SHRIMP 和 LA ICP MS 锆石 U Pb 年龄为 132~123Ma(Wang etal.,1998;wangetal.,2014a), 与胶北隆起金矿床时空关系密切, 为主要赋矿围岩之一 岩石学和地球化学数据指示郭家岭型岩体由下地壳前寒武纪变质基底岩石部分熔融形成, 侵位过程中可能受到上地壳物质混染 (Wangetal., 2014a; 刘跃等,2014) 由 Q Ab Or 相图和矿物压力计得出这些岩体形成温度 压力和侵入深度分别是 655~ ~350MPa 和 5~13km( 陈光远等,1993; 林文蔚和殷秀兰, 1998) 早白垩世晚期发育碱性花岗岩和高钾中性 铁镁质岩脉, 锆石 SHRIMPU Pb 年龄为 125~90Ma( 郭敬辉等,2005; 张田和张岳桥,2007) 由于岩石圈减薄, 此时侵入岩由壳 / 幔物质混合而形成 (Yangetal.,2003), 岩浆源以亏损地幔为主 该期的伟德山深成岩体就位于苏鲁地体北东边缘, 侵 位深度约 30km(Songetal.,2003) 2 2 区域构造格架区域构造主要包括 EW NE NNE 和 NW NNW 向构造系统 ( 图 1) 金成矿作用主要受控于 NE NNE 向断裂构造 (Dengetal.,2008,2009,2011; 杨立强等,2014), 具体阐述如下 EW 向构造 EW 向构造主要表现形式为古老基底褶皱及与之伴生的断裂构造, 它们共同组成东西向褶断带 其形成与早中生代华北与扬子陆陆碰撞造成的南北向挤压作用有关, 与大别 苏鲁超高压变质岩同时形成 (Zhangetal.,2007) 栖霞复式褶皱是胶北地体 EW 向构造的主体, 总体为陡倾紧闭线性褶皱, 两翼开阔, 南翼倾向 156 ~180, 倾角 45 ~75, 北翼倾向 5 ~40, 倾角 45 ~85 与褶皱伴生的 EW 向断层保存得相对较差, 多被后期断裂复合 牵引和改造 被改造了的 EW 向断裂控制了区域 EW 向晚侏罗世岩体产出, 金矿床主要群聚产于 EW 向断层和 NNE 向构造交汇处 ( 图 1) 此外, 胶莱盆地北缘在盖层中生界莱阳组砾岩与基底古元古界荆山群变质岩接触带附近, 发育一系列低角度层间滑动断层, 总体呈近 EW 向展布, 控制了区域蚀变 ( 角 ) 砾岩型金矿床的产出 如沿盆地东北缘郭城 辽上 蓬家夼 发云夼 谭家 南地口一线的层间滑动断层控制了乳山蓬家夼 牟平发云夼等金矿床的产出 其中, 蓬家夼地区低角度层间滑动

5 杨立强等 : 胶东中生代金成矿系统 2451 图 2 胶东各构造单元岩石建造关系图解 Fig.2 Diagrammaticsketchofrockasemblagesinthe threetectonicunitsofjiaodong 断层西段走向为 290 ±10 倾向 SW, 东段为 75 ~90 倾向 SE, 倾角 5 ~50 构造带长约 5000m, 宽 20~300m 顶盘岩性为含石墨斜长片麻岩, 该层岩石多被挤压破碎, 有弯转褶曲现象 底盘岩性为硅化长英质碎粉岩 豆状长英质碎裂岩 透镜状长英质碎裂岩 糜棱岩 岩石硅化强烈, 局部可见星点状黄铁矿, 金矿体即赋存于此构造带内, 为区内主要控矿构造 在盆地西北缘的莱西和平度地区也发育低角度层间滑动断裂, 控制了平度大庄子等金矿床的产出 ( 张连昌等, 2002) NE NNE 向构造 NE NNE 向断裂是主控矿构造, 它们被认为是郯庐断裂带的次级断裂 (Goldfarbetal.,2001) 郯庐断裂带被认为是晚侏罗世发育于中国东部的左行走滑断层, 早白垩世演化为右行剪切断层并控制胶莱拉分盆地的形成 ( 图 1;Zhuet al.,2010) NE NNE 向断裂以约 35km 的间隔彼此平行均匀分布于胶东半岛, 自西向东分别是三山岛 焦家 招平 栖霞 牟平 即墨和牟乳断裂带 ( 图 1), 胶东几乎所有的探明金储量都与这些断裂带有关 ( 邓军等,2006) 已有研究表明这些断裂为长寿断裂, 中生代变形作用可分为四个阶段 (Deng etal.,2003a), 例如牟平 即墨断裂带晚侏罗世经历左行走滑挤压转换 早白垩世金成矿时遭受拉张或拉伸转换 晚白 垩世和古近纪为右行走滑拉伸转换 ( 张岳桥等,2007) 三山岛断裂带位于莱州湾东岸, 沿花岗岩与胶东群地层接触带发育, 长约 11km, 宽约 50~200m, 呈不规则带状展布, 沿走向呈舒缓波状弯曲, 走向约 40, 倾向南东, 倾角 35 ~ 45, 部分地段陡立 断裂带局部迁就东西向构造, 走向约 80, 由碎裂岩和糜棱岩系列组成, 主裂面连续, 沿其发育有 10~30cm 的灰白色断层泥, 总体属压剪性质 三山岛 仓上 新立金矿床赋存于该断裂带中 ( 邓军等,2010) 焦家断裂带位于三山岛断裂以东约 15km, 长约 50km, 宽几十至几百米, 最大宽度 1000 余米, 沿中生代花岗岩与胶东群地层接触带展布, 局部切穿岩体 其下盘发育一系列与之近平行的伴生断裂, 如河西 侯西和望儿山断裂等 ( 图 1) 焦家断裂带主裂面稳定 连续, 沿走向和倾向均呈舒缓波状展布, 分支复合 膨胀夹缩现象明显, 形成巨大的断裂破碎带 新城以北走向 60 ~80, 倾向北西 ; 新城以南走向 40, 倾向北西, 倾角 30 ~45 新城 东季 红布 焦家 马塘 寺庄等金矿床赋存于该断裂带中 沿焦家断裂带主断面发育有 10~30cm 厚的灰白色及灰黑色两种断层泥, 连续 稳定, 局部发生小褶皱 断裂带内部具有明显的分带结构, 由中心向两侧依次发育断层泥砾带 挤压片理带 构造透镜体带 密集裂隙带和稀疏裂隙带 该断裂带具有多期活动的特点, 根据断裂带总体延伸特点及伴生和派生构造, 成矿前表现为压剪性变形特征 ; 成矿期构造表现为继承性和新生性, 不同阶段的矿化叠加, 岩石脆性破裂及含矿次级断裂的发育, 使得矿脉形态及容矿裂隙表现为张剪性特征 ; 成矿后构造行迹保留较完整, 断层泥 断面上的斜冲和水平擦痕 构造透镜体的出现, 反映成矿后为压剪性变形特征 ( 邓军等,1996,2000) 招平断裂带南起平度市, 向北经招远, 到蓬莱以东入海, 沿 NE 方向延长 100 余千米 总体来看, 断裂以西为中生代花岗岩, 断裂以东为胶东群和荆山群变质岩类 ; 在破头青地段, 断裂带沿滦家河岩体与玲珑岩体的接触面延伸 断裂带总体展布方向为 NE30 ~40, 局部向东或向西偏转, 倾向东, 倾角 30 ~50 玲珑 台上 阜山 九曲 大尹格庄 夏甸和旧店等金矿床赋存于该断裂带中 根据其构造形迹可以判断该断裂具有复杂的演化史且以左行剪切为主, 早期以左行韧性剪切为主, 晚期主要以脆性变形为主, 经历了左行张剪 右行剪切 左行压剪等多次活动 ( 高帮飞等,2007; Yangetal.,2007) 牟平 即墨断裂带位于胶莱盆地东部, 将盆地分割成两部分, 由大致平行 间距近于相等的一系列断层和所夹断块组成, 由西向东主要断裂包括桃村 东陡山 郭城 即墨 朱吴 店集 海阳 青岛等断裂 该断裂带总体走向 NE40 ~50, 宽达 40~50km, 纵贯胶东半岛中部, 规模宏大, 长达 335km 断裂带中部和南部主要出露青山组和王氏组, 北部则大面积出露莱阳组, 在郭城附近出露粉子山群 断裂带内部多处出露燕山期花岗质岩体, 在岩体周围莱阳组和青山组下部地层发生接触变质作用, 断层多为正平移断层, 也有逆平移断层

6 2452 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) 蓬家夼和发云夼等金矿床赋存于该断裂带中 桃村 东陡山断裂在断裂带北部发育, 其断面东倾, 为正平移断层 郭城 即墨断裂延伸较长, 其北段 ( 郭城段 ) 断面西倾, 为正平移断层, 中段断面东倾, 为逆平移断层, 南段 ( 即墨段 ) 性质不明 朱吴 店集断裂向北进入黄海, 其北段在胶北隆起区和南段店集附近为东倾正平移断层, 而中段为西倾正平移断层 海阳 青岛断裂在中段王村地区发生弯曲, 北段和中段为东倾正平移断层 四条断裂均为左旋平移断层, 累加水平滑距约 60km 各主要断裂在莱阳期和青山期主要表现为张性正断层, 王氏期及其以后主要表现为左旋平移断层 ( 戴俊生等, 1995; 陈书平等,1998) 牟乳断裂带主要发育于昆嵛山杂岩体中, 由 4 条 NNE 向相互平行 等距分布的压剪性断裂组成, 由东到西分别为 : 王格庄 冯家断裂 将军石 金青顶断裂 金牛山断裂和牟平 塘家沟断裂 这些断裂总体走向 NE15, 倾向 SE 或 NW, 一般情况为陡倾斜, 倾角 60 ~85, 断裂带大多被含金石英脉所充填 依据断裂带总体展布的特点及伴生 派生构造的性质, 该断裂主体表现为压剪性 在成矿期这些断裂表现了继承性和新生性, 特别是成矿地段表现为张性的特点, 显示矿体的形成与断裂的局部张性活动有关 ( 李旭芬等,2010) 金青顶和邓格庄等金矿床赋存于该断裂带中 NW 向构造 NW 向断裂主要分布于胶西北地区, 总体展布方向为 300 ~330, 倾向 NE 或 SW, 倾角 60 ~80, 延伸长几到几十千米, 宽几到几百米, 沿断裂走向及倾向有明显的波状起伏变化 断裂带中构造岩发育, 主要由碎裂岩 角砾岩 断层泥等组成, 不同地段构造岩的发育程度不同 根据断裂带内部结构和主 支断裂的组合关系, 认为属左行压剪性质, 切割含矿蚀变带 金矿区内常发育 NW 向断裂, 规模较小, 一般切穿 NE NNE 向断层, 形成于主期金成矿作用之后的挤压事件 ( 邓军等,1996,2010), 仅控制局部晚期银矿化 NWW 向大尹格庄断裂错断 NE NNE 向招平断裂带, 导致不同性质流体沿断裂带交汇处混合而发生银多金属叠加成矿作用, 就是一个明显的 NW 向断裂控矿的例子 (Yangetal.,2009,2014) 3 区域成矿特征 胶东金矿集区已发现金矿床 151 处, 累计探明黄金资源储量约 4000t( 图 1) 它们主要分布在胶北隆起, 尤其是大型 超大型金矿床绝大多数位于该区, 苏鲁超高压变质带和胶莱盆地中的金矿床以中 小型为主, 金矿化类型与产出特征也具有明显的区域变化 3 1 胶北隆起金成矿系统胶北隆起金矿床严格受主要发育于胶东群变质岩与中生代花岗岩岩性接触界面 局部穿切中生代花岗岩的区域 NE NNE 向断裂带控制, 自西向东发育三山岛 焦家 招平 栖霞四条近平行 等间距 ( 约 15km) 的金矿带 ( 图 1;Yanget al.,2014) 以沿前寒武纪变质岩与中生代花岗岩接触带产出的焦家 新城 三山岛金矿床为代表的蚀变岩型矿床为主, 含部分产于中生代花岗岩内部的以玲珑金矿床为代表的石英脉型和复合脉带型金矿床, 它们分别受控于区域缓倾斜的韧 脆性叠加断裂带及其下盘花岗岩穹隆边缘的高角度张性断裂 ( 图 1) 在紧靠区域断裂带下盘受到广泛的碎裂变形和热液蚀变作用, 往往形成浸染型 细脉型金矿床 ( 体 ), 称之为焦家式破碎带蚀变岩型金矿 ( 邓军等,2006) 该类型金矿床( 体 ) 受区域断裂带 碎裂岩带 ( 局部片理化带 ) 和蚀变带复合控制, 矿体数量较少, 单个矿体规模较大, 产状稳定, 矿体与主裂面总体走向一致, 而主裂面上往往无工业矿体 数个矿体断续产出于破碎蚀变带中, 其中主矿体占总储量的绝大部分 根据矿脉穿插关系与矿物共生组合, 可将胶北隆起金矿床成矿作用划分为乳白色石英 粗粒黄铁矿 绢云母 (Ⅰ) 烟灰色石英 细粒黄铁矿 (Ⅱ) 石英 多金属硫化物 (Ⅲ) 和石英 方解石 (Ⅳ) 四个阶段 (Wangetal.,2014b) 大尹格庄等金矿床成矿晚阶段银矿化相对发育 (Yangetal.,2014), 石英 多金属硫化物 (Ⅲ) 阶段可进一步分为金 石英 多金属硫化物与银 石英 多金属硫化物两个亚阶段 乳白色石英 粗粒黄铁矿 绢云母 (Ⅰ) 阶段, 浸染状 面型金矿化范围很大而强度较弱 ; 烟灰色石英 细粒黄铁矿 (Ⅱ) 和石英 多金属硫化物 (Ⅲ) 阶段, 细脉状金矿化发育, 范围集中而强度较强, 往往叠加于先成金矿化之上, 形成富矿柱 ; 石英 方解石 (Ⅳ) 阶段金矿化相对不发育 该类型金矿床矿石品位相对较低, 但变异性较小, 一般不具特高品位 次级羽状裂隙往往控制了脉状矿体产出, 尽管其数量较少, 但对矿石品位变异有重要影响 石英脉型金矿床 ( 体 ) 指多阶段含金硫化物叠加于规模较大的石英脉的有利构造部位而形成的矿床 ( 体 ), 主要矿体不超越石英脉 ( 邓军等,2006) 次级断裂带控制石英脉, 而石英脉的形态 规模及其中的更次级断裂带联合控制矿体 ; 矿体数量多, 但单个矿体规模小 ; 矿石品位相对较高, 但变异性较大, 具有特高品位 ;Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 阶段矿化齐全,Ⅰ 阶段石英脉巨大 ; 围岩蚀变以线型蚀变为主 ; 矿体垂向空间出露标高大 远离区域断裂带的次级脆性断裂 裂隙系统, 常可充填为细脉 网脉状矿体, 称之为复合脉带型金矿 ( 邓军等, 1996) 该类型金矿体由一个主断裂带控制的主要矿脉和多个次级断裂带控制的支矿脉以及星散状矿体共同组成彼此相连的矿脉组合, 其整体形态呈网脉状, 它们受同一构造应力场中同序次 不同级别的构造组合控制 主裂面产状变化处 裂隙宽度膨大处 主 次级裂隙穿切或衔接处, 是矿体产出部位, 其它地段为无矿地段, 矿体数量及规模介于石英脉型和浸染细脉带型之间, 矿体出露标高中等 矿石品位小于石英脉型, 大于浸染细脉带型 ;Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 阶段矿化齐全,

7 杨立强等 : 胶东中生代金成矿系统 2453 围岩蚀变为线型 面型 其断层应变强度小, 分带结构相对较差, 成矿强度小 胶北隆起金矿床围岩蚀变发育, 蚀变类型多 范围广, 强度大 蚀变分带显著, 主要发育有黄铁矿化 硅化 绢云母化 钾长石化和碳酸盐化 ( 王中亮,2012) 其中以硅化 绢云母化和黄铁矿化与金矿化关系最为密切 在紧靠区域断裂带下盘蚀变形态 规模 产状与断裂带产状一致, 蚀变均匀强烈 规模大, 蚀变带宽度由几十米到几百米不等 不同岩性接触部位, 蚀变具有不对称发育特征, 如焦家断裂带下盘寺庄金矿床以北地区, 紧邻断裂带下盘为黄铁绢英岩化碎裂岩带, 下盘由内向外依次为黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带 黄铁绢英岩化花岗岩带 钾化花岗岩带 ; 断裂带上盘由内向外依次为绢英岩化斜长角闪质碎裂岩带 绢英岩化斜长角闪岩带 ; 相同岩性内部断裂带上 下盘蚀变往往对称发育, 即紧邻断裂带两侧为黄铁绢英岩化碎裂岩带, 向外 ( 即上 下盘 ) 依次为黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带 黄铁绢英岩化花岗岩带 钾化花岗岩带 远离区域断裂带的次级脆性断裂上下盘蚀变对称发育, 规模较小, 一般为一到数米, 蚀变自中间的绢英岩化带, 向断层上下盘逐渐过渡为硅化带和钾化带 绢英岩化蚀变带和钾化蚀变带之间局部可见硅化带, 宽几米到十几米不等, 但硅化蚀变往往与绢云母化蚀变密不可分, 共同组成绢英岩化蚀变带 碳酸盐化蚀变往往叠加在早期绢英岩化蚀变之上, 发育在节理和裂隙中 胶北隆起金矿床的矿石结构构造复杂, 主要为压碎结构 晶粒状结构 填隙结构 溶蚀结构 交代残余结构和乳滴状结构 ; 常见矿石构造为浸染状 细脉浸染状 块状 脉状和网脉状, 其次为角砾状 皮壳状和蜂窝状, 皮壳状和蜂窝状构造主要发育于地表氧化带中 ( 邓军等,2010) 四条金矿带矿物组合总体类似, 脉石矿物主要为石英 绢云母 钾长石 斜长石和方解石等 ; 矿石矿物主要为黄铁矿, 其次为黄铜矿 方铅矿 闪锌矿 磁黄铁矿和毒砂等, 含有少量褐铁矿 磁铁矿 硫铋铜矿 辉碲铋矿 碲铋矿 黝铜矿和辉铜矿等 此外, 三山岛金矿带矿物组合中含有较多的毒砂和重晶石 焦家和招平金矿带, 矿石矿物种类多样, 偶见毒砂和重晶石发育 蓬莱 栖霞金矿带矿石矿物组成相对简单, 其中产在胶东群变质岩中的马家窑金矿床矿物组成独具特色, 主要有黑钨矿 白钨矿 电气石 磁铁矿 镁菱铁矿 辉钼矿 铁白云石 ( 翟建平等,1998), 显示出高温矿物组合特征 该区金矿床主要载金矿物是黄铁矿, 其次为少量的石英和其它硫化物 其中, 三山岛金矿带主要载金矿物为黄铁矿, 其次为毒砂和石英 ; 焦家 招平和蓬莱 栖霞金矿带主要载金矿物以黄铁矿为主, 其次为石英和少量黄铜矿 方铅矿等金属硫化物 矿石中金主要以自然金 银金矿和金银矿等矿物存在 其中, 三山岛和焦家金矿带金矿物主要为银金矿, 其次为少量自然金和金银矿 ; 招平金矿带金矿物以银金矿和自然金为主, 含有少量金银矿 ; 蓬莱 栖霞金矿带金矿物 主要为银金矿和自然金 金矿物呈自形 半自形 他形粒状 细脉状和不规则粒状以裂隙金 晶隙金和包体金的形式赋存 其中, 三山岛金矿带金主要以裂隙金 晶隙金和少量包体金的形式赋存 ; 焦家和招平金矿带各矿床主要金矿物主要以裂隙金 晶隙金和包体金的形式按不同比例赋存 ; 蓬莱 栖霞金矿带金矿物主要以裂隙金和晶隙金为主, 含有少量包体金 与矿物共生组合对应, 胶北隆起金矿床成矿元素以 Au 为主, 伴生有 Ag Cu Pb Zn Bi Fe S 等金属与非金属元素, 其中 Ag 和 S 通常能够作为有益元素综合利用 3 2 胶莱盆地北缘金成矿系统胶莱盆地北缘以蓬家夼为代表的蚀变砾岩型金矿床赋存于前寒武纪变质基底及中生代花岗岩与中生界盖层接触带附近, 明显受控于盆地边缘低角度层间滑动断层 ( 图 1) 该类型矿床具有不同于其他矿床类型的如下特征 ( 沈远超等,1998; 曾庆栋等,2000; 张连昌等,2000; 邹为雷等,2010): 1 金矿床产出于晚元古宙荆山群变质岩系与早白垩世莱阳组及中生代花岗岩接触带附近, 赋存于特定的层位中, 赋矿围岩主要为荆山群大理岩 含石墨片岩 片麻岩 变粒岩 斜长角闪岩 透辉岩 牧牛山和鹊山二长花岗岩以及莱阳组底部的厚层杂色砾岩等 ;2 矿床产于区域性拉分盆地的形成过程中, 矿体的产出严格受盆地边缘滑动断裂带这一特定构造环境的控制 ;3 控矿断裂具有先拉 后张 再剪切的独特演化过程, 矿体的形成和定位受控于区域性拉张 挤压 走滑应力场, 在平面上和剖面上呈轴向协调 大小不一的各种透镜体 ;4 围岩蚀变以黄铁矿化 硅化 绢云母化 绿泥石化和碳酸盐化蚀变为主, 偶见矽卡岩化蚀变, 绢云母化和钾长石化较其它地区金矿床相对较弱 蚀变砾岩型金矿体胶结物蚀变强烈, 具有一定空间分带性, 蚀变带中心硅化强烈 绢云母化发育, 向外逐渐减弱, 总体蚀变规模及强度均逊于胶北隆起主断裂下盘蚀变带 角砾硅化蚀变强烈, 但矿化较弱 5 矿体规模大 品位低 埋藏浅 易采选 ;6 矿化样式以发育于前寒武纪变质基底及中生代花岗岩与中生界盖层接触带附近蚀变砾岩型矿体为主, 存在部分发育于滑动破碎带上盘的石英脉型矿体, 两种矿化样式均受控于层间滑动破碎带 7 矿石以自形晶粒结构 压碎结构和角砾状 浸染状 团块状 网脉状和块状构造为主, 其中以广泛发育的角砾状构造区别于胶东其他地区金矿床, 显示张性成矿构造环境 胶莱盆地北缘金矿床矿物组合特征总体与胶北隆起类似 其中, 脉石矿物以石英为主, 其次为长石 方解石 绢云母 绿泥石等 矿石矿物以黄铁矿为主, 其次为闪锌矿 方铅矿 黄铜矿 磁黄铁矿等 主要载金矿物为黄铁矿, 石英次之, 还有少量黄铜矿 方铅矿和闪锌矿 金矿物主要以自然金 银金矿为主, 其次为金银矿 ; 并主要以晶隙金和裂隙金的形式赋存, 其次为少量包体金 根据矿脉穿插关系与矿物共

8 2454 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) 生组合, 可将胶莱盆地北缘金矿床成矿作用划分为乳白色石英 粗粒黄铁矿 绢云母 (Ⅰ) 烟灰色石英 细粒黄铁矿 (Ⅱ) 石英 多金属硫化物 (Ⅲ) 和石英 碳酸盐 (Ⅳ) 四个阶段, 与胶北隆起区一致 胶莱盆地北缘金矿床成矿元素组合为 Au Ag( Pb Zn Cu Fe S), 与胶东其它地区金矿床特征一致 目前在盆地内部尚未发现金矿床产出, 已经发现的该类型金矿床均产出于盆地北缘, 如乳山蓬家夼 牟平发云夼 平度大庄子金矿床等大 中型金矿床, 郭城 辽上 南地口和单城等小型矿床 ( 点 ), 表明盆地北缘具有重要的金矿资源潜力和可观的找矿前景 3 3 苏鲁超高压变质带金成矿系统苏鲁超高压变质带产出以中生代花岗岩内部区域高角度正断层中的乳山金青顶和牟平邓格庄金矿为代表的硫化物 石英脉型矿床, 个别矿床深部演化为蚀变岩型或石英脉与蚀变岩的复合型 ( 图 1) 米山断裂以东尤其是文登西北西院下一带, 主要为产在中生代花岗岩中的以罗家及西院下小型金矿床为代表的蚀变岩型金矿床 牟乳成矿带的主要控矿构造为近 SN 向断裂带, 这些断裂主要发育在昆嵛山杂岩体中 ( 图 1), 主体呈剪张性, 其旁侧与其平行的次级张性断裂中也往往有大型金矿体的产出 金矿体形态简单, 多数呈单脉状沿主断裂产出, 倾角一般较陡, 矿体延深大于延长, 向深部矿化好, 侧伏现象明显 区域金矿床 ( 体 ) 具有 NNE 向成带 NE 向成行的特点, 矿体定位受 NNE 及 NE 向断裂的联合控制, 位于已知矿床 NE 方向与相邻断裂带相交部位的金矿点, 是寻找类似金矿床的有利部位 ; 左行右阶式断裂弯曲部位的末端, 是寻找大型金矿床的有利地段 ( 谢宏远等,1999) 近年来, 在胶南群 BIF 建造与中生代花岗岩的接触带附近发现部分铜金矿床, 在三佛山斑状二长花岗岩中发现金 多金属矿床, 其定位受花岗岩侵位过程中形成的弧形和放射状构造控制, 其中放射状断裂控制着矿体分布, 弧形断裂控制着矿体侧伏 文登 威海成矿带是近年来在胶东半岛东端新发现的金矿带, 其内金矿床往往赋存于米山主断裂旁侧与之平行的次级断裂带内, 矿床规模一般比较小, 具有环绕花岗岩体边缘分布的特点 金矿化类型亦有一定的规律性分布, 其中在文登西北西院下一带, 主要产出蚀变岩型金矿 ; 在文登西南及南部, 均为石英脉型 ; 文登北及东北部则多是石英脉型, 部分为蚀变岩型金矿 ; 而在文登东部, 则有产出金银等多金属矿产的趋势 苏鲁超高压变质带金矿床主要发育黄铁矿化 硅化 绢云母化 钾长石化和碳酸盐化蚀变, 局部发育绿泥石化蚀变 蚀变具有明显的水平分带特征, 即自矿体向外围为绢英岩化, 然后依次是硅化和钾化蚀变 钾化带宽度可达十几米到几十米, 但硅化和绢云母化蚀变规模较小, 一般集中在矿体两侧 苏鲁超高压变质带金矿床矿石结构主要为晶粒状结构和压碎结构等 ; 构造主要为脉状 网脉状 梳状 块状 浸染状 和角砾状, 其中以梳妆构造较为发育, 显示张性成矿环境 载金矿物主要为黄铁矿, 其次为石英 黄铜矿 方铅矿 闪锌矿 毒砂和镜铁矿 除上述载金矿石矿物外, 还发育少量磁黄铁矿 褐铁矿 铜蓝 磁铁矿和白铁矿等金属矿物 脉石矿物以石英为主, 还含有绢云母 钾长石 斜长石 方解石 菱铁矿和少量重晶石等 毒砂和重晶石的出现说明其成矿温度相对较低 同时该区金矿床矿石矿物黄铁矿和脉石矿物石英普遍发育有环带 ( 李胜荣等,1994a,b), 指示成矿时为浅部动荡的开放环境 金矿物以自然金和银金矿为主, 含有少量金银矿 碲银矿与碲金银矿, 指示幔源物质对成矿具有一定作用贡献, 同时碲银矿与碲金银矿为中低温矿物组合, 亦印证了相对较低的成矿温度 ; 金矿物主要以晶隙金 裂隙金和包体金的形式赋存, 各矿床赋存形式一致, 但含量不一 根据矿脉穿插关系与矿物共生组合, 苏鲁超高压变质带金矿床成矿作用与胶北隆起和胶莱盆地北缘金矿床均可划分为上述四个阶段, 其中该区金矿床石英 多金属硫化物 (Ⅲ) 阶段发育较多的毒砂以及碲银矿和碲金银矿等金银矿物 苏鲁超高压变质带金矿床在文登以西成矿元素以 Au Ag( Cu Pb Zn S) 为主, 在文登以东以发育 Au Ag( Cu Zn W Mo Bi) 多金属矿化为特征 ( 王虹等,2006) 4 成矿时代与持续时限 众多已发表胶东金矿省金矿床的绝对年龄质量参差不齐 大量现有金矿床的年龄数据包括蚀变矿物的 40 Ar 39 Ar 和 K Ar 年龄 (Lietal.,2003,2006) 流体包裹体水 Rb Sr 年龄 ( 李华芹等,1993) 石英的 40 Ar 39 Ar 年龄 ( 李厚民等,2003) 矿石矿物 Rb Sr 年龄 (Lietal.,2008) 和热液锆石 U Pb 年龄 (Huetal.,2004) 这些数据表明胶东大多数金矿床形成于 120±5Ma 然而, 大尹格庄金矿床最新的 130±4Ma 的绢云母 40 Ar 39 Ar 同位素年代学研究为这一独特的构造背景中早于 125Ma 的重要金成矿事件提供了地质年代学证据 (Yanget al.,2014) 这使我们有必要对胶东金成矿作用的持续时间及其相关的勘探意义重新进行评估 众所周知,K Ar 体系中 Ar 丢失和 Rb Sr 等时线样品初始值不均匀, 导致结果存在某些不确定性 全岩和石英流体包裹体 Rb Sr K Ar 40 Ar 39 Ar 年龄容易受到后期流体等影响, 往往得到混合信息, 不能得出精确的成矿年龄, 而是反应相应热事件的年龄 相对而言, 40 Ar 39 Ar 法具有测定精度高 可以判定热扰动对定年的影响 数据的多解性较少的优点 胶东地区金成矿作用伴随着大规模的绢英岩化, 绢云母和白云母往往与矿石矿物共生, 由于其封闭温度较高, 成矿后基本不受后期影响, 所以绢云母和白云母 40 Ar 39 Ar 年龄能精确限定金成矿时限

9 杨立强等 : 胶东中生代金成矿系统 2455 图 3 胶东金矿成矿年代学图解数据来源 :Zhangetal.,2003;Lietal.,2003,2006;Yangetal., 2014; 胡芳芳等,2006 Fig.3 Metalogenicchronologydiagram ofgolddepositsin thejiaodongpeninsula 胶东地区高精度绢云母和白云母 40 Ar 39 Ar 年龄 (Zhang etal.,2003;lietal.,2003,2006;yangetal.,2014; 胡芳芳等,2006; 图 3) 显示, 区域金成矿作用集中于 134~ 126Ma 122~119Ma 和 110~107Ma 三个时段 众多不同方法体系热年代学数据表明, 胶东地区早白垩世存在早 中 晚三期构造 流体 热事件 ; 分别对应于胶北隆起 胶莱盆地北缘和苏鲁超高压变质带三个金成矿系统的主要成矿事件 早期金矿脉呈 NNE 向展布, 绢云母 40 Ar 39 Ar 年龄为 130 ±4Ma, 大尹格庄金矿床是该期矿床的代表 (Yangetal., 2014) 该时期受区域近 EW 向引张构造应力场控制, 发育一系列 NNE 向的岩脉 火山岩带以及 NNE 向伸展盆地和 NE 向拉分盆地,NNE 控矿断裂发生右行张剪 焦家断裂带断层泥 K Ar 年龄为 131~123Ma( 宋明春等,2009), 招平断裂带南段构造片岩中白云母 40 Ar 39 Ar 坪年龄 (134 26±0 34Ma; 林文蔚等,2000) 和断层泥中绿泥石 K Ar 年龄 (136 8± 8 35Ma; 邓军等,1996), 均显示该期有明显的构造 流体 成矿活动 中期金成矿作用发生于 120±5Ma( 图 3), 包括以焦家 新城为代表的蚀变岩型金矿床, 以玲珑为代表的石英脉型金矿床, 以望儿山为代表的蚀变岩 石英脉复合型金矿床和以蓬家夼为代表的蚀变角砾岩型金矿床 (Lietal.,2006) 受区域 NE 向挤压构造应力场控制, 该期金矿脉呈 NE 向展布, 而与矿脉走向近垂直的断裂发生逆冲活动, 玲珑金矿田发育数以百计充填在共轭节理中的石英脉 NE 向胶莱盆地发生断陷作用, 大量基性 超基性岩浆侵入和青山组火山岩喷发 晚期金成矿作用发生于约 110~107Ma( 图 3), 与燕山晚期青山组火山 侵入岩系形成同步 (<110~80Ma) 与该期金成矿作用同时发生的, 尚有 Ag Pb Zn 多金属硫化物的成矿作用 该期金矿床以乳山硫化物 石英脉型金矿床为代表 (Lietal.,2006) 总体来看, 此类金矿床蚀变类型 矿物共 生组合 地球化学特征与早 中两期金成矿作用类似, 但苏鲁超高压变质带金成矿系统中金矿床富硫化物特征以及部分矿床富银矿物 毒砂和重晶石等低温矿物组合的特征使之与胶东其它地区金矿床不同 如招远十里堡 Ag Au 矿床也形成于该期, 与矿化密切相关的次石英闪长玢岩 K Ar 年龄为 96Ma, 其矿石矿物和脉石矿物主要有自然银 辉银矿 螺状硫银矿 绢云母 重晶石和玉髓 ( 黄德业,1993), 显示出低温矿物组合的特征 此时期受强烈的 NW 向挤压, 胶莱盆地褶皱回返,NNE 向断裂系和蚀变网络被 NWW 向断裂错动 区域上, 苏鲁超高压变质带金成矿作用略晚于胶莱盆地北缘金矿床, 晚于胶北隆起金矿床 ( 图 3); 即胶东金矿床自西向东成矿年龄有逐渐变小的趋势 5 成矿流体性质与来源 5 1 成矿流体性质关于胶东金矿床成矿流体来源及其演化趋势与成矿机制, 前人已开展了大量研究 (Fanetal.,2003;Yangetal., 2009) 成矿流体为中温 低盐度的 CO 2 H 2 O NaCl 体系热液 (Yangetal.,2009) 流体包裹体总体较小, 多在 2~15μm, 主要分为三个类型 :CO 2 H 2 O 型 水溶液型和纯 CO 2 型 (Hu etal.,2006) CO 2 H 2 O 型包裹体是胶东金矿最主要的流体包裹体类型, 室温下为三相或两相 (L H2 O +L CO2 ±V CO2 ), 根据 CO 2 相 (L CO2 ±V CO2 ) 体积占包裹体总体积的不同又可划分为富水亚型 (<50%) 和富 CO 2 亚型 (>50%); 水溶液型包裹体在室温下为两相 (L H2 O +V H2 O), 气液比变化可达 5% ~ 90%, 多在 5% ~30%; 纯 CO 2 型包裹体在室温下为两相或单相 (L CO2 ±V CO2 ) 成矿早阶段 (Ⅰ 阶段 ) 以富水 CO 2 H 2 O 型包裹体为主 ; 成矿主阶段 (Ⅱ 和 Ⅲ 阶段 ) 常见富 CO 2 的 CO 2 H 2 O 型包裹体和水溶液型包裹体共生 (Fanetal.,2003; Wangetal.,2014); 成矿晚阶段 (Ⅳ 阶段 ) 以水溶液型包裹体为主 流体包裹体气象成分以 H 2 O 为主, 其次为 CO 2, 另有少量 CH 4 C 2 H 6 H 2 S Ar N 2 等 ; 液相成分中, 阳离子主要为 Na +, 其次为 K + 和 Ca 2+, 阴离子主要为 SO 2-4 Cl -, 其次为 F - 及少量 NH - 3 ( 王中亮,2012; 胡芳芳等,2007) 胶北隆起区金矿床流体包裹体均一温度分布于 120~ 420, 主要集中在 230~320, 成矿主阶段压力约 78~ 300MPa, 盐度约 1% ~14% NaCleqv, 多集中在 4% ~8% NaCleqv(Yangetal.,2008;Huetal.,2013) 胶莱盆地北缘金矿床流体包裹体均一温度分布于 140~403, 主要集中在 180~290, 盐度约 1% ~22% NaCleqv, 多集中在 5% ~ 9% NaCleqv( 刘玄等,2011; 毛景文等,2005) 苏鲁超高压变质带金矿床流体包裹体均一温度分布于 110~420, 主要集中在 160~340, 成矿主阶段压力约 80~230MPa, 盐度约 1% ~13% NaCleqv, 多集中在 3% ~7% NaCleqv(Huetal., 2006; 胡芳芳等,2007) 随着成矿作用的进行, 温度 压力逐渐降低, 盐度先升高再降低

10 2456 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) 图 4 胶东地区三个金成矿系统氢 氧同位素组成图 ( 底图据 Sheppard,1986) 红色代表胶北隆起金成矿系统 ; 蓝色代表胶莱盆地北缘金成矿系统 ; 绿色代表苏鲁超高压变质带金成矿系统 ; 图 5 图 6 图 8 图例颜色同此图 虚线框 A 为变质水与大气降水混合区域 ; 点线框 B 为岩浆水与大气降水混合区域 ; 数据来源 :Fanetal., 2003;Huetal.,2006;Yangetal.,2009; 毛景文等,2005; 王中亮,2012; 郭林楠等,2014 Fig.4 δd andδ 18 O characteristicsofthefluidinclusion waterinthethreegoldmetalogenicsystemsofthejiaodong golddeposits(aftersheppard,1986) Red,blueandgreen representthejiaobeiuplift, thenorthern marginofjiaolaibasinandthesuluultrahighpresuremetamorphic Zonerespectively,similarlyhereinafter;DashedandspotBox(A andb)representthedilutionzonesofmetamorphicandmagmatic water,andmagmaticandmeteoricwaterrespectively 水漂移 表明变质水可能是胶东金矿成矿流体的主要来源, 并可能有部分岩浆水混入, 随着成矿作用进行, 大气降水进入成矿流体, 成矿晚期流体很可能以大气降水为主 其中, 胶北隆起区金矿床氢 氧同位素组成接近于原生岩浆水和变质水, 其他两个地区金矿床氢 氧同位素组成则更向原始大气水漂移, 苏鲁超高压变质带部分投点落在建造水区域内 ( 图 4) 表明大气降水对胶莱盆地北缘和苏鲁超高压变质带金矿床贡献更大, 而苏鲁超高压变质带可能有建造水混入 胶东三个金成矿系统黄铁矿流体包裹体氦 氩同位素数据, 在 3 He 4 He 和 R/Ra 40 Ar/ 36 Ar 图解中大多数数据点投影在地壳与地幔流体过渡带 (Shenetal.,2013;Liand Santosh,2014), 显示壳幔混合组成特征 胶北隆起与超高压变质带金成矿系统成矿流体 40 Ar/ 36 Ar 比值明显偏离大气氩的同位素组成, 而胶莱盆地北缘金矿床成矿流体 40 Ar/ 36 Ar 比值接近于大气氩的同位素组成 ( 张连昌等,2002; 张运强等,2012; 薛建玲等,2013), 指示该区金矿床成矿流体中含有较多的大气降水组分 利用地幔流体和地壳流体二元混合模式公 ( 徐永昌等,1998): 幔源氦 =[( 3 He/ 4 He 样品 3 He/ 4 He 地壳 )/ ( 3 He/ 4 He 地幔 3 He/ 4 He 地壳 )] 计算的成矿流体中地幔端元流体的比例 ( 图 5), 显示胶北隆起及苏鲁超高压变质带金矿床成矿流体中地幔流体贡献较大, 胶莱盆地北缘金矿床相对较小 金矿床成矿晚阶段方解石 菱铁矿 白云石 铁白云石 δ 13 C CO2 值分布于 -10 ~+2 之间, 主要集中于 -6 7 ~ 0 之间 ( 图 6), 高于有机质 ( 平均 -27,Schidlowski, 1998), 略低于海相碳酸盐 ( 平均值 -3 ~2 ), 略高于大气 CO 2 ( 约 -8,Schidlowski,1998; -11% ~-7,Hoefs, 1997) 淡水 CO 2 (-20 ~-9,Hoefs,1997) 以及地壳 三个金成矿系统流体包裹体特征类似, 但成矿温度和压力由胶北隆起到苏鲁超高压变质带再到胶莱盆地北缘依次降低, 胶莱盆地北缘成矿流体盐度最高, 其他两个地区盐度较低 可能反映了由胶北隆起到苏鲁超高压变质带再到胶莱盆地北缘成矿作用深度由深变浅, 而胶莱盆地成矿流体可能受高盐度盆地卤水影响较大 5 2 成矿流体来源近年来, 成矿流体的碳 氢 氧 硫和惰性气体同位素资料 (Huetal.,2006; 郭林楠等,2014;Shenetal.,2013), 揭示出胶东金矿成矿流体来自统一的流体库 壳幔相互作用过程中的流体系统 金矿床氢 氧同位素组成分布范围较大, 少量投点落在原始岩浆水, 变质水或建造水区域内, 大量投点介于原始岩浆水或变质水与大气降水之间, 可能是流体混合的结果 变质水与大气降水混合区域 A 内包含大量数据点, 岩浆水与大气降水混合区域 B 内包含部分数据点 ( 图 4), 不同地区从 Ⅰ 阶段到 Ⅳ 阶段氢 氧同位素组成向大气降 图 5 胶东三个金成矿系统成矿流体中幔源流体端元比例数据来源 : 张连昌等,2002; 张运强等,2012; 薛建玲等,2013; Shenetal.,2013;LiandSantosh,2014 Fig.5 Proportionofmantlefluidsinore formingfluids amongthethreegoldmetalogenicsystems

11 杨立强等 : 胶东中生代金成矿系统 2457 图 6 胶东地区碳酸盐矿物 δ 18 O 和 δ 13 C 图解 ( 底图据刘建明等,1997; 孙景贵等,2001) 数据来源 : 李兆龙和杨敏之,1993; 毛景文等,2005; 邹为雷等,2010;Liuetal.,2004 Fig.6 δ 18 Oversusδ 13 Cdiagram ofthecarbonatemineralsinthethreegoldmetalogenicsystemsofthejiaodonggolddeposits (afterliuetal.,1997;sunetal.,2001) (-7,Faure,1986) 的碳同位素组成 ; 与火成岩 / 岩浆系统 (-30 ~ -3,Hoefs,1997) 和地幔 (-7 ~ -5, Hoefs,1997) 碳储库的 δ 13 C 值非常接近, 因此, 成矿流体中的碳源自岩浆系统或者地幔 在碳酸盐矿物 δ 18 O 和 δ 13 C 图解中 ( 图 6), 少量数据点投影在地幔多相体系内, 大多数数据点投影在地幔多相体系和原始碳酸岩区外附近右上角花岗岩区内外, 显示壳幔混源特征, 可能为地幔流体与壳源流体混合以及和赋矿围岩相互作用的结果 三个金成矿系统中胶莱盆地北缘金矿床碳酸盐矿物的 13 C 值大于超高压变质带, 大于胶北隆起, 更接近于沉积碳酸盐碳的同位素组成, 且胶莱盆地碳酸盐矿物 δ 18 O 值相比其它两区较为分散, 说明该区成矿流体来源相对复杂, 受地壳浅表流体影响较大, 超高压变质带次之, 胶北隆起区地壳浅表流体贡献最小 6 成矿物质来源与演化 关于金矿床成矿物质的来源, 绝大多数学者强调了其多元性和复杂性, 至于何者为主, 则分歧较大 (Qiuetal.,2002; Chenetal.,2005) 这可能主要是因为成矿过程的长期性和成矿作用的复杂性, 导致同一样品中通常存在多期和多元信息的复杂叠加, 这增加了解释的难度与不确定性 ; 而且部分研究在数据获取 成果表达和地质意义的解释上还存在很多问题 (Yangetal.,2007,2008,2009), 从而导致对一些关 键性问题仍认识不一, 金的来源 活化萃取 运移路径及集聚过程和沉淀成矿机制尚不明朗 本文结合胶东地区矿石及各地质体同位素地球化学数据对成矿物质来源与演化进行了综合约束 6 1 硫同位素各金矿床硫同位素较为均一, 正向偏离陨石硫 三个金成矿系统硫同位素比值总体一致, 说明硫源相对均一 ; 其中胶莱盆地北缘金矿床主体同位素比值 δ 34 S 变化范围稍大 ( 图 7), 可能是由于此类金矿床地处盆地边缘, 有更多沉积岩中硫的混入 金矿床 δ 34 S 值与胶东群 荆山群 玲珑型花岗岩类 郭家岭型花岗岩类和基性脉岩均有较大范围的相互重叠 ( 图 7), 表明金矿床硫与赋矿围岩具有继承关系 基性脉岩与金矿床 ( 体 ) 整体时空关系密切, 但同时众多金矿床并未发现基性脉岩出露, 外加基性脉岩规模不足以提供如此巨量的硫, 因此基性脉岩可能提供部分成矿物质, 但不起主导作用 如前所述, 玲珑及郭家岭型花岗岩类主要为胶东群变质基底重熔而成 (Houetal.,2007;Wangetal.,2014a), 继承了胶东群硫同位素的总体特征 较为均一且与赋矿围岩硫同位素组成相似的矿石硫说明其主要继承了赋矿围岩硫同位素组成特征, 而硫源最终主要来源于胶东群变质基底, 即矿石硫来自中生代活化再造的前寒武纪增生变质杂岩 ; 同时, 不同金

12 2458 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) 期基性脉岩或其岩浆源区可能提供部分成矿物质, 但不起主导作用 同时, 鉴于主要赋矿围岩玲珑和郭家岭型花岗岩太古代下地壳重熔成因, 推断成矿物质主要源于胶东群变质基底, 即源自中生代活化再造的前寒武纪增生变质杂岩 6 3 锶同位素 各金矿床 87 Sr/ 86 Sr 初始值 (I sr ) 和各地质体 ( 87 Sr/ 86 Sr) 120Ma 如图 9 所示, 矿石 蚀变矿物 黄铁矿 I Sr 与玲珑型花 图 7 胶东三个金成矿系统金矿床与各地质体硫同位素组成对比数据来源 : 李兆龙和杨敏之,1993; 张连昌等,2002; 毛景文等, 2005; 侯明兰等,2006; 张潮等,2014 Fig.7 Sulfurisotopic composition histogramsofgold depositsandmainregionalgeologicbodiesinthethreegold metalogenicsystemsofthejiaodonggolddeposits 矿床 δ 34 S 值的差异揭示了不同金矿床成矿时物理化学条件, 成矿流体来源的差异, 当然赋矿围岩不同也是导致硫同位素差异的主要原因之一 6 2 铅同位素各金矿床矿石铅同位素组成 ( 李兆龙和杨敏之,1993; 侯明兰等,2006; 张连昌等,2001; 张良等,2014;Maetal., 2014;Caietal.,2013) 整体略显分散 主体相对均一, 指示三个金成矿系统铅源基本一致 在 ZartmanandDoe(1981) 构造环境判别图解中 ( 图 8), 大多数样品落入下地壳范围内 即矿石铅与各时代地质体铅具有较大范围的重叠, 均显示下地壳铅特征 成矿流体中幔源组分贡献较低, 基性脉岩规模有限, 且并不是所有金矿床中均有基性脉岩产出, 成矿 岗岩 郭家岭型花岗岩和成矿期基性脉岩有较大范围重叠, 且主体大于 部分介于 0 708~0 710 之间 ; 显示成矿物质以壳源为主, 幔源组分有少量贡献 其中, 胶莱盆地北缘和苏鲁超高压变质带金矿床 4 件黄铁矿 石英流体包裹体和绢英岩 I sr 均大于 显示壳源特征 ; 胶北隆起金矿床主体数据显示成矿物质以壳源为主, 部分 I sr 值介于 0 708~ 之间, 显示壳幔混合特征 总体来看, 矿石 蚀变矿物 黄铁矿 I Sr 均落入玲珑型花岗岩范围内, 主体同位素比值与郭家岭型花岗岩一致, 同位素比值低值区亦与基性脉岩重合 因此, 成矿物质可能直接来源于赋矿围岩玲珑及郭家岭花岗岩类, 成矿期基性脉岩或其岩浆源区可能提供了部分成矿物质 鉴于玲珑和郭家岭型花岗岩的重熔成因, 推断成矿物质主要源于胶东群变质基底, 即源自中生代活化再造的前寒武纪增生变质杂岩 7 区域成矿系统模式 7 1 成矿背景与驱动机制郯庐断裂带沿中国东部 ( 包括胶东半岛西缘 ) 延伸, 晚侏罗世表现为左行走滑 ( 万天丰,1995,2004; 张长厚 图 8 胶东主要地质体及三个金成矿系统矿石构造环境判别图 ( 底图据 ZartmanandDoe,1981) 数据来源 : 李兆龙和杨敏之,1993; 林文蔚等,1999; 庞绪成,2005; 侯明兰等,2006; 张良等,2014 Fig.8 Theleadisotopediagramfordiscriminatingtectonicsetingfortheoreandthemainregionalgeologicalbodyinthethreegold metalogenicsystemsofthejiaodonggolddeposits(afterzartmananddoe,1981)

13 杨立强等 : 胶东中生代金成矿系统 2459 图 9 胶东三个金成矿系统金矿床和不同地质体 I Sr 直方图数据来源 : 李华芹等,1993;YangandZhou,2001;Lietal., 2008;Caietal.,2013;Maetal.,2014 Fig.9 I Sr histogramsofgolddepositsandmainregional geologicbodiesinthethreegoldmetalogenicsystems 等,2001), 这可能反映了太平洋板块斜俯冲到欧亚大陆之下, 导致沿大陆边缘形成反转构造变形体制 (Maoet al.,2011) 胶东地区中晚侏罗世 早白垩世早期的构造变形以胶莱盆地下白垩统莱阳群和古元古代荆山群之间的角度不整合为标志, 发生时代在 150Ma 之后 130Ma 之前 至少发生了两幕主要的挤压变形事件 :(1) 早幕以 NW SE 向挤压逆冲和左旋走滑共同作用为主要特征 ( 张岳桥等,2007), 如同构造绿泥石 K Ar 年龄 149 2Ma 和 136 8±8 35Ma( 邓军等, 1996), 区域遭受 NW 向挤压构造变形, 以 NNE 向逆断层和 NW NWW 向横张断层或走滑断层为特征, 如 NNE 向三山岛断裂 焦家断裂和招平断裂兼有左行滑动特征 ( 邓军等, 2010) 焦家断裂带糜棱岩中石英 c 轴组构中平行于 X 轴的带状点极密为柱面 <c> 滑移 (SchmidandCasey,1986; 曹淑云和刘俊来,2006), 代表 600~700 高温的挤压变形环境 ( 李瑞红等,2014) (2) 晚幕以晚侏罗世侵入体内的 NNE 向的近水平韧性剪切带和褶皱变形为特征 ( 李建威,2004) 早白垩世中晚期 ( 如焦家断裂白云母 K Ar 年龄 ± 1 74Ma, 宋明春等,2010; 玲珑拆离断层白云母 40 Ar 39 Ar 坪年龄 127 7±1 34Ma 和 128 2±1 36Ma,Charlesetal.,2013), 区域遭受 NEE 向挤压构造变形 (Mercieretal.,2007) NNE 向断裂带内糜棱岩中长英质矿物变形指示韧 脆性剪切变形环境为绿片岩相变质条件 ; 焦家断裂带糜棱岩石英 c 轴组构中平行于 Y 轴的简单点极密为柱面 <a> 滑移, 反映了挤压 构造环境, 并发生了右行剪切活动, 变形温度为 400~500, 压力为 (3 5~4 5) 10 8 Pa( 李瑞红等,2014) 149~132Ma 和 123~118Ma 之间两次短暂的岩浆活动间隙, 可能是对该构造体制转换作用的响应 与区域岩浆活动对应, 区域经历了两个不同阶段的伸展作用 ( 图 10):(1) 早阶段 (132~123Ma), 区域 NW SE 向伸展, 以 NNE 走向的左行走滑或横张断裂 变质核杂岩形成和裂解作用为特征, 前者控制了郭家岭型岩浆活动 ( 包括系列密集的 NNE 向中酸性岩脉 ) 的产出 后者对白垩纪的胶莱拉分盆地和区域金矿起直接控制作用 NNE NE 向断裂带内碎裂岩石英 c 轴组构中平行于 Z 轴的简单点极密为底面 <a> 滑移, 反映了张性构造环境, 脆性变形阶段温度主要在 200~300, 压力为 (0 6~1 6) 10 8 Pa( 邓军等,1996; 王中亮,2012) 该阶段, 整个东亚地区遭受 NW SE 向伸展变形, 而陡倾直角俯冲带引起的中地壳减薄和俯冲板块回转被认为与这次主伸展事件有关 (Maruyamaetal.,1997;Zhuetal.,2010) 伸展变形导致包括广泛的地壳熔融和抬升 高角度正断层的产生 ; 然后, 伴随变质核杂岩的去顶作用, 高角度正断层演化为低角度正断层 沿拆离断层的脆性变形和相关热液成矿作用可能仅仅与部分去顶拆离到更脆性的地壳浅部有关 (Axen, 2004) (2) 晚阶段 (123~100Ma), 区域近 EW 向伸展, 以苏鲁地体崂山 A 型花岗岩 胶莱盆地青山期强烈的火山喷发和玄武岩脉发育为特征, 造山作用最终结束 该阶段对应于华北克拉通破坏 中国东部岩石圈大规模减薄和大陆裂谷作用的高峰及主期金矿成矿作用, 其地球动力学背景可能与太平洋板块结构重大转变有关 (Goldfarbetal.,2007;Goldfarb andsantosh,2014), 引起了胶东地区的拆离断层再活动 主伸展方向改变也可能引起沿 NE NEE 向断裂左行走滑 (Mercieretal.,2007), 是造成胶北隆起边缘郭家岭岩体侵位和流体成矿事件的主要原因之一 ( 图 10) 可能与古太平洋 Izanagi 板块向西俯冲板片的断离作用密切相关 (Goldfarb etal.,2007;sunetal.,2007;guoetal.,2013;liand Santosh,2014) 7 2 成矿作用过程与机理如上所述, 胶东金矿床成矿流体富 CO 2, 温度在 400 以下, 压力在 200MPa 左右,CH 4 C 2 H 6 和 H 2 S 等广泛存在表明流体处于还原环境 且已有研究发现成矿期的热液呈弱酸 - 性 弱碱性 ( 周起凤,2010), 推测金主要以 Au(HS) 2 的形式迁移 另外, 流体中大量存在 Cl -, 且成矿早期 Cl - 含量高于 SO 2-4 (Yangetal.,2009), 推测金在成矿早期也可能以 - AuCl 2 的形式运移 胶北隆起区金成矿温度较高, 可能还存在 Au(HS) 0 (Seward,1991); 流体盐度较高的胶莱盆地北缘金矿 Cl - 含量较高, 导致更易形成金的氯化络合物 ; 而苏鲁 - 超高压变质带成矿环境更加富硫, 推测 Au(HS) 2 是该区最主要的金运移形式 (BenningandSeward,1996;Philipsand Evans,2004, 图 11)

14 2460 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) 图 11 胶东金地壳连续成矿模式 Fig.11 Crustalcontinuum metalogenicmodelofjiaodong golddeposits 图 10 胶东金矿晚中生代拆离断层控矿模型 ( 据 Yanget al.,2014 修改 ) (a)130ma 以前的北西向张性韧性变形 ;(b)130~120ma 之间的脆性变形叠加和金矿化 Fig.10 Suggestedmodelshowingstagesforcorecomplex formationandgoldmineralization(modifiedafteryanget al.,2014) (a) theductiledeformationunderthenw SEextensionbeforeca 130Ma;(b) thelaterbritleoverprintandgolddepositionatca 130 ~120Ma 成矿主阶段常见不同类型的流体包裹体共生形成包裹体组合, 指示可能发生了流体不混溶, 控矿断裂反复开合导致的压力脉动则是流体发生不混溶的最主要原因 (Wilkinson andjohnston,1996;weatherleyandhenley,2013) 减压沸腾导致大量 CO 2 和 H 2 S 逸出, 流体由弱酸性渐变为弱碱性 ; 与此同时, 含铁 铜等金属元素的围岩与含硫的流体连续反应形成黄铁矿 黄铜矿等金属硫化物沉淀下来 (Wangetal., 2014) 温度降低 CO 2 和 H 2 S 的逸出和消耗导致 Au (HS) AuCl 2 等金的络合物稳定性降低并分解 (Naden andshepherd,1989), 金随之沉淀 ( 图 11) 7 3 地壳连续成矿模式胶北隆起蚀变岩 石英脉型 苏鲁超高压变质带硫化物 石英脉型和胶莱盆地北缘蚀变砾岩型三个金成矿子系统的矿化样式由浸染 细脉 细脉 网脉型和石英脉型 硫化物 石英脉型 蚀变 ( 角 ) 砾岩型变化, 矿石结构 构造以细脉浸染状构造为主 环带结构与梳状构造 角砾状构造为特色, 反 映其成矿作用分别发生于脆 韧性转换带 ( 约 15km) 脆性张剪性断裂带 脆性角砾岩带 ( 约 5km) 环境 ; 矿化 蚀变规模和强度逐渐减弱, 成矿物质中浅部壳源组分逐渐增多, 可能与其矿床定位空间越来越远离源区有关 ; 成矿温度和压力依次降低 成矿流体中大气降水和 / 或盆地卤水贡献逐渐增大, 与其成矿深度越来越浅 成矿构造环境越来越偏张性的变化趋势一致 这种成矿特征的区域规律性变化反映至少在拆离断层韧 脆性转换带附近 脆性角砾岩带之间的地壳剖面中 在不同的垂向深度上连续成矿 ( 图 11) 7 4 胶东金矿床成因类型胶东金矿床成因众说纷纭, 一直是众多地质学家争论的焦点,20 世纪相当长的一段时间内主流观点认为胶东金矿床为与侵入岩有关的热液金矿床,Goldfarbetal.(2001,2005, 2007) 认为胶东属造山型金矿, 并得到部分学者认可 (Zhouet al.,2002;qiuetal.,2002;maoetal.,2003), 同时部分学者认为胶东金矿床为陆内非造山金矿床 ( 翟明国等,2004), 亦有部分学者支持岩浆热液矿床成因 ( 翟裕生等,2011) 通过将上述胶东金矿床成矿特征与典型造山型金矿床和与侵入岩有关的金矿床进行对比, 发现胶东金矿床形成于太平洋板块俯冲的弧后伸展环境既不同于典型造山型金矿床的碰撞造山带 俯冲增生楔和陆内造山带环境, 也区别于与侵入岩有关的金矿床的汇聚板块内侧环境 矿床分布 矿化样式 蚀变组合 矿物组合和成矿流体地球化学特征与造山型金矿床相像, 明显区别于与侵入岩有关的金矿床 同时, 胶东金矿床形成于区域变质作用 2000Myr 之后, 受控于早白垩世变质核杂岩拆离断层体系活化, 对应的中国东部岩石圈大规模减薄 华北克拉通破坏和大陆裂谷作用高峰期, 且胶东金矿床发育大规模蚀变岩型矿体 绢英岩化和钾长石化蚀变带, 这些特征与典型的造山型金矿明显不同, 也区别于世界范围内已知的其它金矿床成因类型, 应属一种独特的新的金矿成因类型 胶东型 金矿床 ( 表 1)

15 杨立强等 : 胶东中生代金成矿系统 2461 表 1 胶东型金矿床与类似金矿床特征对比 Table1 ComparisonbetweenJiaodong typegolddepositswithsimilargolddeposits 特征造山型金矿床与侵入岩有关金矿床胶东型金矿床 构造环境 碰撞造山带, 俯冲增生楔, 陆内造山带 ; 在挤压变形和区域变质作用期间或之后生成 汇聚板块内侧 弧后伸展构造背景, 对应于中国东部岩石圈大规模减薄 华北克拉通破坏和大陆裂谷作用的高峰 赋矿围岩变质岩中 酸性侵入岩和碳酸盐岩等 控矿构造韧脆性剪切带脆性断裂和裂隙系统 中生代花岗岩为主, 少量前寒武纪变质基底胶东群 韧性剪切带 + 脆性断层 ( 变质核杂岩拆离断层脆性再活化 ) 矿体形态脉状脉状等脉状 似层状 矿化样式石英脉型和蚀变岩型脉状 ( 含席状脉 ) 网脉状 块状和角砾状等 矿石矿物组合 蚀变矿物组合 成矿元素组合 低硫型, 以黄铁矿为主 石英 碳酸盐 云母 (± 钠长石 ) 和绿泥石为主 Au Ag(+As Sb Te W Mo Bi B) 硫化物含量低 (<5%), 还原性质矿石矿物组合, 特征矿物组成是毒砂和磁黄铁矿 白云母 绢云母 绿泥石和碳酸盐集合体 破碎带蚀变岩型 石英脉型 复合脉带型 蚀变 ( 角 ) 砾岩型和硫化物石英脉型 以黄铁矿为主, 其次黄铜矿 方铅矿 闪锌矿 毒砂等多金属硫化物 石英 绢云母 碳酸盐矿物和少量绿泥石 Au Bi W As Mo Te 或 Sb Au Ag(+Cu Pb Zn Fe S) 成矿流体来源变质流体岩浆流体俯冲板片变质脱水 成矿流体特征 成矿温压条件 富 CO 2 (5% ~30% mole, 高达 >90%), 盐度 <10% NaCleqv, 密度低 350±50 ;50~400MPa 岩浆富 CO 2 热液, 五类 : 低至中等盐度富液相水, 低盐度富气相水, 含石盐高盐度流体, CO 2 H 2 O±CH 4 和 CH 4 CO 2 H 2 O 流体 200~ ~3 0kPa 成矿深度 10~18km <7~8km 5~15km 中温 低盐度的 CO 2 H 2 O NaCl 型热液 胶北隆起 230~320,78~300MPa; 胶莱盆地北缘 180~290 ; 苏鲁超高压变质带 160~340,80~230MPa 参考文献 Grovesetal.,1998;Goldfarbet al.,2001 LangandBaker,2001;Maloofetal.,2001 详见正文 8 结论 (1) 胶东金矿床成矿地球动力学背景 赋矿围岩环境与产出条件及其成矿作用特征总体一致, 早白垩世大规模金成矿作用受控于统一的地质事件, 属于后生的中 低温热液脉金成矿系统 (2) 金矿床具有明显的时空群聚分布特征, 主要沿三个变质核杂岩周边的岩相接触带产出, 且自西向东, 金成矿作用年龄由老变新 据此, 可划分为胶北隆起蚀变岩 石英脉型 苏鲁超高压变质带硫化物 石英脉型和胶莱盆地北缘蚀变砾岩型三个金成矿子系统 (3) 成矿特征的区域规律性变化反映至少在拆离断层韧 脆性转换带附近 脆性角砾岩带之间的地壳剖面中 在不同的垂向深度上连续成矿 (4) 成矿流体为壳 幔混合来源, 以壳源变质流体为主 ; 成矿物质总体来源于中生代活化再造的前寒武纪变质基底岩石, 并混入了少量浅部地壳和地幔组分 (5) 胶东中生代金成矿系统特征明显区别于典型的 与侵入岩有关的金矿 和 造山型金矿, 也不同于全球其它已 知的金矿床类型, 不能被已有成矿模式所涵盖 应属于一种新的金矿成因类型 胶东型 (6) 古太平洋 Izanagi 俯冲板片回转作用可能是引起区域前寒武纪变质基底岩石中成矿物质大规模活化再造的主要驱动机制, 成矿流体主体来源于俯冲板片变质脱水, 金主 - 要以 Au(HS) 2 络合物的形式在流体中沿拆离断层系输运, 在韧 脆性转换带附近 脆性角砾岩带, 由于构造空间急剧增大 成矿流体的温度和压力突然降低,CO 2 H 2 S 逸出和硫 - 化作用导致 Au(HS) 2 等金络合物失稳分解, 金大规模沉淀富集成矿 致谢论文的完成得益于与 RichardGoldfarb 研究员 龚庆杰教授 袁万明教授 王庆飞教授 张华峰副教授和张静副教授的探讨 ; 野外工作得到山东省地质矿产勘查开发局 山东黄金集团股份有限公司和各金矿山工作人员的大力支持及帮助 ; 研究生张潮 陈炳翰 黄涛 张炳林 张宁和王国强等参与了部分研究工作 ; 谨此致谢 References AxenGJ.2004.Mechanicsoflow anglenormalfaults.in:karnerg,

16 2462 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(9) TaylorB,DriscolN andkohlstedtdl (eds.).rheologyand DeformationintheLithosphereatContinentalMargins.NewYork: ColumbiaUniversityPres,46-91 AyersJC,DunkleS,GaoSandMilerCE.2002.Constraintsontiming ofpeakandretrogrademetamorphism inthedabieshanultrahigh PresureMetamorphicBelt, East centralchina, using U Th Pb datingofzirconandmonazite.chemicalgeology,186(3-4): BenningLGandSewardTM.1996.HydrosulphidecomplexingofAu(I) inhydrothermalsolutionsfrom150to500 and500to1500bars. GeochimicaetCosmochimicaActa,60(11): CaiYC,FanHR,SantoshM,LiuX,HuFF,YangKF,LanTG,Yang YHandLiuYS.2013.Evolutionofthelithosphericmantlebeneath thesoutheasternnorthchinacraton:constraintsfrommaficdikesin thejiaobeiterain.gondwanaresearch,24(2): CaoSYandLiuJL.2006.Moderntechniquesfortheanalysisofrock microstructure: EBSD and its application. 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