膠東埠上金礦地球化學特征

高繼雷，趙法強，李峰，郭加朋，馬曉東，韓姍

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；3.山東省國土資源資料檔案館，山東 濟南 250013；4.山東省地質(zhì)科學研究院，山東 濟南 250013)

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膠東埠上金礦地球化學特征

高繼雷1，趙法強2，李峰2，郭加朋3，馬曉東4，韓姍1

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；3.山東省國土資源資料檔案館，山東 濟南 250013；4.山東省地質(zhì)科學研究院，山東 濟南 250013)

埠上金礦位于膠東金嶺金礦田中北部，該文擬通過對區(qū)內(nèi)典型礦石詳細的巖石學、礦物學、地球化學研究，并結(jié)合大地構(gòu)造學特征進行綜合研究，試圖揭示該礦床的礦床成因。通過詳細的地球化學研究發(fā)現(xiàn)：該區(qū)礦石為受氣液作用而成的含較多硅質(zhì)礦物、金屬礦物的變質(zhì)巖；是由受較多巖漿的氣液流體交代作用而成的；該區(qū)金礦形成于造山期，來源于洋殼俯沖帶析出的流體交代原始地幔形成的EM1型富集地幔巖漿區(qū)，是EM1型富集地?；詭r漿析出的氣液流體交代殼源物質(zhì)而成的產(chǎn)物。

埠上金礦；地球化學;膠東

膠東地區(qū)金成礦作用的研究一直是國內(nèi)外地學研究的前沿和熱點問題，無論是在區(qū)域構(gòu)造背景、巖漿演化機制、成礦流體亦或成礦作用、成礦機制方面前人都開展了一系列的研究，并取得了大量的成果[1-3]。但不容否認，在礦床成因方面，雖然大多數(shù)學者強調(diào)了成果過程的復雜性，但到底以何者為主，分歧較大，觀點不一。正確的認識礦床成因?qū)τ谡J識富金流體相的組成和性質(zhì)，金在巖漿、熱液流體演化過程中的地球化學行為以及與巖漿、流體相關的金礦床的形成機制具有重要的意義。鑒于此，該文將以埠上金礦的典型金礦石及脈巖為研究對象，通過高精度的地球化學研究，試圖揭示其內(nèi)在成因及關系[4-9]。

1 地質(zhì)背景

埠上金礦處于華北陸塊(Ⅰ級)魯東隆起(Ⅱ級)膠北隆起區(qū)(Ⅲ級)膠北凸起(Ⅴ級)構(gòu)造單元內(nèi)的玲瓏金礦田西南方向的金嶺金礦田的中北部，區(qū)內(nèi)分布有靈山溝、埠上、原疃、黃埠嶺、蔣家、魏家溝、北截、埠南、埃子王家、草溝頭、謝家溝等10多個中小型金礦床(圖1)。

區(qū)域內(nèi)出露地層較為簡單，主要為新生代第四紀松散堆積物；構(gòu)造以脆性斷裂構(gòu)造發(fā)育為其顯著特征，據(jù)其走向的不同，將其大致分為NE向、近SN向、NW向3組。NE向斷裂最為發(fā)育，也是主要的控礦構(gòu)造，具代表性的為焦家斷裂帶和靈北斷裂帶，分別控制了區(qū)內(nèi)的眾多金礦。NW向與SN向斷裂規(guī)模較小，多被后期脈巖充填，并對早期生成的礦體局部產(chǎn)生破壞作用。區(qū)域內(nèi)巖漿巖廣布，以中生代侏羅紀玲瓏超單元的二長花崗巖為主體，大面積展布；其次為中生代侏羅紀燕山早期郭家?guī)X花崗巖組合、新太古代五臺—阜平期馬連莊超基性-基性侵入巖組合、棲霞片麻巖套以及不同期次的脈巖。中基性脈巖形成時間上相近，多在115～125Ma左右，為早白堊紀。大量的研究資料表明其與區(qū)域內(nèi)金礦床(點)的分布與礦床富礦體的展布在空間上、時間上具明顯的對應關系。

埠上金礦位于靈(山)-北(截)斷裂帶上盤中段，屬于靈-北斷裂相伴生的次級斷裂構(gòu)造系統(tǒng)，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單(圖2)，以NE向斷裂最為發(fā)育，其次為NW向、SN向斷裂。NE向斷裂控制了區(qū)內(nèi)大小蝕變帶及礦床的規(guī)模、形態(tài)和分布。

第四系沿鐘離河及兩岸分布，礦區(qū)巖漿巖發(fā)育，主要為新元古代震旦期玲瓏超單元崔召單元中粒二長花崗巖，及中生代燕山期派生脈巖(閃長玢巖、石英閃長玢巖及煌斑巖等)。在埠上礦區(qū)，自地表到-400 m坑道中段共發(fā)現(xiàn)晚于郭家?guī)X花崗閃長巖的50多條脈巖。脈巖的空間分布嚴格受斷裂控制，多沿花崗巖體NW向褶皺的軸部及褶皺內(nèi)發(fā)育的X型張剪性斷裂組貫入。脈巖的規(guī)模最長達幾千米，寬十余米，最小幾厘米，脈巖形狀復雜，分枝復合明顯。脈巖分為3大類：①酸性脈巖。包括黑云母二長花崗偉晶巖、正常花崗偉晶巖及石英脈、斜長花崗巖、花崗細晶巖、二長花崗巖。②中性脈巖。包括二長板狀閃長玢巖、細晶閃長玢巖、石英閃長玢巖、正長閃長巖和石英二長閃長巖。③煌斑巖類。包括閃斜煌斑巖、黑云閃斜煌斑巖及拉輝煌斑巖。在空間分布上，脈巖與礦體相伴產(chǎn)生，脈巖密集區(qū)也是富礦體的出露地段。

1—第四系沉積物；2—郭家?guī)X花崗巖；3—玲瓏花崗巖；4—石英脈；5—閃長玢巖；6—石英閃長玢巖；7—煌斑巖；8—推斷礦脈；9—水庫；10—蝕變礦化帶；11—斷裂；12—推斷斷裂；13—構(gòu)造破碎帶；14—取樣點

2 樣品采集與檢測

在-520中段1414穿脈巷道Ⅰ號礦體，采集了一個金礦石樣JJL1，礦體厚約1.5 m,平均品位8.09g /t,JLm3樣點位于礦體的下盤北約5 m處，脈巖切穿礦體。在去除受到后期風化及熱液蝕變影響的部分后，樣品新鮮的部分粉碎到200目進行全巖主、微量元素分析。測試分析在山東省地質(zhì)科學研究院(國土資源部濟南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心)完成。主量元素分析采用濕化學分析法完成，其中SiO2，燒失量(LOI)采用重量法；CaO,MgO,FeO采用容量法；CO2采用非水滴定法，其余采用分光光度法分析完成。微量元素和稀土元素分析采用等離子發(fā)射光譜儀(ICP-AES，IRIS Intrepid Ⅱ)、等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS，XSERIES 2)、原子熒光光譜儀(AFS-820)、原子吸收光譜儀(AAS，PE400，PE600)等完成，采用國家標準GB/T 14506-2010《硅酸鹽巖石化學分析方法》監(jiān)控，一般主量元素的測定誤差低于5%，微量元素的測定誤差低于10%。樣品分析結(jié)果(主量元素為ω%,微量元素為ug/g，金、汞為ng/g)見表1。

表1 樣JLL1巖石化學成分

3 礦石特征及礦物學特征

埠上金礦共分4個礦區(qū)，礦體較多且分布范圍廣，按不同礦區(qū)及礦段，將4個礦區(qū)的礦體相應地分為4個礦段，以一礦段Ⅰ-1，Ⅱ-1號礦體規(guī)模較大，為主礦體，其儲量占礦段總儲量的82%左右，平均品位10.70×10-6，均賦存于黃鐵絹英巖化碎裂巖帶中。次為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型，礦化形式主要為浸染狀、細脈狀，次為細脈浸染狀和網(wǎng)脈狀，主要的載金礦物黃鐵礦呈星散狀、斑點狀、脈狀及網(wǎng)脈狀分布。次要金屬礦物為碲鉍礦、黃銅礦，可見少量的方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、輝銅礦。礦石上下盤圍巖的巖性為：絹英巖化花崗巖，鉀化花崗碎裂巖、黑云母花崗巖、鉀化花崗巖及斑狀花崗閃長巖。

礦石樣JLL1為黃鐵絹英巖，呈鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要由石英(約75%)、絹云母(約11%)、斜長石(約2%)、方解石(約1%)、黃鐵礦(約11%)、黃銅礦(微量)等組成，構(gòu)成巖石的主要礦物粒徑一般為0.03～0.6mm，有的可達1.5mm；多為鱗片狀或粒狀，彼此呈鑲嵌緊密狀分布。巖石局部較為破碎。

由此可見礦石樣JLL1為受氣液作用而成的含較多硅質(zhì)礦物、金屬礦物的變質(zhì)巖；是由受較多巖漿的氣液流體交代作用而成的。

4 巖石化學特征

4.1 主量元素

主量元素扣除燒失量，CO2,S后重換算為100%;應用里特曼指數(shù)σ=ALK2/(SiO2-43)，其中的ALK=(Na2O+K2O)和SiO2單位均為wt%，由里特曼-戈蒂里圖解(圖3)可知礦石樣JLL1形成于造山期，也表明該區(qū)經(jīng)歷過造山運動。另外金礦樣JJL1的LOI,CO2及S為6.90%,0.79%,8.55%;表明金礦樣JJL1的揮發(fā)分、CO2及S元素含量豐富，并具氧化性。

圖3 里特曼-戈蒂里圖解(里特曼1973年)

4.2 微量元素

金礦樣JJL1的稀土總量ΣREE為130.0×10-6，LREE/HREE為13.61，表明其分異程度較高；其δEu為0.63，具銪負異常；δCe為0.90，Ce具輕微的負異常。同時圖4上也可以看出，稀土元素配分模式為右傾輕稀土富集型，樣品JLL1不具較大的Eu負異常，可排除礦區(qū)樣品起源于正常厚度的陸殼內(nèi)或雙倍陸殼中、上部的可能，其巖漿來源于斜長石富集后殘余熔體。

圖4 稀土元素分布型式圖(據(jù)韓吟文，2003)

圖5 過渡元素分布型式圖(據(jù)韓吟文，2003)

礦石樣JJL1以原始地幔為標準化的過渡元素曲線為相似“W”型(圖5)，與原始地幔相比，相對富集Ti，Cu；大致相等的是Mn，F(xiàn)e；明顯虧損Cr，Ni；這與幔源基性巖的過渡元素分配模式一致，礦石樣JJL1既是過渡元素也是不相容元素的含量(wt×10-6)：Sc 3.79，Cr 38.5，Co 84.7，Ni 21.2；除Co有明顯的異常外(可能為俯沖的富鈷洋殼造成的)，表明礦石樣JJL1來自于巖漿區(qū)的氣液相。另外依據(jù)δEu和Sr值的豐度范圍圖(圖6)：礦石樣JJL1位于殼源區(qū)和幔源區(qū)之間；另外依據(jù)Zr，Nb，Y豐度比值圖可以看出礦石樣JJL1較接近富集地幔源區(qū)(圖7)；表明礦石樣JJL1來源于富集地幔源區(qū)，只是混染了殼源的物質(zhì)成分。

圖6 δEu-Sr值范圍圖(據(jù)霍玉華等，1986)

圖7 Zr，Nb，Y豐度比值圖(Fodor.1984)

從不相容元素的蜘網(wǎng)圖(圖8)可以看出，礦石樣JJL1的不相容元素含量的變化范圍較小，除個別元素有差異外，從整體趨勢上看其分配模式相對于原始地幔，明顯富集Rb，Sr，Ba等大離子親石元素與Ta，Nb，Ti等高場強元素；相對來看Ta，Nb和Ti具負異常；并且RbN/YbN為52的值均遠大于1，表明樣品來源于交代富集地幔并顯示出俯沖帶幔源巖石的成分。同時由于強不相容元素的比值(如Nb/La,Th/La,Ba/Nb,Pb/C等)及兩種化學性質(zhì)十分相似的不相容元素的比值(如Nb/Ta,Zr/Hf,Y/T等)已被證明在地幔巖石部分熔融形成玄武巖質(zhì)巖漿的過程中不隨熔融程度而變化,所以它們的比值可以代表它們在地幔源區(qū)中的比值。在Ba-Nb-Ta豐度比值圖(圖9)，礦石樣JJL1靠近EMI型富集地幔區(qū)、基性巖區(qū)及華北地殼區(qū)，表明樣其與下地殼、EMI型富集地幔及基性巖關系密切，只是含殼源物質(zhì)稍多些。在表2中礦石樣JJL1只有Ba/La的值屬EMI型富集地幔端元，表明強不相容大離子親石元素異常富集。

表2 膠東金嶺埠上金礦深源脈巖及礦石樣與洋島玄武巖(OIB)各端元的微量元素

HIMU:高U/Pb或高μ值地幔端元；EM1:I型富集地幔端元；EM2:II型富集地幔端元；E-MORB：松樹溝蛇綠巖片中異常洋脊玄武巖(數(shù)據(jù)引自周鼎武等，1995年,1998年)，洋島玄武巖微量元素和同位素數(shù)據(jù)引自文獻Weaver,1991和Hart et al.,1992；其余為該文數(shù)據(jù)。

圖8 不相容元素分布型式圖(據(jù)韓吟文，2003)

圖9 Ba-Nb-Ta比值圖(Hoernle，1993)

5 成因探討

從巖石學、礦物學及主量、稀土、微量元素特征上可以暗示出該區(qū)金礦形成于造山期，來源于洋殼俯沖帶析出的流體交代原始地幔形成的EM1型富集地幔巖漿區(qū)，是EM1型富集地幔基性巖漿析出的氣液流體交代殼源物質(zhì)而成的產(chǎn)物。

結(jié)合大地構(gòu)造特征，埠上金礦位于華北板塊的東南邊緣，又處于古太平洋板塊俯沖帶區(qū)，東臨華北板塊與揚子板塊的碰撞帶，西靠深切殼幔的郯廬斷裂帶，可以推測反演該區(qū)金礦的成礦成巖過程，由于古太平洋板塊俯沖擠壓作用，導致華北板塊與揚子板塊碰撞造山及郯廬斷裂帶深切殼幔，其產(chǎn)生的次級斷裂等構(gòu)造與巖漿活動，可為幔源成礦成巖物質(zhì)的創(chuàng)造了良好的運輸通道和賦存空間；由于俯沖古洋板塊深插地幔，在高溫高壓作用下，析出殼源流體交代地幔形成EM1型富集地幔巖漿，其漿體在造山拉張期淺成侵入形成基性巖；也為幔源成礦流體開辟了有利的運移成礦空間；其易揮發(fā)的氣液流體富含幔源巖漿中具氧化性的成礦物質(zhì)，作為成礦流體在上升過程中，也可作礦化劑富集氧化交代萃取沿途的巖石或巖漿中的成礦物質(zhì)，在合適的還原構(gòu)造環(huán)境中交代或就位富集成礦。

6 結(jié)論

(1)從巖石礦物學看，該區(qū)礦石為含較多硅質(zhì)礦物、金屬礦物的變質(zhì)巖；是由受較多巖漿的氣液流體交代作用而成的。

(2)主量、稀土、微量元素特征指示該區(qū)金礦形成于造山期，來源于洋殼俯沖帶析出的流體交代原始地幔形成的EM1型富集地幔巖漿區(qū)，是EM1型富集地?；詭r漿析出的氣液流體交代殼源物質(zhì)而成的產(chǎn)物。

(3)該區(qū)金礦的成礦成巖過程，與古太平洋板塊俯沖擠壓作用有關，板塊俯沖導致華北板塊與楊子板塊碰撞造山及郯廬斷裂帶深切殼幔，其產(chǎn)生的次級斷裂等構(gòu)造與巖漿活動，為幔源成礦成巖物質(zhì)的創(chuàng)造了良好的運輸通道和賦存空間。

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Geochemical Study on Bushang Gold Deposits in Jiaodong Area

GAO Jilei1, ZHAO Faqiang2,LI Feng2, GUO Jiapeng3, MA Xiaodong4, HAN Shan1

(1. No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250013, China; 2. Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute, Shandong Jinan 250013, China; 3. Shandong Land and Resources Information Archives, Shandong Jinan 250013, China; 4. Shandong Institute of Geological Sciences, Shandong Jinan 250013, China)

Bushang gold deposit locates in middle and north part of Jinling gold deposit in Jiaodong area. In this paper, through detailed study on petrology, mineralogy and geochemistry of typical ores, combining with characteristics of geotectonics, comprehensive study has been carried out to reveal the deposit genesis. Through detailed geochemical study, it is found that rocks in this area are metamorphic rocks containing more siliceous minerals and metallic minerals. It is formed by gas-liquid metasomatism. Gold deposits were formed in the orogenic period. Its sources came from EM1 type enriched mantle magma formed by the subduction of oceanic crust with precipitation of fluid metasomatism. It is the metasomatic product of gas-liquid fluid which precipitated from EM1 type enriched mantle mafic magmas and shell source materials.

Bushang gold deposit; geochemistry; Jiaodong area

2015-06-27；

2015-10-21；編輯：王敏

高繼雷(1972—)，男，山東青州人，高級工程師，主要從事地質(zhì)調(diào)查與礦業(yè)勘查工作；E-mail：gjljn@163.com

P618.51

A

高繼雷，趙法強，李峰,等.膠東埠上金礦地球化學特征[J].山東國土資源，2015，31(11)：20-25.GAO Jilei, ZHAO Faqiang,LI Feng, etc.Geochemical Study on Bushang Gold Deposits in Jiaodong Area[J].Shandong Land and Resources,2015，31(11)：20-25.