安徽蚌埠—五河地區(qū)與膠東地區(qū)金礦床成礦地質(zhì)背景對(duì)比研究

胡海風(fēng)，徐曉春，陳 芳，許 衛(wèi)

(1.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009;2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥230001;3.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，安徽 合肥 230001)

0 引言

安徽蚌埠—五河地區(qū)位于華北克拉通東南部邊緣(圖1)，東臨郯廬斷裂帶，南距秦嶺—大別造山帶約200 km，總體呈東西向帶狀展布。該區(qū)金礦床(點(diǎn))眾多，但規(guī)模以小型為主，如大鞏山金礦床、榮渡金礦床、板橋金礦床等，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的江山金礦床達(dá)中型規(guī)模。區(qū)內(nèi)金礦床類(lèi)型以石英脈型(如鳳陽(yáng)板橋金礦床)和構(gòu)造蝕變巖型(如五河大鞏山金礦床)為主。膠東地區(qū)位于華北克拉通東南緣，西以郯廬斷裂帶為界，南鄰膠萊盆地和蘇魯超高壓變質(zhì)帶，西北部為渤海灣盆地，東入黃海，是我國(guó)最重要的金礦床集中區(qū)和黃金工業(yè)基地，以玲瓏—焦家式金礦床享譽(yù)全球。近年的工作又發(fā)現(xiàn)了2類(lèi)新型金礦床，即產(chǎn)在燕山晚期火山巖－次火山巖－淺成侵入巖區(qū)的“七寶山式”爆破角礫巖型(淺成熱液型)，以及產(chǎn)在膠萊盆地邊緣白堊系底部地層中的“蓬家夼式”砂－礫巖型金礦床。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該區(qū)密集分布著3個(gè)二級(jí)礦集區(qū)，5個(gè)超大型金礦床，30多個(gè)大型和中型金礦床，以及數(shù)百個(gè)小型金礦床，顯示出區(qū)域集中、規(guī)模大、儲(chǔ)量豐富和成礦期短的特點(diǎn)。

蚌埠—五河地區(qū)與膠東地區(qū)在中生代以前處于華北板塊南緣的同一構(gòu)造單元，郯廬斷裂帶中生代大規(guī)模左行平移使兩者錯(cuò)開(kāi)(朱光，1999)。蚌埠—五河地區(qū)與膠東地區(qū)金礦床具有類(lèi)似的基底、礦源層、礦床類(lèi)型、成礦期、巖漿活動(dòng)、控礦構(gòu)造等，但是二者成礦作用及礦床規(guī)模差異顯著，這一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。因此，將2個(gè)成礦帶的成礦地質(zhì)背景和條件進(jìn)行對(duì)比研究，有助于利用膠東地區(qū)成礦理論和成功的找礦經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)蚌埠—五河金屬礦床的勘查、評(píng)價(jià)及研究工作。本次研究嘗試進(jìn)行這2個(gè)地區(qū)的地層、構(gòu)造、巖漿巖及成礦時(shí)代的對(duì)比研究。

1 基底與礦源層

圖1 郯廬斷裂平移圖及其兩側(cè)金礦帶(據(jù)朱光，1999修改)Fig.1 Map showing transcurrent movements of the Tan-Lu fault and gold ore belts along its two sides

蚌埠—五河地區(qū)出露基底為五河群，安徽省區(qū)域地質(zhì)志(1987)將其自下而上分為西崮堆組、莊子李組、峰山李組、小張莊組、殷澗組，出露較為零星。其原巖屬火山－沉積巖系，是一套復(fù)理式火山建造，主要由酸性、中基性—超基性火山巖、凝灰?guī)r和雜砂巖、泥灰質(zhì)巖石及少量鐵質(zhì)碧玉巖組成。巖石遭受了低角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用和混合巖化作用改造。五河群的形成時(shí)代為古元古代，這與華北克拉通中央造山帶的形成時(shí)間及膠東高壓麻粒巖相變質(zhì)作用的時(shí)間相吻合，暗示五河群應(yīng)屬于華北克拉通的基底(許文良等，2006;Xu et al，2006)。五河群地層Au豐度比地殼平均豐度高出5倍，是蚌埠—五河地區(qū)金礦床的重要礦源層(表1)。

膠東地區(qū)出露基底地層主要由太古宙膠東群、下元古界荊山群和粉子山群、上元古界蓬萊群、中生界萊陽(yáng)組、青山組、王氏組及新生界組成。其中，膠東群巖層是膠東地區(qū)晚太古代花崗巖－綠巖帶產(chǎn)物，主要巖性為黑云母變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖、黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、片巖和大理巖等，屬于華北克拉通的基底。據(jù)對(duì)膠東群變質(zhì)巖159個(gè)樣品微量金的統(tǒng)計(jì)，近90%的樣品顯示顯著高于Au的地殼平均豐度(4.0～4.5 mg/t)，特別是其中變質(zhì)基性－超基性火山巖系具有很高的Au豐度，一般為182 mg/t(劉成剛，1990)，Au豐度比地殼平均豐度高出45倍。

表1 蚌埠—五河地區(qū)地層中Au元素豐度統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of gold elemental abundance forthe strata in the Bengbu－Wuhe area

膠東群中Au的豐度隨著混合巖化強(qiáng)度的增加而降低，混合巖化強(qiáng)烈的花崗巖中，Au豐度值為3.0～3.4 mg/t，與地殼平均豐度相近甚至略低;中強(qiáng)度混合巖化花崗巖及圍巖殘留體中Au豐度值為6.8～7.4 mg/t。從膠東地區(qū)與金礦有關(guān)的主要地質(zhì)單元Au豐度值(表2)可看出，廣義的原膠東群(花崗巖－綠巖組合)Au豐度值為1.67 mg/t，膠東巖群為1.88 mg/t，其他前寒武紀(jì)地質(zhì)單元的Au豐度值為1.22～2.58 mg/t，Au豐度值均低于Au在地殼中的平均含量4.0 mg/t(黎彤等，1997;李士先等，2007)。膠東群Au豐度相較初始地殼的豐度值相差十幾倍。

表2 膠東與金礦有關(guān)的主要地質(zhì)單元Au平均豐度值Table 2 Average abundance of gold in the main geological units related to gold deposits in Eastern Shandong Province

金在巖石中有2種賦存形式：一是具親鐵、親銅、親鉀性易活化的部分，二是具惰性不易活化的部分。膠東地區(qū)普通巖石中正是這部分難以激活的殘留金，原始變質(zhì)基底金特別是易活化金多已被后期熱液活化、萃取、搬運(yùn)、遷移而富集成礦。因此不能因太古宙變質(zhì)基底巖系中Au豐度值低而否定其原始礦源巖系的性質(zhì)。硫、氧、鉛同位素研究也表明膠東地區(qū)金礦床的成礦物質(zhì)主要來(lái)源于膠東群地層(李洪志等，1995)，即膠東群是膠東金礦床的重要礦源層。

2 巖漿巖及其成巖時(shí)代

蚌埠—五河地區(qū)的花崗質(zhì)巖石包括正長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，可以劃分成古元古代、晚侏羅世、早白堊世早期和早白堊世晚期4期。中生代花崗質(zhì)巖石出露廣泛，主要有形成于晚侏羅世的荊山片麻狀花崗巖、形成于早白堊世早期的淮光花崗閃長(zhǎng)巖及女山和西廬山花崗巖、形成于早白堊世晚期的曹山和錐山二長(zhǎng)花崗巖及螞蟻山花崗巖，它們與圍巖(五河雜巖)具有明顯的侵入接觸關(guān)系。燕山期中酸性脈巖在該區(qū)也非常發(fā)育，主要脈巖類(lèi)型有花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖、花崗細(xì)晶巖及黑云二長(zhǎng)花崗斑巖等，區(qū)內(nèi)已知金礦床(點(diǎn))與燕山期巖脈在空間上具有密切的關(guān)系。

淮光巖體位于蚌埠隆起中部，主要由弱片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖組成;女山巖體位于蚌埠隆起東部邊緣的郯廬斷裂帶內(nèi)，由巨斑黑云母花崗巖組成?；垂鈳r體和女山巖體鋯石U－Pb年齡均為130 Ma左右(靳克等，2003;楊德彬等，2005)，形成于早白堊世早期。曹山巖體位于隆起區(qū)中部蚌埠市東郊，主要由二長(zhǎng)花崗巖組成;錐山巖體位于隆起區(qū)中部，主要由二長(zhǎng)花崗巖組成;螞蟻山巖體位于蚌埠隆起東南部，由含石榴石花崗巖組成。曹山巖體、錐山巖體和螞蟻山巖體鋯石U－Pb年齡為110 Ma左右(楊德彬等，2006)，為早白堊世晚期。荊山巖體位于蚌埠隆起的西部，巖體侵入的圍巖為太古代五河雜巖。巖體主要由“混合花崗巖”組成，即具有弱片麻狀構(gòu)造的中粗粒含石榴石黑云母花崗巖。鋯石SHRIMP U－Pb年齡為(160.2±1.3)Ma，為晚侏羅世早期(楊德彬等，2005，2006)，并且其形成可能與三疊紀(jì)超高壓碰撞后巖石圈地幔和/或下地殼的拆沉有關(guān)(許文良等，2004;楊德彬等，2006)。綜上所述，蚌埠—五河地區(qū)花崗巖是中生代巖漿作用的產(chǎn)物，分別為160、130、115 Ma 3期巖漿事件所形成。蚌埠隆起區(qū)中生代荊山、女山和西廬山巖體的巖漿源區(qū)主要以經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用改造的揚(yáng)子克拉通基底物質(zhì)為主;淮光、曹山、錐山和螞蟻山巖體的巖漿源區(qū)則以華北克拉通基底物質(zhì)為主，同時(shí)女山巖體的巖漿源區(qū)也存在一定比例的華北克拉通基底物質(zhì)(楊德彬等，2005)。

根據(jù)五河各種巖漿巖中Au元素平均含量(表3)，其平均值僅為1.67 mg/t，明顯低于西崮堆組的平均含量，表明巖漿巖中Au元素背景含量低，說(shuō)明目前發(fā)現(xiàn)的巖體還不是金礦物質(zhì)的主要來(lái)源。

表3 五河地區(qū)巖漿巖元素含量表Table 3 Elemental content of magmatic rocks in the Wuhe area

膠東地區(qū)中酸性巖漿巖與金礦床存在密切的時(shí)空關(guān)系，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為成巖時(shí)代為中生代(鄧軍等，1999;王義文等，2002;胡芳芳等，2004)。楊立強(qiáng)等(2006)綜合同位素定年研究成果，將膠東中生代巖漿巖分為3期：(1)燕山早期玲瓏型和灤家河型花崗巖(晚侏羅世，160～135 Ma)，以深成侵位的大花崗巖巖基為主，主體為殼源花崗質(zhì)巖漿(地殼重熔)形成，主要產(chǎn)出于膠北隆起和膠南隆起。(2)燕山中期(主要時(shí)段為早白堊世，135～95 Ma)，不僅包括郭家?guī)X型和艾山型花崗閃長(zhǎng)巖，而且還包括早白堊世的青山群火山巖－次火山巖及大量高鉀基性—中性脈巖，燕山中期形成的中基性巖較多，有時(shí)甚至偏堿性，主體為富集地幔來(lái)源的巖漿。(3)燕山晚期(晚白堊世，95～65 Ma)，主要指嶗山型堿性花崗巖和一些高鉀基性—中性脈巖。膠東地區(qū)金礦床的成礦作用與燕山期巖漿作用密切相關(guān)，成礦熱液為巖漿期后熱液(呂古賢等，1993;鄧軍等，2001)。膠東地區(qū)在中生代發(fā)生了大規(guī)模的強(qiáng)烈的巖漿作用，自晚侏羅世至早白堊世膠東地區(qū)地幔上隆，地殼拉伸減薄(徐貴忠等，2001;毛景文等，2002)，古老的結(jié)晶基底變質(zhì)巖系在一定深度范圍內(nèi)部分熔融而形成大量的花崗質(zhì)巖漿。同時(shí)期的幔源巖漿沿深大斷裂上升噴出地表或近地表(在后期的剝蝕作用下出露地表)，形成中基性火山巖或巖脈(膠東地區(qū)分布眾多的煌斑巖脈和閃長(zhǎng)玢巖脈)，且膠東地區(qū)各種脈巖與金礦化之間的關(guān)系密切(夏林，2003)。山東省地質(zhì)調(diào)查院(2012)對(duì)膠東地區(qū)金礦進(jìn)行了資源潛力評(píng)價(jià)，總結(jié)了膠東地區(qū)巖漿巖Au元素含量統(tǒng)計(jì)報(bào)表(表4)。

表4 膠東地區(qū)巖漿巖Au元素含量統(tǒng)計(jì)表Table 4 Elemental content of gold in magmatic rocks from the Eastern Shandong Province

3 殼－幔作用

楊德彬等(2007)對(duì)蚌埠隆起區(qū)中生代不同時(shí)期的花崗巖中6個(gè)巖體進(jìn)行了鋯石LA－MC－ICP MS原位Hf同位素研究，據(jù)此限定它們的巖漿源區(qū)和重建華北克拉通東南部的構(gòu)造格架。結(jié)果表明這些巖體成巖物質(zhì)主要來(lái)源于華北克拉通下地殼物質(zhì)的部分熔融。蚌埠隆起區(qū)深部地殼中的揚(yáng)子克拉通基底物質(zhì)的存在，暗示揚(yáng)子克拉通可能沿著郊廬斷裂帶向西或北西方向俯沖于華北克拉通之下(楊德彬等，2005;姜能等，2013)。

郯廬斷裂是一個(gè)巨大的以左旋壓剪性為主要活動(dòng)性質(zhì)的深大斷裂帶，郯廬斷裂東側(cè)的膠東地區(qū)較其西側(cè)的蚌埠—五河地區(qū)大量出現(xiàn)“入”字型構(gòu)造、羽狀破裂面以及與大斷裂平行又同屬左旋壓剪性質(zhì)的次級(jí)斷裂(劉成剛，1990)。從這些深大斷裂的發(fā)育不難推斷膠東礦集區(qū)的形成和演化有著深部殼－幔結(jié)構(gòu)原因，中新生代板塊俯沖擠壓，地幔上隆，膠東礦集區(qū)為相對(duì)于周邊的地幔隆起區(qū)，莫霍面高出2.0～3.5 km，由于巖石圈厚度長(zhǎng)期增加，其下富含流體組分和成礦組分的軟流圈得以形成，并通過(guò)殼－幔相互作用，將含礦流體系統(tǒng)輸運(yùn)到更高的層位(郭家?guī)X超單元)(李士先等，2007)。膠東礦集區(qū)的形成和演化均受地幔剪切帶及深部流體控制。郯廬斷裂是魯東地體與華北板塊在T—J1期間的碰撞拼貼帶，是深切地幔的成熟巖石圈斷裂，是地幔流體在地殼范圍內(nèi)的散發(fā)通道，決定了膠東金礦床集中區(qū)的形成與分布規(guī)律(鄧軍等，2001;呂古賢等，2006)。印支中晚期郯廬斷裂帶深切上地幔，將巖石圈中的地幔薄弱帶連接成樹(shù)枝狀網(wǎng)絡(luò)，為新生軟流體上升提供了良好的通道，打破巖石圈原有平衡，出現(xiàn)強(qiáng)烈的熱、化學(xué)、流體及應(yīng)力不平衡(鄭建平等，1999)，其內(nèi)有大規(guī)模流體滲入，蝕變、礦化作用發(fā)生，在擴(kuò)容部位成礦元素聚集、沉淀而成礦。其剪切深熔作用是成礦元素和成礦流體得以活化、運(yùn)移的重要驅(qū)動(dòng)力，是成巖成礦作用發(fā)生的根本原因之一。地幔流體通過(guò)殼－幔相互作用，形成堿交代熱液，沿郯廬斷裂帶向上發(fā)散、運(yùn)移，將含礦床流體系統(tǒng)輸運(yùn)到更高的層位，為流體成礦作用提供了礦源。膠東金礦床集中區(qū)為相對(duì)于周邊的地幔隆起區(qū)，金礦床產(chǎn)于莫霍面的梯度變化處或變形部位，凹陷區(qū)局部隆起部位金的成礦強(qiáng)度明顯小于其他地段。超大型礦床決定于超大型堿交代巖規(guī)模和深部流體活動(dòng)強(qiáng)度及成礦元素的高效富集效應(yīng)，在早期剪壓體制下，流體組分、成巖組分和成礦組分大量交換運(yùn)移;晚期剪張?bào)w制下，熱液析出、交代作用和成礦作用易于發(fā)生(夏林，2003;鄧軍等，2001)。因而，膠東地區(qū)金礦床成礦物質(zhì)主要來(lái)源于地幔或幔源煌斑巖，成礦流體來(lái)源于與中基性脈巖有關(guān)的幔源流體。

膠東地區(qū)成礦物質(zhì)有幔源物質(zhì)的參與，而蚌埠—五河地區(qū)以殼源為主，是造成兩地成礦作用差異顯著的的重要原因。

4 控礦構(gòu)造

蚌埠—五河地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，與成礦條件密切相關(guān)的斷裂有2組：一組為近東西向，為早期的基底斷裂，基本與蚌埠隆起相平行，該組斷裂具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，控制了近東西向巖漿巖和五河群的分布，是主要的控巖控礦構(gòu)造;另一組為北北東向構(gòu)造破碎帶，是郯廬斷裂西側(cè)的次級(jí)斷裂，基本上呈等距離分布，控制了北北東向巖漿巖和多金屬礦田以及金屬礦體的分布(陳皓龍，2014)。金礦床主要分布于近東西向蚌埠隆起的核部，有近80%的礦床和礦點(diǎn)分布于此，說(shuō)明近東西向蚌埠隆起直接控制成礦帶的展布。通過(guò)對(duì)其中金礦床控礦構(gòu)造的研究表明，區(qū)內(nèi)金礦床明顯受北北東向郯廬左行平移斷裂系的控制(陳成濤，1992)。斷裂系中這些主干斷裂一方面成為破碎帶蝕變巖型金礦床的儲(chǔ)礦構(gòu)造，另一方面也控制著石英脈型金礦床所賦存的雁列狀石英脈帶，蚌埠—五河地區(qū)部分金礦床控礦構(gòu)造特征見(jiàn)表5。例如，五河大鞏山金礦床的含金石英脈(北東—北北東向)及糜棱巖型金礦化明顯受控于晚侏羅世—早白堊世北北東向大鞏左旋韌性剪切帶。鳳陽(yáng)毛山含金石英脈也呈北北東向展布，明顯受斷裂控制。鳳陽(yáng)板橋石英脈型金礦床受控于北北東向左旋韌性剪切帶內(nèi)，產(chǎn)于與糜棱面理呈小角度相交的一組低序次張剪性裂隙中。該韌性剪切帶隨后又經(jīng)歷了伸展、擠壓兩個(gè)發(fā)展階段。因此，蚌埠—五河金礦帶在構(gòu)造控礦機(jī)制是晚侏羅世—早白堊世北北東向郯廬斷裂系的主干斷裂及其次級(jí)斷裂，它們疊加在近東西向展布的基底礦源層之上(周力等，2014)。

表5 蚌埠—五河地區(qū)部分金礦床控礦構(gòu)造特征Table 5 Features of ore-controlling structures in some gold deposits from the Bengbu－Wuhe area

膠東地區(qū)金礦床同樣普遍受構(gòu)造控制，而其構(gòu)造活動(dòng)明顯具有多期次的特征，因此構(gòu)造活動(dòng)的多期次控礦是膠東金礦床中的普遍現(xiàn)象(陳衍景等，2004)。大型、超大型金礦田(床)皆產(chǎn)于北東—北北東向斷裂帶內(nèi)或旁側(cè)，這些斷裂為控礦主干斷裂，它們不但直接控制了破碎帶蝕變巖型金礦床，也控制著石英脈型金礦床中雁列狀石英脈帶的分布。另外，膠東金礦床成礦期構(gòu)造具有多層次控礦特點(diǎn)，新華夏系北東東向(泰山式)伴生構(gòu)造控制膠東區(qū)域金礦帶的展布;新華夏系北北東向區(qū)域剪切帶控制金礦田產(chǎn)生部位(呂古賢等，2006)。

蚌埠—五河金礦帶上已發(fā)現(xiàn)的中、小型金礦床主要集中在斷裂較發(fā)育的郯廬斷裂帶附近地區(qū)(如榮渡金礦床、大鞏山金礦床、板橋金礦床等)。向西隨著遠(yuǎn)離郯廬斷裂帶，北北東向控礦斷裂的發(fā)育程度逐漸減弱，規(guī)模明顯減小，這與整個(gè)膠東隆起帶北北東向斷裂廣泛發(fā)育的特征明顯有別，這些差異可能是五河—蚌埠金礦帶的成礦規(guī)模弱于膠東金礦帶的原因之一。

5 結(jié)論

(1)五河群地層是蚌埠—五河地區(qū)金礦床的重要礦源層，地層中Au的豐度比地殼平均豐度高出5倍;膠東群巖層是膠東金礦床的重要礦源層，特別是其中變質(zhì)基性－超基性火山巖系具有很高的Au豐度，比地殼平均豐度高出45倍。二者差異較大。

(2)中國(guó)東部郯廬斷裂帶以東地區(qū)的郯廬斷裂系發(fā)育程度、活動(dòng)性及燕山期巖漿活動(dòng)皆明顯強(qiáng)于其以西地區(qū)，這是由于東部更靠近具密切動(dòng)力學(xué)聯(lián)系的太平洋板塊。膠東地區(qū)巖漿活動(dòng)時(shí)限和范圍均較蚌埠地區(qū)廣泛。蚌埠—五河地區(qū)燕山期巖漿活動(dòng)明顯弱于膠東金礦區(qū)，缺少象膠北隆起帶上郭家?guī)X巖體那樣規(guī)模的大型巖體，構(gòu)造活動(dòng)性也明顯弱于膠東地區(qū)。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的金礦床多數(shù)與燕山期巖脈密切相關(guān)，一定程度上限制了金的富集。蚌埠—五河地區(qū)和膠東地區(qū)巖漿活動(dòng)及燕山期控礦斷裂構(gòu)造強(qiáng)度上的差異，也是造成2個(gè)成礦帶上成礦規(guī)模的差異的原因之一。

(3)膠東地區(qū)深大斷裂的發(fā)育有利于有幔源物質(zhì)的參與成礦作用，而蚌埠—五河地區(qū)成礦物質(zhì)以殼源為主，這也是造成兩地成礦作用差異顯著的一個(gè)重要原因。

(4)蚌埠—五河地區(qū)以北北東向?yàn)橹鞯目氐V斷裂發(fā)育程度較弱，且向西隨著遠(yuǎn)離郯廬斷裂帶而逐漸減弱，這與整個(gè)膠東隆起帶上十分發(fā)育的北北東向控礦斷裂明顯有別，且膠東地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)明顯具有多期次、多層次的特點(diǎn)，綜合因素造成蚌埠—五河地區(qū)金礦的成礦規(guī)模弱于膠東金礦帶。

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