膠東焦家金礦帶3000m深部成礦特征及其地質(zhì)意義

于學峰 楊德平 李大鵬 單偉 熊玉新 遲乃杰 劉鵬瑞 于雷亨

自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室，山東省地質(zhì)科學研究院，濟南250013

近年來，膠東地區(qū)已累計查明金資源量近5000t(Yuetal., 2018a)，逐漸成為全球矚目的金礦集中區(qū)。膠東這種大規(guī)模、短時限、高強度的成礦事件，引起國內(nèi)外科學家的重視，并對其開展了廣泛而深入的地質(zhì)科研工作，主要涉及金礦成礦區(qū)域構(gòu)造背景、巖漿演化機制、成礦流體、成礦作用、成礦機制、成礦時代等方面(Grovesetal., 1998; Kerrichetal., 2000; 蔣少涌等，2009；Goldfarbetal., 2013; Yangetal., 2016a, b; Yuetal., 2018a, b)。

2011年以來，在膠東的三山島、焦家和招平等重要金礦帶深部找礦連續(xù)實現(xiàn)重大突破，新增資源量近3000t(Yuetal., 2018a)。三山島、焦家和玲瓏-大尹格莊金礦田均成為資源儲量超千噸的世界級金礦田，招遠-萊州礦集區(qū)已成為世界第三大金礦區(qū)(累計查明資源儲量達4000t以上)(于學峰等，2016，2018；Yuetal., 2018a)。隨著金礦勘查的深入，宋明春等(2010)提出了“第二礦化富集帶”的觀點，指出兩個富集帶之間被弱礦化帶或無礦間隔分隔，第一礦化富集帶一般位于地表至垂深-350～-500m，第二礦化富集帶位于垂深-450～-900m以下，兩礦化富集帶的垂直距離為150～550m。令人振奮的是，近年來在焦家斷裂帶深部近2200m發(fā)現(xiàn)了以黃鐵絹英巖化、鉀化花崗巖為特征的礦化帶(紗嶺礦區(qū)2200m深鉆控制)，盡管其單個礦體規(guī)模不大，但礦化蝕變卻較強且規(guī)模大，構(gòu)造復雜、賦礦空間發(fā)育，礦體小而多。縱然實際情況可能會比理論模式復雜得多，但是無論如何，焦家金礦帶深部的金礦資源找礦潛力巨大是毋庸置疑的。但問題隨之而來：焦家斷裂帶的深部是否還存在更深的第三甚至第四富集帶？它們的蝕變礦化特征與淺部富集帶是否一致？主控礦斷裂在垂向上的性質(zhì)變化如何？這些問題使得在焦家斷裂帶進行超深部(-2000～-3000m)探礦及相應(yīng)科研工作的重要性日益顯現(xiàn)出來。為查清三山島金礦帶的深部含礦特征，山東黃金集團公司曾于2013年在三山島西嶺礦區(qū)施工完成了深度達到4006.17m的超深鉆孔，在3600m左右見到了三山島金礦化蝕變帶，但沒有發(fā)現(xiàn)金礦體。

為進一步探索研究焦家金礦帶深部地質(zhì)特征及資源潛力，本團隊在萊州市吳一村地區(qū)焦家斷裂帶深部實施了深度達3266.06m的ZK01科研鉆探(圖1)，成功控制了焦家斷裂帶深部的金礦體。該鉆孔是目前焦家金礦帶第一深鉆，被業(yè)內(nèi)譽為“中國巖金第一見礦深鉆”，它揭示了焦家金礦帶深部金的礦化特征，并發(fā)現(xiàn)了新的金礦層，取得了焦家金礦帶深部第一手資料，實現(xiàn)了我國金礦深部勘查的重大突破，對于膠東金礦深部地質(zhì)特征、成礦作用、成礦規(guī)律、資源潛力研究及推動國家深部資源勘查開發(fā)重大專項的實施具有重要意義。

圖1 焦家金礦帶區(qū)域地質(zhì)簡圖1-第四系；2-白堊紀郭家?guī)X序列花崗閃長巖；3-侏羅紀玲瓏序列黑云二長花崗巖；4-新太古代棲霞序列英云閃長質(zhì)片麻巖；5-新太古代馬連莊序列變輝長巖；6-蝕變帶；7-實測及推測地質(zhì)界線；8-實測及推測斷裂；9-深鉆位置及編號；10-金礦床Fig.1 The regional geological map of Jiaojia gold metallogenic belt1-Quaternary; 2-Cretaceous granodiorite of Guojialing sequence; 3-Jurassic biotite monzonitic granite of Linglong sequence; 4-Neoarchean tonalitic gneiss of Qixia sequence; 5-Neoarchean metagabbro of Malianzhuang sequence; 6-alteration zone; 7-measured and predicted geological boundaries; 8-measured and presumed fault; 9-deep drill position and number; 10-gold deposits

本文對該深鉆所揭示的焦家金礦帶3000m深部礦化地質(zhì)特征和地質(zhì)意義予以介紹和討論。

1 地質(zhì)概況

膠東半島位于華北克拉通東南緣和太平洋板塊西緣，西側(cè)為郯廬斷裂帶，東南側(cè)為大別-蘇魯超高壓變質(zhì)帶，是一個主要由前寒武紀基底巖石組成、中生代構(gòu)造-巖漿作用發(fā)育的區(qū)域(圖1)。區(qū)內(nèi)地層以膠東巖群為主，呈包體狀殘留于新太古代棲霞序列TTG中，是區(qū)內(nèi)最古老的地層，大致呈東西向展布，主要巖石類型為斜長角閃巖、斜長片麻巖、黑云變粒巖等，為一套角閃巖相和角閃麻粒巖相區(qū)域變質(zhì)巖。區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動強烈而頻繁，中生代的侵入巖主要由160～150Ma的中生代玲瓏序列原地重熔型鈣堿性的黑云二長花崗巖(范宏瑞等，2005; 鄧軍等，2006; Dengetal., 2014, 2015)和132～126Ma的中生代郭家?guī)X序列殼?；旌细哜涒}堿性的似斑狀花崗閃長巖類組成(楊立強等，2014)，同時也發(fā)育有煌斑巖、閃長玢巖、輝綠玢巖等基性脈巖。研究區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造主要為三山島斷裂與焦家斷裂，地表和淺部均沿玲瓏序列花崗巖和太古宙基底接觸帶呈NNE-NE向發(fā)育。目前普遍認為區(qū)內(nèi)金礦床的形成與中生代構(gòu)造-巖漿熱液活動或碰撞造山作用有密切的聯(lián)系(翟明國等，2004；毛景文等，2005；Yangetal., 2014，2015a)。在中生代洋殼俯沖或者陸-陸碰撞造山過程的擠壓向伸展轉(zhuǎn)變，巖石圈大規(guī)模減薄的背景下(陳衍景等，2004；蔣少涌等，2009)，于晚中生代130～110Ma(陳衍景等，2004；Yuetal., 2018a)發(fā)生大規(guī)模成礦作用。

焦家斷裂為膠西北金成礦最密集的構(gòu)造帶，自南向北大致分為三段，分別為寺莊段、馬塘-新城段、新城-高家莊子段，長約60km左右，走向30°～50°之間，傾角為30°～50°，局部可達80°，最寬處可達1000m。以主裂面為界，構(gòu)造巖基本對稱分帶。焦家金礦帶淺部的金礦體主要賦存于主裂面下盤蝕變程度較高的蝕變巖中，主要賦存于區(qū)域規(guī)模大并呈緩傾斜的韌、脆性疊加斷裂帶中，礦體以浸染狀或細脈浸染狀礦化為特征。由于強烈的熱液蝕變和后期的脆性變形疊加，許多斷裂早期韌性變形的組構(gòu)已被破壞，僅見有糜棱巖角礫。近年來在焦家斷裂的中南段連續(xù)發(fā)現(xiàn)了寺莊深部、焦家深部、朱郭李家、南呂-欣木、紗嶺、前陳等大型-超大型金礦床，僅近3年焦家金礦帶就新增金資源儲量約800t，目前已累計查明金資源儲量近1400t。其中萊州紗嶺金礦控制主礦體長度達1920m，最大斜深2180m，賦存標高-940～-2020m，查明金資源量為389t，平均品位3.41×10-6；低品位金資源量61t，平均品位1.44×10-6，礦體平均厚度6.8m(于學峰等，2016)。該成礦帶淺部主礦體往往與深部礦體連為一體，表現(xiàn)為走向、傾向的尖滅再現(xiàn)，其金礦床產(chǎn)出環(huán)境和成礦動力學背景在全球金礦中獨具特色，巨量金的來源和富集機制是引人矚目的關(guān)鍵科學問題。

2 焦家金礦帶深部地質(zhì)特征

ZK01深鉆揭示焦家斷裂帶從淺部到深部傾角逐步變緩，從垂深2000m的25°左右逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?850m的20°左右，是一上陡下緩的鏟式斷裂，斷裂帶厚度由淺部的500m左右增大至800多米。深部礦化蝕變情況較為復雜，由斷裂帶邊部向中心部位，破碎蝕變程度由單向變強，變?yōu)閺娙醴磸?，分帶由簡單變復雜，由對稱變?yōu)榉菍ΨQ(圖2)。從上到下主要的地質(zhì)體為第四系、新太古代棲霞序列新莊單元英云閃長質(zhì)片麻巖和馬連莊序列欒家寨單元斜長角閃巖、燕山晚期玲瓏序列崔召單元黑云二長花崗巖、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖、碎裂狀二長花崗巖(主要礦體分布層位)、斷層泥和構(gòu)造角礫巖、黃鐵絹英巖化碎裂狀黑云二長花崗巖、二長花崗巖。

斷裂帶深部構(gòu)造巖由韌性變形為主的糜棱巖和以脆性變形為主的碎裂巖組成，韌性變形在斷裂早期形成，常被礦化蝕變掩蓋，其成因和發(fā)生時間與前寒武紀基底巖石中的韌性變形作用有很大差異。脆性變形特征表現(xiàn)為花崗巖的多次碎裂巖化作用，形成碎裂狀花崗巖或花崗質(zhì)碎裂巖，這與焦家斷裂帶淺部的構(gòu)造特征相吻合，研究表明淺部斷裂多期活動特征比較明顯，一般認為成礦前斷裂經(jīng)受了左行壓扭性活動，形成糜棱巖；成礦期斷裂活動屬右行張扭或右行張剪性質(zhì)(苗來成等，1997；李厚民等，2002；李俊建等，2005)，為成礦流體運移、沉淀提供了有利空間；成礦后斷裂以壓性為主兼扭性(宋明春等，2010，2014；Yuetal., 2018b)。

ZK01深鉆從上到下揭露的主要巖層特征列于圖3，部分典型巖心掃描照片列于圖4。重點層描述如下：

圖3 深鉆(ZK01)鉆孔柱狀圖Fig.3 Drill hole column of ZK01

圖4 ZK01鉆孔巖心掃描照片(a)黃鐵絹英巖化碎裂狀二長花崗巖，黃鐵礦細脈(寬2～10mm)發(fā)育，金賦存于黃鐵礦細脈中，為Ⅰ-2礦體所在部位(孔深2778.59m)；(b)鉻絹云母化硅化碳酸鹽化蝕變巖，鮮艷綠色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，見其被石英細脈、重晶石脈穿插(孔深2802.77m)；(c)黃鐵絹英巖化碎粒巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖(孔深2826.36m)；(d)黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎粒巖,不規(guī)則黃鐵礦細脈發(fā)育(孔深2863.52m)；(e)黃鐵絹英巖化碎裂狀黑云二長花崗巖，不規(guī)則黃鐵礦細脈發(fā)育(孔深2911.40m)；(f)黃鐵礦化碎裂狀黑云二長花崗巖，“紅化”沿花崗巖裂隙發(fā)育，為后期產(chǎn)物(孔深2928.83m). 照片為巖心掃描儀成像，巖心表面展開圖，照片高度為巖心周長(188.40mm). Py-黃鐵絹英巖脈；q-石英脈；Ba-重晶石脈Fig.4 The core scanning photographs of ZK01(a) beresitization broken monzonitic granite, with pyrite veinlets(wide 2～10mm)well developed, and gold stored in pyrite veinlet (located in No.Ⅰ-2 ore body at the drill depth of 2778.59m); (b) fuchsite silication carbonization alterated rocks, bright green, lepido granoblastic texture, interspersed by quartz veinlets and barite veinlets (2802.77m); (c) beresitization fine-granulated catactasite and beresitization porphyroclasitic rocks(2826.36m); (d) beresitization fine-granulated catactasite, irregular pyrite veinlets develop at 2863.52m; (e) beresitization broken biotite monzonitic granite, irregular pyrite veinlets develop (2911.40m); (f) pyritization broken biotite granite, ’reddening’ develops along the granite fissures and is a late stage product (2928.83m). The images are from core scanner, the expanded images of core surface, the height of the image is the circumference of the core (188.40mm). Py-beresite veinlet; q-quartz veinlet; Ba-barite veinlet

(1)28.70～1321.84m為棲霞序列新莊單元英云閃長質(zhì)片麻巖和馬連莊序列欒家寨單元斜長角閃巖(變輝長巖)。新莊單元英云閃長質(zhì)片麻巖呈深灰-灰綠色，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，其中常見膠東巖群斜長角閃巖、角閃巖包體。欒家寨單元斜長角閃巖(變輝長巖)中常見膠東巖群黑云變粒巖，黑云二長變粒巖和角閃斜長變粒巖包體，偶見英云閃長質(zhì)片麻巖侵入，巖石呈黑灰色-深黑色-灰綠色，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，弱片麻狀構(gòu)造、條紋條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，局部見石榴石斑晶和少量綠簾石、碳酸鹽礦物、黃鐵礦。

(2)2416.29～2466.44m處見一小型斷裂帶，可能是焦家斷裂帶上部分支，主要為弱黃鐵絹英巖化碎裂狀二長花崗巖，呈淺肉紅色-淺灰色，變余花崗結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，蝕變礦物有絹云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦。黃鐵礦呈浸染狀或沿裂隙呈細脈狀、網(wǎng)脈狀、團塊狀，部分黃鐵礦細脈被后期的石英碳酸鹽脈切穿，個別樣品在脈狀黃鐵礦的裂隙中見到銀金礦。

(3)2549.59～2801.34m處為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖和碎裂狀二長花崗巖。巖石呈淺灰白-淺肉紅色，發(fā)生破碎呈碎裂結(jié)構(gòu)，變余花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。蝕變礦物有黃鐵礦、絹云母、石英、碳酸鹽礦物、黃銅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦及金礦物。黃鐵礦呈脈狀、團塊狀、斑點狀或浸染狀分布，呈他形-半自形粒狀，粒度一般0.05～0.5mm，局部有破碎現(xiàn)象。方鉛礦呈他形微粒狀包含于黃鐵礦中，黃銅礦分布于石英粒間。本層發(fā)育2個金礦體，礦石類型為碎裂狀二長花崗巖型，厚度分別為0.85m、1.67m，平均品位分別為3.21×10-6、1.77×10-6。

(4)2801.34～2801.58m處發(fā)現(xiàn)第一層斷層泥，為巖石呈灰綠色-深綠色，層狀構(gòu)造，厚5cm左右。構(gòu)造角礫成分主要為石英，粒度1cm左右。

(5)2801.58～2810.89m處為鉻云母化硅化碳酸鹽化蝕變巖。巖石呈灰綠色，局部為翠綠色，顏色特征明顯，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由碳酸鹽礦物、石英、絹云母、白云母組成。在焦家金礦帶中淺部鉆孔中也見此類巖石，但厚度較小，一般10～40cm，無金礦化現(xiàn)象。

(6)2810.89～2824.39m處為黃鐵絹英巖化碎裂狀黑云二長花崗巖。巖石呈淺肉紅色-淺灰綠色，變余花崗結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，蝕變礦物有絹云母、黃鐵礦及碳酸鹽礦物，黃鐵礦富集，多呈網(wǎng)脈狀。發(fā)現(xiàn)1個金礦體，厚度5.00m，平均品位3.13×10-6，最高品位13.65×10-6。

(7)2824.39～2854.59m處為黃鐵絹英巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖。巖石呈灰黑色，不規(guī)則裂隙發(fā)育，略顯定向構(gòu)造和糜棱巖化現(xiàn)象。鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，蝕變礦物主要為絹云母、石英、黃鐵礦等。見長石、石英的重結(jié)晶亞顆?；伴L石雙晶紋的錯動、扭折現(xiàn)象。見浸染狀細粒黃鐵礦和不規(guī)則黃鐵礦細脈及石英細脈、碳酸鹽脈。顯示早期韌性變形形成的糜棱結(jié)構(gòu)常被后期脆性斷裂及黃鐵絹英巖化掩蓋。此層是蝕變礦化最強部位，發(fā)現(xiàn)3個金礦體，礦石類型為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型和黃鐵絹英巖化碎裂巖型，厚度分別為3.32m、5.77m、4.26m，平均品位分別為1.48×10-6、1.08×10-6、1.37×10-6。

以上是傳統(tǒng)意義上的焦家斷裂破碎帶上盤。

(8)2854.59～2854.69m處見第二層斷層泥，是主斷裂面。黑色-淺綠色，深黑色斷層泥和淺綠色斷層泥分別厚5cm，片理結(jié)構(gòu)，軸心角75°，與斷裂帶產(chǎn)狀吻合。此層斷層泥薄而穩(wěn)定，幾乎在焦家金礦帶淺部所有的鉆孔中都能看到其蹤跡。

(9)2876.89～3266.06m主要為黃鐵絹英巖化碎裂狀二長花崗巖夾黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖、弱黃鐵絹英巖化碎裂狀黑云二長花崗巖等，幾乎不再有礦化。

3 焦家金礦帶深部金礦體及礦石特征

3.1 樣品采集及測試

為了解礦石中主要有用組分的含量和主要礦物化學組成，對深鉆巖心進行了系統(tǒng)采樣。礦石組分含量基本分析樣品采用1/4巖心切割法采集，單樣長度一般為1.00m，按不同礦石類型和蝕變礦化強度分段采取；組合分析樣用于確定礦石中除Au以外其他有益有害組分含量，利用基本分析副樣按樣品長度比例進行組合，有效保證了樣品的代表性。電子探針樣品和原位硫同位素樣品在不同礦體的巖心中揀塊采取。

樣品的分析測試工作在國土資源部濟南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。礦石金品位分析和組合分析采用火焰原子吸收分光光度計法，執(zhí)行《金銀礦石分析規(guī)程》(DZG 93-09)，儀器型號：PE-400，標樣： GBW 07807b～07809；GBW 07289～07300，測試條件：溫度23℃，濕度40%。分析誤差滿足《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ/T 0130.3—2006)中貴金屬樣品化學成分相對偏差允許限要求：

表1焦家金礦帶深部礦體特征一覽表

Table 1 A list of ore bodies in deep of the Jiaojia gold metallogenic belt

礦體編號埋藏深度(m)視厚度(m)真厚度(m)平均品位(×10-6)最高品位(×10-6)礦石類型Ⅰ-1Ⅰ-2Ⅰ-32700.89～2701.892777.89～2779.892813.89～2819.891.02.06.00.851.675.003.211.773.133.212.2213.65黃鐵絹英巖化碎裂狀花崗巖型Ⅰ-4Ⅰ-52828.39～2832.392838.39～2845.394.07.03.325.771.481.083.342.07黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型Ⅰ-62849.39～2854.595.24.261.371.82黃鐵絹英巖化碎裂巖型(碎斑、碎粒、碎粉巖)

表2焦家金礦帶深部礦石組合分析結(jié)果

Table 2 The combination analysis results of ore in deep of the Jiaojia gold metallogenic belt

組合樣號礦層礦石類型Ag(×10-6)Cu(wt%)Pb(wt%)Zn(wt%)S(wt%)As(×10-6)ZH1Ⅰ-1(1)1.60.0130.0030.0032.8810.47ZH2Ⅰ-2(1)1.10.0060.0050.0031.156.59ZH3Ⅰ-3(1)2.00.0020.0020.0041.933.07ZH4Ⅰ-4(2)1.50.0040.0020.0040.321.30ZH5Ⅰ-5(2)<1.00.0100.0030.0071.126.18ZH6Ⅰ-6(3)1.30.0010.0220.0611.4210.60ZH7礦化層<1.00.0010.0010.0021.864.20

注：礦石類型為(1)黃鐵絹英巖化碎裂狀花崗巖型；(2)黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型；(3)黃鐵絹英巖化碎裂巖(碎斑、碎粒、碎粉巖)型

電子探針分析采用日本電子公司產(chǎn)JXA8230型電子探針儀，標準樣為加拿大Astimex系列金屬和礦物標樣，波譜分析，測試條件：加速電壓20kV，電流2×10-8A，束斑直徑1μm。實驗室溫度22℃、濕度30%。相對誤差0.01%。原位微區(qū)硫化物硫同位素測試采用激光剝蝕多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS)完成。激光剝蝕系統(tǒng)為Resolution S155，MC-ICP-MS 為 Neptune Plus。

3.2 深部礦體特征

ZK01深鉆在2416.29～3234.16m控制焦家斷裂帶，在2700.89～2854.59m發(fā)現(xiàn)金礦體6個(表1)，賦存標高-2692.52～-2846.22m，總視厚度25.2m，真厚度20.87m，平均品位1.85×10-6，最高品位13.65×10-6，礦體呈似層狀和透鏡狀，產(chǎn)狀272°∠20°。其中Ⅰ-1、Ⅰ-3為工業(yè)礦體，工業(yè)礦體厚5.85m，平均品位3.14×10-6，礦石自然類型為黃鐵絹英巖化碎裂狀花崗巖型。另外在焦家斷裂帶深部圈定了7層礦化體，總視厚度11.00m，礦化類型主要為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型和黃鐵絹英巖化碎裂巖型。

3.3 深部礦石特征

3.3.1 礦石伴生化學成分

為研究礦石中除Au以外的伴生有益有害組分含量，對深部礦石進行了組合分析，組合分析樣品按鉆孔中不同礦體不同礦石類型，按基本分析樣品長度比例，利用基本分析副樣進行組合，共采集7件組合分析樣品。礦石基本分析和組合分析結(jié)果(表2)表明：礦石中有益組分以金為主，伴生組分以銀、硫為主，可以綜合回收利用，其他組分含量低，與中淺部礦體礦石類似。

3.3.2 礦石類型及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

焦家金礦帶深部礦石類型與中淺部相似，可分為三種，表現(xiàn)為不同的賦存巖石和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征。

(1)黃鐵絹英巖化碎裂巖(碎斑巖、碎粒巖、碎粉巖)型(圖5a, b)。礦石呈灰綠色-灰黑色，其賦存巖石為黃鐵絹英巖、黃鐵絹英巖化碎斑巖、碎粒巖、碎粉巖等，主要產(chǎn)于破碎蝕變帶中心，隨著破碎程度升高，蝕變礦化增強，顏色變深。礦石結(jié)構(gòu)以他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主(圖5e, f)。金屬礦物以黃鐵礦為主，少量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦，脈石礦物主要為長石、石英、絹云母。黃鐵礦呈細粒浸染狀或與石英、絹云母一起呈細脈、網(wǎng)脈充填于巖石裂隙中，構(gòu)成細脈浸染狀構(gòu)造，局部形成稠密浸染狀構(gòu)造。

圖5 焦家金礦帶深部礦石特征

(a)黃鐵絹英巖化碎裂巖型礦石；(b)黃鐵絹英巖化碎裂巖型礦石；(c)黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型礦石；(d)黃鐵絹英巖化碎裂狀花崗巖型礦石；(e)黃鐵礦呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)，其顆粒間分布有石英、黃銅礦、方鉛礦及金礦物；(f)黃鐵礦和黃銅礦分別呈半自形粒狀及他形粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀分布；(g)早期形成的黃鐵礦遭受應(yīng)力作用發(fā)生破碎形成碎斑結(jié)構(gòu)，裂隙中常充填金礦物；(h)黃銅礦、方鉛礦及金礦物沿黃鐵礦裂隙及晶隙分布，形成填隙結(jié)構(gòu). (a-d)為巖心切面; (e-h)為反射光下顯微照片. Py-黃鐵礦；Ccp-黃銅礦；Gn-方鉛礦；Au-金礦物；Qt-石英；Cal-方解石；Ser-絹云母

Fig.5 The feature of ore in the deep of the Jiaojia gold metallogenic belt

(a) beresitization cataclastic rock ore; (b) beresitization cataclastic rock ore; (c) beresitization granite cataclastic rock ore; (d) beresitization broken granite ore; (e) pyrite occurs as semi-idiomorphic granular structure, quartz, chalcopyrite, galena and gold are distributed among pyrite particles; (f) pyrite and chalcopyrite are semi-idiomorphic granules and allotriomorphic granules respectively, occur as dissemination; (g) the early pyrite was broken under stress and forms into porphyroclastic texture, gold minerals are filled in its fissures; (h) the chalcopyrite, galena and gold mineral are distributed along the fissures and crystal fissures of pyrite to form the interstitial texture. (a-d): core section; (e-h): photomicrographs of reflected light. Py-pyrite; Ccp-chalcopyrite; Gn-galena; Au-gold minerals; Qt-quartz; Cal-calcite; Ser-sericite

表3焦家金礦帶深部金礦物電子探針分析結(jié)果(wt%)

Table 3 The EPMA analysis results of gold minerals of ore (wt%) in deep of the Jiaojia gold metallogenic belt

測點號AuAgCuPbZnFeAsSbBiSTeTotal成色(‰)名稱g35-189.07 8.43 0.00 0.00 0.00 0.37 0.00 0.00 0.84 0.00 0.0098.70902自然金g35-287.27 9.38 0.02 0.00 0.00 1.09 0.05 0.00 0.78 0.05 0.0498.68884自然金g35-388.75 8.11 0.00 0.00 0.00 1.57 0.03 0.00 0.57 0.09 0.0099.12895自然金g37-180.02 16.14 0.06 0.00 1.41 0.00 0.00 0.72 0.00 0.07 0.0098.43813自然金g37-279.10 17.86 0.46 0.00 0.00 3.13 0.01 0.01 0.66 0.19 0.02101.44780銀金礦g37-377.90 18.94 0.02 0.00 0.00 2.78 0.00 0.00 0.61 0.65 0.11101.00771銀金礦g37-479.98 17.95 0.08 0.00 0.00 2.28 0.00 0.00 0.62 0.14 0.06101.10791銀金礦g45-185.13 11.28 0.01 0.00 0.00 2.99 0.00 0.00 0.60 0.03 0.21100.25849自然金g45-288.01 7.41 0.00 0.00 1.36 0.00 0.03 0.77 0.00 0.09 0.0097.67901自然金g45-390.20 6.58 0.01 0.00 1.48 0.00 0.00 0.63 0.01 0.28 0.0099.19909自然金g45-486.37 10.82 0.00 0.00 2.89 0.00 0.00 0.62 0.01 0.74 0.00101.45851自然金g61-186.97 10.07 0.07 0.00 0.03 0.80 0.00 0.00 0.78 0.04 0.0398.79880自然金g61-287.39 10.47 0.00 0.00 0.02 0.77 0.00 0.00 0.81 0.05 0.0399.54878自然金g61-386.19 11.00 0.00 0.00 0.00 1.24 0.00 0.00 0.72 0.09 0.0499.29868自然金g61-486.30 10.24 0.00 0.00 0.04 1.04 0.02 0.00 0.73 0.13 0.0398.53876自然金g61-586.68 10.77 0.01 0.00 0.00 1.68 0.01 0.00 0.81 0.15 0.03100.14866自然金

(2)黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型(圖5c)。礦石呈灰色、灰白色-淡肉紅色，其賦存巖石為花崗質(zhì)碎裂巖。黃鐵絹英巖化蝕變不均勻，較弱，常殘留花崗巖的外貌。黃鐵礦石英細脈或黃鐵絹英巖質(zhì)細脈、枝杈脈充填于巖石裂隙中構(gòu)成脈狀構(gòu)造。礦石品位變化較大。

(3)黃鐵絹英巖化碎裂狀花崗巖型。礦石呈淡肉紅色-灰白色，其賦存巖石為碎裂狀二長花崗巖，二長花崗巖特征清楚，早期的鉀化現(xiàn)象明顯，具變余花崗結(jié)構(gòu)(圖5d)。礦石結(jié)構(gòu)主要為壓碎結(jié)構(gòu)及填隙結(jié)構(gòu)(圖5g, h)。金屬礦物以黃鐵礦為主，偶見黃銅礦，脈石礦物以長石、石英為主，少量絹云母、綠泥石等。黃鐵礦石英脈或黃鐵絹英巖脈較發(fā)育,充填于花崗巖的裂隙中，構(gòu)成細脈、枝杈脈、網(wǎng)脈狀構(gòu)造。礦石品位變化較大，黃鐵礦脈發(fā)育的部位金品位高。

3.3.3 礦石礦物組成

深部礦石中所見礦物可分為三類：(1)原巖殘留礦物：主要是斜長石、鉀長石、石英、黑云母；(2)蝕變非金屬礦物：包括絹云母、微粒石英、鉀長石、碳酸鹽礦物、綠泥石、高嶺石等；(3)金屬礦物：黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、自然金、銀金礦、局部見碲鉍礦、輝碲鉍礦及自然鉍等。其中黃鐵礦是主要載金礦物，其次為黃銅礦和方鉛礦。

對20件含金樣品的光片進行了顯微鏡和掃描電鏡下的觀察和測試，結(jié)果表明，自然金和銀金礦局部聚集，金礦物形態(tài)以角粒狀為主，片狀、麥粒狀、長角粒狀、針狀、線狀次之，枝杈狀、圓粒狀、啞鈴狀少量；金礦物的賦存狀態(tài)以晶隙金為主(64.46%)，裂隙金次之(29.52%)，包體金少量(6.02%)，金礦物主要分布于黃鐵礦裂隙及晶隙中，或與黃銅礦、方鉛礦連生分布于黃鐵礦晶隙及裂隙中，少量分布于石英粒間(圖6a-d)。金礦物粒度多數(shù)1～70μm，以微粒金(47.59%)和細粒金(43.67%)為主，另有少量中粒金(6.02%)和粗粒金(2.71%)，掃描電鏡下可見寬度小于1μm的線狀金及粒度小于0.02μm的次顯微金(圖6e, f)。

碲鉍礦與輝碲鉍礦呈不混溶連晶，并與金、石英、絹云母共生，充填于早期的黃鐵礦裂隙中(圖6g)，有的包含于方鉛礦、黃鐵礦中，或與黃銅礦連生。自然鉍較少見，多呈蠕蟲狀與方鉛礦交生并與黃銅礦連生(圖6h)，主要分布在黃鐵絹英巖化碎裂巖中，形成于成礦晚期的多金屬硫化物階段，與金的成礦關(guān)系較密切。

對主要礦石類型中的金礦物進行了電子探針分析(表3)，焦家金礦帶深部礦石中多數(shù)金礦物金含量>80%，少數(shù)≦80%，以自然金為主，其次為銀金礦，并含少量或微量Fe、Bi、Zn、Cu、S、As、Sb、Te元素，金成色771～909，與淺部礦床相比，深部金礦物成色普遍較高。

3.3.4 礦石中黃鐵礦硫同位素特征

由于金的運移、沉淀與H2S關(guān)系密切，而H2S中的S最終以金屬硫化物的形式存在于金礦床中，所以通過硫化物的硫同位素研究，可以有效地示蹤金礦中金元素的來源。前人研究硫同位素時多采集較淺部位的主成礦期黃鐵礦樣品，無法獲得對硫同位素縱深變化的認識，導致無法認識到整個成礦過程硫同位素的演化規(guī)律及其意義。本次工作通過對深部礦體黃鐵礦原位硫同位素測定分析，發(fā)現(xiàn)δ34S值總體變化為9.41‰～10.67‰，平均值為10.26‰(表4)。比焦家淺部(8.6‰～10.4‰，平均值為9.52‰)和寺莊淺部(7.5‰～9.6‰，平均值為8.59‰)礦石中黃鐵礦的δ34S值略偏高，這暗示成礦過程中，深部水巖相互作用較淺部逐步深入，圍巖中的硫越來越多的加入成礦流體中，成礦流體中硫同位素組成與圍巖達到平衡。

圖6 焦家金礦帶深部金礦物分布特征顯微照片

(a)銀金礦呈片狀及枝杈狀分布于黃鐵礦裂隙及晶隙中；(b)銀金礦呈長角粒狀、片狀及線狀分布于黃鐵礦裂隙及晶隙中；(c)銀金礦包含于黃銅礦中，黃銅礦與方鉛礦一起分布于黃鐵礦裂隙中；(d)銀金礦呈角粒狀分布石英粒間；(e)黃鐵礦裂隙中寬度小于1μm的線狀金；(f)黃鐵礦中的角粒狀晶隙金和次顯微金；(g)碲鉍礦和輝碲鉍礦連晶與自然金、石英、絹云母分布于黃鐵礦裂隙中；(h)自然鉍與方鉛礦、黃銅礦共生于石英中. (a-d)及(g、h)為反射光下顯微照相；(e、f)為背散射電子像. Au-自然金或銀金礦； Bsm-自然鉍；Tel-碲鉍礦；Tetr-輝碲鉍礦

Fig.6 Microscopic photographs of distribution characteristics of gold mineral in deep of the Jiaojia gold metallogenic belt

(a)gold is distributed in fissure and interface of pyrite granular;(b)gold is distributed in the fissures of pyrite in the shape of long angle granular, flake and line;(c)gold is included in the chalcopyrite. The chalcopyrite and galena are distributed in the crack of pyrite;(d)gold is distributed in gaps of quartz;(e)SEM image of fine granular gold that is distributed in the fissures of pyrite in the shape of line;(f)SEM image of keratinous gold and submicroscopic gold in pyrite; (g) syntectic crystals of telluric bismuth and tetradymite are distributed in the fissure of pyrite with natural gold, quartz and sericite; (h) natural bismuth, galena and chalcopyrite are distributed in quartz. (a-d) and (g, h): photomicrographs under reflected light; (e, f): SEM backscatter electron images. Au-gold or electrum; Bsm-natural bismuth; Tel-telluric bismuth; Tetr-tetradymite

表4焦家金礦帶典型礦體礦石中黃鐵礦原位微區(qū)硫同位素組成(‰)

Table 4 In-situ sulfur isotope compositions of pyrites in typical gold-ore in the Jiaojia gold metallogenic belt by La-MC-ICP-MS (‰)

樣品號WYC-01WYC-02WYC-03WYC-04WYC-05WYC-06WYC-013WYC-01410J1508J1908J2608J3908J15采樣位置焦家深部(2800m)焦家淺部(210m)δ34SCDT10.6710.2510.0511.369.419.4810.4110.4610.48.69.89.89樣品號10SZ0910SZ1010SZ1210SZ1410SZ1610SZ2010SZ2310SZ2610SZ2810SZ32采樣位置寺莊淺部(250m)δ34SCDT8.68.17.58.89.38.79.69.28.47.7

注：焦家淺部和寺莊淺部的數(shù)據(jù)來自山東黃金集團內(nèi)部資料

表5焦家斷裂深部蝕變分帶

Table 5 The altered zoning of the Jiaojia fault belt revealed by deep drilling

序號深度范圍(m)名稱主要特征礦化情況12416.29～2466.44弱黃鐵絹英巖化碎裂狀二長花崗巖基本是花崗巖特征,黃鐵絹英巖化較弱,黃鐵礦呈細脈狀沿裂隙充填,或呈稀疏浸染狀金礦化層22466.44～2549.59黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖黃鐵絹英巖化較弱,絹云母化、碳酸鹽化硅化較強金礦化層32549.59～2801.34黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖和碎裂狀二長花崗巖淺灰白-淺肉紅色,變余花崗結(jié)構(gòu),碎裂結(jié)構(gòu)。枝脈狀或網(wǎng)脈狀黃鐵絹英巖脈沿裂隙充填金礦化層和次要金礦層42801.34～2801.58斷層泥和構(gòu)造角礫巖52801.58～2810.89鉻絹云母化硅化碳酸鹽化蝕變巖呈鮮艷綠色,鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,含鉻云母無礦化62810.89～2824.39黃鐵絹英巖化碎裂狀黑云二長花崗巖淺肉紅-淺灰綠色,變余花崗結(jié)構(gòu),碎裂結(jié)構(gòu)。黃鐵礦細脈沿裂隙穿插次要金礦層72824.39～2854.59黃鐵絹英巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖、碎粒巖、碎粉巖灰黑色,糜棱結(jié)構(gòu),碎裂結(jié)構(gòu),破碎蝕變礦化最強部位主要金礦層82854.59～2854.69黑色斷層泥深黑色-淺綠色,結(jié)構(gòu)疏松92854.69～2876.89黃鐵絹英巖化糜棱巖化花崗質(zhì)碎裂巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎粒巖淺肉紅色-深灰色,糜棱結(jié)構(gòu),碎裂結(jié)構(gòu)。見灰黑色網(wǎng)脈狀石英黃鐵礦脈和黃鐵絹英巖細脈穿插次要金礦層102876.89～2965.79黃鐵絹英巖化碎裂狀二長花崗巖夾黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖淺肉紅色,變余花崗結(jié)構(gòu),碎裂結(jié)構(gòu),常被細脈狀或支杈脈狀黃鐵絹英脈穿插,黃鐵絹英巖化較弱金礦化層112965.79～3111.93黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖、碎粒巖,局部見黃鐵絹英巖淺灰色-淺肉紅色-深灰色, 碎斑、碎粒、碎粉結(jié)構(gòu),黃鐵絹英巖化較強金礦化層123111.93～3234.16弱黃鐵絹英巖化碎裂狀黑云二長花崗巖淺灰白色-淺灰色,碎裂結(jié)構(gòu),黃鐵礦沿裂隙分布,破碎蝕變?nèi)鯚o礦化

圖7 蝕變類型顯微照片(a)黃鐵礦化和硅化，石英塑變拉長，亞顆?；ⅫS鐵礦脈沿裂隙分布；(b)顯示3個階段的蝕變，依次是鉀化，斜長石被鉀長石交代呈殘留體，網(wǎng)脈狀黃鐵絹英巖化，晚期的碳酸鹽脈穿切黃鐵絹英巖脈；(c)黃鐵絹英巖化，黃鐵礦形成較早，破碎后被晚期含金黃鐵絹英巖脈和碳酸鹽脈充填；(d)黃鐵絹英巖化，黃鐵礦形成較早，同時見柱狀石英，晚期又發(fā)生碳酸鹽化；(e)黃鐵絹英巖化碎裂巖型礦石(碎粒巖)，發(fā)育多期蝕變，早期黃鐵絹英巖化，晚期石英碳酸鹽化；(f)黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型礦石，黃鐵絹英巖細脈沿巖石裂隙穿插.照片全部為正交偏光下顯微照相. Cal-碳酸鹽礦物；Kf-鉀長石；Pl-斜長石Fig.7 Micrographs of alteration type(a) pyritization and silicification, quartz is plastically deformed, elongated and subgrained, quartz pyrite vein is distributed along the fissure；(b) three stages of alteration.in turn, plagioclase is presented by potassium feldspar as a residual body, net vein of beresitization, late carbonate veins cut through the beresitization veins; (c) beresitization, the pyrite formed early, crushed, and were filled with late gold-bearing beresitization veins and carbonate veins；(d) beresitization,pyrite was formed early, and columnar quartz was seen at the same time, carbonation occurred later; (e) beresitization cataclastic rock ore(fine-granulated catactasite), multistage alteration with beresitization developed early, and quartz carbonation later; (f) beresitization granitic cataclstic rock ore, the beresitization veins is interspersed along the fissure of the rock. All the microphotographs are taken under orthogonal polarization.Cal-carbonate minerals；Kf-potassium feldspar；Pl-plagioclase

4 焦家金礦帶深部蝕變礦化及其與淺部特征對比

4.1 蝕變類型和分帶

前人研究表明，焦家金礦帶淺部的蝕變分帶一般以黃鐵絹英巖為中心，向兩側(cè)為黃鐵絹英巖化碎粒巖、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖、絹英巖化碎裂狀花崗巖，各蝕變帶間為漸變過渡關(guān)系，且斷裂帶在演化過程中形成了有序的斷裂帶結(jié)構(gòu)，分帶性明顯，由斷裂中心向兩側(cè)依次發(fā)育了主斷裂面和斷層泥、擠壓片理帶、構(gòu)造透鏡體帶、密集節(jié)理帶和稀疏節(jié)理帶(鄧軍等，1996)，上下盤分帶基本對稱。本次研究發(fā)現(xiàn)，焦家金礦帶深部蝕變分帶特征與淺部差異較大，依據(jù)巖石礦化蝕變程度、類型及破碎程度，焦家金礦帶深部(2416.29～3234.16m)，視厚度817.87m，大致分為12個巖性層。以黑色斷層泥為界，上盤分為7層，下盤4層(表5)，各層之間呈漸變過渡關(guān)系和交替反復，上下盤分帶對稱性較差。沿主斷裂面往兩邊巖石破碎程度和黃鐵礦化、黃鐵絹英巖化、硅化等蝕變程度逐漸減弱；由密集細脈狀和稠密浸染狀黃鐵絹英巖化到沿裂隙稀疏分布的細脈、枝脈狀黃鐵絹英巖化再到稀疏浸染狀黃鐵礦化；花崗巖顏色由灰白色、黑灰色逐漸變?yōu)闇\肉紅色，巖石類型由黃鐵絹英巖、二長花崗質(zhì)碎裂巖、花崗質(zhì)碎斑巖逐漸變?yōu)樗榱褷疃L花崗巖，巖石結(jié)構(gòu)由碎斑、碎粒、碎粉結(jié)構(gòu)逐漸過渡到變余花崗結(jié)構(gòu)(圖7)。

深鉆揭露的蝕變類型主要有以下幾種：(1)鉀化蝕變：在斷裂蝕變帶內(nèi)發(fā)育，呈淺肉紅色，脈狀、團塊狀，主要表現(xiàn)為分布不均勻的鉀長石交代花崗巖中的斜長石，黑云母被絹云母交代呈假象。常見斜長石被鉀長石交代呈孤島狀殘留體(圖7b)。(2)硅化蝕變：蝕變巖石呈灰白色，以脈狀、網(wǎng)脈狀、團塊狀出現(xiàn)，早期的硅化石英受后期應(yīng)力作用發(fā)生變形，并發(fā)育波狀消光及帶狀消光現(xiàn)象(圖7a)，晚期的硅化石英多數(shù)呈粒狀或半自形柱狀，自形程度高。(3)黃鐵礦化蝕變：黃鐵礦呈細脈、網(wǎng)脈及浸染狀沿花崗巖的裂隙充填(圖7a)。(4)絹英巖化蝕變：呈灰白色-淺灰色-灰綠色，花崗巖受熱液作用轉(zhuǎn)變?yōu)榻佋颇负褪?，絹云母呈細小鱗片狀，常沿長石解理發(fā)育，石英呈他形粒狀或半自形柱狀。絹云母、石英多是長石蝕變產(chǎn)物，同時也有熱液石英，原巖中的黑云母和角閃石常分解消失。(5)黃鐵絹英巖化蝕變：是成礦期的主要蝕變類型，主要由富含H2O、S、SiO2、NaCl等的熱液與花崗巖相互作用形成，靠近蝕變帶中心部位強度較高，與金礦有密切的成生和時空關(guān)系。一般呈黑灰色-淺綠色，主要礦物組合為黃鐵礦、絹云母、石英。黃鐵礦常呈浸染狀、細脈-網(wǎng)脈或呈團塊狀。絹云母呈顯微鱗片狀，石英呈他形粒狀或柱狀(圖7b-f)。(6)綠泥石化蝕變：呈深灰綠色，為角閃石、黑云母等暗色礦物蝕變而成，常呈其假象，局部呈細脈狀產(chǎn)出，為中低溫熱液成因。黑云母的綠泥石化過程中同時生成石英。(7)碳酸鹽化蝕變：是熱液活動和成礦晚期的主要蝕變類型，呈細脈、網(wǎng)脈狀，主要由方解石和鐵白云石組成，并常與石英一起分布，有時含重晶石，具多期活動特征(圖7b-d)。

表6焦家金礦帶不同深度礦體地質(zhì)特征及金礦物特征對比表

Table 6 Comparison of geological features of ore bodies and gold minerals at different depths in the Jiaojia gold metallogenic belt

礦床名稱寺莊深部焦家深部紗嶺深部招賢吳一村主礦體編號Ⅲ-2ⅠⅠ-2 Ⅰ-2Ⅰ-3賦存標高(m)-235～-760-500～-1080-940～-2030-1836～-2130-2806～-2812礦體產(chǎn)狀(°)SW或NW∠26～45NW∠16～30243～291∠6～42242～280∠13～27272∠20礦體厚度(m)1.18～8.58,平均3.460.91～37.82,平均10.951.20～125.64,平均14.631.40～13.83,平均7.735.00礦體品位(×10-6)1.52～17.20,平均7.101.01～11.97,平均3.741.00～11.37,平均3.090.10～18.40,平均3.530.08～13.65,平均3.13金礦物種類銀金礦為主,其次金銀礦自然金為主,少量銀金礦自然金為主,極少量銀金礦自然金為主,其次為銀金礦金礦物成色(‰)295～776777～848771～909金礦物形態(tài)角粒狀為主,麥粒狀、枝叉狀、渾圓粒狀次之,針狀少量粒狀為主,枝杈狀、片狀和針狀少量角粒狀為主,片狀、麥粒狀次之,枝杈狀、針狀少量角粒狀為主,片狀、麥粒狀、線狀次之,枝杈狀、圓粒狀少量金礦物粒度微粒為主,細粒次之,中粒少量細粒和微粒為主,中粒少量細粒為主,微粒、中粒次之,粗粒少量微粒和細粒為主,中粒次之,有次顯微金金礦物賦存狀態(tài)晶隙金、裂隙金為主,包體金少量晶隙金為主,包體金次之,裂隙金少量晶隙金為主,裂隙金次之、包體金少量資料來源楊之利等,2007宋明春等,2011宋國政等,2017祝德成等,2018本文

4.2 不同深度礦體地質(zhì)特征對比

地質(zhì)學和巖相學研究表明，焦家金礦帶礦體地質(zhì)特征從淺到深相似之處主要為：金礦(化)層均賦存于構(gòu)造蝕變帶中，主礦體沿焦家斷裂主裂面分布；礦體主要賦存于黃鐵絹英巖化碎裂巖帶中，局部延入黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖帶內(nèi)，賦礦圍巖裂隙越發(fā)育，充填的黃鐵礦細脈越密，寬度越大，礦化越好；礦體呈似層狀、大脈狀或透鏡狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀大多與主裂面一致；礦體多具分枝復合、膨脹收縮等特點，多屬厚度穩(wěn)定或較穩(wěn)定型礦體，屬有用組分分布均勻或較均勻型礦體，厚度和品位具有正相關(guān)性；金屬硫化物多呈浸染狀、細脈狀、網(wǎng)脈狀或細脈浸染狀分布。與中淺部類似，深鉆中礦石的主要載金礦物為黃鐵礦，金的富集與蝕變強度有關(guān)，一般情況下蝕變越強，礦化越好。

礦體地質(zhì)特征從淺到深不同之處為：淺部礦體位于主裂面(斷層泥)之下，而深部礦體主要位于主裂面(斷層泥)以上；由淺到深礦體傾角變??；礦體規(guī)模和厚度趨于增大，在標高-900～-2030m達最大，再向深部減小并趨于穩(wěn)定，礦石金品位趨于降低(表6)。

對比不同深度金礦體中金礦物特征可知：由淺部到深部金礦物的種類由銀金礦為主變?yōu)橐宰匀唤馂橹?；金成色增高，指示成礦溫度增高，并含有碲鉍礦、輝碲鉍礦及自然鉍等礦物，這表明深部成礦溫度較高，可能有幔源物質(zhì)參與了成礦；粒度趨于減小，但變化不明顯，均以細粒、微粒為主；金礦物形態(tài)無明顯變化，均以角粒狀為主； 金礦物的賦存狀態(tài)由淺部到深部由晶隙金和裂隙金為主變?yōu)橐跃督馂橹鳎倭苛严督稹?/p>

表7焦家金礦帶深部金礦成礦階段及礦物生成順序表

Table 7 The mineralization stage and mineralization sequence of deep gold deposits in depth of Jiaojia gold metallogenic belt

4.3 成礦階段劃分

根據(jù)脈體穿插關(guān)系、礦物組合和熱液蝕變特征，焦家金礦帶深部金礦化過程初步劃分為四個階段(表7)：(1)石英-黃鐵礦階段，主要礦物組合為石英、黃鐵礦，少量絹云母；(2)金-黃鐵絹英巖化階段，主要礦物組合為黃鐵礦、絹云母、石英、自然金，出現(xiàn)碲鉍礦物；(3)金-石英-多金屬硫化物階段，主要礦物組合為黃鐵礦、絹云母、石英、方鉛礦、黃銅礦、銀金礦，有的樣品中出現(xiàn)自然鉍；(4)石英-重晶石-碳酸鹽礦物階段，以石英和碳酸鹽礦物為主，局部出現(xiàn)重晶石。成礦階段與中淺部類似(姜曉輝等，2011)，深部蝕變范圍更大，黃鐵絹英巖化更強，石英和絹云母粒度更細，互相嵌布更為緊密，這可能是深部成礦熱液Si含量較低，K含量較高，結(jié)晶速度快的原因。實際上金-黃鐵絹英巖化階段也存在多期活動，并表現(xiàn)為多重成礦階段的疊加和復合，這種現(xiàn)象在成礦帶中淺部也有表現(xiàn)(Yangetal., 2016a)。

5 討論

5.1 焦家金礦帶主斷裂面黑色斷層泥與金礦體賦存空間關(guān)系

以往地質(zhì)勘查揭示，焦家金礦帶的主礦體主要賦存于焦家主斷裂下盤附近的黃鐵絹英巖帶、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖帶2個礦化蝕變帶中，宋明春等(2010)經(jīng)同位素測試得出焦家斷裂斷層泥的同位素年齡為131.05～123.53Ma，并認為斷裂主斷面發(fā)育的斷層泥，是良好的不透水層，構(gòu)成了成礦流體的圈閉層，使成礦物質(zhì)在圈閉層之下聚集，因此金礦體主要分布于焦家斷裂下盤。張潮(2015)應(yīng)用粉晶X射線衍射法對其成分進行了詳細研究，其組成主要包括石英、長石等花崗巖殘留礦物，伊利石、蒙脫石、高嶺石、綠泥石等熱液蝕變礦物和白云石、方解石、黃鐵礦、石英等熱液帶入礦物。焦家金礦帶深部有兩處斷層泥發(fā)育，主要為成礦后的斷層活動形成，成礦期的主裂面可能已被礦化作用掩蓋。本次研究發(fā)現(xiàn)，焦家金礦帶的深部礦體與淺部不同，深部礦體主要位于主裂面斷層泥上方，而在淺部(-1556m標高以淺)焦家金礦帶礦體的典型特征是位于主斷裂面下方，這說明以往認為成礦流體受斷層泥的阻擋作用而主要在斷裂面下方富集成礦的認識是有局限性的。由此可見，在成礦過程中斷層泥應(yīng)該不是控制礦體就位的關(guān)鍵因素。

5.2 玲瓏序列花崗巖與圍巖接觸帶和金礦體賦存空間關(guān)系

焦家金礦帶淺部的金礦體常賦存于燕山晚期玲瓏序列花崗巖和新太古代棲霞序列TTG或馬連莊序列變輝長巖(斜長角閃巖)的接觸帶附近，而深部礦體全部賦存于燕山晚期玲瓏序列花崗巖內(nèi)部的控礦斷裂蝕變帶內(nèi)，因此該接觸帶并非金成礦必然的有利部位，接觸交代作用過程及同期熱液活動與金礦形成無關(guān)，深部金礦找礦不應(yīng)以其為參照目標。

5.3 成礦物質(zhì)來源

圖8 典型金礦床與相關(guān)地質(zhì)體硫同位素組成對比部分數(shù)據(jù)來源：楊立強等，2014；Yang et al., 2016a；Wen et al., 2015Fig.8 Sulfur isotope composition comparison of typical gold deposits and related geological bodies

前文所述，焦家金礦帶深部礦體黃鐵礦原位硫同位素(δ34S值9.41‰～10.67‰，平均10.26‰)比焦家金礦帶淺部(8.6‰～10.4‰，平均值為9.52‰)和寺莊淺部(7.5‰～9.6‰，平均值為8.59‰)礦石中黃鐵礦的δ34S值略偏高，這暗示成礦過程中，深部水巖相互作用較淺部逐步深入，圍巖中的硫越來越多地加入成礦流體中，成礦流體中硫同位素組成與圍巖達到平衡。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，焦家金礦礦帶的硫同位素組成與膠東巖群、荊山群綠巖地體，膠東中基性脈巖，玲瓏花崗巖、欒家河花崗巖、郭家?guī)X花崗巖等的δ34S平均值相接近，不能排除這些巖類獨自或共同提供硫同位素來源的可能性(圖8)。毛景文等(2005)認為，膠東中生代各類巖石單元的δ34S值基本類似，可能反映出在地質(zhì)歷史過程中，隨著殼幔相互作用的不斷進行，硫同位素已經(jīng)基本上達到均一化，在膠東中生代金礦大規(guī)模形成時，成礦流體來自一個統(tǒng)一的流體庫——殼幔相互作用過程的流體系統(tǒng)。楊立強等(2014)認為成礦流體為殼-?；旌蟻碓矗詺ぴ醋冑|(zhì)流體為主，成礦物質(zhì)總體來源于中生代活化再造的前寒武紀變質(zhì)基底巖石，并混入了少量淺部地殼和地幔組分。綜合以上信息，本文認為焦家金礦的硫同位素以圍巖S或殼源S為主，幔源S很可能也做出了貢獻，結(jié)合區(qū)域大型金礦的分布和各類巖石及礦石同位素特征，本文認為可能是中下地殼膠北地體中大量太古代變基性巖石，在中生代大規(guī)模的重熔作用下，為成礦作用提供了主要的金礦物質(zhì)。

結(jié)合前人開展的其他同位素研究，礦石中鉛同位素顯示礦石鉛與各時代地質(zhì)體鉛具有較大范圍的重疊，均顯示下地殼鉛特征(楊立強等，2014；Yangetal., 2016a, b)；碳同位素研究表明礦石碳(δ13C組成為-5.9‰～-6.6‰)，位于典型的巖漿碳(-5‰～-8‰)范圍內(nèi)，暗示金礦與深源流體有關(guān)(范宏瑞等，2005)；膠西北金礦床的氫氧同位素研究表明，其成礦流體主要為巖漿水，可能有少量大氣降水的參與(范宏瑞等，2005; Fanetal., 2010)；根據(jù)近年來對膠東金礦的Sr-Nd放射性同位素以及H、O、C、S、N等穩(wěn)定同位素的綜合研究，越來越多的學者認為地幔流體以及殼幔相互作用在膠東金礦形成中起了重要作用(翟明國等，2001；楊進輝等，2003；毛景文等，2005)。翟明國等(2001)認為燕山期地幔大幅度上涌造成巖石圈結(jié)構(gòu)的擾動和調(diào)整，造成大規(guī)模陸殼重熔活化和巖漿活動，殼幔交換和混合，形成新的巖漿-流體-成礦系統(tǒng)，而基底變質(zhì)巖系提供了金礦的物質(zhì)來源而成礦。綜合起來，膠西北金礦的成礦流體顯示多來源性，成礦物質(zhì)總體來源于中生代活化再造的前寒武紀變質(zhì)基底，也有深源流體與地殼圍巖強烈交換的特征，同時也顯示地表水的參與。

5.4 礦質(zhì)的運移、成礦與斷裂活動

前人對斷裂帶中礦質(zhì)的運移及成礦作用進行了大量的研究，提出了不同的觀點。Clineetal.(1992)認為熱液金礦床中沸騰作用引起流體流動-硅質(zhì)運輸-礦質(zhì)沉淀；Sibson(1994)和 Robertetal.(1995)認為“斷裂閥-地震泵吸-周期性破裂-閉合”而成礦；楊巍然和張文淮(1996)、解習農(nóng)和李思田(1996)認為斷裂帶活動為流體循環(huán)、水巖相互作用提供了必要條件。Loucks and Mavrogenes(1999)認為金礦體主要產(chǎn)于韌性剪切帶中脆-韌性轉(zhuǎn)換部位，在此部位由于壓力降低導致金發(fā)生沉淀。郭濤等(2008)認為焦家金礦構(gòu)造作用對流體的運移起主導作用，通過壓縮、擴容、破裂等方式改變固體介質(zhì)的滲透性能，從而影響流體的運移速率、方向和方式。

另據(jù)研究，熱液體系中金的存在形式主要取決于溫度、壓力、pH值，Cl-濃度、H2S逸度，在溫度高于400℃體系中，Au主要以AuCl-的形式存在，在較低溫度下以Au(HS)2-形式存在。溫度、壓力、氧逸度降低及酸堿度等物理化學條件的變化導致Au絡(luò)合物分解和Au沉淀成礦(Gammons and Williams-Jones, 1997; 朱永峰和安芳，2010；Yangetal., 2015 a, b)，而這些條件的變化由流體混合、沸騰、不混溶、圍巖蝕變等引起(Buchholzetal., 2007; Fanetal., 2010)。

本次研究通過對深鉆巖心的宏觀和微觀觀察，同樣表明焦家?guī)畈砍傻V過程受斷裂構(gòu)造活動的嚴格控制，構(gòu)造碎裂巖和黃鐵絹英巖化廣泛發(fā)育，表明斷裂帶為含金熱液運移提供了通道和成礦空間。斷裂活動動力條件的演化和改變，導致了圍巖變形、破碎、構(gòu)造碎裂巖及熱液活動和礦體的形成。

分析認為焦家斷裂活動可分為以下幾個階段：

第一階段為成礦前的韌性剪切階段，表現(xiàn)為圍巖發(fā)生塑性形變，形成糜棱巖、初糜棱巖和糜棱巖化巖石，構(gòu)造巖中長石、石英韌性變形的廣泛發(fā)育。其為緩慢而持續(xù)的壓力增強，溫度升高和能量聚集過程，同時熱液產(chǎn)生、聚集，成礦物質(zhì)向熱液中轉(zhuǎn)移。

第二階段為脆性壓扭或張扭階段，主要是物理變形過程，壓力作用速度加快，溫度降低，在短時間內(nèi)超過巖石抗剪切強度，應(yīng)力釋放，表現(xiàn)為破碎、錯動和研磨，產(chǎn)生碎裂、碎斑、碎粒、碎粉等細顆粒物質(zhì)，其粒度細而且疏松，滲透性好，有利于后期流體活動，前期的韌性變形現(xiàn)象被破壞和掩蓋。

第三階段是熱液上侵和成礦過程，主要是化學反應(yīng)過程，熱液沿斷裂運移，與斷裂帶中的細碎物質(zhì)發(fā)生水巖反應(yīng)，同時構(gòu)造減壓及物理化學條件變化，引起流體沸騰、不混溶等，促使Au沉淀。粒度細，固液相接觸的比表面積大，溫度、壓力等物理化學條件迅速變化，有利于巖石蝕變作用的發(fā)生和Au成礦。隨后，破碎顆粒被壓實、膠結(jié)、“愈合”，原巖成分、結(jié)構(gòu)僅在局部殘留。常觀察到顯微尺度下多期黃鐵絹英巖細脈的相互穿插，表明成礦作用為多期熱液活動的疊加。

第四階段，溫度、壓力進一步降低，表現(xiàn)為脆性張扭、拉張、破碎，產(chǎn)生多個方向的節(jié)理，表明應(yīng)力強度、方向多次改變，長期活動，對礦體有一定破壞作用，但無大的錯動，礦體得以較好保存。

5.5 深部金礦資源量預測

近年來，在膠東三山島北部海域、西嶺、紗嶺等礦區(qū)的找礦新突破顯示山東仍具有良好的找礦前景和廣闊的深部找礦空間。據(jù)研究推斷全省2000m以下至3000m區(qū)間內(nèi)金礦資源2000t左右(于學峰等，2015)，本次3000m深鉆在焦家金礦帶深部2850m左右發(fā)現(xiàn)厚度20.87m的金礦體，不僅是對以往預測成果的直接驗證，也為向更深部的找礦預測提供了依據(jù)。以ZK01深鉆的見礦情況為基礎(chǔ)，結(jié)合鄰區(qū)少量2000m深度以下鉆孔見礦情況，進一步預測推斷ZK01所在的吳一村預測區(qū)(1016567m2)垂深2150～4000m區(qū)段預測資源量約900t，進而推測膠東地區(qū)2000～4000m區(qū)間內(nèi)金礦資源量4000t左右。

6 結(jié)論

(1)焦家金礦帶已成為我國金資源儲量最大的金礦帶，仍具有較好的深部找礦潛力。ZK01深鉆實現(xiàn)了焦家金礦帶深部探測重大突破，成功控制了焦家金礦帶的3000m深度的蝕變礦化特征，在2416.29～3234.16m成功控制焦家金礦帶，蝕變帶厚度達817.87m。新發(fā)現(xiàn)金礦體6層，累計見礦厚度20.87m，平均品位1.85×10-6，最高品位13.65×10-6。

(2)該深鉆有效驗證了膠東金礦3000m深部的資源潛力，為“中國巖金第一見礦深鉆”。據(jù)研究預測，深鉆控制的吳一村預測區(qū)2000～4000m區(qū)間推斷金礦資源約900t，整個膠東地區(qū)2000～4000m區(qū)間推斷金礦資源量4000t左右。

(3)焦家斷裂帶從淺部到深部傾角逐步變緩，焦家金礦帶深部從破碎特征、蝕變礦化特征、構(gòu)造巖類型等方面與淺部及中深部存在差異，具有分帶性。一般從外向內(nèi)分為碎裂狀花崗巖、弱黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖、黃鐵絹英巖化碎裂巖、斷層泥等帶；深鉆孔揭示的焦家金礦帶深部黃鐵絹英巖僅局部出現(xiàn)在破碎蝕變最強部位，不連續(xù)，常呈條帶狀、透鏡狀出現(xiàn)；深部礦體主要位于主斷裂面(斷層泥)的上部，打破以往研究認為斷層泥在成礦過程中起隔擋成礦熱液的作用、礦體位于其下部的局限認識；斷裂具明顯的多期活動特征，并對金礦形成起重要控制作用。這些新認識對于正確構(gòu)建找礦模型、確定深部找礦有利部位、成礦預測以及資源潛力評價等方面具重要意義。

(4)根據(jù)巖相/礦相學研究，成礦階段可劃分為Ⅰ石英-黃鐵礦階段、Ⅱ金-黃鐵絹英巖化階段、Ⅲ金-石英-多金屬硫化物階段、Ⅳ石英-重晶石-碳酸鹽礦物階段。深部礦體黃鐵礦原位硫同位素測定及綜合研究表明，膠西北金礦的成礦流體顯示多來源性，成礦物質(zhì)總體來源于中生代活化再造的前寒武紀變質(zhì)基底，也有深源流體與地殼圍巖強烈交換的特征，同時也顯示地表水的參與。應(yīng)該是燕山期地幔大幅度上涌，巖石圈迅速減薄，造成大規(guī)模陸殼重熔活化和巖漿活動，形成新的巖漿-流體-成礦系統(tǒng)。

致謝感謝煙臺市國土資源局、山東省地質(zhì)調(diào)查院、山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院等單位有關(guān)地質(zhì)同行在項目實施及成文過程給予的幫助和支持！在研究過程中得到中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所范宏瑞研究員、中國地質(zhì)大學(北京)楊立強教授等的指導和幫助；二位審稿專家對本文提出了寶貴意見；在此一并致謝！