山東土堆－沙旺金礦床同位素組成特征及礦床成因討論

李紅梅, 魏俊浩, 王 啟, 于海濤, 劉國春, 黃祥芝

1)中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院, 湖北武漢 430074;

2)內(nèi)蒙古赤峰市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院, 內(nèi)蒙古赤峰 024000;

3)湖北省地質(zhì)調(diào)查院, 湖北武漢 430034

山東土堆－沙旺金礦床同位素組成特征及礦床成因討論

李紅梅1,3), 魏俊浩1), 王 啟2), 于海濤2), 劉國春2), 黃祥芝3)

1)中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院, 湖北武漢 430074;

2)內(nèi)蒙古赤峰市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院, 內(nèi)蒙古赤峰 024000;

3)湖北省地質(zhì)調(diào)查院, 湖北武漢 430034

土堆－沙旺金礦床位于膠萊盆地東北緣, 為膠東東部牟平－即墨成礦帶的重要組成部分。石英流體包裹體Rb－Sr等時(shí)線年齡為119±10 Ma, 與膠東大規(guī)模成礦時(shí)間一致。礦石硫化物硫同位素組成δ34S介于8.50‰～12.72‰之間, 成礦熱液 δ34S∑S=10.03‰, 鉛同位素組成中206Pb/204Pb＝17.12～17.86, 且具有低 μ高ω特征, 指示成礦物質(zhì)來源于下地殼或地幔。氫氧同位素δ18OH2O值為+1.96‰～＋7.71‰, δD為–68.64‰～–86.47‰, 顯示成礦流體主體為巖漿水, 并有部分后期大氣水的參與。礦石鉛同位素與同期脈巖組成接近, 且具有線性特點(diǎn), 指示二者可能與早白堊世華北克拉通東部構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化所引起的殼幔巖漿混合作用有關(guān)。

同位素地球化學(xué); 年代學(xué); 土堆－沙旺; 膠東

膠東礦集區(qū)自西向東依次分布有招遠(yuǎn)－萊州、蓬萊－棲霞、牟平－乳山三大金礦帶, 金礦床主要有三種類型: 蝕變巖型(焦家式), 石英脈型(玲瓏式)及盆地邊緣角礫巖型(蓬家夼式)(張連昌等, 2000;楊金中等, 2001; 翟明國等, 2004a; 范宏瑞等, 2005; Mao et al. 2008)。前人對蝕變巖型和石英脈型金礦床的研究工作較詳細(xì), 對盆地邊緣角礫巖型金礦床雖有涉及, 但相對較為薄弱, 除蓬家夼和發(fā)云礦外(張連昌等, 2000, 2001; Zhang et al., 2003; 楊金中等, 2000a, 2001; Mao et al. 2008), 該類型其它金礦床目前還未見相關(guān)礦床地球化學(xué)研究報(bào)道。土堆－沙旺金礦床是膠萊盆地北東緣盆地邊緣角礫巖型金礦床的重要代表, 前人對其進(jìn)行了基礎(chǔ)地質(zhì)及礦床地質(zhì)的研究工作(徐國民等, 1998; 沈遠(yuǎn)超等, 2001; 劉玉強(qiáng)等, 2004; 楊金中等, 2000b; 高玉娟等, 2006), 認(rèn)為其屬盆地邊緣滑脫斷層控礦(沈遠(yuǎn)超等, 2001; 楊金中等, 2000b)。由于缺少礦床地球化學(xué)的研究, 目前對該礦床形成機(jī)理尚不清楚。本文在詳細(xì)的氫氧硫鉛同位素組成研究基礎(chǔ)上, 結(jié)合同位素年代學(xué)數(shù)據(jù), 從成礦流體－物質(zhì)來源以及成礦背景的角度探討了該礦床的成因。

1 地質(zhì)背景

土堆－沙旺金礦床位于膠萊盆地東北緣(圖 1),處于華北克拉通膠遼臺隆膠北隆起南部, 為膠東東部牟平－即墨金礦帶的重要組成部分, 為一中型金礦床。區(qū)內(nèi)地層出露簡單, 以古元古代荊山群為主,少量中生代萊陽群及新生代第四系。荊山群地層以大理巖、變粒巖和斜長角閃巖為主, 萊陽群主要為一套礫巖、砂礫巖地層。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以 NE走向?yàn)橹? 構(gòu)造格架自西向東由桃村斷裂、郭城斷裂、朱吳－崖子斷裂構(gòu)成, 其中前二者控制了膠萊盆地東北部的邊緣, 三者均具左行壓扭性特征, 為高角度平移斷裂。區(qū)內(nèi)含礦構(gòu)造為由其派生形成的次級斷裂(裂隙)構(gòu)造, 以NNE和NEE向?yàn)橹?。區(qū)內(nèi)巖漿巖廣泛發(fā)育, 以晚元古代鵲山－牧牛山二長花崗巖為主, 呈“舌狀”由NE向SW方向侵入于荊山群地層中。另外, 區(qū)內(nèi)燕山晚期脈巖活動(dòng)強(qiáng)烈, 侵位于荊山群地層及牧牛山巖體中, 侵位密度大, 大多呈NE走向, 主體傾向NW, 主要有二長斑巖、閃長玢巖、煌斑巖等。部分脈巖形成早于金礦化或與其同期, 其余均切割穿插金礦脈。

圖1 膠東郭城地區(qū)構(gòu)造位置圖(a)、地質(zhì)簡圖(b)和土堆－沙旺金礦床礦區(qū)地質(zhì)圖(c)(據(jù)譚俊(2009)修改)Fig. 1 Tectonic location map (a), simplified geological map (b) of Guocheng area and geological map of Tudui-Shawang gold deposit (c) (modified after Tan, 2009)

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)賦礦圍巖簡單, 土堆礦段以荊山群為主,而沙旺主體為牧牛山二長花崗巖。礦體定位于NNE和 NEE向兩組斷裂(裂隙)構(gòu)造中, 位于郭城斷裂下盤。已有工程控制及地表信息大致判斷礦區(qū)內(nèi)應(yīng)存在四條礦化帶, 從西向東依次為: 土堆西成礦帶、土堆東成礦帶、沙旺成礦帶及沙旺東成礦帶。礦帶走向?yàn)镹NE 25°左右。礦帶內(nèi)礦體定位嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制, 以NNE和NEE向?yàn)橹? NNE向控礦構(gòu)造更發(fā)育, 礦區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的46、28號脈即定位于此組構(gòu)造中。礦體形態(tài)以脈狀為主, 局部地段呈透鏡狀、扁豆?fàn)詈筒灰?guī)則狀, 具分枝復(fù)合、尖滅再現(xiàn)、膨大狹縮的特點(diǎn), 產(chǎn)狀較緩, 平均15°～25°, 其中沙旺28號脈略陡, 局部35°左右。礦化特征上屬于緩傾斜薄而富的礦體, 礦化沿構(gòu)造基本連續(xù), 但礦體間有明顯的間斷存在。容礦構(gòu)造發(fā)育連續(xù), 帶窄, 水平延長和縱向延深的范圍較大, 含礦斷裂面具舒緩波狀特點(diǎn), 屬于典型的剪切型斷裂構(gòu)造。目前探采較具規(guī)模的礦體主要有土堆46號和56號脈, 以及沙旺28號脈(圖2)。

46號礦體呈脈狀產(chǎn)于野頭組大理巖中, 走向NNE25°左右, 整體傾向NW, 傾角20°～30°。走向控制長度250 m, 傾向延深120 m, 厚度0.66～2.31 m,平均1.44 m, 礦體品位為3.47×10-6～84.00×10-6, 平均 24.43×10-6。56號礦體呈脈狀產(chǎn)于野頭組大理巖中, 走向 NEE70°左右, 分兩段, 北東段控制走向長度約100～150 m, 厚度1.42～3.30 m, 品位3.87×10-6～11.62×10-6, 南西段走向控制長度150 m左右, 傾向控制深度僅為60 m左右, 厚度0.67～4.10 m, 向西被一條近南北向后期斷裂錯(cuò)斷, 品位為 2.98×10-6～16.65×10-6。沙旺 28號脈呈脈狀, 主體賦礦圍巖為牧牛山二長花崗巖, 礦體總體走向 NE25°左右, 走向長度將近 1000 m, 傾向控制深度約 60 m, 厚度0.69～3.70 m, 金品位為2.82×10-6～18.68×10-6, 平均6.24×10-6。

礦石類型主要以斷裂(裂隙)控礦塊狀硫化物為主, 兼有細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、團(tuán)塊狀及浸染狀礦石, 多分布于主礦體兩側(cè)。礦石礦物組成簡單, 以黃鐵礦和磁黃鐵礦為主, 少量黃銅礦、白鐵礦、自然金等。三條主礦體中46和28號脈以黃鐵礦為主, 56號脈以磁黃鐵礦為主。脈石礦物有石英、綠泥石、綠簾石、陽起石、鉀長石、絹云母、方解石等。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形－半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)及熔蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀構(gòu)造為主, 其次為團(tuán)塊狀、斑塊狀、斑點(diǎn)狀、星點(diǎn)狀、星散狀、塊狀等構(gòu)造。

圍巖蝕變總體不發(fā)育, 從主礦體向兩側(cè)圍巖蝕變作用范圍有限。出現(xiàn)的蝕變類型主要有黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、硅化、鉀化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥化、透輝石化、石榴石化等。礦體圍巖不同, 蝕變類型也略有差別。

圖2 土堆礦區(qū)472線(a)及沙旺礦區(qū)26線地質(zhì)剖面圖(b)(據(jù)譚俊(2009)修改)Fig. 2 Geological section along No.472 line of Tudui ore district (a) and along No.26 line of Shawang ore district (b) (modified after Tan, 2009)

成礦期次劃分為以下三個(gè)階段: (1)粗粒硫化物階段, 主要形成早期粗粒黃鐵礦和磁黃鐵礦, 后多被壓碎及熔蝕交代, 礦物組合簡單, 基本不含金; (2)細(xì)粒石英硫化物階段, 主要金屬礦物組合為細(xì)粒黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦, 以及磁鐵礦和自然金。硫化物形成時(shí)硅化較強(qiáng), 為金主要成礦階段; (3)低溫蝕變礦物階段, 形成了綠泥石、綠簾石、絹云母、方解石等礦物, 基本不含金(譚俊, 2009)。

3 樣品采集與分析方法

本次研究共采集了8件礦石樣品進(jìn)行硫和鉛同位素測試。樣品TK1和TK4采自土堆礦段56號礦脈, K2和K3采自土堆礦段46號礦脈, SK1、SK3 、SK4 和SK5采自沙旺礦段28號礦脈。礦石樣品粉碎至200目以下并在雙目鏡下精選出純度大于99%的黃鐵礦或磁黃鐵礦單礦物。硫鉛和銣鍶同位素測試在國土資源部中南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心同位素地球化學(xué)研究室完成。共采集了 6件石英樣品進(jìn)行氫氧和銣鍶同位素測試。石英樣品破碎后在雙目鏡下挑選出純度大于99%的石英單礦物, 粒徑0.2～0.5 mm。氫氧同位素在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所同位素實(shí)驗(yàn)室測試完成。

硫同位素樣品分析流程是先將樣品按比例加入Cu2O, 然后置于馬弗爐內(nèi), 在 1050～1060℃真空條件下反應(yīng)制備SO2, 最后在德國產(chǎn)MAT–251質(zhì)譜儀上進(jìn)行測試, 測試誤差小于±0.2‰, δ34S的相對標(biāo)準(zhǔn)為V–CDT。

鉛同位素測試先稱取10～100 mg礦物樣品于聚四氟乙烯燒杯中, 加入 HF+HNO3混合酸分解樣品,蒸干, 加入6 mol/l的HCl除去溶樣時(shí)帶進(jìn)的其它酸根離子, 最后轉(zhuǎn)化成HBr: HCl為1: 2混合酸介質(zhì),離心, 然后通過陰離子交換柱, 用 HBr淋洗雜質(zhì),再用HCl將樹脂轉(zhuǎn)型, 最后用HCl解吸Pb。Pb同位素比值測定在MAT–261可調(diào)多接收質(zhì)譜計(jì)上完成。監(jiān)控Pb同位素比值測定的NBS981國際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值207Pb/206Pb為 0.9142±0.0005, NBS981證書值:207Pb/206Pb為0.9146±0.0003。μ值(238U/204Pb)和ω值(232Th/204Pb)據(jù)S-K模式(Stacey et al., 1975)計(jì)算。

氫氧同位素測定工作在Finnigan–MAT252型質(zhì)譜儀上完成。石英氧同位素組成(δ18O石英)用BrF5法制備 O2, 包裹體水的氫同位素組成 δDH2O由加熱爆裂法獲取包裹體內(nèi)水, 經(jīng)純化去除 CO2和其它雜質(zhì)氣體后, 與金屬鈾反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2。

銣鍶同位素測試準(zhǔn)確稱取0.03～0.05g石英樣品和適量 (85Rb+84Sr)混合稀釋劑于聚四氟乙烯溶樣器中, 加入適量的HF及HClO4混合酸分解樣品。采用陽離子交換技術(shù)分離 Rb與 Sr和其它雜質(zhì)元素。87Sr/86Sr同位素比值同位素分析用MAT–261可調(diào)多接收質(zhì)譜計(jì)測定。Rb、Sr含量采用同位素稀釋質(zhì)譜法測定, 用NBS987和GBW04411標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對儀器和分析流程進(jìn)行監(jiān)控。NBS987的87Sr/86Sr同位素組成測定值為 0.71034±0.00026(2σ); GBW04411長石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與樣品平行測定多次的平均值分別為 Rb: 249.47×10–6, Sr: 158.92×10–6,87Sr/86Sr: 0.75999± 0.00020(2σ)。

4 測試結(jié)果

4.1 硫鉛同位素

礦石硫同位素分析結(jié)果列于表 1, 其組成顯示土堆－沙旺金礦床礦石硫化物具有富集34S的特點(diǎn),且δ34S變化范圍較窄。土堆礦段黃鐵礦和磁黃鐵礦δ34S變化區(qū)間為8.50‰～10.28‰, 極差1.78‰, 均值9.29‰; 沙旺礦段黃鐵礦的δ34S變化范圍為9.12‰～12.72‰, 極差3.60‰, 均值10.64‰。在直方圖上具有明顯的塔式分布特點(diǎn)(圖 3), 鄰區(qū)蓬家夼金礦床礦石硫(9.70‰～12.98‰)(Mao et al., 2008; 張連昌等, 2001; 孫豐月等, 1995; 張竹如等, 1999)也表現(xiàn)出相似的分布特點(diǎn), 說明它們具有近乎一致的來源。

表1 土堆－沙旺金礦床礦石硫鉛同位素組成Table 1 Sulfur and lead isotopic composition of ores from the Tudui–Shawang gold deposit

鉛同位素測試結(jié)果顯示(表1), 土堆礦段礦石硫化物的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為17.124～17.862(極差 0.738)、15.413～15.454(極差0.041)、37.616～37.878(極差0.262), 沙旺礦段礦石硫化物的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為17. 079～17.248(極差 0.169)、15.359～15.433(極差0.074)、37.552～37.877(極差 0.325)。不同礦段硫化物鉛同位素組成基本一致。因?yàn)楣敲}巖的成巖時(shí)代(114±2Ma和116±1Ma)(Tan et al., 2008)比較年輕,其全巖鉛同位素與經(jīng)過校正的鉛同位素相差不大,故可近似采用脈巖全巖鉛同位素與礦石鉛同位素進(jìn)行對比研究。分析發(fā)現(xiàn), 礦石鉛與礦區(qū)內(nèi)伴生脈巖鉛同位素組成接近(206Pb/204Pb＝17.128～17.557(譚俊, 2009))。在鉛構(gòu)造模式圖上, 樣品點(diǎn)位于下地殼增長線和造山帶增長線之間(圖 4a)和地幔增長線上(圖4b), 顯示了其深源特點(diǎn)。同時(shí), 礦石硫化物與同期脈巖基本重疊, 且均顯示較為明顯的線性特征, 說明二者鉛源應(yīng)為不同端元的混合。

圖3 土堆－沙旺金礦床和蓬家夼金礦床礦石硫同位分布素直方圖Fig. 3 Histogram of sulfur isotopic composition of ores from the Tudui–Shawang and Pengjiakuang Au deposits

4.2 氫氧同位素

從表 2可以看出, 礦區(qū)及鄰近采區(qū)石英的 δ18O值為 5.96‰～14.79‰, 平均值+9.89‰。根據(jù)石英的δ18O 值, 利用平衡分餾方程 1000lnα石英－水=3.38× 106/T2–3.40(Clayton et al. 1972)可求得成礦流體的氧同位素值 δ18O。成礦溫度用石英中包裹體的均一溫度代替。經(jīng)計(jì)算后, 可看出研究區(qū) δ18OH2O值為+1.96～7.71‰, 平均值為+3.88‰。δD為石英中流體包裹體成分值, 分析結(jié)果為–68.64‰～–86.47‰, 平均值為–77.74‰。

在流體氫氧同位素投影圖中(圖5), 樣品點(diǎn)相對集中, 總體分布于巖漿水和大氣降水線之間, 靠近巖漿水范圍, 顯示成礦流體以巖漿水為主, 并有部分大氣水的參與。且投影點(diǎn)正好分布于蓬家夼金礦床之間, 指示兩礦床成礦流體相似, 均為巖漿水混合大氣水, 也與膠東其它地區(qū)金成礦流體來源具有類似性(范宏瑞等, 2005)。

圖4 土堆－沙旺和蓬家夼金礦床鉛構(gòu)造模式圖(底圖據(jù)Zartman(1981))Fig. 4 Tectonic models of208Pb/204Pb versus206Pb/204Pb and207Pb/204Pb versus206Pb/204Pb for the Tudui–Shawang and Pengjiakuang gold deposits (after Zartman, 1981)

表2 土堆－沙旺金礦區(qū)及蓬家夼金礦床氫氧同位素組成Table 2 Hydrogen and oxygen isotopic composition of the Tudui–Shawang and Pengjiakuang gold deposits

圖5 土堆－沙旺及蓬家夼金礦床成礦流體氫氧同位素投影圖(底圖據(jù): Taylor, 1974; 東秦嶺中生代大氣降水范圍據(jù):張理剛, 1989)Fig. 5 δD–δ18OH2Oplot for ore fluids in the Tudui–Shawang and Pengjiakuang Au deposits (base map after Taylor, 1974, and the range of Mesozoic meteoric water in east Qinling after Zhang, 1989)

4.3 Rb–Sr同位素

石英中流體包裹體 Rb 含量為 0.2957×10–6～11.2700×10–6, Sr含量為 0.7383×10–6～7.2490×10–6,87Rb/86Sr比值為 0.233～9.205,87Sr/86Sr比值范圍為0.71246～0.72848(表 3), 總體顯示了較高的87Sr/86Sr同位素組成特點(diǎn)。在石英流體包裹體Rb–Sr等時(shí)線圖(圖6)中, 剔除一個(gè)異常點(diǎn)LQ2外, 其余5個(gè)樣品點(diǎn)擬合成一條線性關(guān)系良好的等時(shí)線, 相應(yīng)等時(shí)線年齡為 119±10Ma。87Sr/86Sr初始比值為 0.71211± 0.00084, 與玲瓏、焦家和馬家窯等金礦床(0.7104～0.7163)(李華芹等, 1993)接近, 反映膠東地區(qū)成礦物質(zhì)來源的相似性。

表3 土堆-沙旺金礦床Rb–Sr分析結(jié)果Table 3 Rb-Sr isotopic composition of the Tudui–Shawang gold deposit

圖6 土堆－沙旺金礦床Rb-Sr等時(shí)線圖解Fig. 6 Rb-Sr isochron age of the Tudui–Shawang gold deposit

5 討論

5.1 成礦時(shí)代

土堆－沙旺金礦床成礦后閃長玢巖鋯石LA–ICPMS U–Pb年齡為116±1 Ma(Tan et al. , 2008),限定了成礦年代的下限。鄰區(qū)蓬家夼金礦床形成時(shí)間為121～117 Ma(Zhang et al., 2003; Li et al., 2006),為研究區(qū)成礦時(shí)代確定提供了重要參考。本次研究獲得土堆－沙旺金礦床石英流體包裹體 Rb–Sr等時(shí)線年齡為 119±10 Ma, 表明該礦床成礦時(shí)間應(yīng)為早白堊世, 與膠東金礦集中區(qū)已報(bào)道的金主要成礦年齡為 120 Ma左右一致(范宏瑞等, 2005; 陳衍景等, 2004; Zhai et al., 2002)，表明膠東地區(qū)不同類型金礦床是在一個(gè)相當(dāng)短或者集中的時(shí)間范圍內(nèi)爆發(fā)式形成的。膠萊盆地邊緣角礫巖型金礦床與蝕變巖型和石英脈型金成礦可能是在相同的構(gòu)造體系下形成,并具有統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)背景和深部演化過程。

5.2 成礦物質(zhì)來源

硫鉛同位素是示蹤成礦物質(zhì)來源的有效手段之一。土堆－沙旺金礦床的硫化物礦物簡單, 主要為黃鐵礦和磁黃鐵礦, 因此成礦熱液的總硫同位素可以近似等于黃鐵礦的硫同位素組成(Ohmoto, 1972),即成礦熱液的總硫同位素 δ34S∑S應(yīng)為 10.03‰左右(表1)。根據(jù)鄰區(qū)同類型蓬家夼金礦床成礦流體的物理化學(xué)條件(楊金中等, 2000a), 由δ34Spy– fO2– pH相圖(Ohmoto, 1972)可知(圖 7), 蓬家夼金礦床的成礦流體總硫也可以近似用黃鐵礦的硫同位素組成(張連昌等, 2002)代替, δ34S∑S約為11.01‰。二者成礦流體總硫同位素基本一致, 表明硫源的相似性。同時(shí)也與膠東西部地區(qū)金礦床 δ34S∑S=10‰(王義文等, 2002)十分接近。根據(jù)土堆－沙旺金礦床礦物組合反應(yīng)的成礦流體物理化學(xué)條件(Ohmoto, 1972)和蓬家夼金礦床成礦流體物理化學(xué)條件(楊金中等, 2000a)做出的δ34Spy– fO2– pH相圖中(圖7), 二者大致位于fO2較低的B區(qū)。

膠東地區(qū)雖然成礦熱液的總硫同位素組成基本一致, 但各種類型金礦床測試的礦石硫化物硫同位素組成略顯差異性, 即從石英脈型、蝕變巖型到盆地邊緣角礫巖型具有依次增高的特點(diǎn)(Mao et al., 2008; 王義文等, 2002)。典型熱液成礦條件下形成的硫化物硫同位素組成相圖(圖 7)可以很好地解釋這種現(xiàn)象: 石英脈型金礦床成礦熱液的fO2最高, 位于相圖的Q區(qū), 黃鐵礦的δ34S相對較低, 而盆地邊緣角礫巖型金礦床的 fO2最低, 位于 B區(qū), 黃鐵礦的δ34S相對較高。蝕變巖型金礦床成礦熱液的fO2介于前兩者之間, 位于相圖 F區(qū), 黃鐵礦的 δ34S也介于前兩者之間。由此說明三種不同類型的金礦類型具有統(tǒng)一的成礦熱液系統(tǒng), 這與前人研究結(jié)果一致(Mao et al., 2008)。

圖7 膠東地區(qū)金礦床δ34Spy– fO2– pH關(guān)系圖解T = 250 ℃, I = 1. 0, δ34S∑S= 10‰底圖據(jù)Ohmoto(1972)、王義文等(2002)改編。溶液的fO2、圖PH范圍詳細(xì)注解及取值見楊金中等(2000a)、Ohmoto(1972)、王義文等(2002)、陳光遠(yuǎn)等(1989)Fig. 7 Composite diagram showing the δ34Spy– fO2–pH relationships of gold deposits in Jiaodong Peninsula T = 250 ℃, I = 1. 0, δ34S∑S= 10‰Base plot modified after Ohmoto, 1972 and Wang et al., 2002. fO2and pH range and values of ore–fluid system after Yang et al., 2000a; Ohmoto, 1972; Wang et al., 2002 and Cheng et al., 1989

圖8 膠東地區(qū)金礦床及變質(zhì)巖、巖漿巖硫同位素組成圖Fig. 8 Sulfur isotopic compositions of gold deposits, metamorphic rocks and magmatic rocks

土堆－沙旺金礦床成礦熱液 δ34S∑S=10.03‰指示硫源相對復(fù)雜, 具有多源性, 明顯高于幔源硫及石英脈型和蝕變巖型金礦床(Mao et al., 2008; 王義文等, 2002; 黃德業(yè), 1994), 與荊山群地層(張竹如等, 1999)類似(圖8), 因此可以推測圍巖荊山群為成礦熱液提供了部分硫源。研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的中生代巖漿巖為各類高密度侵位脈巖, 并與金礦脈具有密切的時(shí)空分布關(guān)系。膠東地區(qū)中基性脈巖δ34S為5.3‰～10.8‰(黃德業(yè), 1994), 山東地質(zhì)三隊(duì)在牟乳地區(qū)測試的黃鐵更長巖的 δ34S為 9.2‰～13.68‰(夏林, 2003), 均值 11.4, 略低于或略高于土堆－沙旺金礦床成礦熱液δ34S∑S, 因此, 與礦體密切伴生的脈巖存在為成礦熱液提供硫源的可能性, 這種可能性得到了土堆－沙旺金礦床脈巖斑晶礦物中原生硫化物與礦石硫化物一致的Au/Cu (2.50)及Ag/Au (0.20)比值的有力支持(譚俊, 2009)。已有研究表明, 脈巖巖漿源區(qū)為富鎂幔源巖漿與殼源巖漿混合作用的產(chǎn)物(Tan et al., 2008), 因此, 成礦熱液中硫源可能與脈巖來自同一或類似源區(qū), 在上升成礦過程中又萃取了圍巖荊山群中的硫及成礦物質(zhì)。

鉛構(gòu)造模式圖(圖 4)顯示礦石鉛應(yīng)來自于深源,并且與鄰區(qū)蓬家夼金礦床(張連昌等, 2002; 孫豐月等, 1995)具有一致性, 說明兩者成礦物質(zhì)來源、成礦物理化學(xué)條件、成礦流體與圍巖的相互作用基本類似。根據(jù)S–K兩階段模式(Stacey et al., 1975)計(jì)算,土堆－沙旺礦石鉛同位素的μ值為9.17～9.34, 均值9.27, 低于平均地殼μ=9.74; ω值為35.63～43.44, 均值 40.79, 高于平均地殼鉛 ω=36.84, 說明二者礦石鉛具有低μ高ω特征, 指示礦石鉛可能來源于下部地殼或上地幔(Stacey et al., 1975)。

此外, 土堆－沙旺金礦床礦石鉛分布具有較為明顯的線性, 可能的機(jī)制有: (1)能擬合成一條等時(shí)線(Harkins et al., 2008; Stendal, 1998), (2)不同來源鉛的混合(Billstrom, 1990; Frimmel et al., 2004)。在這里線性不能被解釋成等時(shí)線, 根據(jù)S–K模式計(jì)算出來的模式年齡范圍為 1037～384 Ma, 明顯大于成礦年齡, 因此這種線性趨勢指示了礦石鉛是由不同的端元混合而成。研究區(qū)內(nèi)礦石與脈巖的成礦成巖時(shí)間一致, 兩者鉛組成分布基本重合, 且脈巖樣品點(diǎn)線性特征明顯(圖4), 說明二者具有一致的混合源區(qū)。圍巖二長花崗巖的鉛同位素組成略高于礦石鉛,但是無法進(jìn)行年齡校正, 所以不能與礦石鉛對比。因?yàn)槟僚Ｉ綆r體為新元古代侵位, 不可能直接為中生代成礦作用提供巖漿熱液, 僅存在成礦熱液流經(jīng)巖體時(shí)萃取其中成礦元素的可能性。荊山群沒有鉛同位素?cái)?shù)據(jù)供分析, 但是不能排除其提供鉛源及成礦物質(zhì)的可能性。據(jù)現(xiàn)有研究, 脈巖與礦石鉛具有基本一致的鉛同位素組成, 且兩者的鉛同位素分布均具線性特征, 表明礦石與脈巖具有相同或類似的鉛源。已有研究表明脈巖為殼幔作用的產(chǎn)物, 因此礦石鉛最有可能來源于與脈巖相同或類似的殼幔巖漿混合源區(qū)。

與焦家和玲瓏金礦床相比, 土堆－沙旺和蓬家夼金礦床具有與其近乎一致的鉛同位素組成(表 4),說明膠東礦集區(qū)的金礦具有相同或相似的鉛源, 金成礦可能是在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi), 在同一成礦背景下和同一構(gòu)造巖漿流體成礦系統(tǒng)下集中完成的(范宏瑞等, 2005; Mao et al., 2008)。

5.3 成礦流體

氫氧同位素組成圖解顯示(圖5), 投影點(diǎn)除一個(gè)位于巖漿水的范圍外, 土堆－沙旺金礦床其它分析點(diǎn)均落在了巖漿水和大氣降水線之間, 并靠近巖漿水范圍。土堆－沙旺及蓬家夼金礦床成礦流體相似,均顯示出了巖漿水混合大氣水的特點(diǎn)。已有研究表明, 膠東礦集區(qū)內(nèi)不同類型和不同位置的金礦床具有較一致的成礦流體介質(zhì)條件, 初始成礦流體以巖漿水為主, 中晚期混有天水, 組成了巖漿水－天水的復(fù)合或混合成礦序列(范宏瑞等, 2005)。初始成礦流體巖漿水有可能是基性幔源脈巖巖漿在地殼淺部經(jīng)脫水作用所形成的巖漿水(Fan et al., 2003; Zhou et al., 2003)。因此, 土堆－沙旺金礦床成礦流體與膠東礦集區(qū)其它金礦床的成礦流體亦基本一致, 以巖漿水為主, 后期并混合了大氣降水, 這里所說的巖漿水可能是由幔源巖漿脫水而形成。

表4 土堆－沙旺金礦床與蓬家夼、焦家和玲瓏金礦床礦石鉛同位素組成對比表Table 4 Comparison of lead isotopic compositions of ores from the Tudui-Shawang, Pengjiakuang, Jiaojia, and Linglong gold deposits

5.4 成礦機(jī)制

華北克拉通中生代 120 Ma左右構(gòu)造體制發(fā)生了重大轉(zhuǎn)折, 由擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化為伸展構(gòu)造體制,由EW向轉(zhuǎn)變?yōu)镹NE向的盆嶺構(gòu)造格局(翟明國等, 2004b)。華北東部陸殼特別是下地殼物質(zhì)發(fā)生了劇烈重組和重熔, 巖石圈地幔和下地殼發(fā)生大規(guī)模置換(翟明國等, 2003, 2004b), 造成了強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)(許文良等, 2004; 張?zhí)锏? 2007; Wu et al., 2005)，發(fā)生了大規(guī)模的地幔上涌和巖石圈減薄(鄭建平等, 1999; Gao et al., 2004), 殼幔相互作用形成了一個(gè)統(tǒng)一的成礦流體系統(tǒng)(Mao et al., 2008; 翟明國等, 2003), 與此同時(shí)爆發(fā)了金的大規(guī)模集中成礦。

土堆——沙旺金礦床位于膠東金礦集中區(qū)中東部, 郯廬斷裂帶重要分支－郭城斷裂帶內(nèi)。早白堊世郭城斷裂帶發(fā)生了大規(guī)模左行走滑引張運(yùn)動(dòng)(譚俊, 2009), 在礦區(qū)內(nèi)派生形成了NNE和NEE向兩組斷裂(裂隙)構(gòu)造。來自地幔和下地殼混合巖漿攜帶成礦物質(zhì)和熱能上升到一定高度后, 成礦熱液攜帶成礦物質(zhì)進(jìn)入NNE和NEE向斷裂(裂隙), 因溫度壓力的降低及其它因素影響, 具有較低氧逸度(fO2= 5.9～8.9×10–40Pa)和弱酸性(pH 值=5.67～6.30)(楊金中等, 2000a)的成礦熱液, 在 250～300℃, 700～500 bar(孫豐月等, 1995; 楊金中, 2000c)的溫壓條件下卸載成礦。在成礦熱液上升過程中, 萃取圍巖荊山群中的硫和成礦物質(zhì), 并于成礦后期有大氣降水的混入。土堆－沙旺金礦床具有與焦家式和玲瓏式金礦床相似的硫和鉛同位素組成, 說明了膠東礦集區(qū)具有類似的成礦物質(zhì)來源。白堊紀(jì)華北中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折期間, 來自深部殼幔作用源區(qū)的成礦物質(zhì)在膠東不同構(gòu)造部位形成了石英脈型、蝕變巖型和盆地邊緣角礫巖型金礦床。土堆－沙旺金礦床成礦物質(zhì)可能來源于與伴生脈巖一致或類似的殼幔巖漿混合源區(qū)和圍巖。

6 結(jié)論

1. 土堆－沙旺金礦床成礦熱液的總硫同位素δ34S∑S為 10.03‰左右, 與膠西北地區(qū)金成礦流體10‰左右的總硫同位素接近, 表明膠東地區(qū)中生代金成礦物質(zhì)來源的類似性。研究區(qū)成礦熱液的硫源應(yīng)為混合硫, 繼承了伴生脈巖深部巖漿源區(qū)同位素及元素比值特點(diǎn), 并萃取了圍巖荊山群的硫;

2. 礦石硫化物鉛同位素具有低μ高ω組成特點(diǎn),206Pb/204Pb＝17.12～17.86。鉛構(gòu)造模式和S–K兩階段模式分析顯示礦石鉛來源于下地殼或地幔, 指示成礦物質(zhì)可能與伴生脈巖均來自深部殼幔巖漿混合源區(qū), 至少脈巖提供了鉛及成礦物質(zhì);

3. 氫氧同位素指示成礦流體主體為巖漿水, 并有后期大氣降水的參與。初始巖漿熱液流體成分可能為地幔流體的衍生物;

4. 石英流體包裹體 Rb–Sr等時(shí)線年齡為119±10Ma, 與膠東礦集區(qū)大規(guī)模金爆發(fā)式成礦作用時(shí)間一致, 表明研究區(qū)所代表的盆地邊緣角礫巖型金礦床與膠東石英脈型及蝕變巖型在成礦動(dòng)力學(xué)背景上類似, 可能與白堊紀(jì)華北克拉通東部中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折有關(guān)。

致謝: 論文研究得到了教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號: IRT0755)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目資助。譚俊博士對文章提出了寶貴的修改意見, 李艷軍博士在文章的修改過程中也提供了很大的幫助, 在此表示衷心感謝！

陳衍景, PIRAJNO F, 賴勇, 李超. 2004. 膠東礦集區(qū)大規(guī)模成礦時(shí)間和構(gòu)造環(huán)境[J]. 巖石學(xué)報(bào), 20(4): 907-922.

陳光遠(yuǎn), 邵偉, 孫岱生. 1989. 膠東金礦成因礦物學(xué)與找礦[M].重慶: 重慶出版社: 1-452.

范宏瑞, 胡芳芳, 楊進(jìn)輝, 沈昆, 翟明國. 2005. 膠東中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折過程中流體演化和金的大規(guī)模成礦[J]. 巖石學(xué)報(bào), 21(5): 1317-1328.

高玉娟, 張亞明, 閆平科. 2006. 山東海陽土堆金礦床成礦控制條件及成礦類型研究[J]. 遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào), 26(4): 239-242.

黃德業(yè). 1994. 膠東金礦成礦系列硫同位素研究[J]. 礦床地質(zhì), 13(1): 75-87.

李華芹, 劉家齊, 魏林. 1993. 熱液礦床流體包裹體年代學(xué)研究及其地質(zhì)應(yīng)用[M]. 北京:地質(zhì)出版社: 1-126

劉玉強(qiáng), 史輝, 李軍, 黃太嶺, 金英梅, 王芳. 2004. 膠萊盆地周邊金礦床地質(zhì)－地球物理－地球化學(xué)特征及找礦意義[J].地球?qū)W報(bào), 25(6): 593-600.

沈遠(yuǎn)超, 劉鐵兵, 李厚民, 李光明, 劉福濤. 2001. 山東海陽郭城金礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征及成因[J]. 地質(zhì)與勘探, 37(1):38-44.

孫豐月, 石準(zhǔn)立, 馮本智. 1995. 膠東金礦地質(zhì)及幔源C-H-O流體分異成巖成礦[M]. 長春:吉林人民出版社: 1-170.

譚俊. 2009. 膠東郭城斷裂帶脈巖巖漿演化過程: 對巖石圈演化及金成礦的制約[D]. 武漢:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢): 1-130.

王義文, 朱奉三, 宮潤譚. 2002. 構(gòu)造同位素地球化學(xué)——膠東金礦集中區(qū)硫同位素再研究[J]. 黃金, 23(4): 1-16.

王義文. 1988. 膠東西北部地區(qū)金礦床鉛同位素特征及其地質(zhì)意義[J]. 長春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào), 18(3): 277-286.

夏林. 2003. 膠東中生代金成礦期區(qū)域流體的構(gòu)造物理化學(xué)研究[D]. 北京: 中國地質(zhì)科學(xué)院: 1-142.

徐國民, 韓驚濤. 1998. 山東海陽土堆金礦床地質(zhì)特征[J]. 山東地質(zhì), 14(4): 37-41.

許文良, 王清海, 王冬艷, 裴福萍, 高山. 2004. 華北克拉通東部中生代巖石圈減薄的過程與機(jī)制: 中生代火成巖和深源捕虜體證據(jù)[J]. 地學(xué)前緣, 11(3): 309-317.

楊金中, 沈遠(yuǎn)超, 劉鐵兵, 張連昌, 鄒為雷, 李光明, 曾慶棟. 2001. 膠東蓬家夼金礦床地質(zhì)與地球化學(xué)特征[J]. 地質(zhì)科學(xué), 36(1): 51-63.

楊金中, 沈遠(yuǎn)超 劉鐵兵, 曾慶棟, 鄒為雷. 2000a. 山東蓬家夼金礦床成礦流體地球化學(xué)特征[J]. 礦床地質(zhì), 19(3): 235-244.

楊金中, 趙玉靈, 沈遠(yuǎn)超, 李厚民. 2000b. 膠萊盆地東北緣與低角度拆離斷層有關(guān)的金礦成礦作用——以山東海陽郭城金礦為例[J]. 黃金科學(xué)技術(shù), 8(4): 13-20.

楊金中. 2000c. 膠東蓬家夼式金礦床礦床成因模型與找礦模型研究[D]. 北京:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所: 1-142.

翟明國, 范宏瑞, 楊進(jìn)輝, 苗來成. 2004a. 非造山帶型金礦——膠東型金礦的陸內(nèi)成礦作用[J]. 地學(xué)前緣, 11(1): 85-98.

翟明國, 孟慶任, 劉建明, 侯泉林, 胡圣標(biāo), 李忠, 張宏福, 劉偉,邵濟(jì)安, 朱日祥. 2004b. 華北東部中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折峰期的主要地質(zhì)效應(yīng)和形成動(dòng)力學(xué)探討[J]. 地學(xué)前緣, 11(1): 85-97.

翟明國, 朱日祥, 劉建明, 孟慶任, 侯泉林, 胡圣標(biāo), 李忠, 張宏福, 劉偉. 2003. 華北東部中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵時(shí)限[J]. 中國科學(xué)(D輯), 33 (10): 913-920.

張連昌, 沈遠(yuǎn)超, 劉鐵兵, 楊金中, 曾慶棟, 李光明. 2000. 膠東蓬家夼金礦成礦構(gòu)造地質(zhì)地球化學(xué)特征[J]. 大地構(gòu)造與成礦, 24 (4): 377-384.

張連昌, 沈遠(yuǎn)超, 劉鐵兵, 楊金中, 鄒為雷, 李厚民. 2002. 山東蓬家夼金礦硫鉛碳氧同位素地球化學(xué)[J]. 礦物學(xué)報(bào), 22(3): 255-260.

張連昌, 沈遠(yuǎn)超, 曾慶棟, 鄒為雷. 2001. 山東中生代膠萊盆地北緣金礦床硫鉛同位素地球化學(xué)[J]. 礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 20(4): 380-384.

張竹如, 陳世楨. 1999. 膠東金成礦域膠萊盆地中超大型金礦床找礦遠(yuǎn)景[J]. 地球化學(xué), 28(3): 203-212.

張理剛. 1989. 湖南東坡千里山花崗巖和鎢多金屬礦床穩(wěn)定同位素地球化學(xué)[J]. 桂林冶金地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào), 9(3): 259-267.

張?zhí)? 張?jiān)罉? 2007. 膠東半島中生代侵入巖漿活動(dòng)序列及其構(gòu)造制約[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 13(2): 323-336.

鄭建平, 路鳳香, O’Reilly S Y, Griffin W L, 張明. 1999. 華北地臺東部古生代與新生代巖石圈地幔特征及其演化[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 73(1): 47-56.

References:

BILLSTROM K. 1990. Lead isotope study of two sulphide deposits and adjacent igneous rocks in south-central Sweden[J]. Mineralium Deposita, 25: 152-159.

CLAYTON R N, O’NEIL J L, MAYEDA T K. 1972. Oxygen isotope exchange between quartz and water[J]. Journal Geophysical Research, B77: 3057-3067.

CHEN Yan-jing, PIRAJNO F, LAI Yong, Li Chao. 2004. Metallogenic time and tectonic setting of the Jiaodong gole province, eastern China[J]. Acta Petrologica Sinica, 20(4): 907-922(in Chinese with English abstract).

CHEN Guang-yuan, SHAO Wei, SUN Dai-sheng. 1989. Prospecting Mineralogy and Genesis of Gold Deposits in Jiaodong[M]. Chongqing: Chongqing Publishing House: 1-452(in Chinese).

FAN Hong-rui, HU Fang-fang, YANG Jin-hui, SHEN Kun, ZHAI Ming-guo. 2005. Fluid evolution and large-scale gold metallogeny during Mesozoic tectonic transition in the Eastern Shandong province[J]. Acta Petrologica Sinica, 21(5): 1317-1328(in Chinese with English abstract).

FAN Hong-rui, ZHAI Ming-guo, XIE Yi-han, YANG Jin-hui. 2003. Ore-forming fluids associated with granite-hosted gold mineralization at the Sanshandao deposit, Jiaodong gold province, China[J]. Mineralium Deposita, 38: 739-750.

FRIMMEL H E, JONASSON I R, MUBITA P. 2004. An Eburnean base metal source for sediment-hosted zinc-lead deposits in Neoproterozoic units of Namibia: Lead isotopic and geochemical evidence[J]. Mineralium Deposita, 39: 328-343.

GAO Yu-juan, ZHANG Ya-ming, YAN Ping-ke. 2006. Study of ore-controlling conditions and ore-forming type of Tudui gold deposit in Haiyang Shandong[J]. Journal of Liaoning Institute of Technology, 26(4): 239-242(in Chinese with English abstract).

GAO Shan, RUDNICK R L, YUAN Hong-ling, LIU Xiao-ming, LIU Yong-sheng, XU Wen-liang, LING Wen-li, AYERS J, WANG Xuan-che, WANG Qing-hai. 2004. Recycling lower continental crust in the North China craton[J]. Nature, 432: 892-897

HARKINS S A, APPOLD M S, NELSON B K, BREWER A M, GROVES I M. 2008. Lead isotope constraints on the origin of nonsulfide zinc and sulfide zinc-lead deposits in the flinders ranges, South Australia[J]. Economic Geology, 103: 353-364.

HUANG De-ye. 1994. Sulfur isotope studies of the metallogenic series of gold deposits in Jiaodong(East Shandong)area[J]. Mineral Deposits, 13(1): 75-87(in Chinese with English abstract).

LI Jian-wei, VASCONCELOS P M, ZHOU Mei-fu, ZHAO Xin-fu, MA Chang-qian. 2006. Geochronology of the Pengjiakuangand Rushan gold deposits, eastern Jiaodong gold province, northeastern China: Implications for regional mineralization and geodynamic setting[J]. Economic Geology, 101: 1023-1038.

LI Hua-qing, LIU Jia-qi, WEI Lin. 1993. Hydrothermal deposits chronological study of fluid inclusions and its geological application[M]. Beijing: Geological Publishing House: 1-126(in Chinese).

LIU Yu-qiang, SHI Hui, LI Jun, HUANG Tai-ling, JIN Ying-mei, WANG Fang. 2004. Geological, geophysical and geochemical characteristics of gold deposits around Jiaolai basin, Shandong province and their prospecting significance[J]. Acta Geocscientica Sinica, 25(6): 593-600(in Chinese with English abstract).

MAO Jing-wen, WANG Yi-tian, LI Hou-min, Pirajno Franco, ZHANG Chang-qing, WANG Rui-ting. 2008. The relationship of mantle-derived fluids to gold metallogenesis in the Jiaodong Peninsula: Evidence from D–O–C–S isotope systematics[J]. Ore Geology Reviews, 33: 361-381.

OHMOTO H. 1972. Systematics of sulfur and carbon isotope in hydrothermal ore deposits[J]. Economic Geology, 67: 551-579.

SHEN Yuan-chao, LIU Tie-bing, LU Hou-min,LI Guang-ming, LIU Fu-tao. 2001. Geological and geochemical features and genesis of Guocheng gold deposit in Haiyang county, Shandong province[J]. Geology and Prospecting, 37(1): 38-44(in Chinese with English abstract).

SUN Feng-yue, SHI Zhun-li, FENG Beng-zhi. 1995. Geology of Deposit and Mantle-Derived C-H-O Fluid Differential Petrogenesis and Metallogenesis[M]. Changchun: Jilin People Press: 1-170(in Chinese).

STACEY J S, KRAMERS J D. 1975. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage mode[J]. Earth Planet Sci Lett, 26: 207-221.

STENDAL H. 1998. Contrasting Pb isotopes of Archaean and Palaeoproterozoic sulphide mineralisation, Disko Bugt, central West Greenland[J]. Mineralium Deposita, 33: 255-265.

TAN Jun. 2009. Magmatic evolution process of dikes in Guocheng fault zone, Jiaodong Peninsula: Implications for North China craton lithosphere thinning and gold ore formation[D]. Wuhan: China University of Geosciences (Wuhan), 1-130(in Chinese with English abstract).

TAN Jun, WEI Jun-hao, GUO Ling-li, ZHANG Ke-qing, YAO Chun-liang, LU Jian-pei, LI Hong-mei. 2008. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating and phenocryst EPMA of dikes, Guocheng, Jiaodong Peninsula: Implications for North China Craton lithosphere evolution[J]. Science in China Series D-Earth Science, 51(10): 1483-1500.

TAYLOR H P. 1974. The application of oxygen and hydrogen isotope studies to problems of hydrothermal alternation and ore deposition[J]. Economic geology, 69: 843-883.

WANG Yi-wen, ZHU Feng-san, GONG Run-tan. 2002. Tectonic isotope geochemistry—Further study on sulphur isotope of Jiaodong Gold Concentration Area[J]. Gold, 23(4): 1-16(in Chinese with English abstract).

WANG Yi-wen. 1988. Lead isotopic composition of gold deposits, North-Western Jiaodong Shangdong, and its geological significance[J]. Journal of Changchun Universty of Earth Science, 18(3): 277-286(in Chinese with English abstract).

WU Fu-yuan, LIN Jing-qian, WILDE S A, ZHANG Xiao-ou, YANG Jin-hui. 2005. Nature and significance of the Early Cretaceous giant igneous event in eastern China[J]. Earth Planet Sci Lett, 233: 103–119.

XIA Lin. 2003. Tectonic Physicochemistry Study on Regional Fluid in East Shandong Area during Mesozoic Gold Mineralization [D]. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences, 1-142 (in Chinese with English abstract).

XU Guo-min, HAN Jing-tao. 1998. Geological characteristics of Tudui gold deposit in Haiyang county, Shandong province[J]. Shandong Geology, 14(4): 37-41(in Chinese with English abstract).

XU Wen-liang, WANG Qing-hai, WANG Dong-yan, PEI Fu-ping, GAO Shan. 2004. Processes and mechanism of Mesozoic lithospheric thinningin eastern North China Craton: Evidence from Mesozoicigneous rocks and deep-seated xenoliths[J]. Earth Science Frontiers, 11(3): 309-317(in Chinese with English abstract).

YANG Jin-zhong, SHEN Yuan-chao, LIU Tie-bing, ZHANG Lian-chang, ZOU Wei-lei, LI Guang-ming, ZENG Qing-dong. 2001. Geological and geochemical chatacteristics of Pengjiakuang gold deposit, east Shandong[J]. Chinese Journal of Geology, 36(1): 51-63(in Chinese with English abstract).

YANG Jin-zhong, ZHAO Yu-ling, SHEN Yuan-chao, LI Hou-min. 2000b. Golden mineralization associated with lower-angle detachment faults in the northeast of Jiaodong-Laiyang basin[J]. Gold Science and Technology, 8(4): 13-20(in Chinese with English abstract).

YANG Jin-zhong, SHEN Yuan-chao, LIU Tie-bing, ZENG Qing-dong, ZOU Wei-lei. 2000a. Geochemical characteristics of ore-forming fluids in the Pengjiakuang gold deposit, Shandong province[J]. Mineral Deposits, 19(3): 235-244(in Chinese with English abstract).

YANG Jing-zhong. 2000c. Genetical and prospecting model of the Pengjiakuang type gold deposit, jiaodong region,Shandong procince[D]. Beijing: Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences: 1-142(in Chinese with English abstract).

ZHAI Ming-guo, FAN Hong-rui, YANG Jin-hui, MIAO Lai-cheng. 2004a. Large-scale cluster of gold deposits in east Shandong:anorogenic metallogenesis[J]. Earth Science Frontiers (China University of Geosciences, Beijing), 11(1): 85-97(in Chinese with English abstract).

ZHAI Ming-guo, YANG Jin-hui, FAN Hong-rui, MAO Lai-cheng, LI Yong-gang. 2002. A large-scale cluster of gold deposits and metallogenesis in the Eastern North China craton[J]. Interna-tional Geology Review, 44: 458-476.

ZHAI Ming-guo, MENG Qing-ren, LIU Jian-ming, HOU Quan-lin, HU Sheng-biao, LI Zhong, ZHANG Hong-fu, LIU Wei, SHAO Ji-an, ZHU Ri-xiang. 2004b. Main geological characteristics and geotectonic discussion for Mesozoic tectonic inversion in eastern North China[J]. Earth Science Frontiers, 11(1): 85-98(in Chinese with English abstract).

ZHAI Ming-guo, ZHU Ri-xiang, LIU Jian-ming, MENG Qing-ren, HOU Quan-lin, HU Sheng-biao, LI Zhong, ZHANG Hong-fu. 2003. Time-range of Mesozoic tectonic regine inversion in eastern north China block[J]. Science in China(Series D), 33(10): 913-920(in Chinese with English abstract).

ZHANG Lian-chang, SHEN Yuan-chao, LIU Tie-bing, ZENG Qing-dong, LI Guang-ming. 2000. Geological and geochemical characteristics of ore-controlling structures in the Pengjiakuang gole deposit in eastren Shandong, China[J]. Geotectonica et Metallogenia, 24(4): 377-384(in Chinese with English abstract).

ZHANG Lian-chang, SHEN Yuan-chao, LIU Tie-bing, ZENG Qing-dong, LI Guang-ming, LI Hou-min. 2003.40Ar/39Ar and Rb-Sr isochron dating of the gold deposits on northern margin of the Jiaolai Basin, Shandong, China[J]. Science in China (Series D), 32(9): 727–734.

ZHANG Lian-chang, SHEN Yuan-chao, LIU Tie-bing, YANG Jin-zhong, ZOU Wei-lei, LI Hou-min. 2002. Sulfur, lead, carbon and oxygen isotope geochemistry of Penjiakuang gold in Shandong province[J]. Acta Mineralogica Sinica, 22(3): 255-260(in Chinese with English abstract).

ZHANG Lian-chang, SHEN Yuan-chao, ZENG Qing-dong, ZOU Wei-lei. 2001. Sulfur and lead isotopic geochemistry of gold deposits at the Northern margin of Jiaolai Basin, East Shandong[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 20(4): 380-384(in Chinese with English abstract).

ZHANG Zhu-ru, CHEN Shi-zhen. 1999. Superlarge gold deposit exploration perspective in Jiaolai Basin of Jiaodong gold metallogenetic domain[J]. Geochimica, 28(3): 203-212(in Chinese with English abstract).

ZHANG Li-gang. 1989. Stable isotope geochemistry of Qianlishan granites and tungsten-polymetallic deposits in Dongpo area, Hunan[J]. Journal of Guilin Institute of Technology, 9(3): 259-267(in Chinese with English abstract).

ZHANG Tian, ZHANG Yue-qiao. 2007. Geochronological sequence of Mesozoic intrusive magmatism in Jiaodong peninsula and its tectonic constraints[J]. Geological Journal of China Universities, 13(2): 323-336(in Chinese with English abstract).

ZARTMAN R E, DOE B R. 1981. Plumbotectonics—the model[J]. Tectonophysics, 75: 135-162.

ZHRNG Jian-ping, LU Feng-xiang, O’REILLY S Y, GRIFFIN W L, ZHANG Ming. 1999. Comparison between Palaeozoic and Cenozoic Lithospheric Mantle in the Eastern Part of the North China Block—With a Discussion of Mantle Evolution[J]. Acta Geologica Sinica, 73(1): 47-56(in Chinese with English abstract).

ZHOU Xin-hua, YANG Jin-hui, ZHANG Lian-chang. 2003. Metallogenesis of superlarge gold deposits in Jiaodong region and deep processes of subcontinental lithosphere beneath North China Craton in Mesozoic[J]. Science in China(D), 47(supp): 14-25.

Isotopic Composition Features and Ore-forming Mechanism of the Tudui-Shawang Gold Deposit in Shandong Province

LI Hong-mei1,3), WEI Jun-hao1), WANG Qi2), YU Hai-tao2), LIU Guo-chun2)，HUANG Xiang-zhi3)
1) Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074;
2) Inner Mongolia Institute of Geology and Mineral Exploration and Development, Chifeng, Inner Mongolia 024000;

3) Hubei Institute of Geological Survey, Wuhan, Hubei 430034

The Tudui-Shawang gold deposit lies in the northeastern margin of the Jiaolai basin and is located at the center of the Rushan-Mouping gold belt in Jiaodong Peninsula. The Rb-Sr isochron age of the fluid inclusions in quartz is about 119±10 Ma, which is consistent with the main stage of the extensive gold mineralization in the Jiaodong gold province. The sulfur isotopic composition of ores ranges from 8.5‰ to 12.72‰, implying an ore fluid with δ34S∑Sequal to10.03‰. Ore sulfides have206Pb/204Pb of 17.12～17.86 and exhibit low μ but high ω values, indicating the derivation of ore-forming materials from the lower crust or the mantle. δD and recalculated δ18OH2Ovalues vary from –68.64 to –86.47‰ and from +1.96‰ to +7.71‰ respectively, implying that the ore fluid was dominated by magmatic water with the participation of some later meteoric water. Pb isotopes of ore sulfides are coincident with those of contemporaneous dikes and their linear array suggests that both of them might have been related to the change of tectonic regime of the eastern North China craton during the Early Cretaceous.

isotopic geochemistry; geochronology; Tudui-Shawang; Jiaodong

P597.2; P597.3; P611

A

1006-3021(2010)06-791-12

本文由教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(編號: IRT0755)和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目聯(lián)合資助。

2010-03-15; 改回日期: 2010-05-04。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

李紅梅, 女, 1970年生。博士。主要從事礦床地球化學(xué)研究工作。E-mail: hblhm102@163.com。