焦家式蝕變巖型金礦床熱液蝕變成因：磷灰石礦物學、年代學和地球化學約束*

張琪彬 丁正江 邱昆峰 屈潘 趙旭

膠東是我國最大的金成礦區(qū)，累計探明金資源量5000余噸(Goldfarbetal., 2019; Dengetal., 2020a)，主要金礦類型為焦家式蝕變巖型金礦、玲瓏式石英脈型金礦和遼上式黃鐵礦碳酸鹽脈型金礦(李士先, 2007; 宋明春等, 2014, 2022; Qiuetal., 2020a)。在三種礦床中以蝕變巖型金礦最為重要，其金資源量超過4000t(馮岳川等, 2022; 張琪彬等, 2022)。三山島斷裂、焦家斷裂和招平斷裂是蝕變巖型金礦最主要的控礦斷裂，控制金資源量均超過千噸(宋明春等, 2022)。三條斷裂帶控礦特征基本一致，斷裂下盤蝕變分帶明顯，主裂面(斷層泥)以下依次為黃鐵絹英巖化蝕變帶(寬20～200m)、鉀長石化蝕變帶(50～300m)和未蝕變花崗巖，蝕變巖型金礦體主要賦存于黃鐵絹英巖化蝕變帶中，金品位和黃鐵絹英巖化程度呈正相關(guān)(丁式江等, 2000; 龐緒成等, 2003; 張炳林等, 2014, 2017; 宋明春等, 2022)。

前人對蝕變巖型金礦的地質(zhì)地球化學特征、成礦背景、成礦時代和成礦模式等開展了大量研究(楊立強等, 2014; 丁正江, 2014; 丁正江等, 2015; 朱日祥等, 2015; 范宏瑞等, 2016; Dengetal., 2015, 2018, 2020a, b, c; Saietal., 2020; Zhangetal., 2020a; 宋明春等, 2020; 魏瑜吉等, 2020; Yuetal., 2020)，但有關(guān)熱液蝕變作用研究相對較少，且已有的工作主要聚焦鉀長石化和黃鐵絹英巖化蝕變過程主量和微量元素的遷移規(guī)律及其與金礦化的親緣關(guān)系(張炳林等, 2014, 2017; 張潮等, 2016; 衛(wèi)清等, 2018; 劉向東等, 2019; Dengetal., 2020b; Yuetal., 2022a; Qiuetal., 2023)，但對鉀長石化和黃鐵絹英巖化蝕變的時限缺乏有效限定，影響了對該類礦床形成過程的認知。

磷灰石是巖漿巖中普遍存在的副礦物，在熱液礦床中也非常發(fā)育(Maoetal., 2016; Zengetal., 2016; Chen and Zhang, 2018; Zhuetal., 2018; Xingetal., 2020, 2021; Yuetal., 2021; 邢凱和舒啟海, 2021; 周統(tǒng)等, 2022)，其微量元素和同位素不僅可以有效刻畫巖漿演化過程(Piccoli and Candela, 2002; Webster and Piccoli, 2015; Quetal., 2019, 2021a; Zhangetal., 2020c)，還能記錄熱液活動的疊加、交代以及冷卻過程(Tepper and Kuehner, 1999; Harlovetal., 2005; Rnsbo, 2008; Harlov, 2015; Bouzarietal., 2016; Quetal., 2021b; Yuetal., 2022b)。水巖反應實驗顯示，磷灰石的結(jié)構(gòu)和化學成分能夠被中高溫(300～900℃)流體改造(Harlov and F?rster, 2003; Harlovetal., 2005; Migdisov and Williams-Jones, 2014; Betkowskietal., 2016; Caoetal., 2021)，礦化系統(tǒng)中蝕變巖的磷灰石具有明顯的交代結(jié)構(gòu)和地球化學特征變化，磷灰石U-Pb年代學和微區(qū)原位微量元素可以用來限定成礦熱液流體的活動時間、地球化學特征及演化過程(Li and Zhou, 2015; Zhaoetal., 2015; Bouzarietal., 2016; Zengetal., 2016; Lietal., 2018; Caoetal., 2019, 2021; Palmaetal., 2019)。

本文選擇焦家斷裂帶焦家巨型金礦和招遠-平度斷裂帶水旺莊金礦兩個典型的蝕變巖型金礦床開展研究，通過鋯石和磷灰石LA-ICP-MS U-Pb地質(zhì)年代學和磷灰石微區(qū)原位微量元素地球化學特征研究，旨在限定焦家式蝕變巖型金礦床鉀長石化和黃鐵絹英巖化蝕變的時限與成因，探討玲瓏花崗巖與郭家?guī)X花崗巖對該類金礦床形成的貢獻。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

膠東位于華北克拉通東南緣和大別-蘇魯超高壓變質(zhì)帶東端，以郯廬斷裂為界與魯西相隔。膠東包括膠北地體和蘇魯?shù)伢w兩個構(gòu)造單元，其中膠北地體由膠北隆起和膠萊盆地構(gòu)成；膠北隆起區(qū)主要由前寒武紀變質(zhì)系和中生代侵入巖組成，膠萊盆地主要由中-新生代陸相火山-沉積巖系組成(圖1；關(guān)康等, 1998; Wangetal., 1998; 郭敬輝等, 2005; 張岳橋等, 2008)。前寒武紀變質(zhì)巖系主要由中太古-新太古代花崗-綠巖帶和古元古-新元古代變質(zhì)地層組成。中生代侵入巖按形成時代可分為晚侏羅世欒家河花崗巖(160～150Ma)和玲瓏花崗巖(160～150Ma)，早白堊世郭家?guī)X花崗巖(130～126Ma)、偉德山花崗巖(118～110Ma)和嶗山花崗巖(120～114Ma)(苗來成等, 1997; Gossetal., 2010; Maetal., 2013; 賽盛勛和邱昆峰, 2020; Goldfarbetal., 2021)，此外還分布有大量的中基性脈巖(130～110Ma)(Dengetal., 2017; Qiuetal., 2019; 宋明春等, 2019)。膠萊盆地沉積蓋層自下而上分別是萊陽群(135～125Ma)、青山群(120～105Ma)和王氏群(88～65Ma)等地層(邱檢生等, 2001; 任鳳樓等, 2007; 許克民等, 2017; 何登洋等, 2020)。蘇魯?shù)伢w是大別-蘇魯超高壓變質(zhì)帶的組成部分，由含榴輝巖的新元古代花崗質(zhì)片麻巖和少量的古元古代變質(zhì)地層組成，其內(nèi)廣泛分布著與膠北隆起侵入巖同時代的中生代侵入巖(張琪彬等, 2022)。

圖1 膠東地區(qū)區(qū)域地質(zhì)和金礦分布簡圖(據(jù)宋明春等, 2019; 張琪彬等, 2022修改)

膠東地區(qū)主要發(fā)育近東西向、北東-北北東向和北西向斷裂構(gòu)造。東西向斷裂為成礦前斷裂構(gòu)造，由東西向基底構(gòu)造發(fā)育而成。北東-北北東向斷裂可以分為兩組，一組為主要控礦斷裂，其疊加于近東西向斷裂上形成弧形斷裂，自西向東依次為三山島斷裂、焦家斷裂、招遠-平度斷裂和西林-陡崖斷裂；另一組為其他斷裂，包括玲瓏斷裂、豐儀斷裂等北北東向斷裂和桃村斷裂、朱吳斷裂等北東向斷裂。北西向斷裂為成礦后斷裂構(gòu)造，一般切割主要控礦斷裂，如切割招遠-平度斷裂的大尹格莊斷裂(圖1)。

2 礦床地質(zhì)及樣品巖相學特征

2.1 礦床地質(zhì)特征

焦家巨型金礦床位于萊州市-招遠市的交界處，受控于焦家斷裂(圖2a)。焦家斷裂寬50～500m，平均走向約30°，傾向NW，傾角16°～40°。斷裂淺部主要發(fā)育在玲瓏花崗巖與新太古代變質(zhì)巖系的接觸帶上，少部分發(fā)育在玲瓏花崗巖與郭家?guī)X花崗巖的接觸帶上，深部切入玲瓏花崗巖中。該礦床累計探明金資源量約1200t(Songetal., 2014; 宋明春等, 2019)，礦體主要賦存于焦家斷裂主裂面以下的黃鐵絹英巖化碎裂巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖中。焦家金礦床的Ⅰ-1號礦體為主礦體，其控制的金資源量占礦床總量的90%以上，已控制礦體走向長近6000m，最大斜深4900m，最大控制垂深2015m(圖2b)，礦體厚度1.20～125.64m，平均厚度15.59m；金品位介于1.00～23.43g/t之間，其平均品位為3.04g/t(張琪彬等, 2022)。

圖2 膠西北區(qū)域地質(zhì)簡圖(a)和典型地質(zhì)剖面簡圖(b、c)(據(jù)宋國政等, 2017; Zhang et al., 2020b修改)

水旺莊金礦床位于招遠市東北部，受控于招遠-平度斷裂帶北段的九曲蔣家斷裂(圖2a)，斷裂寬10～460m，平均走向約33°，傾向SE，傾角23°～60°。該礦床已累計探明金資源量186t，礦體主要賦存于主裂面以下100m范圍內(nèi)的黃鐵絹英巖化碎裂巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖中。水旺莊金礦床的②號礦體為主礦體，其控制的金資源量占礦床總量的80%以上，已控制礦體走向長近2560m，最大斜深2410m(圖2c)，礦體厚度1.25～31.49m，平均厚度5.46m；金品位介于1.02～41.07g/t之間，其平均品位為4.27g/t(劉向東等, 2022; 王永慶等, 2022)。

兩個典型礦床具有相似的特征，斷裂下盤蝕變分帶明顯，自主裂面以下依次為黃鐵絹英巖化碎裂巖帶、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖帶、黃鐵絹英巖化花崗巖帶、鉀長石化花崗巖帶和未蝕變花崗巖。礦石結(jié)構(gòu)主要為壓碎結(jié)構(gòu)、晶粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)和乳滴狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要為浸染狀、細脈浸染狀、塊狀、脈狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造。主要礦石礦物為自然金、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦，圍巖蝕變類型主要有硅化、黃鐵絹英巖化、鉀長石化和碳酸鹽化等(張琪彬等, 2022)。 成礦階段可以劃分為四個階段：(1)黃鐵礦-石英階段；(2)金-石英-黃鐵礦階段；(3)金-石英-多金屬硫化物階段；(4)石英-碳酸鹽階段(范宏瑞等, 2005; 楊立強等, 2014)。

2.2 樣品巖相學特征

研究樣品共計5件，取樣位置見表1，包括地表的郭家?guī)X花崗巖(GJL)1件、玲瓏花崗巖(LL)1件(圖2a)，焦家巨型金礦床320號勘探線鉆孔ZK712中鉀長石化花崗巖(SLJH)1件、黃鐵絹英巖化碎裂巖(SLSLY)1件(圖2b)，水旺莊金礦床鉆孔18ZKC2中鉀長石化花崗巖(SWJH)1件(圖2c)，其中水旺莊金礦床樣品SWJH相較于焦家巨型金礦床樣品SLJH鉀長石化更為強烈(圖3c, d)?；趲r相學特征和產(chǎn)狀可以將SLJH中磷灰石分為兩種類型，A1型呈自形-半自形結(jié)構(gòu)、表面均勻、較干凈的磷灰石，它主要分布在鉀長石和石英等造巖礦物內(nèi)部(A1型，圖4a, b)；而A2型則呈自形-半自形、含有不規(guī)則包裹體、具有較明顯溶蝕結(jié)構(gòu)的磷灰石，它主要分布在造巖礦物邊緣或粒間(圖4a-d)。水旺莊金礦床鉀長石化花崗巖中磷灰石具有較明顯的溶蝕結(jié)構(gòu)(圖4e, f)，以A2型磷灰石為主。黃鐵絹英巖化碎裂巖中的磷灰石含量較少，主要與絹云母、石英和黃鐵礦等礦物共存，可見少量呈半自形-他形、透明、交代較弱的磷灰石(B1型，圖4g-i)和相對較多呈他形、不透明、交代強烈的磷灰石(B2型，圖4g-i)。

圖3 焦家式金礦床代表性樣品手標本(a-f)及正交偏光下顯微鏡照片(g-i)

表1 取樣位置信息

圖4 鉀長石化花崗巖和黃鐵絹英巖化碎裂巖磷灰石的顯微鏡照片

3 分析方法

鋯石和磷灰石單礦物分選和分析樣品制備在廣州市拓巖檢測技術(shù)有限公司完成，首先將野外采集的樣品破碎至80～120目，通過電磁與重液分選，在雙目鏡下挑選透明且晶形完好的鋯石與磷灰石；然后挑選代表性的鋯石與磷灰石分別放入環(huán)氧樹脂表面，待其固化后打磨拋光，然后對單礦物靶上鋯石和磷灰石單礦物拍攝透、反射光及陰極發(fā)光照片。

鋯石U-Pb同位素測年在廣州市拓巖檢測技術(shù)有限公司利用LA-ICP-MS完成。實驗室采用New Wave Research(NWR)激光剝蝕，該系統(tǒng)由ArF 193nm準分子激光器和光學系統(tǒng)組成，ICP-MS型號為iCAP RQ。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調(diào)節(jié)靈敏度。本次分析的激光束斑和頻率分別為30μm和6Hz，激光能量密度為3.5J/cm2。U-Pb同位素定年采用鋯石標準91500(Wiedenbecketal., 1995; Wuetal., 2023)作外標進行同位素分餾校正，以標準鋯石Ple?ovice(Slámaetal., 2008; Liuetal., 2022)和Tan-Z(Huetal., 2021)為盲樣，檢驗U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約45s空白信號和40s樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal(Liuetal., 2008; Qiuetal., 2020b)完成。

磷灰石U-Pb同位素定年在中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室完成。磷灰石樣品的剝蝕直徑為43μm，激光脈沖8Hz，能量密度為5～6J/cm2。每個點分析包括的約30s背景采集時間和30s采樣時間。本測試每8個未知樣品插入2個McClure磷灰石標樣(523.51±2.09Ma；Schoene and Bowring, 2006)和2個MAD磷灰石標樣(473.5±0.7Ma；Chewetal., 2014)。U-Pb同位素標準化用玻璃標準物質(zhì)NIST614來校正207Pb/206Pb比值，與基體匹配的McClure磷灰石來校正238U/206Pb比值。MAD磷灰石標樣作為未知樣品進行分析，用于控制校正的重現(xiàn)性和準確性。整個測試過程中定期分析玻璃標準物質(zhì)NIST612，用于校正微量元素含量。對分析數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件Iolite 4.0完成(Patonetal., 2011)。磷灰石的Tera-Wasserburg下交點截距年齡采用在線Isoplot R軟件(Vermeesch, 2018)完成(屈潘, 2022)。

磷灰石的微量元素分析在中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室完成。實驗室采用美國Agilent 7900a四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜(Q-ICP-MS)，激光裝置為Resonetics公司的ResolutionM-50激光配備193nm的ArF準分子激光器。磷灰石的原位LA-ICP-MS分析點都經(jīng)過仔細選擇，以避免礦物、熔流體包裹體和裂縫。分析條件為：剝蝕直徑30～40μm，激光能量80mJ，激光脈沖8Hz，能量密度為5～6J/cm2。電子探針測定的CaO和SiO2含量用作使用ICP-MSDataCal軟件校準磷灰石、黑云母和斜長石數(shù)據(jù)的內(nèi)標(Liuetal., 2010; Yuetal., 2022c)。標樣NIST610、Durango磷灰石和GOR132-G被用作重復分析的外標，以保證測試的精度和準確度。大多數(shù)微量元素檢測限低于0.1×10-6，分析誤差小于10%(Qiuetal., 2021; Longetal., 2023; 屈潘, 2022)。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年代學

鉀長石化花崗巖(SLJH和SWJH)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果見表2。樣品鋯石一般為無色，少數(shù)淺褐色，透明-半透明為主，自形錐柱狀，粒徑范圍為85～220μm，在陰極發(fā)光圖像上，大部分鋯石具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖5)。

圖5 鉀長石化花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果

表2 鉀長石化花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb同位素數(shù)據(jù)

樣品SLJH對發(fā)育較好巖漿振蕩環(huán)帶或殘余振蕩環(huán)帶的16個點進行分析， 其206Pb/238U年齡范圍在152.6～158.7Ma，Th/U比值范圍為0.04～1.13(平均0.60)，顯示巖漿鋯石特點，獲得加權(quán)平均年齡為155.8±1.3Ma(1σ，MSWD=0.72，n=16，圖5)，代表巖體形成年齡。有4個測試點(SLJH-8、SLJH-9、SLJH-13、SLJH-16)的年齡相對較老(分別為2813.3±13.6Ma、2644.1±14.5Ma、2655.6±19.5Ma、2705.3±13.0Ma)， 相應的鋯石具有復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 可能為繼承或捕獲鋯石。

樣品SWJH對發(fā)育較好巖漿振蕩環(huán)帶或殘余振蕩環(huán)帶的21個點進行分析，其206Pb/238U年齡范圍在149.6～158.5Ma，Th/U比值范圍為0.09～1.03(平均0.54)，顯示巖漿鋯石特點，獲得加權(quán)平均年齡為155.0±1.1Ma(1σ，MSWD=1.3，n=21，圖5)，代表巖體侵位年齡。有3個測試點(SWJH-3、SWJH-15、SWJH-18)的年齡相對較老(分別為2904.6±21.3Ma、2338.6±23.3Ma、2425.0±19.0Ma)，相應的鋯石具有復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可能為繼承或捕獲鋯石。

4.2 磷灰石U-Pb年代學

鉀長石化花崗巖(SLJH和SWJH)和黃鐵絹英巖化碎裂巖(SLSLY)的LA-ICP-MS磷灰石U-Pb測年結(jié)果見表3。磷灰石的粒徑范圍為80～220μm，陰極發(fā)光圖像(CL)顯示(圖6a)，樣品SLJH的A1型磷灰石多呈自形-半自形，表面均一明亮，A2型磷灰石多呈半自形，相較于A1型磷灰石顏色更暗，發(fā)育裂隙和孔洞，樣品SWJH中基本為A2型磷灰石，蝕變的更強；樣品SLSLY中B1型磷灰石多呈半自形-他形，表面顏色明亮，含量較少，B2型磷灰石多呈他形，表面顏色不均一，顏色更暗，含量相對更多。

表3 鉀長石化花崗和黃鐵絹英巖化碎裂巖LA-ICP-MS磷灰石U-Pb同位素數(shù)據(jù)

續(xù)表3

圖6 鉀長石化花崗巖和黃鐵絹英巖化碎裂巖磷灰石LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果

鉀長石化花崗巖SLJH中A1型磷灰石顆粒的U含量為0.55×10-6～20.62×10-6，平均值為3.00×10-6，Th含量為0.07×10-6～16.19×10-6，平均值為2.38×10-6；A2型磷灰石顆粒的U含量為0.89×10-6～65.73×10-6，平均值為8.28×10-6，Th含量為1.44×10-6～19.52×10-6，平均值為6.01×10-6；SWJH中磷灰石顆粒的U含量為2.04×10-6～120.84×10-6，平均值為14.57×10-6，Th含量為0.12×10-6～101.86×10-6，平均值為12.97×10-6。黃鐵絹英巖化碎裂巖SLSLY中磷灰石顆粒的U含量為0.30×10-6～187.93×10-6，平均值為8.08×10-6，Th含量為0.72×10-6～10.07×10-6，平均值為5.61×10-6。測試結(jié)果顯示樣品SLJH中A1型磷灰石U-Pb同位素年齡誤差太大，沒有得到有效年齡，A2型磷灰石U-Pb同位素組成在Tera-Wasserburg協(xié)和圖解上的下交年齡為146±7Ma(MSWD=1.3，n=35，圖6b)；樣品SWJH中A2型磷灰石U-Pb同位素組成在Tera-Wasserburg協(xié)和圖解上的下交年齡為147±6Ma(MSWD=1.8，n=78，圖6c)；樣品SLSLY中B1型磷灰石數(shù)量少不能形成協(xié)和年齡，B2型的磷灰石U-Pb同位素組成在Tera-Wasserburg協(xié)和圖解上的下交年齡為125±6Ma(MSWD=1.1，n=35，圖6d)。

4.3 磷灰石LA-ICP-MS原位微量元素分析

本次對未蝕變的玲瓏花崗巖(LL)和郭家?guī)X花崗巖(GJL)、鉀長石化花崗巖(SLJH和SWJH)、黃鐵絹英巖化碎裂巖(SLSLY)中的磷灰石開展了原位微量元素分析(見官網(wǎng)電子版附表1、圖7)。分析結(jié)果顯示，玲瓏花崗巖未蝕變磷灰石稀土總量為218×10-6～1234×10-6(平均值597×10-6)，Sr含量為599×10-6～1196×10-6(平均值774×10-6)，Sr/Y比值為0.97～5.78(平均值2.3)，δEu為0.25～1.39(平均值0.91)，δCe為1.03～1.10(平均值1.06)，La/Yb比值為0.13～3.52(平均值1.24)，Dy/Yb比值為1.07～3.46(平均值1.84)。

圖7 焦家式蝕變巖型金礦床不同地質(zhì)體磷灰石球粒隕石標準化稀土元素配分圖(標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

SLJH的A1型磷灰石稀土總量為874×10-6～1198×10-6(平均值1128×10-6)，Sr含量為114×10-6～963×10-6(平均值772×10-6)，Sr/Y比值為0.04～0.90(平均值0.59)，δEu為0.21～1.03(平均值0.64)，δCe為0.96～1.09(平均值1.01)，La/Yb比值為0.08～1.06(平均值0.37)，Dy/Yb比值為0.89～3.02(平均值1.80)；SLJH的A2型磷灰石稀土總量為2882×10-6～6058×10-6(平均值4182×10-6)，Sr含量為424～782×10-6(平均值539×10-6)，Sr/Y比值為0.13～0.39(平均值0.22)，δEu為0.15～0.29(平均值0.22)，δCe為1.06～1.10(平均值1.07)，La/Yb比值為1.42～3.13(平均值2.03)，Dy/Yb比值為2.01～3.13(平均值2.49)。

SWJH以A2型磷灰石為主，稀土總量為1115×10-6～14123×10-6(平均值2988×10-6)，Sr含量為245×10-6～744×10-6(平均值529×10-6)，Sr/Y比值為0.03～1.09(平均值0.40)，δEu為0.07～1.02(平均值0.42)，δCe為1.01～1.08(平均值1.04)，La/Yb比值為0.54～3.87(平均值1.61)，Dy/Yb比值為1.79～3.87(平均值2.41)。

SLSLY的B1型磷灰石稀土總量為92×10-6～1264×10-6(平均值367×10-6)，Sr含量為612×10-6～1136×10-6(平均值1009×10-6)，Sr/Y比值為7.85～12.3(平均值9.28)，δEu為0.64～1.13(平均值0.82)，δCe為1.00～1.07(平均值1.04)，La/Yb比值為0.48～18.3(平均值4.70)，Dy/Yb比值為1.33～7.63(平均值2.83)；SLSLY的B2型磷灰石稀土總量為361×10-6～1720×10-6(平均值965×10-6)，Sr含量為503×10-6～3206×10-6(平均值1333×10-6)，Sr/Y比值為6.56～39.5(平均值12.4)，δEu為0.61～1.11(平均值0.78)，δCe為1.04～1.08(平均值1.05)，La/Yb比值為6.21～35.99(平均值17.90)，Dy/Yb比值為2.67～5.36(平均值3.76)。

郭家?guī)X花崗巖未蝕變磷灰石稀土總量為410×10-6～3514×10-6(平均值1615×10-6)，Sr含量為919×10-6～1226×10-6(平均值1108×10-6)，Sr/Y比值為2.54～11.9(平均值5.85)，δEu為0.60～1.01(平均值0.86)，δCe為1.06～1.11(平均值1.08)，La/Yb比值為5.72～37.5(平均值15.94)，Dy/Yb比值為1.92～3.23(平均值2.54)。

5 討論

5.1 鉀長石化蝕變作用

鉀長石化蝕變是膠東蝕變巖型金礦找礦的重要標志之一。本次獲得SLJH和SWJH的鋯石U-Pb年齡分別為155.8±1.3Ma和155.0±1.1Ma，與前人測得玲瓏花崗巖的形成時代160～150Ma(苗來成等, 1998; Huetal., 2004; 郭敬輝等, 2005; 王世進等, 2011; 林博磊和李碧樂, 2013; 陽瓊艷, 2013)相一致；鉀長石化磷灰石U-Pb年齡為146±7Ma和147±6Ma，結(jié)合玲瓏花崗巖10～15km左右的侵位深度(張華鋒等, 2006)，本文認為鉀長石化有關(guān)磷灰石的U-Pb年齡代表了玲瓏巖體冷卻至其U-Pb體系封閉溫度的時間。盧晶(2012)通過巴爾特地質(zhì)溫度計、斯托默地質(zhì)溫度計、X射線粉晶衍射等傳統(tǒng)礦物學方法分析大尹格莊Ⅱ號礦體熱液鉀長石樣品，得出平衡溫度分別為：400±50℃、415±30℃、422℃。顯然，基于鉀長石估算的蝕變溫度與磷灰石U-Pb體系封閉溫度十分相近(375～550℃，Cherniaketal., 1991; Blackburnetal., 2011; Cochraneetal., 2014)，可以推斷鉀長石化磷灰石U-Pb年齡代表了區(qū)域鉀長石化的時間。

樣品SLJH中A1型磷灰石的稀土配分曲線與未蝕變的玲瓏花崗巖磷灰石較為一致，均表現(xiàn)為輕重稀土分異不明顯，Eu異常不明顯，A2型磷灰石由于后期流體交代顯示出更高的輕稀土含量和更明顯的Eu負異常(圖4a, c、圖6a、圖7a, b)。樣品SWJH相對于SLJH具有更強的鉀長石化蝕變，磷灰石基本被全部交代，交代作用也更為強烈，顯示出更顯著的Eu負異常(圖4、圖6a、圖7c)。另外，Sr/Y-Sr、δCe-δEu、Dy/Yb-La/Yb等協(xié)變圖顯示，鉀長石化磷灰石與玲瓏花崗巖磷灰石具有明顯的親緣關(guān)系(圖8)，但鉀長石化磷灰石的輕稀土元素含量明顯富集，且富集程度與鉀長石化強度呈正相關(guān)(圖7a-c)。分析結(jié)果還顯示，隨著鉀長石化蝕變程度增強，La/Yb比值逐漸增大，但Dy/Yb比值基本穩(wěn)定(圖8c)，說明鉀長石化過程導致輕重稀土進一步分餾，暗示蝕變流體相對富輕稀土；與輕稀土元素相反，隨著鉀長石蝕變程度的增強，磷灰石的Sr和Sr/Y比值同步降低(圖8a)，暗示鉀長石化流體使固結(jié)在礦物中的Sr活化遷移。與玲瓏花崗巖磷灰石相比，鉀長石化強烈的A2型磷灰石顯示出Eu負異常程度明顯增大(圖8b)，暗示鉀長石化流體是相對還原的流體，因為Eu具有+2和+3兩個價態(tài)，只有相對還原條件才能導致Eu與其他稀土元素分離。

圖8 焦家式蝕變巖型金礦床不同地質(zhì)體磷灰石Sr-Sr/Y圖解(a)、δEu-δCe圖解(b)和La/Yb-Dy/Yb圖解(c)

基于鉀長石化磷灰石的U-Pb定年和微量元素地球化學特征，結(jié)合鉀長石化花崗巖中斜長石被鉀長石交代的巖相學特征(圖3g)，本文認為膠東蝕變巖型金礦找礦的重要標志——鉀長石化應該與玲瓏花崗巖有成因聯(lián)系，它是玲瓏花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶晚期分異巖漿熱液自交代的產(chǎn)物。本文鋯石和磷灰石原位U-Pb定年結(jié)果顯示，玲瓏花崗質(zhì)巖漿從開始結(jié)晶(鋯石U-Pb年齡：155.8～155.0Ma)到流體自交代(鉀長石化U-Pb年齡：147～146Ma)歷時8～10Myr，說明玲瓏花崗質(zhì)巖漿深成侵位后結(jié)晶緩慢，經(jīng)歷了較為充分的分異演化，釋放了大量的高揮發(fā)分，導致大規(guī)模的鉀長石化蝕變。

部分學者也認為，膠西北地區(qū)鉀長石化蝕變過程中巖漿熱液占主導，是巖漿結(jié)晶作用晚期的產(chǎn)物(凌洪飛等, 2002; 陳德穩(wěn)等, 2009)，并認為誘發(fā)鉀長石化蝕變的流體主要源于玲瓏序列花崗巖(凌洪飛等, 2002; 衛(wèi)清等, 2015; Maoetal., 2008; Wenetal., 2015, 2016; 汪浩等, 2020)。

5.2 黃鐵絹英巖化蝕變作用

黃鐵絹英巖化蝕變是焦家式蝕變巖型金礦最重要的蝕變作用，金的品位與黃鐵絹英巖化蝕變的強度呈正相關(guān)(宋明春等, 2022)，它似乎與金礦化的成因聯(lián)系較為密切。本次獲得的黃鐵絹英巖化碎裂巖的磷灰石U-Pb年齡為125±6Ma，與其原巖玲瓏花崗巖結(jié)晶年齡(155.8～155.0Ma)有近30Myr的時間差，可以排除二者的成因聯(lián)系。除了玲瓏花崗巖外，郭家?guī)X花崗巖也與金礦床在空間上共存，且后者的侵位年齡為130～126Ma(苗來成等, 1997; 關(guān)康等, 1998; Wangetal., 1998)，略早于本次獲得的黃鐵絹英巖化碎裂巖的磷灰石的U-Pb年齡(125Ma)?；诠?guī)X花崗巖與黃鐵絹英巖化這種時空耦合關(guān)系，有理由認為黃鐵絹英巖化蝕變與郭家?guī)X花崗巖有成因聯(lián)系。本研究認為，郭家?guī)X花崗巖130～126Ma侵位于玲瓏花崗巖中，侵位深度13km左右(豆敬兆等, 2015)，侵位時圍巖的溫度較高(550℃左右，地溫梯度按照40～45℃/km計算；姚合法等, 2006)，并沒形成明顯的巖漿熱液礦床的分帶，巖漿熱液主要沿區(qū)域性斷裂遷移，交代了靠近斷裂帶中心的鉀長石化花崗巖，在鉀長石化蝕變的基礎(chǔ)上疊加了黃鐵絹英巖化蝕變，早期形成的磷灰石受熱液交代作用的影響，重置了磷灰石U-Pb封閉體系記錄的年齡，本次獲得的年齡代表了黃鐵絹英巖化蝕變發(fā)生的年齡。

樣品SLSLY中B1型磷灰石的輕重稀土分異不明顯，Eu異常不明顯，球粒隕石標準化的稀土配分模式曲線與玲瓏花崗巖磷灰石相似(圖7a, d)；B2型磷灰石的輕重稀土分異明顯，且Eu異常不明顯，球粒隕石標準化的稀土配分模式曲線與郭家?guī)X花崗巖磷灰石較為一致，與未蝕變的玲瓏花崗巖和鉀長石化的玲瓏花崗巖磷灰石稀土元素配分模式曲線截然不同(圖7e, f)。Sr/Y-Sr、δCe-δEu、Dy/Yb-La/Yb等協(xié)變圖顯示，與玲瓏花崗巖和鉀長石化花崗巖的磷灰石相比，黃鐵絹英巖化磷灰石具有更高的Sr含量、Sr/Y比值和La/Yb比值，與郭家?guī)X花崗巖磷灰石的地球化學特征更為相似(圖8)，顯示出二者的親緣關(guān)系。前人研究表明，流體交代作用可以改變磷灰石的化學成分(Zengetal., 2016; Caoetal., 2019)；模擬實驗研究也證實，磷灰石的結(jié)構(gòu)和化學成分可以明顯被中高溫(300～900℃)流體所改變(Harlov and F?rster, 2003; Harlovetal., 2005; Migdisov and Williams-Jones, 2014; Betkowskietal., 2016; Li and Zhou, 2015; Zhaoetal., 2015; Bouzarietal., 2016; Zengetal., 2016; Caoetal., 2019; Palmaetal., 2019)?；谝延械难芯亢捅疚牡姆治鼋Y(jié)果，有理由推斷黃鐵絹英巖化是郭家?guī)X花崗巖分異的巖漿熱液對圍巖交代的產(chǎn)物。

膠東金礦的成礦時間已經(jīng)形成了較為統(tǒng)一的認識，基本將成礦年齡限定在120±5Ma(Zhangetal., 2020a)。盡管對膠東地區(qū)金礦的成礦流體和成礦物質(zhì)來源開展了大量研究，但仍未取得共識，相當多的學者認為成礦流體以巖漿水為主，有大氣水的加入(Lietal., 2015; 薛建玲等, 2019; Caietal., 2018; Tianetal., 2020; Liuetal., 2018; Maetal., 2018; 劉玄等, 2011; 郭林楠等, 2014; Wenetal., 2015)；基于碳酸鹽礦物碳同位素的研究，有人認為金礦床的成礦流體來自巖漿系統(tǒng)或地幔(楊立強等, 2014)；基于Sr同位素的研究，有學者認為玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖均有可能為礦床提供成礦物質(zhì)(楊立強等, 2014; 宋明春等, 2022)。

本次磷灰石的U-Pb年齡和微區(qū)原位微量元素指示，鉀長石化與黃鐵絹英巖化是兩個截然不同的交代過程，其中鉀長石化蝕變是玲瓏花崗巖侵位后巖漿熱液自交代的產(chǎn)物，交代過程中A1型磷灰石被交代，形成A2型磷灰石；而黃鐵絹英巖化則是郭家?guī)X花崗巖分異的巖漿熱液與鉀長石化花崗巖水/巖反應的結(jié)果，A2型磷灰石大部分被改造成B2型磷灰石，其微量元素含量和特征也發(fā)生了改變，基本與郭家?guī)X花崗巖中磷灰石的微量元素特征相一致。本研究不僅闡述了區(qū)域巖漿活動對金礦床形成的貢獻，而且揭示了郭家?guī)X花崗巖對焦家式金礦床形成的制約，更證明磷灰石在限定巖漿巖與金礦床親緣關(guān)系方面具有很好的應用潛力(圖9)。

圖9 焦家式金礦床熱液蝕變過程中磷灰石的類型、結(jié)構(gòu)特征與微量元素特征演化示意圖

5.3 金礦成礦作用

膠東地區(qū)由于三疊紀揚子板塊與華北板塊碰撞擠壓(陳衍景等, 2004)，導致地殼加厚，晚侏羅世受太平洋板塊俯沖影響，地殼持續(xù)增厚，膠東地區(qū)發(fā)生大范圍陸殼重熔，形成了玲瓏花崗巖(宋明春等, 2015)，形成后結(jié)晶緩慢，經(jīng)歷了較長時間的分異演化，釋放了大量的高揮發(fā)分，147～146Ma發(fā)生了大規(guī)模的流體自交代作用，導致玲瓏花崗巖大規(guī)模鉀長石化蝕變。

早白堊世早期，由于太平洋板塊俯沖方向的改變，地殼強烈隆升導致玲瓏花崗巖巖基之上的早前寒武紀變質(zhì)巖層發(fā)生大幅度拆離滑脫，形成大致沿花崗巖巖基頂部發(fā)育的拆離斷層，三山島斷裂、焦家斷裂和招平斷裂等斷裂均屬拆離斷層的重要組成部分(宋明春等, 2022)，斷裂淺部沿著接觸帶分布，到深部延入玲瓏花崗巖。130～126Ma郭家?guī)X花崗巖侵位，其產(chǎn)生的熱液沿著上述拆離斷層向上運移，由于斷層泥的阻擋，熱液主要交代斷裂下盤的鉀長石化花崗巖，使其發(fā)生黃鐵絹英巖化蝕變，金等成礦物質(zhì)在交代作用下沉淀富集成礦。

綜上，玲瓏花崗巖形成后經(jīng)歷了充分的分異演化，發(fā)生熱液自交代作用，導致玲瓏花崗巖發(fā)生了大規(guī)模鉀長石化蝕變作用；而郭家?guī)X花崗巖在130～126Ma侵位后，其分異的巖漿熱液沿區(qū)域性斷裂運移，與鉀長石化花崗巖發(fā)生了強烈水/巖反應，發(fā)生了帶狀的黃鐵絹英巖化蝕變作用，含金成礦流體持續(xù)卸載沉淀，發(fā)生大規(guī)模金成礦作用。

6 結(jié)論

(1)膠東焦家式蝕變巖型金礦床鉀長石化花崗巖中磷灰石U-Pb年齡為146±7Ma～147±6Ma，代表了鉀長石化蝕變發(fā)生的時間，受鉀長石化蝕變流體交代強烈的磷灰石(A2型)多呈自形-半自形，含不規(guī)則包裹體、具有明顯的溶蝕結(jié)構(gòu)，發(fā)育裂隙和孔洞，陰極發(fā)光圖像均一、較暗，其稀土配分曲線相較于未蝕變或交代較弱的磷灰石(A1型)，具有更高的輕稀土含量和更明顯的Eu負異常，隨著鉀長石化蝕變程度的增強，La/Yb比值逐漸增大，Sr含量和Sr/Y比值同步降低。磷灰石U-Pb年齡和微區(qū)原位微量元素特征顯示，鉀長石化蝕變是晚侏羅世玲瓏花崗巖形成后自交代作用的產(chǎn)物。

(2)膠東焦家式蝕變巖型金礦床黃鐵絹英巖化碎裂巖中磷灰石U-Pb年齡為125±6Ma，代表了黃鐵絹英巖化蝕變發(fā)生的時間，受黃鐵絹英巖化蝕變流體交代強烈的磷灰石(B2型)多呈他形、不透明，陰極發(fā)光圖像不均一、顏色暗，其稀土配分曲線與郭家?guī)X花崗巖較為一致，輕重稀土分異明顯，且Eu異常不明顯，在黃鐵絹英巖化蝕變過程中Sr含量、Sr/Y比值和La/Yb比值顯著增高。磷灰石U-Pb年齡和微區(qū)原位微量元素特征顯示，黃鐵絹英巖化蝕變是早白堊世郭家?guī)X花崗巖分異的巖漿熱液與鉀長石化花崗巖水/巖反應的產(chǎn)物。

致謝感謝中國科學院廣州地球化學研究所牛賀才研究員和中國地質(zhì)大學(北京)鄧軍院士的指導與建議，作者受益匪淺；感謝中國科學院廣州地球化學研究所楊玉元和高振麗在實驗測試中給予的幫助；感謝山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊王斌、劉彩杰和周曉萍在部分圖件繪制過程中給予的幫助；感謝編委和匿名審稿人對本文提出的寶貴意見和建議。