膠東石家金礦床成礦流體特征及礦床成因

摘要：石家金礦床是位于棲蓬福成礦帶北段的一個(gè)石英脈型金礦床，其成礦過程大致可以分為石英-黃鐵礦階段（Ⅰ）、金-石英-黃鐵礦階段（Ⅱ）、金-石英-多金屬硫化物階段（Ⅲ）、石英-碳酸鹽階段（Ⅳ）。成礦流體鹽度為1.83 %～10.74 %，密度為0.61～0.90 g/cm3，屬于低鹽度、低密度流體；成礦溫度275 ℃～325 ℃，成礦流體壓力50～92 MPa，成礦深度1.67～3.07 km。綜合特征揭示，該礦床為受花崗巖體穹隆上部的陡傾伸展斷裂控制，幔源流體、巖漿流體和大氣降水共同參與成礦的中溫?zé)嵋好}型金礦床。

關(guān)鍵詞：礦床成因；成礦溫度；成礦深度；流體包裹體；石家金礦床；膠東

中圖分類號(hào)：TD11 P618.51 文章編號(hào)：1001-1277（2024）09-0074-07

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240914

引 言

膠東是僅次于南非蘭德和烏茲別克斯坦穆龍?zhí)椎氖澜绲谌蠼鸬V集區(qū)，已探獲金金屬量5 000余t［1-4］，主要包括膠西北、棲蓬福、牟乳3大成礦帶［5-6］。石家金礦床位于棲蓬福成礦帶北段，區(qū)域內(nèi)分布有石家金礦床、燕山金礦床、大柳行金礦床、水溝金礦床、時(shí)金河金礦床等幾十個(gè)金礦床（點(diǎn)），累計(jì)探獲金金屬量已超過100 t［7］。

近年來，部分學(xué)者對(duì)石家金礦床微量元素地球化學(xué)特征、巖脈地球化學(xué)特征、找礦預(yù)測(cè)等方面進(jìn)行了研究［8-11］，但尚未對(duì)礦床成因進(jìn)行研究?；诖?，筆者在以往工作的基礎(chǔ)上，采用流體包裹體巖相學(xué)、顯微測(cè)溫等方法，對(duì)石家金礦床主成礦階段石英中的流體包裹體進(jìn)行深入分析，查明成礦流體特征，分析礦床成因，以期為深部找礦提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

石家金礦床大地構(gòu)造位置處于華北克拉通東南緣的膠北隆起（見圖1-A）。區(qū)域出露地層為新太古界斜長角閃巖、黑云變粒巖，古元古界黑云變粒巖、白云大理巖、疙瘩狀矽線二云片巖，在山間溝谷及河流兩側(cè)分布第四系（見圖1-B）。構(gòu)造主要為斷裂，走向主要為北北東向和北西向，其次為北東向、東西向及近南北向。其中，北東向、北北東向斷裂是控礦構(gòu)造。巖漿巖為新太古代變輝長巖，古元古代二長花崗巖，晚侏羅世二長花崗巖和早白堊世二長花崗巖、花崗閃長巖，以及中生代巖脈等。

2 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層簡單，主要為第四系（見圖2），大面積分布于研究區(qū)東部的山前坡地及河流兩側(cè)。礦區(qū)發(fā)育北北東向和北東向斷裂，依次為虎路線斷裂、F1、F326、F334、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8及F9斷裂。這些斷裂在走向上近平行，傾向均為南東向，傾角40°～85°。虎路線斷裂規(guī)模最大，其余均為其次級(jí)斷裂，蝕變帶及礦體主要賦存于次級(jí)斷裂中。巖漿巖主要為晚侏羅世二長花崗巖、早白堊世二長花崗巖和花崗閃長巖，以及中生代巖脈等。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育11條蝕變帶，由西至東編號(hào)依次為①、326、334、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨，受斷裂控制，其產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀一致，呈北東向、北北東向展布。其中，①、326、334號(hào)蝕變帶為主要蝕變帶。

①號(hào)蝕變帶：由F1斷裂控制，礦區(qū)內(nèi)地表出露長約1 240 m，南端延伸出礦區(qū)，總體走向5°，傾向南東，傾角40°～83°，平均值68°。-400 m標(biāo)高以下工程揭露該蝕變帶長約1 000 m，寬0.5～3.5 m。蝕變帶沿走向與傾向均具有膨脹狹縮、分支復(fù)合特征。局部被北東向石英閃長玢巖斜切，上下盤圍巖為二長花崗巖，界線清晰。蝕變帶內(nèi)巖性為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖，局部夾黃鐵礦化石英脈。蝕變較強(qiáng)，主要發(fā)育硅化、絹英巖化、碳酸鹽化、綠泥石化和高嶺土化。該蝕變帶內(nèi)賦存①-1礦體。

326號(hào)蝕變帶：由F326斷裂控制，礦區(qū)內(nèi)出露長約930 m，走向349°～20°，傾向南東，傾角50°～84°，寬0.5～2.4 m，在走向和傾向上均呈舒緩波狀，局部被蝕變石英閃長玢巖斜切，上下盤圍巖均為二長花崗巖，界線清晰。蝕變帶內(nèi)巖性為黃鐵絹英巖化碎裂巖，局部夾有石英脈。該蝕變帶內(nèi)賦存326-1、326-2、326-3等3個(gè)礦體。

334號(hào)蝕變帶：由F334斷裂控制，礦區(qū)地表出露長1 200 m，走向350°～20°，傾向南東，傾角50°～84°，寬0.4～2.0 m，蝕變帶沿走向傾向均呈舒緩波狀，總體較連續(xù)，上下盤圍巖均為二長花崗巖。蝕變帶內(nèi)巖性為黃鐵礦化石英脈、絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖、黃鐵絹英巖化碎裂巖、絹英巖化花崗巖。蝕變較強(qiáng)，主要發(fā)育硅化、絹英巖化、碳酸鹽化、綠泥石化和高嶺土化。該蝕變帶內(nèi)賦存334-1、334-2、334-3、334-4等4個(gè)礦體。

2.2 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)具工業(yè)價(jià)值的礦體13個(gè)，礦體上下盤均為二長花崗巖（見圖3），礦體編號(hào)分別為①-1、326-2、326-3、334-1、334-2、334-3、334-4、M-1、②-1、⑥-1、⑧-1、⑨-1、⑨-2。其中，①-1、326-2、334-1礦體規(guī)模較大。

①-1礦體：位于①號(hào)蝕變帶內(nèi)，賦存標(biāo)高-855～90 m。礦體呈近南北向展布，長約1 010 m，沿傾向最大延伸約1 030 m，呈脈狀產(chǎn)出?？傮w傾向100°，平均傾角68°。平均金品位5.60 g/t，平均厚0.90 m。

326-2礦體：位于326號(hào)蝕變帶內(nèi)，賦存標(biāo)高-764～90 m。礦體呈近南北向展布（見圖4），長約350 m，沿傾向最大延伸約910 m，呈脈狀產(chǎn)出。總體傾向95°，平均傾角67°。平均金品位6.60 g/t，平均厚0.82 m。

334-1礦體：礦體位于334號(hào)蝕變帶內(nèi)，賦存標(biāo)高-533～-205 m。礦體呈近南北向展布，長約280 m，沿傾向最大延伸約360 m，脈狀產(chǎn)出。總體傾向95°，平均傾角67°。平均金品位10.78 g/t，平均厚0.77 m。

2.3 礦石特征

礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造等；礦石結(jié)構(gòu)以自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)和填隙結(jié)構(gòu)為主，另見交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、浸蝕結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)等；金屬礦物以黃鐵礦為主，另見少量方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦等。圍巖蝕變主要為硅化、絹英巖化、鉀化、碳酸鹽化、綠泥石化和高嶺土化。

2.4 成礦階段

基于野外觀察及室內(nèi)鑒定，結(jié)合礦石組構(gòu)特征及脈體的穿切關(guān)系，將成礦過程大致劃分為4個(gè)階段。石英-黃鐵礦階段（Ⅰ）：該階段屬于成礦作用的早期，形成大量粗粒石英和黃鐵礦，金礦物不發(fā)育。金-石英-黃鐵礦階段（Ⅱ）：該階段屬于成礦作用的中期，礦物組合為黃鐵礦、石英、銀金礦、自然金等，此時(shí)金元素開始沉淀，并以裂隙金、粒間金和包裹金的形式嵌布于早期石英和黃鐵礦中。金-石英-多金屬硫化物階段（Ⅲ）：該階段屬于成礦作用的晚期，礦物組合為黃鐵礦、石英、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、磁鐵礦、雌黃鐵礦、銀金礦、自然金等；多金屬硫化物與銀金礦、自然金密切共生，并多呈細(xì)脈狀侵入到早期黃鐵礦或石英中，或早期黃鐵礦、石英的粒間及破碎的裂隙中。石英-碳酸鹽階段（Ⅳ）：該階段為成礦作用的末期，礦物組合主要為石英、方解石、白云石，多呈脈狀充填于礦物的晚期構(gòu)造裂隙中，此階段已無金礦化。

3 樣品特征與測(cè)試方法

樣品取自①-1、326-2、334-1礦體，均為主成礦階段的石英脈礦石。流體包裹體顯微測(cè)溫在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)試儀器為Linkam THMSG-600型冷熱臺(tái)，其測(cè)溫范圍為-196 ℃～600 ℃。在-196 ℃～-70 ℃時(shí)，分析誤差為0.5 ℃；在-70 ℃～100 ℃時(shí)，分析誤差為0.2 ℃；在100 ℃～600 ℃時(shí)，分析誤差為2 ℃。測(cè)試前，采用國際標(biāo)樣對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。

4 流體包裹體特征

4.1 巖相學(xué)特征

通過觀察研究流體包裹體相態(tài)特征，石家金礦床主要發(fā)育C型、LC型、CL型及VL型4種原生包裹體。

C型包裹體（見圖5-a）：室溫下多數(shù)呈單相狀態(tài)，降溫過程中出現(xiàn)另一相而成為兩相包裹體，也有少量包裹體室溫下呈現(xiàn)兩相狀態(tài)。其中，CO2氣相占比一般為10 %～15 %。該類包裹體粒度一般為8～15 μm，多數(shù)小于10 μm；其形態(tài)多為次圓狀及橢圓狀，少量呈不規(guī)則形態(tài)。

LC型包裹體（見圖5-b）：室溫下由CO2相及水溶液相兩相組成，降溫過程中出現(xiàn)另一相而成為三相包裹體，或室溫下呈三相狀態(tài)。前類包裹體CO2相占比一般為60 %～95 %，多數(shù)氣相CO2占CO2相比例為80 %～90 %；后類包裹體CO2相占比一般為65 %～85 %，氣相CO2占CO2相比例為10 %～40 %，僅個(gè)別可達(dá)65 %～70 %。該類包裹體粒度一般為7～10 μm，極少數(shù)較大者可達(dá)15 μm；其形態(tài)多呈橢圓狀、長條狀，部分呈不規(guī)則狀。

CL型包裹體（見圖5-c）：室溫下多數(shù)呈三相狀態(tài)，少數(shù)由CO2相及水溶液相兩相組成，降溫過程中出現(xiàn)另一相而成為三相包裹體。前類包裹體CO2占比一般為25 %～45 %，氣相CO2占CO2相比例為10 %～40 %，極少可達(dá)65 %～70 %;后類包裹體CO2相占比一般為35 %～50 %。該類包裹體粒度一般為8～15 μm，最大可達(dá)25 μm，但多數(shù)小于10 μm；其形態(tài)多呈橢圓狀、長條狀及不規(guī)則狀。

VL型包裹體（見圖5-d）：室溫下由氣泡及液相兩相組成，氣液比一般為10 %～25 %。該類包裹體粒度一般為5～10 μm，多數(shù)小于8 μm；其形態(tài)多呈橢圓狀、三角狀、長條狀及不規(guī)則狀。該類包裹體發(fā)育數(shù)量多。

4.2 測(cè)試結(jié)果

石家金礦床流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果見表1。由表1可知：氣液兩相包裹體完全均一溫度為208.5 ℃～304.6 ℃，峰值集中在250 ℃～275 ℃（見圖6-a），冰點(diǎn)溫度為-7.2 ℃～-4.6 ℃。經(jīng)計(jì)算，成礦流體鹽度［12］為7.30 %～10.74 %，峰值集中在9 %～10 %（見圖6-b）；成礦流體密度［13］為0.80～0.92 g/cm3，峰值集中在0.80～0.90 g/cm3（見圖6-c）。

富CO2包裹體（LC型）完全均一溫度為244.7 ℃～325.5 ℃，峰值集中在275 ℃～325 ℃（見圖6-a）。包裹體中CO2籠合物消失溫度為7.5 ℃～9.1 ℃，計(jì)算得出富CO2包裹體的鹽度為1.83 %～4.87 %，峰值集中在3.00 %～4.00 %（見圖6-b）。根據(jù)CO2均一方式和對(duì)應(yīng)密度方程，可計(jì)算出富CO2包裹體密度為0.69～0.84 g/cm3，峰值集中在0.70～0.80 g/cm3（見圖6-c）。

含CO2包裹體（CL型）完全均一溫度為279.6 ℃～321.6 ℃，峰值集中在300 ℃～325 ℃（見圖6-a）。包裹體中CO2籠合物消失溫度為6.9 ℃～8.9 ℃，計(jì)算得出含CO2包裹體的鹽度為2.22 %～5.94 %（見圖6-b）。根據(jù)CO2均一方式和對(duì)應(yīng)密度方程，可計(jì)算出含CO2包裹體密度為0.71～0.81 g/cm3，峰值集中在0.70～0.80 g/cm3（見圖6-c）。

由完全均一溫度直方圖（見圖6-a）可知，CO2包裹體（LC型、CL型）的完全均一溫度整體略高于氣液兩相包裹體，溫度為225 ℃～325 ℃時(shí)重疊。顯微測(cè)溫結(jié)果表明，包裹體鹽度為1.83 %～10.74 %，密度為0.61～0.90 g/cm3。綜上所述，成礦流體的物理性質(zhì)為低鹽度、低密度流體。

5 討 論

5.1 流體包裹體捕獲環(huán)境

石家金礦床各類型包裹體形態(tài)各異，大小不一，成群或定向排列分布，且發(fā)育在同一石英顆粒中，指示包裹體被流體捕獲時(shí)處于一種不均勻熱液體系狀態(tài)［14］，捕獲端組分的包裹體完全均一溫度和壓力基本可以代表成礦期包裹體被捕獲時(shí)的流體溫度和壓力［15］。

富CO2包裹體完全均一溫度為244.7 ℃～325.5 ℃，峰值集中在275 ℃～325 ℃，代表了不混溶包裹體被流體捕獲時(shí)的真實(shí)溫度，即代表石家金礦床的成礦溫度。

利用富CO2包裹體的捕獲溫度，通過等容線相交法［16-17］可以計(jì)算出包裹體被捕獲時(shí)的流體壓力主要集中在50～92 MPa（見圖7）。依據(jù)邵潔漣［18］提出的成礦深度估算經(jīng)驗(yàn)公式，即H（成礦深度）＝P（成礦壓力）/（300×105），計(jì)算得到成礦深度為1.67～3.07 km，平均值為2.37 km，為中淺成深度。

5.2 成礦流體組成及來源

黑嵐溝金礦床、燕山金礦床、庵口金礦床和石家金礦床同屬于大柳行金礦田，其在成礦流體特征上具有一致性。劉強(qiáng)等［19］通過全巖主量元素、微量元素分析測(cè)試和鋯石U-Pb測(cè)年等方法對(duì)黑嵐溝礦段、齊家溝礦段和強(qiáng)家溝—初格莊礦段礦石分析研究認(rèn)為，膠北地區(qū)金礦的成礦物質(zhì)來源與地殼部分熔融、巖石圈地幔和軟流圈地幔上涌密切相關(guān)，屬于殼?；旌蟻碓?；馬順溪等［7］通過氫氧同位素法對(duì)燕山礦區(qū)礦石分析研究認(rèn)為，成礦流體以殼幔混合的巖漿熱液為主，并有少量大氣水參與；于曉衛(wèi)等［20］通過氫氧同位素法對(duì)庵口礦區(qū)礦石分析研究認(rèn)為，成礦流體可能主要來源于郭家?guī)X巖體出溶的巖漿水；馮李強(qiáng)等［8］通過對(duì)石家金礦床含金黃鐵礦微量元素測(cè)試分析研究認(rèn)為，成礦流體可能與富集巖石圈地幔的去揮發(fā)分作用有關(guān)，成礦過程中可能有大氣降水混入。本文測(cè)得石家金礦床成礦溫度為275 ℃～325 ℃，成礦深度在1.67～3.07 km，屬于中溫中淺成金礦床。通過收集和總結(jié)前人研究成果，結(jié)合本次成礦溫度和深度的估算結(jié)果，認(rèn)為石家金礦床成礦流體主要來源于地幔初生水和部分巖漿水，成礦后期有少量大氣降水參與。

5.3 成礦模式

石家金礦床同屬于膠東大規(guī)模金成礦作用的一部分，與該區(qū)早白堊世晚期構(gòu)造-巖漿-熱液事件密切相關(guān)［21］。根據(jù)礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律，發(fā)育于花崗巖體穹窿上部的陡傾伸展斷裂是石家金礦床的主要控礦因素，該伸展斷裂既是成礦流體的運(yùn)移通道，又為礦體就位提供了空間［22］。

中生代膠東地區(qū)經(jīng)歷了由華北—揚(yáng)子板塊碰撞構(gòu)造體系向太平洋板塊俯沖構(gòu)造體系和由擠壓向伸展的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)機(jī)制轉(zhuǎn)換［23-28］。白堊紀(jì)，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖、回撤，誘發(fā)地幔隆起，在花崗巖體穹窿上部，形成陡傾伸展斷裂系統(tǒng)。軟流圈上涌，誘發(fā)殼幔相互作用，同時(shí)產(chǎn)生的幔源流體、巖漿流體萃取晚侏羅世花崗巖中的成礦物質(zhì)，形成殼幔混合含礦流體。殼?；旌虾V流體沿著伸展斷裂系統(tǒng)向上運(yùn)移，中途與大氣降水混合，最終由于流體溫度、壓力的sxii4oNp6VDEGMPKinineMbQhddLQ9+410nHZXWrYkE=降低，金元素逐漸卸載沉淀，在虎路線斷裂的次級(jí)斷裂富集成礦（見圖8）。

6 結(jié) 論

1）石家金礦床石英脈礦石中的流體包裹體主要為CO2包裹體、富CO2包裹體、含CO2包裹體和氣液兩相包裹體，是不均勻熱液體系狀態(tài)的產(chǎn)物，反映成礦流體經(jīng)歷了明顯的不混溶作用。

2）石家金礦床成礦流體鹽度為1.83 %～10.74 %，密度為0.61～0.90 g/cm3，屬于低鹽度、低密度流體；成礦溫度275 ℃～325 ℃，成礦流體壓力50～92 MPa，成礦深度1.67～3.07 km。綜合分析認(rèn)為，石家金礦床成因類型為受花崗巖體穹窿上部的陡傾伸展斷裂控制、幔源流體、巖漿流體和大氣降水共同參與成礦的中溫?zé)嵋好}型金礦床。

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Characteristics of ore-forming fluids and genesis of Shijia Gold Deposit in Jiaodong

Liu Xiaomin1，Yu Sen1，Li Jintao1，Li Li1，Ding Wenbiao1，Bo Junwei1，2

（1.No.3 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources of Shandong Province;

2.Shandong Province Engineering Research Center for Deep Gold Mine Detection Big Data Application Development）

Abstract：Shijia Gold Deposit is a quartz vein-type gold deposit located in the northern part of the Qixia-Penglai-Fushan Metallogenic Belt.The mineralization process can be broadly divided into 4 stages： quartz-pyrite stage （Ⅰ），gold-quartz-pyrite stage （Ⅱ），gold-quartz-polymetallic sulfide stage （Ⅲ），and quartz-carbonate stage （Ⅳ）.The salinity of the ore-forming fluid ranges from 1.83 % to 10.74 %，with a density of 0.61-0.90 g/cm3，indicating low salinity and low-density fluids.The mineralization temperature is between 275 ℃ and 325 ℃，with fluid pressures ranging from 50 MPa to 92 MPa，and a mineralization depth of 1.67-3.07 km.The comprehensive characteristics reveal that this deposit is a medium-temperature hydrothermal vein-type gold deposit controlled by steeply dipping extensional faults in the upper part of a granite dome，with mantle-derived fluids，magmatic fluids，and meteoric water jointly contributing to the mineralization.

Keywords：deposit genesis;mineralization temperature;mineralization depth;fluid inclusions;Shijia Gold Deposit;Jiaodong