膠西北新東莊金礦床蝕變巖巖石地球化學(xué)特征與成礦作用

摘要：新東莊金礦床位于招平斷裂中段，礦體主要沿中生代玲瓏型花崗巖與膠東群變質(zhì)巖接觸帶展布。黃鐵絹英巖是主要礦化巖石，礦體下盤(pán)玲瓏型花崗巖主要發(fā)育紅化蝕變，上盤(pán)膠東群變質(zhì)巖發(fā)育青磐巖化蝕變。主量元素分析結(jié)果顯示，紅化花崗巖、黃鐵絹英巖、絹英巖中K2O、SiO2、SO3含量及LOI較原巖玲瓏型花崗巖普遍增加，為帶入成分，且在黃鐵絹英巖、絹英巖等與礦化密切相關(guān)的巖石中增幅更大。在微量元素中，Rb、U在紅化花崗巖和黃鐵絹英巖、絹英巖中普遍帶入。新東莊金礦床的金成礦與氧逸度、酸堿性條件的變化密切相關(guān)，金富集主要發(fā)生在還原性和偏酸性條件。

關(guān)鍵詞：巖石地球化學(xué)；蝕變巖；成礦作用；新東莊金礦床；招平斷裂；玲瓏型花崗巖

中圖分類號(hào)：TD11"P618.51""""""""""文章編號(hào)：1001-1277（2024）08-0089-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240815

引"言

膠西北是中國(guó)最大的金礦集中區(qū)，該區(qū)金礦的集中形成具有相似的成礦地質(zhì)特征、成礦流體性質(zhì)、同位素特征［1-9］。前人對(duì)膠西北金礦圍巖蝕變的性質(zhì)及其與成礦內(nèi)在關(guān)系的研究較多，但至今仍存在一些分歧。例如：膠西北金礦的中生代花崗巖類圍巖中普遍發(fā)育紅化蝕變，較普遍的觀點(diǎn)稱之為鉀化［10-14］；也有學(xué)者認(rèn)為其是赤鐵礦金紅石化蝕變，是暗色造巖礦物徹底蝕變的標(biāo)志［15］；還有學(xué)者提出其是一種組合蝕變，蝕變礦物組合為鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、赤鐵礦、金紅石、綠泥石、方解石［16］。因此，盡管膠西北金礦的研究程度較高，但關(guān)于蝕變礦物組合和成礦作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

新東莊金礦床是膠西北典型構(gòu)造蝕變巖型金礦床，蝕變分帶發(fā)育明顯，為研究熱液蝕變作用與成礦作用機(jī)理提供了良好的地質(zhì)條件。本文對(duì)新東莊金礦床紅化花崗巖、黃鐵絹英巖、絹英巖等主要蝕變巖的巖石地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，分析不同蝕變巖的元素組成特點(diǎn)，對(duì)比不同蝕變巖的差異，探討成礦作用機(jī)理。

1"礦區(qū)地質(zhì)概況

新東莊金礦床位于招平斷裂中段，礦區(qū)內(nèi)主要出露地層為太古界膠東群變質(zhì)巖（Arj），主要巖石組合為斜長(zhǎng)角閃巖、黑云母斜長(zhǎng)變粒巖和黑云母斜長(zhǎng)片麻巖等，巖石發(fā)育不同程度的混合巖化。膠東群變質(zhì)巖主要分布于礦區(qū)東部、招平斷裂上盤(pán)。在礦區(qū)西部的中生代玲瓏型花崗巖中可見(jiàn)其呈殘留體狀分布。礦區(qū)主要容礦構(gòu)造為招平斷裂，走向北北東，傾向南東東，大致沿玲瓏型花崗巖與膠東群變質(zhì)巖接觸帶展布。除招平斷裂外，礦區(qū)內(nèi)還發(fā)育3組次級(jí)斷裂，按走向大體可分為北北東向、北西向和近南北向。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖廣布，主要為中生代玲瓏型花崗巖，分布于礦區(qū)西部的招平斷裂下盤(pán)。另外，礦區(qū)內(nèi)還有各種巖脈出露（見(jiàn)圖1）。

礦區(qū)內(nèi)礦體產(chǎn)于招平斷裂主裂面下盤(pán)的蝕變巖——黃鐵絹英巖中，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀嚴(yán)格受招平斷裂制約。礦體及其上、下盤(pán)圍巖中發(fā)育明顯蝕變分帶，從下盤(pán)向上盤(pán)依次出現(xiàn)：玲瓏型花崗巖→紅化花崗巖→黃鐵絹英巖（或絹英巖）→斷層泥→青磐巖化膠東群變質(zhì)巖。其中，斷層泥是招平斷裂主裂面的標(biāo)志，厚度數(shù)厘米至數(shù)十厘米，發(fā)育黏土化蝕變。

紅化花崗巖和黃鐵絹英巖（或絹英巖）的原巖主要為玲瓏型花崗巖（見(jiàn)圖2-a），紅化花崗巖（見(jiàn)圖2-b）出現(xiàn)了明顯的紅色特征，較原巖中的暗色礦物如黑云母明顯減少。在顯微鏡下，紅化花崗巖主要由石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石組成，見(jiàn)少量絹云母化（見(jiàn)圖2-c）。黃鐵絹英巖是新東莊金礦床的主要載金巖石，該類巖石主要呈灰黑色，礦物鑒定特征肉眼看不明顯，在顯微鏡下，能見(jiàn)到早期蝕變形成的鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石（見(jiàn)圖2-d）發(fā)育強(qiáng)烈脆性碎裂特征，并且絹云母化蝕變十分強(qiáng)烈，常見(jiàn)黃鐵礦。

2"蝕變巖巖石地球化學(xué)特征

本次研究的巖石樣品類型主要包括玲瓏型花崗巖等新鮮的中生代花崗巖類、膠東群變質(zhì)巖，以及紅化花崗巖、黃鐵絹英巖和絹英巖等蝕變巖。其中，玲瓏型花崗巖、紅化花崗巖樣品取自鉆孔19ZK3，絹英巖和膠東群變質(zhì)巖樣品取自鉆孔46ZK4，黃鐵絹英巖樣品取自新東莊金礦床井下巷道。

2.1"主量元素特征

新東莊金礦床巖石主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

紅化花崗巖、絹英巖和黃鐵絹英巖的原巖均為玲瓏型花崗巖。由表1可知：與玲瓏型花崗巖相比，紅化花崗巖中K2O含量明顯升高，表明K2O為紅化蝕變過(guò)程中的帶入組分；紅化花崗巖中SO3和LOI（燒失量）顯著升高，顯示紅化蝕變過(guò)程中的S顯著帶入，H2O、CO2等揮發(fā)性組分也有顯著帶入［17］；紅化花崗巖中SiO2含量略有升高，也為紅化蝕變中的帶入組分；紅化花崗巖中Al2O3、Na2O含量略顯降低，CaO、MgO、TFe2O3、MnO、TiO2、BaO、SrO含量普遍降低，為紅化蝕變過(guò)程中的帶出組分。

與玲瓏型花崗巖相比，絹英巖和黃鐵絹英巖中SO3含量大幅增加，K2O含量有顯著增加，SiO2、MgO、TFe2O3、Cr2O3含量均有增加，表明這些組分在玲瓏型花崗巖發(fā)生絹英巖化和黃鐵絹英巖化過(guò)程中為帶入組分；絹英巖和黃鐵絹英巖中LOI大幅升高，顯示H2O、CO2等揮發(fā)性組分在蝕變中有顯著帶入；絹英巖和黃鐵絹英巖中Al2O3、Na2O、CaO、TiO2、BaO、SrO含量顯示下降，與這些組分在絹英巖化和黃鐵絹英巖化過(guò)程的帶出有關(guān)。

絹英巖和黃鐵絹英巖中K2O、MgO、TFe2O3、SO3含量和LOI較紅化花崗巖均有顯著升高，顯示這些組分及H2O、CO2等揮發(fā)性組分在玲瓏型花崗巖發(fā)生絹英巖化和黃鐵絹英巖化過(guò)程中帶入的更多。絹英巖和黃鐵絹英巖中Na2O、TiO2、BaO、SrO含量較紅化花崗巖都有顯著降低，顯示這些組分在玲瓏型花崗巖發(fā)生絹英巖化和黃鐵絹英巖化過(guò)程中帶出的更多。

2.2"微量元素特征

新東莊金礦床巖石微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2，微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖見(jiàn)圖3-a）。

1）與玲瓏型花崗巖相比，紅化花崗巖中Rb、U、Ga含量普遍較高，顯示蝕變過(guò)程中帶入這些元素；Ba、Cs、Hf、Nb、Sr、Th、V、Zr含量相對(duì)較低，為蝕變作用中的帶出成分。

2）與玲瓏型花崗巖、紅化花崗巖相比，絹英巖和黃鐵絹英巖中Nb、Rb、Ta、U、Sn含量普遍較高，顯示這些元素在礦化過(guò)程中帶入的更多；然而，Ba、Hf、Sr、Th、Zr和重稀土元素（如Ho、Yb、Lu等）明顯帶出更多。

3）與玲瓏型花崗巖相比，膠東群變質(zhì)巖中Cr、Nb、Ta、Th、V、稀土元素含量普遍較高，Ba、Sr、Hf、Zr含量普遍較低。

2.3"稀土元素特征

新東莊金礦床巖石稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表3，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖見(jiàn)圖3-b）。

由圖3-b）可知：巖石均呈現(xiàn)出右傾的稀土元素配分模式，但不同巖石的稀土含量存在明顯區(qū)別。其中，膠東群變質(zhì)巖含量最高。

與新鮮玲瓏型花崗巖相比，紅化花崗巖、絹英巖和黃鐵絹英巖中稀土元素含量普遍降低，顯示蝕變過(guò)程中稀土元素普遍帶出，并且在黃鐵礦絹英巖中Eu出現(xiàn)了明顯負(fù)異常。

3"成礦作用分析

與大尹格莊金礦床蝕變巖巖石化學(xué)特征［18］相比，新東莊金礦床蝕變巖中主量元素的變化規(guī)律具有明顯相似性，如紅化花崗巖、黃鐵絹英巖、絹英巖中K2O、SiO2、SO3含量及LOI較原巖玲瓏型花崗巖普遍增加，且在黃鐵絹英巖、絹英巖中增加幅度更大。該特征與蝕變巖中鉀長(zhǎng)石、絹云母的大量形成蝕變密切相關(guān)。研究顯示，鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石是金的“清潔礦物”，其金質(zhì)量分?jǐn)?shù)多為10-10～10-11數(shù)量級(jí)，當(dāng)圍巖中金的載體礦物如暗色礦物等被鉀長(zhǎng)石或鈉長(zhǎng)石交代時(shí)，常迫使金從巖石中浸出，并進(jìn)入熱液而被活化轉(zhuǎn)移［10］。因此，在紅化蝕變發(fā)生時(shí)，K、Na交換過(guò)程中，F(xiàn)e從晶格中被釋放出來(lái)，并被氧化成赤鐵礦包裹體［19］，故令紅化蝕變產(chǎn)生明顯的紅色特征。

同時(shí)，CaO、MgO、BaO等含量在紅化花崗巖和黃鐵絹英巖、絹英巖中較原巖玲瓏型花崗巖普遍降低，且在黃鐵絹英巖、絹英巖中降低幅度更大。這說(shuō)明在蝕變過(guò)程中，成礦流體可能偏酸性，對(duì)上述元素進(jìn)行了一定程度的活化。而TFe2O3含量在紅化花崗巖中顯著降低，在黃鐵絹英巖中顯著增加，與蝕變巖中黃鐵礦的含量增加相對(duì)應(yīng)。國(guó)外學(xué)者研究了加拿大Kerr-Addison太古代脈狀金礦床的熱液蝕變分帶，發(fā)現(xiàn)金在碳酸鹽—白云母和碳酸鹽—鈉長(zhǎng)石蝕變類型之間富集，指出綠泥石化和碳酸鹽化產(chǎn)生K和CO2，使H+進(jìn)入流體，造成pH降低，導(dǎo)致金沉淀［20］。在新東莊金礦區(qū)內(nèi)，礦化相關(guān)蝕變出現(xiàn)了CaO、MgO、BaO等的富集，同時(shí)微量元素U含量在紅化花崗巖和黃鐵絹英巖、絹英巖中普遍增加，暗示成礦過(guò)程為高氧逸度環(huán)境。因此，新東莊金礦床出現(xiàn)的紅化、碳酸鹽化、青磐巖化蝕變形成于高氧逸度和偏堿性條件［16，21］。金在該環(huán)境下表現(xiàn)出了明顯的活動(dòng)性，在熱液蝕變過(guò)程的局部電場(chǎng)或大地電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，金的活化與富集可能伴隨出現(xiàn)了電化學(xué)作用［22］。

4"結(jié)"論

1）新東莊金礦床礦體及其上、下盤(pán)圍巖中發(fā)育明顯的蝕變分帶，紅化花崗巖、黃鐵絹英巖、絹英巖中K2O、SiO2、SO3含量及LOI較原巖玲瓏型花崗巖普遍增加，且在黃鐵絹英巖、絹英巖中增加幅度更大。Al2O3、Na2O、CaO、TiO2等在紅化花崗巖和黃鐵絹英巖、絹英巖中含量普遍性降低。TFe2O3含量在紅化花崗巖中顯著降低，在黃鐵絹英巖中顯著增加。

2）與玲瓏型花崗巖相比，紅化蝕變花崗巖、絹英巖和黃鐵絹英巖中稀土元素含量普遍降低，顯示蝕變過(guò)程中稀土元素普遍帶出。與玲瓏型花崗巖相比，紅化花崗巖、絹英巖和黃鐵絹英巖中Rb、U含量普遍升高，Ba、Sr、Hf、Zr含量降低，絹英巖和黃鐵絹英巖元素的帶入、帶出更為明顯，暗示了更高的蝕變強(qiáng)度。

3）新東莊金礦床金在熱液蝕變過(guò)程中與氧化還原條件、酸堿性條件密切相關(guān)，在成礦早期為高氧逸度和偏堿性條件，金出現(xiàn)活化；在成礦期成礦流體氧逸度降低、偏酸性，金出現(xiàn)沉淀。該過(guò)程可能與電化學(xué)作用密切相關(guān)。

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Lithogeochemistry of altered rocks and mineralization

in Xindongzhuang Gold Deposit，northwest Jiaodong peninsula

Song Zhiyong1，Xiang Yinhe2，Liu Zhankun3，4，Yang Bin3，4，Zhou Xin3，4，Zou Yanhong3，4

（1.Zhaoyuan Xindongzhuang Gold Mine Co.，Ltd.;

2.Hunan 5D Geophyson Co.，Ltd.;

3.Geosciences and Info-physics amp; Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals

and Geological Environment Monitoring，Central South University;

4.School of Geosciences and Info-Physics，Central South University）

Abstract：Xindongzhuang Gold Deposit is located in the middle section of the Zhaoping fault zone，and its ore bodies are mainly distributed along the contact zone between the Mesozoic Linglong granite and Archean Jiaodong Group metamorphic rocks.Beresite is the main mineralized rock.The Linglong granite at the footwall of ore bodies is mainly characterized by red alteration，while the metamorphic rocks in the Jiaodong Group at the hanging wall are marked by propylitization.The main elements analysis reveals the increased contents of K2O，SiO2，SO3，and LOI，which are carried components，in the granite with red alteration，beresite，and sericitolite relative to Linglong granite，in particular for the beresite，and sericitolite that are closely related to mineralization.Among microelements，Rb and U are also commonly carried in the granite with red alteration，beresite，and sericitolite.Gold mineralization at Xindongzhuang Gold Deposit is closely related to changes in oxygen fugacity and acid and alkali conditions，and the enrichment of gold mainly occurs under reductive and slightly acidic conditions.

Keywords：lithogeochemistry;altered rocks;mineralization;Xindongzhuang Gold Deposit;Zhaoping fault;Linglong granite