胶西北金矿集区成矿作用发生的地质背景(邓军,王庆飞,杨立强等,《地学前缘》2004.4)
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找矿技术P rospecting technology川西北地区金矿成矿地质背景与找矿潜力分析闫家栋(河北省煤田地质局环境地质调查院,河北 石家庄 050000)摘 要:随着金矿床勘探工作的进行,开采程度逐年降低,金矿勘探出现供不应求的问题,因此对川西北地区金矿成矿地质背景进行调查,分析找矿潜力,为金矿找矿提供理论依据,指导找矿工作顺利进行。
从大地构造位置和区域地层分布两方面,对川西北地区地质背景进行归纳与总结;对金矿矿床成因进行探讨,从构造、蚀变、岩浆岩和矿物等方面分析金矿找矿潜力,并进行找矿潜力评价,为该区域后续金矿找矿工作的持续进行奠定科学依据,以促进川西北地区金矿勘探的进一步发展。
关键词:川西北地区;金矿成矿;地质背景;找矿潜力中图分类号:P618.51 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)20-0068-2Analysis on metallogenic geological background and prospecting potential of gold deposits in Northwest SichuanYAN Jia-dong(Environmental Geology Investigation Institute of Hebei Coalfield Geological Bureau,Shijiazhuang 050000,China)Abstract: With the progress of gold deposit exploration, the mining degree is decreasing year by year, and the gold exploration is in short supply. Therefore, the geological background of gold mineralization in Northwest Sichuan is investigated, and the prospecting potential is analyzed, so as to provide theoretical basis for gold prospecting and guide the prospecting work to proceed smoothly. This paper summarizes the geological background of Northwest Sichuan from two aspects of geotectonic location and regional stratigraphic distribution, discusses the genesis of gold deposits, analyzes the prospecting potential of gold deposits from the aspects of structure, alteration, magmatic rocks and minerals, and evaluates the prospecting potential, so as to lay a scientific basis for the continuous gold prospecting work in this region, so as to promote the gold in Northwest Sichuan Further development of mineral exploration.Keywords: Northwest Sichuan; gold mineralization; geological background; prospecting potential金是社会发展必不可少的资源,在许多领域都有广泛的应用,不仅是战略性资源,而且在经济金融方面也发挥重要作用。
山东胶西北矿集区和焦家金矿田成矿构造系统宋明春;崔书学;姜洪利【期刊名称】《地质通报》【年(卷),期】2011(030)004【摘要】胶西北矿集区金矿床主要受三山岛断裂、龙莱断裂和招平断裂3条主干断裂及其次级断裂控制,构成胶西北3条金矿带和一系列金矿田.断裂总体呈NNE 走向,平面形态呈S形,多期活动特征明显,自主裂面向外依次出现黄铁绢英岩质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗岩等矿化蚀变带.焦家金矿田受焦家断裂的控制,金矿床在平面上主要产于焦家断裂分枝复合、膨胀转折的部位:焦家断裂在剖面上呈上陡下缓的铲式特征,金矿床主要产于断裂倾角由陡变缓的转折点下部,主要矿体沿焦家断裂下盘分布,赋存于主裂面和与主裂面平行的一组缓倾斜裂隙中,远离主裂面逐渐出现一组陡倾的控矿裂隙.胶西北3条主要金矿控矿断裂构成了一条沿玲珑花岗岩与早前寒武纪地质体边界分布的大型伸展构造带.%Gold deposits are under the control of the Sanshandao fracture,Longlai fracture,Zhaoping fracture,and other secondary fractures in eastern Shandong, China. These gold deposits constitute three ore zones and a series of ore fields. The main characteristic of the fractures is NNE strike, S type form, and multiple activities. Altered zone consists of ordinal beresitization cataclasite,beresitization granitic cataclasite .and beresitization granite from major fault. Jiaojia gold field is under the control of the Jiaojia fracture. Jiaojia fracture is listric fault whose top steep and underside gentle in profile. Gold deposits locate at parts of turningpoint lower of the fracture inclination. Mostly ore body of the gold deposits distribute in footwall ofjiaojia fracture , which preserved in gently fissures of parallel major faults and steep fissures of oblique crossing major fault. The three metallogenic fractures form a large-scale extensional fault between the Linglong granite and Early Precambrian geological body.【总页数】6页(P573-578)【作者】宋明春;崔书学;姜洪利【作者单位】山东省地质矿产勘查开发局,山东,济南,250013;山东省第六地质矿产勘查院,山东,招远,265400;山东省第六地质矿产勘查院,山东,招远,265400【正文语种】中文【中图分类】P613【相关文献】1.胶西北焦家金矿田控矿构造分析 [J], 张福祥;牛树银;刘成;张晓飞;王铮;赵莎2.山东沂南金矿田成矿构造系统和构造控矿规律 [J], 钱建平;常德才;徐磊;张海莹;李承礼;杜继旭;余树青3.山东胶西北金矿带成矿构造应力场反演及其控矿作用 [J], 邓军;周显强4.胶西北金矿集区深部成矿构造三维建模与找矿意义 [J], 毛先成; 王琪; 陈进; 邓浩; 刘占坤; 王金利; 陈建平; 肖克炎5.胶西北金矿集区焦家断裂成矿构造三维结构建模 [J], 王金利; 毛先成因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
矿2006 年床地质第 25 卷 增刊MINERAL DEPOSITS胶东矿集区金成矿系统组成与演化概论∗A summarization of the gold metallogenic system and its evolution in Jiaodong gold province 邓 军 1, 2,杨立强 1, 2,王庆飞 1, 2,徐 浩 1, 2(1 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 100083; 2 中国地质大学“岩石圈构造、深部过程及探测技术”教育部重点实验室,北京 100083)DENG Jun1, 2,YANG LiQiang1, 2 , WANG QingFei1, 2 and XU Hao1, 2(1 State Key Laboratory of Geological Process and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2 Key Laboratory of Lithosphere Tectonics and Lithoprobing Techology of Ministry of Education, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)摘 要由于中生代以来构造动力体制多次转换及火山-侵入岩活动形成了胶东矿集区金成矿系统。
成矿类型主要以石英脉型、复合脉带型、浸染细脉带型等类型为主,多种类型金矿多为同源成矿溶液在不同构造背景和物 化条件下的沉淀产物,从而发育类似的构造-蚀变-矿化分带结构。
胶东矿集区存在 3 期成矿作用,金成矿作用主 期明显集中于燕山中期(130~120 Ma)(含金)银矿化为燕山晚期(<97 Ma) , ,含金(银)铅锌矿化介于两者之 间、更接近于燕山晚期(100 Ma 前后) ,区域地质事件的定年与因果分析显示这三期成矿过程的物质来源、成矿 作用均受壳-幔相互作用等大尺度构造体制转折事件控制。
1000 0569/2020/036(05) 1515 28ActaPetrologicaSinica 岩石学报doi:10 18654/1000 0569/2020 05 12胶西北寺庄金矿床红化蚀变过程及其对金成矿贡献汪浩1 杨立强1 王 瑞1 张良1 魏瑜吉1 吕广耀2WANGHao1,YANGLiQiang1 ,WANGSiRui1,ZHANGLiang1,WEIYuJi1andL GuangYao21 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 1000832 山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿,莱州 2614001 StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessandMineralResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China2 ShandongGoldMining(Laizhou)LimitedCompanyJiaojiaGoldDeposit,Laizhou261400,China2019 12 02收稿,2020 03 30改回WangH,YangLQ,WangSR,ZhangL,WeiYJandLüGY 2020 TheprocessofrubeficationanditsrelationshipwithgoldmineralizationofSizhuanggolddeposit,northwesternJiaodongPeninsula,easternChina ActaPetrologicaSinica,36(5):1515-1528,doi:10 18654/1000 0569/2020 05 12Abstract TheJiaodonggoldprovinceisthemostimportantgoldproducerinChina GolddepositsintheprovincearemainlylocatedintheNE NNEtrendingmassiverubeficationzone Theformationofrubeficationhaslongbeenproblematic ThefociofthedisputearewhetherthenatureofrubeficationisK feldsparalterationorhematite rutilealterationandhowtherubeficationcontributestogoldmineralization TherubeficationzoneofSizhuanggolddeposit,whichoccupies70%goldresources,alongNE NNEJiaojiaFaultanditssecondaryfracturesprovidesanopportunitytostudysuchtopic Inordertoconstrainthenatureofrubeficationanditsroleinthegoldmineralization,thecomparationofmineralassemblageandgeochemistryofunalteredgranitesandintenseandweakrubeficatedgraniteswascarriedoutinthisstudy MineralogicalstudiesindicatethatthealterationoffeldsparsinitiatedfromtheformationofsignificantalbitizationandlittlesericiteandhydrothermalK feldspar ThisindicatesaNa richfluid Hematitewasalsoprecipitatedatthisearlystageintheweaklyrubeficationarea Asthewater rockreactionproceeded,largeamountsofhydrothermalK feldsparformed Mass balancecalculationsbetweenalteredandunalteredrocksindicatecomplexbehaviorsofmajorelements:SiO2andK2Owerebroughtinfromfluid,andNa2O,CaO,Al2O3,FeOTandMgOwerebroughtoutfromfreshbiotitegranite,indicatingthatthetransformationfromNafluidtoKfluid Combinedwithhydrogenandoxygenisotopicdata,thebulkgeochemistryofrockswithdifferentalterationdegreesrevealsthatfluidswhichresultedintherubeficationwerederivedfromLinglongmagmaticwater(highTandfO2,richK),andisdifferentfromtheore formingfluid(moderate lowTandfO2,richCO2).Thus,thefluidsformingtherubeficationplayednogeneticroleingoldmineralization Comprehensivestudyrevealsthattheformationofpenetratingporesduringrubeficationimprovestheporosityofredalterationrock Theprocessofrubeficationalsoledtorockvolumeexpansionandfracture,whichreducedrockcompressivestrength Thus,theJiaodonggoldprovinceowesitsgiantgoldendowmenttoaconjunctionofpreviouslyenhancedporosityandreducedcompressivestrengthoftherubeficatedgranites Keywords Jiaodong;Sizhuanggolddeposit;Rubefication;Mineralassemblage;Compressivestrength摘 要 胶东是我国最重要的金矿集区,其内金矿床均赋存于沿NE NNE向断裂带展布的大规模红化蚀变带中;然而对红化蚀变是钾长石化还是赤铁矿 金红石化,及其对金成矿的贡献尚存争议。
胶西北留村金矿成矿流体特征与矿床成因胶西北留村金矿床是中国东部地区著名的金矿床之一,也是国内少数大型隐伏金矿之一。
该矿床的成矿流体特征和矿床成因对于金矿床的研究和开发具有重要的意义。
成矿流体特征:矿床地质条件复杂,矿体呈带状伸展,总产金量超过20吨。
留村金矿床成矿流体滞留时间长,深循环,是典型的深源流体。
成矿流体中富含金、银、铁、铜、铅、锡等多种金属元素,金成矿率达到5~10克/吨,具有典型的多金属矿床特征。
留村金矿成矿流体是由岩浆加热和大规模围岩水力远程漏斗的相互作用而形成的。
该矿床成矿流体是从深部地幔流体和地壳流体经过演化而来,其主要特征为温度高、盐度大、含氡量高、氧气气体含量大、硫酸根、氯根离子及硅酸根等离子体积分数高。
认为成矿流体是由深部地幔流体和地壳流体的混合形成的,这是形成矿床的必要条件。
矿床成因:留村金矿床是典型的隐伏矿床,在地质设置上,位于深埋松散沉积盆地断块上,其赋存的矿体为伸展带状体,形成于晚志留世糜棱山期中期—晚期的破坏环境下。
留村金矿的成矿作用经历了晚志留世-泥盆系和三叠系不同的地质时代历史背景,经过长时间演化,形成了分布广、连续性好、品位高的金矿床。
该矿床的成矿作用主要受了构造环境、地质化学环境和大气-水-岩三相互作用影响,而成矿构造环境包括了岩浆-流体相互作用、地质构造改造作用,矿床经历了多期热液矿化作用和多期构造作用,是典型的热液成矿类型。
综上所述,留村金矿床是深源流体和地壳流体混合作用的典型代表,其成矿流体特征和矿床成因与黄金、银、铅、锌等多种金属的富集有关,该金矿床的研究对于探明我国的大型隐伏金矿的形成条件、成矿模式和储量规律具有重要的科学意义,也具有重大的社会经济价值。
留村金矿床的金储量高达21.97吨,成矿流体中富含金、银、铁、铜、铅、锡等多种金属元素,其中金成矿率达到5~10克/吨。
这些数据反映了留村金矿床的富集程度和经济价值。
首先,21.97吨的金储量意味着留村金矿床的重要性。
㊀第43卷第5期物㊀探㊀与㊀化㊀探Vol.43,No.5㊀㊀2019年10月GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATIONOct.,2019㊀doi:10.11720/wtyht.2019.0198马生明,朱立新,张亮亮,等.关于胶西北金矿成矿地球化学机制的思考[J].物探与化探,2019,43(5):925-931.http://doi.org/10.11720/wtyht.2019.0198MaSM,ZhuLX,ZhangLL,etal.ThoughtsonthegeochemicalmechanismofgoldmineralizationinthenorthwestJiaodonggoldprovince[J].GeophysicalandGeochemicalExploration,2019,43(5):925-931.http://doi.org/10.11720/wtyht.2019.0198关于胶西北金矿成矿地球化学机制的思考马生明1,朱立新2,张亮亮1,3,王建1(1.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊㊀065000;2.中国地质调查局,北京100037;3.山东省第六地质矿产勘查院,山东威海㊀264200)摘要:胶西北地区海域㊁焦家和大尹格庄金矿床钻孔岩石测量结果显示,这些金成矿系统中存在着矿化剂元素S㊁常量元素Na2O以及成矿元素Au等多属性地球化学异常,递进地指示了金矿的成矿条件和成矿前景,为深部金矿勘查提供了地球化学依据㊂在对这些异常体系形成机理深入认知的基础上,提出了胶西北金矿成矿的地球化学机制,概括为矿源㊁富硫㊁重组㊁水火㊁耦合和向心等六个方面㊂综合相关40余个试验区研究成果,关于胶西北金矿成矿地球化学机制的认识,在其他地区包括金矿在内的热液成因金属矿床均成立,是矿床地球化学勘查应用理论及方法的进步和发展㊂关键词:胶西北;金成矿;地球化学机制中图分类号:P632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1000-8918(2019)05-0925-07收稿日期:2019⁃04⁃08;修回日期:2019⁃05⁃10基金项目:国家科技支撑计划项目(2014BAB05B00)作者简介:马生明(1963-),男,博士,教授级高级工程师,主要从事勘查地球化学理论方法研究及矿产地质㊁生态地质调查工作㊂Email:mash⁃engming@igge.cn0㊀引言胶东地区是我国重要的黄金产地之一[14],其中胶东西北部地区金矿储量在整个胶东地区占据绝对主导地位㊂近年来,深部找矿成为胶西北地区金矿勘查的重点方向[5],且取得了重大突破[68],预示着该地区深部尚有巨大的找矿潜力㊂正是基于这样的认识,围绕主干控矿断裂带空白区成矿前景㊁主干断裂带中间地块成矿远景㊁已知矿深部成矿前景等问题,相关生产和研究工作持续进行,取得了众多新认识[89],这也从一个侧面反映了针对该地区金矿开展深入研究的必要性,尤其是关于成矿机制等理论问题的探讨,对指导深部找矿意义重大㊂勘查地球化学方法具有微观㊁定量㊁直接和多信息的特点和优势,可以从元素地球化学标志层面为成矿机制研究提供全新视角,同时也将促进勘查地球化学学科的发展,在调查质量㊁应用理论㊁评价效果及方法技术上有所强化和提高[10]㊂笔者以胶西北地区具有代表性的三仓断裂带海域金矿㊁龙莱断裂带焦家金矿和招平断裂带大尹格庄金矿为试验区,依据共计7条勘探线剖面㊁27个钻孔的岩石地球化学测量结果,确认胶西北金矿成矿系统中存在着以矿化剂元素S㊁常量元素Na2O㊁成矿元素Au等为代表的多属性异常㊂通过探索多属性异常的成矿指示作用及其形成机理,总结提出了胶西北金矿成矿的地球化学机制,与同行们商榷㊂1㊀胶西北区域地质概况胶西北是指胶东半岛的西北部地区,位于华北克拉通东南缘,西以郯庐断裂带为界,东接苏鲁超高压变质带北段㊂区内金矿主要受三(山岛) 仓(上)断裂带㊁龙(口) 莱(州)断裂带和招(远) 平(度)断裂带(图1)控制[11],构成三条主要金矿成矿带,断裂总体走向呈NE向,与三条主干断裂平行展布的一组近NE向次级断裂发育,并有少量NW向和近EW向断裂㊂该地区金矿主要发育典型的物㊀探㊀与㊀化㊀探43卷㊀玲珑式 含金石英脉型和 焦家式 破碎带蚀变岩型两种金矿类型[1213],为本项研究试验选区提供了参考㊂三仓断裂带倾向SE,龙莱断裂带倾向NW,招平断裂带倾向SE,三者形成 向㊁背 组合样式[14](图2)㊂三仓断裂带和龙莱断裂带之间及招平断裂东侧的断裂上盘主要地质体为早前寒武纪变质杂岩,由新太古代TTG岩石㊁花岗片麻岩㊁变辉长岩(斜长角闪岩)和少量呈残留包体出现的胶东岩群及中太古代唐家庄岩群组成;龙莱断裂带和招平断裂之间的断裂下盘主要分布侏罗纪玲珑花岗岩,侵入有白垩纪郭家岭花岗闪长岩㊁伟德山花岗岩㊁崂山花岗岩和相关的脉岩(煌斑岩㊁辉绿玢岩㊁闪长玢岩㊁花岗质脉岩等)[15],主干断裂切割了玲珑花岗岩体[16]㊂研究区南侧和北侧有少量白垩纪沉积盖层,沿海边和河流分布有第四纪松散沉积层㊂图1㊀胶西北地区地质及试验区位置简图Fig.1㊀SimplifiedgeologicalmapofthenorthwestJiaodonggoldprovinceshowingthedistributionofgolddeposits图2㊀三仓㊁龙莱和招平断裂带空间分布示意Fig.2㊀ThespatialdistributionmapofSanshandao⁃Cangshang,Longkou⁃laihzouandZhaoyuan⁃Pingdufaultbelts㊃629㊃㊀5期马生明等:关于胶西北金矿成矿地球化学机制的思考2㊀试验研究方法2.1㊀总体思路试验研究以探索S㊁Na2O㊁Au等多属性异常的指示作用及其形成机理为切入点,以金矿成矿与矿源岩为主线,通过对赋矿地质体中元素含量及多属性异常特征的总结分析,依次回答了矿源岩是否存在㊁如果存在其地球化学标志是什么㊁矿源岩通过什么地质作用成矿㊁导致成矿物质运移的驱动力是什么㊁最佳赋矿部位在哪㊁成矿物质沿什么方向运移等问题,在此基础上总结出成矿地球化学机制㊂2.2㊀样品采集及分析试验研究以海域(1条勘探线,6个钻孔)㊁焦家(4条勘探线,15个钻孔)和大尹格庄(2条勘探线,6个钻孔)金矿为对象,开展岩石测量(图1)㊂采样间距一般5 8m,局部矿化地段加密至3m㊂样品采用分层连续捡块的方式采集㊂在每个采样间隔内,基本均匀地连续采集同一岩性岩石碎块8 10块合并成一个样品,每个岩石碎块重约20g,每件样品质量约200g㊂采样过程中特别注意岩性变化及分层,避免不同岩性样品的混合㊂样品按岩石测量分析测试方案加工㊁分析㊂分析测试方法㊁检出限均符合试验研究要求㊂采用国家一级标准物质监控分析测试质量,合格率100%㊂2.3㊀元素含量统计及异常圈定以勘探线剖面为单位,按地质体岩性划分统计单元,统计各地质体中元素的含量,圈定异常㊂为了客观反映各类地质体中元素总体含量及其变化状况,元素含量利用样品分析数据采用算术平均的方式统计,利用地质体中元素含量平均值圈定地球化学异常㊂这里需要说明一点,地质体中元素含量统计结果及钻孔岩石测量地球化学异常图件很多,限于文章篇幅,地质体元素含量统计结果文中没有展示,地球化学异常也仅展示了个别代表性图件㊂3㊀胶西北金矿成矿地球化学机制根据胶西北地区大尹格庄金矿㊁焦家金矿和海域金矿成矿系统中存在的多属性异常,在多维异常体系应用基础理论框架内,通过系统分析各属性异常的成因机理,以元素宏观赋存状态㊁微观活动特性为依据,尝试将胶西北金成矿的地球化学机制概括为矿源㊁富硫㊁重组㊁水火㊁耦合和向心等六个方面㊂3.1㊀矿源胶西北地区金成矿受矿源岩控制,是在该地区早期发现金矿时就有的一种认识[1618],轻花岗岩类中保留继承锆石的事实表明,早期成岩事件形成的中基性岩石或地壳参与了后期花岗岩浆作用,并且为后期花岗岩浆形成提供了部分成岩物质,也就是说,后期岩浆是由早期地壳深部岩石或花岗岩类经部分熔融或重熔而形成[1820]㊂本次研究不仅从元素层面为这一认识提供了微观证据,还进一步确认了构造蚀变带下盘花岗岩为金成矿的直接矿源岩㊂1)构造蚀变带上盘㊁下盘花岗岩非同源产物㊂已有研究表明,侏罗纪的岩浆活动主要是壳源的,源区物质极可能为胶东群的太古宙岩石,胶西北地区玲珑花岗岩属重熔型花岗岩[2021]㊂据此推测,虽然构造蚀变带上盘㊁下盘地质体的岩性均为花岗岩,但是两者的原岩却有可能不同㊂本项目研究结果证实,构造蚀变带上盘花岗岩呈现中细粒半自形粒状结构,块状构造;下盘花岗岩呈现中细粒 细粒变晶结构,片麻状构造(图3),两者在岩石结构㊁构造上显著不同㊂稀土元素配分模式也存在差异(图4)㊂图3㊀焦家试验区构造蚀变带上盘(a)㊁下盘(b)岩石结构构造图示Fig.3㊀Thetextureandstructureofalteredrockonthehangingwall(a)andfootwall(b)ofJiaojiagolddeposit㊃729㊃物㊀探㊀与㊀化㊀探43卷㊀由此认为,构造蚀变带上盘㊁下盘花岗岩的原岩不同,属非同源产物㊂2)构造蚀变带与其下盘花岗岩物质组成上具有继承性㊂胶西北金矿基本均产出在构造蚀变带中,构造蚀变带通常是由黄铁绢英岩化碎裂岩㊁黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩或黄铁绢英岩化花岗岩构成,表明构造蚀变带是在花岗岩基础上形成的㊂但是构造蚀变带是在上盘花岗岩基础上形成的,还是在下盘花岗岩基础上形成的,对确认金成矿矿源岩至关重要㊂研究发现,构造蚀变带岩石中稀土元素配分模式与其下盘花岗岩总体一致(图5),由此认为,构造蚀变带中岩石与其下盘花岗岩在物质组成上具有继承性㊂构造蚀变带岩石中稀土元素总量较其下盘花岗岩低,表明构造蚀变带岩石中稀土元素在热液作用下发生了带出作用,进一步证实构造蚀变带与其下盘花岗岩在物质组成上具有继承性㊂3)构造蚀变带下盘花岗岩具备成为金矿矿源岩的物质条件㊂研究发现,在海域金矿㊁焦家金矿和大尹格庄金矿构造蚀变带下盘的花岗岩中,Au平均含量通常是上盘花岗岩的几倍到十几倍㊂以焦家试验区128勘探线为例(图6),构造蚀变带下盘花岗岩中Au平均含量为14ˑ10-9,是上盘花岗岩中Au平均含量(1.6ˑ10-9)的近9倍㊂其他试验区情况均与此类似,证实在构造蚀变带下盘花岗岩中,成矿元素Au存在初始富集,具备成为金矿矿源岩的物质条件㊂除了成矿元素Au以外,矿源岩还为构造蚀变带中普遍存在的黄铁矿化提供了物质条件㊂在热液蚀变过程中,花岗岩中黑云母等暗色矿物分解,释放出形成黄铁矿化必不可少的物质成分Fe2+:K(Mg㊁Fe)3(AlSi3O8)(OH)2+Si(OH)4ңKAl2(AlSi3O10)(OH)2+(Mg㊁Fe)2++2H2O黑云母绢云母图4㊀焦家试验区构造蚀变带上盘/下盘花岗岩REE配分模式图示Fig.4㊀TheREEdistributionpatternofalteredrockonthehangingwallandfootwallofJiaojiagolddeposit㊀㊀图5㊀焦家试验区构造蚀变带/下盘花岗岩REE配分模式图示Fig.5㊀TheREEdistributionpatternofalteredrockandthegraniteonthefootwallofJiaojiagolddeposit图6㊀焦家试验区128勘探线钻孔岩石测量Au异常图示Fig.6㊀TheAuanomalymapofboreholerockmeasurementinline128ofJiaojiagolddeposit㊃829㊃㊀5期马生明等:关于胶西北金矿成矿地球化学机制的思考3.2㊀富硫既然胶西北地区金成矿受矿源岩控制,那么如何识别矿源岩对金矿勘查而言就至关重要㊂通过系统对比矿源岩和非赋矿花岗岩中元素含量发现,在矿源岩中,矿化剂元素硫(S)含量通常高于非赋矿花岗岩2 3倍,是除成矿元素Au以外矿源岩最典型的地球化学标志㊂例如在焦家试验区128勘探线上(图7),构造蚀变带下盘花岗岩,即矿源岩中S平均含量为1670ˑ10-6,是上盘花岗岩中S平均含量(570ˑ10-3)的3倍,明显富硫㊂Au矿源岩富硫的地球化学特性,既是Au矿源岩的典型地球化学标志,同时也是Au矿源岩存在的地球化学证据㊂因为根据矿源岩的富硫特性,能够很好解释与Au矿伴生的黄铁矿的形成机理,进而揭示了矿源岩经重组而形成矿床的地球化学过程㊂在热液作用下,矿源岩中的S将发生活化,并与矿物分解释放出的Fe2+结合,形成黄铁矿:Fe2++2SңFeS2(黄铁矿)3.3㊀重组即使Au在矿源岩中发生了富集,但是矿源岩中Au的富集不足以形成金矿床㊂矿源岩中的成矿元素,还需要经历重组过程才能成矿,这一认识已经从黄铁矿的形成机理中得到解释㊂同时,在赋矿花岗岩中普遍存在的Na2O等的负异常(图8),也为这种重组过程提供了地球化学证据㊂Na2O等的负异常,是由于热液作用过程中,这些元素发生带出作用图7㊀焦家试验区128勘探线钻孔岩石测量S异常图示Fig.7㊀TheSanomalymapofboreholerockmeasurementinline128ofJiaojiagolddeposit图8㊀焦家试验区128勘探线钻孔岩石测量Na2O负异常图示Fig.8㊀TheNa2Onegativeanomalymapofboreholerockmeasurementinline128ofJiaojiagolddeposit㊃929㊃物㊀探㊀与㊀化㊀探43卷㊀导致贫化而形成的㊂带出作用的存在,充分证实地质体发生了物质组分的重组过程㊂由此综合分析认为,控制胶西北地区金矿形成的矿源岩至少有两种:间接矿源岩和直接矿源岩㊂间接矿源岩是花岗岩的原岩,在其形成过程中,成矿元素Au发生了富集,是决定Au矿床形成与否的物质基础和首要因素㊂直接矿源岩是花岗岩的原岩经重熔后形成的花岗岩,直接控制Au矿床的产出部位,是指示深部是否存在矿体的重要标志㊂3.4㊀水火导致地质体中物质组成重组成矿的地质过程之一是热液作用㊂系统分析和梳理胶西北金矿床中元素活动特性及规律发现,对成矿热液而言,其中的热和液在热液形成之前应该是独立存在的,即热是热,液是液,两者并不是一个统一的热液整体㊂当地质体受到热(比喻为火)的作用时,地质体和其中的液(比喻为水)的温度同时升高,被加热的水形成热水,热水在地质体中流动形成热液,是矿质活化㊁迁移乃至富集的介质㊂在水(流体)和火(热)的协同配合之下,赋矿地质体中的物质组成发生重组,导致有的元素贫化,有的元素富集,直至形成矿床㊂结合成矿地质条件分析认为,胶西北地区金矿的成矿热液源自构造运动的可能性更大㊂3.5㊀耦合矿床形成需要多种要素高度耦合㊂综合包括胶西北金矿在内的几十个矿床的研究结果认为,形成热液矿床必备要素有四个:热㊁液㊁矿化剂元素和金属成矿元素,因此成矿的前提就是这四个要素 四位一体 ,高度耦合,缺一不可㊂在上述四个成矿要素中,液㊁矿化剂元素和金属成矿元素可能同源,即存在于同一体质体(矿源)中,只有热是 外源 的,如果有热作用在矿源之上就导致矿床的形成㊂在胶西北地区,金矿产出地段总体是矿源与构造耦合,达成 四位一体 ,故而成矿㊂而在两者不耦合地段,即只有矿源或只有构造的地段基本无矿㊂3.6㊀向心在水㊁火协同作用下,赋矿地质体(矿源)中元素发生重组㊂在元素重组过程中,元素迁移方向指示矿体赋存方向,可以为深部找矿提供直接信息㊂在多维异常体系中,元素的负异常是因为热液带出作用形成的,因此认为,元素负异常增强的方向指示热液流动方向,也就是元素迁移的方向㊂综合梳理元素负异常空间分布特征发现,负异常强度向着热源中心方向增强,据此推断成矿过程中元素是向着热源中心方向迁移的,这里形象地描述为向心㊂胶西北金矿成矿热液是从构造蚀变带外围向蚀变带方向流动的㊂Na2O等的负异常随蚀变增强而增强,指示了热液的流动方向㊂4㊀结束语示范应用结果显示,上述关于胶西北金矿成矿地球化学机制的认识,为指导该地区深部金矿勘查提供了新思维㊂实际上,系统梳理近十年来的相关研究成果发现,本文阐述的成矿地球化学机制是普遍存在的,不仅适用于胶西北的金矿床,也适用于其他地区的金矿床以及多金属矿床,本研究将为成矿潜力分析㊁深部成矿及找矿预测等提供全新模式和方法㊂参考文献(References):[1]㊀翟明国,杨进辉,刘文军.胶东大型黄金矿集区及大规模成矿作用[J].中国科学:地球科学,2001,31(7):545552.ZhaiMG,YangJH,LiuWJ.Jiaodonggoldprovinceandlarge⁃scalemineralization[J].ScienceinChina:SeriesD,2001,31(7):545552.[2]㊀范宏瑞,胡芳芳,杨进辉,等.胶东中生代构造体制转折过程中流体演化和金的大规模成矿[J].岩石学报,2005,21(5):13171328.FanHR,HuFF,YangJH,etal.Fluidevolutionandlarge⁃scalegoldmetallogenyduringMesozoictectonictransitonintheeasternShandongprovince[J].ActaPetrologySinica,2005,21(5):13171328.[3]㊀邓军,王庆飞,杨立强,等.胶西北金矿集区成矿作用发生的地质背景[J].地学前缘,2004,11(4):527533.DengJ,WangQF,YangLQ,etal.ThegeologicalsettingtothegoldmetallogenyinnorthwesternJiaodongpeninsula,ShandongProvince[J].EarthScienceFrontiers,2004,11(4):527533.[4]㊀宋明春,伊丕厚,徐军祥,等.胶西北金矿阶梯式成矿模式[J].中国科学:地球科学,2012,42(7):9921000.SongMC,YiPH,XuJX,etal.AstepmetallogeneticmodelforgolddepositsinthenorthwesternShandongPeninsula,China.[J].ScienceinChina:SeriesD,2012,42(7):9921000.[5]㊀宋明春,崔书学,杨之利,等.山东焦家金矿带深部找矿的重大突破及其意义[J].地质与勘探,2008,44(1):18.SongMC,CuiSX,YangZL,etal.Greatprogressandfar⁃reac⁃hingsignificanceofdeepexplorationintheJiaojiametallogenicbelt,ShandongProvince[J].GeologyandExploration,2008,44(1):18.[6]㊀宋明春,王化江,崔书学,等.胶西北主要成矿带深部金矿床与浅部金矿的关系[J].矿床地质,2010,29(增刊):989990.SongMC,WangHJ,CuiSX,etal.Therelationshipbetweendeepgolddepositsandshallowonesinthemajormetallogenicbelt,northwesternShandongpeninsula[J].MineralDeposits,2010,29(S):989990.[7]㊀宋明春,宋英昕,崔书学,等.胶东焦家特大型金矿床深㊁浅部矿体特征对比[J].矿床地质,2011,30(5):923932.㊃039㊃㊀5期马生明等:关于胶西北金矿成矿地球化学机制的思考SongMC,SongYX,CuiSX,etal.Characteristiccomparisonbetweenshallowanddeep⁃seatedgoldorebodiesinJiaojiasuper⁃largegolddeposit,northwesternShandongpeninsula[J].MineralDeposits,2011,30(5):923932.[8]㊀郭春影,张文钊,葛良胜,等.胶东西北部金矿床深部资源潜力与找矿方向[J].地质与勘探,2012,48(1):5867.GuoCY,ZhangWZ,GeLS,etal.DeepprospectingpotentialofgolddepositsinthenorthwesternJiaodongpeninsulaandtheirore⁃searchdirection[J].GeologyandExploration,2012,48(1):5867.[9]㊀马生明,朱立新.热液成因有色金属矿多维异常体系 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第11卷第4期2004年10月地学前缘(中国地质大学,北京)E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s (C h i n aU n i v e r s i t y o fG e o s c i e n c e s ,B e i j i n g)V o l .11N o .4O c t .2004胶西北金矿集区成矿作用发生的地质背景邓 军, 王庆飞, 杨立强, 王建平, 高帮飞, 刘 琰(中国地质大学“岩石圈构造、深部过程及探测技术”教育部重点实验室,北京100083)摘 要:通过矿集区赋存的地质背景,包括区域重大地质事件、壳幔结构、深断裂及浅层断裂系的导流性、区域流体活动、地层建造及岩浆侵入事件等研究,建立了矿集区形成与演化框架,并提出了形成的必备因素。
成矿诸因素间彼此关联、耦合为大型矿集区的形成提供了必备而优越的条件。
地质演化历史中构造体制转换事件是大规模成矿作用发生的基础,其引起的区域壳幔物质交换、岩浆活动等系列事件及耦合作用为区域成矿作用提供了充足成矿物质、良好导流网络、丰富成矿流体、持续成矿能量等必备条件,最终导致矿集区的形成。
关键词:胶西北金矿集区;壳幔结构;构造体制转换;成矿流体中图分类号:P 611 文献标识码:A 文章编号:10052321(2004)0405277收稿日期:20040529;修订日期:20040730基金项目:教育部科学技术研究重点项目(01037,03678);国家自然科学基金资助项目(40172036);教育部跨世纪人才基金和国家重点基础研究发展规划项目(1999043206)作者简介:邓 军(1958- ),男,教授,博士生导师,矿床学和构造地质学专业,主要从事区域构造、成矿流体及成矿动力学的教学和科研工作。
胶西北矿集区是中国重要的金产地,研究历史悠久。
矿集区发生的区域地质条件、演化过程及构造体制转换岩浆活动成矿作用间的内在联系一直是学者关注的焦点。
本文在查清矿集区赋存的宏观地质背景(如区域重大地质事件、壳幔结构、深断裂及浅层断裂系的导流性、区域流体活动、地层建造及岩浆侵入事件等)基础上,建立了矿集区形成与演化框架,并进一步讨论了矿集区发生的必备因素及其多因耦合机制。
1 区域成矿背景1.1大地构造背景与深断裂胶西北矿集区位于胶东地体西北部(即胶北隆起西部),郯庐断裂沂沭段为其西部边界,苏鲁超高压带在该区北部展布(图1)。
在胶北隆起内部及其周边地区,岩石圈断裂与地壳断裂较为发育。
区域主要深断裂,如郯庐断裂、牟平-即墨断裂、五莲-荣成断裂、招平剪切带、艾山剪切带以及胶西北隆起528邓军,王庆飞,杨立强,等/地学前缘(E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s)2004,11(4)1.2构造体制转换事件与胶西北矿集区有关构造体制转换事件主要包括:(1)在240~216M a[3~5]阶段,华北与扬子板块的碰撞导致郯庐断裂雏形和苏鲁超高压带的形成及岩浆侵入事件的发生。
(2)在140M a阶段,由于伊泽奈崎(I z a n a g)板块由慢速俯冲转为快速俯冲(20~30c m/a),引发郯庐断裂的大规模左型滑移[6]。
(3)在早白垩世(130~120M a)阶段,中国东部岩石圈地幔及部分下地壳拆沉,引起软流圈上涌和上地图2与成矿有关的主要地质事件的时代图示F i g.2C h r o n o l o g i c a l f i g u r eo f t h em a i n g e o l o g i ce v e n t s r e l a t e d t om e t a l l o g e n ya:华北扬子板块碰撞与苏鲁超高压变质带形成;b:I z a n a g板块快速俯冲,郯庐断裂大规模左型滑移;c:岩石圈拆沉与胶西北矿集区成矿作用发生。
1-中、新生界;2-古、中元古界;3-新太古界;4-玲珑花岗岩;5-郭家岭花岗岩;6-拆沉作用;7-断裂;8-地幔流体;9-岩浆流体;10-变质流体;11-大气降水;12-板块运动方向;13-金矿;F1为焦家断裂带;F2为招平断裂带;F3为五莲-荣成断裂壳伸展[7,8],并与断裂深切割作用相耦合,进一步引发岩浆活动、区域应力场性质转变及大规模成矿流体活动(图2)。
1.3壳幔结构胶东及其邻区天然地震近震首波P n残差由西向东逐渐减小,反映了地壳厚度和平均波速的差异性。
而视速度vP n 在310º左右为最大,70º方向最小,表明其上地幔存在约8%的波速各向异性;区域莫霍面呈波状起伏,幔隆与幔凹交替产出(图3)。
以邓军,王庆飞,杨立强,等/地学前缘(E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s)2004,11(4)529与滦家河花岗岩形成于(146±3)~(160±3) M a[13~15]。
郭家岭花岗岩形成于(126±2)~(130±3)M a[15~18]。
岩石地球化学和S r-N d-P b同位素的系统测试研究表明玲珑片麻状花岗岩和滦家河钾长花岗岩具有壳源深熔花岗岩特点,是华北板块与扬子板块碰撞造山后的产物[17]。
郭家岭花岗岩显示壳幔混合的特点,为壳幔物质交换及断裂深切割引发的岩浆活动[19]。
图4胶西北矿集区地质矿产图(据L.G.W a n g,1998[15]和山东招金集团公司,2002[2]资料修编)F i g.4S k e t c hm a p o f g e o l o g y a n dm i n e r a l p r o d u c t si nd e p o s i t c o n c e n t r a t e da r e a,n o r t h w e s t e r nJ i a o d o n g a r e a1-中、新生界;2-古、中元古界;3-新太古界;4-艾山花岗岩;5-郭家岭花岗岩;6-滦家河花岗岩;7-玲珑花岗岩;8-未定名花岗岩;9-地质界线;10-断裂;11-焦家式金矿;12-玲珑式金矿;13-城市胶西北金矿集中区与金矿空间伴生的脉岩为高钾钾质或钾玄质高钾钙碱性脉岩系,侵位年龄在140~90M a[20],均为壳幔物质混合的产物,源区由富集型地幔向亏损型地幔逐步过渡,它从一个侧面证实了中生代中国东部区域岩石圈拆沉事件。
区域地质资料与稀土元素、稳定同位素特征显示成矿活动与玲珑型花岗岩,尤其是郭家岭花岗岩和成矿期脉岩有密切的成因关系。
1.6成矿物质来源同位素研究发现矿集区成矿物质具有多来源(表1),如:①玲珑矿田铅同位素组成较稳定,N(206P b)/ N(204P b)为17.214~17.345,N(207P b)/N(204P b)为15.413~15.410,N(208P b)/N(204P b)为37.729~38.050,其在Z a r t a m a n图解上位于下部地壳和幔源铅演化线之间,表明成矿物质总体为地壳物质,也有幔源成分的加入[21]。
②焦家金矿δ34S平均值为10.27‰,花岗岩的δ34S平均值为7.9‰~10.2‰,胶东群岩的δ34S平均值为7.4‰,从而证实矿石硫同位素来源于花岗岩的源岩胶东群变质岩。
表1胶东地区同位素组成T a b l e1I s o t o p e s c o m p o n e n t s i n J i a o d o n g a r e a对象测试内容玲珑岩体滦家河岩体郭家岭岩体成矿时代与流体同位素组成年龄/M a同位素比值年龄/M a同位素比值年龄/M a同位素比值焦家/玲珑金矿R b-S r(全岩)S H R I M P(年代范围)(锆石)156±1.1(146±3)~(160±3)N(87S r)/N(86S r)N(206P b)/N(204P b)N(207P b)/N(204P b)0.7028~0.716017.31317.22915.42115.433R b-S r(全岩)S H R I M P152.5±7.2(152±10)~(157±5)N(87S r)/N(86S r)N(206P b)/N(204P b)N(207P b)/N(204P b)0.712516.94817.31315.27615.513R b-S r(全岩)S H R I M P131.9±8.8(126±2)~(130±3)N(87S r)/N(86S r)N(206P b)/N(204P b)N(207P b)/N(204P b)0.7094~0.712117.12417.38615.40515.409S H R I M PN(206P b)/N(204P b)N(207P b)/N(204P b)(120±2)~(128±2)17.19817.20715.43815.444δ13C P D B/‰δ34S/‰δ18O/‰δD/‰-6.4~3.410.27~6.6112.4(Ⅰ)13.2(Ⅱ)14.4(Ⅲ)-73(Ⅰ)-80(Ⅱ)-92(Ⅲ)注:R b-S r测年资料引自杨进辉等,2000[18];δ13C P D B数据引自毛景文等,2002[22];N(87S r)/N(86S r),δ18O,δD数据引自张理刚等, 1994[22];δ34S数据引自张理刚,1985[24];N(40A r)/N(4H e), N(3H e)/N(4H e)数据引自张连昌等,2002[25]。
成矿流体呈现多来源的特点,岩浆流体、变质流体与幔源流体不同程度地参与了成矿作用。
玲珑、焦家金矿的δ13CP D B值(-3.4‰~-6.4‰)与地幔来源碳同位素值(-7‰)相当接近[22],说明成矿流体有幔源成分参与;焦家金矿矿石黄铁矿中流体包530邓军,王庆飞,杨立强,等/地学前缘(E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s)2004,11(4)裹体N(40A r)/N(4H e)为0.09~1.35,介于地幔与地壳之间,N(3H e)/N(4H e)为3.0±0.2,比地壳的比值高40~60倍,进一步证实成矿作用同壳幔流体混合作用有关[25];而流体包裹体中的高C O2含量也证实了幔源流体的参与。
成矿包裹体的氢、氧稳定同位素测试值在图解上显示为成矿流体的初始状态偏离了变质流体与岩浆流体的范围,随着成矿作用的持续而向大气线漂移。
上述分析说明流体主要为变质水岩浆水幔源流体的混合物,后期有大气降水的参与。