非造山带型金矿———胶东型金矿的陆内成矿作用
翟明国, 范宏瑞, 杨进辉, 苗来成
(中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源重点实验室,北京100029)
摘 要:综合了全球有关金矿床的资料,Goldfarb和Groves等发表了著名的造山带金矿的论述,提出
了与造山带有关的金矿在全球范围和从中太古代到整个显生宙的地质时期有广泛的分布和周期性。
该类金矿的特点是与变形和变质的中地壳岩块共生,特别是在空间上与相应的地壳构造一致。金矿
出现在造山带的不同构造部位,与不同的金属共生或伴生成矿。胶东作为一个重要的金矿矿集区,以
不到中国领土面积的0.2%,而金矿产量占全国的1/4。国内一些地质学家也将胶东型金矿划归为造
山带型金矿。最近的研究表明,胶东矿集区的东界与华北克拉通的东界吻合,金矿以华北克拉通变质
岩及其有关的侵入岩为控矿围岩。主成矿期成矿时代为(120±10)Ma,约在不到10Ma的短时限
内。成矿物质具有多元性,既来自于控矿围岩———花岗片麻岩和变质岩,又来自于幔源的岩浆岩,特
别是与中基性脉岩、偏碱的钙碱性花岗岩的侵入关系密切。除胶东金矿集区之外,华北克拉通的边缘
和内部普遍含有金矿,而且金矿的物质来源、成矿方式、矿产类型、成矿围岩和成矿年龄都是一致的。
这种大规模、短时限、高强度的成矿,被中国地质学家所重视并称为中生代成矿大爆发或金属异常巨
量堆积。深部结构和成分的研究表明,华北东部的岩石圈在中生代急剧减薄,地幔和下地壳发生大规
模置换,至130～110Ma到达顶峰。中生代构造转折不具典型造作用特征,可能与周围块体夹持引发
的区域性大规模地幔隆起有关。胶东大规模成矿的动力学过程受华北东部中生代构造转折体制制
约,地幔上涌、地幔和下地壳置换引发的岩浆流体成矿作用,不同于经典的造山带成矿作用。文中
从综述和评论的角度提出陆内非造山带型金成矿作用,并以胶东金矿为例加以讨论。
关键词:非造山带型金矿;陆内成矿作用;成矿时代;胶东
中图分类号:P618.51 文献标识码:A 文章编号
:10052321(2004)01008514
收稿日期
:20040305
基金项目:国家基金委重点资助项目(40234050);国家重点基础
研究规划项目(G1999043207);中国科学院重大创新项目
(KZCX1207)
作者简介:翟明国(1947— ),博士,研究员,主要从事变质地质
学和前寒武纪地质学研究。E2
mail:mgzhai@mail.igcas.ac.cn
0
引言
胶东黄金矿集区面积不足全国大陆的0.2%,而
黄金储量占全国的四分之一,是我国最大的黄金矿
集区。据不完全统计,该区密集分布着3个二级矿
集区,超大型金矿5个,大和中型金矿30多个,以及
数百个小型金矿,它具有区域集中、规模大、储量高
和成矿期短的特点。揭示胶东矿集区的爆发成矿之
谜,是揭示巨量金属堆积与岩石圈过程的难得实例。
综合了全球有关金矿床的资料,Goldfarb等
(2001)
[1]和Groves等(2003)[2]
发表了著名的造山
带金矿的论述,提出了与造山带有关的金矿在全球
范围和从中太古代到整个显生宙的地质时期有广泛
的分布和周期性。比较了成矿地球化学,国内一些
地质学家也将胶东型金矿划归为造山带型金矿[3]。
作者在研究中注意到,胶东金矿的地质特征与造山
带的环境不同,此外,金矿在华北的分布并不像以往
所认为的仅仅是围绕在克拉通的周缘,而是边缘和
内部普遍含有金矿,金矿的物质来源、成矿方式、矿
产类型、成矿围岩和成矿年龄都是一致的,没有时
间、空间和物质成分的分带。朝鲜半岛最近的研究
也证实,原来认为在京畿地块内的前寒武纪金矿也
是中生代成矿,矿床类型和胶东非常相似
(
S.C.
Choi,2003,
科学交流)。对于金矿的成矿地质背
景,有不少文章[4～9]将其与华北东部中生代构造体
制和岩石圈减薄相联系,指出华北陆块在中生代发
生了以挤压为主到以伸展为主的转变,形成北北东
第11卷第1期
2004年3月地学前缘(中国地质大学,北京)EarthScienceFrontiers(ChinaUniversityofGeosciences,Beijing)Vol.11No.1Mar.2004
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
向的盆岭格局,岩石圈快速减薄,岩浆作用活跃,引发了爆发式成矿。作者[10]最近提出华北东部的中生代构造体制转折是一个具有典型意义的陆内构造运动,其成因与印支期末的古中国大陆的拼合没有成因联系,它是中国陆块(华南—华北—蒙古)在侏罗纪中晚期,与西(南)部的特提斯洋闭合、北部的西伯利亚与中国陆块的碰撞,以及东(南)部的古太平洋(?)或特提斯洋闭合共同作用下,在周圈挤压后应力松弛,引发并在晚侏罗纪—早白垩纪达到高潮的深部地幔大规模隆起和地壳大规模伸展。这种地幔隆起和陆内伸展可能范围上超出了华北东部,和Pengea大陆的裂解在时间上耦合。为此我们有理由认为胶东金矿的成矿类型是需要认真研究的,并有可能建立一个与经典的造山带型金矿不同的陆内成矿模型。在讨论造山带金矿和非造山带金矿之前,我们可以首先对造山带一词给予明确的定义和内涵。造山带一词最早出现于19世纪,主要被地形学家使用,后来也被地质学家使用,定义为在造山旋回中遭受了褶皱和其他变形的线状区域[11],同时将造山作用定义为成山的过程(theprocessofformationofmountains),它们可以分为形成阶段的活动带和后造山过程形成的山带。板块构造问世以来,造山带一词即和板块边缘相联系,并分为两个基本类型:陆陆碰撞或陆弧碰撞形成的以机械驱动的碰撞造山和一个板块向另一个板块俯冲消亡的以热力驱动的俯冲造山[12,13],分别称为科迪勒拉型和喜马拉雅型。目前的地质学家在使用造山带一词时,虽然仍有将造山带的概念沿用于地形学的成山作用,但大多研究者是将造山作用与板块边缘的会聚过程相联系的。因此我们认为造山作用应限定在板块构造机制下的地质块体会聚的构造过程,造山带是在造山过程中形成的褶皱和其他变形的线状区域。造山带型金矿理论是与造山过程中的壳幔相互作用、岩浆作用、流体活动并引发的金以及其他金属元素的成矿理论。Goldfarb等[1]也是将造山带与板块的会聚过程相联系的。图1是造山带金矿构造环境模式图,从左至右,主要产出金矿的构造单元是大洋岛弧(1)、(洋)弧后盆地(2)、增生体(3)、大陆岛弧(4)、(陆)弧后盆地(5),相应的金其他金属成矿是:热液型金银矿(夕卡岩型)斑岩型铜金矿(1)、VHMS型铜金矿(2)、造山带金矿(3)、热液型金矿(夕卡岩型)斑岩型铜金钼矿(4)、热液热泉型铜金矿和卡林型金矿(5)。虽然金矿在各个单元都有
分布,但由于不同的洋陆、壳幔相互作用和岩浆活
动,元素的富集和形成的矿床也有差别。但总的特
点是与变形与变质的中地壳岩块共生,特别是在空
间上与相应的地壳构造一致,这是受金以及与金共
图1 造山带金矿成矿背景模式图
(据Goldfarb等,2001改编)
Fig.1 Thetectonicsettingoforogenicgolddeposits
生的金属元素的富集规律和成矿温度控制的。狭义
的造山带型金矿仅指在大陆增生体构造环境的,不
与其他矿产共生的金矿。Groves等(2003)[2]充分
注意到在造山作用之后的变质叠加和再活化对于金
矿的富集有很大的意义,但总体上仍将在变质带中
出现的金矿与造山带演化相联系。对于胶东(华北
东部)金矿,Goldfarb等(2001)[1]是将其划归为造山
带型金矿的。毛景文等(2003)[3]虽然将110～
130
Ma时期的金矿与岩石圈减薄过程相联系,
但在成
矿构造背景上,仍认为小秦岭和华北东部的金矿是
与华北和扬子陆块的最终碰撞之后的伸展有关的造
山带型金矿[14]。很显然,胶东金矿与狭义的造山带
型金矿有别,且与图1模式中伸展盆地中的热液热
泉型铜金矿和卡林型金矿也有别。
1
胶东金矿
1.1
胶东金矿的分布与矿集区的界限
图2显示胶东矿集区分为3个次一级的矿集
区,它们位于招远—莱州—平度一带,蓬莱—栖霞一
带,乳山—牟平一带,其间多是以侏罗—白垩纪火山
沉积盆地相隔。矿集区的东部以密山断裂为界。
密山断裂以东,虽然有报道在文登-荣成花岗岩中
有零星矿化,但基本没有发现成形的金矿。图2还
显示胶东地区有4条主要的断裂带,即牟平—即墨
86
翟明国,范宏瑞,杨进辉,等
/地学前缘(EarthScienceFrontiers)2004,11(1
)
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
(牟平)断裂、密山断裂、荣成—五莲(荣成)
断裂和石
岛—青岛(石岛)断裂,大致呈NE—NEE向展布,其西南部分大致在乳山—海阳一带聚敛,有顺时针旋转的趋势。胶东地区被它们由南向北—北西方向分为5个岩石构造单元(海洋所、荣成、威海、昆嵛山和莱烟),它们有各自的变质历史,形成一系列深层位的结晶构造变质岩片(地体)[15]。海洋所地体是扬子板块基底的一部分,荣成地体是典型的超高压变质地体,普遍经受了较强烈的角闪岩相高级角闪岩相退变质作用[16]。威海地体是超覆在华北克拉通基地之上的超高压岩片[17,18],麻粒岩相叠加变质非常强烈,具有高达+129～+260的异常ε(Nd)值[17,19],这些岩石经历了比大别山柯石英榴辉岩更复杂的变质作用和水岩交换作用,使其Nd同位素系统发生了很大的变化。莱烟地体是典型的华北克拉通基底岩石组合,有约1800Ma的变质年龄,但至今未观测到中生代碰撞构造事件的年代学记录[17]。处于莱烟地体和威海地体之间的昆嵛山地体,则是一个构造混杂带,华北克拉通和超高压带的变质岩石以构造透镜体方式挤压在一起,带内有不同时代的花岗岩类岩体和岩脉侵入穿切,该地体是一个构造岩片超覆在华北克拉通基底上[18]。图2 胶东东部地质与金矿密集区示意图Fig.2 DistributionofgolddepositsinJiaodong密山断裂作为黄金矿集区的边界,恰与昆嵛山地体和威海地体的边界吻合(图2),换言之,有开采价值的金矿仅出现在华北克拉通基底岩石出露的地区中,这为胶东矿集区是以华北克拉通变质岩系为控矿围岩提供了重要依据[20]。112 胶东金矿的类型和成矿时代对胶东地区的金矿类型有不同的划分,大体上有5个主要类型,它们是破碎带蚀变岩型、石英脉型、层间滑动角砾岩型、次火山岩型和多金属硫化物型。其中以前3种最为主要,被称为焦家式、玲珑式和蓬家夼式金矿。石英脉型金矿发育在成群分布的石英脉内,石英脉一般沿区域断裂的次级断裂充填,工业矿体多呈透镜状金矿化在石英脉中一般不连
续。蚀变岩型金矿床主要赋存于区域规模的缓倾斜
的韧、脆性叠加断裂带中,以浸染状或细脉浸染状矿
化为特征。由于强烈的热液蚀变和后期的脆性变形
的叠加,许多断裂早期韧性变形的组构已被破坏,仅
见有糜棱岩角砾。围岩及矿体的蚀变和变形具有分
带现象。层间滑动角砾岩型的金矿床产于胶莱盆地
及其边缘地带矿床,主要赋存于基底与盖层接触带
附近的低角度层间滑动断层中[21]。围岩主要有前
寒武纪变质岩(荆山群和胶东群),中生界地层以及
中生代花岗岩及各类脉岩。围岩经受了强烈的剪
切、滑动、碎裂,遭受了强烈的硅化、绢云母化、碳酸
盐化和黄铁矿化等蚀变作用,在大气水和岩浆水的
参与下形成的金矿。
对于胶东矿集区石英脉型矿化和蚀变岩型矿化
关系的认识一直都存在较大的分歧。两种类型矿化
似乎多呈现出水平分带,矿化与蚀变没有本质的区
别,应是容矿空间多样性即容矿构造中构造岩变形
程度不同的结果。构造岩破碎程度高,形成蚀变岩
型矿化,构造岩破碎蚀变程度较低,多形成连续或不
连续的开放空间,利于成矿热液充填,形成石英脉型
矿化(张均
①
,2004)。在盆地边缘,
由于基地与盆地
火山沉积岩的形变差异性,造成的构造层间滑移和
破碎,在成矿流体的活动下,形成了层间滑动角砾岩
型矿化。
近年来对胶东金矿的形成年龄已有详细的研
究①,[7,22～26]。通过与矿体有关的地质体(如变质围
岩、岩体、岩脉等)相互关系、与金矿伴生的蚀变矿
物、载金矿物以及与载金矿物共生的矿物石英、钾长
石、绢云母等的SHRIMP锆石U2Pb、Rb2Sr等时线
法、K2Ar和
39Ar240
Ar坪年龄和等时线同位素定年,
各
种方法、各个矿区和各种成矿类型包括石英脉型、蚀
变岩型和层间滑动角砾岩型金矿得到的成矿年龄惊
人一致,在(120±5)Ma的范围内(图3)。说明胶
东金矿的金成矿作用是在相当短的时间内,在同一
成矿背景下和同一构造岩浆流体成矿系统下集
中完成的。虽然从金矿和伴生矿物的生成顺序和交
代关系上,仍可将成矿作用划分为不同的阶段,但它
们是在一个成矿过程中的前后阶段,而不应以围岩
①
张均,李建成,等.胶东—小秦岭大型矿集区(G1999043207)研
究报告.中国地质大学(武汉
)
.2004.
翟明国,范宏瑞,杨进辉,等
/地学前缘(EarthScienceFrontiers)2004,11(1
)
87
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
