胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用.pdf

书书书 （）：岩石学报 ：王天齐，李红艳，王栋 胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用 岩石学报，（）：，：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用王天齐，李红艳 王栋 ，中国科学院地质与地球物理研究所，岩石圈演化国家重点实验室，北京 中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 ，收稿，改回 ，（）：，：，（），（）（），（）（），本文受国家重点研发计划项目（）和国家自然科学基金项目（）联合资助第一作者简介：王天齐，男，年生，博士生，矿物学、岩石学、矿床学专业，：通讯作者：李红艳，女，年生，研究员，主要从事地球化学、矿物学研究，：，；摘要胶东金矿的成因研究一直是矿床学研究的热点，其中金的物质来源与活化、沉淀机制是最受关注的问题之一。大尹格庄金矿位于胶西北地区的招平断裂带中段，是区内典型的超大型破碎蚀变岩型金矿，以存在大量碳酸盐脉而有别于区内其他金矿床，这些热液成因的碳酸盐脉对该矿区 成矿具有重要作用，因而是破解胶东巨量 物质来源和成矿机制的良好对象。本研究通过细致的岩相学观察，发现大尹格庄金矿中的碳酸盐矿物主要包括菱铁矿和方解石，以脉状、浸染状存在于黄铁绢英岩型矿石中，其中部分菱铁矿与黄铁矿等金属硫化物共生，其他菱铁矿则与石英共生，方解石则呈浸染状和脉状两种形式产出，菱铁矿和方解石均为热液型碳酸盐矿物。扫描电子显微镜研究表明，在菱铁矿和方解石中均发现有金矿物的存在。含量分析结果表明，菱铁矿和方解石是大尹格庄金矿的重要载金矿物，形成于成矿作用的主要阶段。碳酸盐矿物原位微区稀土元素数据也显示出热液型碳酸盐矿物的特征；同位素地球化学数据显示大尹格庄金矿中碳酸盐矿物与胶东地区前寒武纪变质基底中的大理岩明显不同。同位素分析显示，大尹格庄金矿中菱铁矿的 为 ，为 ，具有明显的幔源特征；而方解石 为 ，为 ，显示出幔源流体在上升过程中受到了一定程度的围岩的影响。金矿中菱铁矿显示轻稀土相对亏损，重稀土相对富集，有轻微的负 异常，（）为 ，（）为 ；方解石的（）为 ，（）为 ，指示形成碳酸盐矿物的 流体可能来自于幔源的基性岩浆。结合胶东以及整个华北克拉通中生代地质演化，本文认为胶东巨量金可能来自于富集的岩石圈地幔，成矿物质随这些幔源基性岩浆的活动沿断层等壳内软弱面向上运移，而 流体在这个过程中起到了促进作用，并随含金流体最终运移至地壳浅部发生金成矿作用。关键词胶东地区；大尹格庄金矿；碳酸盐矿物；成矿物质来源；大陆岩石圈地幔中图法分类号 ；碳酸盐矿物在自然界中形成条件极为广泛，从地幔到地表环境均能稳定存在（，），并参与各种地质过程，是地球最大的碳储库（，）。碳酸盐矿物作为重要的脉石矿物产出在各类金属矿床中，并在成矿过程中扮演重要角色，在矽卡岩矿床、稀土矿床等矿床类型中还可以构成主要的赋矿岩石。碳酸盐矿物在金矿床形成中的重要性逐渐受到关注（，；，）。方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物，常产于与金成矿密切相关的热液脉体或围岩蚀变带中，在成矿过程中，它们可与黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂和方铅矿等金属硫化物及石英、萤石等脉石矿物密切共生。目前对碳酸盐矿物的研究主要聚焦于流体包裹体和同位素（、）分析，为研究成矿系统热液的来源提供了重要信息（，）。胶东地区是我国最重要的金矿产地，亦称胶东金矿集区。该金矿集区是中国东部环太平洋成矿系统的重要组成部分（，），目前探明的金矿储量约为 （邓军等，），占全国金总储量的 ，是我国金成矿密度最高、强度最大的区域。胶东金矿地质背景鲜明，区内大量金矿床虽然在矿床类型上可以区分为“焦家型”和“玲珑型”，但它们在成矿地质背景上具有高度一致性。胶东金矿的成因一直是学者们关注的重点问题（，；，；翟明国等，；，；，；朱日祥等，；范宏瑞等，；，）。虽然前人对胶东金矿中金的来源、活化、迁移及沉淀机制等关键问题进行了大量的研究，也取得了丰硕的成果，但对胶东金矿的成因仍然没有达成共识（详见邓军等，及其文中参考文献）。现有的成因模式大致可归为：热液成矿（姚凤良等，）、绿岩带成矿（沈保丰和骆辉，）、地幔柱成矿（孙景贵等，；牛树银等，）、剪切深熔成矿（邓军等，）、造山成矿（，；，；，；毛景文等，；陈衍景等，；，；蒋少涌等，）与非造山成矿（翟明国等，；范宏瑞等，）、克拉通破坏成矿（朱日祥等，）、胶东型成矿（，；邓军等，）等。这体现了胶东金矿成因的复杂性，需要引入新发现、新资料和新观点来不断深化已有认识。金矿成因研究中最重要的问题是金的物质来源与活化、沉淀机制。关于金的来源，前人曾提出太古代变质基底、中生代岩浆岩等观点。近年来，越来越多的学者认同胶东巨量金可能来自于交代岩石圈地幔（，；，；邓军等，；汪在聪等，）。金的活化与沉淀机制的实质是金搬运和卸载的方式。研究显示，胶东金矿主要以 （）络合物形式迁移（杨立强等，；范宏瑞等，）。软流圈上涌和基性岩浆活动是促成成矿流体向上运移的关键因素，胶东地区丰富的断裂构造则为 的运移提供了有利的空间条件（，；邓军等，）。王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用胶东金矿中碳酸盐矿物含量丰富，前人对区内典型金矿床的碳酸盐矿物进行了研究，包括玲珑、邓格庄、三山岛、焦家、大尹格庄金矿的方解石（李晓明，；李兆龙和杨敏之，；刘建明等，；毛景文等，；薛建玲等，；，），蓬家夼金矿的白云石（刘建明等，），以及乳山、七宝山、大尹格庄、旧店金矿的菱铁矿（刘建明等，；，；，）等。虽然前人已经对这些碳酸盐矿物的物质来源进行了有效限定，但对它们与金成矿作用之间关系的认识还存在一定争论。大部分学者认为碳酸盐矿物在成矿晚期甚至成矿后热液阶段结晶（毛景文等，；，）；也有少部分学者认为碳酸盐矿物（如菱铁矿、方解石）可形成于包括成矿阶段在内的多个演化阶段（刘建明等，；邓军等，；，）。在大尹格庄金矿中发育大量的菱铁矿细脉及方解石细脉，它们主要产出在矿体中部，与金矿物有着十分密切的联系，这为探讨胶东地区巨量金矿成因提供了一个好的契机。本文通过对大尹格庄金矿中碳酸盐矿物的研究，讨论这些碳酸盐矿物的物质来源，并进一步阐述它们在大尹格庄金矿成矿过程中的作用，为胶东金矿成因研究提供新的证据。区域地质背景胶东地区位于华北克拉通东南缘，西侧以郯庐断裂带与鲁西相邻，北部以渤海湾与辽东半岛相望。胶东地区在构造上以五莲 烟台断裂为界限，被划分为西部的胶北地体和东部的苏鲁造山带（超高压地体）（图 ），二者具有不同的地质特征和演化历史（，；邓军等，）。其中胶北地体拥有绝大部分的金矿床，可进一步划分为胶北隆起和胶莱盆地（，）。胶北地体地层分为前寒武纪结晶基底和后期盖层两部分。前寒武系地层包括太古宙 片麻岩和胶东岩群，以及古元古代粉子山群、荆山群和新元古代蓬莱群；显生宙地层则包括中生代莱阳群、青山群和王氏群，以及新生代第四纪河流相沉积物和坡积物，缺失古生代地层（任凤楼等，；，）。胶东地区在中生代发育强烈的岩浆活动，根据形成时代大致可以分为三期：（）晚三叠世侵入岩，包括邢家碱性辉长岩和石岛杂岩体，形成时代约为 （，；郭敬辉等，）；（）晚侏罗世钙碱性花岗岩，包括玲珑岩体、昆嵛山岩体、垛崮山岩体及文登岩体，形成时代以 为主（郭敬辉等，；，；王栋等，）；（）早白垩世花岗岩，主要包括郭家岭型花岗岩花岗闪长岩，艾山型似斑状二长花岗岩和崂山型碱长花岗岩 二长花岗岩，其形成时代约为 （苗来成等，；，；郭敬辉等，；，；，；，；，；，；王栋等，），早白垩世酸性到基性脉岩广泛发育，形成时代为 （，；，；，）。胶东地区断裂构造发育，以 向、向和 向断裂为主。其中 向断层组受控于华北克拉通和扬子克拉通的碰撞，并与大别 苏鲁超高压变质岩的形成同步（张宏远等，；，）。胶东地区最重要的构造为 向断层，被认为是胶东地区最主要的控矿构造，主要由三山岛 仓上、焦家 新城、招远 平度等区域断裂组成，是典型的拆离断层系（邓军等，）。近年来，胶东地区以拆离断层和变质核杂岩为代表的伸展构造的研究得到较多关注。最近，刘俊来等（）认为胶东半岛早白垩世以发育伸展构造为特征，形成了以拆离断层（五莲、鹊山、玲珑、郭家岭、日照等）为界的变质核杂岩（五莲、鹊山、玲珑等）及断陷盆地（胶莱、俚岛）构造系统。其中，五莲、鹊山、玲珑三个拆离断层分别对应五莲、鹊山、玲珑三个变质核杂岩，并共同拥有一个由拆离断层控制的上盘胶莱盆地。在南部苏鲁造山带和北部胶北地块内部，拆离断层同样发育，如位于玲珑岩体北缘的郭家岭拆离断层和一系列位于苏鲁造山带内部的拆离断层。年代学研究揭示，该伸展构造形成于 期间，其后（期间），上叠盆地中的青山群火山喷发，指示胶东地区岩石圈可能伸展到最薄。正是由于上述拆离构造的存在，才使得侵位于地下深处的玲珑型岩体出露至地表。矿区地质特征大尹格庄金矿位于招远市西南部约 处，区域上位于胶北隆起的中部，招平断裂中段（图 ）。大尹格庄金矿为破碎蚀变岩型金矿（焦家型），是胶西北地区典型的超大型金矿，储量大于 （，），平均品位为 （宋明春，）。大尹格庄金矿区内，太古宙胶东群地层主要出露在大尹格庄矿区东侧，位于招平断裂带上盘，以 岩系为主；古元古代荆山群主要出露在金矿区内部，与矿体呈断层接触，荆山群经历了角闪岩、麻粒岩相变质作用，变质程度较深。晚侏罗世侵入体为玲珑二长花岗岩，整体位于招平断裂带下盘，是大尹格庄金矿的主要赋矿围岩。杨伟等（）在大尹格庄矿区东北部的钻孔 中（钻孔位置如图 所示）发现了似斑状花岗闪长岩，年代学工作显示其年龄为 ，说明招平断裂带中部有隐伏的郭家岭花岗岩存在。除此之外，区内还发育大量脉岩，如细晶岩和煌斑岩等。招平断裂是本区最重要的控矿、导矿和容矿构造，大尹格庄金矿整体赋存于招平断裂带的下盘。该断裂原被认为是脆性断层，但近年来确认它是遭受过韧性变形的拆离剪切带，是玲珑变质核杂岩的东侧边界，与西侧的焦家拆离断层相对应（，；刘俊来等，），（）约束的该拆离断层韧性变形的时代为 ，其后进入脆性变形期（）。除招平断裂外，大尹格庄矿 岩石学报 ，（）：图 中国东部构造格架简图及胶北隆起的位置（）和胶北隆起地质简图及主要金矿分布图（，据 ，修改）（）（，）区还发育两条近 向的断层，分别是大尹格庄断裂和南周家断裂，其中大尹格庄断裂位于大尹格庄村南，走向 ，倾向 ，倾角 ，自西向东贯穿玲珑花岗岩、矿体和胶东群变质岩，全长约 。从矿体形态来看，大尹格庄断层为左行断层，北盘向西移动，形成断距约为 。主要岩性为碎裂岩、角砾岩和断层泥。大尹格庄断裂将大尹格庄金矿切割为 号、号两个矿体（图 ），根据野外观察以及前人的研究，号矿体和 号矿体在金成矿作用上具有相似的特征，可能具有同样的成矿背景；然而 号矿体与 号矿体又有明显的不同，号矿体位于大尹格庄断裂下盘，受到了明显的后期银 多金属硫化物矿化叠加，而 号矿体银 多金属硫化物矿化则不明显。大尹格庄金矿区内大小矿体共 个，均位于招平断裂带内，总体产状与招平断裂带一致，号矿体资源总量占总储量的 ，号矿体资源总量占总储量的 。其余少量矿体距断裂面较远，资源储量较少。号矿体产出于大尹格庄断裂南侧，矿体长度为 ，平均 ，深度可达 。矿石类型主要为黄铁绢英岩化矿石，多赋存于黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩中，距离招平断裂带的主裂面较近，部分矿体紧靠主裂面。黄铁矿主要呈浸染状、细脉状和网脉状产出，矿石金品位最高可达 ，最低为 ，平均为 ，深部矿体未见尖灭。号矿体产出于大尹格庄断裂北侧，与 号矿体不同，号矿体顶部距主裂面较远，而深部则向主裂面方向靠近。矿体沿走向长度约为 ，在 以下有增大增厚的趋势（徐述平，）。与 号矿体相同，号矿体的主要矿石类型也为黄铁绢英岩化王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用图 大尹格庄金矿区地质简图（据吕古贤等，修改）（，）矿石，呈浸染状、细脉状和网脉状产出，平均金品位为 ，在矿石中分布较为均匀。但是从矿体构造来看，号矿体在 到 深度范围内沿走向方向变窄，矿化范围缩小，呈右行斜列式分布，这与 号矿体不同（，），表示 号矿体可能受到了后期构造运动的影响。前人对大尹格庄金矿的成矿时代已开展了详细的研究，早期测得矿区中的热液绢云母和白云母 年龄为 （，），推测可能受郭家岭岩体侵入的影响。卢晶（）对矿区中的黄铁矿化石英 钾长石团块中的钾长石进行 定年，得到的 年龄，与胶东其他金矿年龄一致。近年来含硫化物矿石中绢云母的 年龄给出了 的数据，而成矿前煌斑岩脉锆石 年龄为 （，），这与胶东地区主要金成矿期峰期（邓军等，；宋明春等，）年龄相吻合。采样及样品特征本文的研究对象主要为大尹格庄金矿中的碳酸盐矿物。我们对碳酸盐矿物的产出状态、含量、元素地球化学及 同位素地球化学特征进行分析，探讨碳酸盐矿物与金成矿作用之间的联系。矿井样品采集于大尹格庄金矿 号矿体的 中段、中段和 号矿体的 采场，井下菱铁矿脉和方解石脉的产状如图 所示，地表变质基底岩石中的方解石脉采集于矿区东部胶东群地层中，地表大理岩采集于矿区周边采石场。根据金矿井下观察和室内光学显微镜及扫描电子显微镜分析，本文将大尹格庄的碳酸盐矿物进行了分类。大尹格庄金矿中主要的碳酸盐矿物为菱铁矿和方解石，其中菱铁矿可分为两种类型：型菱铁矿脉（）（图 ），以脉状形式产出于绢英岩矿石中，呈粗粒和细粒产出。细粒菱铁矿位于粗粒菱铁矿边部，暗示其形成可能稍晚于粗粒菱铁矿，扫描电子显微镜观察发现该期菱铁矿的晶隙中存在金矿物颗粒（图 ）。型菱铁矿脉（）（图 ），以脉状形式产出于绢英岩中，内部常见自形石英晶体，有粗粒和细粒之分。方解石依据产状可分为两种类型：型方解石（）（图 ），以浸染状形式产出于绢英岩中，扫描电子显微镜观察发现其内部有金矿物包体（图 ）；型方解石脉（）（图 ），以微细脉或细脉状赋存于矿体中，通常切穿菱铁矿。分析方法 矿物的形貌结构和元素成分分析岩石样品制成探针片后，在中国地质科学院矿产资源研 岩石学报 ，（）：图 大尹格庄金矿矿体地质平面图（）、号（）和 号（）矿体地质剖面图（据张瑞忠等，）（），（）（）（，）图 大尹格庄金矿井下的菱铁矿脉和方解石脉照片 菱铁矿；方解石；石英；绢云母；钾长石 ；究所电镜实验室，利用光学显微镜和扫描电子显微镜对样品的矿物组合、矿物的形貌结构和元素成分进行分析。其中扫描电镜的型号为德国 型场发射扫描电子显微镜，工作电压为 。利用扫描电子显微镜配备的英国 型双探头能谱仪对矿物成分进行初测。碳酸盐矿物的电子探针分析是在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针和扫描电镜实验室完成，仪器型号为 高分辨场发射电子探针，加速电压为 ，束流为 ，束斑为 。碳酸盐矿物元素地球化学分析碳酸盐矿物的原位微量元素分析在中国科学院地质与地球物理研究所多接收 电感耦合等离子体质谱实验室完成，仪器型号为 高分辨电感耦合质谱，激光烧蚀器为 准分子激光系统。测试所采用的激光直径为 ，频率为 ，能量密度为 。分析校正的标样分别为 、和 。详细的分析方法见 （）。金的含量测试是在中国科学院地质与地球物理研究所岩矿制样与分析实验室完成。所有的样品由手工碎样并通过双目镜进行挑纯后，研磨成 目粉末。样品粉末通过王水消解，然后采用萃取和聚氨酯泡沫吸附的方法对金元素进行富集，最后使用原子吸收光谱仪测定金的含量。标样样品为 、和 ，实验流程本底为 。详细的分析方法见 （，）。碳酸盐矿物同位素地球化学分析方解石、菱铁矿和大理岩的 和 同位素分析在中国科学院地质与地球物理研究所固体同位素实验室完成，详细实验流程见 （，）。样品粉末与 和 稀释剂混合后，采用 混合酸进行溶解。元素 、和 通过两次离子交换柱进行分离提纯后，使用热电离质谱仪 进行测试。实验全流程本底 和 小于 ，和 小于 。测试过程中的质量分馏分别采用 王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用图 大尹格庄金矿菱铁矿和方解石光学显微镜（、）及扫描电子显微镜（、）照片 黄铁矿；黄铜矿；辉银矿；金 （，）（，）；和 校正。采用同位素标样 和 监控仪器的测试过程稳定性，测定值 （），测定值为 （）。采用 标准岩石物质 来监控整个分析流程的准确性，其分析结果 （）和 （），均与实验室的推荐值（，）在误差范围内一致。方解石、菱铁矿和大理岩的 和 同位素测试是在中国科学院地质与地球物理研究所稳定同位素地球化学实验室完成的，仪器型号为 和 。实验对样品与磷酸发生反应后产生的 进行分析。用高 岩石学报 ，（）：图 大尹格庄金矿中的碳酸盐矿物（）、菱铁矿（）、方解石（）的（）图解 （）（），（）（）纯度（）气体以 的流速自动冲洗反应瓶 ，以去除大气污染物，包括痕量的 和 蒸汽。在 中，在 的温度和 的反应时间内进行酸消解，生成的 通过 载气转移到质谱仪中。通过对实验室内部方解石标准品的重复分析计算出 和 的标准偏差，分别优于 和 。测量的 和 分别相对于 （）报告，在后续数据处理中，将 转化为相对于 （）进行表述。分析结果 碳酸盐矿物元素地球化学碳酸盐矿物电子探针主量元素分析结果（表 ）显示：大尹格庄金矿中的碳酸盐矿物为菱铁矿和方解石（图 ）。两种菱铁矿的主量元素略有差别（图 ），其中 型菱铁矿的 含量较高，为 ，平均值为 ；型菱铁矿的 含量稍低，为 ，平均值为 。相比于 型菱铁矿，型菱铁矿具有较高的 含量，这可能与 型菱铁矿结晶时也发生了方解石的结晶有关，从而导致了该类菱铁矿相对贫 。方解石的主量元素差别不大（图 ），型方解石的 含量平均值为 ，含量平均值为 ，含量平均值为 ，含量平均值为 ；型方解石的 含量平均值为 ，含量平均值为 ，含量平均值为 ，含量平均值为 。碳酸盐矿物原位微区稀土元素分析结果（表 ）显示：两种菱铁矿的稀土元素配分曲线十分相似，型菱铁矿脉（）王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用表 大尹格庄金矿中碳酸盐矿物电子探针分析结果（）（）测点号 测点号 型菱铁矿脉 （）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）型菱铁矿脉 型方解石 岩石学报 ，（）：续表 测点号 测点号 型方解石脉 （）（）（）（）（）（）（）（）表 大尹格庄金矿中碳酸盐矿物的稀土元素分析结果（）（）样品类型测点号 （）（）（）型菱铁矿脉 （）（）（）型菱铁矿脉 型方解石 （）（）（）型方解石脉 （）注：（）的 为 ，比值为 ，平均值为 ，为 ，平均值为 （图 ）；型菱铁矿脉（）的 为 ，比值为 ，平均值为 ，为 ，平均值为 （图 ）；两种菱铁矿均表现为相对轻微富集 ，且大多数菱铁矿具有轻微的 负异常。两类方解石的稀土元素具有一定的差异，型方解石（）相对富集 ，其 为 ，比值为 ，平均值为 ，为 ，平均值为 （图 ）；型方解石脉（）轻微富集 ，其 为 ，比值为 ，平均值为 ，为 ，平均值为 （图 ）；两类方解石均具有明显的 正异常。碳酸盐矿物 含量分析对大尹格庄金矿中不同期次的菱铁矿、方解石以及地表变质基底岩石中的多种脉岩和大理岩进行 含量测试，其分析结果见表。型菱铁矿脉（）含量较高，为 ，型菱铁矿脉（）含量相对较低，为 王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用表 大尹格庄金矿的碳酸盐矿物、地表脉岩和大理岩的 含量分析结果（），（）样品类型样品号 样品类型样品号 大理岩 型菱铁矿脉 型菱铁矿脉 煌斑岩 型方解石脉 变质基底岩石中的方解石脉 辉绿岩 图 大尹格庄金矿中碳酸盐矿物球粒陨石标准化稀土元素配分图（标准化值据 ，）（，）；矿井中的 型方解石脉 含量相对较高，为 ，而在地表变质基底岩石中的方解石脉中，含量则低至 。碳酸盐矿物同位素地球化学 同位素地球化学分析结果见表 ，为了对比不同 岩石学报 ，（）：书书书表 大尹格庄金矿和地表岩石的碳酸盐矿物 和 同位素分析结果 样品类型样品号 （）（）（）（）（）（）（）型菱铁矿脉 型菱铁矿脉 型方解石脉 变质基底岩石中的方解石脉 大理岩 注：计算所采用参数：（，），（，），（）（，），（）（，），（），（）（，）碳酸盐矿物的同位素特征，本文采用 进行初始 比值和 （）的计算，大尹格庄金矿中菱铁矿脉的（）为 ，（）为 ，方解石脉的（）为 ，（）为 ，地表变质基底岩石中的方解石脉的（）为 ，（）为 ，大理岩的（）为 和 ，（）为 和 。同位素地球化学分析（表 ）表明，大尹格庄金矿中菱铁矿脉的 为 ，为 ，方解石脉的 为 ，为 ，地表变质基底岩石中的方解石脉的 为 ，为 ，大理岩的 为 ，为 。讨论 碳酸盐矿物与金成矿的关系前人将大尹格庄矿区金矿化划分为石英 钾长石 绢云母、粗粒黄铁矿 乳白色石英、烟灰色含金石英 细粒黄铁矿、含 多金属硫化物 石英和石英 碳酸盐等五个阶段（，），其中石英 黄铁矿阶段和含金多金属硫化物 石英阶段是主成矿期，而以方解石及菱铁矿为代表的碳酸盐矿物与石英和少量黄铁矿组成的细脉，常被认为是成矿作用结束的标志（，）。岩浆成因方解石通常具有较高的稀土含量（），而热液成因方解石稀土含量通常变化范围较大，但一般也不超过 （王登红等，）。另外，岩浆碳酸岩中的方解石的 比值一般 ，而热液方解石的 常小于 （，）。大尹格庄方解石（、）和菱铁矿（、）的平均稀土含量和 均较低，进一步说明大尹格庄金矿中菱铁矿、方解石均为热液成因。异常与流体物理化学条件（如温度、）的变化密切相关，高温、还原条件下，在流体中铕通常以 形式存在，而低温、氧化条件下，则主要以 形式存在（佘海东等，；郑方顺和宋国学，）。大尹格庄金矿中大多数菱铁矿具有轻微的 负异常，从 型浸染状方解石到 型方解石脉，方解石的 正异常越发明显。由于大尹格庄金矿中，型方解石脉穿插、切割菱铁矿脉十分常见，因此该矿床流体从早阶段到晚阶段，由相对还原向相对氧化的环境演化，同时在这一过程中，成矿流体温度的下降也是出现 正异常的重要原因。本次研究在大尹格庄金矿的菱铁矿和方解石中均发现了晶隙金和包体金（图 ，），说明菱铁矿和部分方解石也是载金矿物，因此碳酸盐矿物在金成矿过程中的作用不可忽视，不能简单归结为成矿作用结束的标志。前人测定大尹格王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用表 大尹格庄和地表岩石中碳酸盐矿物的 同位素分析结果 样品类型样品号 （）（）样品类型样品号 （）（）变质基底岩石中的方解石脉 型菱铁矿脉 型菱铁矿脉 大理岩 型方解石脉 图 大尹格庄金矿碳酸盐矿物 同位素图解数据来源：岩石圈地幔源区来自 ，；，；，；软流圈地幔源区来自 ，；来自 ，；华北克拉通来自 ，：（），（），（，）；（，）；，（）；（）庄金矿中黄铁矿的原位微区 含量为 （，），而本次测定的大尹格庄金矿的碳酸盐矿物中 含量达到 （表 ），与黄铁矿中的 含量相近，进一步说明碳酸盐矿物与 成矿作用具有十分密切的联系。碳酸盐矿物的物质来源如 同位素图解（图 ）所示，大尹格庄金矿中的菱铁矿脉和方解石脉的 同位素组成与胶东地区岩石圈地幔来源的岩石一致，均显示出 型富集地幔的源区特征。同位素分析结果（图 ）也表明，大尹格庄金矿中的菱铁矿具有明显的幔源特征。变质基底中的大理岩的 同位素，表现出明显的海相沉积碳酸盐岩的特征（图 ）。大尹格庄金矿中的方解石脉、变质基底岩石中的方解石脉具有相近的 同位素特征，明显区别于变质基底岩石中的大理岩，显示出幔源的特征，同时又受到围岩物质的影响。胶东巨量金的来源与运移 的来源一直是胶东金矿最受关注的问题之一，多年 岩石学报 ，（）：图 大尹格庄金矿碳酸盐矿物 同位素图解原始火成碳酸岩数据范围据 ，；胶东煌斑岩数据范围据刘建明等，；前人大尹格庄碳酸盐矿物 同位素数据来源于 ，（）；（）；（）以来众多学者对其持有多种不同的观点。胶东金矿的主要赋矿围岩为玲珑花岗岩、郭家岭花岗岩及前寒武纪变质基底（，；，），这些与金矿直接接触的围岩最初被认为是成矿物质最有可能的来源之一。二十世纪八、九十年代的众多研究表明，前寒武纪变质基底具有相对较高的 含量，所以多数学者认为这些变质基底就是胶东地区巨量 成矿物质的来源（，；，）。然而随着分析测试技术的发展，越来越多新的测试结果表明，前寒武纪变质基底中的 含量非常低，只有 （，），这表明变质基底提供 元素缺乏充足的证据。不过仍有学者认为，正是因为成矿作用对 的提取，导致了前寒武纪变质基底的低 含量（陈玉民等，）。也有学者通过对 、等元素的测试，认为前寒武纪变质基底的 严重枯竭，前寒武纪变质基底作为 来源相当困难（，）。据宋明春等（）资料，胶北地体 丰度的平均值为 ，具有较高的 背景值，晚中生代花岗岩的 含量平均为 ，是中国东部花岗岩的 倍以上。山王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用图 大尹格庄金矿碳酸盐矿物及胶东地区不同地质体的 含量新太古代胶东岩群；古元古代荆山群；新太古代马连庄序列基性 超基性岩；新太古代栖霞序列英云闪长岩质片麻岩；新太古代谭格庄序列片麻状奥长花岗岩；古元古代莱州序列基性 超基性岩；晚侏罗世玲珑序列花岗岩；早白垩世郭家岭序列花岗岩；早白垩世伟德山序列花岗岩；中生代基性脉岩；瑏瑡中生代中酸性脉岩；瑏瑢构造蚀变岩；瑏瑣郭家岭花岗岩中的角闪岩捕掳体；瑏瑤太古宙 片麻岩（露头）；瑏瑥太古宙胶东群（露头）；瑏瑦古元古代泥质麻粒岩（荆山群和粉子山群）；瑏瑧古元古代镁铁质麻粒岩（荆山群和粉子山群）；瑏瑨新元古代蓬莱群（沉积角砾岩）；瑏瑩大尹格庄金矿中的菱铁矿脉；瑐瑠大尹格庄金矿中的方解石脉 ；瑏瑡 ；瑏瑢 ；瑏瑣 ；瑏瑤 （）；瑏瑥 （）；瑏瑦 （）；瑏瑧 （）；瑏瑨 （）；瑏瑩 ；瑐瑠 东省地质调查院通过测试 件样品，计算出与金成矿有关主要地质单元的金含量平均值为：新太古代胶东岩群 ，新太古代栖霞 质片麻岩套 ，新太古代马连庄基性 超基性岩序列 ，古元古代荆山群 ，古元古代莱州基性 超基性岩序列 ，晚中生代基性脉岩 ，侏罗纪玲珑型花岗岩 ，白垩纪郭家岭型花岗闪长岩 ，白垩纪伟德山型花岗岩 （田瑞聪等，；王来明等，）（图 ）。本次研究开展了地表煌斑岩样品的 含量测试，其结果为 ，与前人测试结果相近。在晚中生代侵入岩中，玲珑型花岗岩、郭家岭型花岗闪长岩以及伟德山型花岗岩的金含量，与前寒武纪变质岩没有明显差异，而基性脉岩的金含量显著增高，表明基性脉岩是有利于提供成矿元素的地质体。大尹格庄金矿中菱铁矿的 含量为 ，方解石的 含量为 。将金矿中的碳酸盐矿物与矿区周边前寒武纪变质基底岩石中的方解石脉进行金含量对比，发现金矿中碳酸盐矿物的 含量远高于变质基底岩石中的方解石脉，说明大尹格庄金矿中的碳酸盐矿物可能是作为金的搬运介质存在的。我国学者早就注意到地幔物质与胶东金矿的潜在联系（刘辅臣等，）。（，）提出煌斑岩与金可能存在成因联系后，这一研究得到更多的关注（季海章等，；孙景贵等，；罗镇宽等，；范宏瑞等，；毛景文等，；汪在聪等，）。目前的认识主要基于如下几方面的研究结果：第一，金成矿作用在时空上与基性脉岩关系极为密切，野外地质关系和同位素年代学研究皆 岩石学报 ，（）：表明它们形成时间基本相同；第二，流体包裹体的成分与 等同位素研究表明，这些流体大多显示壳、幔混合特征，反映了地幔流体的加入；第三，含量测定发现，胶东地区的古老变质基底和中生代花岗岩均具有较低的 含量，但基性脉岩 的含量却显著增高。胶东地区基性岩浆活动强烈，区内基性岩脉广泛出露，大尹格庄矿井下见到基性岩脉的产出。胶东地区基性岩脉年龄为 ，与胶东金矿的年龄相近，同时拆离断层、变质核杂岩、崂山 型花岗岩也均形成于该时期，这些证据说明胶东地区在早白垩世为减压伸展环境。太平洋板块俯冲带来的挥发分也有利于岩石圈地幔的部分熔融，进而形成早白垩世基性岩浆。胶东地区基性岩的年龄不仅与金矿年龄相近，且有自西北向东南逐渐年轻的趋势，而胶东金矿的成矿年龄自西向东也逐步变年轻（，），这一现象被认为与太平洋板块的回转有关（邓军等，），同时也说明胶东金矿的形成与基性岩脉具有密切的关系，含金热液可能正是伴随基性岩浆活动运移至浅表的。在金成矿过程中，组分的参与是非常重要的。已有研究表明，除了广泛存在的碳酸盐矿物外，在 矿床的流体包裹体中很常见，表明它是一种重要的热力学成分（，）。通常认为，不会直接与 结合形成络合物，但可以控制流体 并诱导流体出溶（，）。在热液流体中以弱酸的形式电离，并作为 （）缓冲剂，这一过程可保持溶液中硫化氢（）处于最佳浓度（，）。另外，可能会导致不同金属的迁移率差异，当 含量从 增加到 时，流体中相应的 比降低了一到两个数量级（，），这可以解释为什么由富含二氧化碳的流体形成的大多数造山型金矿床，富含铁的硫化物（黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂），但通常没有明显的铜矿化。模拟实验还表明，在合适的围岩环境中，含 的流体将金沉积集中在较窄的距离和温度范围内，而无 的流体则在较大的距离范围内，但以较低的浓度沉淀金。前者更有可能形成有经济价值的金矿（，）。金矿成矿过程中 的来源有多种，至少包括以下几种：（）板片脱 ，其通量峰值发生在海沟后退和板块因大陆地壳中的熔体减弱而回转的时候；（）底垫玄武岩 沉积物的脱碳，在大陆地壳横向拉张区域发生，缓慢的汇聚速度导致主要来自玄武岩洋壳的 通量集中在 甚至更窄的区间；（）碰撞过程中的脱碳，此外相较于硫提供信息的多解性，释放可以作为产生巨大造山型金矿床的环境和流体来源的最佳指标（，）。因此，在金矿成矿过程及成矿物源研究中，示踪极为重要。根据本文的数据及前人的研究，大尹格庄金矿中菱铁矿和方解石显示出富集的 同位素特征，暗示其可能来自于富集的岩石圈地幔。现有的研究表明，该富集地幔明显受到古太平洋板块俯冲物质交代的影响，并在中生代发生了拆沉，可能是在拆沉过程中被释放出来的。古太平洋板块的俯冲对胶东深部岩石圈地幔的贡献可以分成：（）挥发分的加入；（）洋底沉积物的加入；（）洋壳物质的加入。其中洋壳物质的加入为胶东地区大规模金矿作用提供了物质基础，而另外两者则为金成矿作用提供了必要条件。俯冲洋壳脱水流体的加入（，；，；，），使得上覆富集地幔熔融形成富 流体的基性岩浆，该岩浆同时活化了地幔中的 （，）。综上所述，我们认为，胶东金矿的成矿物质及成矿流体来源于富集的大陆岩石圈地幔，富 流体则是伴随着基性岩浆活动运移至地壳中，发生流体出溶，最终含矿热液沿构造裂隙运移至地壳浅部形成巨量金矿。结论（）大尹格庄金矿中的菱铁矿脉的金含量为 ，与黄铁矿的金含量相近，方解石脉的金含量也达 ，且菱铁矿、方解石内部发育晶隙金、包体金，表明它们是重要的载金矿物，可以存在于主成矿期阶段。（）大尹格庄金矿中菱铁矿脉的 为 ，为 ，具有明显的幔源特征；方解石脉的 为 ，为 ，显示出幔源的特征，同时又受到围岩物质的影响；地表大理岩样品的 为 ，为 ，显示出明显的海相碳酸盐沉积的特征。（）大 尹 格 庄 金 矿 中 菱 铁 矿 脉 的（）为 ，（）为 ，方解石脉的（）为 ，（）为 ，结合稀土元素特征，据此推断碳酸盐组分起源于富集的岩石圈地幔。（）大尹格庄金矿成矿过程中存在富金的富 流体，它们参与了大陆岩石圈地幔的富集与熔融，与同时期的幔源基性岩浆一起，将地幔中的金沿伸展构造运移至地壳浅部并为金成矿提供物源。致谢成文过程中，吴福元院士对本文提出了许多建设性意见；审稿人对本文提出了十分宝贵的修改意见，提高了文章的质量；在此一并表示衷心的感谢！，：，（）：，（）：王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用 ，：，：，（）：，（）：（），（）：，（）：（），（）：（），（）：，（）：，：，（），：，：，：，（）：，：，（）：，：，（）：，（），（）：（），：，（）：（），（），（）：（），：，：，：，（）：？，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，：，（）：（），：，（）：，（）：，：，（）：，（）：（），：，（）：（），：，（），：，（）：，岩石学报 ，（）：，：，（）：，：，（）：，：，：，（）：（）：，（），：，（）：，（）：（），（）：（），（）：（），：，：，（）：，（）：（），（）：，（）：，（）：（），：，（），：？，：，：，（）：，（）：（），：，（）：（），：，（）（），（）：（），（）：，（）：，：，（）：（），（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：（）王天齐等：胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用？，（）：？，（）：，（）：（），（）：（），：，：，（）：（），（）：（），（）：（），（）：（）：（），（）：，：，：，（）：（），（）：（），（）：（），（）：（），（）：，：，（），：，：，（）：，：，（）：（），：，（，），（）：，：，（）：（），（），（）：（），：，（）：，：，：，（）：，：，（）：，（）：（），（）：（岩石学报 ，（）：），（）：（），（）：（），（），：，：，（）：（）：，（）：，：，（）：，（），（）：（），：，（）：，：，（）：，：，（）：（），（）：（），（）：，：，（）：，（），（）：（），：附中文参考文献陈衍景，赖勇，李超 胶东矿集区大规模成矿时间和构造环境 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