胶东三山岛金矿床巨斑花岗岩的形成时代、成因及对金成矿的启示

doi:10.11872/j.issn.1005-518.2024.05.164

黄金科学技术 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (5): 813-829.doi: 10.11872/j.issn.1005-518.2024.05.164

胶东三山岛金矿床巨斑花岗岩的形成时代、成因及对金成矿的启示

周晓萍^1,²(),宋明春³(),刘向东¹,闫春明¹,胡兆君¹,苏海岗¹,胡秉谦¹,周宜康¹

^1.山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队，山东威海 264209
^2.山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队，山东烟台 264000
^3.河北省战略性关键矿产资源重点实验室，河北地质大学地球科学学院，河北石家庄 050031

收稿日期:2024-06-04 修回日期:2024-07-25 出版日期:2024-10-31 发布日期:2024-09-19
通讯作者: 宋明春 E-mail:sddkzxp@126.com;mingchuns@163.com
作者简介:周晓萍（1989-），女，山东龙口人，工程师，从事岩石学和矿床学方面的研究工作。sddkzxp@126.com
基金资助:
国家自然科学基金NSFC-山东省联合基金项目“胶东深部金矿断裂控矿机理”(U2006201);河北省全职引进国家高层次创新型人才科研项目“冀北地区金成矿系统及深部找矿技术”(2023HBQZYCSB010);山东省地质矿产勘查开发局科技攻关项目“胶西北断裂系统及其与金成矿关系”(KY202208)

Formation Age，Petrogenesis，and Implications for Gold Mineralization of Giant Porphyritic Granite in the Sanshandao Gold Deposit in Jiaodong

Xiaoping ZHOU^1,²(),Mingchun SONG³(),Xiangdong LIU¹,Chunming YAN¹,Zhaojun HU¹,Haigang SU¹,Bingqian HU¹,Yikang ZHOU¹

^1.No. 6 Geological Team of Shandong Province Bureau of Geology and Mineral Resources, Weihai 264209, Shan-dong, China
^2.No. 3 Geological Team of Shandong Province Bureau of Geology and Mineral Resources, Yantai 264000, Shan-dong, China
^3.Hebei Key Laboratory of Strategic Critical Mineral Resources, College of Earth Sciences, Hebei GEO University, Shijiazhuang 050031, Hebei, China

Received:2024-06-04 Revised:2024-07-25 Online:2024-10-31 Published:2024-09-19
Contact: Mingchun SONG E-mail:sddkzxp@126.com;mingchuns@163.com

摘要/Abstract

摘要：

胶东地区三山岛金矿床的主要赋矿围岩是中生代玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩。通过对三山岛巨斑花岗岩进行岩相学、岩石地球化学和锆石U-Pb同位素年代学等研究，分析其地球化学类型、形成时代、岩浆源区及成因，讨论了成岩与成矿的关系。岩石地球化学特征表明：三山岛巨斑花岗岩的SiO₂、Al₂O₃和全碱（Na₂O+K₂O）含量较高；铝饱和指数A/CNK为1.34，属过铝质—钙碱性系列岩石；稀土元素含量较低，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损；岩石富集Rb、Sr、和Ba等大离子亲石元素，亏损Ta、Nb、P和Ti等高场强元素；岩石地球化学特征与富钠花岗岩和年轻的TTG（<3 Ga）相似。巨斑花岗岩的锆石U-Pb加权平均年龄为（127.05±0.41） Ma，属于早白垩世郭家岭期花岗岩。岩石中金丰度值较早前寒武纪变质岩系明显降低。综合研究认为，巨斑花岗岩是下地壳酸性岩浆与少量幔源基性岩浆混合作用的结果，形成于太平洋板块俯冲和华北克拉通破坏背景下的伸展构造环境，岩体中的钾长石巨晶是岩浆期后钾化作用的结果；具有较高背景金丰度的早前寒武纪变质基底岩石部分熔融过程中，地球化学元素重新调整，金质被活化、迁移，形成富金流体库，并产生贫金花岗岩；花岗岩快速侵位和地壳强烈隆升产生的拆离断层系统，以及钾化作用导致岩石体积膨胀而破裂，为成矿流体聚集和矿化富集提供了良好的物理圈闭空间。

关键词: 三山岛金矿, 巨斑花岗岩, 岩石地球化学, 锆石U-Pb年代学, 郭家岭期花岗岩

Abstract:

The primary host rocks of the Sanshandao gold deposit in the Jiaodong region are the Mesozoic Linglong granite and Guojialing granite.Through the application of petrographic analysis，geochemical assays，and zircon U-Pb geochronology，the geochemical classifications，formation ages，magma source regions，and petrogenesis of the granite were investigated.Additionally，the relationship between diagenesis and mineralization was examined.The geochemical characteristics of the rocks reveal a relatively high content of SiO₂，Al₂O₃，and total alkali （Na₂O+K₂O）.The aluminum saturation index （A/CNK） is 1.34，classifying these rocks within the Peraluminous-Calcium alkaline series.The concentration of rare earth elements （REE） is relatively low，with a relative enrichment of light rare earth elements （LREE） and a deficiency in heavy rare earth elements （HREE）.The rocks are enriched in large-ion lithophile elements （LILE） such as Rb，Sr，and Ba，while high field strength elements （HSFE） such as Ta，Nb，P，and Ti are notably deficient.The geochemical characteristics of the Sanshandao giant porphyritic granite are comparable to those of sodium-rich granites and young tonalite-trondhjemite-granodiorite （TTG） complexes （younger than 3 Ga）.The zircon U-Pb weighted average age of the giant porphyritic granite is determined to be（127.05±0.41）Ma，corresponding to the early Cretaceous Guojialing period granite.The gold concentration in the giant porphyritic granite is markedly lower compared to that in early Precambrian metamorphic rocks.Integrating these findings with prior research，it is inferred that the giant porphyritic granite predominantly comprises lower crustal acidic magma，with a minor contribution from mantle-derived basic magma，formed through magmatic mixing.The formation of the rock occurred within an extensional tectonic environment characterized by the subduction of the Pacific Plate and the destruction of the North China Craton.The presence of large feldspar crystals within the rock can be attributed to post-magmatic potassium mineralization.Additionally，Early Precambrian metamorphic rocks，which exhibit relatively high background values of gold abundance，undergo partial melting.During this process，geochemical elements are redistributed，leading to the activation and migration of gold，which results in the formation of a gold-rich fluid reservoir and the subsequent production of gold-poor granite.The rapid intrusion of granite，coupled with the detachment fault system induced by significant crustal uplift and potassium mineralization，collectively contributed to the initial expansion and subsequent rupture of rock volume.This process created an optimal physical trap space conducive to the accumulation and enrichment of ore-forming fluids.

Key words: Sanshandao gold deposit, giant porphyritic granite, geochemistry, zircon U-Pb geochronology, Guojialing period granite

中图分类号:

P618.51

周晓萍, 宋明春, 刘向东, 闫春明, 胡兆君, 苏海岗, 胡秉谦, 周宜康. 胶东三山岛金矿床巨斑花岗岩的形成时代、成因及对金成矿的启示[J]. 黄金科学技术, 2024, 32(5): 813-829.

Xiaoping ZHOU, Mingchun SONG, Xiangdong LIU, Chunming YAN, Zhaojun HU, Haigang SU, Bingqian HU, Yikang ZHOU. Formation Age，Petrogenesis，and Implications for Gold Mineralization of Giant Porphyritic Granite in the Sanshandao Gold Deposit in Jiaodong[J]. Gold Science and Technology, 2024, 32(5): 813-829.

图/表 12

图1

图2

表1

图3

图4

图5

图6

图7

表2

三山岛巨斑花岗岩锆石微量元素分析结果"

点号	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Nb	Ta	ΣREE	ΣLREE	ΣHREE	（Lu/Gd）_N	δEu	δCe	Nb/Ta
1	0.013	13.752	0.031	0.975	3.839	0.654	33.288	11.763	141.065	46.750	203.478	39.266	335.017	57.311	3.432	0.681	887	19	868	13.85	0.12	117.36	5.04
2	0.004	28.000	0.051	1.132	7.491	1.214	59.826	20.664	241.078	80.099	326.604	61.784	513.598	80.376	12.67	1.797	1 422	38	1 384	10.81	0.12	166.36	7.05
3	7.115	37.738	3.350	17.658	8.796	1.246	36.522	11.385	138.308	48.039	210.494	41.091	349.585	59.819	5.030	0.797	971	76	895	13.17	0.18	1.89	6.31
4	0.005	20.654	0.031	0.914	4.339	1.033	33.429	11.723	150.352	53.827	242.296	48.955	424.452	72.848	7.118	1.211	1 065	27	1 038	17.53	0.19	194.52	5.88
5	0.005	21.250	0.039	1.048	4.513	0.979	34.753	12.376	154.174	55.117	246.387	49.922	431.282	74.339	7.137	1.233	1 086	28	1 058	17.21	0.17	160.08	5.79
6	0.005	5.880	0.023	0.238	0.686	0.291	3.682	1.318	15.657	6.226	32.775	7.870	84.586	18.006	1.507	0.508	177	7	170	39.33	0.45	72.21	2.97
7	0.031	9.812	0.030	0.647	2.243	0.535	17.031	6.453	78.679	28.953	134.006	28.049	244.505	44.427	3.703	0.822	595	13	582	20.98	0.19	71.82	4.50
8	0.006	2.095	0.004	0.105	0.254	0.133	2.422	1.125	16.395	6.658	39.621	10.322	110.800	23.547	2.121	0.712	213	3	211	78.21	0.34	104.89	2.98
9	0.021	20.723	0.111	2.385	9.438	1.987	63.120	18.862	206.937	65.965	270.110	50.593	413.639	68.817	5.389	1.056	1 193	35	1 158	8.77	0.19	53.99	5.10
10	0.006	22.356	0.040	1.025	5.405	1.167	38.275	13.453	164.032	59.381	264.176	52.632	454.480	79.340	7.527	1.298	1 156	30	1 126	16.67	0.18	163.16	5.80
11	0.006	16.618	0.027	0.286	1.288	0.829	8.929	2.578	30.938	11.074	56.034	12.914	129.780	28.037	1.891	0.429	299	19	280	25.26	0.55	175.11	4.40
12	0.006	13.029	0.013	0.763	2.842	0.681	25.495	8.821	103.461	36.253	161.962	31.916	277.022	48.862	4.513	0.810	711	17	694	15.42	0.16	261.78	5.57
13	0.007	31.893	0.045	0.786	1.235	0.594	6.482	1.712	16.886	5.744	26.601	6.091	57.496	12.164	1.793	0.562	168	35	133	15.09	0.52	206.82	3.19
14	0.023	4.084	0.045	1.093	2.658	1.257	14.745	4.506	51.230	19.040	89.348	19.172	180.204	34.176	3.910	1.348	422	9	412	18.64	0.49	23.41	2.90
15	0.022	7.600	0.101	1.500	3.284	0.900	17.005	5.855	71.999	28.083	138.042	31.430	312.105	62.221	2.118	1.037	680	13	667	29.43	0.30	21.58	2.04
16	0.006	6.807	0.017	0.474	1.514	0.898	11.559	3.422	39.716	14.767	70.829	15.255	150.564	31.655	2.037	0.404	347	10	338	22.03	0.47	106.92	5.05
17	0.006	20.298	0.046	1.022	4.873	1.051	40.382	13.411	164.647	58.667	256.512	48.678	412.873	71.433	7.864	1.266	1 094	27	1 067	14.23	0.16	130.57	6.21
18	3.928	44.083	2.452	15.154	10.202	1.833	46.444	14.024	160.628	53.730	229.546	43.896	378.000	65.452	8.313	1.349	1 069	78	992	11.34	0.22	3.40	6.16
19	0.007	111.441	0.183	4.313	10.224	6.191	47.939	12.927	133.364	43.409	188.730	36.939	320.044	57.307	3.427	0.370	973	132	841	9.62	0.71	185.90	9.27
20	0.008	24.032	0.038	0.863	5.763	1.173	41.150	13.181	147.993	47.607	202.737	37.876	321.287	53.080	10.367	2.101	897	32	865	10.38	0.17	180.69	4.93
21	0.049	30.376	0.049	1.375	7.401	1.533	51.194	15.915	173.416	56.607	230.490	43.161	351.675	59.440	10.629	1.629	1 023	41	982	9.34	0.18	138.16	6.53
22	0.250	21.487	0.169	1.844	4.844	1.109	34.568	11.928	146.733	53.067	231.312	43.886	384.929	67.002	6.532	0.990	1 003	30	973	15.59	0.19	24.81	6.59
23	0.005	12.212	0.040	0.723	2.739	0.909	21.200	6.926	82.880	29.177	132.243	25.806	225.512	42.191	4.045	0.739	583	17	566	16.01	0.26	91.11	5.48
24	0.053	20.000	0.055	1.101	4.269	1.096	34.619	12.105	150.258	53.182	236.264	46.086	403.643	71.281	6.252	1.039	1 034	27	1 007	16.56	0.19	82.18	6.02
25	0.046	13.561	0.019	0.416	2.518	0.609	21.229	7.760	91.076	32.546	152.047	30.248	266.317	48.333	5.532	1.092	667	17	650	18.31	0.18	113.42	5.07
26	0.005	20.280	0.051	1.162	5.549	1.169	38.595	13.269	164.004	57.127	250.939	48.217	408.063	71.325	7.226	1.085	1 080	28	1 052	14.86	0.18	118.25	6.66
27	0.044	17.693	0.066	1.024	4.849	1.094	37.835	13.300	156.872	55.165	239.087	45.090	376.618	65.690	5.958	1.021	1 014	25	990	13.97	0.17	66.07	5.84
29	0.008	48.326	0.080	1.402	2.606	0.877	10.639	3.399	37.951	13.852	67.927	15.392	154.020	31.155	2.356	0.669	388	53	334	23.56	0.44	180.54	3.52

表2

表3

三山岛巨斑花岗岩LA-ICP-MS锆石 U-Pb年龄分析结果"

测试点编号	元素含量 /（×10^-6）		Th/U	同位素比值						年龄/Ma
	Th	U		²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²³⁵U		谐和度 /%
	Th	U		测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ	测值	2σ	测值	2σ	测值	2σ	谐和度 /%
1	183	564	0.3	0.0491	0.0221	0.1342	0.0222	0.0198	0.0062	107	110	126	2	128	5	99
2	279	774	0.4	0.0489	0.0204	0.1358	0.0193	0.0201	0.0080	134	91	128	2	129	5	99
3	86	285	0.3	0.0509	0.0853	0.1352	0.0550	0.0199	0.0109	-53	163	127	3	128	12	99
4	102	355	0.3	0.0460	0.0305	0.1271	0.0299	0.0200	0.0084	-44	145	128	2	121	7	95
5	106	367	0.3	0.0465	0.0304	0.1271	0.0286	0.0198	0.0075	-59	156	127	2	121	7	96
6	14	81	0.2	0.0494	0.0672	0.1592	0.0627	0.0237	0.0137	-141	318	151	4	148	17	98
7	44	170	0.3	0.0471	0.0522	0.1260	0.0479	0.0195	0.0130	-180	264	125	3	120	11	96
8	9	145	0.1	0.0525	0.0367	0.1742	0.0374	0.0240	0.0097	194	178	153	3	162	11	94
9	184	491	0.4	0.0502	0.0268	0.1357	0.0271	0.0195	0.0073	143	135	125	2	129	7	97
10	98	316	0.3	0.0521	0.0315	0.1431	0.0302	0.0199	0.0094	217	141	127	2	135	8	94
11	146	424	0.3	0.0492	0.0260	0.1343	0.0254	0.0198	0.0070	95	136	126	2	128	6	99
12	54	200	0.3	0.0490	0.0419	0.1357	0.0417	0.0202	0.0096	-7	214	129	2	129	10	100
13	87	31	2.8	0.1362	0.0125	6.9611	0.0094	0.3686	0.0091	2 181	40	2 022	32	2 105	17	96
14	30	176	0.2	0.0482	0.0404	0.1584	0.0410	0.0235	0.0186	9	214	150	5	149	11	99
15	75	280	0.3	0.1792	0.0082	11.1776	0.0105	0.4534	0.0054	2 642	28	2 410	22	2 536	20	95
16	39	186	0.2	0.0506	0.0313	0.1395	0.0315	0.0200	0.0100	220	125	128	3	132	8	96
17	132	435	0.3	0.0482	0.0207	0.1294	0.0181	0.0195	0.0087	70	105	125	2	123	4	99
18	273	586	0.5	0.0468	0.0246	0.1282	0.0240	0.0198	0.0059	-8	114	127	1	122	6	97
19	444	721	0.6	0.0497	0.0230	0.1399	0.0205	0.0205	0.0082	190	109	131	2	133	5	98
20	484	1 140	0.4	0.0482	0.0190	0.1327	0.0181	0.0200	0.0045	76	92	128	1	126	4	99
21	447	920	0.5	0.0474	0.0194	0.1326	0.0185	0.0203	0.0061	54	101	129	2	126	4	98
22	124	358	0.3	0.0484	0.0306	0.1327	0.0315	0.0198	0.0078	38	148	126	2	126	7	100
23	101	320	0.3	0.0499	0.0304	0.1376	0.0299	0.0199	0.0087	137	154	127	2	131	7	97
24	98	282	0.3	0.0494	0.0310	0.1364	0.0311	0.0200	0.0087	81	161	128	2	129	8	99
25	96	381	0.3	0.0479	0.0273	0.1298	0.0261	0.0196	0.0089	59	140	125	2	124	6	99
26	149	466	0.3	0.0489	0.0335	0.1377	0.0274	0.0204	0.0176	122	134	130	5	131	7	100
27	149	459	0.3	0.0456	0.0248	0.1244	0.0247	0.0197	0.0066	-79	126	126	2	119	6	94
29	233	235	1.0	0.1638	0.0051	9.7485	0.0047	0.4301	0.0031	2 494	17	2 306	12	2 411	9	96

表3

图8

图9

参考文献 0

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胶东三山岛金矿床巨斑花岗岩的形成时代、成因及对金成矿的启示

Formation Age，Petrogenesis，and Implications for Gold Mineralization of Giant Porphyritic Granite in the Sanshandao Gold Deposit in Jiaodong

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样品编号	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	TFe₂O₃	MnO	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	P₂O₅	烧失量	总量	σ	Mg^#	A/CNK	A/NK
GJL	73.83	0.16	15.14	0.82	0.02	0.32	0.08	4.93	2.78	0.04	1.25	99.37	1.93	44	1.34	1.36
样品编号	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Rb	Ba
GJL	9.37	16.06	1.87	6.70	1.19	0.32	0.80	0.10	0.46	0.08	0.21	0.03	0.20	0.03	101.59	410.18
样品编号	Th	Nb	Ta	Pb	Sr	Nd	Sm	Hf	Ti	Y	Yb	ΣREE	δEu	δCe	（La/Yb）_N	Au
GJL	2.24	2.91	0.19	2.16	108.92	6.70	1.19	3.21	932.04	2.83	0.20	37.41	0.94	0.89	32.03	0.410