胶东夏甸金矿床成因:流体包裹体及同位素证据
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Genesis of Xiadian Gold Deposit in Jiaodong:Evidence from Fluid Inclusions and Isotopes
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通讯作者:
收稿日期: 2020-09-01 修回日期: 2021-01-26 网络出版日期: 2021-05-28
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Received: 2020-09-01 Revised: 2021-01-26 Online: 2021-05-28
作者简介 About authors
李逸凡(1986-),女,山东昌乐人,博士研究生,从事地质工程及岩土学等教学科研工作
关键词:
Keywords:
本文引用格式
李逸凡, 李洪奎, 韩学林, 耿科, 张玉波, 陈国栋.
LI Yifan, LI Hongkui, HAN Xuelin, GENG Ke, ZHANG Yubo, CHEN Guodong.
夏甸金矿床是产于胶东地区招远—平度断裂带中段的大型金矿床,深部尚有较大的金矿找矿潜力。招平、三山岛和焦家断裂带是胶东著名的三大控矿、容矿构造带,这三大断裂带已累计查明金金属量4 000余吨(李洪奎等,2016,2019)。胶东地区巨量金的成矿聚集效应吸引了众多地质科学研究者的关注,前人从成矿大地构造环境、动力学背景、成矿条件、成矿作用和成矿物质来源等多维度对胶东地区金矿进行了探讨(邓军等,1999;毛景文等,2003;李洪奎等,2011,2013,2016,,2017,2019;宋明春等,2015,2018;陈衍景等,2004;翟明国等,2001;李俊健等,2011;刘连登等,2002),丰富和提高了胶东金矿的研究程度。
国内外学者研究指出,胶东金矿的形成与克拉通破坏和中生代强烈的构造—岩浆事件有关(李洪奎等,2016,2019;于学峰等,2012;杨立强等,2014;Li et al.,2014;邓军等,2006; Goldfarb et al.,2013;Peccerillo et al.,2004)。对于金成矿物质的来源,研究人员试图通过岩石、矿物、矿石地球化学、矿物成因学、同位素构成和包裹体等保存的成矿地质环境的各种地球化学信息揭示相关成矿作用过程(毛景文等,2005;范宏瑞等,2005)。研究人员从矿床地质、矿床地球化学、矿物学、岩石地球化学(李逸凡等,2014;吴迪,2016;于昆等,2014)、流体包裹体(穆太升等,2001)及成因矿物学(陈光远等,1987;陈辉等,2018;李胜荣,2012;王枫,2012)等方面对胶东地区典型金矿床(焦家、三山岛、玲珑、大尹格庄和夏甸金矿床等)进行了大量研究,阐述了胶东金矿的成矿特征,认为夏甸金矿中Au、Ag、W和Cu等元素具有强烈的富集,而Bi、Mo、As、Pb和Zn等元素富集程度相对较低,矿床中S同位素组成与基底岩系、壳源型花岗岩中的S同位素组成相似,铅为古老的异常铅,δ34S值范围为+4.2‰~+10.9‰。但这些成果大多是针对浅表金矿体的研究,而对于深部金矿体的包裹体和同位素研究相对较少。
本文以山东招远夏甸金矿床深部-740~-820 m的金矿石中包裹体和稳定同位素为研究对象,通过对夏甸金矿床赋矿断裂带——招平断裂带中蚀变花岗碎裂岩和矿石等包裹体以及S、H、O同位素进行研究,探讨夏甸金矿床在形成过程中金矿成矿流体的组成、性质和金属矿物沉淀的温度、压力、氧化—还原条件等,进而探讨成矿物质来源,为夏甸金矿床成因探讨提供地球化学资料支撑。
1 成矿地质背景及矿床特征
1.1 成矿地质背景
招远夏甸金矿床产于胶西北金矿集中区内,大地构造位置处于华北板块东南缘胶北地块之胶北隆起之招远—平度断裂带中段(图1)。区内出露地层有太古宇、古元古界、新元古界、中生界和新生界,岩浆岩为太古宙TTG质花岗岩、古元古代中基性侵入岩、新元古代二长花岗岩、三叠纪花岗岩、中侏罗世文登花岗岩、晚侏罗世斑状二长花岗岩、早白垩世郭家岭花岗闪长岩和伟德山花岗岩以及中生代中酸性岩脉,其中中生代花岗岩与金矿关系密切。区内NNE向和NE向断裂十分发育,其次为NW向和EW向断裂。前寒武纪变质地层及变质变形的侵入岩类构成该地区的结晶基底,中、新生代盖层及侵入岩组成的二元结构是该区主要表层结构特征,克拉通破坏、地壳减薄及强烈构造岩浆活动是胶东地区金矿成矿的主要地质背景(李洪奎等,2016,2019)。
图1
图1
夏甸金矿床大地构造位置图
1.新生界;2.中生界;3.新元古界;4.古元古界;5.太古宇;6.早白垩世伟德山花岗岩;7.早白垩世郭家岭花岗闪长岩;8.晚侏罗世中细粒二长花岗岩;9.中侏罗世文登花岗岩;10.三叠纪花岗岩;11.新元古代二长花岗岩;12.古元古代中基性侵入岩;13.太古宙TTG质花岗岩;14.中酸性岩脉;15.地质界线、角度不整合界线及平行不整合界线;16.断层;17.大型原生金矿;18.中型原生金矿;19.小型原生金矿
Fig.1
Geotectonic location map of Xiadian gold deposit
1.2 矿床特征
夏甸金矿床赋存于招远—平度断裂带(简称招平断裂)中段强烈蚀变的花岗质碎裂岩和英云闪长质碎裂岩中,赋矿岩石以蚀变的花岗质碎裂岩为主。招平断裂带是沿着玲珑花岗岩与胶东基底岩系的接触带经多期次构造叠加而产生发展起来的一组断裂组合(林文蔚等,2000;李逸凡等,2019),总体走向14°(走向在5°~50°之间),倾向SE,倾角为21°~58°,被近EW向和NW向后期构造错断。带内岩性主要为花岗质碎裂岩和绢英岩化碎裂岩,其次为断层泥和角砾岩,偶见少量糜棱岩和压性构造透镜体,以压扭性为主,并有多期不同力学性质显示。碎裂岩在带内广泛发育并连续成带,通常以挤压形成的断层泥为主裂面的发育标志,以此向两侧,其带内岩石的碎裂程度、蚀变强度和矿化程度逐渐降低。主裂面上盘向外依次为碎粒岩带→碎裂岩带→胶东岩群斜长角闪岩;主裂面下盘向外依次为糜棱岩带→碎粒岩带→碎裂岩带→碎裂状岩带→节理密集带→正常二长花岗岩。主裂面下盘发育的黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩是金矿体的赋存场所,在断裂带拐弯处和倾角由陡变缓处易形成富矿体或大矿体。夏甸金矿产于招平断裂带内黄铁绢英岩中,黄铁矿化、黄铁绢英岩化和硅化是其主要蚀变类型(马伟东等,2015;李逸凡等,2019)并构成矿体。
矿区范围内共圈定Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ和Ⅶ等矿体群,大小矿体28个,矿化类型为黄铁绢英岩化碎裂岩、黄铁绢英岩和多金属硫化物石英脉。矿体无论在走向还是倾向上均具有舒缓波状的分支复合和膨胀尖灭再现等特征(图2)。黄铁绢英岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩构成矿体,亦有赋存在碎裂花岗岩中的细网脉状矿体。单矿体长40~720 m,倾斜延深354~1 200 m,厚度为0.56~10.50 m,具特大型金矿床规模。矿石类型为含黄铁绢英岩化碎裂岩型。根据矿石建造、构造演化特点和矿石矿物成分、结构构造等特点,将夏甸金矿成矿过程划分为石英(Ⅰ)、石英—黄铁矿(Ⅱ)、多金属硫化物(Ⅲ)和石英—碳酸盐岩(Ⅳ)4个成矿阶段。
图2
图2
夏甸金矿床544勘查线地质剖面图
1.晚侏罗世玲珑二长花岗岩;2.新太古代英云闪长岩;3.斜长角闪岩;4.碎粉岩;5.绢英岩化花岗质碎裂岩;6.黄铁绢英岩;7.花岗质碎裂岩;8.闪长玢岩;9.断层泥及断裂面;10.地质界线;11.金矿体;12.片麻理
Fig.2
Geological profile of 544 exploration line of Xiadian gold deposit
夏甸金矿床-740~-820 m中段的Ⅶ号矿体以黄铁绢英岩型金矿化为主要特点,严格受招平主断裂控制。黄铁绢英岩型金矿化的矿石为浸染状含金黄铁绢英岩,呈灰—灰绿色,自形—半自形粒状结构,块状构造,与上部金矿体相比,该类矿石含黄铁矿较少且矿化类型单一,典型矿物组合为黄铁矿+石英+绢云母,浸染状构造,说明随着深度的增加,矿体矿化类型趋于简单。
2 流体包裹体研究
2.1 样品采集与测试分析
本文研究所采集的样品为夏甸金矿床-740~ -820 m中段Ⅶ号矿体的金矿石,岩性分别为黄铁绢英岩、黄铁矿石英脉和黄铁矿化网脉状石英脉,对矿样进行了流体包裹体显微测温和成分分析。矿样制作流程为:选择有代表意义的标本经初加工粘片后,进行粗磨—细磨—精磨—抛光成包裹体双面抛光片,所挑选单矿物石英和黄铁矿颗粒纯度高,不含连生体和杂质矿物,对于个别含有不同期次石英的样品,对透明石英和灰白色石英分别进行了挑选和分类,单矿物样品的纯度均不低于98%,所挑选的测试样品质量均大于100 mg。
样品分析由核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。流体包裹体测试仪器为Linkam THMS600型冷热台,测试依据为《矿物流体包裹体温度的测定》(EJ/T1105-1999),测试外部环境温度为26 ℃,湿度为50%;样品编号为7035。包裹体成分采用LABHR-VIS LabRAM HR800型仪器分析,测试外部环境温度为25 ℃,湿度为50%,Yag晶体倍频固体激光器,波长为532 μm,扫描范围为100~4 200 cm- 1。
为了使所测的包裹体具有代表性,在确定主矿物成矿期次和生长关系后,对主矿物中的包裹体进行观察,选择具代表性的包裹体进行鉴定和测量。
2.2 流体包裹体岩相学
夏甸金矿区矿石主要为黄铁矿化脉石英和黄铁绢英岩。
图3
图3
含金黄铁矿石英脉流体包裹体显微照片
(a)被黄铁矿包围的石英中含较多两相和三相H2O-CO2包裹体;(b)流体包裹体大小一般为5~10 μm,呈浑圆、椭圆、豆荚和负晶形等形状;(c)混浊—半透明石英(QzI),含有极细小的单液相、两相H2O±CO2包裹体,大小多在3 μm以下;石英(QzII)裂隙中分布有富气相、富液相H2O±CO2包裹体和单液相H2O包裹体,大小多为1~5 μm;(d)混浊—半透明石英的放大照
Qz-石英;Py-黄铁矿;Ser-绢云母
Fig.3
Micrograph of fluid inclusion containing gold ore vein
2.3 流体包裹体类型
本次研究共发现5类包裹体,均产于石英中。
(1)液相包裹体(Ⅰ型):此类包裹体占比较多,气液比在10%~45%之间,主要集中在10%~15%之间。在石英脉内包裹体较为发育,成群成带分布,以成群分布为主。包裹体大小主要集中在5~15 μm之间,主体为无色透明纯液体包裹体,其次为无色—灰色的富液体包裹体,无色—浅灰色的H2O-CO2三相包裹体较少。
(2)二相液体包裹体(Ⅱ型):此类包裹体占比较少,气液比在45%~66%之间,主要集中在50%~60%之间。
(3)H2O-CO2三相包裹体(Ⅲ型):在本次研究中有较多的Ⅲ型H2O-CO2三相包裹体,主要为
(4)气体包裹体(Ⅳ型):属于较常见的包裹体类型,气液比大于50%,有时甚至达90%,常沿愈合的裂隙成群分布,且常与含子矿物的包裹体共存,或者单独成行成群产出。呈灰色—深灰色的富气体包裹体和呈深灰色的纯气体包裹体是该类包裹体的发育特征,有时只含气相和液相,有时在气相中含有子矿物相,但都均一到气相包裹体范畴。
(5)含子矿物包裹体(Ⅴ型):这类包裹体较少见,多在富液体包裹体或富气体包裹体中存在,由气相、液相和子矿物组成,子矿物为岩盐等或未知矿物。
2.4 流体包裹体测温
流体包裹体和热液蚀变矿物记录了深部流体温度与流体组分信息,代表了成矿时液体的理化条件。夏甸金矿区流体包裹体显微测温、盐度和压力统计结果列于表1。
表1 夏甸金矿床流体包裹体显微测温、盐度和压力统计结果
Table 1
分析 编号 | 岩矿名称 | 矿化阶段 | 赋存矿物 | 类型 | 大小 /μm | 气液比/% | Th,CO2/℃ | Th,tot/℃ | 盐度[w(NaCl)]/% | 压力/MPa | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
范围 | 均值(n) | 范围 | 均值(n) | 范围 | 均值(n) | 范围 | 均值(n) | |||||||
XD011 | 黄铁矿化石英脉 | Ⅲ | Qz | H | 2×4~6×12 | 5~35 | 90~221 | 152(25) | 1.4~13.5 | 8.18(25) | ||||
H-C | 6×12 | 10~15 | 28.6 | 151 | 12.81 | 285 | ||||||||
XD012 | 矿化石英脉 | Ⅲ | Qz | H | 2×4~6×13 | 5~80 | 119~254 | 176(26) | 1.23~14.8 | 7.89(26) | ||||
XD019 | 矿化石英脉 | Ⅲ | Qz | H | 2×4~5×14 | 5~80 | 120~260 | 170(19) | 1.02~6.45 | 3.96(21) | ||||
XD023 | 矿化石英脉 | Ⅲ | Qz | H | 2×4~6×9 | 10~90 | 141~268 | 185(21) | 0.43~13.45 | 3.19(21) | ||||
CJ003 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | Qz | H | 2×4~6×10 | 10~15 | 105~238 | 190(30) | 3.52~14.06 | 6.31(30) | ||||
CJ006 | 黄铁矿化石英脉 | Ⅲ | Qz | H | 2×5~6×14 | 10~15 | 119~241 | 185(26) | 5.71~6.45 | 6.12(26) | ||||
H-C | 4×8~6×10 | 30 | 27.0~28.8 | 27.9(2) | 242~265 | 253(2) | 7.61~7.78 | 7.75(2) | 247~281 | 264(2) | ||||
CJ007 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | Qz | H | 2×4~4×5 | 10~15 | 201~257 | 229(21) | 0.43~4.44 | 2.71(21) | ||||
CJ008 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | Qz | H | 2×3~5×7 | 10~20 | 131~195 | 163(15) | 3.71~6.20 | 5.1(15) | ||||
H-C | 3×5 | 50 | 30.2 | 294 | 7.61 | 215 | ||||||||
CJ009 | 金属硫化物 石英脉 | Ⅲ | Qz | H | 2×3~4×6 | 10~35 | 90~259 | 179(18) | 4.80~6.59 | 5.91(18) | ||||
H-C | 5×7 | 20 | 29.3 | 250 | 5.72 | 246 | ||||||||
CJ011 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | Qz | H | 2×5~5×6 | 10~80 | 125~281 | 188(18) | 4.98~8.66 | 6.07(18) | ||||
H-C | 3×4 | 40 | 30.4 | 395 | 7.61 | 349 | ||||||||
CJ013 | 黄铁矿化石英脉 | Ⅲ | Qz | H | 2×5~4×8 | 10~25 | 159~218 | 192(21) | 3.52~9.44 | 5.47(21) | ||||
H-C | 3×5~4×8 | 20~60 | 25.9~30.8 | 28.1(3) | 224~298 | 256(3) | 3.58~6.79 | 5.08(3) | 127~397 | 264(3) |
夏甸金矿包裹体类型以富液体包裹体占主体,其次为富气体包裹体,其形态规则;少部分为H2O-CO2三相包裹体,形态亦规则;少量为含子矿物三相包裹体或三相包裹体。包裹体大小一般为(3×5)μm~(6×14)μm,多集中在4 μm×6 μm,其气液相比一般为10%~15%,部分达30%~60%,高者可达70%~80%,其均一相态95%为液相,含CO2水溶液包裹体升温后通常CO2相逐渐缩小而完全均一为水溶液相,少量因CO2相膨胀而水溶液相消失达到完全均一。
(1)均一温度:夏甸金矿床流体包裹体的均一温度大多介于90~298 ℃之间,主要分布在140~280 ℃之间,其算术平均均一温度为200 ℃。从不同矿化岩石类型(图4)来看,无论是含金多金属硫化物石英脉,还是黄铁绢英岩,成矿的均一温度均在120~290 ℃之间,主要变化范围集中在140~240 ℃之间,算术平均均一温度为200 ℃,这应是成矿的主期温度。当然在不同的构造流体物理化学环境中,温度的降低对流体状态和演化有着重要的控制作用。
图4
图4
不同矿石类型均一温度直方图
Fig.4
Histogram of uniform temperature of different ore types
不同成矿阶段的温度变化(表1)显示:第Ⅱ成矿阶段113个测温数据的加权平均值为223 ℃,而第Ⅲ成矿阶段204个测温数据的加权平均值为189 ℃,说明随着成矿阶段的推进金质沉淀成矿的温度是逐渐下降的,这与夏甸金矿的实际成矿阶段的划分相一致。
(2)盐度:盐度由核工业北京地质研究院分析测试研究中心在流体包裹体显微测温检测报告中给出,未提交原始测试数据,本文直接引用其测试结果。夏甸金矿包裹体的盐度[w(NaCl)]介于0.5%~15.0%之间,主要分布在1.0%~7.0%之间(图5)。含金黄铁矿化(多金属硫化物)石英脉中包裹体盐度具有贯通性,即从低到高均有显示,说明尽管盐度是同一个数量级变量,但随着成矿作用从早期到晚期,含金黄铁矿化(多金属硫化物)石英脉金质的沉淀作用始终是发生的,黄铁矿和石英是与金矿化关系最密切的矿物之一,也是研究金质沉淀最重要的载体矿物。黄铁绢英岩中包裹体盐度含量变化范围为0.5%~11.0%,且集中在3.5%~6.5%之间,说明与金质沉淀有关的黄铁绢英岩化的盐度是中低盐度,低盐度更有利于金质的沉淀析出。在夏甸金矿中,由于花岗岩化交代荆山群而残留的角闪质岩石经构造作用后形成角闪片岩和角闪糜棱岩,而后经矿化蚀变形成黄铁矿化绿片岩金矿石,说明角闪质岩石较花岗质岩石更不易交代蚀变,因而其盐度集中在较低的盐度区间(1.0%~3.5%),显示一种后期或晚阶段的矿化蚀变现象。
图5
图5
夏甸金矿床不同矿石类型盐度直方图
Fig.5
Salinity histogram of different ore types in Xiadian gold deposit
夏甸金矿床含金黄铁矿化(多金属硫化物)石英脉流体包裹体的盐度大多介于0.5%~15.0%之间(图6),有3个间断分布区,分别为0.5%~8.0%、8.5%~11.0%和12%~15%,其频数比为71∶9∶20,可能代表了中低盐度、中等盐度和中高盐度3个盐度变化区间,间接反映了成矿阶段与不同盐度的内在联系。
图6
图6
夏甸金矿床含金硫化物石英脉盐度直方图
Fig.6
Salinity histogram of quartz veins containing gold-bearing sulfide in Xiadian gold deposit
不同成矿阶段的盐度值是不同的。根据表1的数据统计结果,第Ⅱ成矿阶段113个盐度数据的加权平均值为5.75%,而第Ⅲ成矿阶段204个盐度数据的加权平均值为5.34%,说明随着盐度的降低,金质的沉淀速度加快,因为在夏甸金矿中第Ⅲ成矿阶段的矿石含金更高。
(3)压力:对于不均一捕获的包裹体所反映的成矿流体是利用CO2气、液相和H2O三相包裹体温度压力进行估算的,如测得Th H2O-CO2的温度为342 ℃、Th CO2温度为31.1 ℃,并由此获得不同的密度,获得这2个包裹体的等容线相交点即为H2O-CO2三相包裹体的压力值。夏甸金矿床成矿时的压力介于61~541 MPa之间,平均压力为321.5 MPa。就岩(矿)石而言,钾化花岗岩包裹体测试成矿压力变化范围为235~438 MPa,平均压力为344 MPa,与黄铁矿化石英脉和黄铁绢英岩包裹体测试压力相比为最大(表2)。黄铁矿化石英脉(含富硫化物石英脉)和黄铁绢英岩包裹体测试成矿压力变化范围为65~452 MPa,平均压力为234 MPa,基本代表了成矿时的压力。黄铁绢英岩包裹体测试成矿压力变化范围为65~541 MPa,平均压力为293 MPa,与黄铁矿化石英脉和钾化花岗岩包裹体测试压力相比,尽管其压力平均值较低,但其变化范围最大且包括了所测压力的最大值和最小值,说明黄铁绢英岩蚀变过程的压力是最宽泛的,或者说黄铁绢英岩化从高压到低压均能发生。结合均一温度测量结果中其温度变化范围也是最宽泛的这一事实可知,黄铁绢英岩化蚀变从高温高压到低温低压是全过程发生的,这也很好地解释了无论蚀变岩型金矿还是石英脉型金矿甚至是富硫化物石英脉型和滑脱型金矿,都普遍发生黄铁绢英岩化,因为这种蚀变对温度压力的适应范围非常广泛。
表2 夏甸矿区不同矿石类型压力统计
Table 2
矿床名称 | 岩矿石名称 | 压力/MPa | 资料来源 |
---|---|---|---|
夏甸金矿 | 黄铁矿化石英脉 | 281,247 | 本文 |
黄铁矿黄铜矿化石英脉 | 281,247,397 | 本文 | |
黄铁绢英岩 | 346,335,344,118,248,71,65,121,124,441,452,215 | 本文 | |
黄铁矿化条带状角闪绿片岩 | 432,539 | 本文 | |
钾化碎裂花岗岩 | 433,438,437,327,321,319 | 本文 | |
玲珑金矿 | 钾化花岗岩 | 350,235,240 | 王炳成(1994) |
玲珑金矿Ⅰ | 黄铁矿石英脉 | 521 | 杜心君等(1988) |
玲珑金矿Ⅱ | 硫化物石英脉 | 329 | 杜心君等(1988) |
玲珑金矿Ⅲ | 灰色石英脉 | 246 | 杜心君等(1988) |
玲珑金矿Ⅳ | 石英方解石脉 | 153 | 杜心君等(1988) |
台上金矿 | 黄铁绢英岩 | 541 | 杜心君等(1988) |
通过对比上述不同岩矿石类型的形成压力可知,钾化花岗岩形成的压力最大,黄铁矿化石英脉次之,黄铁绢英岩最小,说明成矿物质是从压力较高的区域围岩向压力较低的断裂蚀变带运移的,同时也说明黄铁绢英岩化过程是在较为开放的体系中进行的。
不同成矿阶段的压力有所不同,尽管本次测量的数据量较少(第Ⅱ成矿阶段17个,第Ⅲ成矿阶段7个),但数据反映出的趋势是明显的。根据数据统计结果,第Ⅱ成矿阶段17个样品的平均压力为298 MPa,而第Ⅲ成矿阶段7个样品的平均压力为264 MPa,说明随着成矿阶段的推进,压力是逐渐降低的。
2.5 流体包裹体拉曼光谱研究
研究区内包裹体类型主要有
包裹体的物质成分主要是CO2、CH4和H2O,且以CO2和H2O占比最多(图7),含少量CH4和子矿物包裹体。对于CH4的存在,是成矿期热液原生形成的还是在热液运移过程中从地壳围岩中带入的,尚有待进一步研究。
图7
图7
夏甸金矿包裹体拉曼分析图谱
(a)1 281、1 384峰为CO2,2 912峰为CH4,3 433峰为H2O;(b)、(c)1 279、1 384峰为CO2
Fig.7
Raman analysis map of inclusion in Xiadian gold deposit
3 稳定同位素研究
3.1 分析方法
表3 夏甸金矿Ⅶ号矿体H、O同位素分析结果
Table 3
样品编号 | 矿石类型 | 成矿阶段 | 测试对象 | δD矿物/‰ | 温度/℃ | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
XD-wd-1 | 黄铁绢英岩 | Ⅲ | 石英 | -105.7 | 175 | -49.92 | 11.9 |
XD-wd-2 | 黄铁绢英岩 | Ⅲ | 石英 | -113.8 | 240 | -58.02 | 11.3 |
XD-wd-4 | 黄铁矿化石英脉 | Ⅴ | 后期石英 | -118.2 | 240 | -62.42 | 11.1 |
XD-wd-5 | 黄铁绢英岩 | Ⅲ | 石英 | -129.0 | 240 | -73.22 | 12.2 |
XD-wd-6 | 绢英岩化花岗质碎裂岩 | Ⅱ | 石英 | -102.0 | 240 | -46.22 | 10.7 |
DY-wd-1 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 石英 | -110.3 | 240 | -54.52 | 12.4 |
DY-wd-2 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 石英 | -108.7 | 240 | -52.92 | 10.4 |
DY-wd-4 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 石英 | -109.0 | 240 | -53.22 | 12.4 |
DY-wd-5 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 石英 | -113.4 | 240 | -57.62 | 11.1 |
表4 夏甸金矿Ⅶ号矿体S同位素分析结果
Table 4
样品编号 | 矿石类型 | 成矿阶段 | 测试对象 | δ34SV-CDT/‰ |
---|---|---|---|---|
XD-wd-1 | 黄铁绢英岩 | Ⅲ | 黄铁矿 | 8.1 |
XD-wd-2 | 黄铁绢英岩 | Ⅲ | 黄铁矿 | 8.0 |
XD-wd-3 | 黄铁绢英岩 | Ⅴ | 黄铁矿 | 7.3 |
XD-wd-4 | 黄铁矿化石英脉 | Ⅲ | 黄铁矿 | 6.8 |
XD-wd-5 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 黄铁矿 | 7.5 |
DY-wd-1 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 黄铁矿 | 7.1 |
DY-wd-2 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 黄铁矿 | 6.9 |
DY-wd-3 | 黄铁绢英岩化花岗质 碎裂岩 | Ⅱ | 黄铁矿 | 6.3 |
DY-wd-4 | 黄铁绢英岩 | Ⅱ | 黄铁矿 | 6.8 |
DY-wd-5 | 黄铁绢英岩 | Ⅲ | 黄铁矿 | 6.0 |
3.2 H、O同位素
夏甸金矿区Ⅶ号矿体金矿石中的石英具有非常接近的δD矿物值,其变化范围为-102‰~-129‰,换算后的
图8
由图8可知,毛景文等(2005)的数据点主要投在原生岩浆水范围内靠近变质水线的位置;刘玄等(2011)的数据点主要投在原生岩浆水和变质水线的外侧,呈现向大气降水演化的趋势;卢焕章等(1999)的数据点主要投在原生岩浆水的下方,所有投点数据主要围绕原生岩浆水的区间范围波动;夏甸金矿成矿流体在成矿期显示为岩浆水外侧的变质水范围,可能与岩浆交代变质基底岩系有关,但总体分布在岩浆水边界附近。结合前人资料分析,夏甸金矿成矿期是由变质岩交代而成的岩浆水,成矿后期向高岭石风化线和雨水线演化,后期有大气降水参与进来的趋势。
3.3 S同位素
夏甸金矿床黄铁矿δ34SV-CDT值集中在+6‰~ +8.1‰之间,变化范围较窄。毛景文等(2005)发表的δ34S数据如下:三山岛金矿床(3个样品)介于 +11.2‰~+11.9‰、仓上金矿床(4个样品)介于 +11.7‰~+12.5‰、焦家金矿床(5个样品)介于 +10.1‰~+12.29‰、望儿山金矿床(5个样品)介于 +8.5‰~+8.9‰、邓格庄金矿床(4个样品)介于 +8.8‰~+9.6‰、蓬家夼金矿床(5个样品)介于 +9.9‰~+11.3‰、发云夼金矿床(5个样品)介于 +10.7‰~+11.1‰。刘玄等(2011)研究得到大庄子金矿床(6个样品)δ34S值介于+7.9‰~+11.3‰。侯明兰等(2004)研究得到河西金矿床(5个样品)δ34S值介于+7.5‰~+8.5‰。张连昌等(2001)发表的δ34S数据如下:玲珑花岗岩(12个样品)介于+6.1‰~ +10.1‰、胶东岩群(5个样品)介于+7.2‰~+7.6‰。这与前人(李洪奎等,2016;王义文等,2002)对胶东地区金矿床S同位素组成以变异小和富集34S为特征的研究结果相一致,说明胶东金矿中黄铁矿的S同位素组成具有相似性(图9),以富集重硫为特征。
图9
4 讨论
4.1 流体包裹体特征和成矿流体性质
夏甸金矿床属于典型的蚀变岩型金矿,在井下不易区分成矿前脉体。本次工作所采样品代表主成矿期(Ⅱ+Ⅲ阶段)的黄铁绢英岩石英多金属细(网)脉状,只有一个样品的石英碳酸盐与多金属硫化物石英脉共存,代表Ⅲ+Ⅴ阶段成矿,因此乳白色石英中的次生包裹体代表了主成矿期(Ⅱ+Ⅲ阶段)和成矿后(Ⅲ+Ⅴ阶段)流体。
包裹体中的物质成分是相关地质过程的密码(卢焕章等,2004),反映了成矿流体地球化学信息,为研究成矿物质的流体提供了依据。夏甸金矿床内包裹体类型以富液相包裹体为主,其次为富气相包裹体及少部分H2O-CO2三相包裹体,其形态规则,偶见含子矿物三相包裹体。包裹体大小一般在(3×5)μm~(6×14)μm之间,多集中在4 μm×6 μm,其气液相比一般为10%~15%,部分达30%~60%,高者可达70%~80%。其均一相态95%为液相,
4.2 成矿流体来源
夏甸金矿床是产于招远—平度断裂带下盘、沿着玲珑花岗岩与胶东基底岩系接触带分布的大型金矿床,前人主要利用H、O同位素、包裹体及微量元素地球化学等进行成矿流体来源判别并对其进行了论述(吴迪,2016;穆太升等,2001)。本次夏甸金矿矿石中的石英
胶东地区金矿中S同位素组成受其产出的地质构造环境相制约,矿床和围岩中δ34S值均以富集重硫为特征,与典型的深源硫或岩浆来源硫有显著差别。考虑到胶东金矿的产出环境与玲珑交代—重熔型花岗岩关系密切,而玲珑花岗岩是原地、半原地交代重熔胶东基底岩系(包括胶东岩群、太古宙TTG、荆山群和粉子山群等)的产物,从基底岩系、花岗岩到金矿床中S同位素组成的高度一致性来分析,胶东金矿集区矿石中硫的主要来源最可能是交代—重熔岩浆硫并在后期有天水硫的补给。
4.3 矿质来源
流体包裹体和稳定同位素对研究成矿物质来源具有一定的指导借鉴作用,但必须与成矿的地质构造环境相结合。H、O同位素证据及前人的研究工作(李洪奎等,2016;李士先等,2007)表明,夏甸金矿成矿流体来自区内大面积广泛发育的重熔型玲珑花岗岩的交代—重熔作用产生的岩浆期后热液水,并在成矿后期有大气降水的加入,硫源主要来自太古宙变质结晶基底的重熔岩浆作用。关于夏甸金矿成矿物质来源问题,笔者认为在中生代克拉通破坏和岩石圈减薄诱发软流圈上涌,并受控于郯庐超壳断裂的共同影响,引发由新太古代胶东岩群、TTG岩系和古元古代荆山群、粉子山群组成的结晶基底发生大规模交代—重熔作用,形成原地—半原地交代重熔S型玲珑花岗岩,岩浆分异出富CO2的热液流体携带着成矿物质沿玲珑花岗岩与基底岩系形成的构造薄弱带(剪切带)上升、迁移,在招远—平度断裂带较浅部位的氧化—还原界面发生水—岩反应,形成蚀变岩型金矿,而CO2-H2O两相不混溶液相的分离是氧化—还原界面发生金矿成矿作用的流体捕获。
5 结论
(1)夏甸金矿床赋存于招远—平度断裂带中段强烈蚀变的花岗质碎裂岩和英云闪长质碎裂岩中,赋矿岩石以蚀变的花岗质碎裂岩为主,黄铁绢英岩是金的主要载体,成矿作用可划分为4个阶段。
(2)夏甸金矿包裹体类型以富液相包裹体为主,其次为富气相包裹体和H2O-CO2三相包裹体,气液相比一般为10%~15%,
(3)成矿流体H、O同位素特征表明,
(4)夏甸金矿床在流体包裹体特征、成矿流体性质、成矿流体来源和矿化机制具有独特性,但是其成矿流体与胶东地区其他矿床相比具有相似的性质和相同的来源,暗示胶东金矿大成因机制的统一性。
http://www.goldsci.ac.cn/article/2021/1005-2518/1005-2518-2021-29-2-184.shtml
参考文献
Genetic mineralogy of Xiadian gold deposit,Zhaoyuan,Shandong
[J].,(
Chemical composition of rutile in Shangzhuang and Xiadian gold deposits,Jiaodong
[J].,
Metallogenic time and tectonic setting of the Jiaodong gold province,eastern China
[J].,
A summarization of the gold metallogenic system and its evolution in Jiaodong gold province
[J].,(
Tectonic evolution and metallogenic system dynamics—A case study of Jiaodong gold deposit concentration area
[J].,
Study on the material composition and mineralization of gold deposit in Zhaoye area
[R].
Fluid evolution and large-scale gold metallogeny during Mesozoic tectonic transition in the eastern Shandong Province
[J].,
The dilemma of the Jiaodong gold deposits:Are they unique?
[J].,
Geochemical characteristics of lead and sulfur isotopes in west Penglai Hexi gold deposit,Jiaodong
[J].,
Discussion about gold ores mineralization of collision-type orogeny in the east of Shandong
[J].,
The Mesozoic magmatic activities framework in Jiaodong area-SHRIMP chronology recording of single particle zircon
[J].,
Study on the orogenic type gold deposits in eastern Shandong Province
[J].,
Study on metallogenic age of gold deposits in Jiaodong area of Shandong Province
[J].,
Geodynamic environment of Mesozoic granites and large-ultra-large gold deposits in Jiaodong
[J].,
Genetic Mineralogy
[M].-
The trace element characteristics of Dayingezhuang gold deposit and their geological significance
[J].,
Study on compression-extensional tectonic environment formed by Jiaodong gold deposit in Shandong Province
[J].,
Active properties and age of Zhaoyuan-Pingdu fracture zone
[J].,
Two geodynamic settings for mineralization in Jiaodong gold metallogenetic region
[J].,
Study on ore-forming fluids and stable isotopes in Dazhuangzi gold deposit,Jiaodong province
[J].,
Characteristics of ore-forming fluids in Linglong gold deposit,Shandong Province
[J].,
A comparison study on mineralization characteristics in Dayingezhuang and Xiadian gold deposits,eastern Shangdong Province
[J].,
The relationship between mantle-derived and gold ore-formation in the eastern Shandong Peninsula:Evidences from D-O-C-S isotopes
[J].,
Geodynamic background of Mesozoic large-scale mineralization in north China and adjacent areas:Enlightenment from the precise dating of metal deposits
[J].,
Study on the genesis and emplacement mechanism of gold bearing fluids in Xiadian gold mine,Zhaoyuan City
[J].,
Sr-Nd-Pb-O isotopic evidence for decreasing crustal contamination with ongoing magma evolution at Alicudi Volcano (Aeolian Arc,Italy):Implications for style of magma-crust interaction and for mantle source compositions
[J].,
Characteristics of ore-forming fluid in Dayingezhuang gold deposit,Zhaoyuan,Shandong Province
[J].,
Late Mesozoic theron-extension structure and its dynamical background of eastern Shandong
[J].,
Discovery of super-large gold deposits in the northern waters of Sanshandao,Jiaodong,China
[J].,(
Hydrogen and oxygen isotope geochemistry of Jiaodong gold deposit
[J].,
Study on Genetic Mineralogy and Deep Prospect of Pyrite in Dayingezhuang Gold Mine,Jiaodong
[D].
Geochemistry of tectonic isotope—Sulfur isotope restudy in Jiaodong gold deposit
[J].,
Geochemical Characteristics and Genesis of Gold Deposits of Xiadian,Shandong
[D].
Mesozoic gold mineralization system in Jiaodong
[J].,
Characteristics and geological significance of main and trace elements in Xiadian gold deposit
[J].,(
Study on the coupling of tectonic thermal events and gold mineralization in Yanshanian period,Shandong Jiaodong ore-gathering area
[J].,
Large scale gold deposit assemblage and large-scale mineralization in Jiao-dong
[J].,(
Sulfur and lead isotopic geochemistry in the north margin of the Mesozoic Jiaolai basin gold deposit in Shandong Province
[J].,
山东招远夏甸金矿的成因矿物学研究
[J].,(
胶东上庄与夏甸金矿床金红石化学成分标型特征研究
[J].,
胶东矿集区大规模成矿时间和构造环境
[J].,
胶东矿集区金成矿系统组成与演化概论
[J].,(
构造演化与成矿系统动力学——以胶东金矿集中区为例
[J].,
招掖地区金矿床物质组分和成矿作用研究
[R].
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].,
胶东蓬莱河西金矿床铅、硫同位素地球化学特征
[J].,
胶东地区燕山期岩浆活动及其构造环境——来自单颗锆石SHRIMP年代学的记录
[J].,
山东鲁东碰撞造山型金矿成矿作用探讨
[J].,
山东胶东地区金矿成矿时代研究
[J].,
胶东中生代花岗岩及大型—超大型金矿床形成的地球动力学环境
[J].,
成因矿物学
[M].-
招远大尹格庄金矿微量元素特征及其意义
[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,
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[J].,(
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[J].,
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[D]..
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[J].,
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[D]..
胶东中生代金成矿系统
[J].,
夏甸金矿床主、微量元素特征及其地质意义
[J].,(
山东胶东矿集区燕山期构造热事件与金矿成矿耦合探讨
[J].,
胶东大型黄金矿集区及大规模成矿作用
[J].,(
山东中生代胶莱盆地北缘金矿床硫铅同位素地球化学
[J].,
/
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