胶东焦家金矿床钾长石成因及成矿意义

覃祚焕，魏超，梁文飞，张良

(中国地质大学,地球科学与资源学院,北京 100083)

焦家金矿产于山东省著名的招-掖金矿带内，其大地构造单元属于华北地台胶辽台凸鲁东地盾的西缘；基底为前寒武纪变质岩系。矿床围岩普遍发生了蚀变，其中红化(微细粒赤铁矿浸染长石、石英等矿物)和钾化(钾长石化、绢云母化)是两种重要的围岩蚀变[1]。红化在脆性破裂集中的地方表现明显(断裂带中有利于铁的富集与氧化)。钾化中的钾长石化则较难确定，因为作为金矿围岩的花岗岩本身钾长石就很发育，因此很难确定在金矿化蚀变带中的钾长石是原花岗岩中的钾长石还是金矿化热液期的钾长石。目前对该矿床的研究主要集中在找矿模型预测[2-5]、成矿流体特征[6]及构造演化[7-9]、宏观蚀变分带[10，11]等方面，对矿体及围岩中钾长石的成因类型及成矿意义缺少必要的讨论。该文在前人研究基础上，着重于钾长石化过程中钾长石的显微镜下结构及化学成分特征，并探讨了钾化阶段与成矿有关流体的性质及演化特征。

1 矿床地质特征

焦家金矿受控于黄县-掖弧形断裂中段的焦家断裂(图1)。该断裂长12km，宽100～300m，走向NE 10°～40°，倾向NW，倾角20°～45°，呈开阔的舒缓波状。矿体赋存在断裂下盘破碎蚀变的玲珑花岗岩中。

图1 焦家金矿床112勘探线剖面图(据山东省地质六队资料修编)1—黑云母花岗岩；2—矿体；3—黄铁绢英岩化花岗岩；4—黄铁绢英岩；5—钾化红化花岗岩；6—绢英岩化斜长角闪岩；7—斜长角闪岩；8—焦家主断裂；9—岩性界线

矿床的主要地质特点是构造岩的围岩蚀变异常强烈。主要蚀变类型有钾长石化、硅化、绢英岩化、黄铁矿化、碳酸盐化及绿泥石化。蚀变依据距主断层的远近及强弱划分为4个带：以黄铁绢英岩为中心，向两侧依次为黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带、黄铁绢英岩化花岗岩带和钾化红化花岗岩带(也称“红化”带)，各带特征见表1。

2 样品及分析方法

研究以钾化红化花岗岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩为主要对象。样品均采自-190～-230m中段。挑选有代表性的样品送廊坊市地科勘探技术服务有限公司磨制0.03mm的光薄片，薄片镜下观察，在中国地质大学(北京)开放实验室Leica-DM4500P高级偏光显微镜下完成。通过镜下观察初步区分蚀变岩中的原生钾长石、高温热液钾长石、低温热液钾长石，对其分别进行电子探针分析。电子探针实验在中国地质大学(北京)电子探针实验室完成，仪器型号EPMA-1600，加速电压15KV，电流20nA，束斑为5μm。

表1 焦家金矿不同蚀变带特征(据庞绪成，2005)

3 分析结果

3.1 显微镜下特征

原生钾长石：中粗粒，单偏光下呈灰色，正低突起，灰白色干涉色，与热液钾长石镜下特征极为相似。这种钾长石是原花岗岩中的钾长石，是在岩浆结晶过程中形成。蚀变带中的原生花岗岩多数已蚀变为绢云母，可见钾长石假象。

高温热液钾长石：灰色，粗粒板状，灰白色干涉色；可见新生的钾长石交代原花岗岩中的钾长石和斜长石，呈现各种交代残余结构，包括包含结构、港湾结构、岛屿结构、反应边结构等。大多数长石都发生了不同程度的蚀变(图2)。

图2 各种交代残余结构

低温热液钾长石：他形细粒粒状，单偏光下呈灰色，正低突起，正交镜下呈Ⅰ级灰白干涉色，常与石英共生，并且与石英接触边缘较平直，可见卡氏双晶(图3)。此类钾长石表面干净，较少发生绢云母化蚀变。

图3 低温热液钾长石与石英共生

3.2 化学成分特征

对钾化红化花岗岩、片麻状黑云母花岗岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩中的高温热液钾长石、原生钾长石、低温热液钾长石进行电子探针分析。测试样品共6件，其中高温热液钾长石测点3个，原生钾长石测点2个，低温热液钾长石测点4个，结果分别见表2、表3、表4。

表2 焦家金矿高温热液钾长石化学成分电子探针分析结果w(B)/10-2

中国地质大学(北京)电子探针室分析(下同)

表3 玲珑岩体中未蚀变的钾长石化学成分电子探针分析结果w(B)/10-2

表4 焦家金矿低温热液钾长石化学成分电子探针分析结果w(B)/10-2

表2反映了高温热液钾长石与原生钾长石的TiO2，Al2O3，FeO，NiO，K2O，Na2O，MgO组分质量百分含量变化范围有着显著差异。高温热液钾长石中K2O，TiO2，NiO组分含量明显高于原生钾长石中对应组分，原生钾长石中含一定量的Al2O3，FeO，MgO，CaO，Na2O组分，而高温热液钾长石较少含有或几乎不含该组分(表5)。

表5 焦家顶金矿原生钾长石与高温热液钾长石主要成分对比

表3反映了高温热液钾长石相对于原生钾长石来说富K，Ti，Ni，贫Al，Fe，Mg，Ca，Na。表明热液蚀变流体富K，Ti，Ni，在钾长石化水-岩反应过程中原岩Al2O3，CaO，Na2O，FeO，MgO组分被带出，FeO，MgO部分与Al2O3作用形成绿泥石，部分与流体中的CO2结合形成碳酸盐。与此同时，富K流体还作用于原生斜长石、黑云母使其蚀变形成绢云母、绿泥石。

成矿期形成的低温热液钾长石成分见表4，其组成较简单，几乎不含钙长石分子，钠长石分子含量多数小于6%，一般为3%，而且低温热液钾长石的成分与未蚀变的玲珑岩体即片麻状黑云母花岗岩中的钾长石成分Or86.9Ab13.0[12]相差较大，表现为钠长石含量较低。说明了钾长石化过程中，发生了K+的代入，Na+，Ca2+带出的作用。

4 讨论

4.1 钾长石化流体性质的探讨

焦家金矿中较早出现的围岩蚀变类型是钾长石化。钾长石蚀变类型和强度与流体性质关系密切[13-17]。王玉荣等[18]对钾交代成矿模拟实验显示，碱性流体对斜长石蚀变形成钾长石有利。交代过程中K+置换斜长石中Ca2+和Na+。

在碱性条件下钾交代斜长石反应式如下：

3CaAl2Si2O8+NaAlSi3O8+3K+→3KAlSi3O8+Ca2++3Na++2CaO+2Al2O3

由钾化蚀变岩在矿区大面积分布，并结合前述高温热液钾长石的电子探针结果，可以得出焦家金矿床早期的热液性质为富K+、贫Na+，Ca2+流体。这与前人对该区流体包裹体[19，20]、蚀变岩整体元素变化[10，11]的分析结果是一致的。

4.2 高温热液钾长石成因及成矿意义

高温热液钾长石形成于早期的钾长石化阶段，颗粒粒径相对较大，可见各种交代残余结构，主要分布在钾化红化花岗岩带中。钾长石化是高温碱性条件下形成的[21]，而高温热液钾长石就是在此阶段形成的，因此可以得出高温热液钾长石也是在高温碱性条件下(这也解释了高温热液钾长石颗粒粒径相对较大的原因)形成的，通过新生的钾长石交代原花岗岩中的钾长石和斜长石来实现，其实质是富钾流体中的K+交代长石中Ca2+和Na+。

钾交代蚀变过程中金活化转移实验研究表明：一般自然金在氧化条件下溶解，还原条件下沉淀；钾长石化过程中Au活化，在弱酸或弱碱介质中迁移，经过多次的反应作用，最后到黄铁矿表面稳定下来富集成矿[22]。并且前人[19]研究表明金元素在钾长石化花岗岩中释出强烈。据此可以认为，在钾长石化阶段，富K+流体不仅使主要含金源区——胶东变质岩的Au活化迁移[6]，而且还可能使原花岗岩中Au活化迁移，释放出来的Au+很可能向矿化富集区迁移，成为矿体的部分金来源。

4.3 低温热液钾长石成因及成矿意义

此类钾长石形成于成矿期，伴随着绢英岩化而产生。其含量较少，颗粒粒径较小，与石英共生，或呈浸染状分布在斜长石的裂隙中。前人在胶东矿集区的傅家金矿床中也发现了类似的钾长石[1]。焦家金矿中的低温热液钾长石是主成矿期温度较低的条件下[20]，通过热液中的K+取代了钠长石中的Na+形成的，其实质是一种钾化。

K+是热液中的配阴离子保持稳定的重要阳离子，当K+从热液中大量析出时，金的配阴离子的稳定性便遭到破坏，导致金的沉淀[1]。因此可以得出，由于在成矿阶段的部分钾长石化，造成热液中的K+减少，并且由于温度降低[20]，致使金元素大量沉淀，形成主要的矿体。这就是此类钾长石所赋存的黄铁绢英岩化花岗岩带控制了焦家金矿床主矿体分布的原因所在(图1)。

5 结论

(1)焦家金矿床存在三种成因类型的钾长石：原生钾长石(岩浆成因)、高温热液钾长石、低温热液钾长石。

(2)焦家金矿床早期的引发钾长石化的热液性质为富钾流体，富钾流体使金元素发生活化迁移，为后期的成矿作用奠定了较好的基础。

(3)焦家金矿床的主成矿阶段由于低温热液钾长石的形成以及温度降低等因素的影响，使金元素大量沉淀富集，形成了焦家金矿床的主矿体。

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