胶东金矿集中区大规模成矿的原因分析

2014-03-20褚福贺岳婷徐方张运勋胡社荣

山东国土资源 2014年2期

褚福贺，岳婷，徐方，张运勋，胡社荣

(1.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京 100083;2.天津市地质调查研究院，天津 300191)

胶东地区以约0.3%国土面积占有全国约25%的黄金储量和产量，是我国金矿资源主要密集区，并以玲珑—焦家式金矿而享誉全球[1]。胶东地区处于滨太平洋成矿带西部大陆边缘活动带，为太古宙—元古宙花岗岩-绿岩带发育地区，是地壳构造运动、变质作用、岩浆作用和成矿作用多旋回发育地带(杨敏之等，1996)。长期以来，众多研究者先后在此开展了大量研究，取得了丰硕成果，然而关于胶东金矿集中区形成的主导因素产生了不同的观点，即：①郯庐断裂活动[1]；②板块的碰撞[2]；③中国东部岩石圈减薄的壳幔过程[3]，④地幔热柱活动[4]。通过对大量资料的分析和研究，该文提出关于胶东金矿集中区形成的主导因素并探讨了金矿大规模形成的原因。

1 胶东金矿的特征及大规模成矿时间

金矿床的类型和空间展布特征对成矿的主要因素的分析起到指示性意义。胶东金矿床类型主要有3种：一是石英脉型；二是破碎带蚀变岩型；三是石英脉型和破碎带蚀变岩型过渡类型[5]。

1.1 矿床的空间展布特征

1.1.1 矿床的分布与中生代花岗岩的相关性

胶东地区在中生代岩浆活动强烈，侵入岩非常发育，其中最主要的有玲珑型花岗岩、栾家河型花岗岩和郭家岭型花岗岩，金矿的分布与花岗岩在空间上有密切的相关性。据调查，胶东大部分的金矿床分布于花岗岩体内部或花岗岩与围岩的接触带上。例如，玲珑、阜山大型金矿床和灵山沟中型金矿床产于玲珑花岗岩中；焦家、新城、界河、河东和北截金矿床产于郭家岭型花岗闪长岩内部或郭家岭型花岗闪长岩与玲珑型花岗岩的接触带；招远南部的大尹格庄、夏甸和旧店金矿床均赋存于滦家河型花岗岩内或花岗岩与前寒武纪变质岩的接触带上。

1.1.2 矿床的分布与断裂构造的关系

胶东地区断裂构造发育，金矿床的分布与断裂构造有非常密切的关系。矿体分布于NNE向和NE向断裂带内，严格受到断裂带的控制(图1)。沿断裂走向、倾向转弯部位或构造交会部位是矿体的有利赋存部位[6]。在平面上，矿床沿断裂带呈串珠状分布。如玲珑金矿的矿脉分布和产状受NNE向破头青断裂带及其次级断裂构造控制；三山岛、仓上大型金矿床赋存于三山岛-仓上断裂中；焦家断裂控制了焦家、新城等大型金矿床的分布；招(远)-平(度)断裂中赋存有夏甸、大尹格庄等金矿。

1.2 胶东金矿大规模形成的时间

玲珑金矿主成矿期成矿时代为121.6Ma[7]，胡八庄金矿的成矿时代为(126.5±5.6)Ma[8]。综合胶东各个矿区金矿成矿时代的资料(表1)，金矿的成矿年代都集中在110～130Ma之间，因此胶东金矿大规模成矿作用的高峰为110～130Ma。

图1 胶东地区侵入岩分布与金矿的关系图1—第四系；2—中生界；3—震旦期；4—古元古界；5—燕山晚期侵入岩；6—燕山早期郭家岭超单元；7—印支期侵入岩；8—震旦期侵入岩；9—震旦期玲珑超单元；10—晋宁期侵入岩；11—吕梁期侵入岩；12—阜平-五台期栖霞超单元；13—地质及不整合界线；14—实测及推测断层；15—玲珑超单元岩体交代中心；16—岩体超覆方向；17—金矿床及矿化点

矿床测定矿物测定方法年龄/Ma资料来源玲珑西山玲珑西山焦家焦家焦家灵山沟马家窑马家窑水云母RlrSrKArRlrSrRlrSrKArRlrSrRlrSrKAr115.0±3.7110.0±2.0105.0±7.088.1±1.0106.0±2.0115.0±5.0135.1±5.2120.0±2.0骆万成伍勤生1987东风玲珑西108脉玲珑破头青绢云母RlrSr71.86±9.6100.28±3.7580.67±0.23吕古贤等1993玲珑西108脉玲珑九曲界河灵山沟马家窑乳山绢云母RlrSr100.74±3.58111.38±2.8146.52±2.29188.94±4.24106.14±4.92113.31±4.43张振海等1994乳山微斜长石蚀变岩石绢云母RlrSr112.31±3.31121.30±5.87101.78±3.40张振海等1994金牛山绢云母RlrSr80.6±6.0李宇峰1987玲珑金矿矿石RbSr120.0～122.5杨进辉等2000乳山锆石SHRIMP117±3.0胡芳芳等2004胡八庄金矿绢云母RbSr126.5±5.6蔡亚春等2011

2 胶东地区构造背景分析

胶东矿集区位于胶北地体上，该地体西以郯庐断裂为界与鲁西地体相隔，南邻中生代盆地-胶莱坳陷，东南部以五莲-荣成断裂为界与苏-鲁超高压带相接。胶东金矿集中区所属的中国东部活动大陆边缘自中生代开始的科迪勒拉型((海)沟-(火山)弧体系)逐渐向西太平洋型(沟-弧-盆(边缘海)体系)演化和转变的过程。华北东部在中生代前后动力学机制发生过重大转折[9]。

中生代早期，华北古陆南北边缘的碰撞造山作用趋于结束，因此SN向的挤压构造体制向中生代中期—新生代的近EW向伸展构造体制转变，古生代近EW向的构造线方向转变为NNE向为主的中生代构造线方向[10]。与此同时，岩石圈剧烈减薄，华北东部古生代岩石圈厚达200km左右[11]，而到了新生代华北东部岩石圈的厚度不会超过80km，研究表明，新生代该区岩石圈地幔具有大洋型岩石圈地幔特征[12]。该区在中生代期间消失了有大约120km厚的岩石圈，表明在中生代曾发生过大规模的地幔上涌和岩石圈减薄[10]。

郯庐断裂带是华北地区最主要的断裂带，该断裂带活动最强的是其中段的沂沭断裂带，平移活动最显著时期在110～150Ma之间，高潮期在平移活动的晚期，持续12～18Ma，平移错开距达460～740km，平均平移速度1.06cm/a，高潮期可达4～6cm/a，大约90～120Ma期间是应力和活动状态转变的过渡时期，这也是胶东金矿的主成矿期[1]，因此，郯庐断裂带与胶东金矿的形成亦有密切的关系。

胶东金矿集中区岩浆活动频繁，具有多期多旋回的特点，主要可以分为3个岩套，即新太古代-古元古代早期TTG岩套；中生代壳源交代-深熔花岗岩套及燕山晚期壳-幔混源同熔花岗岩套。其中与胶东西部(招远金矿集中区)的金矿床有密切空间关系，是壳源交代-深熔花岗岩，包括：片麻状黑云母花岗岩(玲珑型花岗岩)、似斑状花岗闪长岩(郭家岭型花岗岩)和中粗粒二长花岗岩(栾家河型花岗岩)[12，13]。

表2 胶东地区中生代主要侵入岩同位素年龄

由表2可知，玲珑花岗岩的侵入时代为160～150Ma，郭家岭花岗岩侵入时代为130～126Ma。

玲珑花岗岩分布在招远北部、莱州东部，呈NE走向带状分布，与区域构造线方向基本一致，与胶东岩群变质岩系呈混合交代接触[14]。玲珑花岗岩虽然分布广泛，但并无明显的岩相分带现象，岩性不均匀，岩石类型繁多，尤其暗色矿物含量和结构构造差异甚大。郭家岭花岗闪长岩一般是以小岩株分布于栖霞复背斜的北翼，大致呈EW向展布，出露于玲珑花岗岩及胶东岩群变质岩系中，与玲珑花岗岩和胶东岩群呈侵入接触和渐变过渡关系。上已述及，从金矿空间展布来看，金矿床(点)多集中分布于郭家岭花岗岩的内外接触带和玲珑花岗岩中[15]。玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩常常是金矿的直接围岩，与金矿有密切的联系。

3 金矿的成矿作用

3.1 金质来源

关于矿源层，存在较大的争论，但它对金矿的成因等一系列的研究，却是至关重要的。胶东金矿床的矿源问题至今没有统一的认识。有人强调胶东岩群作为矿源层，有人认为矿源来自于地幔，甚至有人认为不存在金的矿源层。经过对不同岩石建造金丰度的研究表明，胶东岩群正变质岩的原岩建造——太古宙拉斑玄武岩为含金初始矿源岩，新太古代胶东岩群古元古代荆山群、粉子山群变质岩为中间矿源岩，燕山期玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩为成矿物质直接来源的主要供给者——直接矿源岩[16]。

3.2 成矿过程

胶东地区在中生代构造活动强烈，岩石圈减薄，多期岩浆发育，与此同时，郯庐断裂带也活动强烈，研究表明，胶东地区的NE和NNE向断裂为郯庐断裂的分支或次级断裂(卢焕章，徐嘉炜)，胶东地区NE和NNE向的张性断裂发育(表3)，为金矿的形成提供了运移通道和容矿空间。构造活动为金矿的形成提供了所需的条件，根据测量统计的节理数据，编制成节理玫瑰花图(图2)。

表3 节理统计(倾向∠倾角)

图2 节理等密度图，倾向、走向玫瑰花图，倾角直方图

随着岩石圈的减薄，岩石圈底部存在着大量的拆沉、熔融，初始矿源岩大规模重熔，在元素的分异过程中Au大量富集，为大规模金矿的形成提供了物质基础，在此之后的燕山期的岩浆活动形成了玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩，岩浆活动为含矿热液的运移提供了热源。

在深部的被花岗岩加热了的成矿流体，沿着剪切带及次一级构造上升。这种流体在石英大脉中可见到相分离作用和围岩蚀变作用，这2个作用使流体中的金、硫化物等沉淀下来。在蚀变岩型金矿中主要是由成矿流体与花岗岩在相对细小的、密集的裂隙中进行相互作用，形成了蚀变带和金的矿化[12]。从而形成了花岗岩体内部或花岗岩与围岩的接触带上的沿断裂带呈串珠状分布的密集金矿带。