胶东焦家金矿床热液蚀变作用*

张炳林 杨立强＊＊ 黄锁英 刘跃 刘文龙，3 赵荣新 徐咏彬 刘胜光

ZHANG BingLin1，YANG LiQiang1＊＊，HUANG SuoYing2，LIU Yue1，LIU WenLong1，3，ZHAO RongXin2，XU YongBin2 and LIU ShengGuang2

1. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083

2. 山东黄金矿业有限公司焦家金矿，莱州 261441

3. 山东正元地质勘查院，济南 250101

1. State Key Laboratory of Geological Process and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2. Jiaojia Gold Company，Shandong Gold Mining Co. ，Ltd. ，Laizhou 261441，China

3. Geological Exploration Institute of Shandong Zhengyuan，Jinan 250101，China

2014-03-01 收稿，2014-05-22 改回.

1 引言

胶东作为中国最重要的金矿集区，区内大型-超大型金矿床集中产出(大型-超大型金矿床数十处，中小型金矿床百余处)(杨立强等，2000，2006，2013;邓军等，2004;Yang et al.，2006;Deng et al.，2003a，2006，2008，2011;王中亮，2012;图1)，已探明金矿资源量占全国近1/3(Yang et al.，2004，2007a，b;杨立强等，2000，2006，2013，2014a，b;王中亮，2012);其中，破碎带蚀变岩型金矿床是最重要的金矿床类型，占胶东已探明金矿资源量的90%以上(Yang et al.，2014b;郭林楠等，2014;张良等，2014)。焦家金矿床是著名的“焦家式”破碎带蚀变岩型金矿的命名地，主要特色是发育有大规模的绢英岩化蚀变带(宽20 ～200m)和钾化蚀变带(50 ～300m)，蚀变岩型金矿体主要发育在焦家断裂带下盘的绢英岩化蚀变带中(田农，1988;丁式江等，2000;庞绪成等，2003)。关于蚀变与矿化的关系，前人做了大量研究工作(王炳成，1991;张理刚等，1994;Yang et al.，2007a，2009b)，如张理刚等(1994)认为水/岩石交换作用以及流体降温和沸腾-扩散去H 作用是金富集的重要原因;丁式江等(2000)通过对焦家金矿床蚀变矿化过程中组分的得失研究认为有大范围的钾化作用，加上更重要的绢英岩化阶段的叠加，有利于大规模金矿化，而叠加过程的强度与金成矿作用的强度成正比;庞绪成等(2003)认为成分的大范围交换为金的富集起了重要作用;邓军等(2001，2004，2010)、Deng et al.(2006，2014)、杨立强等(2000，2006，2010，2014a，b)、Yang et al.(2009a，2014)、Yang and Badal (2013)通过构造-流体-成矿系统研究，强调构造-流体耦合成矿作用机制。然而，关于焦家金矿床热液蚀变的机理尚缺乏系统的研究，制约了焦家金矿床成因研究和进一步的找矿勘查。

热液蚀变作用过程中，主量元素的变化可以体现出岩石矿物组合的变化，微量元素的变化则可以反映热液交代过程中的微观作用(Whitbread and Moore，2004);蚀变岩石地球化学数据中某些特定元素异常可用于鉴别矿物成分的变化，识别矿体周围热液蚀变带的时空结构，厘定蚀变与矿化的关系(Guilbert and Park，1986;Klemm and Kräutner，2000;Helba et al.，2001;Christie and Brathwaite，2003;Whitbread and Moore，2004;Chinnasamy and Mishra，2013)。因此，运用有效的岩石地球化学方法分析热液蚀变作用过程中元素含量的相对变化，对揭示热液蚀变过程中元素迁移规律和探讨热液蚀变机理具有重要的意义。本文在详细的野外地质观测基础上，查清了焦家金矿床蚀变类型及矿物组合特征，系统采集了不同蚀变类型的岩石样品，进行了岩石元素地球化学分析，运用质量平衡方法讨论了热液蚀变过程中元素迁移规律，初步探讨了焦家金矿床热液蚀变机理。

2 地质背景

图1 胶东矿集区构造地质简图(据王中亮，2012)Fig.1 Simplified tectonic geological map of the Jiaodong gold province (after Wang，2012)

胶东半岛位于华北克拉通东南缘和太平洋板块西缘，西侧为郯庐断裂带，南与大别-苏鲁超高压变质带相接，是一个主要由前寒武纪基底岩石和超高压变质岩块组成，中生代构造-岩浆作用发育的内生热液金矿成矿集中区(图1)，为中国东部燕山期爆发式成矿的重要组成部分(邓军等，2004，2010;毛景文等，2005;杨立强等，2006，2010;王中亮，2012)。

研究区位于胶东半岛西北部，地处华北地台南缘胶北隆起(图1)。出露的地层有新太古代胶东群、古元古代荆山群和粉子山群。胶东群主要岩性有斜长角闪岩、斜长片麻岩和黑云变粒岩，其原岩为超镁铁质-镁铁质及长英质火山岩、碎屑沉积岩(杨敏之和吕古贤，1996)。古元古代荆山群和粉子山群不整合于新元古代胶东群之上，为一套含碳质富铝的泥质碎屑岩和富镁碳酸盐岩建造(陈光远等，1993)。区内侵入岩大面积发育，包括玲珑型、郭家岭型和艾山型花岗岩等3种类型(Sun et al.，2007;Ma et al.，2014;Wang et al.，2014a;张潮等，2014;图1)。玲珑型花岗岩体主要岩性为黑云母花岗岩，呈NNE 向带状分布于焦家断裂与招平断裂之间(图1)，其锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄为166 ～149Ma(Jiang et al.，2012;Yang et al.，2012;Yang and Badal，2013)。郭家岭型花岗岩体主要岩性为花岗闪长岩、石英二长岩和二长花岗岩，呈近EW 向分布，侵入到玲珑型花岗岩体及胶东群中，其锆石LA-ICP MS U-Pb 年龄为132 ～126Ma(Hou et al.，2007;Yang et al.，2012;张良等，2014)。艾山型花岗岩体主要岩性为二长花岗岩和正长花岗岩，呈近NE向侵入到郭家岭花岗岩体中(Yang et al.，2014;张良等，2014;图1)，其锆石LA-ICP MS U-Pb 年龄为118 ～110Ma(Goss et al.，2010)。其中，玲珑型和郭家岭型花岗岩体内赋存了95%的胶东金资源量，为胶东地区金矿床的主要赋矿围岩(Deng et al.，2003b，2009;Yang et al.，2008，2009b，2014)。

区域构造主要有EW 向构造带、NNE-NE 向断裂带及NW 向断裂构造(图1)。EW 向构造带既是燕山运动前的基底构造，又是燕山运动以来长期活动的构造系统。其主要构造形迹是褶皱及韧性剪切带，于太古宙奠定基础，晚元古代有继承性活动，中新生代活动强烈，并伴随有岩浆侵入和火山活动(邓军等，2010;王中亮，2012)。NNE-NE 向断裂带主要由三山岛断裂带、焦家断裂带、招平断裂带、栖霞断裂和牟乳断裂(自西向东)以及分布在其之间的次级断裂组成(图1)，控制了胶东金矿床的产出(Yang et al.，2003，2004;王中亮，2012;王中亮等，2011;杨立强等，2014b;图1)。NW 向断裂规模较小，分两种类型:一类与北东向构造共轭，即共轭“X”型构造，这类北西向断裂在其有利部位可形成金矿体;第二类是切割北东向断裂的北西向断裂，对金矿有轻微的破坏作用(王中亮，2012;刘文龙，2013)。

焦家金矿床位于胶北隆起西北部招远-莱州金矿区中部，焦家金矿带中段(图2)。矿区内出露地层为新太古代胶东群英夼组斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩和黑云变粒岩，主要分布于焦家主断裂上盘，部分呈残留体分布在玲珑黑云母花岗岩中。岩浆岩主要为赋存在主断裂下盘的玲珑黑云母花岗岩及其派生的长英质岩脉(图2)。玲珑黑云母花岗岩为焦家金矿床主要赋矿围岩和各类蚀变岩原岩。该类岩石呈灰白色-浅肉红色，中粒花岗结构，块状构造，局部发育片麻状构造。主要矿物组合为斜长石(35% ～40%)、钾长石(25% ～30%)、石英(25% ～30%)和黑云母(3% ～5%);含有少量锆石、磷灰石、磁铁矿、石榴石、钛铁矿、电气石等多种副矿物。

图2 焦家金矿田地质略图(据王中亮，2012 修编)Fig.2 Simplified geological map of the Jiaojia gold orefield (after Wang，2012)

脉岩主要为煌斑岩脉和辉绿玢岩等中基性脉岩，穿切于玲珑黑云母花岗岩内。构造以断裂构造和节理为主;可分为NNE-NE 向及NW 向两组，前者是控矿构造，后者对金的成矿也有一定的控制意义(李士先等，2007)。其中，焦家主断裂是焦家金矿床的一级断裂构造，焦家断裂和鲍李断裂以及分布在该两组断裂之间和鲍李断裂下盘一系列近平行的次级断裂、节理在平面及剖面上构成“菱形”断裂控矿系统，联合控制焦家金矿床形成、演化与总体展布(刘文龙，2013)。

焦家金矿床围岩蚀变发育，主要蚀变类型为黄铁矿化、绢云母化和钾长石化。其中黄铁矿化与金矿化关系最为密切。焦家金矿床的蚀变期和成矿期密切相连，为成岩与成矿过渡期(王中亮，2012)。焦家金矿床矿化样式主要为破碎带蚀变岩型(浸染型-细脉型)和钾化细脉浸染型矿体，破碎带蚀变岩型矿体(I 号矿体)主要赋存在紧靠主断裂下盘绢英岩化带中，为焦家金矿床主要矿体，品位稳定，变异小，占该矿床已探明储量的绝大部分。钾化细脉浸染型矿体(III 号矿体)赋存在远离主断裂的下盘钾化花岗岩次级节理和裂隙中，常成群成带出现。I 号破碎带蚀变岩型矿体呈脉状、透镜状，走向上分支复合、膨胀夹缩，尖灭再现，剖面上陡缓交替，上灭下现，SW 向侧伏明显。III 号钾化细脉浸染型矿体剖面上呈现高角度反倾特征。

图3 焦家金矿床围岩蚀变分带图Fig.3 Alteration zone map of the Jiaojia gold deposit

3 蚀变类型及矿物组合

焦家主断裂控制了焦家金矿床内蚀变带的空间展布，主断裂上下盘蚀变带形态和产状均与主断裂产状一致，但上下盘蚀变具有不对称发育特征。下盘蚀变均匀强烈、规模大，蚀变带宽度由几十米到几百米不等，由主断裂面向外依次为黄铁绢英岩化带、绢英岩带和钾化带(图3)。上盘主要发育绢英岩化斜长角闪岩带。局部可见绢英岩呈脉状穿切钾化带(图4c)，绢英岩化带中残留钾化花岗岩角砾(图4d)，这些指示钾化蚀变早于绢英岩化蚀变。绢云母往往与早阶段黄铁矿共生，略早于中、晚阶段黄铁矿，指示黄铁矿与绢云母为超复生成关系。碳酸盐化蚀变往往叠加在早期蚀变矿化之上，发育在节理和裂隙中。

3.1 钾化带

钾化蚀变为焦家金矿床内广泛发育的成矿早期蚀变，蚀变规模大，主要呈面状、脉状发育于玲珑黑云母花岗岩内。在焦家主断裂下盘10 ～20m 范围内，钾化花岗岩常以团块状或角砾状残留于黄铁绢英岩内(图4d);远离焦家主断裂下盘，在绢英岩化蚀变带外围发育大规模面状钾化(图4b);再向外，钾化蚀变强度变弱，逐渐过渡为新鲜黑云母花岗岩。通常钾化花岗岩带含金性差，矿化不发育，但密集节理和裂隙发育处，常见细脉浸染型矿化(图4f)，组成钾化细脉浸染型金矿体(III 号矿体)，该类矿体为焦家金矿床重要组成部分。焦家金矿田中不同金矿床钾化强度和规模与矿体规模呈正相关关系(表1)，表明钾化与金矿化关系密切。该类岩石呈肉红色、中细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为钾长石、斜长石和石英，含有少量黑云母、钾长石和斜长石蚀变而成的绢云母(图5a，b)，节理和裂隙中还发育少量黄铁矿、绿泥石和方解石。

图4 焦家金矿床内蚀变特征(a)-黑云母花岗岩;(b)-钾化蚀变;(c)-脉状绢英岩穿切钾化花岗岩;(d)-绢英岩中的钾化花岗岩角砾;(e)-绢英岩;(f)-黄铁绢英岩Fig. 4 The map of altered characteristics of the Jiaojia gold deposit(a)-biotite granite;(b)-potassic alteration;(c)-sericite-quartz altered rock vein cut across the potassic granite;(d)-potassic granite breccia in the phyllic zone;(e)-sericite-quartz altered rock;(f)-pyrite-sericite-quartz altered rock

表1 焦家金矿田不同金矿床钾长石化蚀变特征与矿床规模(据王中亮，2012;Yang et al.，2014 修改)Table 1 Alteration characteristics and the scale of different god deposits in the Jiaojia gold orefield (after Wang，2012;Yang et al.，2014)

图5 焦家金矿床不同蚀变岩显微镜下照片(a-d)为透射光正交偏光下照片;(e，f)为反射光单偏光下照片.矿物代号:Kf-钾长石;Q-石英;Ser-绢云母;Pl-斜长石;Py-黄铁矿;Sp-闪锌矿;Ccp-黄铜矿;Gn-方铅矿Fig. 5 Photomicrographs of the quartz and different alteration zone representative samples in the Jiaojia gold mine areaPhotos (a-d)are taken using crossed polars from thin sections;Photos (e，f)are taken using Polarized Light Microscope from polished sections. Abbreviations:Kf-K-feldspar;Q-quartz;Sersericite;Pl-plagioclase;Py-pyrite;Sp-sphalerite;Ccp-chalcopyrite;Gn-galena

3.2 绢英岩化带

绢英岩化蚀变是焦家金矿床内成矿期广泛发育的一种热液蚀变，严格受焦家主断裂及其下盘次级断裂和裂隙控制，与钾化带和黄铁绢英岩化带呈渐变过渡关系。主断裂下盘绢英岩化蚀变带规模大，一般宽10 ～200m;次级断裂控制的绢英岩化蚀变带规模相对较小，通常以0.1 ～1m 宽的脉状发育在钾化花岗岩内(图4c)。绢英岩主要呈灰绿色，变余花岗结构-细粒变晶结构，致密块状构造-零星浸染状和细脉状构造，主要矿物组合为绢云母、石英，残留少量钾长石，含有少量黄铁矿(含量＜5%)(图4e、图5c)。

3.3 黄铁绢英岩化带

黄铁绢英岩带通常发育在紧靠主断裂的下盘，与主断裂产状一致，蚀变强烈(图4f、图5d)，规模大，一般厚0 ～20m，局部与主断裂面之间发育1 ～10m 的无矿/贫矿弱绢英岩化带。焦家金矿床绝大多数矿体均赋存在该蚀变带中，黄铁绢 -6英岩为焦家金矿床最为主要的矿石类型。黄铁绢英岩主要呈灰绿色，其结构构造复杂，主要发育压碎结构、晶粒状结构、填隙结构、溶蚀结构、交代残余结构和乳滴状结构;浸染状、细脉浸染状、块状、脉状和网脉状构造。脉石矿物主要为石英和绢云母;矿石矿物主要为黄铁矿、方铅矿和闪锌矿(图5e，f)，其次为少量磁黄铁矿、黝铜矿、砷黝铜矿、毒砂、斜方辉铅铋矿、辉银矿、辉碲铋矿、银黝铜矿、锌砷黝铜矿和斑铜矿。黄铁矿为主要载金矿物，金银矿物主要为银金矿、自然金和金银矿，呈自形、半自形、他形粒状和细脉状，以裂隙金、晶隙金和包体金的形式赋存。

表2 焦家金矿床岩石主量元素组成（wt%）和微量元素组成（ ×10 -6 ）Table2 Thecomposition ofmajorelements（wt%） and traceelements（ ×10 -6 ） ofleastaltered and mostaltered samplesfromtheJiaojiagold deposit

4 元素地球化学

4.1 样品采集与测试分析

本研究在对焦家金矿床进行矿床地质特征调查和详细蚀变矿化分带的基础上，系统采集了不同蚀变带，不同矿石类型的样品共计19 件。其中未蚀变带黑云母花岗岩3 件，钾花带钾化花岗岩5 件，黄铁矿化钾化花岗岩矿石2 件，绢英岩化带中绢英岩6 件，黄铁绢英岩化带中的黄铁绢英岩矿石3 件。进行光薄片磨制，室内镜下观测，以及地球化学测试分析。

将用于测试的岩矿石样品均粉碎至200 目，送至核工业北京地质研究院分析测试研究中心进行全岩主量、微量元素含量的分析，其数据可用于分析不同蚀变类型岩石的元素迁移特征，从而了解蚀变矿化过程中的地球化学特征。主量元素测试使用仪器为飞利浦PW2404，X 射线荧光光谱仪。测试方法和依据为GB/T 14506.28—93 硅酸盐岩石化学分析方法X 射线荧光光谱法测定主、次元素量;微量元素测试仪器为Finnigan MAT 制造的HR-ICP-MS(ElementⅠ)。测试方法和依据为:DZ/T 0223—2001(电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法通则)。测试精度分别优于1%和5%。测试分析数据结果见表2。

4.2 主量元素地球化学

分析结果显示:玲珑黑云母花岗岩的SiO2为69.92% ～71.78%，平均含量为70.70%;Na2O +K2O 含量在8.39% ～8.43%之间，平均含量为8.41%;(Na2O/K2O)比值在1.29～1.38 之间，平均为1.34，以微富钠质为主。岩石里特曼指数(σ =(Na2O +K2O)2/(SiO2-43))介于2.45 ～2.64 之间，且Al2O3＞CaO+Na2O+K2O，属钙碱性铝过饱和系列岩石。

相对于黑云母花岗岩，不同蚀变带岩石普遍表现出高K2O、低Al2O3、CaO 和Na2O，而不同蚀变岩石Si、Fe、Mg 等元素各表现出不同特征(图6)。钾化带岩石表现为K2O 的富集，而绢英岩带和黄铁绢英岩带岩石表现为MgO、Fe2O3增加的趋势。蚀变岩石样品的蚀变敏感元素(K2O、CaO、MgO)研究表明焦家金矿床内发育两种主要的蚀变趋势(图7a):钾化蚀变和绢英岩化蚀变。在CaO-Al2O3-(MgO +Fe2O3T)三元图解(图7b)中，钾花带岩石中Al2O3相对含量较高，其可能是钾化过程中Al 从铝硅酸盐矿物中析出然后富集;绢英岩带和黄铁绢英岩带中岩石表现为富集MgO 和Fe2O3。

4.3 微量元素组成特征

不同蚀变带岩石微量元素相对于黑云母花岗岩的化学组成(图6)显示出:钾化花岗岩相对于黑云母花岗岩表现出高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb，低Ba、Sr、Cr、Co、Ni、V、Y 的特征;黄铁矿化钾化花岗岩相对于黑云母花岗岩以高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb、Co，低Ba、Sr、Cr、Ni、V、Y 等为特征;绢英岩化花岗岩相对于黑云母花岗岩以高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb、Co、Ni，低Ba、Sr、Cr、V、Y 为特征;黄铁绢英岩相对于黑云母花岗岩是以高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb、Co、Ni，低Ba、Sr、Cr、V、Y 为特征。

图6 焦家金矿床内蚀变岩与黑云母花岗岩元素丰度比值图Fig.6 Multi-element spider diagram showing the relative abundance of selected major and trace elements in the different alteration zones compared to those of the least altered rock in Jiaojia gold deposit

图7 焦家金矿床原岩及各蚀变岩K2O-CaO-MgO(a)和CaO-Al2O3-(MgO+Fe2O3T)(b)三元图解Fig.7 Average composition of least altered rock and altered rocks from the Jiaojia gold deposit plotted on the K2O-MgO-CaO ternary diagram (a)and CaO-Al2O3-(MgO+Fe2O3T)ternary diagram (b)

综上所述，矿石与黑云母花岗岩相比较，大离子亲石元素Rb、Sr、Cr 和Ba，以及镁铁族元素V、Cr、CO 和Ni 的丰度在总体上未显示出明显的富集或贫化特征，亲硫元素Au、As、Cu、Pb、Zn 等在矿石中显示出显著富集特征。

4.4 元素质量迁移

成矿流体与围岩相互作用导致围岩蚀变，其在微观上表现为元素带入、带出，质量平衡分析可以定量研究蚀变作用过程中元素迁移(Gresens，1967;Grant，1986;Barton et al.，1991;张可清和杨勇，2002a;申玉科，2006;马学东，2011;刘文龙，2013)。Gresens(1967)提出Gresens 方程，成为研究开放系统中元素质量迁移的经典方法;Grant(1986)对该方程进行了简化，采用等浓度图解来确定蚀变系统中的不活动元素，进而以不活动元素为参考来计算蚀变前后岩石中元素的质量迁移，但如何选择不活动元素是进行质量平衡计算中的关键问题(张可清和杨勇，2002a，b)。

表3 和图8 表示了焦家金矿床中各蚀变阶段主量元素含量及变化情况。从中可以看出，黑云母花岗岩发生钾长石化蚀变过程中，SiO2和K2O 表现为明显的带入，Al2O3、Fe2O3、Na2O 和Ca2O 明显带出，MgO 基本不变，指示在钾长石化过程中，流体为富硅的碱性氧化流体。在钾化花岗岩→黄铁矿化钾化花岗岩过程中，SiO2、Al2O3、Fe2O3和K2O 明显带入，Na2O 明显带出，MgO 和CaO 基本不变。在钾化花岗岩→绢英岩过程中，SiO2、Fe2O3、MgO 和CaO 明显带入，K2O 轻微带出，Al2O3和Na2O 明显带出。在钾化花岗岩→黄铁绢英岩过程中，SiO2、Fe2O3、Al2O3和CaO 明显带入，K2O 轻微带入，Na2O 明显带出。

表4 和图9 表示了焦家金矿床中各蚀变阶段微量元素含量及变化情况。从中可以看出，黑云母花岗岩发生钾长石化蚀变过程中，微量元素As、Pb、Zn 和Rb 明显带入，Ba、Sr、Cr、V 明显带出，Y 轻微带出，Au、Cu、Co、Ni 和Y 基本不变。在钾化花岗岩→黄铁矿化钾化花岗岩过程中，Pb、Rb 和Ba明显带入，Au、Cu 和Zn 轻微带入，Sr 明显带出，Cr、Co、Ni、Y和V 基本不变。在钾化花岗岩→绢英岩过程中，As、Cu、Pb、Zn 和Rb 明显带入，Ba 和Sr 明显带出，Au、Cr、Co、Ni、Y 和V基本不变。在钾化花岗岩→黄铁绢英岩过程中，Au、As、Cu、Pb、Zn 和Rb 明显带入，Cr 和Y 轻微带入，Ba 和Sr 明显带出，Co、Ni、Y 和V 基本不变。

5 讨论

图8 焦家金矿床不同蚀变过程中主成分得失图A-黑云母花岗岩→钾化花岗岩;B-钾化花岗岩→黄铁矿化钾化花岗岩;C-钾化花岗岩→绢英岩;D-钾化花岗岩→黄铁绢英岩Fig.8 Gain-loss diagram for major oxides and loss on ignition in the different alteration zones in the Jiaojia gold depositA-biotite granite→potassic granite;B-potassic granite→pyritized potassic granite;C-potassic granite→sericite-quartz altered rock;D-potassic granite→pyrite-sericite-quartz altered rock

图9 焦家金矿床不同蚀变过程中微量元素得失图A-黑云母花岗岩→钾化花岗岩;B-钾化花岗岩→黄铁矿化钾化花岗岩;C-钾化花岗岩→绢英岩;D-钾化花岗岩→黄铁绢英岩Fig.9 Gain-loss diagram for trace elements in the different alteration zones in the Jiaojia gold depositA-biotite granite→potassic granite;B-potassic granite→pyritized potassic granite;C-potassic granite→sericite-quartz altered rock;D-potassic granite→pyrite-sericite-quartz altered rock

表3 焦家金矿床蚀变过程中主量元素平均得失量Table 3 Average gain or loss of major elements in the different alteration zones in the Jiaojia gold deposit

表4 焦家金矿床蚀变过程中微量元素平均得失量Table 4 Average gain or loss of trace elements in the different alteration zones in the Jiaojia gold deposit

焦家金矿床内钾化蚀变广泛发育，常以团块状或角砾状残留于黄铁绢英岩和绢英岩内，为成矿前蚀变;在矿物学方面主要表现为钾长石对斜长石的交代和钾长石的再长大或者角闪石为黑云母所取代;在元素地球化学方面，表现为钾化蚀变过程中Si、K 明显的迁入，Ca、Na、Al、Fe、Mg 表现为迁出，Au 等亲硫元素也表现为轻微迁入，指示焦家金矿床内钾化蚀变通过以下反应进行(Omella et al.，2003):

6［NaAlSi3O8+ CaAl2Si2O8］(斜 长 石)+ 5K2O →10KAlSi3O8(钾长石)+6CaO+3Na2O+4Al2O3

或Ca2Na［MgFe］4(AlFe)［(AlSi)4O11］(OHF)+K+→K［MgFe］3(AlSi3O10)(OHF)2+Na++Fe3++Mg2+。

绢英岩化蚀变严格受焦家主干断裂及其下盘的次级断裂控制。焦家主断裂下盘的绢英岩化蚀变带规模最大，其内发育有钾化花岗岩角砾;次级断裂控制的绢英岩化蚀变带一般以0.1 ～1m 宽的脉状发育在钾化花岗岩内;指示焦家金矿床内钾化蚀变早于绢英岩化蚀变。绢英岩化蚀变过程中，Si、Fe、Mg、K 的迁入，Al、Na 表现为元素的迁出，与显微镜下观测到的主要矿物为绢云母和石英并呈钾长石和黑云母假晶出现的现象一致，其反应过程(凌洪飞等，2002):

K(MgFe)3(AlSi3O10)(OH)2(黑云母)+4Si(OH)4→KAl2(AlSi3O10)(OH)2(绢云母)+(FeMg)2++2H2O

或3K(AlSi3O8)(钾长石)+ H2O →KAl2(AlSi3O10)(OH)2(绢云母)+6SiO2+K2O。

黄铁绢英岩化蚀变过程中，与矿化有关的Fe、Au、Cu、Pb、Zn 表现为明显的迁入，指示该蚀变过程与矿化关系密切。野外与室内观测表明黄铁绢英岩化蚀变带内金属矿物主要为硫化物，包括黄铁矿，黄铜矿，闪锌矿，方铅矿等，元素地球化学数据研究表明黄铁绢英岩化蚀变带中的铁含量明显高于钾化和绢英岩化蚀变带;指示在黄铁绢英岩化蚀变过程中消耗了成矿热液中H2S 和Fe2+、Cu2+等金属离子，形成大量的黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物，使金从络合物中释放出来，发生大规模的沉淀聚集成矿，其反应过程可以表示为:Fe2++2HS-→FeS2(黄铁矿)。另一方面，硫化物的形成还依赖于诸如Cu、Zn、Pb、As、Ni 和Fe 等元素的含量，这些元素在黄铁绢英岩带中的含量通常偏高。

综上所述，本研究认为钾化过程中的富硅碱性氧化流体通过交代蚀变反应使金从围岩中释放、成为高价态离子活化进入成矿流体，即分散还原态的金(Au0)被活化为氧化态(Au+、Au3+)以AuH3SiO4形式随热液迁移。在绢英岩化过程中，热液中的SiO2等组分损失，引起热液中的AuH3SiO4稳定性降低，造成AuH3SiO4分解，Fe2+、Fe3+被消耗形成黄铁矿，导致金大量沉淀和聚集沉淀，此时完成了金由活化→迁移→沉淀富集成矿。

6 结论

(1)钾化蚀变为成矿前蚀变，在矿物学方面表现为钾长石对斜长石的交代和钾长石的再长大或者角闪石为黑云母所取代;在元素地球化学方面，表现为钾化蚀变过程中Si、K明显的迁入，Ca、Na、Al、Fe、Mg 表现为迁出，指示流体为富硅的碱性氧化流体。

(2)绢英岩和黄铁绢英岩化蚀变为成矿期蚀变，主要特征为亲硫元素(Au、Ag、As、Pb、Zn)均表现为带入，特别是成矿元素Au 表现为明显的带入。

致谢 研究工作得到了中国地质大学(北京)王中亮老师的指导与帮助;野外和室内工作得到了焦家金矿床相关工作人员以及张良、李瑞红、黄涛、刘向东和李海林等多位同学的帮助和支持;岩石主微量元素实验工作得到了核工业北京地质研究院地质分析测试研究中心相关工作人员的协助;审稿专家提出了宝贵的修改意见;在此一并致以诚挚的感谢!

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