安徽蚌埠—五河地区与胶东地区金矿床成矿地质背景对比研究

胡海风，徐晓春，陈 芳，许 卫

(1.合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009;2.安徽省地质调查院，安徽 合肥230001;3.安徽省地质矿产勘查局，安徽 合肥 230001)

0 引言

安徽蚌埠—五河地区位于华北克拉通东南部边缘(图1)，东临郯庐断裂带，南距秦岭—大别造山带约200 km，总体呈东西向带状展布。该区金矿床(点)众多，但规模以小型为主，如大巩山金矿床、荣渡金矿床、板桥金矿床等，近年来发现的江山金矿床达中型规模。区内金矿床类型以石英脉型(如凤阳板桥金矿床)和构造蚀变岩型(如五河大巩山金矿床)为主。胶东地区位于华北克拉通东南缘，西以郯庐断裂带为界，南邻胶莱盆地和苏鲁超高压变质带，西北部为渤海湾盆地，东入黄海，是我国最重要的金矿床集中区和黄金工业基地，以玲珑—焦家式金矿床享誉全球。近年的工作又发现了2类新型金矿床，即产在燕山晚期火山岩－次火山岩－浅成侵入岩区的“七宝山式”爆破角砾岩型(浅成热液型)，以及产在胶莱盆地边缘白垩系底部地层中的“蓬家夼式”砂－砾岩型金矿床。据不完全统计，该区密集分布着3个二级矿集区，5个超大型金矿床，30多个大型和中型金矿床，以及数百个小型金矿床，显示出区域集中、规模大、储量丰富和成矿期短的特点。

蚌埠—五河地区与胶东地区在中生代以前处于华北板块南缘的同一构造单元，郯庐断裂带中生代大规模左行平移使两者错开(朱光，1999)。蚌埠—五河地区与胶东地区金矿床具有类似的基底、矿源层、矿床类型、成矿期、岩浆活动、控矿构造等，但是二者成矿作用及矿床规模差异显著，这一直是国内外学者关注的热点。因此，将2个成矿带的成矿地质背景和条件进行对比研究，有助于利用胶东地区成矿理论和成功的找矿经验，指导蚌埠—五河金属矿床的勘查、评价及研究工作。本次研究尝试进行这2个地区的地层、构造、岩浆岩及成矿时代的对比研究。

1 基底与矿源层

图1 郯庐断裂平移图及其两侧金矿带(据朱光，1999修改)Fig.1 Map showing transcurrent movements of the Tan-Lu fault and gold ore belts along its two sides

蚌埠—五河地区出露基底为五河群，安徽省区域地质志(1987)将其自下而上分为西崮堆组、庄子李组、峰山李组、小张庄组、殷涧组，出露较为零星。其原岩属火山－沉积岩系，是一套复理式火山建造，主要由酸性、中基性—超基性火山岩、凝灰岩和杂砂岩、泥灰质岩石及少量铁质碧玉岩组成。岩石遭受了低角闪岩相的区域变质作用和混合岩化作用改造。五河群的形成时代为古元古代，这与华北克拉通中央造山带的形成时间及胶东高压麻粒岩相变质作用的时间相吻合，暗示五河群应属于华北克拉通的基底(许文良等，2006;Xu et al，2006)。五河群地层Au丰度比地壳平均丰度高出5倍，是蚌埠—五河地区金矿床的重要矿源层(表1)。

胶东地区出露基底地层主要由太古宙胶东群、下元古界荆山群和粉子山群、上元古界蓬莱群、中生界莱阳组、青山组、王氏组及新生界组成。其中，胶东群岩层是胶东地区晚太古代花岗岩－绿岩带产物，主要岩性为黑云母变粒岩、斜长角闪岩、黑云母斜长片麻岩、片岩和大理岩等，属于华北克拉通的基底。据对胶东群变质岩159个样品微量金的统计，近90%的样品显示显著高于Au的地壳平均丰度(4.0～4.5 mg/t)，特别是其中变质基性－超基性火山岩系具有很高的Au丰度，一般为182 mg/t(刘成刚，1990)，Au丰度比地壳平均丰度高出45倍。

表1 蚌埠—五河地区地层中Au元素丰度统计表Table 1 Statistics of gold elemental abundance forthe strata in the Bengbu－Wuhe area

胶东群中Au的丰度随着混合岩化强度的增加而降低，混合岩化强烈的花岗岩中，Au丰度值为3.0～3.4 mg/t，与地壳平均丰度相近甚至略低;中强度混合岩化花岗岩及围岩残留体中Au丰度值为6.8～7.4 mg/t。从胶东地区与金矿有关的主要地质单元Au丰度值(表2)可看出，广义的原胶东群(花岗岩－绿岩组合)Au丰度值为1.67 mg/t，胶东岩群为1.88 mg/t，其他前寒武纪地质单元的Au丰度值为1.22～2.58 mg/t，Au丰度值均低于Au在地壳中的平均含量4.0 mg/t(黎彤等，1997;李士先等，2007)。胶东群Au丰度相较初始地壳的丰度值相差十几倍。

表2 胶东与金矿有关的主要地质单元Au平均丰度值Table 2 Average abundance of gold in the main geological units related to gold deposits in Eastern Shandong Province

金在岩石中有2种赋存形式：一是具亲铁、亲铜、亲钾性易活化的部分，二是具惰性不易活化的部分。胶东地区普通岩石中正是这部分难以激活的残留金，原始变质基底金特别是易活化金多已被后期热液活化、萃取、搬运、迁移而富集成矿。因此不能因太古宙变质基底岩系中Au丰度值低而否定其原始矿源岩系的性质。硫、氧、铅同位素研究也表明胶东地区金矿床的成矿物质主要来源于胶东群地层(李洪志等，1995)，即胶东群是胶东金矿床的重要矿源层。

2 岩浆岩及其成岩时代

蚌埠—五河地区的花岗质岩石包括正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩，可以划分成古元古代、晚侏罗世、早白垩世早期和早白垩世晚期4期。中生代花岗质岩石出露广泛，主要有形成于晚侏罗世的荆山片麻状花岗岩、形成于早白垩世早期的淮光花岗闪长岩及女山和西庐山花岗岩、形成于早白垩世晚期的曹山和锥山二长花岗岩及蚂蚁山花岗岩，它们与围岩(五河杂岩)具有明显的侵入接触关系。燕山期中酸性脉岩在该区也非常发育，主要脉岩类型有花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英斑岩、二长花岗斑岩、花岗细晶岩及黑云二长花岗斑岩等，区内已知金矿床(点)与燕山期岩脉在空间上具有密切的关系。

淮光岩体位于蚌埠隆起中部，主要由弱片麻状花岗闪长岩组成;女山岩体位于蚌埠隆起东部边缘的郯庐断裂带内，由巨斑黑云母花岗岩组成。淮光岩体和女山岩体锆石U－Pb年龄均为130 Ma左右(靳克等，2003;杨德彬等，2005)，形成于早白垩世早期。曹山岩体位于隆起区中部蚌埠市东郊，主要由二长花岗岩组成;锥山岩体位于隆起区中部，主要由二长花岗岩组成;蚂蚁山岩体位于蚌埠隆起东南部，由含石榴石花岗岩组成。曹山岩体、锥山岩体和蚂蚁山岩体锆石U－Pb年龄为110 Ma左右(杨德彬等，2006)，为早白垩世晚期。荆山岩体位于蚌埠隆起的西部，岩体侵入的围岩为太古代五河杂岩。岩体主要由“混合花岗岩”组成，即具有弱片麻状构造的中粗粒含石榴石黑云母花岗岩。锆石SHRIMP U－Pb年龄为(160.2±1.3)Ma，为晚侏罗世早期(杨德彬等，2005，2006)，并且其形成可能与三叠纪超高压碰撞后岩石圈地幔和/或下地壳的拆沉有关(许文良等，2004;杨德彬等，2006)。综上所述，蚌埠—五河地区花岗岩是中生代岩浆作用的产物，分别为160、130、115 Ma 3期岩浆事件所形成。蚌埠隆起区中生代荆山、女山和西庐山岩体的岩浆源区主要以经历了超高压变质作用改造的扬子克拉通基底物质为主;淮光、曹山、锥山和蚂蚁山岩体的岩浆源区则以华北克拉通基底物质为主，同时女山岩体的岩浆源区也存在一定比例的华北克拉通基底物质(杨德彬等，2005)。

根据五河各种岩浆岩中Au元素平均含量(表3)，其平均值仅为1.67 mg/t，明显低于西崮堆组的平均含量，表明岩浆岩中Au元素背景含量低，说明目前发现的岩体还不是金矿物质的主要来源。

表3 五河地区岩浆岩元素含量表Table 3 Elemental content of magmatic rocks in the Wuhe area

胶东地区中酸性岩浆岩与金矿床存在密切的时空关系，多数学者认为成岩时代为中生代(邓军等，1999;王义文等，2002;胡芳芳等，2004)。杨立强等(2006)综合同位素定年研究成果，将胶东中生代岩浆岩分为3期：(1)燕山早期玲珑型和滦家河型花岗岩(晚侏罗世，160～135 Ma)，以深成侵位的大花岗岩岩基为主，主体为壳源花岗质岩浆(地壳重熔)形成，主要产出于胶北隆起和胶南隆起。(2)燕山中期(主要时段为早白垩世，135～95 Ma)，不仅包括郭家岭型和艾山型花岗闪长岩，而且还包括早白垩世的青山群火山岩－次火山岩及大量高钾基性—中性脉岩，燕山中期形成的中基性岩较多，有时甚至偏碱性，主体为富集地幔来源的岩浆。(3)燕山晚期(晚白垩世，95～65 Ma)，主要指崂山型碱性花岗岩和一些高钾基性—中性脉岩。胶东地区金矿床的成矿作用与燕山期岩浆作用密切相关，成矿热液为岩浆期后热液(吕古贤等，1993;邓军等，2001)。胶东地区在中生代发生了大规模的强烈的岩浆作用，自晚侏罗世至早白垩世胶东地区地幔上隆，地壳拉伸减薄(徐贵忠等，2001;毛景文等，2002)，古老的结晶基底变质岩系在一定深度范围内部分熔融而形成大量的花岗质岩浆。同时期的幔源岩浆沿深大断裂上升喷出地表或近地表(在后期的剥蚀作用下出露地表)，形成中基性火山岩或岩脉(胶东地区分布众多的煌斑岩脉和闪长玢岩脉)，且胶东地区各种脉岩与金矿化之间的关系密切(夏林，2003)。山东省地质调查院(2012)对胶东地区金矿进行了资源潜力评价，总结了胶东地区岩浆岩Au元素含量统计报表(表4)。

表4 胶东地区岩浆岩Au元素含量统计表Table 4 Elemental content of gold in magmatic rocks from the Eastern Shandong Province

3 壳－幔作用

杨德彬等(2007)对蚌埠隆起区中生代不同时期的花岗岩中6个岩体进行了锆石LA－MC－ICP MS原位Hf同位素研究，据此限定它们的岩浆源区和重建华北克拉通东南部的构造格架。结果表明这些岩体成岩物质主要来源于华北克拉通下地壳物质的部分熔融。蚌埠隆起区深部地壳中的扬子克拉通基底物质的存在，暗示扬子克拉通可能沿着郊庐断裂带向西或北西方向俯冲于华北克拉通之下(杨德彬等，2005;姜能等，2013)。

郯庐断裂是一个巨大的以左旋压剪性为主要活动性质的深大断裂带，郯庐断裂东侧的胶东地区较其西侧的蚌埠—五河地区大量出现“入”字型构造、羽状破裂面以及与大断裂平行又同属左旋压剪性质的次级断裂(刘成刚，1990)。从这些深大断裂的发育不难推断胶东矿集区的形成和演化有着深部壳－幔结构原因，中新生代板块俯冲挤压，地幔上隆，胶东矿集区为相对于周边的地幔隆起区，莫霍面高出2.0～3.5 km，由于岩石圈厚度长期增加，其下富含流体组分和成矿组分的软流圈得以形成，并通过壳－幔相互作用，将含矿流体系统输运到更高的层位(郭家岭超单元)(李士先等，2007)。胶东矿集区的形成和演化均受地幔剪切带及深部流体控制。郯庐断裂是鲁东地体与华北板块在T—J1期间的碰撞拼贴带，是深切地幔的成熟岩石圈断裂，是地幔流体在地壳范围内的散发通道，决定了胶东金矿床集中区的形成与分布规律(邓军等，2001;吕古贤等，2006)。印支中晚期郯庐断裂带深切上地幔，将岩石圈中的地幔薄弱带连接成树枝状网络，为新生软流体上升提供了良好的通道，打破岩石圈原有平衡，出现强烈的热、化学、流体及应力不平衡(郑建平等，1999)，其内有大规模流体渗入，蚀变、矿化作用发生，在扩容部位成矿元素聚集、沉淀而成矿。其剪切深熔作用是成矿元素和成矿流体得以活化、运移的重要驱动力，是成岩成矿作用发生的根本原因之一。地幔流体通过壳－幔相互作用，形成碱交代热液，沿郯庐断裂带向上发散、运移，将含矿床流体系统输运到更高的层位，为流体成矿作用提供了矿源。胶东金矿床集中区为相对于周边的地幔隆起区，金矿床产于莫霍面的梯度变化处或变形部位，凹陷区局部隆起部位金的成矿强度明显小于其他地段。超大型矿床决定于超大型碱交代岩规模和深部流体活动强度及成矿元素的高效富集效应，在早期剪压体制下，流体组分、成岩组分和成矿组分大量交换运移;晚期剪张体制下，热液析出、交代作用和成矿作用易于发生(夏林，2003;邓军等，2001)。因而，胶东地区金矿床成矿物质主要来源于地幔或幔源煌斑岩，成矿流体来源于与中基性脉岩有关的幔源流体。

胶东地区成矿物质有幔源物质的参与，而蚌埠—五河地区以壳源为主，是造成两地成矿作用差异显著的的重要原因。

4 控矿构造

蚌埠—五河地区断裂构造发育，与成矿条件密切相关的断裂有2组：一组为近东西向，为早期的基底断裂，基本与蚌埠隆起相平行，该组断裂具有多期活动的特点，控制了近东西向岩浆岩和五河群的分布，是主要的控岩控矿构造;另一组为北北东向构造破碎带，是郯庐断裂西侧的次级断裂，基本上呈等距离分布，控制了北北东向岩浆岩和多金属矿田以及金属矿体的分布(陈皓龙，2014)。金矿床主要分布于近东西向蚌埠隆起的核部，有近80%的矿床和矿点分布于此，说明近东西向蚌埠隆起直接控制成矿带的展布。通过对其中金矿床控矿构造的研究表明，区内金矿床明显受北北东向郯庐左行平移断裂系的控制(陈成涛，1992)。断裂系中这些主干断裂一方面成为破碎带蚀变岩型金矿床的储矿构造，另一方面也控制着石英脉型金矿床所赋存的雁列状石英脉带，蚌埠—五河地区部分金矿床控矿构造特征见表5。例如，五河大巩山金矿床的含金石英脉(北东—北北东向)及糜棱岩型金矿化明显受控于晚侏罗世—早白垩世北北东向大巩左旋韧性剪切带。凤阳毛山含金石英脉也呈北北东向展布，明显受断裂控制。凤阳板桥石英脉型金矿床受控于北北东向左旋韧性剪切带内，产于与糜棱面理呈小角度相交的一组低序次张剪性裂隙中。该韧性剪切带随后又经历了伸展、挤压两个发展阶段。因此，蚌埠—五河金矿带在构造控矿机制是晚侏罗世—早白垩世北北东向郯庐断裂系的主干断裂及其次级断裂，它们叠加在近东西向展布的基底矿源层之上(周力等，2014)。

表5 蚌埠—五河地区部分金矿床控矿构造特征Table 5 Features of ore-controlling structures in some gold deposits from the Bengbu－Wuhe area

胶东地区金矿床同样普遍受构造控制，而其构造活动明显具有多期次的特征，因此构造活动的多期次控矿是胶东金矿床中的普遍现象(陈衍景等，2004)。大型、超大型金矿田(床)皆产于北东—北北东向断裂带内或旁侧，这些断裂为控矿主干断裂，它们不但直接控制了破碎带蚀变岩型金矿床，也控制着石英脉型金矿床中雁列状石英脉带的分布。另外，胶东金矿床成矿期构造具有多层次控矿特点，新华夏系北东东向(泰山式)伴生构造控制胶东区域金矿带的展布;新华夏系北北东向区域剪切带控制金矿田产生部位(吕古贤等，2006)。

蚌埠—五河金矿带上已发现的中、小型金矿床主要集中在断裂较发育的郯庐断裂带附近地区(如荣渡金矿床、大巩山金矿床、板桥金矿床等)。向西随着远离郯庐断裂带，北北东向控矿断裂的发育程度逐渐减弱，规模明显减小，这与整个胶东隆起带北北东向断裂广泛发育的特征明显有别，这些差异可能是五河—蚌埠金矿带的成矿规模弱于胶东金矿带的原因之一。

5 结论

(1)五河群地层是蚌埠—五河地区金矿床的重要矿源层，地层中Au的丰度比地壳平均丰度高出5倍;胶东群岩层是胶东金矿床的重要矿源层，特别是其中变质基性－超基性火山岩系具有很高的Au丰度，比地壳平均丰度高出45倍。二者差异较大。

(2)中国东部郯庐断裂带以东地区的郯庐断裂系发育程度、活动性及燕山期岩浆活动皆明显强于其以西地区，这是由于东部更靠近具密切动力学联系的太平洋板块。胶东地区岩浆活动时限和范围均较蚌埠地区广泛。蚌埠—五河地区燕山期岩浆活动明显弱于胶东金矿区，缺少象胶北隆起带上郭家岭岩体那样规模的大型岩体，构造活动性也明显弱于胶东地区。区内已发现的金矿床多数与燕山期岩脉密切相关，一定程度上限制了金的富集。蚌埠—五河地区和胶东地区岩浆活动及燕山期控矿断裂构造强度上的差异，也是造成2个成矿带上成矿规模的差异的原因之一。

(3)胶东地区深大断裂的发育有利于有幔源物质的参与成矿作用，而蚌埠—五河地区成矿物质以壳源为主，这也是造成两地成矿作用差异显著的一个重要原因。

(4)蚌埠—五河地区以北北东向为主的控矿断裂发育程度较弱，且向西随着远离郯庐断裂带而逐渐减弱，这与整个胶东隆起带上十分发育的北北东向控矿断裂明显有别，且胶东地区构造活动明显具有多期次、多层次的特点，综合因素造成蚌埠—五河地区金矿的成矿规模弱于胶东金矿带。

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