胶东三山岛金矿中深部成矿流体对比及矿床成因探究

2020-12-09孙超

世界有色金属 2020年2期

孙超

（山东黄金地质矿产勘查有限公司，山东烟台 261400）

胶东三山岛黄金生产能力超7000t/d，经过三十多年的开发，局部矿床濒临枯竭。受地质条件及勘探技术的限制，以往对三山岛金矿成矿流体及矿床成因的研究多集中在-500m的浅层矿。为寻找新的能源开发点，实现金矿资源的合理开发、利用，有必要对中深部成矿流体及矿床成因进行探究。

1 胶东三山岛金矿中深部成矿流体对比

1.1 成矿流体包裹体特征

胶东三山岛金矿成矿流体演化过程中，其属性不断发生变化，因此在各个成矿阶段表现出不同的流体包裹特征。

第Ⅰ阶段为黄铁绢英岩阶段，此时的石英以碎斑状存在，主要内部构成为ⅢCO2型和ⅡCO2型包裹体，同时也含有部分Ⅱ-1型Ⅱ-21型和Ⅰ-g型包裹体。通过激光拉曼测试，可发现该阶段石英内部主要包裹体中，含有CO2、CH4和少量H2O等挥发成分；其他含量较少的包裹体含有的主要挥发成分为H2O，CO2与CH4的占比较低。另外，包裹体的温度集中区间在280℃～380℃，盐度集中区间在7.0wt%NaCl.eqv～11.5wt%NaCl.eqv，密度集中区间在0.66g/cm3～0.89g/cm3。第Ⅱ阶段为石英-黄铁矿阶段，该阶段的石英中包裹体的含量较大，主要是Ⅱ-g和Ⅱ-1型包裹体，另含少量ⅢCO2型，部分包裹体的片子中也发现少量Ⅱ-21型和Ⅰ-g型。通过激光拉曼测试，发现该阶段包裹体中主要挥发成分为H2O和CO2，CH4含量较低。此时包裹体的温度集中区间在235℃～320℃，盐度集中区间在6.4wt%NaCl.eqv～11.2wt%NaCl.eqv，密度集中区间在0.75g/cm3～0.95g/cm3。第Ⅲ阶段为石英-多金属矿化物阶段，此时石英达到一定结晶度，包裹体主要为Ⅱ-g、Ⅱ-1和Ⅰ-1型，ⅢCO2型很少出现。通过激光拉曼测试，包裹体以H2O为主要发挥成分，其余两种成分含量有限。包裹体的温度集中区间在220℃～280℃，盐度集中区间在6.0wt%NaCl.eqv～10.5wt%NaCl.eqv，密度集中区间在0.80g/cm3～0.10g/cm3。第Ⅳ阶段为石英-方解石阶段，出现寄生矿，石英占比降低，主要包裹体为Ⅱ-g、Ⅱ-1和Ⅰ-1型，主要挥发成分为CO2和H2O。该阶段温度集中区分为高温和低温两个区域，分别在260℃～290℃和160℃～230℃，盐度集中区间在5.1wt%NaCl.eqv～10.0wt%NaCl.eqv，密度集中区间在0.80g/cm3～1.05g/cm3。从以上数据可以判断，此时的方解石存在因多期热液活动而产生的可能。

1.2 成矿流体垂向对比

成矿流体垂向对比可找出不同矿深成矿流体的性质变化规律，以温度和盐度为变量，分析温度、盐度与垂向深度间的关系。总结以往-500m～-2000m的温度数据，发现在不同垂向深度上，同一阶段包裹体的均一温度分布存在宽窄不一的现象，但差别较小，从整体上看未呈现出明显的变化趋势，可判断成矿流体包裹体的均一温度在垂向深度上基本保持稳定。同时，各个成矿阶段不同垂向深度成矿流体的盐度分布也表现出相似的特点，变化趋势不明显。导致以上特征的原因可能有二：第一，不同垂向深度上被测试包裹体数量不同；第二，热液蚀变期间导致围岩大量破碎，使金矿-2000m以上的深度成矿流体的温度和盐度趋于一致。

1.3 成矿流体对比给金矿资源勘探带来的启示

总结来说，胶东三山岛金矿-1000m～-2000m的范围内夹杂物丰富度要好于金矿浅层，高含碳相组未发生明显变化，从前文包裹体属性分析结果可以判断，金矿中深部具备较好的成矿流体存在环境[1]。三山岛部分金矿矿床的黄铁矿标准梯度与矿体延伸长度间存在相关性，其标准特征在垂向深度上的变化不明显，说明金矿连续性和稳定性较高，且存在大规模金矿化。结合金矿成矿流体包裹体温度集中范围，有学者提出三山岛金矿可能为浅层热液金矿类型，但在实际勘探工作中，很多矿体从浅层至深层的垂向距离已经超过2km，即超出浅层热液金矿的成矿范围，因此山三山岛金矿并不是一个具备巨大开发潜能的浅层热液金矿。结合三山岛及焦家山的断裂特征，两断层极有可能交叉于深度4500m的范围，该深度的主要物质成分为细花岗岩，金矿勘探的潜力非常有限。因此，胶东三山岛金矿的开发空间还是集中在深度5000m范围以内，5000m以上深度的可开发潜力较低。

2 胶东三山岛金矿中深部矿床成因分析

2.1 矿床成因初步判断

胶东三山岛金矿成矿流体的温度与盐度分布存在如下特征：温度300℃～400℃的范围为流体盐度集中区，在2wt%～10wt%，当温度处于100℃～300℃区间时，盐度分布较散，同时存在盐度高于10wt%和低于2wt%的流体。从理论上说，流体相分离时导致液相部分流体盐度升高的主要原因，而盐度降低一般由降水引起，即降水促使流体温度和盐度显著下降。因此有理由认为，三山岛金矿流体的温度和盐度特征为流体相分离和降水的双重作用导致。

2.2 矿床成因具体分析

流体温度与盐度特征可从某种程度上体现成矿流体的演化过程。流体混溶过程中，流体包裹体的均一温度与盐度显著正相关；流体处于沸腾或非混溶状态时，此时被捕获包裹体的温度和盐度为反向变动关系。前期阶段，成矿流体包裹体主要为Ⅱ型和Ⅲ型，通过显微测温和激光拉曼光谱分析，此时的成矿流体温度较高，含有大量CO2挥发性物质，盐度偏中下。在金矿矿床中，含金流体与变质岩之间常态化发生水-岩反应，且当温度处于280℃～380℃区间时，反应剧烈程度最大。该温度区间与三山岛金矿矿床前期阶段均一温度范围和大规模热液腐蚀变相的温度范围相同。再加上矿石、围岩、蚀变岩等位置的δ18O值差异显著，可断定金矿成矿前期阶段水-岩反应发生非常普遍。成矿主要阶段的石英中，包裹体类型为3类，但主要为Ⅱ型，此时CH4含量骤增，之前H2O-CO2-NaCl的流体系统过渡为H2O-CO2±CH4的系统。随着矿化程度的加深，成矿流体沿断裂带向上移动，并发生水-岩反应，生成大量挥发性物质，导致成矿流体的盐度和密度上升，最终演变为低温、低盐、高密的H2O-NaCl系统。

从三山岛金矿均一温度及盐度的演变过程可以发现，该矿区流体包裹体的密度与温度间表现为明显的线性关系，且二者负相关。当温度超过350℃时，三山岛金矿成矿流体密度约为0.6g/cm3，且温度300℃上下区间内均存在两个异常高密流体包裹体点，含有大量CO2，密度明显高于其他两相包裹体。此类包裹体的均一压力范围在1500×105～2000×105，可判断两矿区均存在富含CO2的超压流体，其存在易引发减压沸腾作用，因此也成为引发流体相分离的一个原因。另外有学者提出，三山岛金矿矿床的成因可能与地质变动有关，为太平洋板块与华北板块间的俯冲作用导致。例如，三山岛金矿矿床年龄在121.1Ma～121.5Ma，华北克拉通东部存在110Ma～155Ma的盆地，岩浆活动频繁，中基性静脉侵入和成矿热液活动剧烈。总而言之，胶东三山岛金矿矿床成因可能与地质变动、流体相分离、降水作用等相关。