栖霞-福山多金属成矿带地质特征及其成矿作用

戴广凯，李秀章，朱学强，秦杰

(山东省地质调查院，山东 济南 250014)

0 引言

山东省栖霞高家-香夼-福山邢家山一带矿(化)点繁多，成矿条件优越，尤以多金属成矿作用最为突出，为一多金属成矿带。成矿带位于胶东地区中东部的栖霞、福山一带，行政区划隶属于烟台市下属的栖霞市、蓬莱市、福山区管辖。成矿带面积985km2。带内有钼钨矿大型矿床1处，中型铜锌矿床1处，中型多金属矿床1处，小型银矿床1处，中型金矿床1处，小型金矿床1处，铜矿(化)点6处，铅矿(化)点2处，多金属矿(化)点2处，金矿(化)点6处，银矿(化)点1处，钼矿(化)点2处，铁矿(化)点2处(图1)。

1—王氏群；2—青山群；3—莱阳群；4—蓬莱群；5—粉子山群；6—荆山群；7—新太古代基底；8—伟德山序列；9—郭家岭序列；10—玲珑序列；11—地质界线；12—角度不整合界线；13—韧性断层接触界线；14—断层；15—金矿；16—钼钨矿；17—铜矿；18—铅锌铜多金属矿；19—银矿；20—铁矿；21—锰矿；22—铅矿；23—铅锌矿；24—多金属成矿带范围

1 成矿带地质背景

成矿带地层属华北地层区鲁东地层分区胶北地层小区，出露有新太古代—新元古代、中生代和新生代地层。古元古代粉子山群和新元古代蓬莱群出露完整，尤其是粉子山群张格庄组大理岩和蓬莱群香夼组灰岩，是矽卡岩型多金属矿的控制层位。

成矿带内脆性断裂构造发育，据脆性断裂的产状、性质与矿化关系，主要划分为近EW向、近SN向、NW向、NE向、NEE向等5组，NEE向和NWW向规模均较小。其中NE—NNE向断裂是研究区的主要构造，发育的条数多、密度大，该组断裂的共同特点是延伸远，连续性好，以左行压扭性为主，常控制或明显改造早期地质体，奠定了研究区的主体构造格架，与矿产的关系也尤为密切。

成矿带内与成矿关系密切的中生代岩浆活动强烈。侏罗纪玲珑序列二长花岗岩分布在成矿带东北部，钼钨矿的形成与其有关。郭家岭序列分布在成矿带西北部，在其与玲珑序列和新太古代地质体接触部位形成了金矿矿集区。伟德山序列主要出露在成矿带西部和中东部形成了规模较大的多金属矿。

2 矿床分布及典型矿床特征

区内矿产众多，矿床分布密集，是山东重要矿产地集中分布区。区内矿产按照成因可分为斑岩-矽卡岩型、热液型等。

2.1 成矿带矿床分布特征

金(银)矿空间上集中分布于2个区域，即蓬莱市东南方向的大柳行地区及栖霞市北部。大柳行地区金矿类型主要为玲珑式石英脉型，金矿床分布区出露岩石为晚侏罗世玲珑二长花岗岩。金矿床的分布范围西部受栖霞-紫现头断裂控制，东部受大柳行断裂控制，在臧家庄盆地北缘EW向西林断裂南侧分布有少量杜家崖式层间角砾岩型金矿床。栖霞北部金矿床分布区出露岩性为新太古代栖霞英云闪长质片麻岩和石英闪长质片麻岩，以及大量的石英脉、闪长玢岩等。金矿床的分布主要受石英脉控制。银矿为金矿床内的伴生矿床，一般不独立形成银矿床。

铜矿主要分布于烟台市福山区王家庄地区，为王家庄式热液交代型铜(锌)矿床，早白垩世王家庄单元石英闪长玢岩为成矿母岩。含矿热液顺层侵入于粉子山群巨屯组、岗嵛组含石墨大理岩、黑云变粒岩、黑云片岩内，矿床受控于粉子山群巨屯组、岗嵛组含石墨大理岩，含矿热液沿地层内裂隙充填、交代富集成矿。在臧家庄盆地北缘止凤庄组砾岩中发育孔雀石化，认为深部存在隐伏小型斑岩体。

铅锌矿主要分布于臧家庄镇南部香夼地区，为一中型铅锌矿床，矿床主要分布于早白垩世中酸性浅成—超浅成侵入岩—花岗闪长斑岩与新元古代香夼组轻微变质结晶灰岩接触带的外带附近，形成斑岩-接触交代(矽卡岩)型铅锌矿床。矿床主要受岩体与灰岩接触带控制。在接触带内带靠近岩体一侧往往形成斑岩型铜矿。另外，在臧家庄盆地北缘西林断裂带南侧西林一带也发育铅锌矿化，艾山一带伟德山序列花岗岩边部也发育铅锌矿化。

钼钨矿主要分布于烟台市福山区西部的邢家山地区，为邢家山式接触交代(矽卡岩)型钼(钨)矿床，与成矿关系密切的侵入岩为中生代晚侏罗世玲珑斑状中细粒含黑云母二长花岗岩，岩体与粉子山群张格庄组、岗嵛组含石墨大理岩层发生接触交代作用形成钼(钨)矿床，矿床一般赋存于接触带的外带，少量分布于接触带的内带。

2.2 成矿带典型矿床特征

对比研究区典型矿床，从早至晚，栖霞-福山多金属成矿带多金属矿产由斑岩—矽卡岩型—中温热液型—中低温热液型。从矿体特征、控矿构造、围岩岩性、与成矿有关的侵入体、矿石类型、矿产类型、围岩蚀变、成矿元素组合、成矿阶段、成矿流体特征、同位素特征、成矿压力深度、形成温度、成矿时代等方面均具有一定的差别，又有一定的演化关系(表1)。

表1 典型矿床主要特征表

据参考文献[1-4,7]。

3 成矿规律

3.1 多金属矿的成矿条件

多金属成矿带内矿体多集中分布于臧家庄盆地边缘。盆地周缘复杂的构造系统，古老的变质基底和伴随盆地发育的岩浆活动共同促成了成矿作用的发生，即矿体受地层、构造及岩体三者联合控制，具有“三位一体”的特点(图2)。

1—砾岩；2—灰岩；3—蓬板岩；4—片岩；5—黑云变粒岩；6—大理岩；7—变质侵入岩；8—花岗斑岩；9—石英闪长玢岩；10—花岗岩；11—流纹斑岩；12—构造角砾岩；13—金矿体；14—银矿体；15—铅锌矿体；16—铜矿体；17—钼钨矿体；18—孔雀石化；19—相变界线；20—断层；21—白垩纪陆相沉积；22—蓬莱群；23—粉子山群；24—新太古代变质基底；25—雨山序列花岗闪长斑岩；26—雨山序列石英闪长玢岩；27—郭家岭序列花岗岩；28—玲珑序列花岗岩；29—流纹斑岩； ①—斑岩-矽卡岩型钨钼铜、铅锌矿化；②—中温热液脉型铜铅锌矿化；③—中低温热液脉型金铜矿化；④—中低温热液脉型金银矿化；⑤—潜火山热液脉型金矿化

3.1.1 地层条件

臧家庄盆地周缘的古元古代粉子山群、新元古代蓬莱群中碳酸盐类岩石和钙镁硅酸盐类岩石，成层性好，韵律性强，化学性质活泼易于交代，是形成热液矿床或层控矿床的有利岩性。沿地层层间，尤其是各组、段间接合部位，多易形成层间滑脱拆离构造及各种小型张裂隙、节理。这些小型构造为成矿热液的聚集和矿质的沉淀富集提供了容储空间，与区域上较大型褶皱和断裂构造可共同构成完整的“导矿、配矿、容矿”成矿构造体系。

变质岩作为层状地质体，可对下部流体起到一定的隔档作用，促使金属发生沉淀。粉子山群地层中含有大量的石墨及含碳不纯大理岩，可能形成成矿元素迁移的“地球化学障”，碳质在扩大金属离子在溶液中的稳定范围的同时，具有吸附金属离子的作用，为热液中流体的沉淀富集提供了有利的物理化学条件。

3.1.2 岩浆岩条件

盆地周缘的岩浆活动尤其是浅成—超浅成岩浆活动是多金属成矿带金及多金属矿床产出的前提，是重要的控矿因素之一。

岩浆作用尤其是浅成—超浅成的岩浆系统为成矿带来了成矿物质，为成矿提供直接的物质来源。区内斑岩型钼钨矿床和矽卡岩型铅锌矿床以及岩浆热液型矿床的形成，其物源都主要来自于岩浆本身。浅成—超浅成的斑岩富含成矿物质、硅质，在底侵就位过程中不断演化出成矿流体，富集于小的岩体部位成矿。低程度部分熔融产生的岩浆成矿元素含量较高，这部分岩浆往往富含挥发份，岩浆黏度较小，上侵能力强，易形成浅侵位的斑岩、爆破角砾岩[4]等小岩体，造成小岩体成大矿的情形[5]。

岩浆作用为成矿带来了热源和成矿流体：通过典型矿床分析可以看出，金及多金属矿成矿作用中都离不开岩浆和岩浆热液，尤其后者更为直接。对于斑岩型矿床来说，富含挥发份的岩浆上升至浅部定位过程中不断分异出含矿流体，直至最后富集成矿，岩浆用热“融化”了成矿物质，释放流体让其运移，再以爆破、底劈等作用为成矿物质的富集成矿创造了有利条件。

岩浆作用为成矿开辟了成矿空间：岩浆活动的上升，一方面追溯以往断裂发育，并可在前端及周围形成水压破裂，并迅速扩张，从而扩大断裂空间；另一方面，由于其上拱作用，容易形成穹窿，发育变质核杂岩构造。如鹊山变质核杂岩，中生代玲珑花岗岩的同构造侵入作用加剧了区域地壳的水平伸展变薄及因均衡作用而隆升的步伐，在其上部荆山群地层内发育铲形断层系统，上盘铲形断层向深部变缓，最终联合或终止于一个大规模的低角度正断层上。该断层系统为后期成矿作用所利用，发育了蓬家夼式(西林金矿)。另外，岩体边部的韧性剪切带，由于矿物的重新定向排列，其内流通性较好，利于成矿作用的发生。在岩体与地层接触带，接触面附近容易发生气液隐爆作用，有利于成矿物质的富集。

3.1.3 构造条件

构造体系对成矿的控制作用主要表现在两个方面，首先深成构造作为成矿热液运移的主要通道，为深部成矿物质与成矿热液的上升提供了良好空间，其次浅部构造作为相对封闭的环境为成矿物质的聚集和沉淀提供了良好的场所，是最佳成矿位置。构造发育区是金及多金属成矿的有利地段，控制着矿化的富集程度与矿体的空间定位。臧家庄盆地盆缘区为构造薄弱带，是多种构造复合叠加的部位。伸展构造运动下，环盆缘往往形成滑脱拆离构造带，具有多期活动、脆性—韧性叠加的特征，并且呈现上陡下缓、沿走向和倾向呈舒缓波状的特点；在盆内缘则形成陡倾斜的NE向断裂、裂隙密集带等脆性断裂构造。构造活动形成的扩容空间是矿液运移并选择性成矿的有利部位。西林金矿床即赋存于控制臧家庄断陷盆地北缘的西林断裂带中。盆地边缘的近东西向大断裂西林-吴阳泉断裂、龙窝铺-韩家疃断裂及其与NNE向断裂的交汇部位是主要矿床分布区，是研究区铜、钼、铅锌多金属矿的控矿构造带。例如盆地南缘的EW向龙窝铺-韩家疃断裂与NNE向亭口断裂交汇部位，形成了香夼铅锌铜多金属矿；近EW向的吴阳泉断裂与丁家夼断裂的交汇部位形成了王家庄铜矿。

3.2 成矿流体性质

3.2.1 成矿温度和压力

根据前人对流体包裹体的研究表明[1,7]：邢家山钼钨矿流体包裹体测温结果显示，包裹体均一温度值在89～431℃之间，峰值为160～200℃。其中透辉石中含少量气液两相包裹体，为长方形或方形切面，相当于辉石的负晶形，孤立产出，均一温度分别为401℃和431℃。不同世代辉钼矿形成温度分别为360～430℃，250～375℃、250℃。方解石中的流体包裹体，均一温度为89～91℃，代表了成矿后期热液活动矿物结晶的温度。

香夼铜铅锌矿流体包裹体均一温度值在120～430℃之间，峰值为300～390℃，整个均一温度明显分为3组，早期矽卡岩阶段温度为587℃；(湿)矽卡岩化阶段温度范围287～430℃；中期铜铅锌矿化阶段的温度范围192～270℃，晚期石英-碳酸盐化阶段的温度范围120～180℃。

王家庄铜矿床包裹体均一温度在值在162.0～342.2℃之间，峰值为160～200℃，整个均一温度明显分为4组，早期热液活动阶段(石英-黄铁矿阶段)温度范围为340～360℃；多金属硫化物早期阶段温度范围为260～300℃；多金属硫化物晚期阶段温度范围为220～240℃；晚期石英-碳酸盐阶段温度范围为160～200℃。整体上，王家庄铜矿成矿流体为中低温流体。

杜家崖金矿流体包裹体均一温度变化范围为175～292.3℃，峰值在200～250℃，属中—低温范畴。其中190～300℃为石英-多金属硫化物阶段温度，为成矿温度范围；晚期石英-碳酸盐阶段温度170～180℃。

整体上包裹体均一温度均表现出多期热液活动，集中表现为早期热液活动阶段(或矽卡岩晚期阶段)、多金属硫化物阶段(又可分为早期和晚期)、石英-碳酸盐阶段3个大的阶段(图3)。

图3 研究区典型矿床流体包裹体均一温度对比图

3.2.2 成矿物质来源

对稳定同位素分析表明[1,6-8]：杜家崖金矿石英的δ18O‰值在12.7～15.4之间，平均值为14.1，δD‰值在-92～-79之间，平均值为-84.8[1]；邢家山钨钼矿石英的δ18O‰值在12.2～13.6之间，平均值为12.97，δD‰值在-77～-71.9之间，平均值为-73.8[9]；香夼铜铅锌矿石英的δ18O‰值在5.8～ 9.0之间，平均值为7.48，δD‰值在-74.2～-55.6之间，平均值为-65.1[6]。

根据成矿流体氢氧同位素关系图(图4)中各组数据投影点的位置可以看出，投点位置主要集中分布于变质水和岩浆水左侧下方，大气降水与岩浆水混合区域聚集了大部分的投影点，仅有香夼铜铅锌矿床的投影点完全落入岩浆水范围内，邢家山钨钼矿主成矿期的投影点十分接近岩浆水范畴，表明斑岩-矽卡岩型的多金属矿床主成矿期的流体可能为岩浆流体。对于层间滑脱拆离带型的金矿床，投影点主要落入靠近岩浆水的位置，说明金矿床初始和成矿期的流体以岩浆流体为主，随着成矿作用的推进，有大气降水的混入，据此推断流体来源可能为岩浆水和大气水的混合流体。

图4 研究区典型矿床成矿流体δD -δ18O图解

据前人对邢家山钨钼矿、香夼铅锌铜多金属矿、王家庄铜矿、杜家崖金矿中原生矿石中硫化物的硫同位素进行分析表明[1,7]，香夼铅锌铜矿的硫同位素值最低，δ34S在-1.4‰～4.1‰之间，其他矿床的硫同位素值主要分布在5.5‰～9.5‰之间，且变化范围小，仅杜家崖金矿硫同位素值变化范围较大，可能反映了硫的多来源，但其绝大多数样品硫同位素主要集中在5.5‰～9.5‰之间。整体上δ34S变化范围窄，极差小，硫均一化程度较高，具有深源岩浆硫特征，同时又有一定的地壳物质参与成矿作用。

3.3 成矿深度

在综合考虑矿区地质特征、包裹体体系的基础上，根据前人[1,6-7]对包裹体显微测温结果，对典型矿床的成矿深度进行估算，结果表明，邢家山矿区钼成矿深度范围为3.71～9.93km，与常见矽卡岩型矿床5～9km成矿深度吻合。成矿深度为中等。香夼矿区矿床成矿深度范围大致2.78～3.52km；王家庄铜矿成矿深度范围为1.69～3.64km，平均为2.49km，成矿深度较浅。杜家崖金矿成矿深度范围为1.45～2.58km，平均值为1.97km，金矿成矿深度为浅成(图5)。

图5 典型矿床成矿深度图

3.4 成矿时代

成矿带内成矿年龄主要是依据成矿岩体的年龄来确定。成矿带内与成矿关系密切的燕山晚期浅成—超浅成斑岩岩浆活动主要经历了3个阶段，主要岩石单元的特征见表2。

表2 与成矿有关岩体的特征表

据参考文献[2,13-22](1)山东省地质矿产局第三地质大队，王文安、杨国福、张丕建等，1∶5万石岛等8幅区域地质调查报告，1995年。(2)山东省第三地质矿产勘查院，杨国福、薛志忠、周忠福等，1∶5万烟台市等五幅区域地质调查报告，2000年。。

第一个阶段为玲珑序列花岗岩，主要出露于成矿带北部的笔架山和东北部的邢家山一带，区内代表性岩体主要为磁山岩体和幸福山岩体，岩性主要为弱片麻状细中粒含石榴二长花岗岩(磁山岩体)和斑状中细粒二长花岗岩(幸福山岩体)。早期岩体内有较多变质地层、栖霞岩套及基性岩包体。包体的延展方位与区域构造线吻合，时具弱片麻状构造；晚期岩体包体较少，仅在边缘见有围岩捕虏体。大柳行一带的磁山岩体含斑中粗粒黑云二长花岗岩岩获得的单颗粒锆石U-Pb 年龄值为(157±2)Ma(LA-ICP-MS)[10]；邢家山钼矿获得的幸福山岩体形成时代分别为(157±2)Ma(LA-ICP-MS U-Pb)、(159.3±1.6)Ma(SHRIMP U-Pb)[11-12]，表明磁山岩体、幸福山岩体形成时代均为晚侏罗世，属玲珑期。其中，幸福山斑状中细粒含黑云二长花岗岩岩体与围岩粉子山群碳酸盐岩的接触带形成矽卡岩型W-Mo矿床。

第二阶段为分布于臧家庄盆地南部香夼和东北部王家庄等地的花岗闪长斑岩(香夼岩体)和石英闪长玢岩(王家庄岩体)，以隐伏产出为主，地表仅出露小型斑岩体。无论是石英闪长玢岩还是花岗闪长斑岩，浅部形成似网脉状岩枝，向下逐渐汇合成筒状，具有多期次侵入的特征。与碳酸盐岩地层的矽卡岩接触带内发育铅锌矿体，在岩体内部发育铜钼矿体。在接触带外围的岩枝、岩脉则以中低温热液脉型铜化为主。在香夼南和羊虎山采集了花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩样品采用激光烧蚀多接触等离子质谱(LA-MC-ICP-MS)法进行了锆石U-Pb同位素年龄测试，锆石具有清晰的震荡环带(图6)，Th/U均值分别为0.4842和0.2976，均明显大于变质锆石Th/U比值(<0.1)，为典型的岩浆锆石。结果显示谐和年龄分别为(127.91±0.58)Ma和(125.63±0.75)Ma(图7)。

图6 香夼花岗闪长斑岩和王家庄石英闪长玢岩锆石阴极发光(CL)图像

图7 香夼花岗闪长斑岩和王家庄石英闪长玢岩同位素年龄谐和图

第三阶段为石前庄期发育的潜火山岩相酸性岩浆-流纹斑岩。臧家庄盆地北部主要沿西林断裂带状分布，形成西林岩体，伴随着含矿热液的上移，在断裂的转折端或断裂交汇部位沉淀成矿，形成西林金矿床。在东山庄一带采集了流纹斑岩样品，锆石具有清晰的震荡环带，Th/U均值为0.7439，均明显大于变质锆石Th/U比值(<0.1)，为典型的岩浆锆石(图8)。样品内选取了30个锆石微区开展锆石U-Pb测年分析，获得锆石U-Pb加权平均年龄为(114.14±0.78)Ma(n=30，MSWD=2.5， probability=0)(图9)。这与蓬家夼金矿(位于胶莱盆地东北缘，与鹊山变质核杂岩及其周缘的构造滑脱带相关，同样受滑脱拆离断裂构造带控制)中角砾状矿石中的石英黄铁矿胶结物中石英40Ar-39Ar测年(117.33±0.15Ma)[20-22]具有大致相当的年龄。因此，认为西林金矿的成矿时代大致在114Ma左右。

图8 东山庄流纹斑岩锆石阴极发光(CL)图像

图9 东山庄流纹斑岩锆石U-Pb年龄谐和图(左)和加权平均值图(右)

在臧家庄盆地南部大栾家南采集了流纹斑岩测年样品，其锆石具有清晰的震荡环带，Th/U均值为0.7439，均明显大于变质锆石Th/U比值(<0.1)，为典型的岩浆锆石。获得锆石206Pb/238U加权平均年龄为(112.52±0.61)Ma(图10)。

图10 流纹斑岩(大栾家南)LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄谐和图(左)和加权平均值图(右)

4 结论

(1) 栖霞高家-香夼-福山邢家山多金属成矿带，矿体多集中分布于臧家庄盆地边缘。盆地周缘复杂的构造系统，古老的变质基底和伴随盆地发育的岩浆活动共同促成了成矿作用的发生，即矿体受地层、构造及岩体三者联合控制，具有“三位一体”的特点。成矿作用受NE向断裂影响较大。

(2) 成矿带整体上包裹体均一温度均表现出多期热液活动，集中表现为早期热液活动阶段(或矽卡岩晚期阶段)、多金属硫化物阶段(又可分为早期和晚期)、石英-碳酸盐阶段3个大的阶段。邢家山矿区钼成矿深度范围为3.71～9.93km，成矿深度为中等，其余矿床成矿深度范围为1.69～3.64km，成矿深度较浅。

(3)成矿带成矿岩体为燕山晚期浅成—超浅成斑岩，岩浆活动主要经历了3个阶段，第一个阶段为玲珑序列花岗岩， LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄值为(157±2)Ma；第二阶段为香夼花岗闪长斑岩和王家庄石英闪长玢岩，年龄分别为(127.91±0.58)Ma和(125.63±0.75)Ma；第三阶段为石前庄期发育的潜火山岩相酸性岩浆-流纹斑岩，锆石U-Pb加权平均年龄为(114.14±0.78)Ma。