胶东栖霞山城金矿流体包裹体特征及其成矿意义

李理想 李洪奎 韩学林 张玉波 禚传源

摘要： 胶东栖霞山城金矿是产于太古宙基底变质岩系中的富含铜、铅、锌等有益组分的石英脉型金矿床，通过对成矿流体包裹体的研究表明：山城金矿包裹体多成群分布，形态规则，其类型以富液体包裹体为主，少部分为H2O CO2三相包裹体。流体包裹体的均一温度主要分布在150～240℃之间，与钾交代关系密切的早期成矿温度为290～310℃，多金属硫化物石英脉成矿温度在130～290℃区间，代表了成矿期的温度区间，成矿温度较钾交代的温度明显偏低。盐度为0.35%～13.5%，主要集中在3.5%～7%之间，属低中盐度，但多金属硫化物石英脉具有更宽泛的盐度区间。压力介于272～438MPa，平均为337.1MPa，不同矿化类型成矿流体压力值也存在明显差异，早期的钾交代型矿石的成矿流体压力相对较高，多金属硫化物石英脉型矿石流体压力相对较低。山城金矿成矿流体具有早期相对高温、高压、高盐度的流体，晚期成矿流体的温度、压力和盐度值都相对较低，说明成矿流体是连续演化的过程。

关键词： 包裹体；成矿温度；盐度；构造环境；山城金矿；胶东栖霞

中图分类号： P618.51     文献标识码： A    doi：10.12128/j.issn.1672 6979.2023.02.002

引文格式： 李理想，李洪奎，韓学林，等.胶东栖霞山城金矿流体包裹体特征及其成矿意义［J］.山东国土资源，2023，39（2）：9 16.LI Lixiang， LI Hongkui， HAN Xuelin， et al. Characteristics and Metallogenic Significance of Fluid Inclusion in Shancheng Gold Deposit in Qixia City in Jiaodong Area［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（2）：9 16.

0 引言

我国著名的胶东金矿集中区按金矿产出的空间展布可进一步分为招远 莱州、蓬莱 栖霞和牟平 乳山3个金矿矿集区［1 5］，栖霞地区的金矿床因产于太古宙结晶基底岩系中，前人对金矿成因、物质来源、形成时代等有不同的认识。在20世纪90年代大多数学者认同变质热液型金矿，山东代表性的金矿论著亦持此观点［6 7］，但部分研究者则多将其归入岩浆热液范畴［8 10］，认为是白垩纪成矿。李洪奎等认为是胶东金矿系列的自然类型之一，与焦家式、玲珑式 金矿具有同源同时性［11 13］。栖霞地区金矿床产于古老变质基底岩系中，以石英脉型金矿为主，破碎带蚀变岩型金矿次之，并富含铜、铅、锌等多金属成矿物质，其地球化学特征亦与典型的焦家式破碎带蚀变岩型和玲珑式石英脉型金矿稍有差异［14 15］。本文以山东栖霞市山城金矿包裹体为研究对象，分析总结山城金矿床在形成过程中金矿成矿流体的组成、性质和金属矿物沉淀的温度、压力等，以探讨热液在成矿过程中的演化，对山城金矿床成因提供地球化学资料支撑。

1 区域与矿床地质

1.1 区域地质背景

研究区位于胶北隆起区之唐家庄 栖霞变质核杂岩的北部（图1），变质核杂岩的主体为中太古代唐家庄岩群、新太古代胶东岩群、新太古代栖霞TTG质片麻岩和古元古代荆山群、粉子山群，构成了以太古宙为核以元古宙为环带的核幔构造格架［5.16 20］。地层有白垩纪莱阳群、青山群和王氏群及新生代新近系、第四系。侵入岩有新元古代弱片麻状二长花岗岩和中生代酸性花岗岩，主要为晚侏罗世玲珑二长花岗岩系列、早白垩世郭家岭花岗闪长岩和伟德山花岗闪长岩 二长花岗岩系列等。NE、NNE向断裂十分发育，NW向和近EW向断裂次之。

1.2 矿区地质特征

矿区位于栖霞市东北4km的后夼村一带，区内广泛分布新太古代回龙夼条带状细粒含角闪黑云英云闪长质片麻岩、新庄中细粒含角闪黑云英云闪长质片麻岩，在英云闪长质片麻岩中有胶东岩群细粒斜长角闪岩、黑云变粒岩包体，矿区北部出露有古元古代粉子山群碳酸盐岩变质岩系，在沟谷中有第四系分布，构造以NNE向断裂为主，脉岩有闪长岩脉、闪长玢岩脉、闪斜煌斑岩脉、辉绿岩脉、花岗细晶岩脉和石英脉等，在石英脉中普遍具有金矿化显示。

该矿区内共发现大大小小的石英脉十几条，具规模者有8条（图2），共圈定有9个矿体，编号为Ⅰ 1、Ⅰ 2、Ⅰ 3、Ⅰ 4、Ⅱ 1、Ⅴ 1、Ⅷ 1、Ⅷ 2及Ⅷ 3号矿体，其中Ⅰ 4、Ⅷ 2、Ⅷ 3号矿体为主矿体，赋存于黄铁矿菱铁石英脉中（图3a、图3b）。

含金多金属硫化物石英脉构成矿体（图3c、图3d），走向20°～60°，多向SE倾斜，倾角23°～53°，单脉长150～700m，倾斜延深115～830m，厚度0.10～1.80m，厚度变化系数63%。石英脉多呈扁豆状、透镜状呈尖灭再现产于断裂裂隙中，与围岩界线清楚，成矿阶段划分为石英 菱铁矿阶段、黄铁矿 铁矿物阶段、多金属硫化物阶段和碳酸盐化4个阶段。

2 流体包裹体研究

2.1 样品采集与测试分析

样品采集于山城金矿床南矿区Ⅷ 2矿体 340m～ 420m中段的金矿石，岩性分别为钾化碎裂花岗岩、黄铁绢英岩、多金属矿化石英菱铁矿脉和多金属石英脉，对样品进行了流体包裹体显微测温和成分分析。样品制作流程为：选择有代表意义的标本经初加工粘片后，进行粗磨→细磨→精磨→抛光成包裹体双面抛光片，所挑选单矿物石英、黄铁矿颗粒质量纯，不含连生体和杂质矿物，对于个别含有不同期次石英的样品，对透明石英和灰白色石英分别进行了挑选和分类，单矿物样品的纯度均≥98％，所挑选的测试样品重量均大于100mg。分析由核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，流体包裹体显微测温检测方法和依据为EJ/T1105—1999（矿物流体包裹体温度的测定），测试仪器名称为LINKAM THMS600型冷热台，批样编号为7035，测试外部环境温度为26℃，湿度为50%。包裹体成分分析仪器为LABHR–VISLabRAM HR800研究级显微激光拉曼光谱仪，波长为532μm，Yag晶体倍频固体激光器，扫描范围100～4200cm 1，测试外部环境温度为25℃，湿度为50%。

2.2 流体包裹体岩相学

山城金矿区矿石主要为黄铁矿化脉石英、多金属石英脉、多金属矿化石英菱铁矿脉、黄铁绢英岩、绢英岩化花岗岩和钾化花岗岩等。

（1）黄铁矿化石英脉：该黄铁矿化石英脉内包裹体较为发育，主要为成群分布，部分为成带状分布，包裹体大小主要集中在5～18μm。其中以呈无色 灰色的富液体包裹体与呈透明无色的纯液体包裹体为主，局部视域内较为发育呈无色 浅灰色的H2O CO2三相包裹体（图4A），呈灰色 深灰色的富气体包裹体与呈深灰色的纯气体包裹体。

（2）多金属石英脉：该多金属矿化脉内包裹体较为发育，主要为成群分布，部分为成带状分布，包裹体大小主要集中在5～12μm。其中以呈无色 灰色的富液体包裹体与呈透明无色的纯液体包裹体为主，局部视域内较为发育呈无色 浅灰色的H2O CO2三相包裹体与呈深灰色的纯气体包裹体（图4B）。

（3）绢英岩化花岗岩：该绢英岩化花岗岩内包裹体较为发育，主要为多成群分布，部分为成带状分布，包裹体大小主要集中在5～11μm。其中以呈无色 灰色的富液体包裹体与呈透明无色的纯液体包裹体为主，局部视域内较为发育呈深灰色的纯气体包裹体（图4C）。

（4）多金属矿化石英菱铁矿脉：该多金属矿化石英菱铁矿脉内包裹体较为发育，主要为成群分布，部分为成带狀分布，包裹体大小主要集中在5～18μm。其中以呈无色 灰色的富液体包裹体与呈透明无色的纯液体包裹体为主，其次为呈无色 浅灰色的H2O CO2三相包裹体，局部视域内较为发育呈灰色 深灰色的富气体包裹体（图4D）。

2.3 流体包裹体测温学

流体包裹体和热液蚀变矿物记录了断裂深部流体温度与流体组分，流体包裹体的均一温度和压力能够反映成矿作用过程中成矿流体的物理化学条件。山城金矿区流体包裹体显微测温、盐度、压力统计结果列于表1。山城金矿包裹体类型以富液体包裹体为主，少部分为H2O CO2三相包裹体，成群分布，形态规则，大小一般在（3×5）μm～（6×12）μm，多集中在4μm×6μm，其气液相比一般为10～15，亦有30～50者，其均一相态95%为液相，VCO2→LCO2和LCO2→LH2O相态占比较少。

（1）均一温度：山城金矿床流体包裹体的富液体包裹体均一温度大都介于100～300℃之间，主要分布在150～240℃之间，峰值均一温度不明显。从不同矿化岩石类型来看（图5），含金黄铁矿化（多金属硫化物）石英脉，成矿的均一温度跨度较大，说明成矿作用持续时间较长，有利于成矿；而绢英岩化花岗岩和钾化碎裂状花岗岩均一温度均在110～260℃之间变化，主要变化在160～240℃，与成矿的主期温度大致相当，说明温度在150～240℃时，成矿物质沉淀和各种蚀变作用最强，也反映了主成矿期的温度指标。

不同成矿阶段的温度变化显示（表1）：早期成矿阶段的平均温度为216℃（33个测温样品），主期成矿阶段的平均温度为204℃（110个测温样品），说明金质的沉淀形成是随着成矿阶段的进程而温度是逐渐下降的。

包裹体的不同相态所得的测温结果是不同的，不同岩矿石类型H2O CO2三相包裹体均一温度较富液体包裹体均一温度偏高（表2，图6），其温度区间为250～400℃之间，绢英岩化花岗岩和钾化碎裂状花岗岩均一温度为290～310℃，可能代表了岩矿石开始蚀变的温度，而250～400℃则代表了岩浆热液向矿化转化的温度区间。

2.4 流体包裹体物质成分

研究区内包裹体类型主要为液相包裹体，少量的气液两相和H2O CO2三相包裹体。包裹体的物质成分主要是CO2和H2O，个别样品中有少量CH4存在。这种由液相、气液相和H2O CO2三相构成的多相包裹体共存，反映了区内成矿作用经历了流体不混溶的过程，即流体的沸腾作用。对于CH4的存在，是成矿期的还是在热液过程中从地壳带入的，尚有待进一步研究。

3 问题讨论

成矿流体是热液矿床形成时最主要的含矿介质，在矿质的活化、迁移和沉淀过程中起着极其重要的作用，流体包裹体是成矿溶液的母液，它可反映成矿时溶液的化学组分及其温度、压力等条件，较客观的反映成矿作用的环境［25 27］。

山城金矿床中的流体包裹体，形态多样，常呈群分布，有主矿物负晶形、圆形、椭圆形及不规则状等，且其大小多集中在4μm×6μm，流体包裹体属以H2O和CO2为主组分的气液包裹体。山城金矿石英脉中发育富CO2包裹体、纯CO2包裹体和富H2O包裹体，它们代表了成矿期流体。富CO2包裹体和富H2O包裹体均一温度非常接近，并且在镜下常可观察到这两种类型的包裹体密切共生，表明山城金矿成矿热液为共存的CO2/CO2+H2O不混溶体系，含有较多的两相和三相H2O CO2包裹体，它们是发生相分离作用后通过不均一捕获形成的，分别代表共存的两个端员组分，即富CO2贫H2O相和富H2O贫CO2相。对于不混溶体系，包裹体的均一温度等于捕获温度［2，25 27］，山城金矿床流体包裹体的均一温度主要分布在150～240℃之间，与钾交代关系密切的早期成矿温度为290～310℃，主成矿期即多金属硫化物石英脉成矿温度在130～290℃区间，成矿温度较钾交代的温度明显偏低，可见随着成矿作用时间的推移，成矿温度呈现降低趋势。即便是同一种矿化类型，不同样品所测的成矿温度也有所不同，如多金属硫化物石英脉所测温度最低为100℃，最高为300℃，这种温度差异一方面反映了成矿作用持续的时间差异，即成矿阶段延续时间较长，更有利于成矿物质的持续沉淀富集，另一方面可能反映了不同组成或性质不同的流体在同一断裂系统中发生的水 岩作用强度不同所致［28］。山城金矿床流体包裹体的盐度为0.35%～13.5%，主要集中在3.5%～7%之间，属低中盐度，但多金属硫化物石英脉所测盐度具有更宽泛的区间，说明与金质沉淀的盐度区间更大，但以中低盐度为主。压力介于272～438MPa，平均为337.1MPa，不同矿化类型成矿流体压力值也存在明显差异。早期的钾交代型矿石的成矿流体压力相对较高，其压力值平均为379MPa；而多金属硫化物石英脉型矿石，成矿流体压力相对较低，平均为312MPa。由此可见，成矿流体的压力值在成矿过程中呈降低趋势。根据对胶东地区典型金矿床成矿流体压力研究，玲珑石英脉型金矿的平均压力值为407.5MPa，而焦家式破碎带蚀变岩型夏甸金矿平均压力值为303.2MPa，这说明金矿在大而连通的构造蚀变带中就位的压力偏低，而在裂隙充填脉中金矿的形成时的就位压力则偏高，而山城金矿介于玲珑式和焦家式金矿之间，可能反映了构造形态对金矿形成时压力的调控作用，即在较开放的构造体系下形成金矿的压力较低，而在相对封闭的构造空间内则形成金矿的压力则偏高。

需要指出的是，矿物包裹体溶液的化学成分在成矿过程中其变化是复杂的，包裹体溶液化学组分并不是成矿期温压状态下成矿流体化学组分的真实再现，因为其成矿物质已经随着温压条件的变化而沉淀析出，故不能简单的將包裹体温压数据等同于成矿时的温压条件。

由于山城金矿不同时空阶段成矿流体的化学组分及其盐度、温度和压力不同，早期成矿流体是相对高温、高压、高盐度的流体，而晚期成矿流体的温度、压力和盐度值都相对较低，可以认为成矿流体的时空演化是岩浆活热系统连续演化的结果。

4 结论

（1）山城金矿包裹体类型以富液体包裹体为主，少部分为H2O CO2三相包裹体，成群分布，形态规则，大小多集中在4μm×6μm，其气液相比一般为10～15，液相占95%，VCO2→LCO2和LCO2→LH2O相态占比较少。山城金矿床流体包裹体的均一温度主要分布在150～240℃之间，与钾交代关系密切的早期成矿温度为290～310℃，主成矿期即多金属硫化物石英脉成矿温度在130～290℃区间，成矿温度较钾交代的温度明显偏低。盐度为0.35%～13.5%，主要集中在3.5%～7%之间，属低中盐度，但多金属硫化物石英脉所测盐度具有更宽泛的区间。压力介于272～438MPa，平均为337.1MPa，不同矿化类型成矿流体压力值也存在明显差异，早期的钾交代型矿石的成矿流体压力相对较高，多金属硫化物石英脉型矿石流体压力相对较低。

（2）山城金矿成矿流体具有早期相对高温、高压、高盐度的流体，晚期成矿流体的温度、压力和盐度值都相对较低，说明成矿流体是连续演化的过程。

致谢： 野外工作期间，得到了栖霞市金兴矿业有限公司山城金矿林晓辉在资料和取样方面的帮助，编辑部和审稿人提出了建设性修改建议，在此一并致以特别感谢！

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Characteristics and Metallogenic Significance of Fluid   Inclusion in Shancheng Gold Deposit in Qixia City in Jiaodong Area

LI Lixiang1， LI Hongkui2， HAN Xuelin2， ZHANG Yubo2， ZHUO Chuanyuan2

（1. Shandong General Brigade of China Building Materials Industrial Geological Exploration Center， Shandong Ji'nan 250100， China; 2. Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resource Utilization， MNR， Shandong Provincial Key Laboratory of Metallogenic Geological Process and Resource Utilization；Shandong Institute of Geological Sciences， Shandong Ji'nan 250013， China）

Abstract： Shancheng gold deposit in Qixia city  in Jiaodong area is a quartz vein type gold deposit. It is rich in copper， lead， zinc and other beneficial components. It occurs in Archean basement metamorphic rock series. Through study on ore forming fluid inclusions， it is showed that most of the inclusions in Shancheng gold deposit are distributed in groups with regular morphology. The types are mainly liquid rich inclusions， and a few are H  2O   CO  2 three phase inclusions. The homogenization temperature of fluid inclusions is mainly 150 ～240 ℃. The early mineralization temperature closely related to potassium metasomatism is 290～310℃. The mineralization temperature of polymetallic sulfide quartz veins is 130～290℃， representing the temperature range of the mineralization period. The mineralization temperature is significantly lower than that of potassium metasomatism. The salinity is 0.5%～13.5%， and mainly between 3.5%～7%. It belongs to low and medium salinity， but the polymetallic sulfide quartz vein has a wider salinity range. The pressure is 272～438MPa， with an average value of 337.1MPa. There are also significant differences in the pressure values of ore forming fluids of different mineralization types. The pressure of ore forming fluids of early potassium metasomatic ores is relatively high， while that of polymetallic sulfide quartz vein ores is relatively low. The ore forming fluid of Shancheng gold deposit has relatively high temperature， high pressure and high salinity in the early stage， while the temperature， pressure and salinity of the late stage ore forming fluid are relatively low. It is indicated that the ore forming fluid is a continuous evolution process.

Key words： Inclusions; metallogenic temperature; salinity; tectonic environment; Shancheng gold deposit; Qixia city  in Jiaodong area