膠東金礦集中區大規模成礦的原因分析

褚福賀，岳婷，徐方 ，張運勛 ，胡社榮

(1.中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院，北京 100083;2.天津市地質調查研究院，天津 300191)

膠東地區以約0.3%國土面積占有全國約25%的黃金儲量和產量，是我國金礦資源主要密集區，并以玲瓏—焦家式金礦而享譽全球[1]。膠東地區處于濱太平洋成礦帶西部大陸邊緣活動帶，為太古宙—元古宙花崗巖-綠巖帶發育地區，是地殼構造運動、變質作用、巖漿作用和成礦作用多旋回發育地帶(楊敏之等，1996)。長期以來，眾多研究者先后在此開展了大量研究，取得了豐碩成果，然而關于膠東金礦集中區形成的主導因素產生了不同的觀點，即：①郯廬斷裂活動[1]；②板塊的碰撞[2]；③中國東部巖石圈減薄的殼幔過程[3]，④地幔熱柱活動[4]。通過對大量資料的分析和研究，該文提出關于膠東金礦集中區形成的主導因素并探討了金礦大規模形成的原因。

1 膠東金礦的特征及大規模成礦時間

金礦床的類型和空間展布特征對成礦的主要因素的分析起到指示性意義。膠東金礦床類型主要有3種：一是石英脈型；二是破碎帶蝕變巖型；三是石英脈型和破碎帶蝕變巖型過渡類型[5]。

1.1 礦床的空間展布特征

1.1.1 礦床的分布與中生代花崗巖的相關性

膠東地區在中生代巖漿活動強烈，侵入巖非常發育，其中最主要的有玲瓏型花崗巖、欒家河型花崗巖和郭家嶺型花崗巖，金礦的分布與花崗巖在空間上有密切的相關性。據調查，膠東大部分的金礦床分布于花崗巖體內部或花崗巖與圍巖的接觸帶上。例如，玲瓏、阜山大型金礦床和靈山溝中型金礦床產于玲瓏花崗巖中；焦家、新城、界河、河東和北截金礦床產于郭家嶺型花崗閃長巖內部或郭家嶺型花崗閃長巖與玲瓏型花崗巖的接觸帶；招遠南部的大尹格莊、夏甸和舊店金礦床均賦存于灤家河型花崗巖內或花崗巖與前寒武紀變質巖的接觸帶上。

1.1.2 礦床的分布與斷裂構造的關系

膠東地區斷裂構造發育，金礦床的分布與斷裂構造有非常密切的關系。礦體分布于NNE向和NE向斷裂帶內，嚴格受到斷裂帶的控制(圖1)。沿斷裂走向、傾向轉彎部位或構造交會部位是礦體的有利賦存部位[6]。在平面上，礦床沿斷裂帶呈串珠狀分布。如玲瓏金礦的礦脈分布和產狀受NNE向破頭青斷裂帶及其次級斷裂構造控制；三山島、倉上大型金礦床賦存于三山島-倉上斷裂中；焦家斷裂控制了焦家、新城等大型金礦床的分布；招(遠)-平(度)斷裂中賦存有夏甸、大尹格莊等金礦。

1.2 膠東金礦大規模形成的時間

玲瓏金礦主成礦期成礦時代為121.6Ma[7]，胡八莊金礦的成礦時代為(126.5±5.6)Ma[8]。綜合膠東各個礦區金礦成礦時代的資料(表1)，金礦的成礦年代都集中在110～130Ma之間，因此膠東金礦大規模成礦作用的高峰為110～130Ma。

圖1 膠東地區侵入巖分布與金礦的關系圖1—第四系；2—中生界；3—震旦期；4—古元古界；5—燕山晚期侵入巖；6—燕山早期郭家嶺超單元；7—印支期侵入巖；8—震旦期侵入巖；9—震旦期玲瓏超單元；10—晉寧期侵入巖；11—呂梁期侵入巖；12—阜平-五臺期棲霞超單元；13—地質及不整合界線；14—實測及推測斷層；15—玲瓏超單元巖體交代中心；16—巖體超覆方向；17—金礦床及礦化點

礦床測定礦物測定方法年齡/Ma資料來源玲瓏西山玲瓏西山焦家焦家焦家靈山溝馬家窯馬家窯水云母RlrSrKArRlrSrRlrSrKArRlrSrRlrSrKAr115.0±3.7110.0±2.0105.0±7.088.1±1.0106.0±2.0115.0±5.0135.1±5.2120.0±2.0駱萬成伍勤生1987東風玲瓏西108脈玲瓏破頭青絹云母RlrSr71.86±9.6100.28±3.7580.67±0.23呂古賢等1993玲瓏西108脈玲瓏九曲界河靈山溝馬家窯乳山絹云母RlrSr100.74±3.58111.38±2.8146.52±2.29188.94±4.24106.14±4.92113.31±4.43張振海等1994乳山微斜長石蝕變巖石絹云母RlrSr112.31±3.31121.30±5.87101.78±3.40張振海等1994金牛山絹云母RlrSr80.6±6.0李宇峰1987玲瓏金礦礦石RbSr120.0～122.5楊進輝等2000乳山鋯石SHRIMP117±3.0胡芳芳等2004胡八莊金礦絹云母RbSr126.5±5.6蔡亞春等2011

2 膠東地區構造背景分析

膠東礦集區位于膠北地體上，該地體西以郯廬斷裂為界與魯西地體相隔，南鄰中生代盆地-膠萊坳陷，東南部以五蓮-榮成斷裂為界與蘇-魯超高壓帶相接。膠東金礦集中區所屬的中國東部活動大陸邊緣自中生代開始的科迪勒拉型((海)溝-(火山)弧體系)逐漸向西太平洋型(溝-弧-盆(邊緣海)體系)演化和轉變的過程。華北東部在中生代前后動力學機制發生過重大轉折[9]。

中生代早期，華北古陸南北邊緣的碰撞造山作用趨于結束，因此SN向的擠壓構造體制向中生代中期—新生代的近EW向伸展構造體制轉變，古生代近EW向的構造線方向轉變為NNE向為主的中生代構造線方向[10]。與此同時，巖石圈劇烈減薄，華北東部古生代巖石圈厚達200km左右[11]，而到了新生代華北東部巖石圈的厚度不會超過80km，研究表明，新生代該區巖石圈地幔具有大洋型巖石圈地幔特征[12]。該區在中生代期間消失了有大約120km厚的巖石圈，表明在中生代曾發生過大規模的地幔上涌和巖石圈減薄[10]。

郯廬斷裂帶是華北地區最主要的斷裂帶，該斷裂帶活動最強的是其中段的沂沭斷裂帶，平移活動最顯著時期在110～150Ma之間，高潮期在平移活動的晚期，持續12～18Ma，平移錯開距達460～740km，平均平移速度1.06cm/a，高潮期可達4～6cm/a，大約90～120Ma期間是應力和活動狀態轉變的過渡時期，這也是膠東金礦的主成礦期[1]，因此，郯廬斷裂帶與膠東金礦的形成亦有密切的關系。

膠東金礦集中區巖漿活動頻繁，具有多期多旋回的特點，主要可以分為3個巖套，即新太古代-古元古代早期TTG巖套；中生代殼源交代-深熔花崗巖套及燕山晚期殼-幔混源同熔花崗巖套。其中與膠東西部(招遠金礦集中區)的金礦床有密切空間關系，是殼源交代-深熔花崗巖，包括：片麻狀黑云母花崗巖(玲瓏型花崗巖)、似斑狀花崗閃長巖(郭家嶺型花崗巖)和中粗粒二長花崗巖(欒家河型花崗巖)[12，13]。

表2 膠東地區中生代主要侵入巖同位素年齡

由表2可知，玲瓏花崗巖的侵入時代為160～150Ma，郭家嶺花崗巖侵入時代為130～126Ma。

玲瓏花崗巖分布在招遠北部、萊州東部，呈NE走向帶狀分布，與區域構造線方向基本一致，與膠東巖群變質巖系呈混合交代接觸[14]。玲瓏花崗巖雖然分布廣泛，但并無明顯的巖相分帶現象，巖性不均勻，巖石類型繁多，尤其暗色礦物含量和結構構造差異甚大。郭家嶺花崗閃長巖一般是以小巖株分布于棲霞復背斜的北翼，大致呈EW向展布，出露于玲瓏花崗巖及膠東巖群變質巖系中，與玲瓏花崗巖和膠東巖群呈侵入接觸和漸變過渡關系。上已述及，從金礦空間展布來看，金礦床(點)多集中分布于郭家嶺花崗巖的內外接觸帶和玲瓏花崗巖中[15]。玲瓏花崗巖和郭家嶺花崗巖常常是金礦的直接圍巖，與金礦有密切的聯系。

3 金礦的成礦作用

3.1 金質來源

關于礦源層，存在較大的爭論，但它對金礦的成因等一系列的研究，卻是至關重要的。膠東金礦床的礦源問題至今沒有統一的認識。有人強調膠東巖群作為礦源層，有人認為礦源來自于地幔，甚至有人認為不存在金的礦源層。經過對不同巖石建造金豐度的研究表明，膠東巖群正變質巖的原巖建造——太古宙拉斑玄武巖為含金初始礦源巖，新太古代膠東巖群古元古代荊山群、粉子山群變質巖為中間礦源巖，燕山期玲瓏花崗巖和郭家嶺花崗巖為成礦物質直接來源的主要供給者——直接礦源巖[16]。

3.2 成礦過程

膠東地區在中生代構造活動強烈，巖石圈減薄，多期巖漿發育，與此同時，郯廬斷裂帶也活動強烈，研究表明，膠東地區的NE和NNE向斷裂為郯廬斷裂的分支或次級斷裂(盧煥章，徐嘉煒)，膠東地區NE和NNE向的張性斷裂發育(表3)，為金礦的形成提供了運移通道和容礦空間。構造活動為金礦的形成提供了所需的條件，根據測量統計的節理數據，編制成節理玫瑰花圖(圖2)。

表3 節理統計(傾向∠傾角)

圖2 節理等密度圖，傾向、走向玫瑰花圖，傾角直方圖

隨著巖石圈的減薄，巖石圈底部存在著大量的拆沉、熔融，初始礦源巖大規模重熔，在元素的分異過程中Au大量富集，為大規模金礦的形成提供了物質基礎，在此之后的燕山期的巖漿活動形成了玲瓏花崗巖和郭家嶺花崗巖，巖漿活動為含礦熱液的運移提供了熱源。

在深部的被花崗巖加熱了的成礦流體，沿著剪切帶及次一級構造上升。這種流體在石英大脈中可見到相分離作用和圍巖蝕變作用，這2個作用使流體中的金、硫化物等沉淀下來。在蝕變巖型金礦中主要是由成礦流體與花崗巖在相對細小的、密集的裂隙中進行相互作用，形成了蝕變帶和金的礦化[12]。從而形成了花崗巖體內部或花崗巖與圍巖的接觸帶上的沿斷裂帶呈串珠狀分布的密集金礦帶。

4 結語

(1)構造運動、巖漿活動和初始礦源巖的重熔等條件的綜合(耦合)作用，是使膠東地區在短時期內形成大規模礦床的重要原因。

(2)區內各類型金礦床是在同一構造背景下形成的，成礦熱液沿構造通道上升形成了形式多樣的熱液礦床，礦床分布主要與同期的構造活動密切相關。

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