安徽蚌埠—五河地區與膠東地區金礦床成礦地質背景對比研究

胡海風，徐曉春，陳 芳，許 衛

(1.合肥工業大學資源與環境工程學院，安徽 合肥 230009;2.安徽省地質調查院，安徽 合肥230001;3.安徽省地質礦產勘查局，安徽 合肥 230001)

0 引言

安徽蚌埠—五河地區位于華北克拉通東南部邊緣(圖1)，東臨郯廬斷裂帶，南距秦嶺—大別造山帶約200 km，總體呈東西向帶狀展布。該區金礦床(點)眾多，但規模以小型為主，如大鞏山金礦床、榮渡金礦床、板橋金礦床等，近年來發現的江山金礦床達中型規模。區內金礦床類型以石英脈型(如鳳陽板橋金礦床)和構造蝕變巖型(如五河大鞏山金礦床)為主。膠東地區位于華北克拉通東南緣，西以郯廬斷裂帶為界，南鄰膠萊盆地和蘇魯超高壓變質帶，西北部為渤海灣盆地，東入黃海，是我國最重要的金礦床集中區和黃金工業基地，以玲瓏—焦家式金礦床享譽全球。近年的工作又發現了2類新型金礦床，即產在燕山晚期火山巖－次火山巖－淺成侵入巖區的“七寶山式”爆破角礫巖型(淺成熱液型)，以及產在膠萊盆地邊緣白堊系底部地層中的“蓬家夼式”砂－礫巖型金礦床。據不完全統計，該區密集分布著3個二級礦集區，5個超大型金礦床，30多個大型和中型金礦床，以及數百個小型金礦床，顯示出區域集中、規模大、儲量豐富和成礦期短的特點。

蚌埠—五河地區與膠東地區在中生代以前處于華北板塊南緣的同一構造單元，郯廬斷裂帶中生代大規模左行平移使兩者錯開(朱光，1999)。蚌埠—五河地區與膠東地區金礦床具有類似的基底、礦源層、礦床類型、成礦期、巖漿活動、控礦構造等，但是二者成礦作用及礦床規模差異顯著，這一直是國內外學者關注的熱點。因此，將2個成礦帶的成礦地質背景和條件進行對比研究，有助于利用膠東地區成礦理論和成功的找礦經驗，指導蚌埠—五河金屬礦床的勘查、評價及研究工作。本次研究嘗試進行這2個地區的地層、構造、巖漿巖及成礦時代的對比研究。

1 基底與礦源層

圖1 郯廬斷裂平移圖及其兩側金礦帶(據朱光，1999修改)Fig.1 Map showing transcurrent movements of the Tan-Lu fault and gold ore belts along its two sides

蚌埠—五河地區出露基底為五河群，安徽省區域地質志(1987)將其自下而上分為西崮堆組、莊子李組、峰山李組、小張莊組、殷澗組，出露較為零星。其原巖屬火山－沉積巖系，是一套復理式火山建造，主要由酸性、中基性—超基性火山巖、凝灰巖和雜砂巖、泥灰質巖石及少量鐵質碧玉巖組成。巖石遭受了低角閃巖相的區域變質作用和混合巖化作用改造。五河群的形成時代為古元古代，這與華北克拉通中央造山帶的形成時間及膠東高壓麻粒巖相變質作用的時間相吻合，暗示五河群應屬于華北克拉通的基底(許文良等，2006;Xu et al，2006)。五河群地層Au豐度比地殼平均豐度高出5倍，是蚌埠—五河地區金礦床的重要礦源層(表1)。

膠東地區出露基底地層主要由太古宙膠東群、下元古界荊山群和粉子山群、上元古界蓬萊群、中生界萊陽組、青山組、王氏組及新生界組成。其中，膠東群巖層是膠東地區晚太古代花崗巖－綠巖帶產物，主要巖性為黑云母變粒巖、斜長角閃巖、黑云母斜長片麻巖、片巖和大理巖等，屬于華北克拉通的基底。據對膠東群變質巖159個樣品微量金的統計，近90%的樣品顯示顯著高于Au的地殼平均豐度(4.0～4.5 mg/t)，特別是其中變質基性－超基性火山巖系具有很高的Au豐度，一般為182 mg/t(劉成剛，1990)，Au豐度比地殼平均豐度高出45倍。

表1 蚌埠—五河地區地層中Au元素豐度統計表Table 1 Statistics of gold elemental abundance forthe strata in the Bengbu－Wuhe area

膠東群中Au的豐度隨著混合巖化強度的增加而降低，混合巖化強烈的花崗巖中，Au豐度值為3.0～3.4 mg/t，與地殼平均豐度相近甚至略低;中強度混合巖化花崗巖及圍巖殘留體中Au豐度值為6.8～7.4 mg/t。從膠東地區與金礦有關的主要地質單元Au豐度值(表2)可看出，廣義的原膠東群(花崗巖－綠巖組合)Au豐度值為1.67 mg/t，膠東巖群為1.88 mg/t，其他前寒武紀地質單元的Au豐度值為1.22～2.58 mg/t，Au豐度值均低于Au在地殼中的平均含量4.0 mg/t(黎彤等，1997;李士先等，2007)。膠東群Au豐度相較初始地殼的豐度值相差十幾倍。

表2 膠東與金礦有關的主要地質單元Au平均豐度值Table 2 Average abundance of gold in the main geological units related to gold deposits in Eastern Shandong Province

金在巖石中有2種賦存形式：一是具親鐵、親銅、親鉀性易活化的部分，二是具惰性不易活化的部分。膠東地區普通巖石中正是這部分難以激活的殘留金，原始變質基底金特別是易活化金多已被后期熱液活化、萃取、搬運、遷移而富集成礦。因此不能因太古宙變質基底巖系中Au豐度值低而否定其原始礦源巖系的性質。硫、氧、鉛同位素研究也表明膠東地區金礦床的成礦物質主要來源于膠東群地層(李洪志等，1995)，即膠東群是膠東金礦床的重要礦源層。

2 巖漿巖及其成巖時代

蚌埠—五河地區的花崗質巖石包括正長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖，可以劃分成古元古代、晚侏羅世、早白堊世早期和早白堊世晚期4期。中生代花崗質巖石出露廣泛，主要有形成于晚侏羅世的荊山片麻狀花崗巖、形成于早白堊世早期的淮光花崗閃長巖及女山和西廬山花崗巖、形成于早白堊世晚期的曹山和錐山二長花崗巖及螞蟻山花崗巖，它們與圍巖(五河雜巖)具有明顯的侵入接觸關系。燕山期中酸性脈巖在該區也非常發育，主要脈巖類型有花崗斑巖、花崗閃長斑巖、石英斑巖、二長花崗斑巖、花崗細晶巖及黑云二長花崗斑巖等，區內已知金礦床(點)與燕山期巖脈在空間上具有密切的關系。

淮光巖體位于蚌埠隆起中部，主要由弱片麻狀花崗閃長巖組成;女山巖體位于蚌埠隆起東部邊緣的郯廬斷裂帶內，由巨斑黑云母花崗巖組成。淮光巖體和女山巖體鋯石U－Pb年齡均為130 Ma左右(靳克等，2003;楊德彬等，2005)，形成于早白堊世早期。曹山巖體位于隆起區中部蚌埠市東郊，主要由二長花崗巖組成;錐山巖體位于隆起區中部，主要由二長花崗巖組成;螞蟻山巖體位于蚌埠隆起東南部，由含石榴石花崗巖組成。曹山巖體、錐山巖體和螞蟻山巖體鋯石U－Pb年齡為110 Ma左右(楊德彬等，2006)，為早白堊世晚期。荊山巖體位于蚌埠隆起的西部，巖體侵入的圍巖為太古代五河雜巖。巖體主要由“混合花崗巖”組成，即具有弱片麻狀構造的中粗粒含石榴石黑云母花崗巖。鋯石SHRIMP U－Pb年齡為(160.2±1.3)Ma，為晚侏羅世早期(楊德彬等，2005，2006)，并且其形成可能與三疊紀超高壓碰撞后巖石圈地幔和/或下地殼的拆沉有關(許文良等，2004;楊德彬等，2006)。綜上所述，蚌埠—五河地區花崗巖是中生代巖漿作用的產物，分別為160、130、115 Ma 3期巖漿事件所形成。蚌埠隆起區中生代荊山、女山和西廬山巖體的巖漿源區主要以經歷了超高壓變質作用改造的揚子克拉通基底物質為主;淮光、曹山、錐山和螞蟻山巖體的巖漿源區則以華北克拉通基底物質為主，同時女山巖體的巖漿源區也存在一定比例的華北克拉通基底物質(楊德彬等，2005)。

根據五河各種巖漿巖中Au元素平均含量(表3)，其平均值僅為1.67 mg/t，明顯低于西崮堆組的平均含量，表明巖漿巖中Au元素背景含量低，說明目前發現的巖體還不是金礦物質的主要來源。

表3 五河地區巖漿巖元素含量表Table 3 Elemental content of magmatic rocks in the Wuhe area

膠東地區中酸性巖漿巖與金礦床存在密切的時空關系，多數學者認為成巖時代為中生代(鄧軍等，1999;王義文等，2002;胡芳芳等，2004)。楊立強等(2006)綜合同位素定年研究成果，將膠東中生代巖漿巖分為3期：(1)燕山早期玲瓏型和灤家河型花崗巖(晚侏羅世，160～135 Ma)，以深成侵位的大花崗巖巖基為主，主體為殼源花崗質巖漿(地殼重熔)形成，主要產出于膠北隆起和膠南隆起。(2)燕山中期(主要時段為早白堊世，135～95 Ma)，不僅包括郭家嶺型和艾山型花崗閃長巖，而且還包括早白堊世的青山群火山巖－次火山巖及大量高鉀基性—中性脈巖，燕山中期形成的中基性巖較多，有時甚至偏堿性，主體為富集地幔來源的巖漿。(3)燕山晚期(晚白堊世，95～65 Ma)，主要指嶗山型堿性花崗巖和一些高鉀基性—中性脈巖。膠東地區金礦床的成礦作用與燕山期巖漿作用密切相關，成礦熱液為巖漿期后熱液(呂古賢等，1993;鄧軍等，2001)。膠東地區在中生代發生了大規模的強烈的巖漿作用，自晚侏羅世至早白堊世膠東地區地幔上隆，地殼拉伸減薄(徐貴忠等，2001;毛景文等，2002)，古老的結晶基底變質巖系在一定深度范圍內部分熔融而形成大量的花崗質巖漿。同時期的幔源巖漿沿深大斷裂上升噴出地表或近地表(在后期的剝蝕作用下出露地表)，形成中基性火山巖或巖脈(膠東地區分布眾多的煌斑巖脈和閃長玢巖脈)，且膠東地區各種脈巖與金礦化之間的關系密切(夏林，2003)。山東省地質調查院(2012)對膠東地區金礦進行了資源潛力評價，總結了膠東地區巖漿巖Au元素含量統計報表(表4)。

表4 膠東地區巖漿巖Au元素含量統計表Table 4 Elemental content of gold in magmatic rocks from the Eastern Shandong Province

3 殼－幔作用

楊德彬等(2007)對蚌埠隆起區中生代不同時期的花崗巖中6個巖體進行了鋯石LA－MC－ICP MS原位Hf同位素研究，據此限定它們的巖漿源區和重建華北克拉通東南部的構造格架。結果表明這些巖體成巖物質主要來源于華北克拉通下地殼物質的部分熔融。蚌埠隆起區深部地殼中的揚子克拉通基底物質的存在，暗示揚子克拉通可能沿著郊廬斷裂帶向西或北西方向俯沖于華北克拉通之下(楊德彬等，2005;姜能等，2013)。

郯廬斷裂是一個巨大的以左旋壓剪性為主要活動性質的深大斷裂帶，郯廬斷裂東側的膠東地區較其西側的蚌埠—五河地區大量出現“入”字型構造、羽狀破裂面以及與大斷裂平行又同屬左旋壓剪性質的次級斷裂(劉成剛，1990)。從這些深大斷裂的發育不難推斷膠東礦集區的形成和演化有著深部殼－幔結構原因，中新生代板塊俯沖擠壓，地幔上隆，膠東礦集區為相對于周邊的地幔隆起區，莫霍面高出2.0～3.5 km，由于巖石圈厚度長期增加，其下富含流體組分和成礦組分的軟流圈得以形成，并通過殼－幔相互作用，將含礦流體系統輸運到更高的層位(郭家嶺超單元)(李士先等，2007)。膠東礦集區的形成和演化均受地幔剪切帶及深部流體控制。郯廬斷裂是魯東地體與華北板塊在T—J1期間的碰撞拼貼帶，是深切地幔的成熟巖石圈斷裂，是地幔流體在地殼范圍內的散發通道，決定了膠東金礦床集中區的形成與分布規律(鄧軍等，2001;呂古賢等，2006)。印支中晚期郯廬斷裂帶深切上地幔，將巖石圈中的地幔薄弱帶連接成樹枝狀網絡，為新生軟流體上升提供了良好的通道，打破巖石圈原有平衡，出現強烈的熱、化學、流體及應力不平衡(鄭建平等，1999)，其內有大規模流體滲入，蝕變、礦化作用發生，在擴容部位成礦元素聚集、沉淀而成礦。其剪切深熔作用是成礦元素和成礦流體得以活化、運移的重要驅動力，是成巖成礦作用發生的根本原因之一。地幔流體通過殼－幔相互作用，形成堿交代熱液，沿郯廬斷裂帶向上發散、運移，將含礦床流體系統輸運到更高的層位，為流體成礦作用提供了礦源。膠東金礦床集中區為相對于周邊的地幔隆起區，金礦床產于莫霍面的梯度變化處或變形部位，凹陷區局部隆起部位金的成礦強度明顯小于其他地段。超大型礦床決定于超大型堿交代巖規模和深部流體活動強度及成礦元素的高效富集效應，在早期剪壓體制下，流體組分、成巖組分和成礦組分大量交換運移;晚期剪張體制下，熱液析出、交代作用和成礦作用易于發生(夏林，2003;鄧軍等，2001)。因而，膠東地區金礦床成礦物質主要來源于地幔或幔源煌斑巖，成礦流體來源于與中基性脈巖有關的幔源流體。

膠東地區成礦物質有幔源物質的參與，而蚌埠—五河地區以殼源為主，是造成兩地成礦作用差異顯著的的重要原因。

4 控礦構造

蚌埠—五河地區斷裂構造發育，與成礦條件密切相關的斷裂有2組：一組為近東西向，為早期的基底斷裂，基本與蚌埠隆起相平行，該組斷裂具有多期活動的特點，控制了近東西向巖漿巖和五河群的分布，是主要的控巖控礦構造;另一組為北北東向構造破碎帶，是郯廬斷裂西側的次級斷裂，基本上呈等距離分布，控制了北北東向巖漿巖和多金屬礦田以及金屬礦體的分布(陳皓龍，2014)。金礦床主要分布于近東西向蚌埠隆起的核部，有近80%的礦床和礦點分布于此，說明近東西向蚌埠隆起直接控制成礦帶的展布。通過對其中金礦床控礦構造的研究表明，區內金礦床明顯受北北東向郯廬左行平移斷裂系的控制(陳成濤，1992)。斷裂系中這些主干斷裂一方面成為破碎帶蝕變巖型金礦床的儲礦構造，另一方面也控制著石英脈型金礦床所賦存的雁列狀石英脈帶，蚌埠—五河地區部分金礦床控礦構造特征見表5。例如，五河大鞏山金礦床的含金石英脈(北東—北北東向)及糜棱巖型金礦化明顯受控于晚侏羅世—早白堊世北北東向大鞏左旋韌性剪切帶。鳳陽毛山含金石英脈也呈北北東向展布，明顯受斷裂控制。鳳陽板橋石英脈型金礦床受控于北北東向左旋韌性剪切帶內，產于與糜棱面理呈小角度相交的一組低序次張剪性裂隙中。該韌性剪切帶隨后又經歷了伸展、擠壓兩個發展階段。因此，蚌埠—五河金礦帶在構造控礦機制是晚侏羅世—早白堊世北北東向郯廬斷裂系的主干斷裂及其次級斷裂，它們疊加在近東西向展布的基底礦源層之上(周力等，2014)。

表5 蚌埠—五河地區部分金礦床控礦構造特征Table 5 Features of ore-controlling structures in some gold deposits from the Bengbu－Wuhe area

膠東地區金礦床同樣普遍受構造控制，而其構造活動明顯具有多期次的特征，因此構造活動的多期次控礦是膠東金礦床中的普遍現象(陳衍景等，2004)。大型、超大型金礦田(床)皆產于北東—北北東向斷裂帶內或旁側，這些斷裂為控礦主干斷裂，它們不但直接控制了破碎帶蝕變巖型金礦床，也控制著石英脈型金礦床中雁列狀石英脈帶的分布。另外，膠東金礦床成礦期構造具有多層次控礦特點，新華夏系北東東向(泰山式)伴生構造控制膠東區域金礦帶的展布;新華夏系北北東向區域剪切帶控制金礦田產生部位(呂古賢等，2006)。

蚌埠—五河金礦帶上已發現的中、小型金礦床主要集中在斷裂較發育的郯廬斷裂帶附近地區(如榮渡金礦床、大鞏山金礦床、板橋金礦床等)。向西隨著遠離郯廬斷裂帶，北北東向控礦斷裂的發育程度逐漸減弱，規模明顯減小，這與整個膠東隆起帶北北東向斷裂廣泛發育的特征明顯有別，這些差異可能是五河—蚌埠金礦帶的成礦規模弱于膠東金礦帶的原因之一。

5 結論

(1)五河群地層是蚌埠—五河地區金礦床的重要礦源層，地層中Au的豐度比地殼平均豐度高出5倍;膠東群巖層是膠東金礦床的重要礦源層，特別是其中變質基性－超基性火山巖系具有很高的Au豐度，比地殼平均豐度高出45倍。二者差異較大。

(2)中國東部郯廬斷裂帶以東地區的郯廬斷裂系發育程度、活動性及燕山期巖漿活動皆明顯強于其以西地區，這是由于東部更靠近具密切動力學聯系的太平洋板塊。膠東地區巖漿活動時限和范圍均較蚌埠地區廣泛。蚌埠—五河地區燕山期巖漿活動明顯弱于膠東金礦區，缺少象膠北隆起帶上郭家嶺巖體那樣規模的大型巖體，構造活動性也明顯弱于膠東地區。區內已發現的金礦床多數與燕山期巖脈密切相關，一定程度上限制了金的富集。蚌埠—五河地區和膠東地區巖漿活動及燕山期控礦斷裂構造強度上的差異，也是造成2個成礦帶上成礦規模的差異的原因之一。

(3)膠東地區深大斷裂的發育有利于有幔源物質的參與成礦作用，而蚌埠—五河地區成礦物質以殼源為主，這也是造成兩地成礦作用差異顯著的一個重要原因。

(4)蚌埠—五河地區以北北東向為主的控礦斷裂發育程度較弱，且向西隨著遠離郯廬斷裂帶而逐漸減弱，這與整個膠東隆起帶上十分發育的北北東向控礦斷裂明顯有別，且膠東地區構造活動明顯具有多期次、多層次的特點，綜合因素造成蚌埠—五河地區金礦的成礦規模弱于膠東金礦帶。

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