何澤宇，申俊峰，王來明，李國武，劉漢棟，張華鋒，杜佰松，吳晉超

1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.山東省地質(zhì)調(diào)查研究院，濟南 250013；3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 科學(xué)研究院，北京 100083

0 引言

山東省作為中國黃金大省，已查明金資源儲量4 500余t，金礦床(點)200余處[1-3]，這些金礦床主要分布于招遠—萊州、棲霞—蓬萊和牟平—乳山3大金礦帶內(nèi)。前人[4-6]將膠東金礦集區(qū)進一步劃分為膠北隆起蝕變巖-石英脈型、蘇魯超高壓變質(zhì)帶硫化物-石英脈型和膠萊盆地北緣蝕變礫巖型3個金成礦子系統(tǒng)。其中，膠萊盆地北緣作為主要金成礦子系統(tǒng)之一，目前已發(fā)現(xiàn)多個有工業(yè)價值的金礦床，如蓬家夼[7-8]、宋家溝[9-10]、大莊子[11-12]和鄧格莊[13]等金礦床，且眾多學(xué)者對這些金礦從構(gòu)造演化[14-18]、礦化蝕變[19-21]、礦體特征[9,14,22-23]和成礦規(guī)律[8,24-27]等已展開了深入探討，并取得碩果。但對于該區(qū)金礦的形成時間研究還相當薄弱，僅對區(qū)內(nèi)蓬家夼、大莊子和鄧格莊進行了石英40Ar-39Ar和熱液SHRIMP鋯石U-Pb的成礦年代學(xué)研究，并認為金礦形成時代在117～128 Ma[16,28]，而作為膠萊盆地北緣大型金礦床的宋家溝金礦床的形成時間尚無詳細研究。

趙寶聚等[27]對膠萊盆地北緣廣泛分布的各類脈巖進行研究，發(fā)現(xiàn)其彼此交切并與金礦床在空間上密切相伴。因此，為探究宋家溝金礦床的形成時間，本文在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，針對宋家溝金礦已發(fā)生蝕變礦化的基性巖脈(稱為成礦前脈巖)和切穿礦化的中性脈巖(稱為成礦后脈巖)進行了巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)

宋家溝金礦位于華北克拉通東緣(Ⅰ)(圖1a)膠東地塊(Ⅱ)(圖1b)膠萊盆地(Ⅳ級)的東北緣，處在朱吳—店集斷裂與譚家滑脫拆離斷層交匯處，是牟(平)—乳(山)成礦帶內(nèi)受密集裂隙帶控制的大型蝕變礫巖型金礦床(圖1c)。

該區(qū)出露地層主要包括古元古界荊山群、下白堊統(tǒng)萊陽群和青山群、上白堊統(tǒng)王氏群及第四系松散堆積。其中，古元古界荊山群以含石墨大理巖、變粒巖、含石墨斜長片麻巖和斜長角閃巖等變質(zhì)巖為主?？傮w呈北東向展布，與上覆萊陽群礫巖呈斷層接觸，局部呈不整合接觸；下白堊統(tǒng)萊陽群，作為膠萊盆地沉積的主體，主要是一套河湖相碎屑沉積，總體呈北東走向，巖性主要為淺綠色礫巖、砂礫巖和砂巖等；青山群則主要是一套火山熔巖和火山碎屑沉積組合；王氏群為一套以紅色河湖相為主的碎屑沉積，巖性主要為紅色礫巖、砂礫巖、細砂巖、粉砂巖和泥巖等，局部夾有灰綠色粉砂巖和泥巖，與下伏青山群呈角度不整合接觸[29]。

區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造發(fā)育，其中譚家斷裂控制著白堊紀萊陽群地層北東邊界，具有早期韌性變形和晚期脆性變形疊加改造的特征，該斷裂出露約1 km，北西走向，傾角20°～30°；朱吳—店集斷裂則控制了白堊紀萊陽群地層北西邊界，該斷裂出露約3 km，傾向南東，傾角48°～76°，斷裂經(jīng)歷了多次平移活動，可能與宋家溝金礦成因存在密切關(guān)系[30]。此外，區(qū)內(nèi)還發(fā)育一系列次級滑脫斷裂，走向以NE、NNE為主，也有一些NW走向，傾角多在20°～84°。這些次級滑脫斷層是與主構(gòu)造相同構(gòu)造背景下同一應(yīng)力場形成的產(chǎn)物。

該區(qū)巖漿巖主要發(fā)育有燕山早期弱片麻狀細中粒玲瓏花崗巖和少量呈巖基、巖株狀的燕山晚期偉德山花崗巖[19,31]。此外還發(fā)育有各類脈巖，包括閃長巖、閃長玢巖、煌斑巖、輝長巖和輝綠巖等。

宋家溝金礦作為大型蝕變礫巖型金礦，金礦化嚴格受地層的控制，礦體與圍巖無明顯界限，含礦地層有下白堊統(tǒng)萊陽群礫巖、砂礫巖、砂巖和粉砂巖等[10]，其中礫巖是宋家溝金礦最主要的含礦巖層。礫巖一般呈灰白色、淺灰綠色和黃褐色等。礫石成分復(fù)雜，主要包括片麻巖、二長花崗巖、黑云母片巖、大理巖、變粒巖、脈石英和灰?guī)r等(圖2a,b)。礫石呈棱角-次圓狀，分選性差，礫石大小一般在10～30 cm之間，最大可達100 cm。膠結(jié)物主要為泥質(zhì)-粉砂質(zhì)，局部為鐵質(zhì)或硅質(zhì)膠結(jié)，以接觸式-孔隙式膠結(jié)為主。

礦化主要發(fā)育在礫巖基質(zhì)中，也可見礫巖中眾多礫石出現(xiàn)黃鐵礦化。礦石礦物成分比較簡單，主要為黃鐵礦，其次為黃銅礦、自然金、褐鐵礦和閃鋅礦，非金屬礦物主要為絹云母、長石、石英、方解石和黑云母等。黃鐵礦粒徑大小在0.1～5 mm之間，為自形-半自形五角十二面體和立方體，以五角十二面體為主(圖2c)，有時可見聚形晶，集合體呈細脈狀、團塊狀、浸染狀分布于基質(zhì)中和礫石邊部(圖2d)。礫石中黃鐵礦的產(chǎn)狀因礫石成分的不同而有所不同，其中片麻巖或黑云母片巖中的黃鐵礦主要呈浸染狀分布，且粒徑較大；在花崗質(zhì)礫巖中，黃鐵礦分布較少，主要呈細粒星散狀分布。圍巖蝕變主要為黃鐵礦礦化及絹英巖化，也可見綠泥石化和硅化。礦體與圍巖無明顯邊界，多呈漸變過渡。

圖2 宋家溝金礦礫巖野外照片F(xiàn)ig.2 Field photos of conglomerates in Songjiagou gold mine

宋家溝金礦內(nèi)出露有較多中基性脈巖，走向主要呈NE或NW向，傾角多在40°～55°之間，局部可達75°，脈寬0.4～4 m，延伸幾十米到上百米。脈巖切穿礫巖(圖3a)，并彼此相互交切(圖3b)，一般與圍巖界線清晰，局部可見冷凝邊(圖3c)。脈巖多呈灰綠-灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，有時可見少量斜長石斑晶出現(xiàn)，塊狀構(gòu)造。常可見到脈巖切穿礦化或被蝕變礦化的現(xiàn)象。根據(jù)其與礦化之間的關(guān)系，將礦區(qū)脈巖劃分為成礦前和成礦后兩種脈巖。成礦前脈巖(圖3d)為基性脈巖，主要表現(xiàn)為遭受黃鐵礦化蝕變，而且往往邊緣蝕變強烈，中心蝕變相對較弱。風(fēng)化面呈灰白色，較為疏松，脈的邊部多見受擠壓破碎甚至泥化現(xiàn)象，礦區(qū)這類脈較多；成礦后脈巖(圖3c)為中性脈巖，其明顯切穿礦化，與圍巖界限截然清晰，風(fēng)化面顏色較深，往往呈深灰色，堅硬致密，肉眼看不到黃鐵礦化等蝕變現(xiàn)象，礦區(qū)這類脈相對較少。

圖3 宋家溝金礦脈巖產(chǎn)狀特征Fig.3 Occurrence characteristics of dikes in Songjiagou gold mine

2 樣品采集及分析結(jié)果

2.1 樣品采集及巖石學(xué)特征

為全面了解礦區(qū)內(nèi)脈巖的成因及其與金礦化的關(guān)系，在詳細的野外調(diào)查基礎(chǔ)上，對礦區(qū)內(nèi)中基性脈巖進行了系統(tǒng)采樣并詳細進行了巖相學(xué)觀察。選擇其中具有代表性的5件樣品進行了巖石地球化學(xué)和年代學(xué)分析，樣品編號分別為SJG-45、SJG-52、SJG-74、SJG-91、SJG-96。

SJG-45號樣品采于礦區(qū)南部，該巖脈脈寬80～90 cm，傾向220°。巖石呈灰綠色，輝綠結(jié)構(gòu)(圖4a)，塊狀構(gòu)造。其礦物組合主要為斜長石(45%～55%)、輝石(25%～35%)和角閃石(<5%)。斜長石粒度在0.02～0.2 mm之間，多發(fā)生絹云母化；副礦物有磁鐵礦、磷灰石和鋯石等；金屬礦物主要為黃鐵礦(<5%)和少量的黃銅礦，粒度一般為0.01～0.05 mm之間，呈星散狀分布(圖4b)。根據(jù)礦物組合將其定名為輝綠巖。

SJG-52號樣品采于礦區(qū)西側(cè)，該脈巖脈寬1～1.5 m，產(chǎn)狀280°∠49°。巖石呈灰黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶為輝石(10%～20%)，粒度在0.3～1.2 mm之間(圖4c)；基質(zhì)為輝綠結(jié)構(gòu)，成分主要由斜長石(40%～50%)、輝石(15%～20%)和角閃石(3%～5%)，副礦物有鋯石、橄欖石等。斜長石粒度一般為0.04～0.1 mm之間；金屬礦物主要為黃鐵礦(1%～5%)，粒度一般在0.02～0.05 mm之間，呈星散狀分布；根據(jù)礦物組合將其定名為輝綠巖。

SJG-91號樣品采自礦區(qū)南側(cè)，該脈巖產(chǎn)狀為140°∠55°，灰綠色，塊狀構(gòu)造。巖石明顯遭受強烈蝕變作用改造，發(fā)育絹云母化，可見明顯的蝕變輝綠結(jié)構(gòu)(圖4d)。主要為斜長石(35%～45%)、輝石(25%～35%)、角閃石(5%～10%)和黑云母(<5%)，可見明顯黃鐵礦化(1%～5%)組成。多數(shù)長石和輝石因發(fā)生蝕變僅保留其原生礦物殘晶，可見方解石細脈沿巖石裂隙充填。根據(jù)礦物組合將其定為蝕變輝綠巖。

SJG-96號樣品采自礦區(qū)西北側(cè)，該脈巖走向60°，脈寬約1 m。受熱液作用影響而蝕變嚴重，呈灰褐色，蝕變輝綠結(jié)構(gòu)(圖4e)，塊狀構(gòu)造。礦物組成主要為斜長石(35%～45%)、輝石(30%～40%)和角閃石(5%～10%)，并有少量的方解石沿巖石裂隙充填。其中隱晶質(zhì)-顯微鱗片狀的絹云母礦物集合體呈0.01～0.2 mm板條狀雜亂排列，可見長石假像殘余。金屬礦物黃鐵礦(<5%)呈粒度0.02～0.05 mm的他形粒狀，星散狀分布于巖石中。根據(jù)礦物組合將其命名為蝕變輝綠巖。

由于上述樣品(SJG-45、SJG-52、SJG-91和SJG-96)均受到不同程度的蝕變作用影響，明顯可見黃鐵礦化，將其全部歸為成礦前脈巖。

SJG-74號樣品采自礦區(qū)北側(cè)。該脈巖產(chǎn)狀130°∠60°，灰綠色，塊狀構(gòu)造(圖4e)，半自形粒狀結(jié)構(gòu)(圖4f)。主要礦物為斜長石(40%～50%)、角閃石(25%～35%)和輝石(5%～15%)，可見少量的石英和黑云母。絹云母呈鱗片狀附著于長石表面，巖石發(fā)育裂隙并有方解石填充。根據(jù)礦物組合將其定名為閃長巖。該樣品所屬脈巖切穿礦化，且脈巖連續(xù)性好，野外及室內(nèi)手標本均觀察不到黃鐵礦化(圖3c、圖4e)，顯微鏡下觀察到微弱黃鐵礦化。將其定為成礦后脈巖。

Pl.斜長石；Qtz.石英；Px.輝石；Ol.橄欖石；Ser.絹云母；Py.黃鐵礦。a、b、c、d、e為成礦前脈巖；f為成礦后脈巖。圖4 宋金溝金礦脈巖正交鏡下照片F(xiàn)ig.4 Orthographic micrographs of dikes in Songjingou gold mine

2.2 樣品分析測試方法

全巖主量元素、微量元素分析委托廊坊中鐵物探勘察有限公司測試。其中主量元素采用AB-104L，PW2404X射線熒光光譜儀(XRF)測試，誤差<0.5%；X熒光光譜儀(XRF)分析及滴定法測試FeO，微量元素及稀土元素分析采用Finnigan Element II型電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS測定，誤差范圍5%～10%，鋯石單礦物分選及制靶由廊坊中鐵物探勘察有限公司完成，鋯石光學(xué)顯微觀察和陰極發(fā)光觀察在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)礦物標型實驗室完成，LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測試由內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院分析測試中心完成。

鋯石同位素測試采用Neptune Plus多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀及與之配套的Geolas HD 193 nm 激光剝蝕系統(tǒng)。利用193 nm 激光器對鋯石進行剝蝕，激光剝蝕的斑束一般為32 μm，能量密度為10 J/cm2，頻率為6 Hz，激光剝蝕物質(zhì)以He為載氣送入Neptune Plus(MC-ICP-MS)，利用動態(tài)變焦擴大色散使質(zhì)量數(shù)相差很大的U-Pb同位素可以同時接收從而進行U-Pb同位素測定。詳細實驗過程可參見侯可軍等[32]。測試過程中，鋯石標樣采用Ple?ovice標準鋯石，該標樣作為未知樣品的分析結(jié)果為(337.11±0.21)Ma(n=28，2σ)，對應(yīng)年齡推薦值為(337.13±0.37)Ma(2σ)[33]，兩者在誤差范圍內(nèi)完全一致。數(shù)據(jù)處理采用ICPMS Data Cal程序[34]和Isoplot程序[35]進行分析和作圖，采用208Pb對普通鉛進行校正。利用NIST 610作為外標計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量。

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1 地球化學(xué)特征

主量元素的分析結(jié)果如表1所示。宋家溝金礦床脈巖具有如下特征：成礦前脈巖樣品受蝕變后含水礦物的增多和碳酸鹽礦物充填影響導(dǎo)致燒失量LOI>10%；成礦后脈巖的裂隙中因充填有方解石脈而導(dǎo)致其燒失量也相對較高，但明顯低于成礦前脈巖?？鄢裏Я?，將主氧化物總量重新?lián)Q算到100%。本區(qū)成礦前脈巖中SiO2質(zhì)量分數(shù)集中于47.31%～55.38%，平均50.66%，屬于基性范圍內(nèi)；成礦后脈巖SiO2的含量為65.86%，屬于中性巖范圍。成礦前、后脈巖Al2O3質(zhì)量分數(shù)平均值分別為16.04%、14.90%，二者無明顯差別；成礦后脈巖較成礦前脈巖(Na2O+K2O)含量無明顯差異，(Na2O+K2O)平均含量為6.44%，且所有樣品K2O>Na2O，Na2O/K2O比值為0.05～0.71，表現(xiàn)為高鉀質(zhì)特征。Fe2O3含量受礦化影響變化范圍較大，其中成礦前脈巖Fe2O3含量在6.53%～8.19%，成礦后脈巖Fe2O3含量為3.39%。成礦前、后脈巖TiO2含量均相對較低，成礦前脈巖TiO2含量為0. 81%～1.15%，平均為0.93%；成礦后脈巖TiO2含量為0.49%。受碳酸巖化影響，礦區(qū)內(nèi)脈巖的CaO含量偏高，且成礦前脈巖CaO含量略大于成礦后脈巖，其中成礦前脈巖CaO質(zhì)量分數(shù)為7.17%～10.53%，平均9.07%；成礦后脈巖CaO質(zhì)量分數(shù)為5.86%。根據(jù)巖石學(xué)系列判別圖(圖5)，成礦前脈巖以安山巖為主，成礦后脈巖以英安巖為主，但由于成礦前、后脈巖均有較大的燒失量，表明其經(jīng)歷了不同程度的蝕變，導(dǎo)致很多元素已不能代表原巖成分，故主要以巖相學(xué)觀察結(jié)果為準。

圖5 宋家溝金礦脈巖巖石化學(xué)分類圖解Fig.5 Petrochemical classification diagram of dikes in Songjiagou gold mine

微量及稀土元素的分析結(jié)果(表1)表明，研究區(qū)內(nèi)成礦前脈巖的稀土總量(ΣREE)總體變化于(216.73～372.33)×10-6，ΣREE含量較高，輕稀土元素總量(ΣLREE)在 (200.98～349.79) ×10-6，遠高于重稀土元素總量(ΣHREE)(14.15～22.54)×10-6。LREE/HREE比值介于12.76～15.52，LREE富集。(La/Yb)N=20.21～28.83， 輕重稀土元素分異明顯，指示其巖漿成因與富集地幔源區(qū)有關(guān)，并反映其源區(qū)可能有石榴子石的殘留[36]。成礦后脈巖的稀土總量(ΣREE)為288.13×10-6，輕稀土元素總量(ΣLREE)為273.52×10-6，同樣遠高于重稀土元素總量(ΣHREE)14.61×10-6。LREE/HREE比值為18.72，LREE亦明顯富集。(La/Yb)N=36.50，輕重稀土元素分異明顯。

表1 宋家溝金礦脈巖主量元素(wt%)、稀土元素(10-6)和微量元素(10-6)分析結(jié)果Table 1 Major(wt%)，rare earth(10-6) and trace element(10-6) contents of dikes in Songjiagou gold mine

在球粒隕石標準化稀土元素配分圖(圖6a)中，成礦前、后脈巖均表現(xiàn)為明顯的右傾，反映脈巖源區(qū)巖漿形成過程中部分熔融程度較低或具有較高的分離結(jié)晶程度；其中成礦前脈巖δEu=0.85～1.02，表現(xiàn)出較弱的Eu負異?；驘o異常，成礦后脈巖δEu=0.76，負異常較為明顯。所有樣品整體顯示出弱的Eu負異常，這一現(xiàn)象是由于基性巖漿中斜長石發(fā)生分離結(jié)晶作用，使Ca被Eu2+代替所導(dǎo)致[37-38]。在微量元素原始地幔標準蛛網(wǎng)圖(圖6b)中，區(qū)內(nèi)成礦前、后脈巖的分布模式相似，均表現(xiàn)出富集Rb、Ba等大離子親石元素，U、Th等高場強元素和親稀土LREE元素，虧損Nb、Ti高場強元素，且分異明顯的特征。

圖6 宋家溝金礦脈巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a)及原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)[43]Fig.6 Chondrite-normalized rare earth element patterns(a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams(b) of dikes in Songjiagou gold mine

總體而言，該區(qū)中-基性脈巖的稀土和微量元素分布曲線非常相似，輕重稀土元素分餾程度明顯，整體表現(xiàn)出右傾模式，重稀土元素總體上變化不大，兩者地球化學(xué)特征相似。對比膠東玲瓏、大尹格莊、乳山，蓬家夼、新城、牟平和郭城等地中生代高鉀-鉀質(zhì)脈巖[39-42]具有很好的相似性，反映了其具有類似的源區(qū)性質(zhì)和構(gòu)造背景。

2.3.2 鋯石測試結(jié)果

樣品SJG-45中鋯石顏色為淺粉色，透明，金剛光澤，多呈自形半自形粒狀、短柱狀。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像顯示(圖7a)，鋯石具有平行環(huán)帶或無內(nèi)部結(jié)構(gòu)。選擇晶形較好、無或少量裂痕，具有清晰環(huán)帶的26顆鋯石的26個點進行年齡測定，測定位置選取鋯石邊部，獲得放射成因Pb含量為(7.16～58.90)×10-6，Th和U含量變化范圍分別為(100.85～456.24)×10-6和(33.44～177.18)×10-6(表2)，Th/U值為0.78～3.02。從鋯石諧和圖(圖8a)中可以看出所有數(shù)據(jù)點均落于諧和線上或附近，206Pb/238U年齡值有較大跨度，變化范圍在518～802 Ma之間，呈線性分布，且主要分為5個集中區(qū)。第一組年齡集中區(qū)有9個年齡數(shù)據(jù)，變化于746～802 Ma，其Th/U在1.33～3.02之間，由陰極發(fā)光可見，雖是巖漿成因鋯石，但屬于捕獲鋯石，并不能代表脈巖的真實年齡；第二組年齡集中區(qū)有6個年齡數(shù)據(jù)，變化范圍在671～716 Ma，該組數(shù)據(jù)位于一致曲線的下方附近，表明有一定程度的Pb丟失[44],且該組數(shù)據(jù)為捕獲鋯石年齡，亦不能代表巖體的真實年齡。第三組年齡集中區(qū)有5個年齡數(shù)據(jù)，變化于639～664 Ma之間，該組數(shù)據(jù)位于一致線上或附近，且相對集中。另外兩組年齡集中區(qū)分別有3個和2個年齡數(shù)據(jù)，前者年齡變化范圍在612～566 Ma，后者年齡為518 Ma，這兩組數(shù)據(jù)均位于一致曲線下方附近，表明可能有一定程度的Pb丟失。

樣品SJG-74中鋯石顏色為淺粉色，透明，金剛光澤，多呈自形半自形粒狀、短柱狀。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像顯示(圖7b)，鋯石具有平行環(huán)帶，存在顏色深的區(qū)域或無內(nèi)部結(jié)構(gòu)。選擇晶形較好、無裂痕或裂痕較少，具有韻律環(huán)帶的23顆鋯石的23個點進行年齡測定，測定位置選取鋯石邊部，獲得放射成因Pb含量為(2.69～211.86)×10-6，Th和U含量變化范圍分別為(53.01～765.17)×10-6和(67.18～552.51)×10-6(表2)，Th/U值為0.11～4.64。所有數(shù)據(jù)點均落于諧和線上或附近(圖8b)，測得的23個年齡值大致可分為3組，即年齡最大的(2 273±24)Ma，最小年齡(117±1)Ma，以及居中的(616±6)Ma～(818±9)Ma。其中最年輕的5個年齡的加權(quán)平均值為(121±5)Ma(MSWD=10.3)，結(jié)合相應(yīng)鋯石陰極發(fā)光圖像(圖7b)及Th/U值特征顯示其為巖漿成因，認為成礦后閃長巖脈的結(jié)晶年齡≤(121±5)Ma。

a.樣品SJG-45；b.樣品SJG-74。圖7 宋家溝金礦區(qū)脈巖鋯石CL圖像Fig.7 Cathodoluminescence(CL) images of zircon for dikes in Songjiagou gold mine

表2 宋家溝金礦SJG--45號樣品與SJG--74號樣品中鋯石LA--ICP--MS U--Pb年齡測定結(jié)果Table 2 LA--ICP--MS U--Pb dating result of zircon from sample SJG--45 and sample SJG--74 in Songjiagou gold mine

圖8 宋家溝金礦樣品SJG--45(a)和樣品SJG--74(b～d)鋯石U--Pb諧和圖Fig.8 Zircon U--Pb concordia diagrams of sample SJG--45(a) and sample SJG--74(b～d)in Songjiagou gold mine

3 討論

3.1 巖石成因及構(gòu)造環(huán)境

基性和中基性脈巖的產(chǎn)出對指示幔源巖漿活動或構(gòu)造環(huán)境有著重要的意義。由于高場強元素(如Nb、Ta、Zr、Hf等)穩(wěn)定性好,受蝕變或變質(zhì)作用影響小，可以作為研究巖石成因和巖漿源區(qū)屬性的良好示蹤劑[45-46]，因此目前對于基性巖石的構(gòu)造壞境的判別多利用這些不活動元素的協(xié)變關(guān)系。研究區(qū)內(nèi)脈巖Zr和Hf元素含量分別在(199～264)×10-6(平均值219.52×10-6)和(5.08～6.55)×10-6(平均值5.64×10-6)范圍內(nèi)，與板內(nèi)玄武巖Zr、Hf元素含量((149～213)×10-6、(3.44～6.36)×10-6)相近，遠高于火山弧玄武巖的Zr、Hf元素平均含量(40×10-6、1.17×10-6)和MORB型玄武巖元素平均含量((90～96)×10-6、(2.4～2.6)×10-6)[45]。樣品中Nb、Ta元素含量為(6.02～11.91)×10-6(平均含量8.13×10-6)、(0.46～1.04)×10-6(平均含量0.63×10-6)，介于板內(nèi)玄武巖Nb、Ta含量(w(Nb)=(13～84)×10-6、w(Ta)=(0.73～5.9)×10-6)和島弧拉斑玄武巖Nb、Ta含量(w(Nb)=(1.7～2.7)×10-6、w(Ta)=(0.1～0.18)×10-6)之間，且高于洋中脊玄武巖MORB的Nb、Ta含量(w(Nb)=4.6×10-6，w(Ta)=0.29×10-6)[47]，從富集LILE、LREE以及虧損HFSE的特征來看，脈巖與富集地幔源區(qū)有關(guān)。通過巖漿源區(qū)性質(zhì)判別圖Cr-Ce/Sr圖解(圖9a)和Ce/Yb-Ta/Yb比值圖解(圖9b)可以看出，研究區(qū)脈巖均顯示富集地幔源區(qū)性質(zhì)，同時也反映了本區(qū)脈巖具有從基性到中性的分異演化趨勢，且在圖9b中顯示礦區(qū)內(nèi)脈巖成分點位于板塊俯沖源區(qū)變異趨勢堿度高的富集區(qū)域。

圖9 Cr--Ce/Sr(a)和Ce/Yb--Ta/Yb(b)脈巖巖漿源區(qū)性質(zhì)判別圖(據(jù)文獻[47])Fig.9 Discrimination diagrams on Cr-Ce/Sr(a)and Ce/Yb-Ta/Yb(b)of magmas source character for dyke rocks

利用Th-Hf-Nb判別圖(圖10a)，樣品均落入CAB(破壞性板塊邊緣玄武巖及其分異物)范圍中。本區(qū)脈巖的Th/U=5.40～6.81、Nb/U=3.73～9.09均相對較高，而Nb/La=0.10～0.15相對較低，結(jié)合微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(圖6b)顯示出的高場強元素Nb和Ti的明顯的負異常和明顯富集Rb、Ba、K、Sr和La的大離子親石元素，顯示出幔源巖石的特征，同時指示巖漿或源區(qū)最大可能是受到俯沖作用而混合了部分洋殼沉積物的幔源巖石[48-52]。利用濃度不受地殼混染影響的Zr、Y作為判別因子[53]的Zr-Zr/Y判別圖解(圖10b)和2Nb-Zr/4-Y判別圖解(圖10c)，各樣品均落入板內(nèi)玄武巖附近，表明區(qū)內(nèi)各脈巖的形成環(huán)境為板內(nèi)玄武巖的環(huán)境特征。

IAB.島弧玄武巖；CAB.鈣堿性玄武巖；MORB.洋中脊玄武巖；IAT.島弧拉斑玄武巖；WPB.板內(nèi)玄武巖；WPA.板內(nèi)堿性玄武巖；WPT.板內(nèi)拉斑玄武巖；VAB.火山弧玄武巖。圖10 宋家溝金礦脈巖微量元素判別圖Fig.10 Discrimination diagrams of trace elements of dikes in Songjiagou gold mine

近些年來一些學(xué)者對膠東早古生代金伯利巖和新生代玄武巖中橄欖巖包體的研究后認為，華北地塊東部在400 Ma時間內(nèi)經(jīng)歷了至少100 km厚的巖石圈減薄事件[45,54-55]。雖然減薄機制尚在爭論，但最新研究認為，減薄時限應(yīng)發(fā)生于中—晚侏羅世，且高潮應(yīng)在早白堊世[56-57]。同時，在晚侏羅世至早白堊世，受古太平洋板塊俯沖于歐亞板塊之下的作用影響，華北東部產(chǎn)生了從以擠壓為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨煺篂橹鞯臉?gòu)造體制，并在此期間伴有大量的巖漿和成礦活動[58]，在此構(gòu)造背景下膠東地區(qū)產(chǎn)生了大量富集LILE和LREE，虧損HFSE特征脈巖巖漿。此外，譚俊等[44]對中國東部如吉林、遼寧、江西和福建等地脈巖的地球化學(xué)特征進行歸納總結(jié)發(fā)現(xiàn)，這些形成于晚侏羅世至早白堊世的脈巖同樣均有相對富集LILE和LREE而虧損HFSE的特征，表明其形成于膠東中生代脈巖有相似的構(gòu)造背景，且最大可能是與太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)。

3.2 基性脈巖對金礦化年齡的限定

近年來對膠東地區(qū)中生代脈巖年代學(xué)研究成果表明其年齡多集中于113～132 Ma，高精度鋯石U-Pb和單礦物Ar-Ar所測得年齡范圍為114～120 Ma，其中牟平—乳山成礦帶已發(fā)表的中生代基性脈巖年齡多數(shù)為113～120 Ma[13,59-62]，相較于礦化的時間，脈巖的活動時限相對較長，可以很好地限定成礦時期；同時，在熱液成礦期，脈巖與金礦化交錯重疊，形成時間相近。此外，近年來在對膠東成礦時代的研究中獲得了許多金礦的同位素年齡，但這些年齡數(shù)據(jù)多集中于石英脈型金礦和破碎蝕變巖型金礦，而膠萊盆地蝕變礫巖型金礦的成礦時代相對較少，以往對宋家溝金礦成礦時代一直借鑒于附近的蓬家夼金礦，沈遠超等[16]通過對蓬家夼和大莊子金礦石英40Ar-39Ar測試認為，膠萊盆地北緣金礦形成時代為117 ～128 Ma；胡芳芳等[28]對鄧格莊熱液鋯石SHRIMP U-Pb測試所得年齡為(120±35)Ma。

本文根據(jù)礦區(qū)內(nèi)脈巖與礦化裂隙的穿切關(guān)系和其本身的礦化程度，將其分為成礦前和成礦后2種脈巖，并對這兩種基性脈巖進行了高精度LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡測試，但由于成礦前脈巖在上升就位的過程中捕獲了大量鋯石，而導(dǎo)致其不能很好的限定宋家溝金礦成礦開始的時期；成礦后脈巖中雖然也還有大量的捕獲鋯石，但其最小鋯石加權(quán)平均年齡為(121.2±5.1)Ma可以較為準確的限定了宋家溝金礦成礦結(jié)束的時期。此外，為了彌補成礦前脈巖沒有獲得準確年齡的缺陷，因而利用賦礦地層之萊陽群的形成時代來限制宋家溝金礦的形成時代。陸克政等[63]通過對比巖性特征將萊陽群自下至上劃分為瓦屋夼組、林寺山組、止鳳莊組、水南組、龍汪莊組和曲格莊組。其中瓦屋夼組與林寺山組在橫向上為相變關(guān)系[64]。近年來，一些學(xué)者[65]在對水南組粉砂巖和泥巖中夾雜的玄武質(zhì)火山巖的角閃石和鋯石進行了40Ar-39Ar和SHRIMP鋯石U-Pb測年，認為水南組年齡約為129～131Ma；Xie et al.[66]通過對龍旺組和曲格莊組的大量碎屑鋯石年齡分析后，將萊陽群最大沉積年齡限定在(130±2)Ma。因此，通過結(jié)合萊陽群地層的形成時代可以將宋家溝金礦成礦時代限定在(121.2±5.1)Ma～(130±2)Ma。該成礦時限與同屬膠萊盆地東北緣的鄧格莊鋯石U-Pb年齡(120±35)Ma和蓬家夼金礦石英40Ar-39Ar年齡(117 ～128 Ma)[4,60]接近。因此可見，宋家溝金礦成礦時代應(yīng)略早于(121.2±5.1)Ma，而晚于(130±2)Ma，與膠萊盆地各金礦成礦時代相近，說明基性脈巖同位素年齡較為準確地指示了金礦的成礦年齡。

4 結(jié)論

(1)宋家溝金礦成礦前、后脈巖均具有富集LILE、LREE以及虧損HFSE的特征，地球化學(xué)特征顯示其形成環(huán)境為板內(nèi)玄武巖，且相對較高的Th/U值、Nb/U值和相對較低的Nb/La值，以及高場強元素Nb和Ti的明顯的負異常，指示其可能受到殼源物質(zhì)的混染。

(2)通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡測試認為，宋家溝金礦床形成時間應(yīng)略早于(121.2±5.1)Ma，但晚于萊陽群地層最大沉積年齡(130±2)Ma。