索曉晶，劉順好，李勝榮，朱金，馬媛，周慧君

1.中國地質(zhì)大學(xué) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源實驗室，北京 100083；2.武警黃金第二支隊，呼和浩特 010011；3.山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司， 山東 臨沂 273306

0 引言

銅石地區(qū)是中國迄今為止發(fā)現(xiàn)的具有較大規(guī)模的構(gòu)造-隱爆角礫巖型(歸來莊式)、筒狀隱爆角礫巖型(卓家莊式)、層狀碳酸鹽巖型(磨房溝式)、蝕變斑巖脈型(銀洞溝礦點)和矽卡巖型(十字莊、西皋礦點)等金礦床和金礦點集中區(qū)[1]。歸來莊金礦成礦過程主要受到歸來莊斷層F1控制，礦體呈南西向側(cè)伏，以角礫巖型礦石和

灰?guī)r型礦石為主。許多學(xué)者對礦田地質(zhì)背景與成礦條件[2-8]、控礦因素與成礦規(guī)律[9-15]、成礦物理化學(xué)條件[16-22]、礦床成因和成礦預(yù)測[23-27]等進行了詳細的研究，并已取得了豐碩成果，但直接制約歸來莊金礦找礦的成因信息還不明確，成礦模型還未建立。筆者通過對該礦床成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征的研究，建立了成礦模型，為進一步的勘探開采提供技術(shù)支撐。

1 成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華北板塊東南緣，郯廬斷裂西側(cè)，魯西隆起區(qū)南部，尼山凸起和平邑凹陷接壤地帶。NNW向燕甘斷裂及其派生的NW向、EW向及近EW向的次級斷裂形成的環(huán)狀、放射狀構(gòu)造制約了本區(qū)地層和巖漿巖的展布。出露的新太古代泰山巖群山草峪組多以殘留體的形式存在于晚太古代花崗閃長巖中，由火山沉積巖系組成，巖性以黑云變粒巖、角閃變粒巖及斜長角閃巖為主。寒武紀地層主要分布于研究區(qū)西南部及銅石雜巖體的周緣。奧陶紀地層主要分布于研究區(qū)西北部、中部及東南部。侏羅紀、白堊紀地層廣泛分布于各中生代構(gòu)造盆地內(nèi)，大致沿平邑凹陷南緣展布。古近紀地層處于東北部的平邑凹陷中，走向NW，傾向NE，傾角30°±；第四紀分布范圍較廣，根據(jù)沉積物成分、成因類型、地貌特征和形成時代，可以劃分出河流相沉積的臨沂組、沂河組和殘坡積相的山前組。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，前寒武紀、燕山期巖漿巖活動強烈。早期以侵入巖為主。與殘存的泰山群組、沂水巖群組成結(jié)晶基底，構(gòu)成一系列NW-SE方向展布的山系。中生代燕山期巖漿巖分布廣泛，由侵入巖、富鉀火山巖和煌斑巖組成的雜巖體，多呈巖床、巖株、巖脈產(chǎn)出，與金、鐵和銅礦化關(guān)系密切。區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富，金屬礦產(chǎn)主要有金、銀、銅、鐵和鋅等，非金屬礦產(chǎn)為煤，主要礦物有石英、長石、方解石、絹云母、螢石、白云石和重晶石等。

2 礦床地質(zhì)特征

歸來莊金礦為一大型構(gòu)造-隱爆角礫巖型金礦床，控制長度>2 km，礦體寬度5～15 m，構(gòu)造上居于郯廬斷裂中段西側(cè)，魯西隆起區(qū)南部的尼山凸起和平邑凹陷接壤部位，巖漿沿構(gòu)造通道侵入銅石雜巖體外圍的寒武紀、奧陶紀地層中，形成隱爆角礫巖型礦體，巖漿熱液沿裂隙滲入碳酸鹽地層中，形成灰?guī)r型礦體。

2.1 礦區(qū)構(gòu)造

燕甘斷裂作為區(qū)內(nèi)主干構(gòu)造，派生的次級斷裂包括近EW向分布于其西側(cè)與磨坊溝金礦關(guān)系密切的營子洼斷層(F3)、卓家莊斷層(F2)和分布于其東側(cè)與金礦成礦關(guān)系密切的歸來莊斷層(F1)等(圖1)。歸來莊斷層對歸來莊金礦體的展布、形態(tài)和產(chǎn)狀影響較大，沿斷層帶中有侵入-隱爆角礫巖分布，硅化、螢石化蝕變強烈，金礦主體賦存其中。與礦化有關(guān)的地層包括寒武紀地層、奧陶紀碳酸鹽巖層，巖漿巖以多期次巖漿活動疊加形成的銅石雜巖體為主，沿NW向呈長軸狀橢圓形展布。

1．第四系；2．侏羅系；3．奧陶系；4．寒武系；5．泰山群山草峪組；6．中生代燕山早期隱爆角礫巖；7．燕山早期二長閃長斑巖；8．燕山早期二長閃長玢巖；9．古元古代二長花崗巖；10．古元古代花崗閃長巖；11．斷層；12．金礦。圖1 銅石地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map in Tongshi area

2.2 礦體特征

歸來莊礦區(qū)已探明7個礦體，以賦存于近EW向的構(gòu)造-隱爆角礫巖帶內(nèi)及其兩側(cè)的碳酸鹽巖中的Ⅰ號礦體規(guī)模最大，其余均為小礦體。其中Ⅰ、Ⅱ號礦體為構(gòu)造-隱爆角礫巖型，Ⅰ號礦體延伸方向與歸來莊斷層(F1)走向一致，總體側(cè)伏為南西向，方位在210°～230°，礦體沿走向變化較大，近似透鏡狀，中間厚兩側(cè)薄。從剖面看，礦體沿傾向變化較為穩(wěn)定，中間厚向兩側(cè)逐漸變薄至尖滅，在34號勘探線呈紡錘狀，平均金品位3.35×10-6g/t，礦體品位沿走向變化穩(wěn)定，沿傾向隨深度增加逐漸貧化，漸變?yōu)榈V化體；Ⅱ號礦體為工程控制礦體，規(guī)模較小，分布在Ⅰ號礦體構(gòu)造蝕變帶上盤的次級斷裂破碎帶中； Ⅲ～Ⅶ號礦體主要以似層狀碳酸鹽巖型礦化為主，為單工程控制的零星分布礦體，規(guī)模較小(表1)。

表1 礦體特征一覽表Table 1 Characteristics of orebody

2.3 礦石特征

2.3.1 礦石類型

礦石主要以螢石化硅化角礫巖型、白云質(zhì)條帶狀灰?guī)r型為主，含少量碎裂狀褐鐵礦化硅化灰?guī)r型、白云巖型礦石。

(1)硅化螢石化構(gòu)造-隱爆角礫巖含金礦石呈紫褐色、褐灰色，角礫成分以巖漿巖為主，其次為沉積巖角礫，少量變質(zhì)巖角礫。角礫形態(tài)各異，大小懸殊，大者可達數(shù)米，小者僅幾毫米，一般為幾厘米至幾十厘米。通常較粗大的角礫磨圓度較高，多呈渾圓狀、次圓狀；而細小角礫則多為次圓狀-棱角狀。部分角礫曾幾度破碎膠結(jié)，從宏觀到微觀均可見到少量角礫內(nèi)部包含著角礫，即“礫中有礫”。

(2)白云質(zhì)條帶狀灰?guī)r型礦石呈青灰色、淺灰色，白云巖與其相間呈現(xiàn)條帶，條帶寬度在0.2～0.8 cm。

(3)碎裂狀褐鐵礦化灰?guī)r、白云巖含金礦石呈灰色、灰褐色、紫褐色和黃褐色，多賦存于銅石雜巖體的邊部分支二長閃長玢巖和二長斑巖附近碳酸鹽巖地層中。

2.3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

歸來莊金礦中常見礦石結(jié)構(gòu)有：晶粒結(jié)構(gòu)，黃鐵礦多見五角十二面體自形晶(圖2a)、立方體或他形粒狀產(chǎn)出，偶見方鉛礦呈立方體自形晶；填隙結(jié)構(gòu)，方鉛礦呈半自形晶充填在自形的黃鐵礦晶粒間(圖2b)；固溶體分離結(jié)構(gòu)，閃鋅礦中有滴狀、葉片狀的黃銅礦析出(圖2c)；交代環(huán)邊結(jié)構(gòu)，赤鐵礦沿著邊部交代磁鐵礦(圖2d)；碎裂結(jié)構(gòu)，黃鐵礦由于隱爆作用而震碎(圖2e)；交代結(jié)構(gòu)，半自形黃銅礦交代金紅石(圖2f)；包含結(jié)構(gòu)，可以反映礦物的生成順序，即客晶礦物形成早于主晶礦物；如脈石礦物中包裹有自形程度較高的黃鐵礦(圖2g)；交代殘余結(jié)構(gòu)，黃銅礦孤島狀殘留在黃鐵礦顆粒中(圖2h)。

Au.自然金；Cal.方解石；Ccp.黃銅礦；Fl.螢石； Gn.方鉛礦；Hes.碲銀礦；Mag.磁鐵礦；Py.黃鐵礦；Sp.閃鋅礦。 圖2 歸來莊金礦礦石結(jié)構(gòu)Fig.2 Ore structure of Guilaizhuang gold deposit

礦石構(gòu)造主要有角礫狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造和晶洞構(gòu)造等。角礫狀構(gòu)造：角礫呈次圓狀、棱角狀、次棱角狀等分布在隱爆角礫巖礦石中，角礫大小不一；浸染狀構(gòu)造：紫色螢石呈浸染狀分布于礦石中；紋層狀構(gòu)造：褐鐵礦化礦石中出現(xiàn)細小紋層；脈狀構(gòu)造：方解石呈細脈狀沿角礫巖礦石裂隙填充分布，形成脈狀構(gòu)造；晶洞構(gòu)造：方解石，螢石垂直裂隙生長形成晶洞狀構(gòu)造。

2.3.3 礦石礦物組成

礦石的組成礦物種類豐富：金屬礦物以黃鐵礦、磁鐵礦和黃銅礦常見，赤鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦和黝銅礦次之。含金礦物主要有碲金銀礦、銀金礦和自然金；含銀礦物以金銀礦、碲銀礦、輝碲銀礦、輝銀礦和硒銀礦為主。非金屬礦物則以斜長石、方解石、白云石、石英、正長石、絹云母、高嶺石以及螢石為主，可見白云母、重晶石、綠簾石、磷灰石、天青石和鋯石。

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要有硅化、泥化、螢石化、絹云母化和碳酸鹽化，局部有黃鐵礦化，其中硅化、螢石化與金礦化關(guān)系密切(圖3)。

a.螢石化；b.高嶺土化；c、d.褐鐵礦化；e、f.碳酸鹽化。圖3 圍巖蝕變類型Fig.3 Types of surrounding rock alteration

2.5 金的賦存狀態(tài)

礦石中金元素主要賦存于兩類金礦物中，一是天然固熔體合金系列礦物自然金和銀金礦；二是與碲等元素按一定比例融合組成的碲化物-碲金礦、碲金銀礦。金礦物主要以粒間金的形式出現(xiàn)，多分布于石英及螢石顆粒間，包體金次之，裂隙金較少。

2.6 成礦期次及成礦階段

對歸來莊金礦巖礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、包含關(guān)系、礦體相互間的穿插關(guān)系、礦物共生組合等特征的觀察，結(jié)合前人研究資料，將該礦床的形成分為兩個期次：熱液期和表生氧化期，其中熱液期又可劃分為4個階段：石英-黃鐵礦階段、多金屬硫化物階段、金-碲化物階段、鹵化物-碳酸鹽階段，其中金-碲化物階段為歸來莊金礦的主要成礦階段。

(1)石英-黃鐵礦階段：以自形石英和自形及震碎的黃鐵礦為主，其次為螢石、綠泥石。石英是該階段的主要成分，依其結(jié)構(gòu)特征可分為三個世代，第一世代的石英呈粗粒六方柱狀，內(nèi)部潔凈；第二世代的石英呈小晶芽狀生長于方柱狀石英晶體之上；第三世代的石英則呈細粒他形充填于上述兩世代的石英之間。結(jié)晶時間晚于第一世代而近于第二、三世代的石英，晶形較好，色調(diào)不均，淡紫色為主。黃鐵礦的晶形較好，呈碎裂狀分布(圖4a)。

(2)多金屬硫化物階段：以再生石英、螢石等為主，其次為綠泥石、多金屬硫化物、自然金及銀金礦等礦物。巖石中出現(xiàn)少量細脈狀石英或微粒石英交代體(圖4b、圖4c)。碳酸鹽類礦物形成獨立的晶體，黃鐵礦晶形較差，顆粒粗大，與金礦化關(guān)系密切。

(3)金-碲化物階段：以他形粒狀石英、自然金、金銀礦、銀金礦、碲金銀礦、碲銀礦、輝碲銀礦、輝銀礦、硒銀礦、碲鉛礦和碲汞礦等為主(圖4d)，是歸來莊金礦床成礦的主要階段。

Py.黃鐵礦；Ccp.黃銅礦；Gn.方鉛礦；Au.自然金；Hes.碲銀礦。圖4 歸來莊金礦各成礦階段Fig.4 Metallogenic stages of Guilaizhuang gold deposit

(4)鹵化物-碳酸鹽階段：以方解石為主，其次為淡藍色螢石。該階段發(fā)生在成礦后期。

3 礦床成因探討

歸來莊金礦的Ag/Au比值顯示其遭受了一定程度的剝蝕，除Ⅰ號礦體外勘探程度比較低，鉆孔深度多集中在600 m±，后期為了探明礦體深部的延續(xù)情況，陸續(xù)施工了多個1 000 m以上的鉆孔，但礦化效果并不明顯。許多學(xué)者對該礦床進行了研究，邱檢生等認為歸來莊金礦是中國第一個碲金型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床；林景仟等[28]認為該礦床的成因與堿性次火山巖作用關(guān)系密切；于學(xué)峰認為該礦床是隱爆角礫巖型、矽卡巖型、斑巖型和蝕變巖等各種不同類型疊加在一起形成的，古老的泰山群山草峪組為礦床的形成提供物質(zhì)來源，多期次多階段的巖漿活動為成礦提供了充足的熱源，奧陶紀、寒武紀的碳酸鹽巖構(gòu)成本區(qū)的成礦圍巖。

本次研究認為歸來莊金礦是典型的中低溫?zé)嵋?隱爆角礫巖型金礦床，構(gòu)造-隱爆角礫巖型礦體與似層狀碳酸鹽巖型礦體在時間、空間和物質(zhì)來源上關(guān)系密切，屬于同一成礦物質(zhì)在同一成礦能量來源的作用下，在不同空間不同演化階段的產(chǎn)物，與銅石雜巖體中某一巖相有關(guān)(圖5)。

1.灰?guī)r；2.二長花崗巖；3.二長閃長玢巖；4.二長斑巖；5.隱爆角礫巖。圖5 銅石雜巖體期次關(guān)系示意圖Fig.5 Sketch map of relationship between intrusive complexes in Tongshi area

在地球演化分異過程中，分散在地殼、上地幔中的化學(xué)元素在一定的地質(zhì)環(huán)境中相對富集形成礦床，因此可以利用某些特征反演礦床的形成過程，筆者通過測試流體包裹體計算了成礦溫壓條件和深度；運用穩(wěn)定同位素、放射性同位素了解了成礦物質(zhì)來源和成礦年齡。

3.1 成礦時代

研究區(qū)前人做過很多關(guān)于成礦年代的測試，如譚東娟等[29]通過對石英二長閃長玢巖和二長斑巖中的角閃石礦物的40Ar/39Ar年齡測得為189.8～188.4 Ma；劉玉強等[30]、于學(xué)峰等[13]根據(jù)地層接觸關(guān)系和同位素年齡測定結(jié)果，認為本區(qū)的金礦形成時間于中侏羅世的三臺組沉積之前，在二長斑巖質(zhì)巖漿活動之后，推斷成礦年齡應(yīng)在188～178 Ma；胡華斌等[31]根據(jù)礦床的空間分布特征、礦物共生組合和穩(wěn)定同位素特征，認為歸來莊金礦的成礦年齡大約在170～160 Ma；許文剛等[32]根據(jù)正長巖中鋯石U-Pb定年測得銅石雜巖體的年齡在179～180 Ma，測得螢石、方解石礦物對中Sm-Nd等時線年齡為181 Ma。

筆者從歸來莊金礦I號主礦體的-142中段34～38號勘探線采集的白云質(zhì)灰?guī)r型礦石中挑選7件黃鐵礦樣品[33]，樣品分析測試在中國科學(xué)院南京土壤研究所技術(shù)服務(wù)中心，實驗儀器是由英國制造的VG354同位素質(zhì)譜儀，試驗測定依據(jù)美國NBS987鍶同位素的標準：以86Sr/88Sr=0.119 4為標準值，測得的87Sr/86Sr=0.710 224±8(n=10)。Rb、Sr流程空白(3×10-9)g，Rb/Sr比值測定的精度在1%，檢測方法是JY/T004-1996表面熱電離同位素質(zhì)譜方法通則。利用白云質(zhì)灰?guī)r礦石中的黃鐵礦Rb-Sr同位素比值對歸來莊金礦的成礦年齡進行標定，得出歸來莊金礦床黃鐵礦Rb-Sr定年等時線年齡為(180.8±2.3)Ma，(87Sr/86Sr)i=0.712 429±0.000 076，MSWD=1.3(圖6)。

圖6 歸來莊金礦床黃鐵礦Rb--Sr等時線圖Fig.6 Rb--Sr isochron diagram of pyrite in Guilaizhuang gold deposit

3.2 成礦物質(zhì)來源

前人對歸來莊金礦的成礦物質(zhì)已經(jīng)做了大量研究，劉廣哲等[33]得到礦石樣品中的硫同位素值為2.440×10-3，得出深源硫的結(jié)論；林景仟等[34]對不同階段的巖礦石樣品中的黃鐵礦進行了測試，其中黑云母階段的隱爆角礫巖中黃鐵礦δ34S為0.46×10-3～2.389×10-3，絹云母化及硅化二長閃長斑巖中黃鐵礦δ34S為-0.244×10-3～2.956×10-3，礦化白云巖中黃鐵礦δ34S為-0.71×10-3，與地幔的硫同位素比較接近。筆者團隊從歸來莊金礦中-142中段不同勘探線和-150中段34～38號勘探線選取了9件黃鐵礦樣品，實驗測試地點是核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，硫同位素測試儀器采用的是MAT-251氣體質(zhì)譜計進行測定，儀器型號是Delta v plus，儀器編號是10056，檢測方法和依據(jù)為DZ/T0184.14-1997硫化物中硫同位素組成的測定方法，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果均采用國際標準V-CDT報出(表2)。歸來莊金礦灰?guī)r型礦石中的黃鐵礦δ34S為(16.5～20.4)×10-3，明顯偏重，顯然非地幔來源的硫，因為地幔硫的δ34S值主要集中在0值附近波動[35-36]。

表2 歸來莊金礦黃鐵礦中硫同位素組成分析結(jié)果Table 2 Results of sulfur isotope in pyrite of Guilaizhuang gold deposit

歸來莊金礦床黃鐵礦中硫的來源并非是單一的，可能是下部巖漿巖中的硫與海水硫酸鹽中的硫按照不同的程度發(fā)生混合后所呈現(xiàn)的結(jié)果，并且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)推測海水硫酸鹽的硫來源占了較大的比重。下伏巖漿巖上侵過程中與海水混合，形成礦床的同時產(chǎn)出大量與金屬硫化物共生的磁鐵礦等，由于Fe2+的存在和周邊適宜的溫度、pH值等條件，可能會加速海水中硫酸鹽還原作用，所產(chǎn)生大量的硫與巖漿來源的硫混合，造成本區(qū)硫化物的硫值明顯偏重。

實驗選取了來自于礦體和圍巖的方解石(脈)中11件樣品，測試對象主要是主成礦期與硫化物伴生的方解石和成礦晚期碳酸鹽階段的方解石。實驗在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所的同位素實驗室完成。測試儀器是Finningan MAT251質(zhì)譜儀，在室內(nèi)溫度為25℃條件下，用磷酸和方解石進行化學(xué)反應(yīng)后生成CO2，依據(jù)GBW04416和GBW04417工作標準，實驗數(shù)據(jù)的分析誤差是±0.2%。方解石和石灰?guī)r樣品的δ18OPDB通過釋放的CO2獲得，再予以換算。測試結(jié)果用國際標準V-PDB和V-SMOW報出，方解石的δ16DV-SMOW為-48×10-3～-61×10-3，平均為54×10-3，δ18OV-SMOW為11.5×10-3～17.7×10-3，平均為15.9×10-3(表3)。本次實驗數(shù)據(jù)顯示方解石δ13CPDB集中在-4.1×10-3～0.9×10-3，而圍巖石灰?guī)r的δ13CPDB集中在-2.9×10-3～1.1×10-3；兩者投影點均落在原生碳酸巖和沉積巖之間的區(qū)域[37-40]，數(shù)據(jù)吻合表明兩者的來源具有一定的相似性，說明在成礦晚期時成礦流體可能受到圍巖的混染。

表3 歸來莊金礦碳、氧同位素組成分析結(jié)果Table 3 Results of carbon and oxygen isotopes of Guilaizhuang gold deposit

3.3 成礦物理化學(xué)條件

邱檢生等測試與礦化有關(guān)的玉髓形成溫度為200℃；林景仟等根據(jù)石英和螢石中包裹體測溫，認為成礦的溫度主要集中在140℃～250℃；陳常富等根據(jù)黃鐵礦、方解石的爆裂法測溫和螢石、玉髓的均一法測溫，認為成礦的溫度主要集中于220℃～280℃；沈昆對銅石雜巖體中穿插在二長斑巖中的螢石、石英脈和含礦角礫巖中的螢石包裹體進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者均發(fā)育低溫螢石，包裹體多為水鹽包裹體，均一溫度集中在130℃～150℃，冰點溫度在-14℃～-0.4℃，含礦角礫巖中還發(fā)育有中溫螢石，主要呈深紫色斑晶、細粒集合體產(chǎn)出，包裹體常分布在螢石內(nèi)核和生長環(huán)帶，均一溫度分布在210℃～232℃，冰點溫度在-4.9℃～-2.9℃，認為金沉淀主要發(fā)生在中低溫階段(180℃～250℃)；胡華斌等對螢石、方解石、石英進行測溫，得出歸來莊均一溫度為110℃～310℃，冰點溫度-2.5℃～-10.3℃；于學(xué)峰對螢石和石英測溫后，認為歸來莊礦區(qū)內(nèi)至少存在3個階段的流體包裹體：第一階段為250℃～350℃，第二階段為170℃～220℃，第三階段為100℃～150℃，金成礦主要集中在120℃～250℃，基本對應(yīng)了石英-黃鐵礦階段、多金屬硫化物階段、金-碲化物階段的溫度。

本次實驗在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)礦物標型實驗室進行，顯微測溫結(jié)果顯示：石英中流體包裹體均一溫度主要集中于230℃～260℃，平均值為244℃，冰點范圍為-8.7℃～-3.2℃；螢石中流體包裹體均一溫度為80℃～375℃，低溫螢石集中在120℃～170℃、中溫螢石集中在210℃～260℃，冰點為-0.1℃～-11℃；方解石中流體包裹體均一溫度主要集中于140℃～170℃，均值為158℃，冰點為-7.9℃～-2.5℃(圖7)。

圖7 歸來莊金礦流體包裹體均一溫度直方圖Fig.7 Homogeneous temperature histogram of fluid inclusions in Guilaizhuang gold deposit

成礦流體鹽度集中在0%～10.0%(圖8)，為低鹽度成礦流體；成礦流體密度集中在0.7～0.9 g/cm3，為低密度成礦流體；成礦壓力集中于11.1～22.3 MPa，成礦深度為0.37～0.74 km，推斷出歸來莊金礦床為淺成熱液礦床。

圖8 歸來莊金礦流體包裹體鹽度直方圖Fig.8 Histogram of salinity of fluid inclusions in Guilaizhuang gold deposit

4 成礦模型

魯西地區(qū)最古老的角閃巖相結(jié)晶基底變質(zhì)巖系形成于太古宙晚期阜平運動，海相火山-沉積建造地層發(fā)生褶皺、中深變質(zhì)及強烈混合巖化作用，形成古元古界泰山巖群和古元古代造山花崗巖。此過程中金元素從上地幔或下地殼運移至地殼表層，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用，使原巖脫水，形成變質(zhì)熱液，促使金元素活化、遷移、重新分配，匯集于泰山巖群黑云變粒巖、黑云角閃變粒巖及其他活動巖層中，構(gòu)成本區(qū)金的主要礦源層。多期次、多階段的巖漿活動和以NE向、NW向斷裂為主的構(gòu)造框架普遍發(fā)育，結(jié)晶基底主要是古元古代的二長花崗巖和新太古代的花崗閃長巖。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要以銅石雜巖體為主，中心部位的角礫巖大多是隱爆形成的，雜巖體周邊的歸來莊金礦則是侵入、隱爆、構(gòu)造多重疊加生成。NNW向燕甘斷裂及其控制的NW向次級斷裂形成了本區(qū)的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造。

當強烈的巖漿活動及成礦熱液沿燕甘斷裂及其次生構(gòu)造向上運移時，在深部歸來莊斷層(F1)，由于前緣巖漿冷凝固結(jié)，形成封閉環(huán)境，下部巖漿氣液繼續(xù)上侵聚集，封閉體系內(nèi)溫度、壓力急劇增高，在強大的能量驅(qū)動下發(fā)生隱爆，產(chǎn)物灌入歸來莊斷層(F1)，形成隱爆-侵入角礫巖，在成礦作用晚期，富含礦質(zhì)及揮發(fā)分的次火山巖漿期后熱液，在地下水的參與下沿低壓擴容帶繼續(xù)運移，并從圍巖中進一步汲取礦質(zhì)，沿斷層較薄弱地帶，侵入張夏組、朱砂洞組碳酸鹽巖地層中，該層碳酸鹽具有厚度大、微裂隙發(fā)育和化學(xué)性質(zhì)活潑等特點，有利于含礦熱液的滲入與交代，其頂部的泥頁巖、泥云巖等泥質(zhì)成分較高、細膩致密，韌性大，起到了礦液的屏蔽作用，形成了中偏堿性巖漿期后中低溫?zé)嵋核茖訝钐妓猁}巖型金礦。當含礦熱液運移到角礫巖帶及其頂?shù)装辶严栋l(fā)育的圍巖中時，隨著物理化學(xué)條件的變化，金、銀、碲及其他金屬、非金屬元素逐漸沉淀，并發(fā)生了相應(yīng)的圍巖蝕變作用(圖9)。

1．巖體；2．斑(玢)巖；3．石灰?guī)r；4．金礦體；5．歸來莊斷層。圖9 歸來莊金礦床成礦模式示意圖Fig.9 Metallogenic model of Guilaizhuang gold deposit

5 結(jié)論

(1)白云質(zhì)灰?guī)r礦石中黃鐵礦的Rb-Sr同位素比值顯示歸來莊金礦的成礦年齡在(180.8±2.3)Ma，表明礦體形成于中生代侏羅紀時期。

(2)歸來莊金礦成礦流體的演化具有多期次、多階段的特征，成礦溫度屬于中低溫，均一溫度由早期高溫階段到晚期低溫階段變化，流體的鹽度和密度呈現(xiàn)出相應(yīng)的規(guī)律變化。

(3)黃鐵礦中硫來源并非單一，可能是下部巖漿巖中的硫與海水硫酸鹽中的硫按不同比例發(fā)生混合后呈現(xiàn)的結(jié)果；碳氧同位素的結(jié)果顯示成礦流體以雨水溶液和原生巖漿水為主，在運移過程中受到變質(zhì)水的混合。

致謝感謝山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司王書春總經(jīng)理、步關(guān)賓和趙鵬主任工程師、盧棟經(jīng)理、楊忠臣工程師，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)徐楠博士、高允碩士及山東省第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院張國權(quán)、張英梅高級工程師等在野外及研究工作中給予的熱情支持和幫助。