王美云 李杰 宋明春 張麗鵬 唐宗源 丁正江

膠東目前已探明黃金資源儲(chǔ)量5000余噸,是世界最重要的金礦集區(qū)之一,已探明的中型以上金礦幾乎全部集中分布在膠東半島西部和中部的膠西北、棲蓬福和牟乳成礦區(qū),有色金屬礦床則主要分布在膠東半島中東部地區(qū)(宋明春等,2015,圖1a)。膠東東部的榮成有色金屬成礦區(qū)中已探明鉛鋅、銅、鉬及多金屬礦床(點(diǎn))20余處(圖1b),同時(shí),該區(qū)也已發(fā)現(xiàn)了少量的金礦床和金多金屬礦床,顯示出了良好的金及有色金屬礦成礦遠(yuǎn)景,是山東省重要的有色金屬礦產(chǎn)地(孔慶友等,2006;丁正江等,2013)。

圖1 膠東東部偉德山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(據(jù)丁正江等,2013修改)1-第四系;2-白堊紀(jì)青山群火山巖系;3-古元古代荊山群變質(zhì)巖系;4-新元古代花崗巖;5-新元古代花崗閃長(zhǎng)巖;6-新元古代花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖;中生代偉德山序列：7-崮莊單元細(xì)粒輝石角閃石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖;8-洛西頭單元含粗斑中粒角閃黑云石英二長(zhǎng)巖;9-大水泊單元疏粗斑中粒含黑云角閃石英二長(zhǎng)巖;10-不落耩單元疏巨斑中粗粒含角閃石英二長(zhǎng)巖;11-崖西單元疏粗斑中粒含角閃二長(zhǎng)花崗巖;12-虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖;13-石英閃長(zhǎng)玢巖;14-閃長(zhǎng)玢巖;15-花崗斑巖;16-二長(zhǎng)斑巖;17-斷裂;18-金礦集中分布區(qū)(J-膠西北成礦區(qū);Q-棲霞-蓬萊-福山成礦區(qū);M-牟平-乳山成礦區(qū));19-有色金屬集中分布區(qū)(QF-棲霞-福山成礦區(qū);R-榮成成礦區(qū));20-金礦;21-銀礦;22-銅礦;23-鉛鋅礦;24-鉬礦Fig.1 Simplified geological map of the Weideshan region in the eastern part of the Jiaodong Peninsula (modified after Ding et al.,2013)1-Quaternary;2-Cretaceous Qingshan Group volcanic rock series;3-Paleoproterozoic Jingshan Group metamorphic rock series;4-Neoproterozoic granite;5-Neoproterozoic granodiorite;6-Neoproterozoic granodiorite gneiss;Mesozoic Weideshan granite series：7-Guzhuang lithologic unit,fine-grained pyroxene hornblende quartz monzodiorite;8-Luoxitou lithologic unit,medium grained quartz monzonite containing coarse porphyritic hornblende biotite;9-Dashuipo lithologic unit,medium grained quartz monzonite containing coarse porphyritic hornblende biotite;10-Buluojiang lithologic unit,medium-coarse grained quartz monzonite containing coarse porphyritic hornblende biotite grain;11-Yaxi lithologic unit,medium-grained coarse porphyritic hornblende-bearing monzogranite;12-Hutoushi lithologic unit,fine-grained monzogranite;13-porphyritic quaitzdiorite;14-porphyritic diorite;15-granite porphyry;16-porphyritic monzonite;17-faults;18-gold deposit concentration district (J-Northwest Jiaodong metallogenic region;Q-Qixia-Penglai-Fushang metallogenic region;M-Muping-Rushan metallogenic region);19-nonferrous metal deposit concentration district (QF-Qixia-Fushan metallogenic region;R-Rongcheng metallogenic region);20-gold deposit;21-silver deposit;22-copper deposit;23-lead and zinc deposit;24-molybdenum deposit

膠東金礦一直是國(guó)際研究熱點(diǎn),前人對(duì)膠東金礦的成礦年代、成礦物質(zhì)和流體來(lái)源、成礦機(jī)制、構(gòu)造背景等進(jìn)行了大量深入研究,先后提出了綠巖帶型金礦(楊敏之和呂古賢,1996)、混合巖化巖漿熱液成礦(朱奉三,1980)、巖漿期后熱液成礦(李士先等,2007)、幔源煌斑巖與金礦化有成因聯(lián)系(孫豐月等,1995;羅鎮(zhèn)寬等,2001)、造山型金礦(Goldfarbetal.,2001;毛景文等,2003;Zhou and Lü,2000;陳衍景等,2004;蔣少涌等,2009)、膠東型金礦(翟明國(guó)等,2004;宋明春,2015;楊立強(qiáng)等,2014;Lietal.,2015;Dengetal.,2015)、克拉通破壞型金礦(朱日祥等,2015)、熱隆-伸展成礦(Songetal.,2015,2021,2023)等認(rèn)識(shí)。膠東金礦成礦時(shí)代主要集中在120Ma左右(Dengetal.,2020b;Lietal.,2012;Sunetal.,2013;Sun,2015;Zhangetal.,2020;朱日祥和孫衛(wèi)東,2021),形成于擠壓向伸展轉(zhuǎn)換的構(gòu)造背景(陳衍景等,2004;Sunetal.,2007;Lietal.,2012),成礦流體受殼-幔深部過(guò)程制約,與幔源流體及深變質(zhì)流體有關(guān)(Maoetal.,2003;Zhangetal.,2008;Zhuetal.,2009;Lietal.,2013,2021a;Shenetal.,2013),與晚中生代巖漿活動(dòng)關(guān)系密切(Maoetal.,2003;毛景文等,2005;宋明春等,2010;楊立強(qiáng)等,2014)。

由膠東半島西部到東部,金礦床呈現(xiàn)出數(shù)量和規(guī)模趨減、有色金屬礦床數(shù)量和規(guī)模漸增的變化規(guī)律(李杰,2012;宋明春等,2015;丁正江等,2015;Songetal.,2017),形成了由“純金型礦”—“金混合多金屬型礦”—“單一有色金屬礦”組成的成礦系列鏈條。大鄧格金多金屬礦床恰好處于這一鏈條的關(guān)鍵部位,是聯(lián)系膠東中西部金礦和東部有色金屬礦成礦作用的紐帶,是研究膠東金礦與有色金屬礦成因聯(lián)系的不可多得的典型礦床,對(duì)認(rèn)識(shí)膠東金及有色金屬礦床成礦系列演化及成礦環(huán)境變化具有重要指示意義。大鄧格金多金屬礦床中的金與多金屬礦體呈同體共生、異體共生,部分為獨(dú)立的金、銀、鉛鋅礦體,與膠東典型的蝕變巖型(焦家式)金礦、石英脈型(玲瓏式)金礦以及有色金屬礦床相比具有明顯不同的特征：一是膠東金礦多為“純金型”金礦(Phillips and Powell,2015),僅共(伴)生的銀和硫能達(dá)到工業(yè)利用價(jià)值,而大鄧格金礦共(伴)生的銀、鉛、鋅、銅等多金屬礦產(chǎn),且均達(dá)到了工業(yè)利用的規(guī)模;二是膠東有色金屬礦床大多為“單一有色金屬礦”,一般不與金礦伴生,而大鄧格礦床表現(xiàn)出“金礦混合多金屬礦”產(chǎn)出的特征;三是成礦的大地構(gòu)造位置明顯不同,大鄧格礦床處于蘇-魯造山帶最東端的威海超高壓變質(zhì)帶內(nèi),而膠東金礦床主要分布于華北克拉通東南緣的膠北地體中;四是大鄧格礦床遠(yuǎn)離膠東金礦的主要“賦礦地質(zhì)體”(如玲瓏花崗巖、郭家?guī)X花崗巖以及膠東巖群),而是賦存于新元古代榮成片麻巖套中,以及早白堊世偉德山花崗巖體外圍。

前人對(duì)該區(qū)域的有色金屬礦進(jìn)行了研究,并初步探討了有色金屬礦與金礦及巖漿活動(dòng)的關(guān)系(李杰,2012;李杰等,2018,2020a;丁正江等,2013;宋明春等,2015;Songetal.,2017,2020),也對(duì)大鄧格金多金屬礦床的地質(zhì)地球化學(xué)特征及蝕變過(guò)程中元素的遷移行為作了探討(李杰等,2016;倪璋懿等,2022)。但大鄧格礦床的成礦年齡一直沒(méi)有直接確定,成礦過(guò)程和地球動(dòng)力學(xué)背景還不明確。本文在對(duì)大鄧格金多金屬礦床開(kāi)展詳細(xì)野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)觀察的基礎(chǔ)上,厘定了礦物成生順序及其關(guān)系,劃分了成礦期次和階段,開(kāi)展了黃鐵礦Rb-Sr定年、LA-(MC)-ICPMS原位微區(qū)S同位素和微量元素分析,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和成巖成礦特征,探討了成礦機(jī)制和地球動(dòng)力學(xué)背景,以期為該區(qū)同類型礦床找礦提供參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與礦床地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

膠東半島橫跨了華北板塊東南緣與大別-蘇魯造山帶北東端(圖1a),經(jīng)歷了三疊紀(jì)晚期揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞拼貼,之后疊加太平洋板塊俯沖碰撞(Wangetal.,1995;Zhengetal.,2003;郭敬輝等,2005;丁正江等,2015);形成了三疊紀(jì)超高壓變質(zhì)巖、侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)大規(guī)模的巖漿作用和白堊紀(jì)金礦大爆發(fā)(陳衍景等,2004;Songetal.,2020)。

大鄧格礦區(qū)處在蘇-魯造山帶北東端的魯東折返帶(超高壓帶)之威海隆起區(qū)北部(圖1a)。區(qū)域上出露的地層主要為古元古代荊山群、中生代白堊紀(jì)萊陽(yáng)群和青山群、新生代第四系(圖1b)。荊山群主要出露野頭組定國(guó)寺段(巖性為透輝石大理巖、石墨大理巖)和祿格莊組安吉村段(巖性為黑云片巖、二云石英片巖)。荊山群的原巖為一套富鎂鐵質(zhì)的碎屑巖、灰?guī)r,夾少量火山熔巖(孫麗偉,2015),呈規(guī)模不等的橢圓狀殘留體分布于榮成片麻巖套中。中生代地層主要分布在俚島盆地中,其中萊陽(yáng)群出露法家瑩組,巖性為復(fù)成分礫巖、砂巖、粉砂巖等,為一套陸源碎屑沉積;青山群主要出露八畝地組、石前莊組,是一套形成于陸內(nèi)裂谷環(huán)境的由酸性-中基性-酸性-偏堿性火山巖及火山碎屑巖組成的陸相火山盆地沉積,由早到晚巖石中堿性物質(zhì)成分增加(唐華風(fēng)等,2003;施煒等,2003;李金良等,2007;付文釗等,2014)。

巖漿巖主要發(fā)育中生代早白堊世侵入巖和新元古代花崗巖類(榮成片麻巖套),少量侏羅紀(jì)玲瓏型花崗巖和古元古代海陽(yáng)所基性-超基性巖組合。早白堊世侵入巖為呈巖基狀分布的偉德山花崗巖序列,各單元呈環(huán)帶狀分布,由外到內(nèi)依次出露崮莊、洛西頭、大水泊、不落耩、崖西、虎頭石等單元。偉德山花崗巖為殼?；旌闲突◢弾r(張華鋒等,2006;宋明春等,2015),侵位結(jié)晶年齡為118～110Ma(丁正江等,2013;李杰等,2018;Songetal.,2020),與該區(qū)燕山晚期銅-鉬-鉛鋅-銀-金多金屬礦化關(guān)系密切(李杰,2012;丁正江等,2015;宋明春等,2015;Songetal.,2017)。同時(shí),區(qū)域內(nèi)脈巖發(fā)育,主要有煌斑巖脈、石英閃長(zhǎng)玢巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈、花崗斑巖脈、二長(zhǎng)斑巖脈等,大致呈東西向展布(圖1b)。

區(qū)域構(gòu)造變形復(fù)雜,發(fā)育NE向及近SN向前寒武紀(jì)韌性變形帶,與荊山群片麻理方向一致;中生代以來(lái)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,形成一系列斷裂構(gòu)造,以NW向、NE向和NNE向?yàn)橹?。NW向俚島斷裂控制了俚島盆地的邊界,呈舒緩波狀展布,斷裂帶內(nèi)巖石破碎,發(fā)育構(gòu)造角礫巖、碎裂巖,具有褐鐵礦化、絹英巖化、硅化等,該斷裂控制了廟院、金角口等銅、鉛鋅礦床。NE向斷裂主要發(fā)育在偉德山巖體北西側(cè)外圍,控制了大鄧格、同家莊、產(chǎn)里、羅家等金、銀、鉛鋅礦床(圖1b)。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

大鄧格礦區(qū)出露的地層主要為呈橢圓狀殘留體分布的古元古代荊山群,其巖性為透輝石大理巖、石墨大理巖、二云石英片巖和黑云片巖。礦區(qū)北部濱海地段及南部低洼處發(fā)育新生代第四系臨沂組,巖性為砂、砂質(zhì)粘土、砂礫層等(圖2a)。透輝石大理巖呈純白色,中粗粒自形變晶結(jié)構(gòu),主要由方解石、透輝石及少量石英等組成。石墨大理巖呈青灰-灰綠色,粒狀變晶結(jié)構(gòu),主要礦物成分為方解石,含不定量的石墨。黑云片巖呈深灰-灰黑色,鱗片變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,主要由黑云母、長(zhǎng)石、石英等組成。二云石英片巖呈淺黃-淺灰白色,鱗片變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,主要由石英、黑云母、白云母組成(李杰等,2016)。

圖2 大鄧格金多金屬礦區(qū)地質(zhì)圖(a)和8號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖(b,據(jù)李杰等,2016修改)1-第四系;2-古元古代荊山群定國(guó)寺段透輝石大理巖;3-古元古代荊山群安吉村段黑云片巖;4-白堊紀(jì)偉德山序列崮莊單元細(xì)粒輝石石英閃長(zhǎng)巖;5-新元古代榮成片麻巖套泊于單元條紋狀中細(xì)粒含角閃黑云花崗閃長(zhǎng)巖質(zhì)片麻巖;6-新元古代榮成片麻巖套威海單元條帶狀細(xì)粒含黑云二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖;7-中元古代長(zhǎng)城紀(jì)海陽(yáng)所組合老黃山單元變輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)角閃巖;8-中元古代長(zhǎng)城紀(jì)海陽(yáng)所組合通海單元蛇紋巖、含橄欖透閃石巖;9-石英脈;10-石英閃長(zhǎng)玢巖;11-煌斑巖;12-黃鐵絹英巖化碎裂巖;13-礦體;14-勘查區(qū);15-鉆孔Fig.2 Geologic map of the Dadengge gold polymetallic deposit (a),and geological profile of the 8th exploration line (b,modified after Li et al.,2016)1-Quaternary;2-Proterozoic Jingshan Group Dingguosi Member：diopside marble;3-Proterozoic Jingshan Group Anjicun Member：biotite schist;4-Cretaceous Weideshan granite series Guzhuang unit：fine-grained pyroxene quartz diorite;5-Proterozoic Rongcheng gneiss suite Poyu Unit：striated medium-granule hornblende-bearing biotite granodioritic gneiss;6-Proterozoic Rongcheng gneiss suite Weihai Unit：stripped granule biotite-bearing monzonitic granitic gneiss;7-Proterozoic Changcheng Period Haiyangsuo Combination Laohuangshan Unit：meta-gabbro,diabase,plagioclase amphibolite;8-Proterozoic Changcheng Period Haiyangsuo Combination Tonghai Unit：serpentinite,tremolite rock including olivine;9-quartz veins;10-quartz diorite porphyry;11-lamprophyre;12-cataclasite with pyritization,sericitization and greisenization;13-ore body;14-exploration area;15-drill hole

礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NNE向斷裂構(gòu)造(F1),其次為NNW向(F2)和NE向斷裂(F3),均發(fā)育在新元古代榮成片麻巖套中。F1是區(qū)內(nèi)的主要控礦斷裂帶,幾乎貫穿礦區(qū)南北,斷裂不連續(xù)出露,可分為北、中、南三段,大致呈成雁列式分布,總長(zhǎng)度約為2350m,寬2～25m,走向介于5°～45°之間,總體走向17°左右,傾向SE,傾角變化較大,在19°～60°之間,平均為35°,平面上呈現(xiàn)出舒緩波狀的變化特點(diǎn)。構(gòu)造帶內(nèi)巖石破碎,局部見(jiàn)構(gòu)造角礫巖。野外觀測(cè)的階步、擦痕以及主斷裂南、北段兩側(cè)的張性支斷裂產(chǎn)狀指示該斷裂性質(zhì)為左行壓扭性,隨著應(yīng)力的釋放,在斷裂的分支復(fù)合部位出現(xiàn)的張性空間為成礦提供了有利條件。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為新元古代榮成巖套片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖和中生代偉德山花崗巖。榮成片麻巖套顯示有中深層次韌性變形現(xiàn)象,巖性包括條紋狀中細(xì)粒含角閃黑云花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(泊于單元)和條帶細(xì)粒含黑云二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖(威海單元)。黑云花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖呈淺灰色,中粒花崗結(jié)構(gòu),片麻狀、條帶狀構(gòu)造,主要由長(zhǎng)石、石英、黑云母及少量角閃石、磷灰石、褐簾石等組成;黑云二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖呈灰白-淺灰色,中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu),塊狀、片麻狀構(gòu)造,主要由長(zhǎng)石、石英、黑云母及少量磁鐵礦、鋯石等組成。偉德山花崗巖之崮莊單元呈巖株?duì)钋秩胗跇s成巖套中,其巖性為細(xì)粒角閃黑云輝石石英閃長(zhǎng)巖,巖石呈灰-灰綠色,細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要由長(zhǎng)石、角閃石、石英、輝石等組成。有少量中元古代海陽(yáng)所變輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)角閃巖以包體形式殘留于榮成巖套中。另有中生代煌斑巖脈、石英閃長(zhǎng)玢巖脈及石英脈出露(圖2a;李杰等,2016)。

1.3 礦床地質(zhì)特征

1.3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)共圈定12條(Ⅰ～Ⅻ號(hào))礦化蝕變帶,其中,Ⅰ號(hào)礦化蝕變帶規(guī)模最大,蝕變和礦化最強(qiáng),主要的礦體都分布在該蝕變帶中。礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)金及多金屬礦體24個(gè),從剖面上看,礦體主要分布在-400m標(biāo)高以淺,既有獨(dú)立產(chǎn)出的單一金(11個(gè))、銀(2個(gè))、鉛鋅礦體(1個(gè)),也有金與多金屬共生的礦體(10個(gè)),共生的礦體往往規(guī)模較大(圖2b)。

對(duì)全部礦體統(tǒng)計(jì)顯示,礦體沿走向長(zhǎng)度在40～380m之間,沿傾向長(zhǎng)度在40～378m之間,厚度在0.80～4.91m之間,平均厚度2.33m,總體走向10°～40°,傾向SE,傾角在25°～60°之間。主要礦體成脈狀產(chǎn)出,其他次要礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出(圖2b)。礦床金平均品位3.65g/t,銀平均品位198.41g/t;鉛平均品位2.04%;鋅平均品位2.49%(山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,2016(1)山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.2016.山東省威海市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)大鄧格礦區(qū)金及多金屬礦詳查報(bào)告.1-110)。

Ⅰ-1號(hào)礦體是該礦床最大的、最具代表性的礦體,其礦石量占礦床總量的46.44%,為金、銀、鉛、鋅、銅共生礦體,金為主要礦種。礦體賦存于Ⅰ號(hào)蝕變帶北段的黃鐵礦石英脈及黃鐵絹英巖化碎裂巖中,賦礦標(biāo)高在+43～-215m之間。礦體沿走向長(zhǎng)380m,沿傾向長(zhǎng)378m,真厚度0.44～5.88m,平均厚度為2.38m,走向10°左右,傾向SE,傾角30°～51°。礦體呈似層狀、大脈狀,具分枝復(fù)合、膨脹夾縮特點(diǎn)(圖2b)。金平均品位2.01g/t,銀平均品位156.18g/t;鉛平均品位2.23%;鋅平均品位1.97%,銅品位0.78%。

1.3.2 礦化特征

大鄧格金多金屬礦床的礦石類型主要有兩類：黃鐵礦石英脈型(圖3a)和細(xì)脈-浸染狀黃鐵絹英巖化碎裂巖型(圖3b),后者是金礦石的主要類型。礦床伴生硫平均品位3.41%,因此,礦石的工業(yè)類型為低硫型多金屬礦石。礦石中主要礦石礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、銀金礦,少量褐鐵礦、黃銅礦等。脈石礦物主要有：石英、斜長(zhǎng)石、絹云母、方解石等,少量磁鐵礦、綠簾石等。

圖3 大鄧格金多金屬礦床礦石及顯微照片(a)石英脈型礦石(金-銀-銅-鉛-鋅共生),金屬硫化物主要發(fā)育在石英脈兩側(cè)及內(nèi)部裂隙中;(b)硅化絹英巖化碎裂巖型礦石(金礦體),黃鐵礦主要呈浸染狀或星點(diǎn)狀;(c)硅化碎裂巖型礦石(鉛鋅-金共生);(d)銀金礦沿磁黃鐵礦與石英+絹云母的邊緣嵌布;(e)閃鋅礦與黃銅礦、方鉛礦共生,可見(jiàn)黃銅礦呈乳滴狀出溶于閃鋅礦中;(f)閃鋅礦和黃銅礦包裹于方鉛礦之中;(g)黃鐵礦、黃銅礦與方鉛礦共生;(h)黃鐵礦、閃鋅礦與方鉛礦共生;(i)黃鐵礦、閃鋅礦與方鉛礦共生(背散射電子成像).Py-黃鐵礦;Ccp-黃銅礦;Gn-方鉛礦;Sp-閃鋅礦;Pyr-磁黃鐵礦;Elt-銀金礦;Qtz-石英;Ser-絹云母Fig.3 Graphs and micrographs of ores from the Dadengge gold polymetallic deposit(a) quartz vein type ore (paragenesis of Au-Ag-Cu-Pb-Zn),metal sulfide is mainly developed in both sides and internal fractures of quartz vein;(b) silicified sericite cataclastic rock type ore (gold ore body),pyrite is mainly disseminated or star-shaped;(c) silicified cataclastic rock type ore (paragenesis of Pb-Zn-Au);(d) electrums are distributed along the edge of pyrrhotite quartz and sericite;(g) paragenesis of pyrite,chalcopyrite and galena;(h) paragenesis of pyrite,sphalerite and galena;(i) paragenesis of pyrite,sphalerite and galena (BSE).Py-pyrite;Ccp-chalcopyrite;Gn-galena;Sp-sphalerite;Pyr-pyrrhotite;Elt-electrum;Qtz-quartz;Ser-sericite

自然金礦物以銀金礦為主,次為金銀礦,金的成色在297～774之間,平均為532。金礦物以微細(xì)粒金為主,細(xì)粒金次之,中粒金少量;形態(tài)以角粒狀為主,麥粒狀、枝叉狀、長(zhǎng)角粒狀、渾圓粒狀次之,尖角粒狀、針狀、片狀少量;賦存狀態(tài)以晶隙金、裂隙金為主,包體金少量(圖3d)。

黃鐵礦是礦石中含量較多的金屬硫化礦物,也是最主要的載金礦物,與銀金礦關(guān)系極為密切,二者常呈他形嵌連,黃鐵礦含量與金品位呈正相關(guān)。黃鐵礦晶形主要呈半自形-他形晶粒狀,粒度在0.5～0.1mm之間,顏色多呈暗黃色,以浸染狀或團(tuán)塊狀分布于石英等脈石礦物中(圖3b),或以不規(guī)則細(xì)脈狀與磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦聚集沿裂隙充填或沿石英晶隙嵌布(圖3c,g,h)。本次研究對(duì)黃鐵礦進(jìn)行背散射電子掃描成像(BSE)和電子探針(EPMA)分析發(fā)現(xiàn),不同晶形和不同期次黃鐵礦的成分較為均一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(未見(jiàn)環(huán)帶生長(zhǎng)結(jié)構(gòu))(圖3i),反映出其形成環(huán)境的穩(wěn)定性。這與焦家深部金礦床的黃鐵礦特征十分相似(李杰等,2020b)。

方鉛礦是礦石中含量最高的金屬硫化礦物,鉛灰色,常見(jiàn)與黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦呈他形嵌連沿石英晶隙嵌布,另見(jiàn)方鉛礦包裹于閃鋅礦之中,還見(jiàn)有少量方鉛礦沿石墨片理呈他形充填。方鉛礦粒度0.02～1mm,粗大的方鉛礦中有時(shí)含有黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦及脈石礦物的細(xì)小包裹體(圖3f,h)。

黃銅礦呈銅黃色,他形晶粒狀,少數(shù)為不規(guī)則狀,沿早期黃鐵礦、石英裂隙充填分布,在黃銅礦中可偶見(jiàn)包體金,有時(shí)黃銅礦單獨(dú)或與方鉛礦、閃鋅礦集合體浸染狀分布于脈石中(圖3f,g),少量呈乳滴狀出溶于閃鋅礦中(圖3e)。

閃鋅礦呈黑褐色,一般呈他形,部分呈不規(guī)則棱角狀,單獨(dú)或與黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦集合體浸染狀分布于石英脈石礦物中,粒度0.01～0.5mm(圖3e,f,h)。

1.3.3 成礦階段

根據(jù)脈體之間的穿切關(guān)系、礦石組構(gòu)、礦化蝕變與礦石品位等特征,可將大鄧格金多金屬礦床的熱液成礦期分為四個(gè)階段(圖4)：第Ⅰ階段為黃鐵礦化-絹英巖化階段,主要表現(xiàn)為絹英巖化,黃鐵礦化相對(duì)較弱,呈薄膜狀、浸染狀,無(wú)金礦化;第Ⅱ階段為金-石英-黃鐵礦化階段,主要表現(xiàn)為硅化、黃鐵礦化,石英呈團(tuán)塊狀或不規(guī)則脈狀,黃鐵礦呈細(xì)脈浸染狀或星點(diǎn)狀,黃鐵礦較前一階段的顏色變暗,金屬光澤較強(qiáng),具裂紋,顆粒變大,以半自形晶粒狀為主;第Ⅲ階段為金-石英-多金屬硫化物階段,表現(xiàn)為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等多金屬硫化物沿石英脈兩側(cè)及內(nèi)部發(fā)育,整體呈細(xì)脈、網(wǎng)脈狀,切割早階段黃鐵礦石英脈,該階段黃鐵礦以五角十二面體和細(xì)粒狀為主,少量立方體或碎塊狀,灰黃色,光澤暗,在黃鐵礦、石英等裂隙中可見(jiàn)銀金礦顆粒,該階段為金的主成礦階段;第Ⅳ階段為石英-碳酸鹽化階段,該階段無(wú)明顯金屬硫化物礦化,碳酸鹽細(xì)脈切割之前的石英脈或呈細(xì)脈狀單獨(dú)發(fā)育于絹英巖化碎裂巖中。

圖4 大鄧格金多金屬礦床成礦階段及礦物生成順序Fig.4 Paragenetic sequence of the Dadengge gold polymetallic deposits

2 樣品與測(cè)試方法

2.1 樣品

本次研究在詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查及鏡下觀察基礎(chǔ)上,選取了大鄧格礦區(qū)Ⅰ號(hào)礦體,采集鉆孔巖心中不同類型礦石樣品12件。初步處理后的樣品送至廊坊市宏信地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司加工處理,磨制各類薄片,挑選黃鐵礦、石英等單礦物,對(duì)其開(kāi)展顯微鏡下觀察和X射線物相分析,保證其純度大于99%。測(cè)試所用的黃鐵礦主要呈浸染狀、星點(diǎn)狀分布,自形-半自形晶粒狀結(jié)構(gòu),粒徑多在1～5mm之間(圖3f,g,j)。

2.2 測(cè)試方法

2.2.1 黃鐵礦Rb-Sr法定年

用去離子水清洗挑純的單礦物,在低溫下烘干,然后將單礦物在瑪瑙研缽內(nèi)研磨至200目備用。為確保黃鐵礦單礦物同位素定年的可行性,我們首先在核工業(yè)地質(zhì)分析測(cè)試研究中心對(duì)Rb、Sr微量元素含量進(jìn)行測(cè)定,挑選適合定年的樣品在中國(guó)科學(xué)院土壤研究所技術(shù)服務(wù)中心進(jìn)行了Rb、Sr元素含量及同位素比值測(cè)定。具體測(cè)試過(guò)程如下：200目粉末樣品用混合酸多次硝化溶解成清液,靜置12h,將該溶液一分為二,分別用于測(cè)定同位素比值(不加稀釋劑)和同位素含量(加稀釋劑),取清液上離子交換柱分離,采用高壓密閉熔樣和離子交換技術(shù)分離提純,采用英國(guó)制造的VG354多接收同位素質(zhì)譜儀測(cè)定。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)Wangetal.(2007)和王銀喜等(2007)。

用于黃鐵礦Rb-Sr實(shí)驗(yàn)測(cè)定的美國(guó)NBS987同位素標(biāo)樣為87Sr/86Sr=0.710241±0.000007(2σ,n=8),Sr的全流程空白為3×10-9g,86Sr/88Sr=0.1194為標(biāo)準(zhǔn)化值;等時(shí)線年齡計(jì)算用ISOPLOT程序(Ludwig,2003)。

2.2.2 硫化物原位微區(qū)S同位素分析

硫化物原位微區(qū)S同位素分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,采用LA-MC-ICPMS進(jìn)行分析。分析使用Resolutionm-50 193nm氣態(tài)準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)與Nu1700大型高分辨率質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,使用的激光能量密度為10J/cm2,頻率為10Hz,剝蝕斑束為44μm,剝蝕方式為單點(diǎn)剝蝕,載氣為高純氦氣(280mL/min),補(bǔ)充氣體為Ar,一般為0.96L/min。數(shù)據(jù)采集模式為TRA模式,積分時(shí)間為0.2s,背景采集時(shí)間為30s,樣品積分時(shí)間為50s,吹掃時(shí)間為70s(Chenetal.,2017;Baoetal.,2017;Yuanetal.,2018)。

2.2.3 黃鐵礦原位微區(qū)微量元素分析

黃鐵礦LA-ICPMS微量元素分析在河北地質(zhì)大學(xué)河北省戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。采用美國(guó)Thermo ScientificTM iCAPTM RQ系列電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)和193nm高能ARF2準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)(ASCTM RESOlution-LR型激光剝蝕系統(tǒng)),通過(guò)激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)測(cè)定黃鐵礦的微量元素含量。使用激光束直徑約為29μm、頻率為6Hz、能量密度約為3.0J/cm2,每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的分析時(shí)間為35s(Wangetal.,2022)。氦氣被用作燒蝕氣體以提高燒蝕氣溶膠的傳輸效率。NIST 612用作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),NIST 610用于數(shù)據(jù)質(zhì)量控制,29Si用作內(nèi)標(biāo)。根據(jù)ICPMSDataCal軟件進(jìn)行元素含量計(jì)算(Liuetal.,2008,2010),其中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Mo、Cd、In、Sn、Sb、Au采用MASS-1作為標(biāo)準(zhǔn);其他元素采用NIST 610作為標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于大多數(shù)微量元素(>0.10mg/g),準(zhǔn)確度優(yōu)于±10%,分析精度(1RSD)為±10%。

3 分析結(jié)果

3.1 黃鐵礦Rb-Sr等時(shí)線年齡

對(duì)5件主成礦階段(第Ⅲ成礦階段)的黃鐵礦樣品開(kāi)展了Rb-Sr同位素組成分析,測(cè)試結(jié)果列于表1。黃鐵礦樣品的Rb和Sr含量變化范圍較大,分別為0.2017×10-6～1.961×10-6和1.057×10-6～5.486×10-6。相應(yīng)的87Rb/86Sr值和87Sr/86Sr值也具有較大的變化范圍,分別為0.1083～5.492和0.711028～0.719431,這有利于等時(shí)線年齡的獲得。計(jì)算得到5件樣品的等時(shí)線年齡為109.8±1.7Ma(MSWD=1.4;圖5),相應(yīng)的87Sr/86Sr初始比值為0.710847±0.000065。本次實(shí)驗(yàn)構(gòu)筑黃鐵礦Rb-Sr等時(shí)線橫坐標(biāo)的87Rb/86Sr和縱坐標(biāo)的87Sr/86Sr變化范圍較大,黃鐵礦等時(shí)線MSWD值接近于1,具有很好的線性關(guān)系。這一年齡代表了其形成時(shí)代,即大鄧格金多金屬礦床形成于早中生代晚期。

圖5 大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦Rb-Sr等時(shí)線圖Fig.5 Pyrite Rb-Sr isochron for the Dadengge gold polymetallic deposit

表1 大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦Rb-Sr同位素組成Table 1 Rb-Sr isotopic compositions of pyrites from the Dadengge gold polymetallic deposit

3.2 硫化物L(fēng)A-MC-ICPMS原位S同位素組成

對(duì)礦石樣品的黃鐵礦、閃鋅礦和黃銅礦進(jìn)行了LA-MC-ICPMS原位微區(qū)S同位素分析,分析結(jié)果見(jiàn)表2。硫同位素的組成表示為δ34SV-CDT=[(34S/32S)樣品/(34S/32S)標(biāo)樣-1]×1000,標(biāo)準(zhǔn)為迪亞布洛峽谷鐵隕石中隕硫鐵(V-CDT)。測(cè)試結(jié)果表明黃鐵礦和閃鋅礦的硫同位素一致,具有很小的變化范圍,它們的δ34SV-CDT的范圍分別為5.97‰～6.65‰(均值6.38‰)和5.95‰～6.48‰(均值6.29‰)。黃銅礦具有相對(duì)大的硫同位素變化范圍,δ34SV-CDT的范圍為-1.20‰～6.40‰,均值3.67‰。

表2 大鄧格金多金屬礦床硫化物L(fēng)A-MC-ICPMS硫同位素組成Table 2 LA-MC-ICPMS sulfur isotopic compositions of sulfides from the Dadengge gold polymetallic deposit

3.3 黃鐵礦LA-ICP-MS微量元素特征

礦石中載金礦物黃鐵礦的LA-ICP-MS微量元素含量測(cè)試結(jié)果列于表3中。共測(cè)試了Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Se、Rb、Sr、Zr、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Ba、Au、Tl、Pb、Bi等21個(gè)微量元素。其中,Co和Ni的含量較高,變化范圍分別為13.7×10-6～1641×10-6和366×10-6～13064×10-6,相應(yīng)的Co/Ni比值介于0.03～1.36之間。所測(cè)試樣品中具有較高含量的Cu(0.07×10-6～1119×10-6)、Pb(1.28×10-6～18005×10-6)、Zn(4.39×10-6～515×10-6)、Ge(1.22×10-6～5.05×10-6)、Sb(0.26×10-6～36848×10-6),一定量的As(0.64×10-6～60.3×10-6)、Ag(0.31×10-6～270×10-6),和低含量的Au(0.01×10-6～0.05×10-6)、Bi(0.01×10-6～0.13×10-6)等元素。

表3 大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦微量元素組成(×10-6)Table 3 Trace element compositions of pyrites in the Dadengge gold polymetallic deposit (×10-6)

4 討論

4.1 成礦時(shí)代及早白堊世晚期成礦事件

熱液脈型金屬礦床成礦時(shí)代的確定主要有兩種方式：測(cè)定礦石礦物的形成年齡或與礦化蝕變有關(guān)的蝕變礦物的形成年齡。本研究通過(guò)礦石礦物黃鐵礦Rb-Sr同位素定年限定大鄧格金多金屬礦床的成礦時(shí)代。黃鐵礦Rb-Sr等時(shí)線定年表明大鄧格金多金屬礦床的礦化年齡為109.8±1.7Ma(MSWD=1.4),這一年齡與礦區(qū)南側(cè)偉德山巖體崮莊單元的鋯石U-Pb年齡111.7±0.6Ma一致(李杰等,2018),表明成礦作用與巖漿活動(dòng)同時(shí)發(fā)生。在膠東蘇-魯造山帶中產(chǎn)出多處有色金屬礦化,前人對(duì)其中的輝鉬礦進(jìn)行了Re-Os同位素測(cè)年,例如崮莊巖體中輝鉬礦的年齡為112.7±1.8Ma(李杰等,2020a)、冷家鉬礦床的年齡為113.6±1.6Ma(Songetal.,2017)、牙山巖體中輝鉬礦化年齡約為115Ma(李杰等,2013;Chengetal.,2017;Xieetal.,2022)?？梢?jiàn),膠東東部在約115～110Ma的早白堊世晚期發(fā)生了有色金屬礦化事件。

大量年代學(xué)研究表明,早白堊世膠東地區(qū)發(fā)生了以金為主的大規(guī)模成礦作用,金成礦時(shí)間集中在約120Ma左右(Dengetal.,2020b;Lietal.,2012;Sunetal.,2013;Sun,2015;Zhangetal.,2020;朱日祥和孫衛(wèi)東,2021)。研究發(fā)現(xiàn),膠東東部金礦的年齡略晚于西部,如在蘇-魯造山帶中的牟乳金成礦帶,Lietal.(2006)獲得乳山金礦的形成年齡為107.7～109.3Ma,Dengetal.(2020a)獲得乳山金礦的形成年代為114.2±1.5Ma。這些年齡值與膠東的有色金屬礦及本文測(cè)試的大鄧格金多金屬礦床的礦化年齡一致,這表明膠東地區(qū)存在與早白堊世晚期有色金屬成礦同時(shí)的金礦化作用。綜合前人及本文的研究認(rèn)為,膠東地區(qū)在早白堊世早中期 (約125～115Ma) 大規(guī)模金成礦之后,于白堊世晚期(約115～110Ma)發(fā)生了金及有色金屬礦成礦事件,二者為連續(xù)發(fā)生的、有密切成因聯(lián)系的同一成礦系列(宋明春等,2022)。

4.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

限定成礦物質(zhì)來(lái)源是解決礦床成因的關(guān)鍵一環(huán)。礦石礦物的同位素和元素組成能夠?qū)λ鼈兊膩?lái)源提供直接的證據(jù)。本研究獲得的大鄧格金多金屬礦床的硫同位素組成數(shù)據(jù)表明,δ34S值介于-1.20‰～6.65‰之間,平均值為5.31‰,整體呈富集34S的特征,且呈現(xiàn)出δ34S黃鐵礦>δ34S閃鋅礦>δ34S黃銅礦的特點(diǎn)。已有研究表明,熱液系統(tǒng)中在熱力學(xué)平衡狀態(tài)下,體系的硫同位素組成達(dá)到平衡時(shí),硫化物的34S富集順序?yàn)椋狠x鉬礦>黃鐵礦>閃鋅礦(磁黃鐵礦)>黃銅礦>銅藍(lán)>方鉛礦>辰砂>輝銅礦(輝銻礦)>輝銀礦(鄭永飛和陳江峰,2000),大鄧格金多金屬礦床主要硫化物的δ34S值變化符合這一順序,表明硫同位素組成在成礦體系中基本達(dá)到平衡,硫化物的硫同位素組成代表了成礦流體中的硫同位素組成。不同礦物比較而言,黃鐵礦的δ34S值最高,閃鋅礦的δ34S值與黃鐵礦接近,而且二者的變化范圍較小(分別為5.97‰～6.65‰和5.95‰～6.48‰);黃銅礦的δ34S平均值顯著低于黃鐵礦和閃鋅礦,而且具有較大的變化范圍,其高值部分(4.60‰～6.40‰)與黃鐵礦和閃鋅礦接近,低值部分接近于0值。這種不同礦物δ34S值分布特點(diǎn)的差異,指示硫化物的硫源不具有單一性。大鄧格金多金屬礦床的H-O同位素和流體包裹體研究同樣指示成礦物質(zhì)來(lái)源具有多源性,成礦流體與殼幔相互作用密切相關(guān),同時(shí)受到了淺部殼源物質(zhì)的混染作用(李杰等,2016)。

前人對(duì)膠東金礦的硫同位素組成作了大量研究(李士先等,2007;宋明春等,2013;Dengetal.,2020b;Fengetal.,2020;李杰等,2020b,2021,2022;張義東,2018;姜夢(mèng)瑤,2019;安夢(mèng)瑩,2021),大鄧格金多金屬礦床的δ34S值低于典型的膠東金礦床(δ34S值主要集中在6.0‰～10.0‰,李杰等,2022),與膠東的石英脈型金礦較為接近(δ34S平均值為5.5‰～7.8‰),明顯低于蝕變巖型金礦(δ34S平均值為6.5‰～11.1‰)。對(duì)前人測(cè)試的膠東主要地質(zhì)單元的硫同位素組成統(tǒng)計(jì)表明,新太古代TTG巖系的δ34S值最低且變化范圍小,為1.0‰～3.0‰;新太古代膠東巖群的δ34S 值變化范圍大,為0～15.4‰,平均5.0‰;荊山群和粉子山群δ34S值最高,為8.2‰～13.6‰;晚中生代花崗巖類的δ34S值為3.8‰～16.0‰,中基性脈巖的δ34S值為5.3‰～10.8‰(李杰等,2022)。大鄧格金多金屬礦床的δ34S值位于膠東主要地質(zhì)單元和金礦床的δ34S值范圍內(nèi),但總體偏低。指示成礦物質(zhì)既有δ34S值較高的殼源物質(zhì),也有低δ34S值的幔源物質(zhì)參與。因此認(rèn)為,礦床硫同位素組成是由來(lái)自地幔的原始巖漿流體在上侵過(guò)程中混染了地殼硫的混合硫。

黃鐵礦是礦床的最重要載金礦物,而且與黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等共生。黃鐵礦中的微量元素組成能夠反映其成生環(huán)境、形成過(guò)程和成礦溫度等,特別是其中的Co和Ni能夠以類質(zhì)同象的形式取代Fe,因而Co/Ni值能夠指示成礦條件的變化(Brill,1989)。一般而言,Co/Ni值越小,代表黃鐵礦的形成溫度越低(盛繼福等,1999;胡瑛等,2009)。而且不同成因黃鐵礦的Co/Ni值有明顯的差別：如沉積成因的通常小于1,熱液成因的平均值約為1.7,且一般小于5;與火山成因有關(guān)的通常大于5,主要在5～50之間(Braliaetal.,1979)。大鄧格金多金屬礦床中黃鐵礦的Co/Ni值介于0.03～1.36之間,平均為0.27,指示成礦溫度較低。大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦的Co、Ni含量比膠西北典型金礦床中黃鐵礦的Co、Ni含量高,與巖漿熱液型金礦中的平均含量(Co含量587×10-6、Ni含量295×10-6)相近,但Co/Ni值偏低,明顯低于巖漿熱液型金礦(Co/Ni=8.16)和變質(zhì)熱液型金礦(Co/Ni=0.60,Yanetal.,2014;郭林楠等,2019)。在Co-Ni關(guān)系圖(圖6)中,大鄧格金多金屬礦床的黃鐵礦投點(diǎn)在巖漿成因區(qū)的正下方,以及沉積成因和熱液成因區(qū)的右下方,主要位于Co/Ni=1的線以下,指示黃鐵礦受淺部流體作用的影響。

圖6 大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦Co-Ni分布圖(底圖據(jù)Bajwah et al.,1987;Brill,1989)大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦數(shù)據(jù)為本文測(cè)得,其他數(shù)據(jù)據(jù)宋明春等,2013;陳炳翰等,2014;郭林楠等,2019;朱照先等,2020;李杰等,2020bFig.6 Co-Ni distribution diagram of pyrites from the Dadengge gold polymetallic deposit (modified after Bajwah et al.,1987;Brill,1989)The data of the Dadengge gold polymetallic deposit is obtained in this paper,while other data are based on Song et al.,2013;Chen et al.,2014;Guo et al.,2019;Zhu et al.,2020;Li et al.,2020b

大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦的微量元素整體含量不高,而且極不均勻,變化范圍較大(表3)。其中Au、Ag含量均較低,大部分測(cè)點(diǎn)的Au含量均低于檢測(cè)限。一部分測(cè)點(diǎn)的Cu、Pb、Zn、Sb含量相對(duì)較高,具有巖漿熱液型金礦的特點(diǎn),但大部分測(cè)點(diǎn)含量都較低,而且各元素之間沒(méi)有明顯的相關(guān)關(guān)系,指示成礦物質(zhì)來(lái)源的不均一性和成礦過(guò)程的復(fù)雜性。

4.3 成礦動(dòng)力學(xué)背景和機(jī)制

膠東早白堊世晚期(115～110Ma)金及有色金屬礦成礦事件發(fā)生之時(shí),恰是大規(guī)模巖漿活動(dòng)之期,主要的巖漿活動(dòng)包括125～111Ma的偉德山序列花崗巖、125～109Ma的嶗山序列花崗巖、125.6～112.2Ma的中基性脈巖和123.6～98.0Ma的青山群火山巖等,巖漿活動(dòng)指示了與俯沖的太平洋板塊回撤有關(guān)的大陸弧構(gòu)造背景(王斌等,2021;Lietal.,2023)。這一時(shí)期也是膠東地區(qū)強(qiáng)烈伸展構(gòu)造發(fā)育期,主要表現(xiàn)為以膠萊盆地為典型代表的伸展斷陷盆地和雙峰式火山活動(dòng)(張?jiān)罉虻?2008)、以嶗山花崗巖為代表的A型花崗巖、以玲瓏變質(zhì)核雜巖為主的變質(zhì)核雜巖系統(tǒng)(楊金中等,2000;Charlesetal.,2011)、以郯廬斷裂為骨干的走滑-伸展斷裂(朱光等,2001)和以招平斷裂等金礦控礦斷裂為代表的拆離斷層(宋明春等,2013,2018)等。膠東早白堊世廣泛的巖漿熱隆和伸展構(gòu)造構(gòu)成的熱隆-伸展構(gòu)造體系控制了膠東大規(guī)模成礦作用(Songetal.,2023),也是巖石圈減薄和華北克拉通破壞的有力例證。

白堊紀(jì),古太平洋板塊俯沖后撤,導(dǎo)致華北克拉通巖石圈強(qiáng)烈減薄(翟明國(guó)等,2004;Jiangetal.,2005;吳福元等,2008;Xuetal.,2009;朱日祥等,2015),所產(chǎn)生的空間被熱的、富集的軟流圈物質(zhì)所代替,形成新生巖石圈地幔。拆沉的古老巖石圈地幔發(fā)生部分熔融形成同位素相對(duì)富集的鎂鐵質(zhì)巖漿。同時(shí),上涌的軟流圈發(fā)生減壓部分熔融(Maetal.,2014)形成相對(duì)虧損的鎂鐵質(zhì)巖漿巖。地殼物質(zhì)受到上涌軟流圈和幔源巖漿加熱,下地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融形成長(zhǎng)英質(zhì)巖漿。大規(guī)模殼-幔相互作用為成礦元素活化、遷移提供了熱動(dòng)力條件,它們既是成礦熱液(巖漿熱液)的重要來(lái)源,也是部分成礦物質(zhì)的源區(qū)。深部地球動(dòng)力學(xué)變化在地殼淺部引起強(qiáng)烈的構(gòu)造響應(yīng),產(chǎn)生廣泛的伸展構(gòu)造,其中的斷裂構(gòu)造、地質(zhì)體界面等構(gòu)造薄弱區(qū)域是有利的流體運(yùn)移通道和儲(chǔ)存空間,在伸展作用形成的低壓區(qū),相對(duì)高壓的成礦流體攜帶著成礦元素進(jìn)入,隨著物理化學(xué)條件的改變,成礦元素發(fā)生卸載、沉淀成礦。膠東早白堊世早中期(125～115Ma)的金礦床主要分布于膠東的西部,而早白堊世晚期(約115～110Ma)的有色金屬礦礦床主要分布于膠東的東部,這種空間格局可能與古太平洋板塊俯沖后向東回撤有關(guān)(Kuskyetal.,2014;Wuetal.,2019;Dengetal.,2020a)。古太平洋板塊俯沖后撤過(guò)程中,首先在膠東半島西部形成以金為主的“純金型”礦床,其后在膠東東部形成“金礦混合多金屬礦”和“單一有色金屬礦”。對(duì)華北東部中生代金等金屬礦床和巖漿活動(dòng)的時(shí)空分布規(guī)律研究發(fā)現(xiàn),160～140Ma之后的巖漿-成礦作用由西向東逐漸遷移(楊進(jìn)輝等,2021),被認(rèn)為與早白堊世古太平洋板塊俯沖角度由低變高,俯沖板塊和俯沖帶發(fā)生后撤有關(guān)。膠東地區(qū)早白堊世金及有色金屬礦床由西向東呈現(xiàn)出的時(shí)空變化規(guī)律,與華北東部巖漿-成礦作用的演化規(guī)律一致,共同受控于古太平洋板塊的俯沖后撤過(guò)程。

華北克拉通周緣及內(nèi)部金礦床的時(shí)空分布和華北克拉通破壞具有一致性,金礦的成礦流體具有幔源特征,前人據(jù)此提出了金成礦與克拉通破壞具有成因聯(lián)系(Lietal.,2012;Sun,2015;朱日祥等,2015)。對(duì)華北克拉通金礦和大地構(gòu)造背景的進(jìn)一步研究表明,俯沖板片在地幔過(guò)渡帶滯留脫水,釋放出的富硫流體萃取圍巖中的金等親硫元素,形成富金流體,這種流體在向上運(yùn)移的過(guò)程中交代巖石圈地幔,形成韭閃石等含水礦物,隨著克拉通巖石圈的破壞,大規(guī)模地幔物質(zhì)上涌,含金流體迅速釋放,并沿地殼淺部薄弱帶遷移、聚集和沉淀,形成爆發(fā)式金礦床(朱日祥和孫衛(wèi)東,2021)。以大鄧格金多金屬礦為代表的膠東半島東部(蘇-魯造山帶)的金及多金屬礦化事件(約110Ma)整體略晚于膠東半島西部(膠西北)的金礦化事件(120Ma),這反映了成礦作用與古太平洋板塊后撤有密切的關(guān)系(Dengetal.,2020a;Lietal.,2021b)。結(jié)合金成礦物質(zhì)來(lái)源具有深源性、多金屬礦顯示有大量的淺部物質(zhì)加入的特征,我們認(rèn)為在華北克拉通與揚(yáng)子克拉通碰撞之后,太平洋板塊俯沖后撤導(dǎo)致了深部交代巖石圈地幔的破壞,形成了大規(guī)模的伸展構(gòu)造,幔源富金流體與淺部殼源流體混合,最終形成了金及多金屬礦化。膠東早白堊世金及有色金屬成礦作用均發(fā)生在與古太平洋板塊俯沖、華北克拉通破壞有關(guān)的熱隆-伸展構(gòu)造環(huán)境,俯沖板塊后撤造成了礦床在時(shí)空分布和成礦時(shí)代上的差異。

5 結(jié)論

(1)大鄧格金多金屬礦床的黃鐵礦Rb-Sr同位素等時(shí)線年齡為109.8±1.7Ma,與膠東東部有色金屬礦的成礦時(shí)代一致。是繼膠東大規(guī)模金礦成礦期(～120Ma)之后的發(fā)生的一期金及有色金屬礦成礦事件(約115～110Ma)。

(2)大鄧格金多金屬礦床黃鐵礦δ34S值介于-1.20‰～6.65‰之間,平均值為5.31‰,且呈現(xiàn)出δ34S黃鐵礦>δ34S閃鋅礦>δ34S黃銅礦的特點(diǎn),說(shuō)明成礦過(guò)程中硫同位素體系已基本達(dá)到均一,為幔源硫與殼源硫的混合硫。

(3)大鄧格金多金屬礦床的黃鐵礦富集Cu、Pb、Zn、Co、Ni等親硫元素和鐵族元素,Co/Ni值介于0.03～1.36之間,平均為0.27,指示成礦過(guò)程可能主要與巖漿演化有關(guān),同時(shí)繼承了一定量的區(qū)域變質(zhì)基底中的成礦物質(zhì)。

(4)礦床形成于與古太平洋板塊俯沖、華北克拉通破壞有關(guān)的熱隆-伸展構(gòu)造環(huán)境,俯沖板塊向東后撤造成了西早東晚的區(qū)域成礦時(shí)間差異。

致謝感謝山東省地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)在基礎(chǔ)資料、野外調(diào)查及取樣方面給予的幫助和支持。感謝河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(ZD2021018)資助。感謝兩位審稿人的寶貴意見(jiàn)。