山东金翅岭金矿成矿流体特征

杜高峰，邹海洋，杨柳，陈松岭，刘艳萍

(1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083;2.中南大学“有色金属成矿预测”教育部重点实验室，湖南长沙410083)

山东金翅岭金矿成矿流体特征

杜高峰1，2，邹海洋1，2，杨柳1，2，陈松岭1，2，刘艳萍1

(1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083;2.中南大学“有色金属成矿预测”教育部重点实验室，湖南长沙410083)

通过流体包裹体岩相学、显微测温学和包裹体稀土元素等的分析，研究山东金翅岭金矿床成矿流体性质和演化，研究结果表明:流体包裹体主要为气液两相包裹体，另有少量液相包裹体。包裹体气相成分主要以H2O、CO2为主。液相成分属Na+－K+－Ca2+－Mg2+－Cl－－SO2－4体系，成矿流体为岩浆热液夹有变质水和大气降水的混合流体。流体包裹体的均一温度介于140～350℃，金的主成矿期为第Ⅱ和第Ⅲ阶段，成矿温度范围为290℃～185℃，流体盐度介于7.3%～8.9%，为中－低温、低盐度的成矿流体。石英、黄铁矿包裹体稀土元素特征研究表明:轻稀土富集，重稀土亏损，具有中等负铕异常，标准化曲线为略右倾曲线。

包裹体成矿流体稀土元素金翅岭金矿山东

Yang Liu，Zou Hai－yang，Chen Song－ling，Du Gao－feng，Liu Yan－ping.Characteristics of ore－forming fluid from the Jinchiling gold deposit in Shandong Province［J］.Geology and Exploration，2012，48(4):0677－0684．

1 引言

山东招(远)莱(州)地区是我国金矿床最集中的地区，黄金资源丰富。其中，招远市黄金储量和产量一直处于我国县级地区首位，是我国黄金资源和黄金生产的重要基地。金翅岭金矿位于招远金矿集中区的中部，区域成矿位置十分有利，前人已对该区进行大地构造背景、脉岩与成矿关系、成矿模式等研究(刘辅臣等，1984;曹国权等，1990;安郁宏，1990;李兆龙等，1993;李俊建等，2005;杨柳，2009;刘艳萍，2009)，但成矿流体研究相应较少。本文以金翅岭金矿床流体包裹体为研究对象，对其气液相成分、均一法测温及稀土元素进行分析，为进一步探讨成矿流体性质及来源、成矿作用和成矿模式提供了新证据。

2 区域地质概况

金翅岭金矿位于拓远市北西(图1)，地层为太古宙胶东群，岩性包括斜长角闪片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、斜长黑云角闪片麻岩、黑云角闪石英斜长变粒岩、角闪石英斜长变粒岩、黑云母石英片岩等，多呈大小不等的残留体分布于玲珑混合花岗岩内外，区内广泛分布第四系。

矿区位于黄掖断裂和招平大断裂所挟持的中间地段，在栖霞东西向基底复式褶皱北部。区内褶皱构造不发育。黄掖断裂和招平大断裂这两条断裂，长度均有百余公里，宽百余米至数百米，断裂带下盘发育厚数米的糜棱岩，上盘既发育有挤压形成的塑性变形岩又有张扭性的碎裂岩、角砾岩。碎裂岩带多被后期的含矿热液胶结，经后期活动而形成矿化角砾。断裂带走向均为NE45°左右，它们共同控制了招掖金成矿带。区域上许多大型、特大型金矿都赋存于这两条区域性大断裂的下盘。矿区内断裂构造发育，按走向大致可分为北东向、近南北向、北北东、南东东向及北西五组。

本区与金成矿有关的花岗质岩发育，出露广泛，主要有玲珑混合花岗岩和郭家岭似斑状花岗闪长岩，两者呈侵入接触。此外，本区尚发育有大量脉岩。

图1 金翅岭金矿地质简图Fig.1Geological sketch map of the Jinchiling gold deposit in Shandong Province

3 矿床地质

3.1 矿体地质

金翅岭金矿床内基本查明20余条矿脉，主要有P1、P3、P4、P19、P125、P24、P83。矿体围岩为混合花岗岩，赋存于矿化蚀变带，主要由黄铁矿石英脉及蚀变岩组成。在上述七条矿脉中共圈定了11个矿体，即P4－3、P4－4、P4－5、P4－6、P24－2、P125－1、P83－1、P3－3、P1－9、P1－Ⅲ、P19－X，均为盲矿体。其中主矿体为P4。

P4是研究区规模最大的，其探明储量占研究区储量的64.28%，分布在矿区的中部，走向NE45°～60°，倾向北西，倾角63°。发育P4－4、P4－3、P4－5、P4－6金矿体。矿体多呈脉状，主要由黄铁矿石英脉组成，次为黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩。

P4－4矿体沿走向长度120m，水平厚度0.65m～1.26m，平均品位6.72×10－6，赋存深度自－260m到－380m。金矿化以脉状、块状黄铁矿化为主，偶见细脉浸染状黄铁矿和星点状黄铜矿化，是本区矿化、厚度稳定的金矿体。

P4－3矿体走向长15m～20m，水平厚度1.21m～1.31m，平均品位4.39×10－6，赋存深度自－265m到－400m。矿化以细脉浸染状黄铁矿化为主，其次是脉状、条带状黄铁矿石英脉。矿体品位沿走向及倾向变化很大，矿体厚度变化不大，是矿化不太稳定、厚度稳定的金矿体。

3.2 围岩蚀变

围岩蚀变为黄铁矿化－硅化－绢英岩化、硅化－绢英岩化、绢英岩化－钾化－碳酸盐化。

根据本区矿石中矿物共生组合、矿石结构构造、围岩蚀变，本矿床从早到晚热液期可划分为如下四个阶段:第I阶段，(黄铁矿)绢云母－石英脉阶段;第II阶段，黄铁矿－石英阶段;第III阶段，多金属硫化物石英;第Ⅳ阶段，石英－碳酸盐阶段。

4 采样与分析

研究样品均采自P4号矿体，采于坑道内黄铁矿石英脉，将其磨制成厚度约为0.1 mm双面剖光的薄片做岩相学与流体包裹体观察。

包裹体成分测定对象为石英、黄铁矿和方解石，由中南大学地质研究所流体包裹体气液相成分测定实验室完成。流体包裹体的气相成分分析采用加热爆裂法提取气体。

流体包裹体测温工作主要在中南大学地质研究所流体包裹体测温实验室进行。本次测试使用仪器为英国产的Linkam THMS600型冷热台。

流体包裹体稀土元素组分测定尝试采用等离子质谱(ICP－MS)方法测定。

5 流体包裹体特征

5.1 岩相学

据显微镜下观察各成矿阶段矿物中均含有较丰富的流体包裹体，以气液包裹体(H2O+CO2)为主，次为含CO2包裹体和H2O包裹体。气液包裹体(H2O+CO2):气液比为5%～20%，包体大小一般为5～15 μm，常见形态多为椭圆形、圆形和不规则状无序分布。含CO2包裹体:此类包体以富液相CO2为主，气相CO2为辅，所占比例一般为10%～30%，大小一般为5～20μm，常见形态多为椭圆形、菱形和不规则状。H2O包裹体:由H2O气相和液相组成，气液比5%～30%，大小一般为5～20μm，常呈椭圆形和不规则状(图2)。

5.2 气液相成分

金翅岭金矿床矿石中石英的成矿溶液Na+、K+、 Mg2+、Ca2+、F－、Cl－等的复杂成分盐水溶液。成矿流体的液相成分阳离子以Na+、K+、Mg2+、Ca2+为主，Na+和K+的总量多数高于Ca2+和Mg2+的总量，(K++Na+)/(Ca2++Mg2+)范围为0.096～6.755，仅方解石J52 Na+和K+的总量低于Ca2+和Mg2+的总量，部分Ca2+和Mg2+来自主矿物的溶解;阴离子主要以为主，F－次之;根据以上特点可得出本区成矿流体应属Na+－K+－Ca2+－Mg2+－Cl－

图2 流体包裹体显微照片Fig.2Micrograph photos of fluid inclusions

气相成分分析结果表明:气相以H2O、CO2为主，其次为H2、CH4等。成分中富含CO2，含有CH4等挥发份。金翅岭金矿流体包裹体气相成分富含H2O、CO2，含有CH4、H2等挥发份，表明成矿环境为还原环境(杨金中等，2000)。H2O占绝对优势，说明成矿流体为热水溶液。(H2+CH4)/CO2变化范围为0.030～0.590(表1)，并且大致趋势为黄铁矿＜方解石＜石英，说明从成矿早期到成矿晚期的还原性降低趋势。

5.3 均一法测温

根据石英包裹体均一法温度结果列入表2，直方图见图3，从表2可以看出，金翅岭金矿均一温度范围为140℃～350℃，冰点温度范围为－3.2℃～－7.2℃。通过查表(刘斌等，1999)确定矿区盐度范围为5.26%～10.73%。

从图3可看出，金翅岭金矿均一温度直方图有4个峰值，范围分别为140℃～170℃、185℃～215℃、260℃～290℃、305℃～335℃，这说明研究区成矿温度从低温到中温至高温可能分为4个阶段，其中185℃～290℃应为主成矿阶段温度范围，为中低温度。冰点直方图有4个峰值，范围分别为－6.6℃～－6.0℃、－5.7℃～－5.1℃、－4.8℃～－4.5℃、－4.2℃～－3.9℃。盐度直方图有4个峰值，范围分别为6.1%～6.9%、7.3%～7.7%、8.1%～8.9%、9.3%～9.7%，其中7.3%～8.9%应为主成矿阶段盐度范围，为低盐度。

5.4 稀土元素

本次尝试采用等离子质谱方法(ICP－MS)测定包裹体中的稀土元素，取得了较好的效果。该方法灵敏度高，可以测定包裹体中的微量元素、稀土元素。国内外有关地质学家已经进行了一些包裹体成分研究(Ulrich T et al，1999;Andreas A et al，1998; Andreas A et al，2000;Ghazi A M et al，1993)。本项工作为配合包裹体成分的分析，也进行了黄铁矿和石英稀土元素分析。

表1 金翅岭金矿床流体包裹体群体气－液相成分(×10－6)及相关参数Table1 Compositions and parameters of volatiles and ions of the fluid inclusions from the Jinchiling gold deposit(×10－6)

表2 金翅岭金矿床流体包裹体参数Table2 Parameters of fluid inclusions from the Jinchiling gold deposit

图3 金翅岭金矿成矿流体包裹体均一温度、冰点温度和盐度频数直方图Fig.3Histograms showing homogenization temperature，freezing point and salinity of fluid inclusions in the Jinchiling gold deposit

从表3和图4，图5中基本可以看出，黄铁矿中稀土总量ΣREE含量范围为49.251×10－6～121.084×10－6，显示了总稀土含量值较高。轻稀土LREE含量范围为46.360×10－6～112.679×10－6;重稀土HREE含量范围为1.029×10－6～8.405× 10－6;LREE/HREE范围为13.41～48.78，显示为轻稀土富集，重稀土亏损。(La/Yb)N大于17.85，显示轻重稀土分馏较强，δEu范围为0.58～0.69，具有中等负铕异常;δCe范围为0.93～1.04，具有弱的负铈异常。从球粒陨石标准化分布型式图可以看出，为右倾的曲线。

石英中稀土总量ΣREE含量范围为20.058× 10－6～39.169×10－6，显示了总稀土含量值较高。轻稀土LREE含量范围为18.999×10－6～35.802× 10－6;重稀土HREE含量范围为0.938×10－6～3.367×10－6;LREE/HREE范围为10.63～23.98，显示为轻稀土富集，重稀土亏损。(La/Yb)N大于11.77，显示轻重稀土分馏较强，δEu范围为0.49～1.32，多数具有中等负铕异常，仅J27具有正铕异常;δCe范围为0.91～1.01，具有弱的负铈异常。从球粒陨石标准化分布型式图可以看出，为右倾的曲线。

6 讨论

6.1 成矿流体性质

成矿流体的Na+/K+和F－/Cl－可以作为判别流体来源的一个标志(Ulrich T et al.，1999)，一般情况下，岩浆热液Na+/K+小于1，经计算，成矿阶段石英Na+/K+值为0.297～1.617，仅样品J52为1.617，多数具岩浆热液特征。成矿阶段阴离子中值为5.157～182.027，除J52外较高，故其成矿热卤水应是富钾的硫酸盐型热卤水(Ran Chongying，1989)。

表3 金翅岭金矿床稀土元素组成(×10－6)Table3 REE compositions for the Jinchiling gold deposit(×10－6)

图4 金翅岭金矿床黄铁矿稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(赵振华，1997)Fig.4Chondrite－normalized REE distribution of Py of the Jinchiling gold deposit(after Zhao，1997)

图5 金翅岭金矿床石英稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(赵振华，1997)Fig.5Chondrite－normalized REE distribution of Qz of the Jinchiling gold deposit(after Zhao，1997)

金翅岭金矿流体包裹体从低盐度的气液包裹体类型，经主成矿阶段向晚阶段的贫CO2低盐度H2O溶液型演化。分析认为，金翅岭金矿成矿流体应为Na+－K+－Ca2+－Mg2+体系，盐度为7.3%～8.9%，主成矿温度为185～290℃，属于中低温、低盐度流体。

从金翅岭金矿井下坑道观察认为，较早阶段形成的黄铁矿石英脉在成矿部位比较破碎，表明构造发育，而主成矿阶段形成的黄铁矿石英脉充填于早期石英脉中。因此，在初成矿阶段，构造发生性质改变，由挤压向拉伸转变，成矿空间、应力场转变造成了流体减压，使成矿物质快速沉淀。

6.2 成矿流体来源

金翅岭金矿成矿流体含有代表还原环境的CH4等轻烃成分，说明金翅岭金矿成矿过程处于还原环境。成矿流体的还原性有利于金元素以硫化物的形式沉淀富集。

另当F－/Cl－比小于1时反映属大气降水(或地层流体)的特征，由表1可知，本区样品中F－/Cl－比均小于1(0.247～0.452)，表明有大气降水的加入。

结合前人有关金翅岭金矿的研究成果(刘艳萍，2009)，可获知金翅岭金矿成矿热液具有多来源性，早期以岩浆热液为主，后期不断受到变质水及大气降水的改造作用。

6.3 金成矿机理

上述流体包裹体研究表明，金翅岭金矿成矿流体的性质为中－低温、低盐度流体。从表1可知，含量反映的是介质中与金迁移有密切联系的HS－的数量(Ghazi A M et al.，1993)，因此可以推断，金在成矿流体中主要以硫氢络合物的形式迁移，氯络合物次之。

从石英、黄铁矿稀土元素标准化曲线可以看出，两种矿物曲线形式相似，表明金翅岭金矿原始成矿物质来源一致。

由于成矿应力场的转变造成了成矿流体减压，促使流体介质条件发生强烈变化，引起流体不混溶作用，CO2的出溶造成热液中硅质和黄铁矿，尤其是金元素沉淀形成矿体(胡芳芳等，2008)。

7 结语

(1)金翅岭金矿床中流体包裹体主要为气液包裹体。成矿流体液相成分阳离子以Na+、K+、Mg2+、Ca2+为主，阴离子主要以SO2－4、Cl－为主;气相以H2O、CO2为主。成矿流体为岩浆热液为主并夹有变质水和大气降水的混合流体。

(2)金翅岭金矿床的流体包裹体测温研究表明:主成矿温度主要为185～290℃，盐度主要为7.3%～8.9%，为中低温、低盐度的成矿流体。

(3)金翅岭金矿床石英、黄铁矿包裹体稀土元素特征为轻稀土富集，重稀土亏损，具有负铕异常，标准化曲线为右倾曲线。

(4)金主要以硫氢络合物的形式搬运。成矿应力场转变导致流体减压作用促使流体介质条件发生强烈变化，可能是金翅岭金矿金沉淀成矿的原因。

Andreas A，Gunther D，Heinrich C A．1998．Formation of a magmatichydrothermal ore deposit:Insights with LA－ICP－MS analysis of fluid inclusions［J］．Science，279:2091－2094

Andreas A，Gunther D，Heinrich C A．2000．Causes for large－scale metal zonation around mineralized plutins:Fluid inclusion LA－ICP－MS evidence from the Mole Granite，Australia［J］．Economic Geology，95(8):1563－1581

An Yu－hong．1990．A new division of the metamorphosed strata in the Jiaodong region an account on the newly delimited Jiaodong group and Jingshan group［J］．Land and Resources in Shandong Province，(01):101－107(in Chinese with English abstract)

Cao Guo－quan，Wang Zhi－ben．1990．Jiaonan terrane in Shandong province and the tectonic significance of the Wulian－rongcheng faracture［J］．Shandong Geology，6(1):1－15(in Chinese with English abstract)

Ghazi A M，Readder E，Seeley R C．1993．Determination of rare earth elements in fluid inclusions by inductively coupled plasma－mass spectrometry(ICP－MS)［J］．Geochimica et Cosmochimica Acta，57 (18):4513－4516

Hu Fang－fang，Fan Hong－rui，Yu Hu，Liu Zhen－hao，Song Lin－fu，Jin Cheng－wei．2008．Fluid inclusions in the Sanjia lode gold deposit，Jiaodong peninsula of eastern China［J］．Acta Petrologica Sinica，24(9):2037－2044(in Chinese with English abstract)

Li Jun－jian，Luo Zhen－kuan，Liu Xiao－yang．2005．Geodynamic setting for formation of large－superlarge gold deposits and Mesozoic granites in Jiaodong area［J］．Mineral Deposits，24(04):361－372 (in Chinese with English abstract)

Li Zhao－long，Yang Min－zhi．1993．Jiaodong gold deposit geology and geochemistry［M］．Tianjin:Tianjin Science and Technology Press: 10－56(in Chinese)

Liu Bin，Shen Kun．1999．Thermodynamics of fluid inclusions［M］．Beijing:Geological Publishing House:23－277(in Chinese)

Liu Fu－chen，Lu Zuo－xiang，Fan Yong－xiang．1984．On the relation between intermediate－basic Dykes and mineralization Linglong gold ore field［J］．Earth Science，9(4):354－361(in Chinese with English abstract)

Liu Yan－ping．2009．Research on the geological characteristics and genesis model of Jinchiling gold deposit［D］．Changsha:Central South University:45－51(in Chinese with English abstract)

Ran Chong－ying．1989．On ore source and ore－forming fluid of Dongchuan－Yimen type copper deposit［J］．Sciences in China(Series B)，32(9):1117－1124

Ulrich T，Gunther D，Heinrich C A．1999．Gold concentrations of magmatic brines and the metal budget of porphyry copper deposits［J］．Nature，399(17):676－679

Wang Li－juan，Wang Jing－bin，Wang Yu－wang．2003．Ore－forming fluid and mineralization of Caijiaying and Dajing polymetallic deposit［J］．Science in China(Series D)，33(10):941－950(in Chinese with English abstract)

Yang Liu．2009．The Features of Dyke and the Relationship between Dyke and Mineralization in the Aiziwangjia－Yuantuan Gold Deposit［D］．Changsha:Central South University:10－80(in Chinese with English abstract)

Yang Jin－zhong，Shen Yuan－chao，Liu Tie－bin，Zeng Qing－dong，Zou Weilei．2000．Geochemical characteristics of ore－forming fluids in the Pengjiakuang gold deposit，Shandong Province［J］．Mineral deposits，19(3):235－244(in Chinese with English abstract)

Zhao Zhen－hua．1997．The principle of trace elements geochemistry［M］．Beijing:Science Press:10－100(in Chinese)

Zhou Guo－fa，Lv Gu－xian，Deng Jun，Shen Yu－ke，Guo Tao．2008．Study on the fluid inclusions characteristics of the Sanshandao gold deposit，Shandong Province，China and its geological significance［J］．Geoscience，22(1):24－33(in Chinese with English abstract)

［附中文参考文献］

安郁宏．1990．胶东地区变质地层新划分－新厘定的胶东群、荆山群介绍［J］．山东国土资源，(01):101－107

曹国权，王致本．1990．山东胶南地质体及其边界断裂五莲－荣成断裂的构造意义［J］．山东地质，6(1):1－15

胡芳芳，范宏瑞，于虎，刘振豪，宋林夫，金成伟．2008．胶东三甲金矿床流体包裹体特征［J］．岩石学报，24(9):2037－2044

李俊建，罗镇宽，刘晓阳．2005．胶东中生代花岗岩及大型－超大型金矿床形成的地球动力学环境［J］．矿床地质，24(04):361－372

李兆龙，杨敏之．1993．胶东金矿床地质地球化学［M］．天津:天津科技出版社:10－56

刘斌，沈昆．1999．流体包裹体热力学［M］．北京:地质出版社:23－277

刘辅臣，卢作祥，范永香．1984．玲珑金矿中基性脉岩与矿化关系探讨［J］．地球科学，9(4):354－361

刘艳萍．2009．金翅岭金矿地质特征与成矿模式研究［D］．长沙:中南大学:45－51

王莉娟，王京彬，王玉往．2003．蔡家营、大井多金属矿床成矿流体和成矿作用［J］．中国科学(D辑)，33(10):941－950

杨柳．2009．埃子王家－原疃地区脉岩特征及与金成矿关系研究［D］．长沙:中南大学:10－80

杨金中，沈远超，刘铁兵，曾庆栋，邹为雷．山东蓬家夼金矿床成矿流体地球化学特征［J］．矿床地质，2000，19(3):235－244

赵振华．1997．微量元素地球化学原理［M］．北京:科学出版社:10－100

周国发，吕古贤，邓军，申玉科，郭涛．2008．山东三山岛金矿床流体包裹体特征及其地质意义［J］．现代地质，22(1):24－33

Characteristics of Ore－forming Fluid from the Jinchiling Gold Deposit in Shandong Province

YANG Liu1，2，ZOU Hai－yang1，2，CHEN Song－ling1，2，DU Gao－feng1，2，LIU Yan－ping1
(1．School of Geosciences and Info－Physics，Central South University，Changsha，Hunan410083; 2．MOE Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals，Central South University，Changsha，Hunan410083)

This work analyzed the fluid inclusions，micro－thermometry and rare earths elements of the Jinchiling gold deposit in Shandong Province．The objective was to study the property and evolution of the ore－forming fluid of this gold deposit．The result shows that these inclusions are dominated by gas and liquid two－phase ones，with few of liquid phase．The compositions of gas in the inclusions are primarily H2O and CO2．The liquid composition is，and ore－forming fluid is the mixed fluid of magmatic hydrothermal and meteoric water．The homogenization temperature is 140℃～350℃．The main mineralization of gold occurred in the second and third stages of the evolution when the temperature was 185℃～290℃．And the salinity of fluid inclusions is 7．3%to 8．9%，implying an ore－formation fluid of intermediate－low temperature and low salinity．The REE(rare earth element)analysis shows that the inclusions are characterized by LREE(light rare earth element)enrichment，HREE(heavy rare earth element)deplerion，middle negative Eu anomalies，and slightly right－deviation standardization curves．

inclusion，ore－forming fluid，rare earth element，Jinchiling gold deposit，Shandong Province

book=7,ebook=281

P597+P618.51

A

0495－5331(2012)04－0677－8

2011－08－26;

2011－12－29;［责任编辑］郝情情。

国家科技攻关项目(编号2004BA615－02)和湖南省自然科学基金(编号07JJ6071)联合资助。

杜高峰(1976年－)，男，在读博士研究生，从事矿床普查与勘探工作。E－mail:csudgf2008@163.com。

邹海洋(1966年－)，男，副教授，长期从事矿物学、岩石学、矿床学教学及研究工作，E－mail:zhy20040808@126.com。