胶东宋家沟金矿中基性脉岩锆石U-Pb年代学、地球化学及其地质意义

何泽宇，申俊峰，王来明，李国武，刘汉栋，张华锋，杜佰松，吴晋超

1.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京 100083；2.山东省地质调查研究院，济南 250013；3.中国地质大学(北京) 科学研究院，北京 100083

0 引言

山东省作为中国黄金大省，已查明金资源储量4 500余t，金矿床(点)200余处[1-3]，这些金矿床主要分布于招远—莱州、栖霞—蓬莱和牟平—乳山3大金矿带内。前人[4-6]将胶东金矿集区进一步划分为胶北隆起蚀变岩-石英脉型、苏鲁超高压变质带硫化物-石英脉型和胶莱盆地北缘蚀变砾岩型3个金成矿子系统。其中，胶莱盆地北缘作为主要金成矿子系统之一，目前已发现多个有工业价值的金矿床，如蓬家夼[7-8]、宋家沟[9-10]、大庄子[11-12]和邓格庄[13]等金矿床，且众多学者对这些金矿从构造演化[14-18]、矿化蚀变[19-21]、矿体特征[9,14,22-23]和成矿规律[8,24-27]等已展开了深入探讨，并取得硕果。但对于该区金矿的形成时间研究还相当薄弱，仅对区内蓬家夼、大庄子和邓格庄进行了石英40Ar-39Ar和热液SHRIMP锆石U-Pb的成矿年代学研究，并认为金矿形成时代在117～128 Ma[16,28]，而作为胶莱盆地北缘大型金矿床的宋家沟金矿床的形成时间尚无详细研究。

赵宝聚等[27]对胶莱盆地北缘广泛分布的各类脉岩进行研究，发现其彼此交切并与金矿床在空间上密切相伴。因此，为探究宋家沟金矿床的形成时间，本文在野外调查的基础上，针对宋家沟金矿已发生蚀变矿化的基性岩脉(称为成矿前脉岩)和切穿矿化的中性脉岩(称为成矿后脉岩)进行了岩相学、岩石地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究。

1 区域地质背景及矿床地质

宋家沟金矿位于华北克拉通东缘(Ⅰ)(图1a)胶东地块(Ⅱ)(图1b)胶莱盆地(Ⅳ级)的东北缘，处在朱吴—店集断裂与谭家滑脱拆离断层交汇处，是牟(平)—乳(山)成矿带内受密集裂隙带控制的大型蚀变砾岩型金矿床(图1c)。

该区出露地层主要包括古元古界荆山群、下白垩统莱阳群和青山群、上白垩统王氏群及第四系松散堆积。其中，古元古界荆山群以含石墨大理岩、变粒岩、含石墨斜长片麻岩和斜长角闪岩等变质岩为主。总体呈北东向展布，与上覆莱阳群砾岩呈断层接触，局部呈不整合接触；下白垩统莱阳群，作为胶莱盆地沉积的主体，主要是一套河湖相碎屑沉积，总体呈北东走向，岩性主要为浅绿色砾岩、砂砾岩和砂岩等；青山群则主要是一套火山熔岩和火山碎屑沉积组合；王氏群为一套以红色河湖相为主的碎屑沉积，岩性主要为红色砾岩、砂砾岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩等，局部夹有灰绿色粉砂岩和泥岩，与下伏青山群呈角度不整合接触[29]。

区内线性构造发育，其中谭家断裂控制着白垩纪莱阳群地层北东边界，具有早期韧性变形和晚期脆性变形叠加改造的特征，该断裂出露约1 km，北西走向，倾角20°～30°；朱吴—店集断裂则控制了白垩纪莱阳群地层北西边界，该断裂出露约3 km，倾向南东，倾角48°～76°，断裂经历了多次平移活动，可能与宋家沟金矿成因存在密切关系[30]。此外，区内还发育一系列次级滑脱断裂，走向以NE、NNE为主，也有一些NW走向，倾角多在20°～84°。这些次级滑脱断层是与主构造相同构造背景下同一应力场形成的产物。

该区岩浆岩主要发育有燕山早期弱片麻状细中粒玲珑花岗岩和少量呈岩基、岩株状的燕山晚期伟德山花岗岩[19,31]。此外还发育有各类脉岩，包括闪长岩、闪长玢岩、煌斑岩、辉长岩和辉绿岩等。

宋家沟金矿作为大型蚀变砾岩型金矿，金矿化严格受地层的控制，矿体与围岩无明显界限，含矿地层有下白垩统莱阳群砾岩、砂砾岩、砂岩和粉砂岩等[10]，其中砾岩是宋家沟金矿最主要的含矿岩层。砾岩一般呈灰白色、浅灰绿色和黄褐色等。砾石成分复杂，主要包括片麻岩、二长花岗岩、黑云母片岩、大理岩、变粒岩、脉石英和灰岩等(图2a,b)。砾石呈棱角-次圆状，分选性差，砾石大小一般在10～30 cm之间，最大可达100 cm。胶结物主要为泥质-粉砂质，局部为铁质或硅质胶结，以接触式-孔隙式胶结为主。

矿化主要发育在砾岩基质中，也可见砾岩中众多砾石出现黄铁矿化。矿石矿物成分比较简单，主要为黄铁矿，其次为黄铜矿、自然金、褐铁矿和闪锌矿，非金属矿物主要为绢云母、长石、石英、方解石和黑云母等。黄铁矿粒径大小在0.1～5 mm之间，为自形-半自形五角十二面体和立方体，以五角十二面体为主(图2c)，有时可见聚形晶，集合体呈细脉状、团块状、浸染状分布于基质中和砾石边部(图2d)。砾石中黄铁矿的产状因砾石成分的不同而有所不同，其中片麻岩或黑云母片岩中的黄铁矿主要呈浸染状分布，且粒径较大；在花岗质砾岩中，黄铁矿分布较少，主要呈细粒星散状分布。围岩蚀变主要为黄铁矿矿化及绢英岩化，也可见绿泥石化和硅化。矿体与围岩无明显边界，多呈渐变过渡。

图2 宋家沟金矿砾岩野外照片Fig.2 Field photos of conglomerates in Songjiagou gold mine

宋家沟金矿内出露有较多中基性脉岩，走向主要呈NE或NW向，倾角多在40°～55°之间，局部可达75°，脉宽0.4～4 m，延伸几十米到上百米。脉岩切穿砾岩(图3a)，并彼此相互交切(图3b)，一般与围岩界线清晰，局部可见冷凝边(图3c)。脉岩多呈灰绿-灰黑色，隐晶质结构，有时可见少量斜长石斑晶出现，块状构造。常可见到脉岩切穿矿化或被蚀变矿化的现象。根据其与矿化之间的关系，将矿区脉岩划分为成矿前和成矿后两种脉岩。成矿前脉岩(图3d)为基性脉岩，主要表现为遭受黄铁矿化蚀变，而且往往边缘蚀变强烈，中心蚀变相对较弱。风化面呈灰白色，较为疏松，脉的边部多见受挤压破碎甚至泥化现象，矿区这类脉较多；成矿后脉岩(图3c)为中性脉岩，其明显切穿矿化，与围岩界限截然清晰，风化面颜色较深，往往呈深灰色，坚硬致密，肉眼看不到黄铁矿化等蚀变现象，矿区这类脉相对较少。

图3 宋家沟金矿脉岩产状特征Fig.3 Occurrence characteristics of dikes in Songjiagou gold mine

2 样品采集及分析结果

2.1 样品采集及岩石学特征

为全面了解矿区内脉岩的成因及其与金矿化的关系，在详细的野外调查基础上，对矿区内中基性脉岩进行了系统采样并详细进行了岩相学观察。选择其中具有代表性的5件样品进行了岩石地球化学和年代学分析，样品编号分别为SJG-45、SJG-52、SJG-74、SJG-91、SJG-96。

SJG-45号样品采于矿区南部，该岩脉脉宽80～90 cm，倾向220°。岩石呈灰绿色，辉绿结构(图4a)，块状构造。其矿物组合主要为斜长石(45%～55%)、辉石(25%～35%)和角闪石(<5%)。斜长石粒度在0.02～0.2 mm之间，多发生绢云母化；副矿物有磁铁矿、磷灰石和锆石等；金属矿物主要为黄铁矿(<5%)和少量的黄铜矿，粒度一般为0.01～0.05 mm之间，呈星散状分布(图4b)。根据矿物组合将其定名为辉绿岩。

SJG-52号样品采于矿区西侧，该脉岩脉宽1～1.5 m，产状280°∠49°。岩石呈灰黑色，斑状结构，块状构造，斑晶为辉石(10%～20%)，粒度在0.3～1.2 mm之间(图4c)；基质为辉绿结构，成分主要由斜长石(40%～50%)、辉石(15%～20%)和角闪石(3%～5%)，副矿物有锆石、橄榄石等。斜长石粒度一般为0.04～0.1 mm之间；金属矿物主要为黄铁矿(1%～5%)，粒度一般在0.02～0.05 mm之间，呈星散状分布；根据矿物组合将其定名为辉绿岩。

SJG-91号样品采自矿区南侧，该脉岩产状为140°∠55°，灰绿色，块状构造。岩石明显遭受强烈蚀变作用改造，发育绢云母化，可见明显的蚀变辉绿结构(图4d)。主要为斜长石(35%～45%)、辉石(25%～35%)、角闪石(5%～10%)和黑云母(<5%)，可见明显黄铁矿化(1%～5%)组成。多数长石和辉石因发生蚀变仅保留其原生矿物残晶，可见方解石细脉沿岩石裂隙充填。根据矿物组合将其定为蚀变辉绿岩。

SJG-96号样品采自矿区西北侧，该脉岩走向60°，脉宽约1 m。受热液作用影响而蚀变严重，呈灰褐色，蚀变辉绿结构(图4e)，块状构造。矿物组成主要为斜长石(35%～45%)、辉石(30%～40%)和角闪石(5%～10%)，并有少量的方解石沿岩石裂隙充填。其中隐晶质-显微鳞片状的绢云母矿物集合体呈0.01～0.2 mm板条状杂乱排列，可见长石假像残余。金属矿物黄铁矿(<5%)呈粒度0.02～0.05 mm的他形粒状，星散状分布于岩石中。根据矿物组合将其命名为蚀变辉绿岩。

由于上述样品(SJG-45、SJG-52、SJG-91和SJG-96)均受到不同程度的蚀变作用影响，明显可见黄铁矿化，将其全部归为成矿前脉岩。

SJG-74号样品采自矿区北侧。该脉岩产状130°∠60°，灰绿色，块状构造(图4e)，半自形粒状结构(图4f)。主要矿物为斜长石(40%～50%)、角闪石(25%～35%)和辉石(5%～15%)，可见少量的石英和黑云母。绢云母呈鳞片状附着于长石表面，岩石发育裂隙并有方解石填充。根据矿物组合将其定名为闪长岩。该样品所属脉岩切穿矿化，且脉岩连续性好，野外及室内手标本均观察不到黄铁矿化(图3c、图4e)，显微镜下观察到微弱黄铁矿化。将其定为成矿后脉岩。

Pl.斜长石；Qtz.石英；Px.辉石；Ol.橄榄石；Ser.绢云母；Py.黄铁矿。a、b、c、d、e为成矿前脉岩；f为成矿后脉岩。图4 宋金沟金矿脉岩正交镜下照片Fig.4 Orthographic micrographs of dikes in Songjingou gold mine

2.2 样品分析测试方法

全岩主量元素、微量元素分析委托廊坊中铁物探勘察有限公司测试。其中主量元素采用AB-104L，PW2404X射线荧光光谱仪(XRF)测试，误差<0.5%；X荧光光谱仪(XRF)分析及滴定法测试FeO，微量元素及稀土元素分析采用Finnigan Element II型电感耦合等离子体质谱ICP-MS测定，误差范围5%～10%，锆石单矿物分选及制靶由廊坊中铁物探勘察有限公司完成，锆石光学显微观察和阴极发光观察在中国地质大学(北京)矿物标型实验室完成，LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试由内蒙古自治区地质调查院分析测试中心完成。

锆石同位素测试采用Neptune Plus多接收电感耦合等离子体质谱仪及与之配套的Geolas HD 193 nm 激光剥蚀系统。利用193 nm 激光器对锆石进行剥蚀，激光剥蚀的斑束一般为32 μm，能量密度为10 J/cm2，频率为6 Hz，激光剥蚀物质以He为载气送入Neptune Plus(MC-ICP-MS)，利用动态变焦扩大色散使质量数相差很大的U-Pb同位素可以同时接收从而进行U-Pb同位素测定。详细实验过程可参见侯可军等[32]。测试过程中，锆石标样采用Plešovice标准锆石，该标样作为未知样品的分析结果为(337.11±0.21)Ma(n=28，2σ)，对应年龄推荐值为(337.13±0.37)Ma(2σ)[33]，两者在误差范围内完全一致。数据处理采用ICPMS Data Cal程序[34]和Isoplot程序[35]进行分析和作图，采用208Pb对普通铅进行校正。利用NIST 610作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量。

2.3 结果与分析

2.3.1 地球化学特征

主量元素的分析结果如表1所示。宋家沟金矿床脉岩具有如下特征：成矿前脉岩样品受蚀变后含水矿物的增多和碳酸盐矿物充填影响导致烧失量LOI>10%；成矿后脉岩的裂隙中因充填有方解石脉而导致其烧失量也相对较高，但明显低于成矿前脉岩。扣除烧失量，将主氧化物总量重新换算到100%。本区成矿前脉岩中SiO2质量分数集中于47.31%～55.38%，平均50.66%，属于基性范围内；成矿后脉岩SiO2的含量为65.86%，属于中性岩范围。成矿前、后脉岩Al2O3质量分数平均值分别为16.04%、14.90%，二者无明显差别；成矿后脉岩较成矿前脉岩(Na2O+K2O)含量无明显差异，(Na2O+K2O)平均含量为6.44%，且所有样品K2O>Na2O，Na2O/K2O比值为0.05～0.71，表现为高钾质特征。Fe2O3含量受矿化影响变化范围较大，其中成矿前脉岩Fe2O3含量在6.53%～8.19%，成矿后脉岩Fe2O3含量为3.39%。成矿前、后脉岩TiO2含量均相对较低，成矿前脉岩TiO2含量为0. 81%～1.15%，平均为0.93%；成矿后脉岩TiO2含量为0.49%。受碳酸岩化影响，矿区内脉岩的CaO含量偏高，且成矿前脉岩CaO含量略大于成矿后脉岩，其中成矿前脉岩CaO质量分数为7.17%～10.53%，平均9.07%；成矿后脉岩CaO质量分数为5.86%。根据岩石学系列判别图(图5)，成矿前脉岩以安山岩为主，成矿后脉岩以英安岩为主，但由于成矿前、后脉岩均有较大的烧失量，表明其经历了不同程度的蚀变，导致很多元素已不能代表原岩成分，故主要以岩相学观察结果为准。

图5 宋家沟金矿脉岩岩石化学分类图解Fig.5 Petrochemical classification diagram of dikes in Songjiagou gold mine

微量及稀土元素的分析结果(表1)表明，研究区内成矿前脉岩的稀土总量(ΣREE)总体变化于(216.73～372.33)×10-6，ΣREE含量较高，轻稀土元素总量(ΣLREE)在 (200.98～349.79) ×10-6，远高于重稀土元素总量(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， 轻重稀土元素分异明显，指示其岩浆成因与富集地幔源区有关，并反映其源区可能有石榴子石的残留[36]。成矿后脉岩的稀土总量(ΣREE)为288.13×10-6，轻稀土元素总量(ΣLREE)为273.52×10-6，同样远高于重稀土元素总量(ΣHREE)14.61×10-6。LREE/HREE比值为18.72，LREE亦明显富集。(La/Yb)N=36.50，轻重稀土元素分异明显。

表1 宋家沟金矿脉岩主量元素(wt%)、稀土元素(10-6)和微量元素(10-6)分析结果Table 1 Major(wt%)，rare earth(10-6) and trace element(10-6) contents of dikes in Songjiagou gold mine

在球粒陨石标准化稀土元素配分图(图6a)中，成矿前、后脉岩均表现为明显的右倾，反映脉岩源区岩浆形成过程中部分熔融程度较低或具有较高的分离结晶程度；其中成矿前脉岩δEu=0.85～1.02，表现出较弱的Eu负异常或无异常，成矿后脉岩δEu=0.76，负异常较为明显。所有样品整体显示出弱的Eu负异常，这一现象是由于基性岩浆中斜长石发生分离结晶作用，使Ca被Eu2+代替所导致[37-38]。在微量元素原始地幔标准蛛网图(图6b)中，区内成矿前、后脉岩的分布模式相似，均表现出富集Rb、Ba等大离子亲石元素，U、Th等高场强元素和亲稀土LREE元素，亏损Nb、Ti高场强元素，且分异明显的特征。

图6 宋家沟金矿脉岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)及原始地幔标准化微量元素蛛网图(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

总体而言，该区中-基性脉岩的稀土和微量元素分布曲线非常相似，轻重稀土元素分馏程度明显，整体表现出右倾模式，重稀土元素总体上变化不大，两者地球化学特征相似。对比胶东玲珑、大尹格庄、乳山，蓬家夼、新城、牟平和郭城等地中生代高钾-钾质脉岩[39-42]具有很好的相似性，反映了其具有类似的源区性质和构造背景。

2.3.2 锆石测试结果

样品SJG-45中锆石颜色为浅粉色，透明，金刚光泽，多呈自形半自形粒状、短柱状。锆石的阴极发光(CL)图像显示(图7a)，锆石具有平行环带或无内部结构。选择晶形较好、无或少量裂痕，具有清晰环带的26颗锆石的26个点进行年龄测定，测定位置选取锆石边部，获得放射成因Pb含量为(7.16～58.90)×10-6，Th和U含量变化范围分别为(100.85～456.24)×10-6和(33.44～177.18)×10-6(表2)，Th/U值为0.78～3.02。从锆石谐和图(图8a)中可以看出所有数据点均落于谐和线上或附近，206Pb/238U年龄值有较大跨度，变化范围在518～802 Ma之间，呈线性分布，且主要分为5个集中区。第一组年龄集中区有9个年龄数据，变化于746～802 Ma，其Th/U在1.33～3.02之间，由阴极发光可见，虽是岩浆成因锆石，但属于捕获锆石，并不能代表脉岩的真实年龄；第二组年龄集中区有6个年龄数据，变化范围在671～716 Ma，该组数据位于一致曲线的下方附近，表明有一定程度的Pb丢失[44],且该组数据为捕获锆石年龄，亦不能代表岩体的真实年龄。第三组年龄集中区有5个年龄数据，变化于639～664 Ma之间，该组数据位于一致线上或附近，且相对集中。另外两组年龄集中区分别有3个和2个年龄数据，前者年龄变化范围在612～566 Ma，后者年龄为518 Ma，这两组数据均位于一致曲线下方附近，表明可能有一定程度的Pb丢失。

样品SJG-74中锆石颜色为浅粉色，透明，金刚光泽，多呈自形半自形粒状、短柱状。锆石的阴极发光(CL)图像显示(图7b)，锆石具有平行环带，存在颜色深的区域或无内部结构。选择晶形较好、无裂痕或裂痕较少，具有韵律环带的23颗锆石的23个点进行年龄测定，测定位置选取锆石边部，获得放射成因Pb含量为(2.69～211.86)×10-6，Th和U含量变化范围分别为(53.01～765.17)×10-6和(67.18～552.51)×10-6(表2)，Th/U值为0.11～4.64。所有数据点均落于谐和线上或附近(图8b)，测得的23个年龄值大致可分为3组，即年龄最大的(2 273±24)Ma，最小年龄(117±1)Ma，以及居中的(616±6)Ma～(818±9)Ma。其中最年轻的5个年龄的加权平均值为(121±5)Ma(MSWD=10.3)，结合相应锆石阴极发光图像(图7b)及Th/U值特征显示其为岩浆成因，认为成矿后闪长岩脉的结晶年龄≤(121±5)Ma。

a.样品SJG-45；b.样品SJG-74。图7 宋家沟金矿区脉岩锆石CL图像Fig.7 Cathodoluminescence(CL) images of zircon for dikes in Songjiagou gold mine

表2 宋家沟金矿SJG--45号样品与SJG--74号样品中锆石LA--ICP--MS U--Pb年龄测定结果Table 2 LA--ICP--MS U--Pb dating result of zircon from sample SJG--45 and sample SJG--74 in Songjiagou gold mine

图8 宋家沟金矿样品SJG--45(a)和样品SJG--74(b～d)锆石U--Pb谐和图Fig.8 Zircon U--Pb concordia diagrams of sample SJG--45(a) and sample SJG--74(b～d)in Songjiagou gold mine

3 讨论

3.1 岩石成因及构造环境

基性和中基性脉岩的产出对指示幔源岩浆活动或构造环境有着重要的意义。由于高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Hf等)稳定性好,受蚀变或变质作用影响小，可以作为研究岩石成因和岩浆源区属性的良好示踪剂[45-46]，因此目前对于基性岩石的构造坏境的判别多利用这些不活动元素的协变关系。研究区内脉岩Zr和Hf元素含量分别在(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)范围内，与板内玄武岩Zr、Hf元素含量((149～213)×10-6、(3.44～6.36)×10-6)相近，远高于火山弧玄武岩的Zr、Hf元素平均含量(40×10-6、1.17×10-6)和MORB型玄武岩元素平均含量((90～96)×10-6、(2.4～2.6)×10-6)[45]。样品中Nb、Ta元素含量为(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)，介于板内玄武岩Nb、Ta含量(w(Nb)=(13～84)×10-6、w(Ta)=(0.73～5.9)×10-6)和岛弧拉斑玄武岩Nb、Ta含量(w(Nb)=(1.7～2.7)×10-6、w(Ta)=(0.1～0.18)×10-6)之间，且高于洋中脊玄武岩MORB的Nb、Ta含量(w(Nb)=4.6×10-6，w(Ta)=0.29×10-6)[47]，从富集LILE、LREE以及亏损HFSE的特征来看，脉岩与富集地幔源区有关。通过岩浆源区性质判别图Cr-Ce/Sr图解(图9a)和Ce/Yb-Ta/Yb比值图解(图9b)可以看出，研究区脉岩均显示富集地幔源区性质，同时也反映了本区脉岩具有从基性到中性的分异演化趋势，且在图9b中显示矿区内脉岩成分点位于板块俯冲源区变异趋势碱度高的富集区域。

图9 Cr--Ce/Sr(a)和Ce/Yb--Ta/Yb(b)脉岩岩浆源区性质判别图(据文献[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判别图(图10a)，样品均落入CAB(破坏性板块边缘玄武岩及其分异物)范围中。本区脉岩的Th/U=5.40～6.81、Nb/U=3.73～9.09均相对较高，而Nb/La=0.10～0.15相对较低，结合微量元素原始地幔标准化蛛网图(图6b)显示出的高场强元素Nb和Ti的明显的负异常和明显富集Rb、Ba、K、Sr和La的大离子亲石元素，显示出幔源岩石的特征，同时指示岩浆或源区最大可能是受到俯冲作用而混合了部分洋壳沉积物的幔源岩石[48-52]。利用浓度不受地壳混染影响的Zr、Y作为判别因子[53]的Zr-Zr/Y判别图解(图10b)和2Nb-Zr/4-Y判别图解(图10c)，各样品均落入板内玄武岩附近，表明区内各脉岩的形成环境为板内玄武岩的环境特征。

IAB.岛弧玄武岩；CAB.钙碱性玄武岩；MORB.洋中脊玄武岩；IAT.岛弧拉斑玄武岩；WPB.板内玄武岩；WPA.板内碱性玄武岩；WPT.板内拉斑玄武岩；VAB.火山弧玄武岩。图10 宋家沟金矿脉岩微量元素判别图Fig.10 Discrimination diagrams of trace elements of dikes in Songjiagou gold mine

近些年来一些学者对胶东早古生代金伯利岩和新生代玄武岩中橄榄岩包体的研究后认为，华北地块东部在400 Ma时间内经历了至少100 km厚的岩石圈减薄事件[45,54-55]。虽然减薄机制尚在争论，但最新研究认为，减薄时限应发生于中—晚侏罗世，且高潮应在早白垩世[56-57]。同时，在晚侏罗世至早白垩世，受古太平洋板块俯冲于欧亚板块之下的作用影响，华北东部产生了从以挤压为主转变为以伸展为主的构造体制，并在此期间伴有大量的岩浆和成矿活动[58]，在此构造背景下胶东地区产生了大量富集LILE和LREE，亏损HFSE特征脉岩岩浆。此外，谭俊等[44]对中国东部如吉林、辽宁、江西和福建等地脉岩的地球化学特征进行归纳总结发现，这些形成于晚侏罗世至早白垩世的脉岩同样均有相对富集LILE和LREE而亏损HFSE的特征，表明其形成于胶东中生代脉岩有相似的构造背景，且最大可能是与太平洋板块的俯冲作用有关。

3.2 基性脉岩对金矿化年龄的限定

近年来对胶东地区中生代脉岩年代学研究成果表明其年龄多集中于113～132 Ma，高精度锆石U-Pb和单矿物Ar-Ar所测得年龄范围为114～120 Ma，其中牟平—乳山成矿带已发表的中生代基性脉岩年龄多数为113～120 Ma[13,59-62]，相较于矿化的时间，脉岩的活动时限相对较长，可以很好地限定成矿时期；同时，在热液成矿期，脉岩与金矿化交错重叠，形成时间相近。此外，近年来在对胶东成矿时代的研究中获得了许多金矿的同位素年龄，但这些年龄数据多集中于石英脉型金矿和破碎蚀变岩型金矿，而胶莱盆地蚀变砾岩型金矿的成矿时代相对较少，以往对宋家沟金矿成矿时代一直借鉴于附近的蓬家夼金矿，沈远超等[16]通过对蓬家夼和大庄子金矿石英40Ar-39Ar测试认为，胶莱盆地北缘金矿形成时代为117 ～128 Ma；胡芳芳等[28]对邓格庄热液锆石SHRIMP U-Pb测试所得年龄为(120±35)Ma。

本文根据矿区内脉岩与矿化裂隙的穿切关系和其本身的矿化程度，将其分为成矿前和成矿后2种脉岩，并对这两种基性脉岩进行了高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测试，但由于成矿前脉岩在上升就位的过程中捕获了大量锆石，而导致其不能很好的限定宋家沟金矿成矿开始的时期；成矿后脉岩中虽然也还有大量的捕获锆石，但其最小锆石加权平均年龄为(121.2±5.1)Ma可以较为准确的限定了宋家沟金矿成矿结束的时期。此外，为了弥补成矿前脉岩没有获得准确年龄的缺陷，因而利用赋矿地层之莱阳群的形成时代来限制宋家沟金矿的形成时代。陆克政等[63]通过对比岩性特征将莱阳群自下至上划分为瓦屋夼组、林寺山组、止凤庄组、水南组、龙汪庄组和曲格庄组。其中瓦屋夼组与林寺山组在横向上为相变关系[64]。近年来，一些学者[65]在对水南组粉砂岩和泥岩中夹杂的玄武质火山岩的角闪石和锆石进行了40Ar-39Ar和SHRIMP锆石U-Pb测年，认为水南组年龄约为129～131Ma；Xie et al.[66]通过对龙旺组和曲格庄组的大量碎屑锆石年龄分析后，将莱阳群最大沉积年龄限定在(130±2)Ma。因此，通过结合莱阳群地层的形成时代可以将宋家沟金矿成矿时代限定在(121.2±5.1)Ma～(130±2)Ma。该成矿时限与同属胶莱盆地东北缘的邓格庄锆石U-Pb年龄(120±35)Ma和蓬家夼金矿石英40Ar-39Ar年龄(117 ～128 Ma)[4,60]接近。因此可见，宋家沟金矿成矿时代应略早于(121.2±5.1)Ma，而晚于(130±2)Ma，与胶莱盆地各金矿成矿时代相近，说明基性脉岩同位素年龄较为准确地指示了金矿的成矿年龄。

4 结论

(1)宋家沟金矿成矿前、后脉岩均具有富集LILE、LREE以及亏损HFSE的特征，地球化学特征显示其形成环境为板内玄武岩，且相对较高的Th/U值、Nb/U值和相对较低的Nb/La值，以及高场强元素Nb和Ti的明显的负异常，指示其可能受到壳源物质的混染。

(2)通过LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测试认为，宋家沟金矿床形成时间应略早于(121.2±5.1)Ma，但晚于莱阳群地层最大沉积年龄(130±2)Ma。