胶东地区招贤深部金矿床金和载金矿物化学成分及其地质意义*

王英鹏，祝培刚，张 文，王立功，王金辉，彭观峰，王永彬，李慎斌

（1山东省地质调查院，山东济南 250014；2云南大学云南省地球系统科学研究重点实验室，云南昆明 650500；3云南大学云南省高校关键矿产成矿学重点实验室，云南昆明 650500；4中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038）

胶东地区是中国最大的黄金资源及生产基地。早期的金矿勘查工作主要集中在500 m以浅，2005年之后开展的深部找矿累计探明金资源储量2700余t（宋明春等,2015）。深部找矿成果不仅改善了中国的金资源格局，而且为深部成矿作用研究提供了新机遇。前人主要根据浅部矿体，对胶东金矿的金赋存状态、成矿时代、物质来源、流体演化、成矿模型及构造背景开展了大量研究（刘建明等,2001;Yang et al.,2001;翟明国等,2004;范宏瑞等,2005;毛景文等,2005;Deng et al.,2020a;Wang et al.,2020;2021），建立了相应的勘查模型和技术体系（沈远超等,2000;李惠等,2015），推动了浅部资源的勘查开发（宋明春等,2018）。但受制于深部金矿床（-1000 m标高以深）勘查控制及样品采集，金及载体矿物的化学成分和赋存状态尚缺乏系统研究，限制了相应的成矿/勘查模型的修正优化，制约了深部找矿潜力的全面评价。

胶东地区的金矿主要产于胶西北的三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂，尤其是在焦家断裂成矿带，相继发现了寺庄矿区深部大型金矿床（42 t;杨之利等,2007）、焦家矿区深部特大型金矿床（105 t;鲍中义等,2010）、朱郭李家矿区深部特大型金矿床（126 t;高书剑等,2010）、纱岭矿区特大型金矿床（373 t;宋国政等,2016），累计探明金资源储量超过1400 t，成为开展深部金赋存状态和成矿作用的天然实验室（李杰等,2020;孙雨沁等,2020;许杨等,2021）。2015年，山东省地质调查院在焦家断裂成矿带招贤金矿区的勘查深度达到-2170 m，提交金矿（333+334?）金金属量105 t及低品位（333+334?）金的金属量48 t，使之成为中国平均勘查深度最大的矿区（祝德成等,2018）。这些深部找矿成果的取得和深部岩芯样品的获得为我们开展深部成矿研究奠定了基础。

黄铁矿和黄铜矿是最重要的载金矿物，并含有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Sb、As、Se、Te、Hg、T1、Bi、Mo等微量元素，可以很好地反映金的赋存状态、流体性质和矿床成因（Abraitis et al.,2004）。因此，本文对焦家断裂成矿带招贤矿区深部金矿体中黄铁矿、黄铜矿和金矿物，开展系统的矿相学和电子探针研究，进一步分析金的赋存状态和载体矿物的化学成分，尝试约束矿床成因和找矿潜力。

1 区域地质概况

胶东地区位于华北克拉通东南缘和郯庐断裂带东侧（图1a）。区内主要由前寒武纪变质岩和中新生代火山-沉积岩组成。前寒武纪地层主要包括新太古界胶东岩群（2.9～2.5 Ga,Jahn et al.,2008;Liu et al.,2013a;2013b;万渝生等,2012）、古元古界荆山群（2.2～1.9 Ga,Wan et al.,2006;董春艳等,2010）和粉子山群及新元古界蓬莱群，上覆中-新生代地层包括白垩系莱阳群和青山群、古近系五图群和新近系临朐群以及第四系。区内岩浆岩分布广泛，包括少量新太古代变辉长岩、片麻状英云闪长岩，和大量中生代玲珑二长花岗岩和郭家岭花岗闪长岩及中基性脉岩。区内构造活动强烈，发育EW向、NNE向-NE向及NW向断裂构造，尤以NNE-NE向断裂构造为主，其中最大的是郯庐断裂带，存在多期次活动且深切至70 km以下地幔层（沈远超等,2003;王先美等,2008;2010）。该断裂带在中生代以左行走滑张裂运动为主(朱光等,2016)，伴生一系列NNE向次级断裂，包括三山岛断裂带、焦家断裂带和招平断裂带，其次级断裂成为大、中型金矿的控矿断裂（图1b，Fan et al.,2021）。

图1 华北克拉通构造背景及金矿分布图（a,据朱日祥等,2015修改）和胶东矿集区区域地质及金矿床分布图（b,据宋明春等,2015修改）1—第四系；2—白垩纪花岗闪长岩；3—侏罗纪二长花岗岩；4—新太古代变质岩系；5—实测及推测断裂；6—金矿床（直径大者为大-超大型金矿床，直径小者为中小型金矿床）F1—三山岛断裂；F2—焦家断裂；F3—招平断裂Fig.1 Tectonic setting of the North China Craton(NCC)and distribution of major gold deposits(a,modified after Zhu et al.,2015)and regional geologic map showing the distribution of gold deposits in the Jiaodong peninsula(b,modified after Song et al.,2015)1—Quaternary;2—Cretaceousgranodiorite;3—Jurassic monzogranite;4—Neoarchean metamorphic complex;5—Measured and inferred fault;6—Gold deposit(Larger diameter represent large-superlarge gold deposits,small diameter represent medium and small gold deposits)F1—Sanshandao fault;F2—Jiaojia fault;F3—Zhaoping fault

招贤深部金矿受焦家断裂控制，该断裂北起黄山馆，向南经新城、焦家，至平里店，总长27 km，宽80～500 m。断裂总体走向30°，倾向北西，倾角25°～40°，局部较陡可达60°～70°，沿走向及倾向均呈舒缓波状展布，且具明显的膨胀夹缩、分支复合特征，主裂面以灰黑色断层泥（厚约2～40 cm）为标志，显示压扭性特征。断裂带上、下盘发育黄铁绢英岩化变辉长岩质碎裂岩、黄铁绢英岩化碎裂状花岗岩，沿断裂产出著名的焦家、新城、望儿山、河西、上庄等金矿床，总探明储量已突破1400 t（于学峰等,2016）。

2 矿区地质特征

招贤矿区位于焦家断裂带的中段西部，地表距焦家断裂带最近处约1.5 km（图2）。

图2 胶东地区招贤金矿矿区地质图（据于学峰等,2019修改）1—第四系；2—白垩纪郭家岭花岗闪长岩；3—侏罗纪玲珑二长花岗岩；4—新太古代英云闪长质片麻岩；5—新太古代变辉长岩；6—蚀变带；7—断层；8—金矿床；9—勘查区范围；10—勘探线及编号；11—钻孔位置及编号Fig.2 Geologic map of the Zhaoxian gold deposit,Jiaodong peninsula(modified after Yu et al.,2019)1—Quaternary;2—Cretaceous Guojialing granodiorite;3—Jurassic Linglong monzogranite;4—Neoarchean tonalitic gneiss;5—Late Neoarchean metagabbro;6—Alteration zone;7—Fault;8—Gold deposit;9—Exploration area;10—Geological exploration lineand itsnumber;11—Drill hole position and its number

2.1 矿区地质简况

矿区内第四系冲积层、残坡积层、海积层覆盖较严重，基岩主要为新太古代变质岩（英云闪长质片麻岩和变辉长岩）和晚侏罗世黑云二长花岗岩。前者主要分布于焦家断裂带上盘；后者主要分布于焦家断裂带的下盘。区内脉岩主要有闪长玢岩、辉绿玢岩和煌斑岩脉。

控矿断裂为焦家主干断裂，在-2000 m标高深度左右延伸到招贤勘查区深部，钻孔控制其在矿区范围内长约5400 m，宽160～500 m，最大斜深660 m，最大垂深2333 m，走向0°～30°，倾向W-NW，倾角较缓（10°～40°）。主断裂中心发育有连续稳定的主裂面，伴生灰黑色断层泥（厚1～30 cm）。矿后断裂呈近NS向或NNW向展布于变辉长岩体和二长花岗岩体内，碎裂岩带厚0.5～15.0 m，部分被脉岩充填，对矿体有错移，错距小、破坏作用小，对矿体的连续性未造成影响。

焦家断裂控制着矿床的产出，自东向西，依次产出焦家、朱郭李家、寺庄、纱岭和招贤金矿。除了新发现的招贤金矿，前人对其他金矿进行了大量研究，显示金矿主要形成于早白垩世（约120 Ma,Li et al.,2003;Deng et al.,2020b），与古太平洋板块俯冲-后撤作用有关（朱日祥等,2015）。金矿化具有多期、多阶段叠加富集的特点，包括贫矿石英阶段（Ⅰ）、金-黄铁矿-石英阶段（Ⅱ）、金-多金属硫化物-石英阶段（Ⅲ）和石英-方解石阶段（Ⅳ），金主要产于Ⅱ、Ⅲ阶段。氢、氧同位素表明，成矿流体既有岩浆水来源，又有大气水加入（范宏瑞等,2005;卫清等,2015）；碳酸盐中碳同位素和黄铁矿中氦、氩同位素，表明成矿流体为与地幔作用有关的岩浆热液（刘建明等,2003;毛景文等,2005）。

2.2 矿体地质简况

招贤矿区内金矿体主要产于焦家断裂带下盘，呈脉状、透镜状产出，具膨胀夹缩等特点。矿体产状与断裂主裂面基本一致，整体NNE走向，倾向240°～345°，倾角在10°～30°之间变化（图3）。目前共圈定27个金矿体，由上而下，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体群，特征分别为：Ⅰ号矿体群，主要位于断裂带下盘紧靠主裂面的黄铁绢英岩化碎裂岩内，圈定矿体12个，其资源量占估算总量的64.16%；Ⅱ号矿体群位于Ⅰ号矿体群之下，分布于黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩内，圈定矿体6个，其资源量占估算总量的23.34%；Ⅲ号矿体群，位于Ⅱ号矿体群之下，分布于黄铁绢英岩化花岗岩内，圈定矿体5个，其资源量占估算总量的8.65%；Ⅳ号矿体群，赋存于主裂面之上黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和局部分布的黄铁绢英岩化碎裂岩带中，圈定矿体4个，其资源量占估算总量的3.85%。其中，Ⅰ号矿体群中的Ⅰ-1和Ⅰ-2号矿体为区内主矿体，资源量分别占估算总量的29.00%和25.07%，分布范围较广。

图3 招贤金矿320地质勘探线剖面图1—第四系；2—白垩纪花岗闪长岩；3—侏罗纪二长花岗岩；4—新太古代英云闪长质片麻岩；5—绢英岩化花岗岩；6—绢英岩化花岗质碎裂岩；7—黄铁绢英岩化（花岗质）碎裂岩；8—金矿体；9—主断裂面(断层泥)；10—钻孔位置及编号；11—推测断裂Fig.3 Geological cross-section of No.320 exploration line through the Zhaoxian gold deposit 1—Quaternary;2—Cretaceous granodiorite;3—Jurassic monzogranite;4—Neoarchean tonalitic gneiss;5—Granitewith phyllic alterration;6—Granitic cataclasite with phyllic alteration;7—Granitic cataclasite with strong phyllic alterration;8—Gold ore body;9—Main fault(fault gouge);10—Drill hole position and its number;11—Presumed fault

围岩蚀变主要沿焦家断裂构造带发育，包括钾化、硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化。其中钾化主要发育在二长花岗岩内，成面状分布（图4a）；硅化与黄铁绢英岩化与金矿化关系紧密，呈面状或脉状产出（图4b～d）。矿石矿物主要为黄铁矿，少量黄铜矿等（图4e、f）；脉石矿物主要为石英、钾长石、绢云母和方解石，其中，黄铁矿、石英是主要载金矿物。根据控矿构造和热液脉体的相互关系，将热液成矿期划分为石英-黄铁矿阶段、石英-多硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段3个阶段。

图4 招贤深部金矿矿石和围岩蚀变特征a.二长花岗岩发生钾长石化，被晚期硫化物-石英脉切穿；b.二长花岗岩发育面状和脉状硅化；c.二长花岗岩被石英-绢云母-硫化物脉切穿，伴生硅化和绢云母化；d.石英-硫化物脉；e.自形黄铁矿及他形黄铜矿；f.黄铁矿被黄铜矿切穿和交代Kf—钾长石；Qtz—石英；Py—黄铁矿；Ccp—黄铜矿Fig.4 Characteristics of the ore and wall-rock alteration from the Zhaoxian gold deposit a.Monzogranitewith K-feldspathization,cut by latepyrite-quartz veins;b.Monzogranite with planar and linear silicification;c.Monzogranitewith phyllic alteration,cut by quartz-serite-sulfideveins;d.Quartz-sulfidevein;e.Euhedral pyriteand anhedral chalcopyrite;f.Pyriteis cut and replaced by chalcopyrite Kf—K-feldspar;Qtz—Quartz;Py—Pyrite;Ccp—Chalcopyrite

3 样品及测试方法

3.1 采样位置和样品特征

本次研究针对招贤金矿深部钻孔富金矿段开展了不同深度的（-1260～-2170 m）采样，包括72ZK01、

88ZK03、88ZK05、104ZK01、120ZK01、120ZK05、152ZK03、152ZK07、184ZK05、288ZK03、320ZK01

等钻孔（图2），合计采集主成矿阶段矿石样品36个（表1，表2），磨制探针片，并开展岩相学观察和电子探针分析。

黄铁矿和黄铜矿是矿石中最主要的金属矿物，含量一般为5%左右，最高达10%，其中，黄铁矿是主要的载金矿物，其含量与金品位呈正相关关系。黄铁矿呈浅黄色，强金属光泽，自形-半自形晶粒状或不规则粒状结构，立方体和五角十二面体晶形均有发育，呈稀疏或稠密浸染状分布于脉石矿物中，或呈脉状填充于裂隙中（图5a、b），粒度介于0.01～2.00 mm，大者可达5 mm以上。黄铁矿依据产出状态和晶形特征，可划分出2种类型：①颗粒大，粒径0.1～0.4 mm，自形-半自形结构，常被黄铜矿交代或胶结；②颗粒小，粒径＜0.1 mm，半自形-他形结构，常与石英伴生，呈脉状分布。矿石中的黄铜矿，黄铜色，强金属光泽，多为半自形或不规则粒状结构，呈浸染状、细脉状分布于黄铁矿裂隙内（图5c、d）。

3.2 电子探针分析

本次测试分析在中国冶金地质总局山东局测试中心进行，使用JEOL（日本电子）JXA-8230型电子探针显微分析仪，测定黄铁矿的主要元素组成。分析条件为15 kV的加速电压，20 nA的探针电流，1～2μm的束斑，0.02%的检出限，分析的元素包括Fe、S、Au、Ag、As、Sb、Co、Pb、Cu和Zn。主量元素（含量大于1%）：峰值积分时间10～20 s，背景积分时间5～10 s，分析精度约1%～2%；微量元素（含量小于1%）：峰值积分时间20～40 s，背景积分时间10～20 s。测试前于矿物样品的测试面镀上一层碳导电膜，测试时，每做一个点，要在相应的电子照片上记录对应的位置。本次分析元素的标准样品为美国SPI矿物，具体如下：As：SPI-19CoAs；Zn：SPI-42Sphalerite；Cu：SPI-14Cuprite；Ni：SPI-36Pentlandite；Co：SPI-19CoAs；Fe：SPI-30Pyrite；S：SPI-30Pyrite；Pb：SPI-24Galena；Sb：SPI-Sb2S3；Ag：SPI-26Ag；Au：SPI-36Au。

4 实验测试结果

4.1 硫化物的主微量元素

招贤金矿硫化物电子探针分析结果见表1。

表1 招贤金矿硫化物电子探针主、微量元素测试结果表Table 1 EPMA major and trace element contents of the sulfides from the Zhaoxian gold deposit

黄 铁 矿 的w(S)=52.227%～54.915%，平 均 值53.552%；w(Fe)=44.749%～47.134%，平均值45.941%；w(S)/w(Fe)=1.14～1.21，平均值1.17；原子个数比S/Fe=1.99～2.11，平均值2.04；化学式FeS1.99～FeS2.11，平均化 学 式 为FeS2.04；w(Cu)=0.001%～0.053%，平 均 值0.022%；w(Zn)=0.002%～0.167%，平均值0.054%；w(As)=0.001%～0.302%，平 均 值0.042%；w(Sb)=0.002%～0.047%，平 均 值0.018%；w(Au)=0.001%～0.048%，平均值0.014%；w(Ag)=0.001%～0.269%，平均 值0.012%；w(Co)=0.010%～0.155%，平 均 值0.066%；w(Ni)=0.001%～0.059%，平均值0.019%；w(Pb)=0.002%～0.12%，平均值0.034%。

黄铜矿中的w(S)=34.282%～35.140%，平均值34.787%；w(Fe)=29.263%～30.268%，平均值29.580%；w(Cu)=33.130%～34.114%，平 均 值33.565%；w(S)/w(Fe)=1.15～1.20，平均值1.18；原子个数比S/Fe=2.01～2.10，平均值2.06；w(Cu)/w(Fe)=1.10～1.15，平均值1.13；原子个数比Cu/Fe=0.96～1.01，平均值0.99；化学 式Cu0.96FeS2.01～Cu1.01FeS2.10，平 均 化 学 式 为Cu0.99FeS2.06；w(Zn)=0.011%～0.107%，平均值0.047%；w(As)=0.011%～0.025%，平 均 值0.018%；w(Sb)=0.006%～0.026%，平 均 值0.015%；w(Au)=0.003%～0.039%，平均值0.022%；w(Ag)=0.007%～0.007%，平均 值0.007%；w(Co)=0.010%～0.077%，平 均 值0.043%；w(Ni)=0.049%；w(Pb)=0.007%～0.031%，平均值0.019%。

4.2 金矿物的主微量元素

招贤金矿金矿物电子探针分析结果见表2。

表2 招贤金矿金矿物电子探针主、微量元素测试结果表Table 2 EPMA major and trace element contents of gold minerals from the Zhaoxian gold deposit

金矿物的w(Au)=55.430%～95.473%，平均值78.155%；w(Ag)=2.908%～44.961%，平均值17.160%；原子个数比Au/Ag=1.16～10.44，平均值4.49；化学式Au1.16Ag～Au10.44Ag，平均化学式为Au4.49Ag。金成色为538～951，平均值794。w(S)=0.076%～2.064%，平 均 值0.587%；w(Fe)=0.505%～5.386%，平 均 值2.006%；w(Co)=0.003%～0.043%，平均值0.023%；w(Ni)=0.003%～0.022%，平 均 值0.015%；w(Cu)=0.089%～0.502%，平 均 值0.232%；w(As)=0.006%～0.022%，平均值0.014%；w(Sb)=0.004%～0.063%，平均 值0.022%；w(Se)=0.002%～0.040%，平 均 值0.016%；w(Bi)=0.541%～1.790%，平均值0.863%。

续表 1Continued Table 1

5 讨论

5.1 金的赋存状态

根据本次电子探针背散射图像观察，招贤金矿床中金矿物形态以角粒状为主，片状、麦粒状次之，枝杈状、浑圆粒状、针状少量。金矿物的赋存状态以裂隙金为主，其次为包体金，金矿物主要分布于黄铁矿裂隙及晶隙中（图5g～i）、少量分布于石英粒间（图5e、f），金矿物粒度介于1～30μm，多数介于5～10μm。

图5 招贤金矿深钻岩芯矿石BSE照片a.自形-半自形黄铁矿；b.半自形-他形黄铁矿，呈脉状产出；c、d.黄铁矿被黄铜矿胶结；e、f.金呈包裹体产于黄铁矿内；g～i.黄铁矿中裂隙金Py—黄铁矿；Ccp—黄铜矿；Au—金矿物Fig.5 BSEimages of ore minerals in deep drill cores from the Zhaoxian gold deposit a.Euhedral-subhedral pyrite;b.Subhedral-anhedral pyrite occurring as vein-shape;c,d.Pyrite was replaced and cemented by chalcopyrite;e,f.Thegold occursin pyriteas inclusions.g～i.Thegold occurs in pyriteasfissure-type Py—Pyrite;Ccp—Chalcopyrite;Au—Gold mineral

根据金和银含量情况，金矿物可分为自然金（Au：Au＞80%、Ag＜20%）、银金矿（Au-Ag：Au 80%～50%、Ag 20%～50%）和金银矿（Au-Ag：Au 50%～20%，Ag 50%～80%）。光学显微镜下由于金矿物颗粒大多数较为细小，难以区分是自然金还是银金矿，而电子探针（EPMA）具有高分辨率，可以有效区分金矿物（刘建中等,2007）。

本次测试对16颗金矿物开展了电子探针（EP‐MA）点分析（表2）。测试结果显示，约50%（8颗）为自然金，50%（8颗）为银金矿。自然金的w（Au）为81.237%～95.473%，平 均 值89.329%，w（Ag）为2.908%～9.392%，平均值5.871%；银金矿中，w（Au）为55.430%～78.543%，平 均 值66.982%，w（Ag）为14.690%～44.961%，平均值28.450%。

招贤金矿中不可见金主要分布于黄铁矿和黄铜矿晶体内。本次测试对102颗黄铁矿开展了电子探针（EPMA）点分析，约38%（39颗）的金低于检测限，剩余的62%（63颗）测得w（Au）为0.001%～0.048%，平均为0.014%，其中，27颗检测w（Ag）为0.001%～0.269%，平均值0.016%；对应的w(Au)/w(Ag)=0.04～36，其中，78%（21颗）的w(Au)/w(Ag)比值大于1，推断不可见金矿物主要为自然金和银金矿为主。同时，对7颗黄铜矿开展了电子探针（EPMA）点分析（表2）。测试结果显示，约43%（3颗）测得w（Au）为0.003%～0.039%，平均值0.022%，对应的银低于检测限，推断金矿物可能以自然金为主；剩余的57%（4颗）金低于检测限。总体而言，不可见金含量较少。

总体而言，招贤金矿中黄铁矿是与金最密切的矿物相，是金的主要载体矿物，少量金赋存在石英中，偶见于黄铜矿内。Au主要有2种赋存形式：一是独立的金矿物，如自然金、银金矿等矿物；二是不可见金即晶格金，以自然金、银金矿等形式赋存于矿物晶格或晶格缺陷中。

5.2 矿床成因指示

前人对胶东金矿成矿物理化学性质研究发现：成矿流体性质与造山型金矿变质流体相似，以中低温（200～400℃）、低盐度w（NaCleq）（0～10%）和高x（CO2）（4%～25%）的含水流体为特征（Groves et al.,2020;Fan et al.,2021）。然而，部分学者结合成矿时代（约120 Ma）、构造背景及同位素特征，推断成矿流体主要来源于岩浆或地幔脱挥发分（朱日祥等,2015;Wang et al.,2021）。本次研究，通过含金黄铁矿成分和金成色分析，尝试为限制成矿流体来源提供新的证据。

5.2.1 黄铁矿成分及其意义

黄铁矿w(S)和w(Fe)的理论值分别为53.45%和46.55%，S/Fe（原子比）=2。在不同成因的实际样品中，黄铁矿中w(S)、w(Fe)与理论标准值存在着不同程度的差异。一般将S/Fe＜2称为硫亏损，S/Fe＞2称为铁亏损。严育通等（2012a;2012b）通过对不同类型金矿中黄铁矿的成分统计，总结出不同类型金矿中黄铁矿的S、Fe平均含量：浅成低温热液型w(S)为52.99%、w(Fe)为46.35%；岩 浆 热 液 型w(S)为52.66%、w(Fe)为45.9%；变质热液型w(S)为52.72%、w(Fe)为46.76%；卡 林 型w(S)为51.03%、w(Fe)为44.86%，并认为浅成低温热液型和岩浆热液型有轻度Fe、S亏损，变质热液型有富集Fe、亏损S的特点，卡林型则有Fe、S重度亏损的特点。

在本次研究的招贤矿区黄铁矿中，w(S)=52.227%～54.915%，平均值53.552%；w(Fe)=44.749%～47.134%，平均值45.941%（表1）；其w(S)、w(Fe)高于浅成低温热液型和卡林型金矿，接近于岩浆热液型和变质热液型。对比岩浆热液型和变质热液型中w(Fe)，招贤矿区黄铁矿w(Fe)更接近岩浆热液型。另外，w(S)/w(Fe)介于1.14～1.21，平均值1.17；原子个数比（S/Fe）为1.99～2.11，平 均 值2.04；化 学 式FeS1.99～FeS2.11，平均化学式为FeS2.04，这些都显示招贤矿区黄铁矿更类似于浅成低温热液型和岩浆热液型金矿。

黄铁矿中的Fe常被其同族元素Co和Ni类质同象置换，Co通常会与Fe成连续类质同象，但Ni则一般倾向于形成不连续的类质同象。高温热液条件下，Co比Ni更易替代Fe2+，故不同成因的黄铁矿Co/Ni值不一样（Yuan et al.,2018），一般沉积型Co/Ni值小于1，变质热液型接近1，岩浆热液型Co/Ni值大于1（王奎仁,1987）。本次研究中，除了XT-112-Py-02和XT-119-Py-01数据中的Co/Ni比值分别为0.8和0.28（表1）外，其他测点获得的Co/Ni比值均大于1（1.14～65.00），落在热液成因区域（图6），且半数的Co/Ni比值大于5，指示黄铁矿的形成与岩浆热液有关。同时，范宏瑞等（2005）对胶东金矿氢、氧、硫等稳定同位素测试表明，金矿的初始流体以岩浆水为主。而碳、氧、氦、氩同位素研究结果显示，岩浆流体可能为地幔去气形成的（张连昌等,2002;刘建明等,2003;毛景文等,2005）。因此，招贤金矿的成矿流体推断主要为地幔去气形成的岩浆热液。

图6 招贤金矿含金黄铁矿Co-Ni图（底图据王奎仁,1987）Fig.6 The Co-Ni diagram of gold-bearing pyrite from the Zhaoxian gold deposit(base map after Wang et al.,1987)

另外，相对于岩浆热液有关的金矿，与加热循环的大气水有关的卡林型金矿更富As（Kusebauch et al.,2019）。尤其是近年来LA-ICP-MS对黄铁矿精细环带和成分分析，揭示金矿成矿阶段从早到晚，w(As)逐渐增高（许杨等,2021），暗示循环的大气水也可能对成矿热液系统有贡献（Zhang et al.,2020）。As是低温元素的一种，其含量会随着大气水与岩浆水混合比例不同而变化，两者的比值越大，w(As)也越高，即大气水的参与越多，w(As)越高(严遇通,2012b)。在本次研究的XT-112-Py-02和XT-119-Py-01数据中，w(As)较高，分别为0.021%和0.077%，而Co/Ni比值小于1，与上文提到的两者分别代表加热大气水和岩浆热液的结论一致。同时，本次研究中大部分Co/Ni比值大于1的黄铁矿w(As)为0.002%～0.160%，表明招贤金矿成矿流体有少量大气水加入。同时，招贤金矿的围岩蚀变主要为黄铁绢英岩化，也表明成矿流体为岩浆水与大气水的混合。总体而言，招贤金矿深部成矿流体以岩浆热液为主，晚期有少量大气水加入。

5.2.2 金的成色及其意义

金的成色是金的纯度和品级的标志，是指自然金或合金中金元素所占质量的分数（李长顺,1995）。关于成色的概念，目前为广大金矿地质工作者所接受的是加拿大金矿地质学者Boyle（1979）的定义，是指在1000重量单位天然合金中金的含量，计算公式如下：金的成色=Au/(Au+Ag+其他微量元素)×1000；各元素的单位是质量分数。

前人研究发现金的成色受控于以下因素（刘儒,1994;郁云妹等,1995;李长顺,1995;张振儒等,1995;1998）：①温度和压力，即形成温度越高、深度越大，金的成色越高，如浅成低温热液带金矿物成色500～700，中深部中温带750～900，深部高温带800～1000；②成矿时代，即成矿时代越老，金的成色越高；③成因类型，即变质热液金矿床中金的成色比沉积变质热液型、岩浆热液及热水型的高，一般为800～900。

本次研究电子探针分析结果显示，招贤金矿床中的金成色为538～951（表2），平均值794，整体较高（图7），指示矿床成矿深度较大，具有中深岩浆热液型金的特点。

图7 招贤金矿金矿物金成色频率图Fig.7 The frequency diagram of gold fineness of gold minerals from the Zhaoxian gold deposit

5.3 深部找矿潜力指示

在深部找矿实践中，如何更好的确定成矿系统中矿体的空间位置是关键科学问题，尤其需要从不同尺度系统开展特定类型矿床的地球化学特征研究。原生异常的识别（如围岩原生晕或构造叠加晕）在探测浅地表矿床方面是相对有效的（李惠等,2015），当矿体到达一定深度后，需要获得全面的深部地球化学信息。成矿元素的富集或贫化可以用元素比值来指向矿体（矿化区）的潜在位置，尤其是成矿作用过程中流体与围岩相互作用形成的金属硫化物。硫化物中微量元素含量及关键元素比值，结合矿化蚀变规律，可以作为诊断性指标来确定矿体的位置。

5.3.1 含金黄铁矿元素含量及比值指示

许多研究者认为胶东金矿中除了壳源流体外，还有幔源流体的贡献，如张连昌等（2002）对胶东金矿中黄铁矿开展He-Ar同位素研究，推断深部有幔源流体贡献；刘建明等（2003）对胶东4类金矿的方解石开展碳、氧、锶、钕同位素研究，亦表明有深部幔源流体贡献；毛景文等（2005）对胶东十几个金矿开展碳、氢、氧、硫同位素研究，也揭示幔源流体的贡献。因此，具有幔源特征的高温元素Co和Ni和壳源特征的低温元素As，具有深部矿体定位的诊断性作用。

李杰等（2020）报道了焦家金矿深部矿体（-600～-1100 m）中黄铁矿的Co/Ni比值介于0.54～1.57，平均值0.99。本次研究发现，招贤金矿深部矿体（-1260～-2170 m）中的黄铁矿Co/Ni比值普遍大于1，较浅部呈周期性波动，总体Co/Ni比值小于40；然而，从-2000 m开始，Co/Ni比值迅速增大，最高值达到63，显示自浅部至深部逐渐变大的趋势。同时，黄铁矿中w(As)随深度增加，总体显示深部变小的趋势，即在浅部显示高值（在-1346 m处，出现w(As)最大值3020×10-6），之后逐渐变低，并呈周期性波动（w(As)总体小于1600×10-6）。相对而言，黄铁矿中的中温元素w(Pb)和w(Zn)并未随着深度明显变化（图8）。综上所述，显然当前探测的矿体处于岩浆热液与大气水混合的区域，并未达到矿体发育的根部，因此推测招贤金矿深部仍具有成矿潜力。

图8 招贤金矿不同深度黄铁矿Co/Ni比值和w（As）、w（Pb）和w（Zn）变化图Fig.8 The variable diagram of the Co/Ni ratio,and w（As）,w（Pb）and w（Zn）of gold-bearing pyrite at different depth from the Zhaoxian gold deposit

5.3.2 金成色变化指示

前人研究表明，金的成色低，金矿床的形成温度低，深度浅；反之，金的成色高，成矿深度大，形成温度高（张振儒等,1995）。如美国怀俄明州狄安娜矿山（高温型），金的成色高达926（1个样品；分析6点）；蒙大拿州（高温热液交代型），金的成色高达977（3个样品；分析16点）；科罗拉多州乔尼（中偏高温型），金的成色为891（1个样品；分析5点）；科罗拉多州的迪西矿为中温型，金的成色为808（1个样品；分析18点）；内华达州环山区金矿属低温型，金的成色为786（5个样品；分析15点）；科罗拉多州皮克金矿属低温型，金的成色为756（3个样品；分析10点）。显然，金的成色与温度和压力存在正相关关系，即浅成低温热液带金矿物成色500～700，中深部中温带750～900，深部高温带大于800（张振儒等,1995）。

焦家成矿断裂带内浅部矿体中金成色较低，以550～750居多（孟繁聪等,1998）；而深部矿体（-2700～-3000 m）中金的成色较高，为658～990，平均值827（孙雨沁等,2020）。这与成矿早期形成相对高成色金，后期形成低成色金的认识基本一致（Fan et al.,2021）。本次研究发现，招贤金矿深部（-1260～-2170 m）金成色为538～951，平均值794，与中国山东浅部“玲珑式”石英脉型金矿床中金的平均成色（761）一致，明显低于深部为“焦家式”蚀变岩型金矿床中金的平均成色（814），尤其是深部矿体的金成色（827）。同时，Fan等（2021）报道在三山岛金矿中，金成色平均值由420 m深的752逐渐增加至2650 m深的870。本次研究获得招贤金矿的金成色具有随深度不断增加的趋势（图9），但并未达到深部金矿体的最高金成色（990），因此，作者推测招贤金矿深部仍具有成矿潜力。

图9 招贤金矿不同深度金成色变化图Fig.9 The gold fineness of gold minerals at different depth from the Zhaoxian gold deposit

5.3.3 深部找矿潜力

招贤矿区金矿体严格受焦家断裂带控制，并显示了较好的深部延伸。同时，深部金矿体的黄铁绢英岩化蚀变稳定发育。本次研究发现，招贤金矿深部矿体（-1260～-2170 m）中的黄铁矿Co/Ni比值普遍大于1，明显高于浅部矿体的比值；而黄铁矿中低温元素w(As)随深度增加，总体显示深部变小的趋势，但是中温元素w(Pb)和w(Zn)随深度增加，并未发生明显的降低。另外，深部矿体金成色不断增加，但并未达到极值。综合构造蚀变特征及黄铁矿元素变化，推断招贤金矿深部仍具有成矿潜力。

2017年，山东省地质科学研究院在招贤矿区320勘探线施工了深钻钻孔（最大深度达到3266.06 m），并在-2700 m处发现厚20 m的金矿体（祝德成等,2018;于学峰等,2019），很好的验证了本次研究的预测。

6 结论

（1）招贤金矿中金赋存状态包括可见金和不可见金，其中以可见裂隙金为主，金矿物包括自然金和银金矿。

（2）招贤金矿中黄铁矿w(S)=52.227%～54.915%，w(Fe)=44.749%～47.134%，化学式FeS1.99～FeS2.11，显示弱富S、轻亏Fe特征，推断可能与岩浆热液有关。

（3）招贤金矿中，由于金成色较高（538～951）和黄铁矿Co/Ni值均大于1（1.14～65.00），推测可能形成于中深岩浆热液。

（4）招贤金矿中随着深度增加，Co/Ni比值总体增加；w(As)总体降低；金成色逐渐增加，推断深部具有成矿潜力。

致谢感谢中国冶金地质总局山东局测试中心王继林在电子探针分析方面提供的帮助。感谢匿名审稿专家对本文提出的宝贵意见和建议，在此表示衷心的谢忱。