胶东旧店金矿床赋矿岩浆岩岩石成因及其地质意义*

2023-03-08 12:11李经纬邱昆峰马明刘文龙黄雅琪魏瑜吉薛宪法
岩石学报 2023年2期
关键词:胶东锆石岩浆

李经纬 邱昆峰 马明 刘文龙 黄雅琪 魏瑜吉 薛宪法

胶东地区是我国最重要的金矿集区,已探明金资源量5000余吨,同时也是环太平洋成矿系统的重要组成部分(Dengetal., 2020b; Zhangetal., 2020a; Fengetal., 2020; Jiangetal., 2020; Qiuetal., 2023a)。胶东金矿床的成矿模式显著区别于世界范围内其他典型造山型金矿床,因而被视为一种独特的矿床类型(范宏瑞等, 2005; 邓军等, 2006; Dengetal., 2011, 2019; Songetal., 2012; 宋明春等, 2014, 2015; 杨立强等, 2014; Lietal., 2015; Caietal., 2018)。现有研究表明,在侏罗纪时期中国东部正处于由华北板块与扬子板块碰撞向太平洋板块俯冲于欧亚板块转换的大地构造背景(宋明春等, 2020; Dengetal., 2015; Qiuetal., 2023b),胶东地区因挤压/伸展转换导致由前寒武纪结晶基底岩系组成的中下地壳减压熔融(Houetal., 2007; Wangetal., 2014),导致金在岩浆中进行初步富集(杨立强等, 2014; 宋明春等, 2020)。侏罗纪到早白垩世古太平洋板块发生俯冲和回撤,导致地幔隆起和软流圈上涌,从而诱发壳幔相互作用(吴福元等,2008),其中成矿流体可能是由富含挥发分的交代地幔在软流圈上涌过程中产生的热能作用下进行脱挥发分作用形成(Goldfarb and Santosh, 2014; Dengetal., 2020a, b; Wangetal., 2022)。幔隆作用造成的地壳拉张和花岗岩的快速抬升促进了伸展断层系统的形成,地壳尺度的断层和地震泵吸作用为成矿流体的驱动和运移提供了适宜的条件(Weatherley and Henley, 2003; Cox, 2016; 宋明春等, 2020),相对较深的成矿深度和缓慢的剥蚀过程利于金矿的完整保存(Dengetal., 2020a)。δ13C和δ18O的研究显示花岗岩在后期水岩反应中具有低温蚀变的趋势,推测可能是流体受到围岩的混染作用所导致的(Dengetal., 2020a),探明赋矿围岩是否对金成矿作用提供物质来源将有助于我们加深对胶东金成矿模式的认识。

旧店金矿床为石英脉型金矿床,位于胶北隆起与胶莱盆地的交界处,招平断裂带的南段,金储量大于30t,赋矿围岩是片麻状二长花岗岩,属于玲珑型花岗岩类。旧店金矿床的矿床类型、围岩岩性以及NE-NEE主控矿构造在胶东地区分布广泛,可以很好的反映胶东金矿床的成矿地球动力学背景、赋矿围岩环境和成矿作用特征的区域性变化,前人针对该矿床矿脉的地质特征、矿物标型和成矿阶段进行了一定的研究(李逸凡等, 2015; 王雪琼, 2016)。然而该矿床的围岩岩石成因和侵位年代等研究报道较少且矿床特征突出,是验证和完善胶东金矿集区成因模式的理想选区。

前人研究发现,在胶东地区晚侏罗世的花岗岩记录了大量岩浆和构造活动的信息,加上其与金成矿作用之间存在密不可分的联系,成为研究大地构造背景和成矿理论的重点对象(Dengetal., 2009; 杨立强等, 2014)。针对晚侏罗世玲珑花岗岩的岩石学、矿物学和地球化学等方面已有大量相关研究,其中对黑云母二长花岗岩类的基本特征和研究现状已有深入的了解(Houetal., 2007; Yangetal., 2018a)。为了填补该矿床研究的空白、探明其赋矿围岩的岩石成因以及查明与金成矿作用之间是否存在直接联系,本研究进行了系统的野外调查,对矿床围岩典型样品进行采集,在前人研究的基础上对围岩中的锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析,确定了岩体侵位年龄以及对应的岩浆活动事件,讨论了岩浆的源区以及对旧店金矿床形成的启示。

1 区域地质背景

胶东地区位于华北克拉通东南缘,苏鲁超高压地体和郯庐断裂带分别为东南与西侧边界(图1;Dengetal., 2011; Fanetal., 2003; Lietal., 2003, 2006)。根据岩石与构造特征,胶东地区可分为胶北地体和苏鲁超高压地体两个构造单元(Zhaietal., 2001),胶北地体由北部的胶北隆起和南部的胶莱盆地组成(何登洋等, 2020)。胶北隆起作为主要的金矿富集区,出露有前寒武纪基底变质岩和中生代侵入岩,且绝大多数大型-超大型金矿床都位于该区。东南部的苏鲁超高压地体则以超高压变质岩和晚中生代花岗岩类为主,此地多发育中-小型金矿,金矿化类型和产出特征具有一定的区域性变化(图1)。

图1 胶东大地构造位置简图(a)和胶东金矿省简明地质图(b)(据Deng et al., 2020b; Qiu et al., 2020修编)

胶北地体的前寒武纪变质岩种类主要为新太古代胶东群和英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)片麻岩,古元古代粉子山/荆山群和新元古代蓬莱群变质-沉积岩序列(Tangetal., 2008; Zhaoetal., 2016)。TTG片麻岩分布在胶北隆起中部,原岩年龄为2.9~1.9Ga(Wangetal., 1998; Lietal., 2006)。粉子山/荆山群在2.2~1.9Ga变质为麻粒岩相,主要由大理岩和片岩组成。蓬莱群局部分布于栖霞地区,主要由板岩、石英岩和大理岩组成,具有低绿片岩相变质作用(陈光远等, 1993; Dengetal., 2015; Wangetal., 2015)。

中生代侵入岩在胶东地区发育广泛(冯岳川等, 2022),根据前人研究可分为:(1)晚三叠世(225~205Ma)花岗岩出露在苏鲁超高压地体中,以碱性的正长花岗岩为主,由俯冲的扬子陆壳板片断裂而引发的岩石圈地幔部分熔融而产生(Chenetal., 2003; 郭敬辉等, 2005; Yangetal., 2005)。(2)晚侏罗世(165~150Ma)玲珑花岗岩侵位到前寒武纪基底,由黑云母花岗岩和次角闪花岗岩组成,含有中生代印支期变质锆石和少量的前寒武纪变质锆石,具有地壳重熔花岗岩的特征(Houetal., 2007; Jiangetal., 2012; Maetal., 2013; Yangetal., 2018a)。(3)早白垩世中期(132~123Ma)由石英二长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩组成的郭家岭花岗闪长岩侵入玲珑花岗岩和前寒武纪基底,岩石学和地球化学指示郭家岭花岗岩由下地壳前寒武纪变质基底岩石部分熔融形成,且侵位的过程可能受到地壳混染作用(Wangetal., 1998, 2014; Zhangetal., 2010; 刘跃等, 2014);早白垩世晚期(120~90Ma)发育碱性花岗岩和高钾中性-铁镁质岩脉,受岩石圈减薄影响该种侵入岩由壳幔物质混合而成,岩浆主要来源于亏损地幔,艾山岩体侵位在苏鲁超高压地体的东北缘(郭敬辉等, 2005; Gossetal., 2010)。

胶东地区整体的区域构造包括EW、NE-NNE和NW-NNW向构造系统,金成矿过程主要受控于NE-NNE断裂(张岳桥和董树文, 2008)。EW向构造主要表现形式为古老基底褶皱及与之伴生的断裂,它们共同组成东西向褶断带。其形成与早中生代华北板块与扬子板块陆陆碰撞造成的南北向挤压作用有关,与大别-苏鲁超高压变质岩同时形成(张长厚等, 2001; 邓军等, 2010; Dengetal., 2019)。NE-NNE向断裂是主控矿构造,常被认为是郯庐断裂带的次级断裂。NE-NNE以35km的间隔平均分布于胶东半岛,自西向东发育由三山岛、焦家、招平、栖霞、牟平-即墨和牟乳断裂带,几乎所有的金矿床都与这些断裂带存在密不可分的关联(杨立强等, 2014; Dengetal., 2018, 2019; Yangetal., 2016; Goldfarb and Santosh, 2014; Groves and Santosh, 2016)。NE向断裂则分布于胶西北地区,规模较小,形成于金成矿作用后的挤压事件(邓军等, 2010; 李洪奎等, 2016),可控制局部晚期银矿化。

2 矿床地质特征

旧店金矿床位于胶北隆起与胶莱盆地的交界处,矿体主要产于招平断裂的下盘次级断裂,已探明金储量大于30t,平均品位4.93g/t(李洪奎等, 2015)。出露地层主要为第四纪的粉砂质粘土层以及荆山群的角闪岩和黑云斜长片麻岩,荆山群地层沿不整合面覆盖在胶东群之上(苏旭亮, 2014)。招平断裂是区内最主要的控矿构造,其NNE向至NE向的次级断裂控制了绝大部分的矿脉展布。NNE向断裂走向NE 15°,倾向SEE,倾角72°~82°;NE向断裂走向NE 30°~40°,倾向NW,倾角65°~85°;NW向断裂走向NW 340°,倾向SW,倾角72°~80°左右(胡冰等, 2021)。矿体主要赋存于玲珑花岗岩系列中的片麻状二长花岗岩,岩体呈岩株状产出,整体呈灰白色,中粒花岗变晶结构,片麻状、块状构造,主要矿物为石英、斜长石、钾长石和黑云母。矿区内共发现大小矿脉20余条,其中1号矿脉为其中规模最大的矿脉之一,沿NE向断续延长约4~5km(图2),总体走向NE 20°~55°,平均在NE 40°左右,倾向NW,倾角60°~80°之间。矿化类型以石英脉为主,赋矿围岩中绢英岩化蚀变强烈,矿体呈透镜状或扁豆状,不连续产于石英脉内。矿石类型以含金硫化物石英脉为主,品位3.52~67.83g/t;主要金属硫化物为黄铁矿,其次为磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿;脉石矿物主要为石英,其次为方解石、绿泥石、钾长石、绢云母等。金主要以细粒金和次显微金的形式赋存在裂隙中,矿物类型主要为银金矿,其次为金银矿和自然金(Sunetal., 2022)。

图2 旧店金矿床地质图(据李洪奎等, 2015修编)

根据脉体穿切关系和矿物共生组合可将旧店金矿床划分为4个成矿阶段(代军治等, 2004; 谢成连等, 2008; Sunetal., 2022)。(Ⅰ)黄铁矿-绢英岩阶段:主要矿物为石英和绢云母黄铁矿呈细粒自形,稀疏浸染状分布在矿石中。(Ⅱ)黄铁矿-石英阶段:主要矿物为石英和中细粒黄铁矿,其中黄铁矿颗粒呈自形。(Ⅲ)石英-多金属硫化物阶段:是金品位最高的阶段,主要矿物有黄铁矿、黄铜矿、菱铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、石英等,主要呈细脉状叠加于以前各阶段之上,从而使得金品位提高。(Ⅳ)石英-碳酸盐阶段:多呈细脉状充填于矿石的晚期构造裂隙中,与金矿化关联较弱。

3 样品采集与分析方法

赋矿玲珑花岗岩体中常发育有碎裂岩带(图3a),主要发育碎裂岩和粘土矿物,断裂性质属张扭性。片麻状构造在露头表面可见(图3b),局部露头处可观察到伟晶岩细脉穿插在中粗粒二长花岗岩中,脉体宽度约6~10cm(图3c),经断层活动产生有断层泥,发育一系列粘土矿物(图3d),局部可观察到绢云母化和黄铁矿化蚀变。在旧店金矿床附近采集4件新鲜的二长花岗岩的样品(图4),坐标为E120°1′09″、N37°01′56″。中粗粒二长花岗岩样品(20JD01、20JD02)呈浅灰绿色,花岗结构,块状构造,岩石中矿物成分主要为斜长石(30%~35%)、钾长石(30%)和石英(20%~25%);弱片麻状黑云母二长花岗岩样品(20JD03、20JD04)呈灰绿色,花岗结构,弱片麻状、块状构造,岩石中矿物成分主要为斜长石(35%~40%)、钾长石(29%~33%)、石英(30%)和黑云母(6%)。

图3 赋矿玲珑岩体野外露头特征

图4 旧店金矿床中粗粒二长花岗岩及黑云母二长花岗岩的标本及其显微岩相学特征

对岩石样品进行清洗,同时对氧化部分进行清除。随后将样品破碎至100目,通过电磁与重液分选,在双目镜下挑选晶型完好、无裂痕和透明度高的锆石。挑选具有代表性的锆石放入环氧树脂靶表面待其固化后打磨抛光制备成锆石样品靶,然后对靶上锆石进行显微镜下的反射光和透射光照相以及阴极发光照相。

锆石U-Pb 年代学分析使用的仪器为美国Thermo Fisher 公司生产的多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),激光器为美国ESI公司生产的NEW WAVE 193nm FX ArF准分子激光器,激光束斑直径为35μm、频率为8Hz。利用193nm准分子激光器对锆石进行剥蚀,以He为载气带出样品池送入Neptune质谱仪进行U-Pb测定。采用GJ-1作为锆石U-Pb定年分析的标样,SRM 610玻璃标样为外标计算锆石U、Th、Pb含量,数据处理采用ICPMSDataCal程序(Liuetal., 2010)和Ludwig的Isoplot(Ludwig, 2003)程序,采用204Pb校正法或Tom Andersen的方法(Andersen, 2002)对普通铅进行校正。Lu-Hf同位素测试采用标样GJ-1作为外标,测试点选择与锆石U-Pb 同位素分析点相同的环带位置,激光束斑直径为50μm,能量密度为10J/cm2,频率为9Hz。具体详细的测试步骤可参见文献(Gengetal., 2017)。上述测试在天津地质调查中心同位素实验室完成。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

所测样品锆石大部分晶体呈柱状晶型,长为100~150μm,宽为50~120μm,锆石内部结构清晰且无裂痕。阴极发光图像观察多数锆石具有核边结构,边部发育震荡环带,具有岩浆锆石的特征(图5a)。对4件样品的锆石进行了123个点的测定,U含量和Th/U比值分别为20×10-6~1714×10-6和0.14~2.25,所测年龄最大值为2541±20Ma,最小年龄为146±1Ma,具体测试结果见表1。其中所测试的70个测试点206Pb/238U年龄值均为谐和年龄,大部分测试点的谐和度在91%~99%之间,部分分析点年龄谐和度较差,可能受中生代时期岩浆事件或变质事件影响导致Pb丢失,17个测试点为继承锆石,206Pb/238U年龄值在200±1.8Ma到2370±22.1Ma不等。绝大多数谐和年龄集中在160Ma左右,频数最高。选取206Pb/238U处于160Ma左右的高谐和度(>95%)测点进行投图(图5),得到4件样品的锆石的206Pb/238U加权平均年龄分别为160.1±1.0Ma(MSWD=5.21,n=10)、161.4±0.4Ma(MSWD=1.60,n=17)、160.7±0.7Ma(MSWD=0.89,n=14)和162.2±0.9Ma(MSWD=2.83,n=11),在误差范围内基本一致。

图5 旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩代表性锆石阴极发光图像、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和图和加权平均年龄

表1 旧店金矿床二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素数据

续表1Continued Table 1测点号ThU(×10-6)Th/U207Pb206Pb207Pb235U206Pb238U207Pb206Pb (Ma)207Pb235U (Ma)206Pb238U (Ma)Ratio1σRatio1σRatio1σAge1σAge1σAge1σ.956780.720.04660.00480.16430.01700.02550.000233228154151621.10881120.790.04620.00350.16310.01230.02530.00026170153111611.112721861.470.04870.00200.16800.00710.02500.00012009815861591.122012050.980.05100.00180.17950.00640.02550.00012397716861621.131271051.210.04780.00380.16560.01290.02510.000187178156111601.141352150.630.04960.00170.17030.00580.02490.00011767816051581.151221970.620.07800.00042.38790.02170.22210.0016114691239712939.1635770.450.15400.00068.29130.14770.38950.006323917226316212129.151221970.620.07800.00042.38790.02170.22210.0016114691239712939.171502330.640.05040.00140.17190.00490.02480.00012136716141581.182133480.610.04960.00110.16960.00380.02480.00011765515931581.191442090.690.05250.00170.17990.00590.02480.00013067916851581.20000.000.10000.00610.34870.01950.02480.00011633114304151581.21671650.410.04690.00190.16260.00650.02510.00014315715361601.221392100.660.05110.00160.17460.00560.02470.00012567016351571.252311731.340.05860.00200.23550.00840.02910.00025508121571851继承锆石.151221970.620.07800.00042.38790.02170.22210.0016114691239712939.1635770.450.15400.00068.29130.14770.38950.006323917226316212129.23652710.240.15180.00054.47040.04440.21360.00212366617258124811.241163900.300.15880.00058.99050.04820.41070.001724437233752218820JD03二长花岗岩,160.4±0.7Ma(MSWD=0.89,n=14).2451000.450.04700.00310.16350.01060.02520.00015014815491611.31001120.890.04770.00320.16460.01080.02510.00028714815591601.4715150.140.04970.00070.17390.00270.02530.00021833016321611.51291480.870.05150.00190.17880.00680.02510.00012658716761601.6000.000.00000.00000.00000.00005.95380.9629------.738440.880.05820.00660.20570.02400.02530.0003539218190201612.81573180.490.04890.00120.17100.00440.02530.00011466216041611.91041360.760.05420.00240.19060.00880.02540.000138910017781621.102097470.280.05010.00040.17520.00150.02540.00011982216411621.11832080.400.05150.00150.17940.00500.02530.00012656516841611.1225580.430.05020.00560.17540.01960.02520.0002211244164171611.1335680.510.03750.00410.14300.01570.02730.0002--136141741.1440690.570.05300.00410.18840.01460.02560.0002328178175121631.15981270.770.04890.00290.17130.01020.02530.000114313316191611.16892820.320.04880.00130.16970.00470.02520.00021396115941601.17481330.360.04680.00210.17640.00790.02730.00023910416571741.186200.290.22250.16710.12730.28580.02660.01472998172112225716992.195973221.850.04780.00090.19110.00380.02900.00021007217831841.201278380.150.04950.00040.16480.00140.02410.00001722015511540.2133460.730.03470.00710.12860.02660.02690.0002--123241712.2251750.680.04890.00320.19700.01310.02910.0002143157183111851.2320420.480.04800.00820.16980.02860.02500.000298363159251591.2418400.440.04850.00840.16480.02690.02380.0003124363155231512.2538860.440.06930.00290.25750.01120.02680.00029068523391711.261111950.570.05140.00150.18070.00510.02550.00012616516941621.272059070.230.04920.00040.17150.00230.02520.0002167-1216121611.2824350.680.07990.01050.28670.03680.02560.00031194256256291632.2935380.920.05650.00680.20850.02470.02610.0002472268192211662

4.2 Lu-Hf同位素组成

图6 旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩锆石εHf(t)年龄分布图(a, 底图据吴福元等, 2007)和年龄频率分布直方图(b)

表2 旧店金矿床二长花岗岩LA-ICP-MS锆石Lu-Hf同位素数据

续表2

5 讨论

5.1 玲珑花岗岩形成年代

针对玲珑花岗岩前人积累了较为丰富的年代学资料,受构造活动与地理跨度等因素的影响,侵位年龄分布在164±2Ma~144±3Ma(苗来成等, 1998; 罗镇宽等, 2002; 郭敬辉等, 2005; 邱连贵等, 2008; 宋明春等, 2020; Wangetal., 1998; Dengetal., 2008; Yangetal., 2012; Lietal., 2019; Wuetal., 2020),指示了晚侏罗世岩浆活动时间较广泛。苗来成等(1998)通过SHRIMP锆石U-Pb定年获得胶东招掖玲珑花岗岩年龄为160~150Ma;Yangetal. (2012)报道两件玲珑花岗岩结晶年龄为159Ma,两件栾家河花岗岩结晶年龄为158~157Ma;Wuetal. (2020)所报道的玲珑花岗岩年龄为156.7±1.3Ma。本次对旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,4件样品的锆石年龄分别为160.1±1.1Ma、160.4±0.7Ma、161±0.4Ma和162.2±0.9Ma,指示围岩中玲珑花岗岩岩体在晚侏罗世形成。本文数据与前人报道结果在误差范围内一致,表明晚侏罗世早期该地区存在一期岩浆作用。

胶东地区晚侏罗世花岗岩类分布广泛,除了西部的玲珑岩体和栾家河岩体外,东部主要发育有文登岩体、昆嵛山岩体、垛崮山岩体和鹊山岩体,岩性以黑云母花岗岩和二长花岗岩为主。其中昆嵛山岩体的锆石U-Pb年龄分析其成岩年代为160±3Ma(张德全等, 1995; 胡芳芳等, 2008),垛崮山岩体的锆石同位素稀释质谱U-Pb法测定的成岩年龄为163±17Ma,文登岩体的锆石U-Pb年龄为158±1Ma(郭敬辉等, 2005; Zhaoetal., 2016; Heetal., 2021),与本研究的玲珑花岗岩体形成年代基本一致,说明旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩属于晚侏罗世岩浆活动事件和大规模成岩作用的重要组成部分。

5.2 玲珑花岗岩岩石成因

前人针对玲珑花岗岩的成因类型和源区存在一定的争议,成因类型方面的观点包括S型花岗岩(Wangetal., 2014)、I型花岗岩(Maetal., 2013)、类埃达克岩(Houetal., 2007; Zhangetal., 2010)以及高Ba-Sr花岗岩(陈衍景等, 2003; 王中亮等, 2014; Fowleretal., 2001)等;源区方面则有新太古代增厚下地壳的部分熔融(Houetal., 2007)、三叠纪扬子板块与华北板块俯冲碰撞导致古元古代-太古代的陆壳部分熔融(Zhangetal., 2010)和太平洋板块俯冲作用诱发太古宙下地壳活化和软流圈上涌,导致华北板块下地壳增厚熔融产生玲珑花岗岩等(Yangetal., 2012)。

前人针对胶东侏罗纪花岗岩的岩石地球化学进行过较多的研究与讨论(张华锋等, 2004;林博磊和李碧乐, 2013; 刘跃等, 2014),研究表明胶东侏罗纪玲珑花岗岩的主量元素显示出高铝低镁的岩石化学特征,岩体碱含量较高显示钙碱性演化趋势以及富集大离子亲石元素和相对亏损高场强元素的地球化学特征。其中Sr、Ba(Sr均值1029×10-6;Ba均值3561×10-6)绝对含量远高于下地壳的平均含量,具有高锶花岗岩的地球化学特征,高Al2O3(15.30%~15.94%),低Y(7.6×10-6)、Rb/Sr比值(0.07)以及弱Eu异常(0.95~1.84)的特点指示了分离结晶作用并不显著。花岗岩中发育的绿帘石指示了岩浆快速上升和深源的成因(张华锋等, 2006),结合Sr-Nd同位素的研究,一般认为玲珑花岗岩由胶北地体含石榴角闪岩的下地壳部分熔融和苏鲁地体三叠纪超高压变质岩和碱性岩套重熔产生(Houetal., 2007; Yangetal., 2018a)。

结合锆石Lu-Hf同位素数据与前人研究,本文认为旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩是古老厚层下地壳部分熔融产生,并经历了岩浆快速上升侵位作用。在侏罗纪板块碰撞和俯冲的活动诱发了前寒武纪变质基底组成的下地壳发生减压熔融(Houetal., 2007; Wangetal., 2014),幔源岩浆的底侵作用和软流圈上涌过程为玲珑花岗岩的形成提供热源,最终在岩浆的运移和侵位作用下形成种类为陆壳重熔型花岗岩的玲珑花岗岩。

5.3 旧店金矿床成因

胶东地区金矿床的形成与赋矿围岩关系密切,杨立强等(2014)通过对胶北隆起、胶莱盆地和苏鲁超高压地体共三个金成矿系统金矿床的矿石、蚀变矿物、玲珑花岗岩、郭家岭花岗岩和基性脉岩的Sr同位素研究发现,矿石、蚀变矿物和黄铁矿的87Sr/86Sr的初始值ISr与玲珑花岗岩有较大范围的重叠,数值整体大于0.710,少部分位于0.708~0.710之间,指示成矿物质以壳源为主,与本文锆石Lu-Hf同位素数据所指示的源区一致。矿石和蚀变矿物整体ISr值与玲珑花岗岩一致,说明成矿物质很有可能与玲珑花岗岩类物质来源相同。另一方面,通过金矿床中δ34S的组成,可以确定硫源区来自胶东群变质基底,与赋矿围岩较大范围的δ34S数值重叠关系也支持赋矿围岩与成矿物质同源的观点,华北克拉通之下的北扬子克拉通的新元古代含金沉积岩在早三叠世俯冲过程中与地幔岩石圈发生交代作用(Chenetal., 2004, 2005),这一过程导致金和具有δ34S的硫同时进入了地幔岩石圈(Dengetal., 2020b)。

前人研究认为,矿石与赋矿围岩之间相似的同位素组成指示了玲珑花岗岩和壳幔作用产生的富金流体一样,是胶东金矿的成矿物质来源之一(杨立强等, 2014; 宋明春等, 2020)。但对于旧店金矿床而言,赋矿玲珑花岗岩和金成矿作用的关系较弱,并不能为成矿提供物质来源。(1)大量的年代学资料表明,玲珑花岗岩的形成集中在160Ma的晚侏罗世,而胶东地区高精度独居石探针片尺度原位的SHRIMP和LA-ICP-MS的U-Pb定年显示,以玲珑为代表的石英脉型金矿床的成矿作用则主要发生在120Ma(Dengetal., 2020b),白云母的40Ar/39Ar和锆石裂变径迹年龄显示130~126Ma发生有两期小规模成矿作用(Yangetal., 2014, 2016)。综上所述,成矿与成岩年龄时间相差40Myr左右,故很难将两者之间相互关联。(2)成矿作用发生时的温度较低,也未发现相关的高温蚀变矿物组合。前人报道胶东含金流体的温度在200~400℃之间(Zhangetal., 2020b),主要成矿阶段的温度为200~300℃(Huetal., 2013; Zhuetal., 2013),而产生玲珑花岗岩的高Sr-Ba岩浆需要1000~1100℃的高温(Peacocketal., 1994; Rapp and Watson, 1995),可以发现成矿阶段温度与岩浆温度相差较多,在岩浆的冷却过程中应当产生700~800℃的高温蚀变矿物组合也并未被发现及报道过。以上两点可以说明玲珑花岗岩与旧店金矿床仅在空间上与矿体有关,岩体和矿床的形成过程并无直接的相关性。玲珑花岗岩并非是矿体的成矿母岩,为旧店金矿床直接供给成矿物质的可能性较小。

考虑构造因素,旧店金矿床受压扭应力的影响主要发育有两组断裂,分别为NE向和NNE向断裂。其中NE向断裂发育程度较高,宽度一般在1~3m之间,局部宽度达55m以上,长度则由几百米至上千米不等。断裂带内及其两侧岩石片理化发育,具压扭性特点,构造带内发育有碎裂岩、黄铁绢英岩、角砾岩、糜棱岩、石英脉等。发达的断裂使得NE向断裂带中金矿化程度极高,旧店金矿床中最大的1号矿脉由此断裂控制。碎裂岩为主的构造利于成矿流体与岩石发生交代作用而形成浸染状蚀变岩型矿体,发达的张剪性断裂则容易形成减压空间,便于成矿流体在其中填充形成石英脉型金矿。

综上,旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩由前寒武纪变质基底的熔融产生的岩浆形成,这一过程可能对基底中的成矿物质具有活化的作用。在华北板块-扬子板块碰撞构造体系向太平洋板块俯冲构造体系的构造背景下,富集地幔和伸展构造诱发了一系列流体-热事件。受构造运动影响旧店金矿床所处地区发育有良好的断裂和应力薄弱部分,利于壳幔相互作用所产生的幔源-岩浆流体填充、渗透和运移进入断裂带中,最终流体减压降温形成旧店金矿床。

6 结论

(1)旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩的锆石LA-ICP-MS年龄高度集中在160Ma附近,指示了该矿床围岩的形成与晚侏罗世岩浆活动事件和大规模成岩作用密切相关

(3)旧店金矿床赋矿玲珑花岗岩受前寒武纪变质基底熔融使相关成矿物质活化,同时板块运动促使其形成了利于成矿流体存储的构造条件,最终形成旧店金矿床。

致谢论文的完成得益于邓军院士的指导。感谢俞良军老师对本文的细致审阅。野外工作得到了山东省第一地质矿产勘查院的帮助和支持;感谢中国地质调查局天津中心分析测试实验室的实验人员在本文实验过程中的支持和帮助。评审专家提出详细的建设性意见提高了本文的质量,特此致谢。

猜你喜欢
胶东锆石岩浆
胶东面塑——花饽饽
俄成功试射“锆石”高超音速巡航导弹
岩浆里可以开采出矿物质吗?
火山冬天——岩浆带来的寒冷
诞生于抗战时期的胶东育儿所
胶东徐福文化旅游的开发利用研究
狰狞的地球
西准噶尔乌尔禾早二叠世中基性岩墙群LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及构造意义
锆石微区原位U-Pb定年的测定位置选择方法
胶东沿海的“妈祖”遗产