胶东大尹格庄金矿床铅同位素地球化学 - 张良 - 图文

1000-0569/2014/030(09)-2468-80ActaPetrologicaSinica岩石学报

胶东大尹格庄金矿床铅同位素地球化学

张良

1

*

刘跃

1

李瑞红

1

黄涛

1

张瑞忠

1，2

陈炳翰

1

李金奎

3

ZHANGLiang1，LIUYue1，LIＲuiHong1，HUANGTao1，ZHANGＲuiZhong1，2CHENBingHan1andLIJinKui3

1.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京1000832.招金矿业股份有限公司，招远2654003.中矿金业股份有限公司，招远265409

1.StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessandMineralＲesources，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China2.ZhaojinMiningIndustryCo.，LTD.，Zhaoyuan265400，China3.ZhongkuangGoldIndustryCo.，LTD.，Zhaoyuan265409，China2014-03-10收稿，2014-05-19改回.

ZhangL，LiuY，LiＲH，HuangT，ZhangＲZ，ChenBHandLiJK.2014.LeadisotopegeochemistryofDayingezhuang

golddeposit，JiaodongPeninsula，China.ActaPetrologicaSinica，30（9）：2468－2480AbstractThegolddepositsoftheJiaodongPeninsuladefinetheChina’slargestgoldprovince.Disseminated-andstockwork-stylegolddeposit，whichaccountsfor90%oftheprovedreservesinJiaodongPeninsula，isthemostimportantdeposittype.Itsgiantsourceofgoldisastrikingandkeyscientificissue.Zhaopingfaultzone，whoseprovedreservesexceed1500tAu，isthelargestfault-metallogenicbeltinJiaodongPeninsula.Dayingezhuanggolddeposit，atypicaldisseminated-andstockwork-stylegolddeposit，whose

provedreservesareabout125tAu，locatedinthecentralpartofZhaopingmetallogenicbelt.Itsexplorationdepthisnearly－800m.NNE-trendingZhaopingfaultandNNW-trendingDayingezhuangfaultarethemainore-controllingstructures.TheZhaopingfault

developsalongthecontactsbetweentheJiaodongGroupandLinglonggraniteandcontrolstheoccurrenceofthegoldorebodiesinDayingezhuanggolddeposit.LinglonggranitelocatesinthefootwallofZhaopingfault.Generally，itunderwentpyrite-sericite-quartz

alterationandhostsmostpartofthegoldorebodies.Wallrocksinthehangingwall，whichunderwentintensivecarbonation，comprisemigmatizationbiotite-plagioclase-granulite，carbonateschistandamphiboliteofArchaeanJiaodongGroup，andgarnet-sillimanite-biotite

schistandbiotiteschistintheLugezhuangFormationofPaleoproterozoicJingshanGroup.Thegoldmineralizationiscloselyrelatedtosericitization，pyritizationandsilication.Thegoldorebodiesarelocatedinthepyrite-sericite-quartzalteredrockandpyrite-sericite-quartzalteredcataclasiteinfootwallofZhaopingfault.Themainmetallicmineralispyrite，followedbygalena，sphaleriteandchalcopyrite.Frequently，pyriteissymbioticwithgalenaandsphalerite.TheNo.IandIIorebodies，locatedinthesouthandnorthoftheDayingezhuangFaultrespectively，accountfor85%oftheprovedreservesinDayingezhuanggolddeposit.ComparingwiththeNo.IIorebody，theNo.Iorebodypossessesmoregalena，sphaleriteandhighersilvergrades.NinesulfidesamplesselectedfromoresofNo.I

15.4663～15.6116and37.858～38.3328respectively.Sixorebodyyield206Pb/204Pb，207Pb/204Pb，208Pb/204Pbof17.2638～17.3585，

204206207

sulfidesamplesselectedfromoresofNo.IIorebodyyieldPb/Pb，Pb/204Pb，208Pb/204Pbof17.2157～17.3286，15.4595～15.5084and37.8900～38.0004respectively.Theyareradiogenicandanomalouslead，whounderwentthreestagesofevolution.Thecrust-mantledifferentiationoccurredatabout3.4GawhenthePbisotopebetweenthelowercrustanduppermantlemixedandformedthenormallead.Atabout0.8Ga，theleadescapedfromthereservoirsofthesecondstage.Thenitmixedwithacertainamountofradiogeniclead.Finally，itwastrappedinthegold-bearingsulfideatca.130Ma.Alltheserevealthatore-formingmaterialmaymainlybederived

fromtheMesozoicremobilizationofmetamorphicrockoftheJiaodongGroup.TheNo.Iorebodyunderwentintensivewater-rockreaction

accompaniedbythemixingofmoresubstanceoftheuppercrust，whenthegolddepositedfromtheore-formingfluidsinthebrittlefaults

ofuppercrust.Incontrast，theNo.IIorebodykeepsmoreinformationabouttheinitialore-formingmaterialsandfluids.

KeywordsLeadisotope；Ore-formingmaterialsource；Ｒemobilization；Dayingezhuanggolddeposit；JiaodongPeninsula

*

本文受国家自然科学基金重点项目（41230311）、国家科技支撑计划课题（2011BAB04B09）和地质过程与矿产资源国家重点实验室开放

课题（GPMＲ201307）联合资助．

1988年生，E-mail：zhangliangcugb@126．com第一作者简介：张良，男，博士生，矿物学、岩石学、矿床学专业，

张良等:胶东大尹格庄金矿床铅同位素地球化学2469

摘要该类型金矿床已探明金矿资源胶东是我国最重要的金矿集区，破碎带蚀变岩型金矿床是其最重要的金矿床类型，

量占全区的90%以上，其巨量金的来源是引人瞩目的关键科学问题。招平断裂带是胶东金矿集区内规模最大的断裂-成矿带，其内已探明金资源量1500余吨，大尹格庄金矿床位于招平金矿带中段，是该金矿带最具代表性的破碎带蚀变岩型金矿床之一，目前勘探深度近－800m，已探明金金属量约125t。NNE向招平断裂带和NWW向大尹格庄断裂是区内主要控矿构造，其中招平断裂带沿胶东群与玲珑花岗岩接触带发育，控制了大尹格金矿床的产出。招平断裂带下盘为玲珑黑云母花岗岩，是金矿床的主要赋矿围岩，普遍发育黄铁绢英岩化蚀变;招平断裂带上盘为太古宇胶东群混合岩化黑云斜长变粒岩、碳酸盐片岩和斜长角闪岩及古元古代荆山群禄格庄组石榴矽线黑云片岩和黑云片岩，发育强烈的碳酸盐化。金矿化与绢云母化、黄铁矿化和硅化关系密切，金矿体赋存在招平断裂带下盘的黄铁绢英岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩中，主要金属矿物为黄铁矿，其次为方铅矿、闪锌矿和黄铜矿，且黄铁矿常与方铅矿和闪锌矿共生。以大尹格庄断裂为界，其南、北两侧分别为Ⅰ号和Ⅱ号矿体，它们是占大尹格庄金矿床探明储量的85%。相对于Ⅱ号矿体，Ⅰ号矿体具有更多的方铅矿和闪锌矿及更高的银含量。I号矿体9件矿石硫化物

206

207

15.4663～15.6116和37.858～Pb/204Pb、Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为17.2638～17.3585、

207

38.3328;II号矿体6件矿石硫化物206Pb/204Pb、Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为17.2157～17.3286、15.4595～15.5084和

37.8900～38.0004，3.4Ga左右壳幔分离，为放射性成因的异常铅，经历了三阶段演化史。其中，铅在地壳下部和上地幔得到充分混合，形成均一的正常铅;0.8Ga左右铅脱离第二阶段储库并与铀钍体系发生分离;其后，这种铅与不同数量的放射性成因铅发生混合，并于约130Ma金成矿时被保留在硫化物等含金矿物中。该金矿床成矿物质很可能主要来自于胶东群变质岩I号矿体中成矿流体与围岩的交换反应作用更强，的再活化，成矿过程中，有更多的上地壳物质进入成矿流体;而II号矿体则保留了更多的深部初始成矿物质与成矿流体的信息。关键词

铅同位素;成矿物质来源;再活化;大尹格庄金矿床;胶东

P597.2；P618.51

资源量1500余吨（Yangetal．，2014）。大尹格庄金矿床位

中图法分类号

1引言

破碎带蚀变岩型金矿是我国最重要金矿类型，占胶东已

于招平金矿带中段（图1），是典型的破碎带蚀变岩型金矿床（陈光远等，1993；Dengetal．，2003a，2009，2011；Yangetal．，2007b，2009a，2014；杨立强等，2013）。20世纪70年代以来，随着深部成矿理论及勘查技术方法发展（杨立强等，2006，2010，2011a，b；YangandBadal，2013；Dengetal．，2014），目前勘探深度该矿床的找矿勘查工作不断取得进展，近－800m，已探明金金属量约125t（Yangetal．，2014）。与找矿勘探的进展相比，该金矿床地质研究程度较低，仅在控2003；李德秀等，2006；高矿构造和矿化空间结构（李卫革等，

2007；潘红伟等，2008）、2000；帮飞等，流体包裹体（沈昆等，2007）和围岩蚀变地球化学（凌洪飞等，2002）等方面江少卿，

开展了相关研究，而对成矿物质来源缺乏必要探讨。为此，论文在进一步查明矿床地质特征的基础上，对不同矿体中矿石的硫化物开展了铅同位素研究，厘定了铅同位素模式年龄，探讨了成矿物质来源和不同矿体矿石硫化物铅同位素组成差异的原因，为进一步揭示其成矿机制提供理论基础。

2013①）。胶东是我国最重探明金矿资源90%以上（邓军等，

要的金矿集区，区内密集分布着招远-莱州、蓬莱-栖霞和牟平-乳山三个金矿区（Dengetal．，2006，2008；Yangetal．，2006；GoldfarbandSantosh，2014；Yanetal．，2014），已探明大型-超大型金矿床数十处，中小型金矿床百余处（杨立强2000，2003；邓军等，2004；王中亮，2012），等，其成矿时间集中于130～120Ma（Guoetal．，2013；Yangetal．，2007a，2014），“区域集中、规模大、富集强度高和成矿期短”的具有特点，然而其巨量金的来源始终是引人瞩目的关键科学问题（Yangetal．，2007a）。

铅同位素组成除受放射性衰变和混合作用影响外，不会在物理、化学和生物作用过程中发生变化，即在矿质运移和沉淀过程中铅同位素组成保持不变（沈渭洲和黄耀生，1987）。而且，黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等硫化物中基本不含U、Th等放射性成因铅的母体放射性元素，硫化物一旦结晶2009）。硫化形成，其铅同位素比值基本保持不变（张静等，物（尤其是黄铁矿）是胶东金矿床的主要载金矿物（Wangetal．，2014；张潮等，2014），其微量元素地球化学研究表明，1993）。铅与金关系密切，具正相关关系（李兆龙和杨敏之，因此，矿石硫化物铅同位素组成是示踪胶东金成矿物质来源最直接、最有效的一种方法。

招平断裂带是胶东金矿集区内规模最大的断裂-成矿带，从南到北横跨矿集区，断续延伸约120km，其内已探明金

2区域地质

区域内前寒武纪地层发育，基底为太古界胶东群和下元

古界荆山群、粉子山群（图1）。胶东群的原岩为超镁铁质-镁Pb同位铁质及长英质火山岩、碎屑沉积岩，其单颗粒锆石U-素年龄为3.4～2.6Ga（裘有守等，1988；Wangetal．，

①

矿化网络结构及深部找矿预邓军等．2013．焦家金矿床构造-测．中国地质大学（北京）

2470ActaPetrologicaSinica30（9）岩石学报2014，

图1Fig．1

2014修编）莱州金矿区地质图（据Wangetal．，招远-GeologicalmapoftheZhaoyuan-Laizhougoldfield（modifiedafterWangetal．，2014）

①-三山岛；②-上庄；③-北截；④-丛家；⑤-郭家岭

Sanshandao；②-Shangzhuang；③-Beijie；④-Congjia；⑤-Guojialing①-

1998）；下元古界荆山群和粉子山群不整合于上太古界胶东群之上，为一套含碳质富铝的泥质碎屑岩和富镁碳酸盐岩建造，形成于2.5～1.9Ga（Wangetal．，1998）。这些前寒武纪基底岩石在1.8Ga左右发生了区域变质作用（Tangetal．，2007；Jahnetal．，2008；Zhouetal．，2008）。上元古界蓬莱群碎屑岩和碳酸盐岩不整合于下元古界荆山群和粉子山群2011）。在胶之上，二者之间缺失中元古界地层（王中亮等，莱盆地中，堆积了中新生代巨厚的陆相碎屑岩和火山岩，整个古生代地层缺失（图1）。

区域内花岗质岩石覆盖了2/3以上的基岩露头，可分为2007；Ma玲珑型、郭家岭型和艾山型等3种类型（Sunetal．，etal．，2014；Wangetal．，2014；图1）。玲珑型花岗岩体以黑云母花岗岩为主，呈NNE向带状分布于焦家断裂与招平断裂之间（图1），被认为是加厚的下地壳（主要是上太古界胶东岩群岩石）部分熔融的产物，没有任何地幔的成分加入

（Zhangetal．，2010；Jiangetal．，2012）；锆石LA-ICPMSU-Pb年代学研究表明其形成于166～149Ma（Jiangetal．，2012；Yangetal．，2012）。郭家岭型花岗岩体由石英二长岩、二长花岗岩和花岗闪长组成，呈近EW向岩株状侵入到玲珑型花岗岩体中（图1），丛家、北自东向西包括郭家岭、ICPMSU-Pb年龄截、上庄和三山岛五个侵入体，其锆石LA-2007；Yangetal．，2012）。最近为132～126Ma（Houetal．，

地质地球化学研究表明，郭家岭型花岗岩体是由胶东基底岩石（主要是上太古界胶东岩群岩石）部分熔融形成的酸性岩浆和新生的基性下地壳部分熔融形成的中性岩浆混合形成，同时岩浆上升过程中受到上地壳（主要是玲珑黑云母花岗2014）。艾山型花岗岩体由二长花岩）的混染（Wangetal．，

岗岩和正长花岗岩组成，呈NE向侵入到玲珑型或郭家岭花2014；图1），ICPMSU-Pb岗岩体中（Yangetal．，其锆石LA-年龄为118～110Ma（Gossetal．，2010）。其中，玲珑型和郭

张良等:胶东大尹格庄金矿床铅同位素地球化学2471

地层为太古宇胶东群和古元古代荆山群禄格庄组变质岩（图2）；其中，太古宇胶东群岩性主要为混合岩化黑云斜长变粒岩、碳酸盐片岩和斜长角闪岩，分布于矿区的东部，招平断裂带的上盘；古元古代荆山群禄格庄组主要由石榴矽线黑云片岩和黑云片岩组成，出露于矿区中、东部（图2）。矿区内花岗岩类出露广泛，分布于招平断裂下盘的大部分地区，岩性主要为玲珑黑云母花岗岩，为大尹格庄金矿床的主要赋矿围岩。此外，矿区内中基性脉岩十分发育，呈NNE向近平行分布于玲珑黑云母花岗岩内（图2）。

矿区内构造以断裂为主，褶皱基本不发育。断裂构造主要有招平断裂带和大尹格庄断裂。其中，招平断裂带沿胶东群与玲珑花岗岩接触带发育，下盘普遍发育黄铁绢英岩化蚀变，上盘具有强烈的碳酸盐化，是大尹格金矿床的主要控矿构造。该断裂在大尹格金矿床内总体走向20°，倾向南东，倾角21°～58°，宽40～78m，最宽达140m，由糜棱岩、碎裂岩、碎斑岩及少量断层泥和角砾岩等组成。大尹格庄断裂走向280°，倾向北东，倾角43°～60°，宽1.8～35m，由碎裂岩、角砾岩及断层泥组成，呈波状弯曲，局部分枝复合；其错断招平断裂，上盘相对向左滑动，水平断距260～300m；显示其成矿晚期左行压扭性特征。此外，大尹格庄断裂上盘的玲珑黑云母花岗岩亦发育黄铁绢英岩化蚀变，表明该断裂至少经历了两期活动。

大尹格庄金矿床金矿化与绢云母化、黄铁矿化和硅化关系密切。金矿体受控于NNE向招平断裂（图2），赋存在其下盘黄铁绢英岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩中，矿石中主要

图22014）Fig．2

GeneralgeologicalmapoftheDayingezhuanggold

deposit（afterYangetal．，2009a，2014）

家岭型花岗岩体内赋存了95%的胶东金资源量，为胶东地区金矿床的主要赋矿围岩（Dengetal．，2003b，2009；Yangetal．，2008，2009b，2014）。

NE向断裂带（图区域构造格架为EW向构造带和NNE-1）。EW向构造带既是燕山运动前基底构造，又是燕山运动以来长期活动的构造系统，其构造形迹是褶皱和韧性剪切带（Dengetal．，2000；邓军等，2010）。NNE-NE向断裂带主要由一系列沿玲珑型花岗岩体和胶东群变质岩接触带发育的NNE-NE向断裂（自西向东依次为三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂）以及发育在玲珑型花岗岩体和郭家岭型花岗岩体NE向断裂节理组成，中的较小规模的NNE-其控制了胶东金2003，2004；杨立强等，2014a，b；矿床的产出（Yangetal．，

2013；张良等，2013；郭林楠等，2014；图1）。王中亮等，

大尹格庄金矿床地质简图（据Yangetal．，2009a，

金属矿物为黄铁矿，其次为方铅矿、闪锌矿和黄铜矿，且黄铁矿常与方铅矿和闪锌矿共生。Ⅰ号和Ⅱ号矿体是大尹格庄金矿床的重要组成部分，占大尹格庄金矿床探明储量的85%（Yangetal．，2014），分别位于大尹格庄断裂的南边和北边。Ⅰ号矿体主要集中于招平断裂下盘60m范围内（图2），走向NE20°，倾向南东，倾角27°～40°，矿体厚2～10m，长450～990m，金品位2～4.06g/t，平均2.69g/t。Ⅱ号矿体亦主要分布于招平断裂下盘60m范围内（图2），倾向南走向NE20°，东，倾角28～53°，矿体厚10～30m，长260～1057m，金品位2.1～3.73g/t，平均2.56g/t。相对于Ⅱ号矿体，Ⅰ号矿体含Zn硫化物，有更高的银含量和更多的Pb、该银矿化在大尹格庄断裂附近增强，而接近招平断裂部位相对较弱。大尹格庄金矿床Ⅰ号矿体含有大量银矿物这一特征使其不同于Ⅱ号矿体和胶东其他金矿床内的金矿体。

4

4.1

铅同位素分析

样品采集及分析方法

本研究在大尹格庄金矿床不同中段内系统采集了15件

3矿床地质

其内出露大尹格庄金矿床位于招平断裂带中段（图1），

I号和II号矿体的矿石样品用于铅同位素分析。其中，9件矿石采自I号以金为主的含银矿体；6件矿石采自II号单金矿体。样品经粉碎、过筛，在双目镜下挑选40～60目、纯度