胶东三山岛金矿床巨斑花岗岩的形成时代、成因及对金成矿的启示

胶东地区三山岛金矿床的主要赋矿围岩是中生代玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩。通过对三山岛巨斑花岗岩进行岩相学、岩石地球化学和锆石U-Pb同位素年代学等研究,分析其地球化学类型、形成时代、岩浆源区及成因,讨论了成岩与成矿的关系。岩石地球化学特征表明:三山岛巨斑花岗岩的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)和全碱(Na_(2)O+K_(2)O)含量较高;铝饱和指数A/CNK为1.34,属过铝质—钙碱性系列岩石;稀土元素含量较低,轻稀土相对富集,重稀土相对亏损;岩石富集Rb、Sr、和Ba等大离子亲石元素,亏损Ta、Nb、P和Ti等高场强元素;岩石地球化学特征与富钠花岗岩和年轻的TTG(<3 Ga)相似。巨斑花岗岩的锆石U-Pb加权平均年龄为(127.05±0.41)Ma,属于早白垩世郭家岭期花岗岩。岩石中金丰度值较早前寒武纪变质岩系明显降低。综合研究认为,巨斑花岗岩是下地壳酸性岩浆与少量幔源基性岩浆混合作用的结果,形成于太平洋板块俯冲和华北克拉通破坏背景下的伸展构造环境,岩体中的钾长石巨晶是岩浆期后钾化作用的结果;具有较高背景金丰度的早前寒武纪变质基底岩石部分熔融过程中,地球化学元素重新调整,金质被活化、迁移,形成富金流体库,并产生贫金花岗岩;花岗岩快速侵位和地壳强烈隆升产生的拆离断层系统,以及钾化作用导致岩石体积膨胀而破裂,为成矿流体聚集和矿化富集提供了良好的物理圈闭空间。

胶东三山岛金矿中深部成矿流体对比及矿床成因

三山岛金矿位于胶东西北部,属于典型的破碎蚀变岩型金矿。流体包裹体研究表明该矿床为中温、中低盐度H2O-CO2-NaCl±CH4流体;中深部成矿流体对比研究表明,在纵深超过2000m范围内,成矿流体具有较一致的成矿流体介质条件,主成矿均一温度为170～330℃,成矿压力为50～255MPa。H、O、C同位素表明,深源流体参与了成矿作用,很可能是与金矿床伴生的基性幔源岩浆脱水形成的岩浆水,在地壳浅部遭受到大气降水的混合,而S同位素研究进一步揭示了成矿物质具有多源性,矿区浅表在成矿晚期可能受到了表生硫影响而导致δ34S偏高。水岩反应、成矿应力场转变及表面吸附电化学还原反应等导致金沉淀成矿。

山东三山岛金矿床流体包裹体特征及其地质意义

三山岛金矿床位于莱州市三山岛—仓上断裂带内,矿石主要为蚀变岩和含金石英脉2种类型。随着胶东金矿床研究的深入和三山岛金矿资源的不断减少,对三山岛金矿床的成矿作用及深部开发前景问题研究具有更重要的意义。针对上述问题,对三山岛金矿床2种类型矿石的成矿流体特征进行对比研究,认为代表成矿早—中期的蚀变岩型矿石形成于中温(均一温度为325～240℃)、低盐度(2.07%～6.88%)、低密度(0.720～0.868g/cm3)、酸碱性不均匀(pH=3.27～10.43)、以氟化物和氯化物为成矿物质载体的还原性流体;代表成矿中—晚期的含金石英脉型矿石形成于中—低温(均一温度为306～160℃)、低盐度(1.05%～9.73%)、低密度(0.739～0.962g/cm3)、碱性(pH=9.25～9.85)、以氯化物和硫化物为成矿物质载体的还原性流体。成矿流体性质的转变反映了成矿流体处于由比较封闭到比较开放的构造环境的转变期,且成矿流体早期以原生岩浆水为主,后期有变质水、大气降水以及海水的参与作用。三山岛金矿成矿深度为2.5～5km,根据目前的开采深度推算其深部还有一定的资源量可供开发。

胶东三山岛金矿构造控矿规律研究

胶东西北部是我国重要的金矿聚集区,矿床类型以石英脉型和破碎带蚀变岩型为主。发育在三山岛–仓上断裂内部的三山岛金矿床是胶东西北部蚀变岩型金矿的典型代表。最新的勘探结果显示,三山岛金矿在大于2 km的垂深处仍有很好的金矿化,而且三山岛金矿的一个显著特点是主矿体均发育在断裂内部的断层泥之下,断裂的形成和演化对金矿床的形成及矿体的空间分布具有重要的控制作用。作者通过不同尺度的构造分析后发现,在三山岛金矿床形成过程中,区域构造应力场的状态发生过明显的转变,由成矿前的右行张扭,转变为成矿初期的NNW-SSE向挤压左行剪切应力场,三山岛主断裂也在成矿期发生左行挤压逆冲活动,主断裂封闭,主断裂内的断层泥逐渐形成,封堵成矿热液于断层泥之下,形成三山岛矿区大规模的破碎带蚀变岩型矿化。

胶东三山岛金矿床构造-热历史:^(40)Ar/^(39)Ar和裂变径迹年代学制约

胶东金成矿省目前已探明黄金资源储量超过4000t,是世界上最大的花岗岩容矿的单金成矿省之一。三山岛金矿床位于该金成矿省西北部,是产于早白垩世郭家岭型花岗中的世界级金矿床。锆石U-Pb数据表明该矿床内赋矿围岩郭家岭花岗岩侵位于~128Ma,其后郭家岭花岗岩快速冷却并普遍经历了亚固态韧性变形。已有绢云母Rb-Sr数据表明,该矿床大规模金成矿作用和脆性变形发生于约117Ma。本次获取的1件~99Ma白云母^(40)Ar/^(39)Ar年龄揭示了主期成矿后一期微弱的构造-流体活动。4件锆石裂变径迹年龄中相对较老的单颗粒锆石年龄组分90±10Ma说明,该矿床大致于该时间段冷却至锆石裂变径迹封闭温度240±50℃。13件磷灰石裂变径迹年龄分布于69.8±7.2Ma^46.1±4.8Ma之间;8件磷灰石裂变径迹长度集中于13.1±0.2~12.3±0.2μm,并且呈单峰型略带负偏态的分布,说明该矿床大致于70~50Ma单调缓慢冷却通过磷灰石裂变径迹部分退火带125~60℃。最终,该矿床缓慢冷却剥露至现今近地表温度。相对缓慢的成矿后冷却和剥蚀以及新近深部钻探成果说明,三山岛及其周缘金矿床主断裂下盘脆性变形和热液蚀变作用叠加部位成矿潜力巨大,为有利的找矿靶区。

山东莱州三山岛金矿床的构造叠加晕模式研究与深部预测

通过对三山岛金矿床地球化学背景、矿床地球化学特征及构造叠加晕特征的研究,建立了三山岛金矿床的构造叠加晕模式,确定了深部盲矿预测标志,并对三山岛金矿深部进行了预测,提出了4个靶位,部分靶位验证见矿,取得了显著的找矿效果。

三山岛金矿床载金硫化物特征及其地质意义

三山岛金矿床和焦家金矿床虽然均为“焦家式金矿”的典型代表,但两者的矿物共生组合、载金硫化物矿物成分特点、金矿物的成色,以及围岩蚀变类型、强度,矿化阶段的发育情况等都有明显的差异。三山岛金矿床的毒砂、砷黝铜矿含量较高,黄铜矿的Cu/Fe、方铅矿的Pb/S也较高。这些特征与三山岛金矿的多金属硫化物阶段更发育的事实一致,反映了该矿床可能在矿床(或矿体)分带方面表现了比焦家金矿较浅部较外围的特征,这对深部远景具有指示意义。

黄铁矿标型特征对胶东三山岛金矿深部矿化的启示

黄铁矿成因矿物学研究能够为深部成矿潜力评价提供重要信息。三山岛金矿超深钻孔(ZK96-6,2735.70m)揭露该矿床的矿化现象沿着三山岛断裂仍然可以延伸到深部(-2613^-2684m)。为此,针对三山岛金矿深部钻孔岩芯矿化体(-2613^-2684m)开展了黄铁矿成因矿物学研究,以探讨深部黄铁矿标型特征及其对深部成矿的指示意义。对不同阶段黄铁矿的形态标型进行细致观察,利用电子探针和等离子质谱仪对其进行主量和微量元素分析,利用热电仪对其进行热电性分析。研究结果表明:深部矿化体中石英—黄铁矿阶段脉体中的黄铁矿粒度相比其他阶段的黄铁矿更加粗大,指示成矿流体沉淀黄铁矿时处于强过饱和条件,成矿流体中的还原性硫在形成黄铁矿的过程中大量消耗并导致金硫络合物失稳而沉淀。深部金矿体(-2613^-2684m)黄铁矿微量元素含量在(Au+Bi+Cu+Pb+Zn)-(As+Sb+Ba+Ag+Hg)-(Ti+Cr+Co+Ni)三角投图中的位置指示该处矿体属于矿化中部,暗示深部仍有矿化潜力。黄铁矿热电性分析结果显示,P型黄铁矿出现率(P%)与金品位呈正相关关系,指示金和P型黄铁矿共生,该特征可作为深部金矿找矿的依据,同时也暗示着三山岛金矿的深部仍有巨大的找矿潜力。

三山岛断裂在海域北延位置的确定及成矿预测

胶东金矿集中区是中国最重要的黄金基地,三山岛金矿带位于该金矿集中区之胶西北成矿区的西部,近年来深部和海域隐伏区找矿取得重大突破。作为该区域重要的赋矿构造,三山岛断裂带进入海域后向两端延伸位置未能确定。为了查明三山岛断裂在南北两端进入海域后的延展位置,使用海底重力仪开展了海上大比例尺重力测量工作,对其位置进行了推断。在布伽重力异常图上,三山岛断裂表现为规模大、水平变化率大的重力梯级带,在平面上呈"S"形,向北由三山岛金矿延伸入海,向南从新立西延入渤海,跨海后经仓上、潘家屋子东延入渤海。为了确定三山岛断裂带向北东方向穿过三山岛北部海域超大型金矿床后的延展位置,根据重力异常推断的三山岛断裂北延位置,结合该金成矿带地质矿产特征,部署钻孔进行验证。钻孔内主要岩性有中细粒(含黑云母)二长花岗岩、钾化二长花岗岩、碎裂状二长花岗岩、绢英岩化花岗岩等,暗色脉岩有辉长岩及少量黑云母闪长岩、闪长玢岩等,其中暗色矿物黑云母等略具定向排列,脉岩均发生不同程度的蚀变。构造蚀变(矿化)带宽206.25m(876.59~1082.84m),与上盘围岩分界较为清楚,与下盘围岩呈渐变关系,圈定7层矿体,累计厚度28.3m,最厚的单层矿体视厚度16.06m。钻孔位置位于重力梯度变化宽缓的"鼻状区",且空间位置符合等距分布、对应产出、分段富集等分布规律,钻孔中见到多为黄铜矿化、方铅矿、黄铁矿等多金属硫化物矿化,为典型的第一矿集群特征,可以确定该地区继三山岛北部海域470吨超大型金矿发现之后,其北部区域又出现一个很有找矿前景的靶区。

胶东莱州新立金矿床深部三山岛断裂物化探异常特征及找矿靶区预测

三山岛断裂是胶东重要的控矿断裂,自三山岛北部海域至仓上地区,包括新立金矿床在内的多个金矿床受其控制。以往地质勘查资料显示,三山岛断裂在新立金矿床深部2000m以下仍有延深,但深部断裂及矿化蚀变带的形态及找矿靶区尚不清楚。本次选用区内典型剖面0勘探线的CSAMT测深、钻孔原生晕资料,结合已知地质资料综合研究认为,电阻率断面能够客观反映深部断裂带的展布规律,为推测蚀变带赋存形态提供了证据,矿体深部尾晕元素不发育、尾晕和前晕共存、呈反分带等轴向分带及叠加特征,指示深部仍存在盲矿体。本文运用综合物化探方法,综合研究莱州新立矿区深部三山岛断裂带赋存规律,预测一处深部找矿靶区,为今后该地区的深部金矿勘查工作提供参考。

三山岛金矿成矿物质来源及成矿作用探讨

三山岛金矿位于郭家岭幔枝构造北西缘的三山岛-仓上成矿断裂带上。通过对三山岛金矿成矿作用的详细分析,认为金矿的控矿构造三山岛断裂是郭家岭幔枝构造外围拆离滑脱带上发育的反倾向铲状断裂。幔源成矿流体通过幔枝构造轴部韧性剪切带向上迁移,在有利的温度、压力控制下迁移至幔枝构造外围的三山岛断裂带中,当向上迁移还原环境的成矿流体与向下渗透氧化环境的大气降水相遇,便发生强烈的氧化还原反应并最终富集成矿。该文探讨了三山岛金矿床成矿规律,建立了成矿模式,并提出了今后的找矿方向。

基于CSMR的露天坑尾矿库水位设计研究

以山东三山岛仓上金矿露天坑尾矿库为研究对象,在高陡岩质边坡CSMR评分基础上,通过岩石力学饱水实验,对岩石力学参数进行弱化,对尾矿库边坡四个典型剖面处边坡在无水、-100m水位、-50m水位和-40m水位下的CSMR动态评分,将487和503剖面动态CSMR评分与矿坑库水位之间的关系进行指数函数拟合,研究其评分和矿坑库水位之间的动态关系。结果表明:边坡RMR值降低,直接致使CSMR值的降低;487和503剖面的CSMR评分相较于483和507对于水位的上升更为敏感,且487和503剖面在水位的上升过程中,CSMR评分率先跌破40分,使边坡处于不稳定状态;库水位在-48.302m时,边坡487和503剖面发生小规模滑动,与CSMR评分结果一致;边坡在当前-47.643m库水位工况下具有一定的安全性,并据此推算边坡的临界库水位在-42.37m^-40.62m之间。通过对露天矿坑库水位临界值的研究,为矿坑边坡的安全稳定性提供有力依据。

液压在剪性断裂形成中的作用─—以三山岛金矿为例

运用工程断裂力学、莫尔圆图解及有孔隙液压的岩石破裂准则等理论，对山东三山岛金矿区断裂的成因进行了详细的探讨，提出了该区断裂以剪性为主的观，点，这为该区防水工程的设计和深部矿体的开采提供了理论依据。

胶西北三山岛金矿黄铁绢英岩中绢云母^40Ar/^39Ar年龄及其意义

胶西北三山岛金矿床是胶东巨型金成矿省最大的金矿床之一,为了研究其成矿时代,利用绢云母^40Ar/^39Ar测年法测定了三山岛金矿含矿黄铁绢英岩中绢云母结晶年龄。结果表明,三山岛金矿黄铁绢英岩中绢云母^40Ar/^39Ar坪年龄为(118.35±1.21)Ma,反等时线年龄为(118.56±1.37)Ma,认为三山岛金矿的成矿年龄为(118.35±1.21)Ma。其围岩郭家岭花岗岩锆石U-Pb年龄为(127±2)Ma,与金矿成矿年龄相差9Ma。考虑岩浆在深部侵位的缓慢冷却效应不超过10Ma,认为三山岛金矿成矿事件与其围岩郭家岭花岗岩侵入事件关系密切。早白垩世随着岩石圈减薄、地幔物质上涌,地温梯度不断增高,并进一步产生大量热能,导致下地壳重熔或壳幔同熔产生大规模岩浆侵入活动及成矿流体的形成,从而使得岩石圈地幔不断消耗而减薄。在区域构造作用的影响下,壳幔同熔产生的岩浆侵位结晶形成郭家岭花岗岩。随着岩体的隆升,温度的下降,富含金质的多源成矿流体进入构造裂隙系统,并和围岩发生强烈的蚀变交代,使含矿热液的矿质浓度进一步提高,成矿流体在上升过程中有大气降水的加入,进而加速了金质的沉淀,形成一系列的金矿床。

山东三山岛金矿床地质特征及找矿预测

三山岛金矿床产于三山岛—仓上断裂带,属胶东地区典型的超大型焦家—玲珑式金矿。随着资源量的不断减少,有必要对该矿进行成矿远景分析和找矿预测,以便更好地指导深部外围地质找矿工作。在综合分析Ⅰ号矿体空间分布特征和矿石品位厚度变化趋势的基础上,结合区域成矿特点,认为Ⅰ号矿体深部延长>2 000 m,矿体在平面、剖面上均以膨胀狭缩、尖灭再现透镜体形式存在,矿化规模与蚀变岩带水平宽度呈正相关,主控矿断裂下盘存在具有工业价值的含金石英脉型矿体。此外,研究显示Ⅰ号矿体中部矿段(28～40线)深部、北部矿段(40～48线)深部及其以北区域存在具有工业价值的矿体,认为三山岛金矿具有相当可观的资源量,找矿前景较好,值得对其深部外围投入大量工作。

三山岛金矿床流体包裹体研究

三山岛金矿床位于胶东西北部，属于典型的“焦家式”（破碎带蚀变岩型）金矿床。对矿区内主成矿阶段石英中的流体包裹体进行了岩相学、显微测温、氢氧同位素及单个包裹体成分激光拉曼光谱研究。研究表明，矿石中流体包裹体主要有纯CO2单相包裹体、气液二相包裹体和含CO2三相包裹体3种类型；矿石石英中流体包裹体普遍富含CO2；成矿过程中，流体经历了CO2-NaCl—H2O体系的不混溶作用；成矿流体具有低盐度（3．85％～11．60％）、低密度（0．70～0．96g/cm3）的特点；主成矿温度集中为260～320℃，成矿压力范围为70～110MPa，相应（成矿）深度范围为6．78～8．69km。结合流体包裹体氢氧同位素分析认为，三山岛金矿床成矿流体以地幔流体为主，并有少量的岩浆流体。确定矿床成因类型为为幔源流体参与成矿的中温热液脉型金矿床。

胶东三山岛北部海域金矿床石英热释光和晶胞参数特征及其找矿意义

胶东是中国最重要的黄金资源基地之一,近年来深部找矿取得重大突破,特别是在三山岛北部海域发现超大型金矿床。深入研究其成矿规律,对于指导今后的找矿勘探意义重大。笔者应用成因矿物学和找矿矿物学理论,选取该矿床的贯通性矿物石英,对其热释光和晶胞参数特征的时空分布规律及与金矿化的关系进行了系统研究。结果表明:(1)石英热释光曲线以中温单峰、肩峰和不对称双峰为特征。主成矿阶段发光曲线出现中温峰和高温峰的双峰,发光强度大;(2)石英热释光峰位温度、发光强度在垂向上的波动变化与矿石金品位套合较好;(3)石英(Δa_(0)/a_(0))/(Δc 0/c 0)值的变化范围在1.92~3.30,指示微量元素进入石英的方式以填隙为主;(4)随着成矿阶段由早至晚,石英晶胞参数a_(0)和V_(0)逐渐升高,c 0/a_(0)逐渐降低,表明石英的晶胞参数可作为识别其结晶阶段的标识之一;(5)钻孔深部石英热释光峰位温度较高,发光强度波动性较大,峰型呈单峰和肩峰,石英晶胞参数a_(0)、V_(0)仍较大,指示该矿深部仍有较好的找矿前景。

基于三维地震探测的海底矿区地质结构分析

三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山,其对开采技术要求较高,大规模海底开采过程中潜存的安全问题是矿山需解决的首要问题。其中,海底第四系底部黏土隔水层和F1断层泥是阻水的关键部位,这2处隔水层破坏后有可能会造成海水溃入,因此需要探明矿区上覆岩层的地质结构,尤其是黏土隔水层分布情况。经过探索形成了高精度三维地震勘探技术,包括灵活的采集几何,低噪声接收器条件和定量控制等,并在开展新立矿区海底地震勘探中取得了很好的效果。研究表明:在矿区地质勘查中,三维地震勘探方法可在较大深度范围内精细探测浅层与深部的地质结构形态,是一种有效且实用的技术方法;第四系在探测区稳定分布,埋深在8~39m之间,主要表现为西部和北部偏薄,南东方向地层逐渐变深,其中第四系底部的黏土隔水层厚度变化范围为1~11m,分布趋势与第四系基本一致,但在F1断裂附近明显变薄,厚度为2.5~5.0m,并向北西方向逐渐变薄,隔水稳定性变差,对矿床开采具有一定的风险;下覆基岩强、中、弱3层风化带总的厚度变化范围为3~35m,在F1断裂附近风化带明显变厚,厚度为20~35m,是矿区主要的透水结构。高精度三维地震技术首次应用于新立矿区的地质结构探测中,为三山岛金矿海底矿区的安全开采设计提供了数据支持。

胶东三山岛金矿床黄铁矿As富集机制及其对金成矿作用的指示

胶东是中国最大的金矿集区,其金矿成因目前还存在较大争议。作为最重要的载金矿物,黄铁矿显微结构及元素-同位素组成能够很好地示踪成矿物质来源和成矿过程。利用SEM、EPMA和LA-ICP-MS微区原位分析方法对胶东代表性蚀变岩型金矿—三山岛金矿的黄铁矿开展详细的BSE显微结构以及As含量和S同位素耦合关系研究,发现矿区至少存在3种不同结构和As含量的黄铁矿:①含金石英-黄铁矿细脉中具交代残余结构的低As黄铁矿(Py-1),在BSE图像中显示暗色的核部(Py-1a)和亮色的边部(Py-1b),Py-1a和Py-1b的w(As)分别为48×10^(-6)~524×10^(-6)和183×10^(-6)~1134×10^(-6),δ^(34)S值分别为10.4‰~10.8‰和11.6‰~11.9‰;②含金石英-黄铁矿细脉中具韵律环带结构的高As黄铁矿(Py-2),在BSE图像中显示富含矿物包裹体并多孔的核部(Py-2a)以及很少含矿物包裹体的"干净"边部(Py-2b),Py-2a和Py-2b的w(As)分别为0.14%~0.31%和0.47%~0.97%;③含金石英-多金属硫化物细脉中具核边结构且As含量变化大的黄铁矿(Py-3),其核部Py-3a富含黄铜矿、闪锌矿等矿物包裹体并贫As,w(As)仅为1×10^(-6)~10×10^(-6),δ^(34)S值为4.2%~5.8‰,边部Py-3b几乎不含矿物包裹体但富As,w(As)为8877×10^(-6)~17839×10^(-6),δ^(34)S值为7.7%~10.1‰。上述黄铁矿中,从Py-1a到Py-1b,w(As)和δ^(34)S值缓慢升高,可能主要受水岩相互作用的控制;Py-2具韵律环带且核部多孔、多矿物包裹体,指示了较为剧烈的流体沸腾作用;Py-3a和Py-3b具有截然不同的w(As)和δ^(34)S值,指示了外来富As流体的加入。这些过程有利于As和Au的进一步富集,多种形式的富As和Au机制表明胶东金矿存在复杂的矿化过程和物质来源,特别是流体在迁移过程中萃取围岩中的成矿物质不可忽视。

山东莱州三山岛北部海域超大型金矿勘查实践与找矿成果

三山岛北部海域金矿床位于胶东西北部三山岛成矿带北段,是一个严格受断裂控制的超大型破碎蚀变岩型金矿床,矿体全部赋存于滨海海域之下。海域金矿在哪找,怎么找,是困扰海上找矿取得突破的重要难题。在综合分析研究海域金矿成矿规律及矿体空间分布、富集规律与预测找矿潜力的基础上,开展了一次系统的由预查开始直接进入详查的勘查活动。在勘查过程中,采用拼装式插桩海上钻探平台进行海上大规模钻探施工,该钻探平台具有安全稳固、可操作性强、周期短、可施工深孔及质量可靠等优点。海域金矿勘查工作历时2年半,先后取得如下重要成果:(1)提交了目前国内最大规模金矿床和最大金单矿体;(2)首开我国浅海海域金矿勘查的先河,解决了海上金矿勘查的关键技术难题,克服了海域金矿海上勘查难度大的问题;(3)丰富了胶东金矿成矿规律研究内容,有效应用新型找矿方法,对我国今后海底固体矿产勘查具有一定的借鉴意义和勘查示范作用。