胶东大尹格庄金矿成矿流体时空演化及矿床成因:来自流体包裹体、成矿元素和H-O-S-Pb同位素证据

大尹格庄金矿位于招平成矿带中段,是胶东地区典型的构造蚀变岩型金矿床,储量达到超大型规模,但关于该矿床的成因类型尚存在较大争议。在详细野外地质调查的基础上开展了该矿床成因和成矿流体纵向变化特征研究。流体包裹体研究表明,成矿流体为中温、低盐度、中低密度的H_(2)O-CO_(2)-NaCl±CH_(4)体系。从成矿早期到晚期各阶段(Ⅰ~Ⅳ阶段)均一温度和盐度逐渐降低,密度逐渐增加。氢氧同位素组成显示成矿流体早期以岩浆水为主,后期有大气降水的混入,主成矿阶段可能存在流体沸腾作用;黄铁矿硫铅同位素组成表明成矿物质来源于深源壳幔混合岩浆。成矿过程和背景总体与胶东其他金矿床类似,形成于克拉通破坏环境。浅部与深部流体和物质组成的对比研究表明,在垂向纵深范围内成矿流体性质、金银成矿强度和金成色稳定一致,金沉淀具有宽泛而稳定的环境,指示大尹格庄金矿床深部仍然具有很大的成矿潜力和找矿空间。

胶东大尹格庄金矿碳酸盐矿物的特征、物源及其在金成矿过程中的作用

胶东金矿的成因研究一直是矿床学研究的热点,其中金的物质来源与活化、沉淀机制是最受关注的问题之一。大尹格庄金矿位于胶西北地区的招平断裂带中段,是区内典型的超大型破碎蚀变岩型金矿,以存在大量碳酸盐脉而有别于区内其他金矿床,这些热液成因的碳酸盐脉对该矿区Au成矿具有重要作用,因而是破解胶东巨量Au物质来源和成矿机制的良好对象。本研究通过细致的岩相学观察,发现大尹格庄金矿中的碳酸盐矿物主要包括菱铁矿和方解石,以脉状、浸染状存在于黄铁绢英岩型矿石中,其中部分菱铁矿与黄铁矿等金属硫化物共生,其他菱铁矿则与石英共生,方解石则呈浸染状和脉状两种形式产出,菱铁矿和方解石均为热液型碳酸盐矿物。扫描电子显微镜研究表明,在菱铁矿和方解石中均发现有金矿物的存在。Au含量分析结果表明,菱铁矿和方解石是大尹格庄金矿的重要载金矿物,形成于成矿作用的主要阶段。碳酸盐矿物原位微区稀土元素数据也显示出热液型碳酸盐矿物的特征;同位素地球化学数据显示大尹格庄金矿中碳酸盐矿物与胶东地区前寒武纪变质基底中的大理岩明显不同。C-O同位素分析显示,大尹格庄金矿中菱铁矿的δ^(13)CPDB为-5.12‰~-4.82‰,δ^(18)OSMOW为12.13‰~12.80‰,具有明显的幔源特征;而方解石δ^(13)CPDB为-0.64‰,δ^(18)OSMOW为6.21‰,显示出幔源流体在上升过程中受到了一定程度的围岩的影响。金矿中菱铁矿显示轻稀土相对亏损,重稀土相对富集,有轻微的负Eu异常,(87Sr/86Sr)i为0.709842~0.710087,εNd(t)为-18.5~-17.1;方解石的(87Sr/86Sr)i为0.710861,εNd(t)为-12.7,指示形成碳酸盐矿物的CO_(2)流体可能来自于幔源的基性岩浆。结合胶东以及整个华北克拉通中生代地质演化,本文认为胶东巨量金可能来自于富集的岩石圈地幔,成矿物质随这些幔源基性岩浆的活动沿断层等壳内软弱面向上运移,而CO_(2)流体在这个过程中起到了促进作用,并随含金流体最终运移至地壳浅部发生金成矿作用。

胶东大尹格庄金矿床后疃矿区深部矿体定位预测

后疃矿区位于大尹格庄金矿床主矿区外围,属于深边部找矿区段。采用多元信息找矿策略,通过构造地球化学法-伽玛能谱法-多极化电磁测深技术组合,开展后疃矿区深边部成矿预测。完成地表构造地球化学与伽玛能谱测量面积12 km^(2),结合因子分析,厘定后疃矿区构造地球化学找矿标志为Au-Ag-As-Sb组合异常。同时,采用MPMT-18多极化电磁测深系统,完成了L108测线—L136及L80测线多极化电磁测深和异常反演,确定了后疃矿区深部招平断裂的位置。根据构造地球化学测量、伽玛能谱测量与大地电磁测深的异常特征、分布与关联性,结合钻探工程验证的有利程度,共圈定找矿靶区8处。其中,A-1、B-1、B-3、C-2和C-3找矿靶区经钻探工程验证并见矿。

胶东大尹格庄金矿田构造物理化学参量急变带成矿特征

在金属内生矿矿田地质研究中,构造变形岩相既能反映矿田形成的构造应力场特征,又能揭示其地球化学特征和物理化学条件。胶东金矿集中区在全球金矿中独具特色,其金矿储量规模位居世界第三,大尹格庄金矿田是区内特大型金矿田之一。在矿田构造蚀变岩相研究基础上,厘清矿田成矿构造物理化学参量之间的关系,探讨构造作用通过影响矿田成矿物理化学条件驱动金成矿作用问题显得尤为必要。本文选取代表成矿流体成分、温压、性质和成矿构造等条件的构造物理化学参量,采用因子分析法,探讨矿田构造成岩成矿问题。结果显示:流体包裹体成分CO_(2)/H_(2) O、酸碱度(pH)、氧逸度(lgfO_(2))、构造附加静水压力(Ps)、流体包裹体均一温度以及流体包裹体最小压力(Pmin)等参量代表的构造物理化学条件对成矿的影响较大,CO_(2)/H_(2)O、lgfO_(2)、Ps、均一温度、Pmin所代表的成矿流体成分、性质、温压条件及构造作用的影响是正相关的,而pH影响是负相关的;矿田黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和强钾长石化花岗岩带中,构造附加静水压力(Ps)、流体包裹体成分CO_(2)/H_(2) O、氧逸度(lgfO_(2))、流体包裹体最小压力(Pmin)和均一温度均依次呈现先升高再降低的趋势。流体包裹体成分Na^(+)/K^(+)、F^(-)/Cl^(-)参量代表的成矿物理化学条件对于成矿的影响是负相关的,在黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和强钾长石化花岗岩带中,F^(-)/Cl^(-)依次呈现逐渐降低的趋势,Na^(+)/K^(+)则依次呈现逐渐增大的趋势。构造附加静水压力(Ps)能够促使成矿流体从Ps较高的部位向较低的部位运移并沉淀成矿。构造物理化学参量的高低值之间存在构造物理化学界面,金矿体主要位于界面的构造应力松弛部位。

招平断裂带大尹格庄矿区三维地质结构及断裂控矿规律

本文基于大尹格庄矿区264个钻孔资料,建立了矿区三维精细化地质模型,剖析了金矿床三维空间结构,指出了沿断裂构造深部找矿重点地段。三维可视化展现研究区浅部较为零散的矿体在深部连为一体,构成资源量超过200 t的超大型金矿床。对主要矿体开展品位、厚度及断裂构造形态变化的耦合关系表明,矿体存在沿走向、倾向等间距分布、侧伏和斜列分布规律,矿体富集区主要位于断裂沿倾向陡缓交替地段,进一步理清了断裂与金矿的耦合关系,显示了三维模型在深部找矿中的预测作用。

伽玛能谱法在胶东大尹格庄金矿床后疃矿区的找矿应用

大尹格庄金矿床位于招平断裂带中段,为一特大型蚀变岩型金矿床,招平断裂带为主要容矿构造。后疃矿区位于大尹格庄金矿床Ⅱ号矿带外围,是本次伽玛能谱面积测量和Ⅱ号矿带深边部找矿预测的工作区。后疃矿区成矿期张性断裂活动和热液成矿作用在矿体上盘胶东群变质岩围岩中留下了蚀变及钾、铀、钍等放射性元素异常等成矿热液活动痕迹,为伽玛能谱法找矿提供了依据。根据后疃矿区伽玛能谱异常规模、强度、组合特征等,共圈定找矿靶区8处。其中,A-1、B-1、B-3和C-3找矿靶区经钻探工程验证并先后见矿,取得了后疃矿区深边部找矿的重大突破。

顾及构造改造的胶西北大尹格庄金矿床三维成矿预测

矿床在形成后常被构造改造,但现有三维成矿预测中对其关注较少。笔者选择胶东半岛大尹格庄构造蚀变岩型金矿为研究对象,采用基于不规则三角网(TIN)的构造复原方法还原被断裂错断的矿体与控矿断裂的三维结构,开展复原前后的矿化空间/控矿因素对比分析并实现深边部三维成矿预测。结果表明,构造复原方法消除了断裂和矿体被错断产生的空间距离及倾角变化;复原后的矿化分布具有更强的空间自相关性,被错断区域的矿化分布由分散变为连续。此外,相同参数下,复原后的预测模型比复原前模型具有更高的性能,说明对复原后的矿化分布和控矿指标之间的关联关系表达更加显著。因此,顾及构造改造的三维成矿预测有利于预测结果的准确性,可为大尹格庄矿床深部找矿工作提供可靠参考。

胶西北大尹格庄金矿床与夏甸金矿床差异性研究

大尹格庄金矿床和夏甸金矿床均分布于招平断裂中段,但二者在赋矿围岩岩性与化学成分、矿石特征、蚀变岩与蚀变矿物特征等方面存在显著差异。与夏甸金矿床相比,大尹格庄金矿床的招平断裂主裂面断层泥颜色浅,厚度小;玲珑型花岗岩含SiO_(2)、K_(2)O相对较低,含Al_(2)O_(3)、CaO、MgO、TFe_(2)O_(3)相对较高,且少见变质岩残留体;红化蚀变规模和强度较高;金矿化主要产于蚀变的玲珑型花岗岩围岩中,属典型蚀变岩型金矿床,矿石银含量较高,且常见菱铁矿。与大尹格庄金矿床相比,夏甸金矿床的招平断裂主裂面断层泥颜色黑,厚度大;矿体上盘变质岩中见有大理岩夹层;玲珑型花岗岩中常见变质岩残留体;暗灰色矿石中保留有变片麻状构造和变条带状构造,空间和成因上与变质岩关系密切,常见磁黄铁矿化;蚀变岩中见含钨金红石及白钨矿化,局部还见有石英脉型金矿化;黄铁绢英岩中SiO_(2)、Al_(2)O_(3)含量较低,K_(2)O、Na_(2)O、CaO、MgO含量较高,红化蚀变花岗岩中K_(2)O含量低于新鲜玲珑型花岗岩。赋矿围岩岩性差异及对成矿的制约是导致大尹格庄金矿床与夏甸金矿床差异性的关键。根据电化学成矿机制,夏甸金矿床成矿元素主要来自矿体上盘变质岩围岩,而大尹格庄金矿床成矿元素主要有2种来源,即胶东群变质岩和玲珑型花岗岩。

胶东大尹格庄金矿床成矿过程数值模拟及其找矿意义

大尹格庄金矿床的形成涉及到构造变形、流体活动、热量传递和水岩反应等过程的相互耦合作用。利用FLAC3D数值模拟软件,结合现代矿化率概念,开展了大尹格庄金矿床力—热—流—化耦合的数值模拟,以探讨断裂、体积形变与化学过程耦合对金矿体就位的控制作用。研究结果表明:正体积应变、流体汇聚和金析出量(负矿化率)的高值区均位于控矿招平断裂倾角由陡倾向缓倾转换部位以及断裂局部起伏部位,与金矿体的实际空间分布相吻合,反映出成矿流体更多地汇聚、停留在这些部位,并发生强烈的化学反应,引起金的沉淀析出。这种多物理—化学过程在相同部位的耦合可能是控制大尹格庄金矿床形成的关键因素,基于该成矿规律,推测大尹格庄金矿区深部具有较大的成矿潜力。

胶东大尹格庄金矿床构造蚀变分带特征与成矿关系

大尹格庄金矿床是胶西北地区的特大型金矿床,为典型的破碎带蚀变岩型金矿床。研究大尹格庄金矿构造蚀变分带规律,对胶西北地区矿床研究及深部外围找矿有重要意义。通过对大尹格庄金矿床构造蚀变分带特征,以及各带岩石的岩相学、岩石地球化学、构造应力测算的系统研究,揭示大尹格庄金矿构造蚀变成矿的构造地球化学和构造物理化学过程。研究表明,①矿床断裂下盘由远矿围岩到矿体的构造蚀变分带模式为:弱钾化花岗质蚀变岩带→强钾化花岗质蚀变岩带→绢英岩化钾化花岗质蚀变岩带→黄铁绢英岩带(金矿主要发育带);②金矿由远矿蚀变带→黄铁绢英岩带,古构造差应力值呈现由小到大的变化趋势;③由远矿蚀变带→黄铁绢英岩带,Si、Na、Ba、Sr迁出,K、Fe、Cu、Zn、Pb迁入,Au含量不断增加,在未蚀变到弱钾化阶段,元素总体含量变化幅度较小,而在强钾和绢英岩化阶段变化幅度较大。成矿过程中构造应力场与岩石组分迁移具有耦合关系,绢英岩化阶段古构造差应力值较大,岩石破碎产生张性空间,同时元素含量变化幅度大,热液活动强烈,易富集成矿。

胶东大尹格庄金矿床铅同位素地球化学

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,该类型金矿床已探明金矿资源量占全区的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206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为17.2638~17.3585、15.4663~15.6116和37.858~38.3328;II号矿体6件矿石硫化物206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为17.2157~17.3286、15.4595~15.5084和37.8900~38.0004,为放射性成因的异常铅,经历了三阶段演化史。其中,3.4Ga左右壳幔分离,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的再活化,成矿过程中,I号矿体中成矿流体与围岩的交换反应作用更强,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。

胶东大尹格庄金矿床热液蚀变作用

胶东是我国最重要的金矿集区。其中,破碎带蚀变岩型———"焦家式"金矿床是区内最重要的金矿床类型,占胶东已探明金矿资源量的90%以上。大尹格庄金矿床位于胶西北招平断裂带中段,是典型的破碎带蚀变岩型金矿床,区内发育有大规模的绢英岩化蚀变带(宽20~200m)和钾化/红化蚀变带(宽50~300m),蚀变岩型金矿体主要发育在招-平断裂带下盘的绢英岩化蚀变带中。本文在详细的野外地质观测基础上,查清了大尹格庄金矿床蚀变类型及矿物组合特征,针对大尹格庄金矿床Ⅱ号矿体系统采集了不同蚀变类型的岩石样品,进行了岩石元素地球化学分析,运用质量平衡方法讨论了热液蚀变过程中元素迁移规律,初步探讨了大尹格庄金矿床热液蚀变作用过程和金沉淀机制。通过本研究得出:大尹格庄金矿床内主要矿石类型为黄铁绢英岩,以浸染状、细脉状为主要矿化形式。大尹格庄金矿床热液蚀变期在时间上可以划分为:钾化/红化→绢英岩化→黄铁绢英岩化→碳酸盐化。钾化/红化蚀变为成矿前蚀变,在此过程中有少量热液钾长石的形成。在地球化学方面表现为Fe、Cu、Pb和Rb元素带入,Si、Al、Na、Ca、Ba、Sr、Cr等元素带出。同时流体-围岩通过交代反应使金从围岩中释放出来成为高价态离子活化进入成矿流体。绢英岩化和黄铁绢英岩化蚀变为成矿期蚀变,蚀变过程中与矿化有关的Fe、Cu、Pb元素表现为迁入状态,流体运移过程中,热液中的HS^-等组分损失,导致Au(HS)^(2-)络合物失稳分解,Fe^(2+)、Fe^(3+)被消耗形成黄铁矿,同时金大量聚集沉淀,此时完成了金由活化→迁移→沉淀富集成矿过程。

基于勘查数据的胶东大尹格庄金矿床控矿地质因素定量分析

胶东金矿床集中产于伸展构造系统内,常常显示出明显的构造控矿特征,但前人提出的阶梯式成矿模式难以回答哪些构造特征真正控制了金矿床的形成。大数据时代的到来为地质勘查数据的挖掘、成矿规律的探索提供了新的途径。选择胶东地区的大尹格庄金矿床为研究对象,在系统收集勘查资料的基础上,通过空间分析技术对控矿因素的不同特征进行定量表达,进而分析其与金矿化的相关关系。分析结果显示招平断裂带的距离场因素与金品位和金属量均呈双峰分布特征,与大尹格庄金矿床存在的两类矿化相对应,直观反映了不同类型矿石的相对空间位置。断层的坡度与金品位近似呈高斯分布,品位峰值区累积了大量的金属量,暗示了成矿流体更多地在某一特定的坡度范围内汇聚、停留。断裂面的陡缓变化和起伏程度显著地影响了金的富集程度,能够清晰地区分出经济品位的矿石和矿化体并确定矿体的最有利部位。在蚀变带中最强烈的蚀变部位,金的沉淀量急剧增加,暗示蚀变带内相同的部位可能叠加了持续的热液交代或多次成矿作用。控矿因素大数据分析表明,招平断裂面的形态特征是控制大尹格庄形成的关键因素,这种规律可被推广到整个胶东地区的金矿床。

胶东大尹格庄金矿床成矿流体组成

大尹格庄金矿床位于胶东半岛西北部招平断裂带中段,产于断裂带下盘绢英岩化带中。矿区内围岩蚀变发育,主要包括钾长石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化和碳酸盐化,其中硅化、绢云母化、黄铁矿化与金矿化密切相关。根据野外脉体穿插关系和矿物共生组合特点,大尹格庄金矿床金成矿作用从早到晚分为三个阶段：金-石英-黄铁矿阶段（早）、金（银）-石英-多金属硫化物阶段（中）、石英-方解石-黄铁矿阶段（晚）。矿石中石英的爆裂峰集中在330~510℃、240~330℃和160~240℃,分别对应成矿作用的早、中、晚三个阶段。成矿流体总体为中温,富CO2,含CH4、C2H6、H2S等挥发分的流体。NaCl-H2O-CO2图解及较高的C2H6含量,表明成矿流体主要来源于变质流体。各阶段成矿流体中气、液相组成相似,而含量规律性变化。早、中阶段成矿流体中N2含量较低,晚阶段升高,表明从早阶段到晚阶段流体系统逐渐开放,后期有大气降水的加入;从成矿早阶段到晚阶段,Cl-/SO2-4和Na＋/K＋升高,说明成矿流体从早阶段CO2-H2O-K2SO4型逐渐演化为中阶段和晚阶段CO2-H2O-NaCl型;Na＋、Cl-、K＋和SO2-4浓度逐渐降低,指示成矿流体从成矿早阶段到晚阶段盐度降低;H2O/CO2在晚阶段高于早、中阶段,指示流体有可能在中阶段发生了沸腾作用。成矿早阶段具有较高含量的H2S,表明金硫络合物可能是金的一种运移形式;流体类型的演变和沸腾作用可能是导致大尹各庄金矿床金沉淀的重要因素。

基于随机森林算法的大尹格庄金矿床三维成矿预测

大数据及机器学习技术在解决各行各业的复杂非线性关系问题方面已经体现出巨大的优势。本文尝试将随机森林(RF)算法引入三维成矿预测领域来开展研究,以胶东大尹格庄金矿为研究对象,在构建招平断裂(地质体)三维模型的基础上,通过各种空间分析方法提取控制矿体形成的若干控矿地质因素特征值,进而获取成矿空间中控矿地质因素分布值,最后将矿区钻孔立体单元化形成采样数据集并利用RF算法对矿区开展三维矿体定位预测,结果表明:决策树棵数M=800、属性个数K=7是最优参数,能获得总体精度97.32%和kappa系数0.6292的综合分类精度;RF算法的分类精度要优于支持向量机(SVM)算法和多层感知器(MP)算法。RF算法对大尹格庄金矿开展的三维矿体定位预测取得了较好效果,并在矿区深边部预测了7个三维找矿靶区,证明大数据技术在矿产资源定位预测方面具有巨大的应用前景。

山东大尹格庄金矿蚀变岩中矿体分布稳定性的动力学控制参量探讨

元素品位分布的相依性指标——赫斯特指数(Hurst指数)是矿体分布稳定性的动力学控制参量,重标极差(R/S)分析是相依性分析的有效方法。利用R/S分析对胶东大尹格庄金矿黄铁绢英岩内不同勘探线金元素品位系列的Hurst指数计算发现,Hurst指数主要介于0.59至0.89之间,均值为0.75,标准差为0.09,均大于随机行走经验Hurst指数的均值与标准差;计算结果说明元素品位分布存在正相关性,但由于受多种因素影响,其空间分布的相依性具有一定波动。元素品位分布的正相依性显示在特定的地质背景内,矿体连续分布或者间断出现,发育相对稳定,其与大尹格庄金矿的地质事实相吻合。

招平断裂带大尹格庄—后仓段深部矿体定位预测

大尹格庄—后仓测区位于招平断裂带中段之大尹格庄金矿东侧。根据深部探矿目标区的特点和方法的有效性试验,选择构造地球化学测量和大地电磁测深作为深部矿体定位预测的手段。本次地表构造地球化学测量范围约8 km2,在测区中部、东部和西部发现3处成规模的Au元素异常带,结合因子分析,提出Au-As-Hg-Cu-Pb-Zn元素组合异常对应深部成矿流体活跃地段,Au和As元素可作为深部矿体预测的主要标志元素,Cu、Pb、Zn等元素异常更多地反映了多金属硫化物成矿阶段流体活跃的地段,可作为辅助标志。岩、矿石样品电阻率测定显示,与招平断裂带有直接空间关系的富矿石、黄铁绢英岩化蚀变岩及断层泥表现为显著的低阻体,与上、下盘的胶东群变质岩和玲珑花岗岩电阻率值差异明显,为大地电磁测深的有效性提供了依据。根据大地电磁法获得的深部呈串珠状分布的低阻异常,圈定出玲珑花岗岩与胶东群变质岩界线、招平断裂带位置,深部低阻异常中心指示了断裂带局部膨大和成矿有利部位。根据构造地球化学元素组合异常和大地电磁测深电阻率异常的空间分布关系,共圈定找矿靶位8处,钻探工程验证在1 150～1 450 m深度发现了金矿体。

胶西北大尹格金矿床成矿机理:载金黄铁矿标型及硫同位素地球化学约束

胶东是我国最重要的金矿集中区,破碎带蚀变岩型金矿床是区内最主要的金矿床类型,该类型金矿床已探明金资源量占全区的90%以上,其巨量金的来源是引人瞩目的关键科学问题。招平断裂带是该区内规模最大的断裂-成矿带,位于招平金矿带中段的大尹格庄金矿床是该金矿带最具代表性的破碎带蚀变岩型金矿床之一,已探明金金属量约283t。大尹格庄金矿床严格受沿胶东群与玲珑花岗岩接触带发育的NNE向招平断裂带控制,矿体赋存在招平断裂下盘黄铁绢英岩化和碎裂岩化玲珑花岗岩中,主要由Ⅰ号和Ⅱ号矿体组成,其具有相似的矿物组成,矿石主要矿物是绢云母、石英、黄铁矿,次要矿物是钾长石、斜长石、黑云母、方解石、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黝铜矿和自然金、自然银、金银矿、碲银矿等;其中黄铁矿是最主要的载金矿物。根据穿插关系和矿物共生组合,大尹格庄金矿床内成矿作用可划分为4个成矿阶段,分别是黄铁矿-石英-绢云母阶段(I)、石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)和石英-方解石-多金属硫化物阶段(Ⅳ)。各个成矿阶段的黄铁矿的晶体形态标型研究表明,成矿Ⅰ阶段黄铁矿以粗粒自形立方体为主,含有少量五角十二面体;成矿Ⅱ和Ⅲ阶段黄铁矿以细粒五角十二面体为主,且具有更多五角十二面体、八面体和立方体形成的聚形;成矿Ⅳ阶段主要为细粒立方体晶形。不同矿体各个成矿阶段的硫化物的δ^(34)S值集中在4.58‰~7.54‰,具有一定的塔式效应,正向偏离陨石硫,与胶东地区胶东群变质岩、围岩花岗岩类δ^(34)S比较接近,指示大尹格庄金矿床各个成矿阶段的矿石硫源总体一致,与胶东群变质岩和中生代花岗岩间具有继承演化关系。此外,从成矿Ⅰ阶段→Ⅱ阶段→Ⅲ阶段→Ⅳ阶段,大尹格庄金矿床矿石硫化物δ^(34)S呈现出逐渐降低的趋势,反映了成矿过程中物理化学条件的演化趋势:Ⅰ阶段为较高温度(330~350℃)、快速冷却、低过饱和度、低氧逸度和硫逸度的成矿环境;Ⅱ和Ⅲ阶段黄铁矿形成于中-低温(200~300℃)、成矿流体过饱和度高、高氧逸度和硫逸度、缓慢冷却同时物质供应充分的成矿环境;Ⅳ阶段处于较低温度(<200℃)、热液流体过饱和度较低、低氧逸度和硫逸度、同时物质供应不足的成矿环境。

玲珑花岗岩在大尹格庄金矿成矿系统中的作用

大尹格庄金矿产于玲珑花岗岩与胶东群变质岩接触带的招平断裂中,其玲珑花岗岩具有富Si、富Al、贫Mg、富Na、低Y、低Yb、贫HREE、正Eu异常、高Ba、低Ti,较高的Mg#值的地球化学特征,与C型埃达克岩相似。本矿床的形成是玲珑花岗岩反复熔融的结果:玲珑花岗岩是绿岩基底重熔的产物,相当于形成胶东地区金矿床的矿胚;由地壳拉伸减薄所带来的巨大热能使玲珑花岗岩交代上涌的上地幔物质再次融熔,形成热对流系统;巨量的Au质在多期次的构造活动所提供断裂(裂隙)中运移并沉淀。此系统指示招平断裂带深部仍有巨大的找矿空间。

山东招远大尹格庄金矿控矿构造解析与找矿预测

【研究目的】大尹格庄金矿探明(金:283 t,银:397 t)发育于招平断裂带中段,矿区较大的断裂构造有4条:招平断裂、大尹格庄断裂、南周家断裂与南沟断裂,招平断裂带在矿区内呈NNE20°方向延伸,控制金矿体的形态、产状及发育部位。确定断裂构造的运动方向,可以指导大尹格庄金矿外围找矿预测。【研究方法】本文运用构造解析方法,分析了主要断裂构造的运动学特征。大尹格庄断裂、南周家断裂与南沟断裂为成矿后断裂,走向NWW向,倾向NNE,该3条断裂对招平断裂起错动与改造作用,在矿区范围内把招平断裂分割成4段。同样大尹格庄断裂把金矿体切割成两部分,南侧为1号矿体,北侧为2号矿体,在平面上1、2号矿体相距300~500 m,向下部由于矿体产状逐渐变缓,两者水平距离逐渐变大,这说明成矿后断裂为正断层。【研究结果】致使后期断裂北侧的矿体向下运动,也是导致矿体向北东方向侧伏的重要因素之一。【结论】由于南周家断裂与大尹格庄断裂的性质相似,可以推测南周家断裂北侧是重要的找矿靶区。随深度增加,招平断裂下盘的次级断裂构造逐渐发育,平面上表现为与主断裂呈10°~20°的交角,剖面上与主断裂倾向相近,而产状较陡,达45°以上,控制较小的金矿体发育,但品位较高,是大尹格庄金矿下一步找矿的方向。