胶东与白垩纪花岗岩有关的金及有色金属矿床成矿系列.pdf

收稿日期 2013-07-31; 改回日期 2014-07-03 项目资助 山东省地质矿产勘查开发局科研和勘查项目专项资金。 第一作者简介 宋明春1963–, 男, 博士, 工程技术应用研究员, 主要从事矿产勘查、区域地质调查和相关研究。Email mingchuns doi 10.16539/j.ddgzyckx.2015.05.007 卷Volume39, 期Number5, 总SUM148 页Pages828843, 2015, 10October, 2015 大 地 构 造 与 成 矿 学 Geotectonica et Metallogenia 胶东与白垩纪花岗岩有关的金及 有色金属矿床成矿系列 宋明春 1, 宋英昕2, 3, 李 杰4, 李世勇5 1.山东省地质勘查工程技术研究中心, 山东 济南 250013; 2.国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室, 山东 济南 250013; 3.山东省地质科学研究院, 山东 济南 250013; 4.石家庄经济学院 资源学院, 河北 石家庄 050031; 5.山东省物化探勘查院, 山东 济南 250013 摘 要 胶东地区除产出大量金矿外, 还发现有钼、钨、铜、铅、锌等有色金属矿。为了探讨这些不同矿化类型矿床之 间的成生联系, 本文对典型矿床特征、成岩成矿时空关系、成矿物质来源和成矿条件等进行了研究。研究表明, 成岩成 矿时代主要集中在 127.6105 Ma 之间, 物质来源具有壳幔混合源特点。由胶东东部到西部, 表现出金矿床数量渐趋增多, 有色金属矿床及与之相关的花岗岩数量和规模逐渐减少的趋势, 呈现出由伟德山花岗岩内部向外依次出现钼矿、钼钨矿→铜、 银、铅锌、多金属矿→金矿化的特点。金矿赋存于伟德山花岗岩侵位之前的各种围岩中, 包括产于较大规模的缓倾断裂 中的焦家式破碎带蚀变岩型金矿和产于低序次的陡倾裂隙中的玲珑式石英脉型金矿。 有色金属矿成矿显示出“一源、 二岩、 三带、四化”的矿化规律。胶东金及有色金属矿床具有密切的成因联系, 由于形成时的物理化学条件及产出位置的不同, 导致了成矿的差异性; 它们均为燕山期同一阶段岩浆活动的产物, 具有相近的成岩成矿时代, 构成了一套与伟德山花岗 岩岩浆作用有关的热液矿床成矿系列。岩浆作用、流体活动、伸展构造是成矿的关键因素, 在中国东部中生代岩石圈减 薄的构造背景下, 胶东地区大规模岩浆侵位形成的热隆‒伸展构造为成矿提供了有利空间。成矿过程可概述为 由伟德山 花岗岩岩浆分异演化出的流体和幔源流体萃取岩体内部金属元素, 形成斑岩‒矽卡岩型钼矿、钼钨矿、铅锌矿床; 由围岩 中的活化流体、岩浆分异演化流体及幔源流体形成的复合流体, 共同萃取花岗岩内部及围岩中的金属元素, 形成蚀变岩 型、脉型等金矿和脉型多金属矿床。 关键词 金及有色金属矿床; 成矿系列; 伟德山花岗岩; 白垩纪; 胶东地区 中图分类号 P611 文献标志码 A 文章编号 1001-1552201505-0828-016 0 引 言 矿床的成矿系列是指在一定的地质时期和地质 环境中, 在主导的地质成矿作用下形成的, 在时间 上、空间上和成因上有密切联系的一组矿床类型的 组合陈毓川, 1994; 陈毓川等, 2006。 山东省胶东地 区是我国最重要的金矿基地, 已探明的金资源储量 和黄金产量均占全国 1/4 以上。前人对胶东金矿进 行了大量勘查、 研究, 取得了丰硕的研究成果, 也进 行过一定程度的矿床成矿系列及相关研究。如 通 过对矿石成分研究认为, 胶东金矿矿石矿物主要有 黄铁矿、金矿物银金矿、自然金、金银矿、黄铜矿, 其次有雌黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、斑铜 矿等孔庆友等, 2006; 李士先等, 2007; 通过对矿 第 5 期 宋明春等 胶东与白垩纪花岗岩有关的金及有色金属矿床成矿系列 829 床共生规律研究发现, 矿床具有单矿种多类型蚀变 岩型、石英脉型、多矿种Au、Ag同类型组合规律 李宏骥, 2002; 通过对矿床成矿系列研究, 将胶东 金矿划分为中生代燕山期重熔岩浆热液交代型金银 矿床成矿系列, 主要成矿元素为 Au、Ag, 次要成矿 元素有 Cu、Pb、Zn刘玉强等, 2004。 胶东地区还分布有铜、铅、锌、钼等有色金属 矿床, 由于矿床数量少、规模不大, 研究程度低。已 有部分地质工作者在进行区域成矿规律研究、资源 潜力评价时, 将这些矿床作为同一成矿系列来描述, 也有人提出了金及多金属矿成矿系列的认识丁正 江等, 2011。 近年来, 地质工作者加大了胶东地区的找矿力 度。除新探明了一批深部金矿宋明春等, 2010a, 2011a; Song et al., 2014外, 还新发现了威海大邓格 多金属矿、胶南七宝山铅矿、五莲红石岗‒敞沟银铅 锌矿等矿床, 在栖霞香夼铅锌矿、栖霞尚家庄钼矿、 福山王家庄铜矿、五莲七宝山金铜矿等以往探明矿 床的深部和外围探获了新增资源量。随着这些找矿 工作的新进展及矿床成因和成矿时代研究成果的大 量积累, 有必要进一步总结区域成矿规律, 以便有 效指导找矿。本文以矿床成矿系列理论为指导, 在 总结近年胶东地区找矿成果基础上, 深入分析了区 域控矿因素和成矿规律, 研究了不同矿种的成生联 系, 提出了胶东金矿与有色金属矿是与白垩纪伟德 山花岗岩有关的同一成矿系列的新认识。 1 区域地质背景 胶东位于中朝陆块东南部和秦岭‒大别‒苏鲁造 山带东北部, 前者包括胶北隆起和胶莱盆地, 后者 在研究区内称为威海隆起图 1。 1．第四纪松散沉积物; 2．古近纪‒新近纪玄武岩和陆相碎屑沉积; 3．白垩纪火山‒沉积岩系; 4．古‒新元古代变质地层; 5．新元古代含榴辉岩 的花岗质片麻岩; 6．太古宙花岗‒绿岩带; 7．白垩纪崂山花岗岩; 8．白垩纪伟德山花岗岩; 9．白垩纪郭家岭花岗岩; 10．侏罗纪花岗岩以玲 珑花岗岩为主, 少量文登花岗岩; 11．三叠纪花岗岩类宁津所正长岩、槎山正长花岗岩; 12．整合/不整合地质界限; 13．断层; 14．大‒特大 型金矿/中小型金矿; 15． 中小型银矿; 16． 中小型多金属铅锌为主矿; 17． 中小型铜矿; 18． 大型钼矿/中小型钼矿; 19． 金矿集中分布区; 20． 有 色金属矿集中分布区。图中 J．胶西北金矿集中区; Q．栖蓬福金矿集中区; M．牟乳金矿集中区; QF．栖霞‒福山有色金属矿集中区; R．荣成 有色金属矿集中区; a．伟德山岩体; b．三佛山岩体; c．海阳岩体; d．龙王山岩体; e．院格庄岩体; f．牙山岩体; g．艾山岩体; h．南宿岩体。 图 1 胶东地区区域地质和金及有色金属矿分布简图 Fig.1 Sketch map showing the regional geology and distribution of metal mineral deposits in the eastern Shandong Peninsula 830 第 39 卷 胶北隆起主要由前寒武纪变质岩系和中生代花 岗岩类侵入岩组成。前寒武纪变质岩系主要为太古 宙花岗‒绿岩带包括中太古代唐家庄岩群、新太古 代胶东岩群、新太古代栖霞 TTG 质花岗片麻岩套和 中太古代‒新太古代基性‒超基性岩组合和古‒新元 古代变质地层包括古元古代以高铝片岩、大理岩、 含石墨变粒岩为代表的荆山群、粉子山群和中元古 代以变质碎屑岩为主的芝罘群及新元古代浅变质的 蓬莱群。 中生代花岗岩类侵入岩以侏罗纪玲珑花岗岩 为主, 部分为白垩纪郭家岭花岗岩和伟德山花岗岩。 胶莱盆地为白垩纪陆相盆地, 由河湖相碎屑岩 系和基性‒中性‒酸性火山岩组成莱阳群、青山群、 王氏群。 威海隆起前寒武纪变质岩系主要由新元古代含 超高压榴辉岩的花岗质片麻岩荣成片麻岩套组成, 少量古元古代变质表壳岩胶南表壳岩和中元古代 基性‒超基性岩组合。 中生代花岗岩类侵入岩以白垩 纪伟德山花岗岩和侏罗纪玲珑花岗岩为主, 少量三 叠纪花岗岩类宁津所正长岩、 槎山正长花岗岩和白 垩纪崂山花岗岩。 胶东最发育的一组断裂是 NE-NNE 走向断裂, 其次为近 EW-NEE 走向断裂。NE-NNE 向断裂发育 的条数多、密度大, 是胶东金矿的主要控矿构造。 EW 向断裂地表出露比较零星, 连续性较差。 中朝陆 块胶北隆起和秦岭‒大别‒苏鲁造山带威海隆起 的结合带被 NE 向断裂和中生代花岗岩叠加, 大致 位于牟平‒即墨断裂带附近。 2 主要矿床类型和典型矿床特征 2.1 金、银矿床 胶东地区共有金矿床 200 余处, 其中大型以上 金矿 40 余处, 分布于莱州、招远、蓬莱、栖霞、福 山、牟平、乳山等地, 构成胶西北、栖蓬福、牟乳 3 个金矿集中分布区图 1。矿床分布频度、大型矿床 数量均居国内首位, 金矿床具有区域集中、规模大、 富集强度高和成矿期短的特点, 被我国地质学家称 为中生代成矿大爆发或金属异常巨量堆积翟明国 等, 2004。 主要金矿床类型有破碎带蚀变岩型焦家式和 含金石英脉型玲珑式, 此外, 按照矿石主要特征 和控矿构造性质还划分了破碎带石英网脉带型河 西式、石英硫化物脉型邓格庄式、层间滑动构造 带型杜家崖式、蚀变砾岩型发云夼式、盆缘断裂 角砾岩型蓬家夼式等过渡类型金矿床宋明春等, 2014。 蚀变岩型金矿石的工业类型为低硫型金矿石, 含金石英脉型为低‒中硫型金矿石, 石英硫化物脉 型为高硫型金矿石。在地域分布上, 胶西北金矿集 中区以低硫型金矿石为主, 栖蓬福金矿集中区以低‒ 中硫型金矿石为主, 牟乳金矿集中区以高硫型金矿 石为主, 表现为自西向东矿石中硫含量呈增高趋 势。矿床的围岩主要有 早前寒武纪变质岩系、侏 罗纪玲珑花岗岩和白垩纪郭家岭花岗岩, 也有白垩 纪莱阳群底部砾岩发云夼式金矿和白垩纪中基性 脉岩。近年来的研究表明, 不同类型金矿形成于同 一时代、统一的构造背景叶杰等, 2002或属同一构 造‒热液成矿系统张连昌等, 2002a, 是同一构造背 景、同一成因、同一时代形成的产于不同构造部位、 不同围岩条件的不同自然类型宋明春等, 2010b。 流 体包裹体研究表明, 胶东金矿床的成矿流体为中‒ 低温、中压、低‒中等盐度赵宏光等, 2005; 申萍等, 2004, 说明胶东金矿主要为中‒低温热液金矿。 金矿 床受控于区域较大断裂和其次级张裂隙、层间滑动 带、盆缘断裂及高角度张性断裂, 成矿期表现为伸 展性质钱建平等, 2011或拆离断层杨喜安等, 2011。 焦家式破碎带蚀变岩型金矿为受断裂构造控制 的金矿宋明春等, 2011b, 一般产于断裂主断面下 盘, 矿床规模大, 矿化连续稳定。 断裂中普遍发育的 断层泥作为障碍层阻隔成矿流体并形成差异的蚀变 矿化带杨林等, 2014。矿床形态简单, 多为大脉状 或饼状。矿石类型单一, 矿石构造主要为细脉浸染 状和网脉状。矿体倾角较缓, 一般不超过 50。是胶 东金矿的主体, 资源储量大于 50 吨的金矿床多是焦 家式金矿床。 玲珑式金矿床的主要特点是 矿床规模以中、 小型为主, 个别大型如玲珑金矿田 108 号脉, 矿体 呈简单的脉状, 多形成矿脉群。金矿床受主干断裂 伴生、派生的低级别、低序次陡倾角断裂控制, 因 而矿体也呈高角度倾斜。 胶东共有银矿床 40 余处, 其中独立银矿仅有 3 处, 与铅、锌、铜矿伴生的银矿 4 处, 其余均为与金 矿伴生的银矿。3 处独立银矿均为陡倾斜脉状矿体, 矿脉受断裂构造带控制。矿石自然类型有 含多金 属硫化物石英脉型和细脉浸染状黄铁绢英岩质碎裂 岩型两种, 矿石工业类型划分为贫硫银矿石和含铅 银矿石两种。招远十里堡银矿的主要围岩为玲珑花 岗岩, 栖霞虎鹿夼银矿的主要围岩是栖霞片麻岩套, 第 5 期 宋明春等 胶东与白垩纪花岗岩有关的金及有色金属矿床成矿系列 831 荣成老横山银矿的围岩是荣成片麻岩套。 2.2 铜矿床 胶东铜矿点较多, 但规模都较小, 达到矿床规 模的独立铜矿仅数处, 其他为以铜为主的铜金、铜 铅锌矿床和金矿、铅锌钼矿中伴生的铜矿。胶东东 部海阳‒乳山‒荣成一带的主要铜矿类型有热液充填 脉型、层控型和矽卡岩型, 胶东西部莱州‒招远‒栖 霞一带的铜矿则多为焦家式、玲珑式和邓格庄式金 矿的伴生铜矿, 胶莱盆地南缘五莲七宝山地区见有 产于在白垩纪隐爆角砾岩中的热液型铜矿。 福山王家庄铜矿表 1位于胶北隆起东北缘烟 台市福山区城西约 6 km 处, 栖霞‒福山有色金属矿 集中区北部, 为山东境内最大的铜矿, 查明铜资源 储量近 30 万吨。 矿体主要赋存于古元古代粉子山群 巨屯组二段和岗嵛组一段大理岩、变粒岩、片岩、 透闪岩中, 共有 20 余个含矿层, 226 个矿体, 其中工 业矿体 40 个。矿体厚度一般 15 m, 最大 30 m。矿 体呈层状、似层状、透镜状, 总体与变质岩层平行 顺层产出, 在含矿层中断续出现, 常见分支复合、 膨 胀夹缩现象。尽管从局部看矿体层控特征明显, 但 分析不同深度的水平断面图发现, 矿体产状与围岩 产状并非完全一致, 在 2040 勘探线区段的200 m 以下深度的矿体, 其走向与地层走向交角在 20左 右。矿区内有较多大致顺层产出的白垩纪石英闪长 玢岩、闪长岩浅成小岩体伟德山花岗岩的浅成相, 这些岩体也常有较明显的矿化, 而且在矿化闪长岩 分布地段其围岩变质地层均发育有相应的矿化。 近 矿围岩普遍发生蚀变, 主要有硅化、钾化、绢云母 化、碳酸盐化等。虽然前人根据产状特征将王家庄 铜矿划归为变质岩层状铜矿层控型, 但从矿床总 体赋存特点、矿化蚀变、矿化与侵入岩的关系等方 面分析, 王家庄铜矿实为大致顺层分布的热液充填 交代型矿床。 海阳一带的热液充填脉型铜矿产于胶莱盆地东 北缘海阳岩体伟德山花岗岩周边白垩纪莱阳群砂 岩和青山群火山岩中, 矿体一般呈脉状、细脉带状, 规模较大的呈透镜状、似透镜状, 主要发育在牟平‒ 即墨断裂带主断裂内及其附近的次级断裂和裂隙带 内。矿体长一般几十米至数百米, 厚不足 1 m 至数 米。矿石中矿石矿物主要有黄铜矿、斑铜矿、黄铁 矿、辉铜矿、方铅矿、铜蓝、孔雀石、褐铁矿等, 脉 石矿物有石英、方解石、长石、重晶石等。围岩蚀 变不甚发育, 主要为硅化、碳酸盐化、绢云母化、 绿泥石化。 2.3 铅锌矿床 以铅锌矿为主的矿床有 8 处, 另有 10 多处为金 银及铜的伴生矿床, 主要分布于栖霞、福山、龙口、 蓬莱、威海、乳山、胶南、安丘等地。主要矿床类 型有斑岩‒矽卡岩型和热液裂隙充填脉型两种。 斑岩‒矽卡岩型铅锌矿的典型代表是栖霞香夼 铅锌矿表 1, 为一中型铅、 锌、 铜、 硫共生矿床, 位 于胶北隆起东北部栖霞城东北约 21 km, 栖霞‒福山 有色金属矿集中区北部。矿床产于白垩纪香夼花岗 闪长斑岩体伟德山花岗岩的浅成相与震旦纪蓬莱 群香夼组灰岩接触带内多在正接触带中, 少量分 布在内、外接触带中。矿化范围宽约 600 m, 长约 1700 m, 延深＞700 m。 已查明 60 余个矿体, 其中主 矿体 4 个。矿体形态复杂, 呈透镜状、脉状、囊状、 似层状。矿化存在明显的分带, 外部为产于外接触 带灰岩裂隙和灰岩捕虏体边缘的矽卡岩铅锌矿带, 中部为产于正接触带矽卡岩中和内接触带蚀变花岗 闪长斑岩中的矽卡岩‒斑岩铜硫矿带, 内部为发育 于内接触带花岗闪长斑岩中的斑岩铜钼矿带。围岩 蚀变作用强烈, 主要有碳酸盐‒绢云母化、钾化、矽 卡岩化绿泥石‒绿帘石矽卡岩、绿帘石‒石榴石矽卡 岩、大理岩化、硅化。 威海产里铅锌矿表 1为热液裂隙充填脉型矿 床, 位于威海隆起中部荣成市区东北约30 km, 伟德 山岩体西北部约 4 km, 荣成有色金属矿集中区西北 部, 为一小型铅锌矿。矿床产于新元古代含超高压 榴辉岩的花岗质片麻岩中的 NNE 走向产里断裂中, 矿体为多金属硫化物石英脉, 呈脉状、 透镜状, 倾角 较陡。共有 3 个矿体, 矿体长 100230 m, 厚 0.76 3.28 m。 2.4 钼钨矿床 已查明资源储量的钼矿产地有 5 处, 钨矿床 2 处, 主要分布于胶东东部的福山、牟平、栖霞、荣 成等地。钼矿除 1 处与钨矿共生外, 其他为独立钼 矿; 钨矿1处为与钼共生矿, 1处为硫铁矿的伴生矿。 钼钨矿床类型为斑岩‒矽卡岩型。 福山邢家山钼钨矿表 1位于胶北隆起东北缘 栖霞‒福山有色金属矿集中区北部, 东距烟台市福 山城区约 2 km, 为钼钨共生矿床, 钼矿资源储量为 大型, 钨矿为中型。矿床产于白垩纪幸福山斑状花 岗闪长岩体伟德山花岗岩与古元古代粉子山群接 触带中, 矿化范围约 13 km2, 主矿体位于外接触带 矽卡岩中。共有钼矿体 107 个, 钨矿体 48 个, 矿体 多呈似层状、透镜状产出, 产状与变质地层大致一 832 第 39 卷 第 5 期 宋明春等 胶东与白垩纪花岗岩有关的金及有色金属矿床成矿系列 833 致, 部分矿体切穿地层, 矿体产状总体比较平缓, 各矿体大致平行排列。钼矿体多而大小差异悬殊, 长 2002200 m, 厚度 1.17185.47 m。 钨矿体长 190 1465 m, 厚度 1.013.3 m。 自幸福山岩体中心向北西 方向, 主要成矿元素具明显分带现象, 即 MoW- WCu-PbZn。围岩蚀变强烈, 种类较多, 在岩体内 部, 以钾长石化、硅化、绢云母化为主; 接触带以矽 卡岩化为主, 硅化、碳酸盐化也很强烈。 栖霞尚家庄钼矿表 1为一中型斑岩型钼矿, 矿 床位于胶北隆起东部栖霞‒福山有色金属矿集中区 南部, 向北西距栖霞市区约 27 km。 矿床赋存于牙山 斑状花岗闪长岩和二长花岗岩体中伟德山花岗岩, 产于 NNW-SSE 向展布的长 3.5 km、宽 1.2 km 的网 状裂隙带内, 控矿裂隙走向有 NNE、NWW 和 NNE 三组。 矿体呈似层状、 透镜状、 饼状, 形态较简单, 共 有23个矿体, 单矿体长约8001000 m, 厚约560 m, 产状比较平缓, 倾角 1025。 矿化具有明显分带性, 由岩体中心向围岩依次出现辉钼矿黄铜矿、 黄铁矿 方铅矿闪锌矿。围岩蚀变主要有钾化、硅化‒绢云 母化、绿泥石化和碳酸盐化。 上述主要矿床特征反映出, 胶东有色金属矿与 白垩纪伟德山期花岗岩形影相伴, 二者必然有渊源 关系, 钼钨矿、铜矿、铅锌矿应当有一致的物质来 源; 赋矿围岩主要有两大类, 即前寒武纪变质岩变 质地层、 花岗质片麻岩和白垩纪火成岩以花岗岩类 为主, 也有中基性火山岩和潜火山岩; 赋矿构造位 置主要有三种, 即侵入接触带、断裂构造带、层间 滑动带; 围岩蚀变主要有四类, 即矽卡岩化、硅化、 钾化、绢云母化。有色金属矿的这些赋存规律简称 为“一源、二岩、三带、四化”规律。 3 伟德山花岗岩及其与金、 有色金属 矿床的时空关系 3.1 伟德山花岗岩及其地质特征 伟德山花岗岩广泛分布于鲁东地区, 总面积约 2600 km2, 是胶东地区中生代分布范围最广的一期 花岗岩。前人在区域地质调查中称之为伟德山超单 元, 划分为 4 个亚超单元、30 个单元, 早期的埠柳 亚超单元主要由闪长岩组成, 其后的阴子夼亚超单 元主要为石英二长岩, 再后的南宿亚超单元均为花 岗闪长岩, 最后期的牙山亚超单元由二长花岗岩组 成。其中二长花岗岩分布面积约占总面积的 51, 石英二长岩类约占 46。伟德山花岗岩常构成规模 较大的复式岩体分布, 研究区主要有伟德山岩体、 三佛山岩体、海阳岩体、龙王山岩体、院格庄岩体、 牙山岩体、艾山岩体、南宿岩体图 1。伟德山岩体 是伟德山花岗岩的典型岩体, 位于威海隆起的中东 部, 由 8 个侵入体单元构成同心环带状分布, 中心 部位为细粒二长花岗岩虎头石单元、 含斑中细粒二 长花岗岩营盘单元和斑状中粒含角闪二长花岗岩 崖西单元, 向外依次出现巨斑状中粗粒含角闪石 英二长岩不落耩单元、 斑状细粒含黑云角闪石英二 长岩大水泊单元、含斑中粒角闪黑云石英二长岩 落西头单元、细粒辉石角闪石英二长岩崮庄单 元、 中粒含辉石角闪石英二长闪长岩埠柳单元图 2。 伟德山花岗岩岩石化学成分显示了 I 型花岗岩 特点和钙碱性岩演化特征, 稀土配分型式显示为轻 稀土富集 Eu 亏损型, 微量元素特征指示其属高 Ba 花岗岩类。δ18O 在1.3‰8‰之间, 属低‒正常类 型 δ18O 花岗岩类宋明春和王沛成, 2003。 花岗岩中 普遍发育指示地幔来源的暗色包体。因此, 伟德山 花岗岩为壳幔同熔型花岗岩。 3.2 成岩、成矿时代 胶东中生代岩浆岩非常发育, 形成大量侵入 岩、火山岩和脉岩。侵入岩和脉岩广泛分布于胶北 隆起和威海隆起, 火山岩主要分布于胶莱盆地青山 群。 除少量花岗岩形成于三叠纪宁津所正长岩、槎 山正长花岗岩外, 绝大部分岩浆岩形成于侏罗纪‒ 白垩纪。大量研究表明, 侏罗纪‒白垩纪花岗岩类侵 入岩主要包括 4 种类型 1陆壳重熔型玲珑花岗岩, 形成于 160140 Ma苗来成等, 1998; 2壳幔混合型 郭家岭花岗岩, 形成于 130126 Ma罗镇宽和苗来 成, 2002; Wang et al., 1998; 3壳幔混合型伟德山花 岗岩, 年龄值范围多在13585 Ma, 集中于127105 Ma 宋明春和王沛成, 2003, 伟德山、泰薄顶、六渡寺、 三佛山等岩体的锆石 U-Pb同位素年龄是 1082 Ma、 1141 Ma、114.50.8 Ma 和 1131 Ma郭敬辉等, 2005, 马耳山、五莲山、七宝山、大店等岩体的锆 石 U-Pb 同位素年龄是 1151 Ma、 1164 Ma、 1263 Ma 和 1234 Ma周建波等, 2003, 牙山岩体和院格庄 岩体的锆石 SHRIMP 同位素年龄分别为 117.72.9 Ma 和 113.42.5 Ma邱连贵等, 2008, 三佛山岩体的锆 石 SHRIMP 同位素年龄为 1131 Ma郭敬辉等, 2005、1161 Ma 和 1253 MaGoss et al., 2010, 锆 石年龄值范围为 126108 Ma; 4碱质 A 型崂山花岗 岩, 同位素年龄值集中于 115.490 Ma宋明春和王 沛成, 2003。 834 第 39 卷 1．白垩纪火山岩; 2．白垩纪花岗岩类; 3．新元古代含榴辉岩的花岗质片麻岩; 4．花岗斑岩脉; 5．地质界限; 6．断裂; 7．金矿; 8．银矿; 9．以 铅锌为主的多金属矿; 10．以铜为主的多金属矿; 11．钼矿。 a．虎头石单元; b．营盘单元; c．崖西单元; d．不落耩单元; e．大水泊单元; f．落 西头单元; g．崮庄单元; h．埠柳单元。 图 2 伟德山岩体地质及有关矿产分布图据丁正江等, 2013 修改 Fig.2 Sketch map showing the regional geology and distribution of metal mineral deposits related to the Weideshan granite 关于胶东金矿的成矿时代, 前人进行过很多研 究, 初步统计, 1987 年以来测试的金矿同位素年龄 数据 60 余个, 年龄值介于 213.246.53 Ma, 集中于 125100 Ma宋明春等, 2010b。2000 年以来测试的 高精度绢云母和石英 Ar-Ar 年龄、黄铁矿和矿石 Rb-Sr 年龄、流体包裹体 Rb-Sr 年龄、锆石 SHRIMP 年龄范围为 123110 MaYang and Zhou, 2000, 2001; 张连昌等, 2002b; 李厚民等, 2003; Zhang et al., 2003; Hu et al., 2004, 因此多数人认为胶东金矿形成于 125110 Ma。 对胶东有色金属矿成矿年龄的测试资料很少, 前人主要根据与有色金属矿有关的花岗岩的同位素 年龄间接判断成矿年龄, 如与香夼铅锌矿有关的香 夼岩体的黑云母 K-Ar 同位素年龄值是 120.6 Ma 和 127.6 Ma, 与大邓格庄多金属矿有关的崮庄岩体 K-Ar 同位素年龄为 113 Ma宋明春和王沛成, 2003, 尚家庄钼矿赋矿岩体牙山岩体锆石 SHRIMP 和黑云 母 Ar-Ar 法同位素年龄为 117.72.9 Ma、 1160.5 Ma 和 116.90.7 Ma张田和张岳桥, 2007, 与邢家山钼 钨矿有关的幸福山岩体的 K-Ar 同位素年龄为 124.27 Ma宋明春和王沛成, 2003, 冷家钼矿和南 台铜矿赋矿围岩伟德山岩体 2 个岩浆锆石 U-Pb 法加权平均年龄为 113.41.8 Ma 和 114.22.1 Ma丁 正江等, 2013。 因此, 我们认为胶东有色金属矿形成 时代为 113127.6 Ma。 李杰2012测试了栖霞尚家庄辉钼矿的 Re-Os 同位素年龄表 2, 获得模式年龄值 115.51.6 Ma 117.61.6 Ma, 平均值为 116.41.6 Ma, 指示成矿年 代为中生代早白垩世。 可见, 金、 有色金属矿与伟德山花岗岩的上述同 位素年龄高度吻合, 均为早白垩世, 形成时代略晚于郭 家岭花岗岩年龄, 略早于崂山花岗岩年龄图 3。 第 5 期 宋明春等 胶东与白垩纪花岗岩有关的金及有色金属矿床成矿系列 835 表 2 尚家庄钼矿床辉钼矿 Re-Os 同位素测定结果 Table 2 Re-Os isotope results of molybdenite from the Shangjiazhuang molybdenum deposit 样号 样重g Re2σμg/g 普Os2σng/g 187Re2σμg/g 187Os2σng/g 模式年龄Ma 96ZK085 0.05039 30.490.24 0.03190.0108 19.160.15 37.580.31 117.61.6 90ZK1-2 0.05058 28.230.21 0.02150.2081 17.740.13 34.350.30 116.11.6 98ZK3 0.05051 37.750.29 0.02140.2146 23.720.18 45.690.39 115.51.6 图 3 胶东金、有色金属矿及白垩纪花岗岩形成时代序列轴 Fig.3 Temporal relationship between the gold and nonferrous metal deposits and the Cretaceous granites 有研究者对福山邢家山钼矿形成时代研究表明, 辉钼矿 Re-Os 同位素等时线年龄为 157.63.9 Ma刘 善宝等, 2011和 158.72.06 Ma丁正江等, 2012, 指 示部分有色金属矿形成于侏罗纪, 并认为胶东地区 存在与三大岩浆活动阶段相对应的三大成矿期, 即 与三叠纪花岗岩相对应的印支多金属成矿期, 与侏 罗纪花岗岩相对应的燕山早期有色金属成矿期, 与 白垩纪花岗岩相对应的燕山晚期金及多金属成矿期 丁正江等, 2013。 虽然胶东地区有侏罗纪成矿时代的显示, 但大 量证据表明成矿作用主要发生于白垩纪。胶东地区 在白垩纪发生了强烈的金及有色金属矿成矿作用, 金矿与有色金属矿同时形成, 二者都与伟德山花岗 岩的形成时代一致, 伟德山花岗岩的强烈活动诱发 了胶东大规模、集中爆发式成矿。鉴于胶东金矿成 矿与伟德山花岗岩成岩的同时性, 宋明春等2010a 研究提出, 伟德山花岗岩是金矿成矿的直接原因, 在金矿成矿中起到了“热机”作用。前人对胶东中生 代花岗岩类研究时, 一般将晚中生代岩浆活动划分 为 以玲珑岩体为代表的晚侏罗世构造岩浆事件、 以郭家岭岩体为代表的早白垩世早期构造岩浆事件 和以崂山岩体为代表的早白垩世中晚期构造岩浆事 件邱连贵等, 2008; 李俊建等, 2005, 普遍没有将 伟德山花岗岩作为独立的岩浆事件予以考虑, 而将 其主体划为崂山花岗岩, 少量划为郭家岭花岗岩。 同时, 注意到了郭家岭花岗岩与金矿伴生、崂山花 岗岩晚于金矿成矿时代的事实, 但没有发现伟德山 花岗岩与金矿同时形成的规律。笔者认为, 由于玲 珑花岗岩和郭家岭花岗岩是金矿的直接围岩, 所以金 矿成矿时, 他们已经固结成岩并抬升至流体成矿的深 度, 金成矿流体活动不是这种岩浆活动所引起的。 3.3 矿床、岩体分布 胶东金及有色金属矿的空间分布与伟德山花岗 岩密切相关, 尤其是有色金属矿与伟德山期花岗岩 形影相伴, 在矿床尺度上和岩体尺度范围均表现明 显, 金矿与伟德山花岗岩的空间关系则在宏观尺度 上才能显示出来。 就矿床尺度而言, 有色金属矿均分布于伟德山 花岗岩体内部、与围岩的接触带和离岩体不远的围 岩中, 在岩体内部表现为斑岩型矿, 在接触带则为 矽卡岩型矿, 在围岩中主要表现为热液脉型矿。如 上所述, 福山邢家山钼钨矿和栖霞香夼铅锌矿均由 岩体内部至围岩表现出明显的矿化分带, 指示不同 矿种是同一成矿作用的产物。 就岩体尺度而言, 伟德山花岗岩对有色金属矿 的控制作用明显, 以伟德山岩体为典型代表。在伟 德山岩体内部及周边分布有许多铜、钼、铅锌等有 色金属矿床点, 如冷家钼矿斑岩型、逍遥山钼矿 斑岩型、 南台铜矿隐爆角砾岩型、 庙院铜矿热液 脉型、菜园铜矿斑岩型、夼北铜矿矽卡岩型、 陈家埠铜矿矽卡岩型、南流水铜矿矽卡岩型、涧 北铜矿斑岩型、同家庄银矿矽卡岩型、前青顶银 金矿热液脉型、 岭东银矿热液脉、 产里铅锌矿热 液脉型、金角口铅锌金矿热液脉型、大邓格金银 铜铅锌矿热液脉型、罗家金矿热液脉型等图 2。 这些矿产由伟德山岩体内部向外以伟德山花岗岩 晚期的虎头石单元为中心依次分布, 大致形成了内 部钼‒中边部铜银‒外部铅锌多金属的分布环带, 围 岩中出现与多金属矿共生的金矿如大邓格金银铜 铅锌矿和独立金矿如罗家金矿。这种分布规律指 示, 有色金属矿、 金矿相伴产出, 而且均围绕伟德山 花岗岩分布。 就宏观尺度而言, 金矿主要分布于胶东的西部 和中部, 构成胶西北、栖蓬福、牟乳三个集中分布 区图 1。矿床数量自西向东逐渐减少, 在胶东东部 836 第 39 卷 威海一带金矿的数量很少, 且规模小、常与有色金 属矿伴生或共生。胶西北集中区金矿资源最丰富, 已探明资源储量占胶东总量的 90以上, 中型以上 的金矿床数量达 60 余处, 胶东地区的特大型金矿均 产于这个集中区中。区内金矿床类型以蚀变岩型焦 家式和石英脉型玲珑式为主, 受 NE-NNE 向构造 控制。 栖蓬福集中区中矿床数量多, 但规模较小, 仅 张家、台前、马家窑、杜家崖、黑岚沟等为数不多 的几个矿床达到或接近中‒大型矿床。区内构造以 NE向和 NW向为主, 韧性剪切及层间滑动构造较为 发育, 断裂破碎带规模较小。金矿以石英脉型为主, 少量层间滑动构造带型。牟乳集中区位于中朝陆块 胶北隆起与大别‒苏鲁造山带威海隆起接合部位, 构造复杂, 金矿类型较多, 以石英脉型为主, 也有 破碎带蚀变岩型、蚀变砾岩型及层间滑动构造带型 等金矿。金矿受陡倾斜断裂构造和缓倾斜层间滑动 构造带控制。 有色金属矿主要分布于胶东的中部和东部, 包 括栖霞‒福山和荣成两个集中分布区图 1。栖霞‒福 山有色金属矿集中区西部与栖蓬福金矿集中区的东 部大致吻合, 区内的有色金属矿多围绕伟德山花岗 岩小岩体分布, 矿床规模较大, 主要有斑岩‒矽卡岩 型钼、钨、铅锌矿和变质岩层状铜矿。荣成有色金 属矿集中区矿床围绕伟德山岩基分布, 主要为脉状 铅锌矿、多金属矿, 也有小规模斑岩型钼矿、脉状 银矿, 矿床规模较小、矿体分散。 伟德山花岗岩自胶东西部向东部岩浆活动增 强、岩体数量增多、岩体面积增大。胶东西部的胶 西北地区中只有数量有限的伟德山花岗岩小岩株或 岩枝, 规模较大的为侵入玲珑花岗岩中的南宿花岗 闪长岩株, 出露面积约 15 km2, 但该区发育大量与 伟德山花岗岩有关的同期脉岩孙景贵等, 2000。胶 东中部的蓬莱‒栖霞‒福山一带出露的岩体数量较多, 但规模不大, 呈岩株和较小的岩基产出, 主要有艾 山岩基、 牙山岩株、 院格庄岩基, 面积分别为 150 km2、 65 km2、 120 km2。 胶东东部的威海‒荣成一带伟德山 花岗岩的数量多、 面积大, 构成较大岩基, 如伟德山 岩基面积 480 km2、三佛山岩基面积 200 km2、海阳 岩基面积 270 km2。 分析金及有色金属矿、伟德山花岗岩的区域分 布发现, 钼矿分布于花岗岩中和花岗岩与围岩的接 触带, 钨矿见于花岗岩与围岩的接触带, 铜矿赋存 于花岗岩中和花岗岩与围岩的外接触带, 银矿产于 花岗岩和围岩中, 铅锌矿受控于花岗岩与围岩的接 触带, 在围岩中呈脉状产出, 金矿分布于远离伟德 山花岗岩的各种围岩中。即由伟德山花岗岩内部经 过接触带至远离花岗岩依次出现钼矿、钼钨矿‒铜 矿、银矿、铅锌矿、多金属矿‒金矿。有色金属矿主 要围绕花岗岩株产出, 较大岩基的内部矿产资源较 少, 其围岩中有多金属矿产出。金矿集中区内虽然 未见较大的伟德山花岗岩体, 但可见小岩株、岩枝, 与伟德山花岗岩同期的脉岩发育, 推测深部有花岗 岩岩基。胶东地区现今由西至东伟德山花岗岩出露 增多的原因是, 东部位于中生代碰撞造山带强烈隆 升区, 剥蚀深度大, 因此花岗岩的剥露程度高。 矿化的分带现象是一个普遍规律, 从与矿体伴 生的元素组分分带和浓度分带, 到不同矿种、不同 类型矿床的成矿分带, 都是分带规律的客观反映。 利用成矿作用的分带特征指导隐伏矿预测和矿床深 部勘探, 具有重要意义。赣东北德兴矿区在深部或 平面上的中心部位发育斑岩铜矿, 向上和向外出现 Cu-Pb-Zn 和 Ag-Pb-Zn 矿, 外围有金矿毛景文等, 2012; 闽西紫金山矿区, 具有显著的自上而下“U、 Ag→Au→Au、Cu→Cu→Cu、Mo→W、Sn”矿化垂 直分带特征王少怀等, 2009。成矿分带的原因有多 种解释, 来自岩浆的流体随着降温、降压、矿物沉 淀, 卤水与气体的不混溶和水岩反应以及大气水的 混入而不断进行调整和改变, 是与岩浆作用有关矿 床矿化分带的主要原因。 4 成矿物质来源和成矿条件 4.1 成矿物质来源 前人对胶东金矿的成矿物质来源进行了大量研 究, 如 通过流体包裹体研究, 许多研究者认为胶 东金矿成矿流体有岩浆流体或深源流体成分沈昆 等, 2000; Fan et al., 2003; 申萍等, 2004; 赵宏光等, 2005; Yang et al., 2008, 2009; Li et al, 2013;