膠東三山島金礦中深部成礦流體對比及礦床成因探究

孫 超

（山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 煙臺 261400）

膠東三山島黃金生產(chǎn)能力超7000t/d，經(jīng)過三十多年的開發(fā)，局部礦床瀕臨枯竭。受地質(zhì)條件及勘探技術(shù)的限制，以往對三山島金礦成礦流體及礦床成因的研究多集中在-500m的淺層礦。為尋找新的能源開發(fā)點，實現(xiàn)金礦資源的合理開發(fā)、利用，有必要對中深部成礦流體及礦床成因進(jìn)行探究。

1 膠東三山島金礦中深部成礦流體對比

1.1 成礦流體包裹體特征

膠東三山島金礦成礦流體演化過程中，其屬性不斷發(fā)生變化，因此在各個成礦階段表現(xiàn)出不同的流體包裹特征。

第Ⅰ階段為黃鐵絹英巖階段，此時的石英以碎斑狀存在，主要內(nèi)部構(gòu)成為ⅢCO2型和ⅡCO2型包裹體，同時也含有部分Ⅱ-1型Ⅱ-21型和Ⅰ-g型包裹體。通過激光拉曼測試，可發(fā)現(xiàn)該階段石英內(nèi)部主要包裹體中，含有CO2、CH4和少量H2O等揮發(fā)成分；其他含量較少的包裹體含有的主要揮發(fā)成分為H2O，CO2與CH4的占比較低。另外，包裹體的溫度集中區(qū)間在280℃～380℃，鹽度集中區(qū)間在7.0wt%NaCl.eqv～11.5wt%NaCl.eqv，密度集中區(qū)間在0.66g/cm3～0.89g/cm3。第Ⅱ階段為石英-黃鐵礦階段，該階段的石英中包裹體的含量較大，主要是Ⅱ-g和Ⅱ-1型包裹體，另含少量ⅢCO2型，部分包裹體的片子中也發(fā)現(xiàn)少量Ⅱ-21型和Ⅰ-g型。通過激光拉曼測試，發(fā)現(xiàn)該階段包裹體中主要揮發(fā)成分為H2O和CO2，CH4含量較低。此時包裹體的溫度集中區(qū)間在235℃～320℃，鹽度集中區(qū)間在6.4wt%NaCl.eqv～11.2wt%NaCl.eqv，密度集中區(qū)間在0.75g/cm3～0.95g/cm3。第Ⅲ階段為石英-多金屬礦化物階段，此時石英達(dá)到一定結(jié)晶度，包裹體主要為Ⅱ-g、Ⅱ-1和Ⅰ-1型，ⅢCO2型很少出現(xiàn)。通過激光拉曼測試，包裹體以H2O為主要發(fā)揮成分，其余兩種成分含量有限。包裹體的溫度集中區(qū)間在220℃～280℃，鹽度集中區(qū)間在6.0wt%NaCl.eqv～10.5wt%NaCl.eqv，密度集中區(qū)間在0.80g/cm3～0.10g/cm3。第Ⅳ階段為石英-方解石階段，出現(xiàn)寄生礦，石英占比降低，主要包裹體為Ⅱ-g、Ⅱ-1和Ⅰ-1型，主要揮發(fā)成分為CO2和H2O。該階段溫度集中區(qū)分為高溫和低溫兩個區(qū)域，分別在260℃～290℃和160℃～230℃，鹽度集中區(qū)間在5.1wt%NaCl.eqv～10.0wt%NaCl.eqv，密度集中區(qū)間在0.80g/cm3～1.05g/cm3。從以上數(shù)據(jù)可以判斷，此時的方解石存在因多期熱液活動而產(chǎn)生的可能。

1.2 成礦流體垂向?qū)Ρ?/h3>

成礦流體垂向?qū)Ρ瓤烧页霾煌V深成礦流體的性質(zhì)變化規(guī)律，以溫度和鹽度為變量，分析溫度、鹽度與垂向深度間的關(guān)系?？偨Y(jié)以往-500m～-2000m的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在不同垂向深度上，同一階段包裹體的均一溫度分布存在寬窄不一的現(xiàn)象，但差別較小，從整體上看未呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢，可判斷成礦流體包裹體的均一溫度在垂向深度上基本保持穩(wěn)定。同時，各個成礦階段不同垂向深度成礦流體的鹽度分布也表現(xiàn)出相似的特點，變化趨勢不明顯。導(dǎo)致以上特征的原因可能有二：第一，不同垂向深度上被測試包裹體數(shù)量不同；第二，熱液蝕變期間導(dǎo)致圍巖大量破碎，使金礦-2000m以上的深度成礦流體的溫度和鹽度趨于一致。

1.3 成礦流體對比給金礦資源勘探帶來的啟示

總結(jié)來說，膠東三山島金礦-1000m～-2000m的范圍內(nèi)夾雜物豐富度要好于金礦淺層，高含碳相組未發(fā)生明顯變化，從前文包裹體屬性分析結(jié)果可以判斷，金礦中深部具備較好的成礦流體存在環(huán)境[1]。三山島部分金礦礦床的黃鐵礦標(biāo)準(zhǔn)梯度與礦體延伸長度間存在相關(guān)性，其標(biāo)準(zhǔn)特征在垂向深度上的變化不明顯，說明金礦連續(xù)性和穩(wěn)定性較高，且存在大規(guī)模金礦化。結(jié)合金礦成礦流體包裹體溫度集中范圍，有學(xué)者提出三山島金礦可能為淺層熱液金礦類型，但在實際勘探工作中，很多礦體從淺層至深層的垂向距離已經(jīng)超過2km，即超出淺層熱液金礦的成礦范圍，因此山三山島金礦并不是一個具備巨大開發(fā)潛能的淺層熱液金礦。結(jié)合三山島及焦家山的斷裂特征，兩斷層極有可能交叉于深度4500m的范圍，該深度的主要物質(zhì)成分為細(xì)花崗巖，金礦勘探的潛力非常有限。因此，膠東三山島金礦的開發(fā)空間還是集中在深度5000m范圍以內(nèi)，5000m以上深度的可開發(fā)潛力較低。

2 膠東三山島金礦中深部礦床成因分析

2.1 礦床成因初步判斷

膠東三山島金礦成礦流體的溫度與鹽度分布存在如下特征：溫度300℃～400℃的范圍為流體鹽度集中區(qū)，在2wt%～10wt%，當(dāng)溫度處于100℃～300℃區(qū)間時，鹽度分布較散，同時存在鹽度高于10wt%和低于2wt%的流體。從理論上說，流體相分離時導(dǎo)致液相部分流體鹽度升高的主要原因，而鹽度降低一般由降水引起，即降水促使流體溫度和鹽度顯著下降。因此有理由認(rèn)為，三山島金礦流體的溫度和鹽度特征為流體相分離和降水的雙重作用導(dǎo)致。

2.2 礦床成因具體分析

流體溫度與鹽度特征可從某種程度上體現(xiàn)成礦流體的演化過程。流體混溶過程中，流體包裹體的均一溫度與鹽度顯著正相關(guān)；流體處于沸騰或非混溶狀態(tài)時，此時被捕獲包裹體的溫度和鹽度為反向變動關(guān)系。前期階段，成礦流體包裹體主要為Ⅱ型和Ⅲ型，通過顯微測溫和激光拉曼光譜分析，此時的成礦流體溫度較高，含有大量CO2揮發(fā)性物質(zhì)，鹽度偏中下。在金礦礦床中，含金流體與變質(zhì)巖之間常態(tài)化發(fā)生水-巖反應(yīng)，且當(dāng)溫度處于280℃～380℃區(qū)間時，反應(yīng)劇烈程度最大。該溫度區(qū)間與三山島金礦礦床前期階段均一溫度范圍和大規(guī)模熱液腐蝕變相的溫度范圍相同。再加上礦石、圍巖、蝕變巖等位置的δ18O值差異顯著，可斷定金礦成礦前期階段水-巖反應(yīng)發(fā)生非常普遍。成礦主要階段的石英中，包裹體類型為3類，但主要為Ⅱ型，此時CH4含量驟增，之前H2O-CO2-NaCl的流體系統(tǒng)過渡為H2O-CO2±CH4的系統(tǒng)。隨著礦化程度的加深，成礦流體沿斷裂帶向上移動，并發(fā)生水-巖反應(yīng)，生成大量揮發(fā)性物質(zhì)，導(dǎo)致成礦流體的鹽度和密度上升，最終演變?yōu)榈蜏?、低鹽、高密的H2O-NaCl系統(tǒng)。

從三山島金礦均一溫度及鹽度的演變過程可以發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)流體包裹體的密度與溫度間表現(xiàn)為明顯的線性關(guān)系，且二者負(fù)相關(guān)。當(dāng)溫度超過350℃時，三山島金礦成礦流體密度約為0.6g/cm3，且溫度300℃上下區(qū)間內(nèi)均存在兩個異常高密流體包裹體點，含有大量CO2，密度明顯高于其他兩相包裹體。此類包裹體的均一壓力范圍在1500×105～2000×105，可判斷兩礦區(qū)均存在富含CO2的超壓流體，其存在易引發(fā)減壓沸騰作用，因此也成為引發(fā)流體相分離的一個原因。另外有學(xué)者提出，三山島金礦礦床的成因可能與地質(zhì)變動有關(guān)，為太平洋板塊與華北板塊間的俯沖作用導(dǎo)致。例如，三山島金礦礦床年齡在121.1Ma～121.5Ma，華北克拉通東部存在110Ma～155Ma的盆地，巖漿活動頻繁，中基性靜脈侵入和成礦熱液活動劇烈。總而言之，膠東三山島金礦礦床成因可能與地質(zhì)變動、流體相分離、降水作用等相關(guān)。

3 結(jié)論

分析膠東三山島金礦中深部成礦流體特征及礦床成因，可更進(jìn)一步了解金礦礦區(qū)的地質(zhì)特點，為金礦儲量預(yù)估及開采點的開發(fā)提供理論依據(jù)。目前，三山島金礦淺層黃金資源已得到充分開發(fā)，其中深部還存在較大的開發(fā)潛力，隨著相關(guān)技術(shù)水平的提升，這部分礦產(chǎn)資源也有望得到合理利用。