山東棲霞楊礎地區包裹體及穩定同位素地球化學特征及其意義

摘要：棲霞楊礎地區屬于膠遼隆起區，該地區廣泛發育太古宙變質深成巖，元古宙變質表殼巖，中生代沉積巖、火山巖、酸性侵入巖以及新生代沉積物，主構造線呈NE向，是主要的控礦構造，其內賦存有眾多中小型金礦床。本文通過對該區域內新發現的金及多金屬礦化點的礦（化）體的特征及部分礦石的流體包裹體、同位素等特征分析，初步查明了該地區金及多金屬礦床成因并建立了成礦模式。

關鍵詞：鋯石UPb；穩定同位素；流體包裹體；礦床成因；楊礎地區;山東棲霞

中圖分類號：P575.4""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.03.006

0 引言

通過對研究區內金銅多金屬礦有關的巖石、礦石研究，同時利用硫鉛同位素、流體包裹體、電子探針結合UPb同位素測年等方法開展綜合研究，從研究區內主要礦點、礦化點的成礦時間、深度、壓力、流體來源關系、礦物質來源關系等方面分析研究，總結研究區的成礦規律，初步建立成礦模式，指導成礦預測。

1 成礦背景特征

1.1 地質概況

研究區整體位于膠遼隆起區，區內基巖出露為英云閃長質片麻巖、奧長花崗巖等，見有少量變質巖及砂礫巖，中生代脈巖發育，見輝綠玢巖、閃長巖脈侵入基巖。構造以斷裂構造為主，分為NNE、NW向2組，其中NW向構造是主要的控礦構造，礦（化）點的石英脈多沿此方向充填（圖1）。

1.2 主要地質體演化特征

研究區內主要分布有K1、K2、K3三處礦點，從礦（化）體分布情況看，礦（化）體受斷裂構造及侵入巖脈控制明顯，其中K1點礦（化）體呈NE向展布，礦石為石英脈，寬約1.0m、銀品位1.25～121.20g/t，金品位為0.43g/t，銅品位0.46%，鉛品位0.1%～2.57%；K2點礦（化）體NEE向展布，礦石為蝕變閃長巖，寬約5.30m，可見長約50m，銅礦品位0.30%～0.77%；K3點礦（化）體NNE向展布，寬約0.50m。金礦品位0.45g/t，銅品位0.16%，礦石為蝕變碎裂巖。

2 流體包裹體研究

2.1 樣品采集與測試方法

研究所用樣品均采集于采坑主礦體及其附近，樣品以石英脈為主，樣品新鮮，流體包裹體測試均在中國地質科學院礦產資源研究所完成。

石英、方解石的流體包裹體顯微測溫工作使用的儀器為德國產ZEISS 冷熱臺，可直接觀察在加溫或者冷凍過程中流體包裹體相態連續變化過程，溫度范圍196～600℃，可控的冷凍或者加熱速率范圍1～50℃/min，精確性及穩定性在0.1℃之內。為保護儀器的測試精度，并防止升溫過高導致樣品中包裹體大規模爆裂，實際測試溫度上限一般為300～400℃；測試過程中，升溫和降溫的速率一般保持在5.0～30.0℃/min，相變點附近控制溫度變化速率為0.1～1.0℃/min。

2.2 流體包裹體的巖相特征

選取研究區內主要礦（化）點的流體包裹體進行分析研究，發現流體包裹體的寄主礦物主要為石英，包裹體形態多樣，有橢圓形、菱形、梯形、三角形和各種不規則形。包裹體密度小，多為隨機分布（圖2）。流體包裹體大小不一，不同類型包裹體大小存在一定差異。

2.3 流體包裹體類型

在K1礦點樣品中，流體包裹體大部分長軸介于6～15μｍ之間，個別包裹體個體較大，長軸大小可達27μｍ，流體包裹體主要為氣液兩相包裹體。在K2礦點樣品中，流體包裹體長軸主要介于7～20μｍ之間，流體包裹體主要有兩大類，即氣液兩相包裹體和二氧化碳包裹體。在K3礦點樣品中，流體包裹體長軸主要介于5～16μｍ之間，流體包裹體主要有兩大類，即氣液兩相包裹體和二氧化碳包裹體。

綜上所述，流體包裹體偏中小居多，大部分長軸介于5～20μｍ之間，個別包裹體個體較大，長軸大小可達27μｍ。流體包裹體主要有兩大類，即氣液兩相包裹體和二氧化碳包裹體。根據氣液兩相包裹體的氣液比不同，將其細分為兩小類，即富液相包裹體，由液體和少量氣體組成，氣液百分比小于50%，升溫均一至液相；富氣體包裹體，由氣體和少量液體組成，氣液百分比大于50%，升溫時一般均一至氣相。二氧化碳包裹體由液相CO2、氣體和水溶液組成，根據CO2氣液比的不同，升溫均一至氣相或液相。上述類型中以液相包裹體為主，未發現含有石鹽子晶的多相包裹體，表明流體鹽度可能較低。

2.4 流體包裹體測溫

本次流體包裹體共對45組包裹體數據進行測溫工作。流體包裹體顯微測溫結果見圖3所示，流體包裹體均一溫度范圍較寬，完全均一溫度主要分布在100～340℃區間內變化。其中，氣液兩相包裹體的完全均一溫度大部分分布在200～280℃；含CO2三相包裹體的完全均一溫度大部分分布在260～280℃。

流體包裹體的鹽度、密度估算結果見圖4、圖5所示，流體包裹體中氣液兩相包裹體鹽度在3.87%～18.13%之間，主要集中在7.5%～15.5%范圍內；而含CO2三相包裹體的鹽度在1.83%～7.31%之間。由圖5可得，流體包裹體中氣液兩相包裹體密度在0.766～1.043g/cm3之間，主要集中在0.85～0.95g/cm3范圍內；而含CO2三相包裹體的密度主要在0.307～0.520g/cm3之間。因此，確定流體包裹體為低鹽度、低密度的流體包裹體。

2.5 壓力和成礦深度

流體包裹體的壓力值采用邵潔漣［1］的礦床成礦壓力經驗公式和等容線相交法進行計算，計算得到的K1點樣品的流體包裹體捕獲壓力值為16.46～26.35MPa （圖6a）；K2點樣品的流體包裹體捕獲壓力值為18.82～50MPa （圖6b）；K3點樣品的流體包裹體捕獲壓力值為12.89～64MPa （圖6c）。采用邵潔連［1］提供的成礦深度計算公式進行計算，計算得到的K1樣品的流體包裹體成礦深度在0.55～0.88km范圍內；K2樣品的流體包裹體成礦深度在0.63～1.67km范圍內；K3樣品的流體包裹體成礦深度在0.43～2.13km范圍內。

綜上所述，采用邵潔漣［1］的礦床成礦壓力經驗公式和等容線相交法進行計算，得到的流體包裹體的捕獲壓力值為12.89～64MPa，采用邵潔連提供的成礦深度計算公式對成礦深度進行計算，得到的流體包裹體成礦深度在0.43～2.13km范圍內。

3 穩定同位素研究

3.1 樣品采集與測試方法

硫鉛同位素測試均在中國地質科學院礦產資源研究所完成。硫同位素組成分析采用氧化銅法，在真空系統中將混合均勻的硫化物與氧化銅加熱至約1100℃（不同礦物加熱溫度略有不同），使硫化物中的硫轉化為SO2。將SO2輸入質譜儀測量硫同位素組成，測量儀器為MAT253型氣體同位素質譜儀σ≤0.2‰。鉛同位素分析采用酸溶法，鉛的分離與提純使用傳統的AG1X8 陰離子交換樹脂柱方法。在測試過程中樣品用磷酸硅膠，把樣品點在錸帶上，利用ISOP ROBET 熱電離質譜儀（MAT261）測量同位素比值。通過標樣和某些樣品的多次測量結果顯示，獲得的Pb同位素比值分析誤差小于0.005%。

3.2 硫同位素

棲霞楊礎地區石英脈δ34SVCDT值的變化范圍為2.35‰～6.11‰，均值為4.77‰，與膠東巖群（圍巖）硫同位素組成一致。楊礎地區石英脈的金屬硫化物δ34SVCDT值正向偏離隕石硫，變化范圍窄，說明硫均一化程度高，是深源巖漿硫的主要特征之一。楊礎地區石英脈的δ34SVCDT值較低，這是由于石英脈型金屬礦是大規模流體在擴容帶快速充填成礦的，流體與圍巖的相互作用時間較短，即石英脈型金屬礦的δ34SVCDT值更接近于原始成礦流體系統的同位素組成。楊礎地區石英脈硫同位素組成中有幔源的成分，是來自地幔的原始巖漿流體在上侵過程中混染了大量地殼硫的混合硫。由于金屬礦化賦存在金屬硫化物中，因此成礦物質可能主要來自于地幔和地殼。

3.3 鉛同位素

調查區石英脈鉛同位素組成見表1所示。

總體來看，鉛同位素組成相對穩定，變化較小，206Pb/204Pb的變化范圍為16.561～18.389，平均值為17.227；207Pb/204Pb的變化范圍為15.223～15.463，平均值為15.358；208Pb/204Pb的變化范圍為36.949～38.557，平均值為37.666；206Pb/207Pb的變化范圍為1.088～1.190，平均值為1.122。206Pb/204Pb和208Pb/204Pb的變化相對明顯。調查區石英脈地區鉛同位素組成在小范圍內穩定，但彼此間又存在相當的差異。在同位素地質環境（圖7）中，鉛同位素多數落在地幔鉛和下地殼鉛平均演化曲線附近，表明鉛源為殼?；旌显?。

4 討論與結論

4.1 成礦流體特征

流體包裹體中氣液兩相包裹體鹽度在3.87%～18.13%之間，主要集中在7.5%～15.5%范圍內；而含CO2三相包裹體的鹽度在1.83%～7.31%之間。由圖5可得，流體包裹體中氣液兩相包裹體密度在0.766～1.043g/cm3之間，主要集中在0.85～0.95g/cm3范圍內；而含CO2三相包裹體的密度主要在0.307～0.520g/cm3之間。因此，確定流體包裹體為低鹽度、低密度的流體包裹體。

4.2 成礦物質來源

膠東地區金礦成礦物質來源長期以來存在著不同認識，目前大多數學者認為成礦物質是多源性的，但到底以哪種為主，分歧較大。目前認為的主要來源包括：地殼（或綠巖帶）、地幔、燕山期的花崗巖、殼幔相互作用、煌斑巖等。歸納起來有3種來源，變質的老基底、與花崗巖有關的古老地殼以及地幔。綜合研究區S、Pb同位素的測試結果，δ34SVCDT值較低，部分蝕變帶未發現硫化物，這是由于石英脈型金屬礦是大規模流體在擴容帶快速充填成礦的，流體與圍巖的相互作用時間較短，即石英脈型金屬礦的δ34SVCDT值更接近于原始成礦流體系統的同位素組成。硫同位素組成中有幔源的成分，是來自地幔的原始巖漿流體在上侵過程中混染了大量地殼硫的混合硫。由于金屬礦化賦存在金屬硫化物中，因此成礦物質可能主要來自于地幔和地殼。

鉛同位素組成相對穩定，變化較小，206Pb/204Pb的變化范圍為16.561～18.389，平均值為17.227；207Pb/204Pb的變化范圍為15.223～15.463，平均值為15.358；208Pb/204Pb的變化范圍為36.949～38.557，平均值為37.666；206Pb/207Pb的變化范圍為1.088～1.190，平均值為1.122。206Pb/204Pb和208Pb/204Pb的變化相對明顯。楊礎地區石英脈地區鉛同位素組成在小范圍內穩定，但彼此間又存在相當的差異。在鉛構造環境圖（圖7）中，楊礎地區石英脈地區鉛同位素多數落在地幔鉛和下地殼鉛平均演化曲線附近，表明鉛源為殼?；旌显?。

4.3 關于成礦時代的初步推論

本次工作未針對區域礦床對成礦時期研究，鑒于馬家窯金礦是該區域內最典型金礦床，本次研究區范圍內礦（化）點與馬家窯金礦［35］有諸多相似之處，同時對比研究區周邊其他礦床［613］及膠東金礦成礦理論，基本可以確定，研究區內礦床形成時期與馬家窯金礦基本相同（表2）。

關于馬家窯金礦的成礦時代問題，主要有兩種觀點：一是認為形成于新太古代［2］；二是認為形成于燕山期［1417］。王佳良［3］對成礦前煌斑巖開展了KAr測年，該煌斑巖為礦體中捕虜體，其結果基本代表了馬家窯金礦成礦時間晚于該年齡，相關測年結果列于表2。從測試技術方法分析，認為馬家窯金礦成礦時間為燕山期更為可靠，其成礦時間為（120±5）Ma，與膠東大規模成礦時間基本一致。

4.4 礦床成因初步分析

王佳良［3］結合成礦物質來源、成礦流體來源及成礦時代（表2）等方面的研究，對馬家窯金礦床的成因進行了探討，認為礦區內脈巖地球化學及構造環境判別表明其形成環境為消減帶鈣堿性構造環境，隸屬于環太平洋匯聚型板塊邊緣。容礦圍巖為太古代TTG灰色花崗質片麻巖系，成礦期前閃斜煌巖的形成時代為早白堊世，暗示馬家窯金礦床也形成于中生代早白堊世，礦體產出受NW向斷裂控制，礦石礦物成分較為復雜。圍巖蝕變以黃鐵絹英巖化、絹英巖化、硅化、鐵白云石化、方解石化為主，次為鉀化、綠泥石化、綠簾石化。成礦流體為低鹽度、低密度。礦床中金屬硫化物中硫同位素及礦石鉛同位素特征表明馬家窯金礦成礦物質來源不單一，具有地幔和下地殼雙重來源特征，成礦流體為幔源流體，為典型的中溫熱液脈型金礦。

而本次工作通過對主要礦點的分析研究，結合前人在研究區及周邊的分析數據［1821］，初步認為研究區內礦床與馬家窯金礦成礦礦床成因類似，認為調查區內主要礦化點均屬于低溫熱液型，容礦圍巖均為TTG英云閃長巖系，成礦時代本次工作未做研究，初步推斷其與馬家窯金礦接近，為中生代早白堊世，礦體產出受斷裂控制，主要為NW向，主要礦化點的成礦流體均為低鹽度低密度流體，成礦物質來源為殼?；旌显础?/p>

4.5 成礦模式及成礦規律

4.5.1 成礦模式

本次工作對比典型礦床，通過對收集資料的分析研究，在前人研究基礎上，初步建立了區域成礦模型及調查區內成礦模式（圖8、圖9）。

4.5.2 成礦規律初步結論

（1）構造尤其斷裂構造發育是區內重要的找礦標志，沿構造發育的石英脈是尋找金及多金屬礦體的主要標志，脈巖侵入接觸界線是礦化體形成的有利部位，地球物理方面，重力異常和航磁異常的過度帶上是找礦的重點關注部位，同時應注意化探、物探異常與地質體的套合情況。

（2）礦化體中一般發育黃鐵礦化、黃銅礦化、方鉛礦化、硅化、孔雀石化、碳酸鹽化等蝕變，圍巖蝕變要重點關注絹英巖化、硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化等。

（3）研究區內成礦流體推測為幔緣流體，成礦物質來源推測為殼幔混合源。

（4）流體包裹體顯示成礦流體為低密度、低鹽度流體，成礦溫度推測在200～280℃之間。

參考文獻：

［1］ 邵潔漣.金礦找礦礦物學［M］.武漢：中國地質大學出版社，1990：120.

［2］ 楊春亮，沈保豐，陸松年，等.膠東金礦床成礦年代學研究［C］//中國地質學會：“九五”全國地質科技重要成果論文集.北京：地質出版社，2000：5.

［3］ 王佳良.山東棲霞馬家窯金礦床地質特征及礦化富集規律研究［D］.長春：吉林大學，2013：120.

［4］ 李兆龍，張連營，肖秀梅，等.膠東馬家窯金礦地質地球化學特征及礦床成因［J］.地質找礦論叢，1990（3）：3648.

［5］ 鮑慶忠.馬家窯金礦地質特征及成因［C］//中國地質科學院沈陽地質礦產研究所文集（21）.沈陽：中國地質科學院沈陽地質研究所，1990：19.

［6］ 彭雪峰．膠東棲霞大霞址斷裂南段金礦地質特征及成因研究［J］．山東國土資源，2022，38（11）：2130.

［7］ 戴廣凱，李秀章，朱學強，等.棲霞福山多金屬成礦帶地質特征及其成礦作用［J］．山東國土資源，2021，37（12）：2434.

［8］ 廖小明，史宏江，孫曉東，等.山東省棲霞臺前地區控礦構造與找礦預測［J］．黃金，2020，41（6）：713.

［9］ 李理想，李洪奎，韓學林，等．膠東棲霞山城金礦流體包裹體特征及其成礦意義［J］．山東國土資源，2023，39（2）：916.

［10］ 智云寶，孫海瑞，李風華.山東棲霞笏山金礦床成因—元素地球化學與流體包裹體證據［J］．吉林大學學報（地球科學版），2020，50（5）：15521569．

［11］ 翟建平，徐光平，胡凱.棲霞金礦礦物、流體和同位素特征及意義［J］.礦床地質，1998（4）：2026.

［12］ 駱萬成，伍勤生.應用蝕變礦物測定膠東金礦的成礦年齡［J］.礦產與地質，1987（1）：7882.

［13］ 張振海，張景鑫，葉素芝.膠東招掖金礦帶金礦化蝕變帶RbSr等時線的研究及測定［J］.貴金屬地質，1993（1）：2634.

［14］ 宋明春，伊丕厚，崔書學，等.膠東金礦“熱隆-伸展”成礦理論及其找礦意義［J］.山東國土資源，2013，29（7）：112.

［15］ 李洪奎，于學峰，禚傳源，等.山東膠東金礦成礦理論體系［J］.山東國土資源，2017，33（7）：16.

［16］ 陳衍景，FRANCO P，賴勇，等.膠東礦集區大規模成礦時間和構造環境［J］.巖石學報，2004，20（4）：907922.

［17］ 李洪奎，時文革，李逸凡，等.山東膠東地區金礦成礦時代研究［J］.黃金科學技術，2013（3）：19.

［18］ 畢詩健，李建威.膠東蘇魯地體范家埠金礦流體包裹體和穩定同位素特征及對成礦流體來源的指示［J］.礦床地質，2010，29（增刊）：563.

［19］ 陳衍景，倪培，范宏瑞，等.不同類型熱液金礦系統的流體包裹體特征［J］.巖石學報，2007（9）：20852108.

［20］ 胡芳芳，范宏瑞，楊奎鋒，等.膠東牟平鄧格莊金礦床流體包裹體研究［J］.巖石學報，2007（9）：21552164.

［21］ 胡芳芳，范宏瑞，于虎，等.膠東三甲金礦床流體包裹體特征［J］.巖石學報，2008（9）：20372044.

Geochemical Characteristics and Significance of Inclusions and Stable Isotopes in Yangchu area in Qixia City in Shandong Province

FAN Haibin，LI Qiang，LIU Qian，LIU Yang，ZHANG Jinping，JIAGN Bing

（No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Weifang 261021， China）

Abstract：Yangchu area in Qixia city belongs to Jiaoliao uplift area. It is widely developed with Archean metamorphic plutonic rocks， Proterozoic metamorphic crustal rocks， Mesozoic sedimentary rocks， volcanic rocks， acidic intrusive rocks and Cenozoic sediments. Main structural line is in the NE direction and is the main ore controlling structure. There are many small and medium-sized gold deposits. Through analysis on the characteristics of newly discovered gold and polymetallic mineralization points in the region， as well as the fluid inclusions， isotopes， and other characteristics of some ores， the genesis of gold and polymetallic deposits in the region has been preliminarily identified， and a mineralization model has been created.

Key words：Zircon UPb；stable isotope；fluid inclusion；ore genesis；Yangchu area; Qixia city in Shandong province