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胶东金矿形成之时(胶东金矿形成于同一成矿时代,其年龄范围为110.6~128.17Ma, 集中在115~122.5Ma之间),正是中国东部岩石圈减薄之际,也是胶东地区大规模岩浆活动之期。127~105Ma左右,胶东地区岩浆活动强烈,形成大量壳幔混合型花岗岩,即伟德山花岗岩。
传统观点认为,郭家岭花岗岩与金矿关系密切。我们经过对深部金矿研究认为,郭家岭花岗岩既不是金矿成矿的直接矿源岩,也不是导致金矿成矿的直接原因。但由于其形成时代与金矿成矿时代接近,其与围岩的接触带是金矿赋存的有利部位,因此在其周围形成诸多金矿床。而与金成矿同期的伟德山花岗岩及相关脉岩,是胶东地区中生代规模最大的一种花岗岩类型,其产生的热量足以造成强烈的流体活动及金的大范围迁移、富集,因此,伟德山花岗岩是金矿成矿的直接原因,在金矿成矿作用中起到“热机”作用。(宋明春)
一、伟德山花岗岩岩浆活动所引起的流体活化是导致金矿成矿的直接原因, 流体从围岩中萃取成矿物质在成矿有利部位富集成矿; 而玲珑花岗岩则为金矿形成提供了部分物质来源。(宋明春)
金矿的围岩蚀变本质上是一个水化过程。根据主元素化学成分, 利用 A·鲁德尼科的原子体积法,计算蚀变岩形成过程中化学组分的加入-带出平衡。将深部金矿床花岗质围岩按照蚀变破碎程度划分为花岗岩(未发生蚀变破碎)、蚀变花岗岩(绢英岩化花岗岩)、蚀变花岗质碎裂岩(绢英岩化花岗质碎裂岩)和蚀变岩(黄铁绢英岩)四种类型, 按照各种岩石类型化学成分平均值, 将蚀变岩石与花岗岩比较得出元素在蚀变过程中加入、带出的量。反映在蚀变岩元素组分变化图解中, 随着蚀变程度增强, Si4+曲线变化幅度最大, 其次为 H1+、K1+、Fe3+、Na1+、Ca2+和 Al3+(图 3)。这种变化特征指示, 从新鲜花岗岩→绢英岩化花岗岩→绢英岩化花岗质碎裂岩→黄铁绢英岩, 由于含 H2O 流体(热液)的作用, 富含 SiO2、H2O、K2O 和 Fe2O3 的流体加入到蚀变带内, 而原花岗岩内的 Al2O3、CaO 和 Na2O 等组分则被带出。由此看来, 焦家式金矿的赋矿岩石——蚀变岩是由玲珑花岗岩经过破碎、受以 H2O 为主的流体活动改造而成的。
蚀变岩是由玲珑花岗岩经过破碎、流体活动改造而成的。这说明,蚀变作用和金矿化是在玲珑花岗岩形成之后发生的, 玲珑花岗岩形成时的混合岩化重熔作用不可能是金矿成矿的直接原因。同位素年代学研究表明,玲珑花岗岩形于160~140 Ma,金主成矿期年龄为125~115 Ma,金矿的形成时间明显晚于玲珑花岗岩,与地球化学研究指示的地质事件的关系是一致的。
另外, 由于金矿成矿流体系统的温度(集中在200~350℃) 远低于岩浆温度(大于573℃), 因此, 成矿流体系统的发育深度应浅于岩浆系统。据此推断,胶西北金矿成矿时,其直接围岩—玲珑花岗岩已抬升至流体成矿的深度,成矿流体活动不是玲珑花岗岩重熔岩浆活动所引起的。胶东地区广泛分布煌斑岩和中基性岩墙, 成岩时代为123~103 Ma,与金矿成矿时代几乎完全吻合,与这些浅成岩墙有关的深成岩体-伟德山花岗岩的同位素年龄集中于127~105Ma。伟德山花岗岩大量分布于胶东主要金成矿区的外围和深部,其形成时间与金矿一致,产出的空间位置位于金矿的深部。
据此认为,伟德山花岗岩岩浆活动所引起的流体活化是导致金矿成矿的直接原因, 流体从围岩中萃取成矿物质在成矿有利部位富集成矿; 而玲珑花岗岩则为金矿形成提供了部分物质来源。
燕山晚期-白垩纪伟德山花岗岩;
燕山早期-白垩纪郭家岭花岗闪长岩;
三、金矿的成矿时代晚于玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩的形成时代,而与伟德山超单元(花岗岩类)、基性侵入岩(煌斑岩)等胶东燕山晚期大规模岩浆活动的时代接近,多期岩浆活动为金矿的形成提供了热源。
最近深部金矿勘查表明,胶西北3条主要成矿断裂可能构成了一条沿玲珑花岗岩与早前寒武纪地质体边界分布的大型伸展构造带。伸展构造带的上盘主体为中高级变质的早前寒武纪变质岩,下盘为未变质的玲珑花岗岩,主断面叠加在早期韧性剪切带之上,总体构造具有纯剪式伸展构造的特点,类似剥离断层。焦家大型伸展构造带的形成及演化与胶东地区大规模岩浆侵入有关。首先,玲珑花岗岩的强力侵位过程,对围岩产生顶托作用,在花岗岩尚未完全固结的半塑性状态下,岩体边缘的花岗岩受挤压变形,形成早期韧性变形带。其次,在玲珑岩体定位后强烈抬升期间,燕山晚期花岗岩上拱造成玲珑花岗岩与其上覆早前寒武纪变质岩之间的各向异性界面不稳,沿之发生滑脱作用,产生伸展构造。由于剖面上深部岩浆的上拱作用和平面上区域性右行剪切作用,在玲珑花岗岩中形成各种右行张剪破裂。最后,来自幔源的基性侵入岩沿伸展构造产生的张裂隙侵位。焦家大型伸展构造的确立有利于更好的解释该区金矿形成的背景:被通达地表的断裂系统强烈切割的伸展构造上盘,岩石冷,构成一个氧化环境下的水溶液循环系统;由断层泥和部分早期糜棱岩组成了致密遮挡层为顶盖的伸展构造下盘,岩石热,构成一个还原环境的水溶液循环系统;伸展作用和深部上隆岩浆为热液上升提供了良好条件,从而在伸展构造上、下盘的接触部位,即两个水溶液循环系统的汇合处,形成了一个含矿热液沉淀聚集的有利场所(图14)。金矿的成矿时代晚于玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩的形成时代,而与伟德山超单元(花岗岩类)、基性侵入岩(煌斑岩)等胶东燕山晚期大规模岩浆活动的时代接近,多期岩浆活动为金矿的形成提供了热源。
四、胶东金矿成矿时,其直接围岩—玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩必定已抬升至流体成矿的深度,成矿流体活动与这种岩浆活动没有必然的联系。
胶东地区中生代岩浆活动非常发育,岩浆活动时代以侏罗纪-白垩纪为主,少量三叠纪。白垩纪是胶东地区岩浆活动最强烈的时期, 同位素年龄值分别为130~126Ma和127~105Ma的郭家岭花岗岩和伟德山花岗岩是具I型花岗岩特点的壳幔混合源花岗岩,同位素年龄比较发现,金矿的同位素年龄略晚于郭家岭花岗岩年龄,略早于崂山花岗岩年龄,位于伟德山花岗岩年龄值范围内。
壳幔混合型伟德山花岗岩大量分布于胶东主要金成矿区的外围和深部, 金矿成矿区内常出现的中基性岩脉和小岩体是与伟德山深成花岗岩相伴生的浅成侵入岩,伟德山花岗岩的形成时间与金矿一致, 因此认为, 胶东金矿的形成与伟德山花岗岩及其伴生的脉岩有关。
伟德山花岗岩分布面积大、范围广,是胶东地区白垩纪规模最大的花岗岩类,其产生的热量足以造成强烈的流体活动及金的大范围迁移、富集,在金矿成矿作用中起到了“热机”作用。
岩浆活动分凝和激活的围岩流体从围岩中萃取成矿物质在成矿有利部位富集成矿,而玲珑花岗岩则为金矿形成提供了部分物质来源。研究表明, 金矿的成矿深度与花岗岩的就位深度是有差别的,由于金矿成矿流体系统的温度(集中在200~350℃) 远低于岩浆温度(>573℃), 因此, 就同一区域而言,无论成矿流体系统是否与岩浆系统有联系,成矿流体系统的发育深度都应浅于岩浆系统;同时,成矿流体系统的密度远低于岩浆,也决定了成矿流体系统发育深度浅于岩浆系统。也就是说胶东金矿成矿时,其直接围岩—玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩必定已抬升至流体成矿的深度,成矿流体活动与这种岩浆活动没有必然的联系。
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