張炳林 楊立強(qiáng)＊＊ 黃鎖英 劉躍 劉文龍，3 趙榮新 徐詠彬 劉勝光

ZHANG BingLin1，YANG LiQiang1＊＊，HUANG SuoYing2，LIU Yue1，LIU WenLong1，3，ZHAO RongXin2，XU YongBin2 and LIU ShengGuang2

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

2. 山東黃金礦業(yè)有限公司焦家金礦，萊州 261441

3. 山東正元地質(zhì)勘查院，濟(jì)南 250101

1. State Key Laboratory of Geological Process and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2. Jiaojia Gold Company，Shandong Gold Mining Co. ，Ltd. ，Laizhou 261441，China

3. Geological Exploration Institute of Shandong Zhengyuan，Jinan 250101，China

2014-03-01 收稿，2014-05-22 改回.

1 引言

膠東作為中國(guó)最重要的金礦集區(qū)，區(qū)內(nèi)大型-超大型金礦床集中產(chǎn)出(大型-超大型金礦床數(shù)十處，中小型金礦床百余處)(楊立強(qiáng)等，2000，2006，2013;鄧軍等，2004;Yang et al.，2006;Deng et al.，2003a，2006，2008，2011;王中亮，2012;圖1)，已探明金礦資源量占全國(guó)近1/3(Yang et al.，2004，2007a，b;楊立強(qiáng)等，2000，2006，2013，2014a，b;王中亮，2012);其中，破碎帶蝕變巖型金礦床是最重要的金礦床類型，占膠東已探明金礦資源量的90%以上(Yang et al.，2014b;郭林楠等，2014;張良等，2014)。焦家金礦床是著名的“焦家式”破碎帶蝕變巖型金礦的命名地，主要特色是發(fā)育有大規(guī)模的絹英巖化蝕變帶(寬20 ～200m)和鉀化蝕變帶(50 ～300m)，蝕變巖型金礦體主要發(fā)育在焦家斷裂帶下盤(pán)的絹英巖化蝕變帶中(田農(nóng)，1988;丁式江等，2000;龐緒成等，2003)。關(guān)于蝕變與礦化的關(guān)系，前人做了大量研究工作(王炳成，1991;張理剛等，1994;Yang et al.，2007a，2009b)，如張理剛等(1994)認(rèn)為水/巖石交換作用以及流體降溫和沸騰-擴(kuò)散去H 作用是金富集的重要原因;丁式江等(2000)通過(guò)對(duì)焦家金礦床蝕變礦化過(guò)程中組分的得失研究認(rèn)為有大范圍的鉀化作用，加上更重要的絹英巖化階段的疊加，有利于大規(guī)模金礦化，而疊加過(guò)程的強(qiáng)度與金成礦作用的強(qiáng)度成正比;龐緒成等(2003)認(rèn)為成分的大范圍交換為金的富集起了重要作用;鄧軍等(2001，2004，2010)、Deng et al.(2006，2014)、楊立強(qiáng)等(2000，2006，2010，2014a，b)、Yang et al.(2009a，2014)、Yang and Badal (2013)通過(guò)構(gòu)造-流體-成礦系統(tǒng)研究，強(qiáng)調(diào)構(gòu)造-流體耦合成礦作用機(jī)制。然而，關(guān)于焦家金礦床熱液蝕變的機(jī)理尚缺乏系統(tǒng)的研究，制約了焦家金礦床成因研究和進(jìn)一步的找礦勘查。

熱液蝕變作用過(guò)程中，主量元素的變化可以體現(xiàn)出巖石礦物組合的變化，微量元素的變化則可以反映熱液交代過(guò)程中的微觀作用(Whitbread and Moore，2004);蝕變巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)中某些特定元素異?？捎糜阼b別礦物成分的變化，識(shí)別礦體周圍熱液蝕變帶的時(shí)空結(jié)構(gòu)，厘定蝕變與礦化的關(guān)系(Guilbert and Park，1986;Klemm and Kr?utner，2000;Helba et al.，2001;Christie and Brathwaite，2003;Whitbread and Moore，2004;Chinnasamy and Mishra，2013)。因此，運(yùn)用有效的巖石地球化學(xué)方法分析熱液蝕變作用過(guò)程中元素含量的相對(duì)變化，對(duì)揭示熱液蝕變過(guò)程中元素遷移規(guī)律和探討熱液蝕變機(jī)理具有重要的意義。本文在詳細(xì)的野外地質(zhì)觀測(cè)基礎(chǔ)上，查清了焦家金礦床蝕變類型及礦物組合特征，系統(tǒng)采集了不同蝕變類型的巖石樣品，進(jìn)行了巖石元素地球化學(xué)分析，運(yùn)用質(zhì)量平衡方法討論了熱液蝕變過(guò)程中元素遷移規(guī)律，初步探討了焦家金礦床熱液蝕變機(jī)理。

2 地質(zhì)背景

圖1 膠東礦集區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)王中亮，2012)Fig.1 Simplified tectonic geological map of the Jiaodong gold province (after Wang，2012)

膠東半島位于華北克拉通東南緣和太平洋板塊西緣，西側(cè)為郯廬斷裂帶，南與大別-蘇魯超高壓變質(zhì)帶相接，是一個(gè)主要由前寒武紀(jì)基底巖石和超高壓變質(zhì)巖塊組成，中生代構(gòu)造-巖漿作用發(fā)育的內(nèi)生熱液金礦成礦集中區(qū)(圖1)，為中國(guó)東部燕山期爆發(fā)式成礦的重要組成部分(鄧軍等，2004，2010;毛景文等，2005;楊立強(qiáng)等，2006，2010;王中亮，2012)。

研究區(qū)位于膠東半島西北部，地處華北地臺(tái)南緣膠北隆起(圖1)。出露的地層有新太古代膠東群、古元古代荊山群和粉子山群。膠東群主要巖性有斜長(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)片麻巖和黑云變粒巖，其原巖為超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)及長(zhǎng)英質(zhì)火山巖、碎屑沉積巖(楊敏之和呂古賢，1996)。古元古代荊山群和粉子山群不整合于新元古代膠東群之上，為一套含碳質(zhì)富鋁的泥質(zhì)碎屑巖和富鎂碳酸鹽巖建造(陳光遠(yuǎn)等，1993)。區(qū)內(nèi)侵入巖大面積發(fā)育，包括玲瓏型、郭家?guī)X型和艾山型花崗巖等3種類型(Sun et al.，2007;Ma et al.，2014;Wang et al.，2014a;張潮等，2014;圖1)。玲瓏型花崗巖體主要巖性為黑云母花崗巖，呈NNE 向帶狀分布于焦家斷裂與招平斷裂之間(圖1)，其鋯石LA-ICP-MS U-Pb 年齡為166 ～149Ma(Jiang et al.，2012;Yang et al.，2012;Yang and Badal，2013)。郭家?guī)X型花崗巖體主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖，呈近EW 向分布，侵入到玲瓏型花崗巖體及膠東群中，其鋯石LA-ICP MS U-Pb 年齡為132 ～126Ma(Hou et al.，2007;Yang et al.，2012;張良等，2014)。艾山型花崗巖體主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖，呈近NE向侵入到郭家?guī)X花崗巖體中(Yang et al.，2014;張良等，2014;圖1)，其鋯石LA-ICP MS U-Pb 年齡為118 ～110Ma(Goss et al.，2010)。其中，玲瓏型和郭家?guī)X型花崗巖體內(nèi)賦存了95%的膠東金資源量，為膠東地區(qū)金礦床的主要賦礦圍巖(Deng et al.，2003b，2009;Yang et al.，2008，2009b，2014)。

區(qū)域構(gòu)造主要有EW 向構(gòu)造帶、NNE-NE 向斷裂帶及NW 向斷裂構(gòu)造(圖1)。EW 向構(gòu)造帶既是燕山運(yùn)動(dòng)前的基底構(gòu)造，又是燕山運(yùn)動(dòng)以來(lái)長(zhǎng)期活動(dòng)的構(gòu)造系統(tǒng)。其主要構(gòu)造形跡是褶皺及韌性剪切帶，于太古宙奠定基礎(chǔ)，晚元古代有繼承性活動(dòng)，中新生代活動(dòng)強(qiáng)烈，并伴隨有巖漿侵入和火山活動(dòng)(鄧軍等，2010;王中亮，2012)。NNE-NE 向斷裂帶主要由三山島斷裂帶、焦家斷裂帶、招平斷裂帶、棲霞斷裂和牟乳斷裂(自西向東)以及分布在其之間的次級(jí)斷裂組成(圖1)，控制了膠東金礦床的產(chǎn)出(Yang et al.，2003，2004;王中亮，2012;王中亮等，2011;楊立強(qiáng)等，2014b;圖1)。NW 向斷裂規(guī)模較小，分兩種類型:一類與北東向構(gòu)造共軛，即共軛“X”型構(gòu)造，這類北西向斷裂在其有利部位可形成金礦體;第二類是切割北東向斷裂的北西向斷裂，對(duì)金礦有輕微的破壞作用(王中亮，2012;劉文龍，2013)。

焦家金礦床位于膠北隆起西北部招遠(yuǎn)-萊州金礦區(qū)中部，焦家金礦帶中段(圖2)。礦區(qū)內(nèi)出露地層為新太古代膠東群英夼組斜長(zhǎng)角閃片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖和黑云變粒巖，主要分布于焦家主斷裂上盤(pán)，部分呈殘留體分布在玲瓏黑云母花崗巖中。巖漿巖主要為賦存在主斷裂下盤(pán)的玲瓏黑云母花崗巖及其派生的長(zhǎng)英質(zhì)巖脈(圖2)。玲瓏黑云母花崗巖為焦家金礦床主要賦礦圍巖和各類蝕變巖原巖。該類巖石呈灰白色-淺肉紅色，中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部發(fā)育片麻狀構(gòu)造。主要礦物組合為斜長(zhǎng)石(35% ～40%)、鉀長(zhǎng)石(25% ～30%)、石英(25% ～30%)和黑云母(3% ～5%);含有少量鋯石、磷灰石、磁鐵礦、石榴石、鈦鐵礦、電氣石等多種副礦物。

圖2 焦家金礦田地質(zhì)略圖(據(jù)王中亮，2012 修編)Fig.2 Simplified geological map of the Jiaojia gold orefield (after Wang，2012)

脈巖主要為煌斑巖脈和輝綠玢巖等中基性脈巖，穿切于玲瓏黑云母花崗巖內(nèi)。構(gòu)造以斷裂構(gòu)造和節(jié)理為主;可分為NNE-NE 向及NW 向兩組，前者是控礦構(gòu)造，后者對(duì)金的成礦也有一定的控制意義(李士先等，2007)。其中，焦家主斷裂是焦家金礦床的一級(jí)斷裂構(gòu)造，焦家斷裂和鮑李斷裂以及分布在該兩組斷裂之間和鮑李斷裂下盤(pán)一系列近平行的次級(jí)斷裂、節(jié)理在平面及剖面上構(gòu)成“菱形”斷裂控礦系統(tǒng)，聯(lián)合控制焦家金礦床形成、演化與總體展布(劉文龍，2013)。

焦家金礦床圍巖蝕變發(fā)育，主要蝕變類型為黃鐵礦化、絹云母化和鉀長(zhǎng)石化。其中黃鐵礦化與金礦化關(guān)系最為密切。焦家金礦床的蝕變期和成礦期密切相連，為成巖與成礦過(guò)渡期(王中亮，2012)。焦家金礦床礦化樣式主要為破碎帶蝕變巖型(浸染型-細(xì)脈型)和鉀化細(xì)脈浸染型礦體，破碎帶蝕變巖型礦體(I 號(hào)礦體)主要賦存在緊靠主斷裂下盤(pán)絹英巖化帶中，為焦家金礦床主要礦體，品位穩(wěn)定，變異小，占該礦床已探明儲(chǔ)量的絕大部分。鉀化細(xì)脈浸染型礦體(III 號(hào)礦體)賦存在遠(yuǎn)離主斷裂的下盤(pán)鉀化花崗巖次級(jí)節(jié)理和裂隙中，常成群成帶出現(xiàn)。I 號(hào)破碎帶蝕變巖型礦體呈脈狀、透鏡狀，走向上分支復(fù)合、膨脹夾縮，尖滅再現(xiàn)，剖面上陡緩交替，上滅下現(xiàn)，SW 向側(cè)伏明顯。III 號(hào)鉀化細(xì)脈浸染型礦體剖面上呈現(xiàn)高角度反傾特征。

圖3 焦家金礦床圍巖蝕變分帶圖Fig.3 Alteration zone map of the Jiaojia gold deposit

3 蝕變類型及礦物組合

焦家主斷裂控制了焦家金礦床內(nèi)蝕變帶的空間展布，主斷裂上下盤(pán)蝕變帶形態(tài)和產(chǎn)狀均與主斷裂產(chǎn)狀一致，但上下盤(pán)蝕變具有不對(duì)稱發(fā)育特征。下盤(pán)蝕變均勻強(qiáng)烈、規(guī)模大，蝕變帶寬度由幾十米到幾百米不等，由主斷裂面向外依次為黃鐵絹英巖化帶、絹英巖帶和鉀化帶(圖3)。上盤(pán)主要發(fā)育絹英巖化斜長(zhǎng)角閃巖帶。局部可見(jiàn)絹英巖呈脈狀穿切鉀化帶(圖4c)，絹英巖化帶中殘留鉀化花崗巖角礫(圖4d)，這些指示鉀化蝕變?cè)缬诮佊r化蝕變。絹云母往往與早階段黃鐵礦共生，略早于中、晚階段黃鐵礦，指示黃鐵礦與絹云母為超復(fù)生成關(guān)系。碳酸鹽化蝕變往往疊加在早期蝕變礦化之上，發(fā)育在節(jié)理和裂隙中。

3.1 鉀化帶

鉀化蝕變?yōu)榻辜医鸬V床內(nèi)廣泛發(fā)育的成礦早期蝕變，蝕變規(guī)模大，主要呈面狀、脈狀發(fā)育于玲瓏黑云母花崗巖內(nèi)。在焦家主斷裂下盤(pán)10 ～20m 范圍內(nèi)，鉀化花崗巖常以團(tuán)塊狀或角礫狀殘留于黃鐵絹英巖內(nèi)(圖4d);遠(yuǎn)離焦家主斷裂下盤(pán)，在絹英巖化蝕變帶外圍發(fā)育大規(guī)模面狀鉀化(圖4b);再向外，鉀化蝕變強(qiáng)度變?nèi)?，逐漸過(guò)渡為新鮮黑云母花崗巖。通常鉀化花崗巖帶含金性差，礦化不發(fā)育，但密集節(jié)理和裂隙發(fā)育處，常見(jiàn)細(xì)脈浸染型礦化(圖4f)，組成鉀化細(xì)脈浸染型金礦體(III 號(hào)礦體)，該類礦體為焦家金礦床重要組成部分。焦家金礦田中不同金礦床鉀化強(qiáng)度和規(guī)模與礦體規(guī)模呈正相關(guān)關(guān)系(表1)，表明鉀化與金礦化關(guān)系密切。該類巖石呈肉紅色、中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英，含有少量黑云母、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石蝕變而成的絹云母(圖5a，b)，節(jié)理和裂隙中還發(fā)育少量黃鐵礦、綠泥石和方解石。

圖4 焦家金礦床內(nèi)蝕變特征(a)-黑云母花崗巖;(b)-鉀化蝕變;(c)-脈狀絹英巖穿切鉀化花崗巖;(d)-絹英巖中的鉀化花崗巖角礫;(e)-絹英巖;(f)-黃鐵絹英巖Fig. 4 The map of altered characteristics of the Jiaojia gold deposit(a)-biotite granite;(b)-potassic alteration;(c)-sericite-quartz altered rock vein cut across the potassic granite;(d)-potassic granite breccia in the phyllic zone;(e)-sericite-quartz altered rock;(f)-pyrite-sericite-quartz altered rock

表1 焦家金礦田不同金礦床鉀長(zhǎng)石化蝕變特征與礦床規(guī)模(據(jù)王中亮，2012;Yang et al.，2014 修改)Table 1 Alteration characteristics and the scale of different god deposits in the Jiaojia gold orefield (after Wang，2012;Yang et al.，2014)

圖5 焦家金礦床不同蝕變巖顯微鏡下照片(a-d)為透射光正交偏光下照片;(e，f)為反射光單偏光下照片.礦物代號(hào):Kf-鉀長(zhǎng)石;Q-石英;Ser-絹云母;Pl-斜長(zhǎng)石;Py-黃鐵礦;Sp-閃鋅礦;Ccp-黃銅礦;Gn-方鉛礦Fig. 5 Photomicrographs of the quartz and different alteration zone representative samples in the Jiaojia gold mine areaPhotos (a-d)are taken using crossed polars from thin sections;Photos (e，f)are taken using Polarized Light Microscope from polished sections. Abbreviations:Kf-K-feldspar;Q-quartz;Sersericite;Pl-plagioclase;Py-pyrite;Sp-sphalerite;Ccp-chalcopyrite;Gn-galena

3.2 絹英巖化帶

絹英巖化蝕變是焦家金礦床內(nèi)成礦期廣泛發(fā)育的一種熱液蝕變，嚴(yán)格受焦家主斷裂及其下盤(pán)次級(jí)斷裂和裂隙控制，與鉀化帶和黃鐵絹英巖化帶呈漸變過(guò)渡關(guān)系。主斷裂下盤(pán)絹英巖化蝕變帶規(guī)模大，一般寬10 ～200m;次級(jí)斷裂控制的絹英巖化蝕變帶規(guī)模相對(duì)較小，通常以0.1 ～1m 寬的脈狀發(fā)育在鉀化花崗巖內(nèi)(圖4c)。絹英巖主要呈灰綠色，變余花崗結(jié)構(gòu)-細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造-零星浸染狀和細(xì)脈狀構(gòu)造，主要礦物組合為絹云母、石英，殘留少量鉀長(zhǎng)石，含有少量黃鐵礦(含量＜5%)(圖4e、圖5c)。

3.3 黃鐵絹英巖化帶

黃鐵絹英巖帶通常發(fā)育在緊靠主斷裂的下盤(pán)，與主斷裂產(chǎn)狀一致，蝕變強(qiáng)烈(圖4f、圖5d)，規(guī)模大，一般厚0 ～20m，局部與主斷裂面之間發(fā)育1 ～10m 的無(wú)礦/貧礦弱絹英巖化帶。焦家金礦床絕大多數(shù)礦體均賦存在該蝕變帶中，黃鐵絹 -6英巖為焦家金礦床最為主要的礦石類型。黃鐵絹英巖主要呈灰綠色，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，主要發(fā)育壓碎結(jié)構(gòu)、晶粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)和乳滴狀結(jié)構(gòu);浸染狀、細(xì)脈浸染狀、塊狀、脈狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造。脈石礦物主要為石英和絹云母;礦石礦物主要為黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦(圖5e，f)，其次為少量磁黃鐵礦、黝銅礦、砷黝銅礦、毒砂、斜方輝鉛鉍礦、輝銀礦、輝碲鉍礦、銀黝銅礦、鋅砷黝銅礦和斑銅礦。黃鐵礦為主要載金礦物，金銀礦物主要為銀金礦、自然金和金銀礦，呈自形、半自形、他形粒狀和細(xì)脈狀，以裂隙金、晶隙金和包體金的形式賦存。

表2 焦家金礦床巖石主量元素組成（wt%）和微量元素組成（ ×10 -6 ）Table2 Thecomposition ofmajorelements（wt%） and traceelements（ ×10 -6 ） ofleastaltered and mostaltered samplesfromtheJiaojiagold deposit

4 元素地球化學(xué)

4.1 樣品采集與測(cè)試分析

本研究在對(duì)焦家金礦床進(jìn)行礦床地質(zhì)特征調(diào)查和詳細(xì)蝕變礦化分帶的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)采集了不同蝕變帶，不同礦石類型的樣品共計(jì)19 件。其中未蝕變帶黑云母花崗巖3 件，鉀花帶鉀化花崗巖5 件，黃鐵礦化鉀化花崗巖礦石2 件，絹英巖化帶中絹英巖6 件，黃鐵絹英巖化帶中的黃鐵絹英巖礦石3 件。進(jìn)行光薄片磨制，室內(nèi)鏡下觀測(cè)，以及地球化學(xué)測(cè)試分析。

將用于測(cè)試的巖礦石樣品均粉碎至200 目，送至核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心進(jìn)行全巖主量、微量元素含量的分析，其數(shù)據(jù)可用于分析不同蝕變類型巖石的元素遷移特征，從而了解蝕變礦化過(guò)程中的地球化學(xué)特征。主量元素測(cè)試使用儀器為飛利浦PW2404，X 射線熒光光譜儀。測(cè)試方法和依據(jù)為GB/T 14506.28—93 硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法X 射線熒光光譜法測(cè)定主、次元素量;微量元素測(cè)試儀器為Finnigan MAT 制造的HR-ICP-MS(ElementⅠ)。測(cè)試方法和依據(jù)為:DZ/T 0223—2001(電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)方法通則)。測(cè)試精度分別優(yōu)于1%和5%。測(cè)試分析數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表2。

4.2 主量元素地球化學(xué)

分析結(jié)果顯示:玲瓏黑云母花崗巖的SiO2為69.92% ～71.78%，平均含量為70.70%;Na2O +K2O 含量在8.39% ～8.43%之間，平均含量為8.41%;(Na2O/K2O)比值在1.29～1.38 之間，平均為1.34，以微富鈉質(zhì)為主。巖石里特曼指數(shù)(σ =(Na2O +K2O)2/(SiO2-43))介于2.45 ～2.64 之間，且Al2O3＞CaO+Na2O+K2O，屬鈣堿性鋁過(guò)飽和系列巖石。

相對(duì)于黑云母花崗巖，不同蝕變帶巖石普遍表現(xiàn)出高K2O、低Al2O3、CaO 和Na2O，而不同蝕變巖石Si、Fe、Mg 等元素各表現(xiàn)出不同特征(圖6)。鉀化帶巖石表現(xiàn)為K2O 的富集，而絹英巖帶和黃鐵絹英巖帶巖石表現(xiàn)為MgO、Fe2O3增加的趨勢(shì)。蝕變巖石樣品的蝕變敏感元素(K2O、CaO、MgO)研究表明焦家金礦床內(nèi)發(fā)育兩種主要的蝕變趨勢(shì)(圖7a):鉀化蝕變和絹英巖化蝕變。在CaO-Al2O3-(MgO +Fe2O3T)三元圖解(圖7b)中，鉀花帶巖石中Al2O3相對(duì)含量較高，其可能是鉀化過(guò)程中Al 從鋁硅酸鹽礦物中析出然后富集;絹英巖帶和黃鐵絹英巖帶中巖石表現(xiàn)為富集MgO 和Fe2O3。

4.3 微量元素組成特征

不同蝕變帶巖石微量元素相對(duì)于黑云母花崗巖的化學(xué)組成(圖6)顯示出:鉀化花崗巖相對(duì)于黑云母花崗巖表現(xiàn)出高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb，低Ba、Sr、Cr、Co、Ni、V、Y 的特征;黃鐵礦化鉀化花崗巖相對(duì)于黑云母花崗巖以高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb、Co，低Ba、Sr、Cr、Ni、V、Y 等為特征;絹英巖化花崗巖相對(duì)于黑云母花崗巖以高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb、Co、Ni，低Ba、Sr、Cr、V、Y 為特征;黃鐵絹英巖相對(duì)于黑云母花崗巖是以高Au、As、Cu、Pb、Zn、Rb、Co、Ni，低Ba、Sr、Cr、V、Y 為特征。

圖6 焦家金礦床內(nèi)蝕變巖與黑云母花崗巖元素豐度比值圖Fig.6 Multi-element spider diagram showing the relative abundance of selected major and trace elements in the different alteration zones compared to those of the least altered rock in Jiaojia gold deposit

圖7 焦家金礦床原巖及各蝕變巖K2O-CaO-MgO(a)和CaO-Al2O3-(MgO+Fe2O3T)(b)三元圖解Fig.7 Average composition of least altered rock and altered rocks from the Jiaojia gold deposit plotted on the K2O-MgO-CaO ternary diagram (a)and CaO-Al2O3-(MgO+Fe2O3T)ternary diagram (b)

綜上所述，礦石與黑云母花崗巖相比較，大離子親石元素Rb、Sr、Cr 和Ba，以及鎂鐵族元素V、Cr、CO 和Ni 的豐度在總體上未顯示出明顯的富集或貧化特征，親硫元素Au、As、Cu、Pb、Zn 等在礦石中顯示出顯著富集特征。

4.4 元素質(zhì)量遷移

成礦流體與圍巖相互作用導(dǎo)致圍巖蝕變，其在微觀上表現(xiàn)為元素帶入、帶出，質(zhì)量平衡分析可以定量研究蝕變作用過(guò)程中元素遷移(Gresens，1967;Grant，1986;Barton et al.，1991;張可清和楊勇，2002a;申玉科，2006;馬學(xué)東，2011;劉文龍，2013)。Gresens(1967)提出Gresens 方程，成為研究開(kāi)放系統(tǒng)中元素質(zhì)量遷移的經(jīng)典方法;Grant(1986)對(duì)該方程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，采用等濃度圖解來(lái)確定蝕變系統(tǒng)中的不活動(dòng)元素，進(jìn)而以不活動(dòng)元素為參考來(lái)計(jì)算蝕變前后巖石中元素的質(zhì)量遷移，但如何選擇不活動(dòng)元素是進(jìn)行質(zhì)量平衡計(jì)算中的關(guān)鍵問(wèn)題(張可清和楊勇，2002a，b)。

表3 和圖8 表示了焦家金礦床中各蝕變階段主量元素含量及變化情況。從中可以看出，黑云母花崗巖發(fā)生鉀長(zhǎng)石化蝕變過(guò)程中，SiO2和K2O 表現(xiàn)為明顯的帶入，Al2O3、Fe2O3、Na2O 和Ca2O 明顯帶出，MgO 基本不變，指示在鉀長(zhǎng)石化過(guò)程中，流體為富硅的堿性氧化流體。在鉀化花崗巖→黃鐵礦化鉀化花崗巖過(guò)程中，SiO2、Al2O3、Fe2O3和K2O 明顯帶入，Na2O 明顯帶出，MgO 和CaO 基本不變。在鉀化花崗巖→絹英巖過(guò)程中，SiO2、Fe2O3、MgO 和CaO 明顯帶入，K2O 輕微帶出，Al2O3和Na2O 明顯帶出。在鉀化花崗巖→黃鐵絹英巖過(guò)程中，SiO2、Fe2O3、Al2O3和CaO 明顯帶入，K2O 輕微帶入，Na2O 明顯帶出。

表4 和圖9 表示了焦家金礦床中各蝕變階段微量元素含量及變化情況。從中可以看出，黑云母花崗巖發(fā)生鉀長(zhǎng)石化蝕變過(guò)程中，微量元素As、Pb、Zn 和Rb 明顯帶入，Ba、Sr、Cr、V 明顯帶出，Y 輕微帶出，Au、Cu、Co、Ni 和Y 基本不變。在鉀化花崗巖→黃鐵礦化鉀化花崗巖過(guò)程中，Pb、Rb 和Ba明顯帶入，Au、Cu 和Zn 輕微帶入，Sr 明顯帶出，Cr、Co、Ni、Y和V 基本不變。在鉀化花崗巖→絹英巖過(guò)程中，As、Cu、Pb、Zn 和Rb 明顯帶入，Ba 和Sr 明顯帶出，Au、Cr、Co、Ni、Y 和V基本不變。在鉀化花崗巖→黃鐵絹英巖過(guò)程中，Au、As、Cu、Pb、Zn 和Rb 明顯帶入，Cr 和Y 輕微帶入，Ba 和Sr 明顯帶出，Co、Ni、Y 和V 基本不變。

5 討論

圖8 焦家金礦床不同蝕變過(guò)程中主成分得失圖A-黑云母花崗巖→鉀化花崗巖;B-鉀化花崗巖→黃鐵礦化鉀化花崗巖;C-鉀化花崗巖→絹英巖;D-鉀化花崗巖→黃鐵絹英巖Fig.8 Gain-loss diagram for major oxides and loss on ignition in the different alteration zones in the Jiaojia gold depositA-biotite granite→potassic granite;B-potassic granite→pyritized potassic granite;C-potassic granite→sericite-quartz altered rock;D-potassic granite→pyrite-sericite-quartz altered rock

圖9 焦家金礦床不同蝕變過(guò)程中微量元素得失圖A-黑云母花崗巖→鉀化花崗巖;B-鉀化花崗巖→黃鐵礦化鉀化花崗巖;C-鉀化花崗巖→絹英巖;D-鉀化花崗巖→黃鐵絹英巖Fig.9 Gain-loss diagram for trace elements in the different alteration zones in the Jiaojia gold depositA-biotite granite→potassic granite;B-potassic granite→pyritized potassic granite;C-potassic granite→sericite-quartz altered rock;D-potassic granite→pyrite-sericite-quartz altered rock

表3 焦家金礦床蝕變過(guò)程中主量元素平均得失量Table 3 Average gain or loss of major elements in the different alteration zones in the Jiaojia gold deposit

表4 焦家金礦床蝕變過(guò)程中微量元素平均得失量Table 4 Average gain or loss of trace elements in the different alteration zones in the Jiaojia gold deposit

焦家金礦床內(nèi)鉀化蝕變廣泛發(fā)育，常以團(tuán)塊狀或角礫狀殘留于黃鐵絹英巖和絹英巖內(nèi)，為成礦前蝕變;在礦物學(xué)方面主要表現(xiàn)為鉀長(zhǎng)石對(duì)斜長(zhǎng)石的交代和鉀長(zhǎng)石的再長(zhǎng)大或者角閃石為黑云母所取代;在元素地球化學(xué)方面，表現(xiàn)為鉀化蝕變過(guò)程中Si、K 明顯的遷入，Ca、Na、Al、Fe、Mg 表現(xiàn)為遷出，Au 等親硫元素也表現(xiàn)為輕微遷入，指示焦家金礦床內(nèi)鉀化蝕變通過(guò)以下反應(yīng)進(jìn)行(Omella et al.，2003):

6［NaAlSi3O8+ CaAl2Si2O8］(斜 長(zhǎng) 石)+ 5K2O →10KAlSi3O8(鉀長(zhǎng)石)+6CaO+3Na2O+4Al2O3

或Ca2Na［MgFe］4(AlFe)［(AlSi)4O11］(OHF)+K+→K［MgFe］3(AlSi3O10)(OHF)2+Na++Fe3++Mg2+。

絹英巖化蝕變嚴(yán)格受焦家主干斷裂及其下盤(pán)的次級(jí)斷裂控制。焦家主斷裂下盤(pán)的絹英巖化蝕變帶規(guī)模最大，其內(nèi)發(fā)育有鉀化花崗巖角礫;次級(jí)斷裂控制的絹英巖化蝕變帶一般以0.1 ～1m 寬的脈狀發(fā)育在鉀化花崗巖內(nèi);指示焦家金礦床內(nèi)鉀化蝕變?cè)缬诮佊r化蝕變。絹英巖化蝕變過(guò)程中，Si、Fe、Mg、K 的遷入，Al、Na 表現(xiàn)為元素的遷出，與顯微鏡下觀測(cè)到的主要礦物為絹云母和石英并呈鉀長(zhǎng)石和黑云母假晶出現(xiàn)的現(xiàn)象一致，其反應(yīng)過(guò)程(凌洪飛等，2002):

K(MgFe)3(AlSi3O10)(OH)2(黑云母)+4Si(OH)4→KAl2(AlSi3O10)(OH)2(絹云母)+(FeMg)2++2H2O

或3K(AlSi3O8)(鉀長(zhǎng)石)+ H2O →KAl2(AlSi3O10)(OH)2(絹云母)+6SiO2+K2O。

黃鐵絹英巖化蝕變過(guò)程中，與礦化有關(guān)的Fe、Au、Cu、Pb、Zn 表現(xiàn)為明顯的遷入，指示該蝕變過(guò)程與礦化關(guān)系密切。野外與室內(nèi)觀測(cè)表明黃鐵絹英巖化蝕變帶內(nèi)金屬礦物主要為硫化物，包括黃鐵礦，黃銅礦，閃鋅礦，方鉛礦等，元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)研究表明黃鐵絹英巖化蝕變帶中的鐵含量明顯高于鉀化和絹英巖化蝕變帶;指示在黃鐵絹英巖化蝕變過(guò)程中消耗了成礦熱液中H2S 和Fe2+、Cu2+等金屬離子，形成大量的黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物，使金從絡(luò)合物中釋放出來(lái)，發(fā)生大規(guī)模的沉淀聚集成礦，其反應(yīng)過(guò)程可以表示為:Fe2++2HS-→FeS2(黃鐵礦)。另一方面，硫化物的形成還依賴于諸如Cu、Zn、Pb、As、Ni 和Fe 等元素的含量，這些元素在黃鐵絹英巖帶中的含量通常偏高。

綜上所述，本研究認(rèn)為鉀化過(guò)程中的富硅堿性氧化流體通過(guò)交代蝕變反應(yīng)使金從圍巖中釋放、成為高價(jià)態(tài)離子活化進(jìn)入成礦流體，即分散還原態(tài)的金(Au0)被活化為氧化態(tài)(Au+、Au3+)以AuH3SiO4形式隨熱液遷移。在絹英巖化過(guò)程中，熱液中的SiO2等組分損失，引起熱液中的AuH3SiO4穩(wěn)定性降低，造成AuH3SiO4分解，F(xiàn)e2+、Fe3+被消耗形成黃鐵礦，導(dǎo)致金大量沉淀和聚集沉淀，此時(shí)完成了金由活化→遷移→沉淀富集成礦。

6 結(jié)論

(1)鉀化蝕變?yōu)槌傻V前蝕變，在礦物學(xué)方面表現(xiàn)為鉀長(zhǎng)石對(duì)斜長(zhǎng)石的交代和鉀長(zhǎng)石的再長(zhǎng)大或者角閃石為黑云母所取代;在元素地球化學(xué)方面，表現(xiàn)為鉀化蝕變過(guò)程中Si、K明顯的遷入，Ca、Na、Al、Fe、Mg 表現(xiàn)為遷出，指示流體為富硅的堿性氧化流體。

(2)絹英巖和黃鐵絹英巖化蝕變?yōu)槌傻V期蝕變，主要特征為親硫元素(Au、Ag、As、Pb、Zn)均表現(xiàn)為帶入，特別是成礦元素Au 表現(xiàn)為明顯的帶入。

致謝 研究工作得到了中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)王中亮老師的指導(dǎo)與幫助;野外和室內(nèi)工作得到了焦家金礦床相關(guān)工作人員以及張良、李瑞紅、黃濤、劉向東和李海林等多位同學(xué)的幫助和支持;巖石主微量元素實(shí)驗(yàn)工作得到了核工業(yè)北京地質(zhì)研究院地質(zhì)分析測(cè)試研究中心相關(guān)工作人員的協(xié)助;審稿專家提出了寶貴的修改意見(jiàn);在此一并致以誠(chéng)摯的感謝!

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