田瑞聰 李大鵬 張文 田京祥 于曉衛(wèi) 耿科 張巖

1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083 2. 自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室，山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，濟南 250013 3. 山東省地質(zhì)調(diào)查院，濟南 250014

膠東礦集區(qū)是世界著名的金礦資源基地，累計探明金礦資源量已達5480余噸，為繼南非蘭德金礦區(qū)和烏茲別克斯坦穆龍?zhí)捉鸬V區(qū)后的世界第三大金礦區(qū)(陳玉民等, 2019)，深部找礦潛力巨大。與找礦和成礦作用有關(guān)的研究工作一直是熱點，很多重大問題也得到了很好地解決，為深部找礦提供了很好的技術(shù)支持(鄧軍等, 2001; 龐緒成, 2005; 李建威等, 2010; 楊立強等, 2014; 宋明春等, 2015)，有些問題仍未解決或者存在爭議，如金質(zhì)來源和金元素豐度問題等。

許多學(xué)者開展了大量有關(guān)成礦物質(zhì)來源與富集機制的專題研究(劉輔臣等, 1984; 劉連登等, 1984; 楊士望, 1986; 王鶴年, 1988; 孫豐月等, 1995; 楊忠芳, 1998; 孫景貴等, 1999; 鄧軍等, 1996, 1999; Yangetal., 2014; 陳玉民等, 2019; 田杰鵬, 2020; Tianetal., 2020; Wangetal., 2021)，取得了豐碩成果，主要有3種觀點：①與早前寒武紀地質(zhì)體有關(guān)，來源于地殼(楊士望, 1986; 呂古賢, 1998; 王義文等, 2002; 郭春影, 2009)；②來源于中生代花崗巖(Boyle, 1979; 王鶴年, 1988; Wangetal., 1998)。其中多數(shù)學(xué)者認為來源于玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖(桑隆康等, 1992; Wangetal., 1998; 孫華山等, 2007; 于學(xué)峰等, 2012; 羅賢冬等, 2014; 田杰鵬等, 2016)，僅有少數(shù)學(xué)者認為來源與偉德山花崗巖也有密切關(guān)系(宋明春等, 2015; Songetal., 2014)；③來源于深部地幔(孫豐月等, 1995; 張連昌等, 2002; 毛景文等, 2002, 2005; 牛樹銀等, 2011; 丁正江, 2014; Goldfarb and Santosh, 2014; Li and Santosh, 2014; 朱日祥等, 2015; Wangetal., 2020; Dengetal., 2020a, b; Grovesetal., 2020)。有學(xué)者更強調(diào)了巖脈對金礦成礦的作用，如地幔來源的煌斑巖與金礦化有成因聯(lián)系(劉輔臣等, 1984; 孫景貴, 1999; 羅鎮(zhèn)寬等, 2001; 劉燊, 2004; 龔慶杰等, 2012; 祝德成等, 2018)或為金礦成礦提供了部分成礦物質(zhì)；深源基性脈巖活動及與其相伴生的大規(guī)模地幔流體參與是膠東金礦形成的主要原因(王登紅等, 1999; 毛景文等, 2005)。

現(xiàn)在越來越多研究者更傾向于來源于中生代花崗巖或地幔，其主要證據(jù)主要得益于同位素示蹤技術(shù)的大量應(yīng)用，元素地球化學(xué)方面很難拿出有說服力的證據(jù)，雖然在Au等成礦元素豐度方面做了大量的研究，但由于不同年代實驗室、儀器、測試精度不同，以及單次數(shù)據(jù)量少和系統(tǒng)誤差等原因，很難數(shù)據(jù)集成形成共性認識。有學(xué)者認為Au豐度較高，如黎彤(1992)認為玲瓏花崗巖的地殼豐度為3.4×10-9，王鶴年等(1988)認為膠東群變質(zhì)巖的原巖為玄武巖，巖石建造中Au豐度為地殼豐度的近5倍。然而，孫景貴(1999)認為，膠東變質(zhì)巖和地層中金的豐度并非很高1.9×10-9～4.5×10-9，而與金礦有關(guān)的花崗巖金的量更低0.27×10-9～1.83×10-9。Yanetal.(1997)研究了中國東部上地殼化學(xué)組成，其中Au元素豐度為0.77×10-9，華北板塊上地殼為0.74×10-9。21世紀隨著分析儀器精度的提高，對Au元素豐度的研究也逐步深入，遲清華(2002)統(tǒng)計了中國東部地區(qū)酸性巖平均為0.54×10-9，片麻巖類為0.66×10-9，沉積巖類變化較大，同時給出了地殼、出露巖石地殼、火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖中的Au豐度，分別為1.0×10-9、0.80×10-9、0.90×10-9、0.60×10-9、1.0×10-9。史長義等(2005)給出了中國花崗巖Au元素豐度0.38×10-9。李瑞紅等(2019)提出膠東地區(qū)和中國東部變質(zhì)巖Au豐度相當，萊陽群和青山群沉積巖中Au豐度普遍較低，侵入巖Au豐度為1.37×10-9。陳玉民等(2019)認為膠東西北部玲瓏花崗巖Au豐度為0.73×10-9，郭家?guī)X花崗巖Au豐度為0.69×10-9，均低于華北地臺大陸地殼豐度值(1.0×10-9)，膠東金礦集區(qū)存在金的地球化學(xué)虧損場。Wangetal.(2021)用高靈敏度Element XR同位素稀釋法和/或聚氨酯泡沫預(yù)處理后的石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS)，實現(xiàn)了低Au含量樣品的可靠分析，得出膠東前寒武紀基底變質(zhì)巖中金含量強烈虧損(Au<0.5×10-9)，很難成為膠東金礦床的主要金源。

上述Au豐度數(shù)據(jù)相差較大，對膠東地區(qū)Au豐度沒有形成統(tǒng)一的認識，地質(zhì)體不同的Au豐度說明了什么問題？與金質(zhì)來源有無聯(lián)系？基于這些問題，本文利用5529件Au等15種元素分析數(shù)據(jù)，對其進行統(tǒng)計分析，從不同地質(zhì)體中的元素豐度變化、區(qū)域地球化學(xué)背景、元素變異系數(shù)、標準離差、正態(tài)分布等方面進行對照分析研究，試圖尋找出膠東地區(qū)元素地球化學(xué)背景和可能的金礦成礦地球化學(xué)信息。根據(jù)不同地質(zhì)單元特別是中生代不同期次侵入巖的元素豐度比較分析，探求與金礦成礦關(guān)系密切的地質(zhì)體和可能的巨量金質(zhì)來源或聚集遷移機制，為膠東地區(qū)巨量金質(zhì)來源的研究提供一種新思路。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于中國東部，大地構(gòu)造位置屬華北板塊之膠北隆起區(qū)和秦嶺-大別-蘇魯造山帶之膠南-威海隆起區(qū)(圖1)。新太古代、古元古代基底變質(zhì)巖系和中生代多期次多成因巖漿活動以及NE向斷裂構(gòu)造為主的構(gòu)造格架，構(gòu)成本區(qū)金礦的基本成礦地質(zhì)背景(鄧軍等, 2000; 于學(xué)峰等, 2012; 宋明春等, 2013; 楊立強等, 2014; 田杰鵬等, 2016)。

圖1 膠東地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(據(jù)田杰鵬等, 2016修改)1-第四系；2-晚白堊世-古近紀王氏群砂巖；3-早白堊世青山群火山沉積巖；4-早白堊世萊陽群砂巖、粉砂巖；5-新元古代蓬萊群淺變質(zhì)巖；6-古元古代芝罘群變質(zhì)巖；7-古元古代粉子山群黑云變粒巖、大理巖等；8-古元古代荊山群黑云片巖、變粒巖等；9-早白堊世嶗山花崗巖；10-早白堊世偉德山花崗巖；11-早白堊世郭家?guī)X花崗巖；12-晚侏羅世玲瓏花崗巖；13-中侏羅世文登花崗巖；14-晚三疊世花崗巖；15-南華紀花崗質(zhì)片麻巖；16-中元古代變輝長巖；17-新太古代TTG；18-中生代脈巖；19-金礦床Fig.1 Geology and deposit sketch map of Jiaodong area (modified from Tian et al., 2016)1-Quaternary; 2-Late Cretaceous-Paleogene Wangshi Group sandstone; 3-Early Cretaceous Qingshan Group volcanic sedimentary rock; 4-Early Cretaceous Laiyang Group sandstone and siltstone; 5-Neoproterozoic Penglai Group epirock; 6-Paleoproterozoic Zhifu Group metamorphic rock; 7-Paleoproterozoic Fenzishan Group biotite granulite and marble; 8-Paleoproterozoic Jingshan Group biotite schist and granulite; 9-Early Cretaceous Laoshan granites; 10-Early Cretaceous Weideshan granites; 11-Early Cretaceous Guojialing granites; 12-Late Jurassic Linglong granites; 13-Middle Jurassic Wendeng granites; 14-Late Triassic granites; 15-Nanhuan granitic gneiss; 16-Mesoproterozoic metagabbro; 17-Neoarchean TTG; 18-Mesozoic dike rocks; 19-gold deposits

區(qū)內(nèi)地層主要發(fā)育新太古代膠東巖群，古元古代荊山群、粉子山群，白堊紀萊陽群、青山群、王氏群。巖漿活動強烈，主要有新太古代馬連莊序列變質(zhì)基性-超基性巖、棲霞序列變質(zhì)英云閃長巖、譚格莊序列變質(zhì)奧長花崗巖、古元古代萊州序列變質(zhì)基性-超基性巖、晚侏羅世玲瓏花崗巖、早白堊世早期郭家?guī)X花崗巖、早白堊世晚期偉德山花崗巖。侵入巖總體呈近東西或北東向展布的巖基、巖株、巖瘤狀產(chǎn)出，具規(guī)模性的侵入體多聚集形成復(fù)式巖體，巖石類型齊全，中酸性巖規(guī)模大、分布廣(張良等, 2014)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，其中主要構(gòu)造線是北北東向和北東向斷裂構(gòu)造，與金成礦休戚相關(guān)，控制了該區(qū)主要金礦床，北西和東西向斷裂發(fā)育弱(宋明春等, 2015; 楊立強等, 2019)。以往地質(zhì)勘查表明，膠東地區(qū)金礦床主要受三山島斷裂、焦家斷裂、招遠-平度斷裂、臺前-陡崖斷裂、牟平-即墨斷裂和金牛山斷裂等6條NE向區(qū)域斷裂構(gòu)造帶及其次級構(gòu)造控制，共同構(gòu)成了膠東金礦控礦斷裂構(gòu)造系統(tǒng)，控制著該區(qū)的主要金礦床(Dengetal., 2006; 張良等, 2013; 楊立強等, 2014; 圖1)。

2 樣品采集、分析方法與結(jié)果

2.1 樣品采集

研究區(qū)共采集各類巖石樣品5529件，其中未蝕變樣品3888件，蝕變樣品1641件，采樣點分布于膠北隆起區(qū)，涉及膠東地區(qū)主要地質(zhì)體。取樣時，在采樣點周圍均勻敲取3～5塊同一巖性巖石碎塊組成一件樣品。在地質(zhì)體中采集無礦化且較新鮮巖石，在構(gòu)造帶、蝕變帶、礦化帶則盡量采集礦化較好的巖石。詳細記錄巖石新鮮程度和是否蝕變等，進行嚴格區(qū)分。

2.2 分析方法及精度

分析測試由山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實驗測試中心承擔。分析測試元素為Au、Ag、Hg、Cu、Zn、Sn、Sb、Pb、Bi、As、Nb、Ta、Mo、W、Co計15種元素。工作標準為《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ/T 0130—2006)、《地球化學(xué)普查規(guī)范》(DZ/T 0011—2015)。樣品在60℃以下烘干后再進行加工。樣品加工過程中先用配備高鋁瓷的顎式破碎機粗碎，再采用高鋁瓷的無污染化探樣品自動粉碎機加工，樣品經(jīng)粗碎、中碎、細碎至0.074mm，符合粒度要求的試樣質(zhì)量不少于加工前試樣質(zhì)量的90%，不縮分，不過篩，直接裝入樣品袋待檢測(重量>300g)。樣品制備后，測試樣由業(yè)務(wù)室流轉(zhuǎn)到分析室進行分析測試。各元素檢出限符合國家、行業(yè)標準，一級標準物質(zhì)/重復(fù)樣合格率均為100%，各元素分析報出率均為100%。樣品測試分析方法及檢出限見表1。

表1 分析方法、檢出限(×10-6，Au、Ag、Hg為×10-9)

分析質(zhì)量監(jiān)控包括5項內(nèi)容，即國家Ⅰ級標準物質(zhì)(GBW系列)監(jiān)控、省級二級監(jiān)控樣監(jiān)控、實驗室內(nèi)部檢查、試樣重復(fù)性密碼分析、異常點的抽查檢查。內(nèi)檢合格率均大于97%，質(zhì)量符合要求。

2.3 分析結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

5529 件樣品分析數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行了分類數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，按照一次剔除大于平均值加3倍標準離差的數(shù)據(jù)后，有2624件未蝕變樣品、1243件蝕變樣品參與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析(表2)。元素豐度估計值的計算目前仍以算術(shù)平均值法為主。

圖2 元素均值在各地質(zhì)單元中的變化曲線圖1-膠東巖群；2-荊山群；3-馬連莊基性-超基性巖；4-棲霞英云閃長巖；5-譚格莊奧長花崗巖；6-萊州基性-超基性巖；7-玲瓏花崗巖；8-郭家?guī)X花崗巖；9-偉德山花崗巖；10-基性脈巖；11-中酸性脈巖Fig.2 A curve of the mean values of elements in each geological unit1-Jiaodong Group; 2-Jingshan Group; 3-Malianzhuang basic-ultrabasic rocks; 4-Qixia tonalite; 5-Tangezhuang trondhjemite; 6-Laizhou basic-ultrabasic rocks; 7-Linglong granite; 8-Guojialing granite; 9-Weideshan granite; 10-basic vein rock; 11-intermediate-acidic vein rock

3 討論

3.1 膠北隆起不同地質(zhì)體元素豐度特征

Au等15種元素豐度除Pb外，其他14元素均低于地殼豐度(黎彤, 1992)。中國花崗巖Au等元素豐度(史長義等, 2005)是大量實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，能很好的代表被測巖石的實際豐度(中值)，膠北中生代花崗巖中多數(shù)元素豐度與中國花崗巖大致相當或偏低，只有Au大于中國花崗巖豐度3倍，Bi元素明顯偏低1倍。膠北地區(qū)中生代基性脈巖中Au、W豐度比地區(qū)平均豐度明顯偏高1倍，其它元素大致相當或稍微偏高。構(gòu)造巖中Au、Ag、Pb、W、As、Bi比巖石豐度值明顯偏高，Co明顯偏低，其它元素相當或者稍偏高，說明構(gòu)造是成礦元素富集的有利場所。Cu、Zn、Co在偏酸性侵入巖中含量明顯偏低，在基性巖和膠東巖群中明顯偏高，說明其在地殼深部較淺部富集，Pb在中生代酸性侵入體中明顯偏高。

圖3 膠北隆起不同地質(zhì)體Au豐度1-膠東巖群；2-荊山群；3-馬連莊基性-超基性巖；4-棲霞英云閃長巖；5-譚格莊奧長花崗巖；6-萊州基性-超基性巖；7-玲瓏花崗巖；8-郭家?guī)X花崗巖；9-偉德山花崗巖；10-基性脈巖；11-中酸性脈巖；12-地殼豐度(黎彤, 1992)；13-中國花崗巖(史長義等, 2005)Fig.3 Au abundance of different geological bodies in Jiaobei uplift1-Jiaodong Group; 2-Jingshan Group; 3-Malianzhuang basic-ultrabasic rocks; 4-Qixia tonalite; 5-Tangezhuang trondhjemite; 6-Laizhou basic-ultrabasic rocks; 7-Linglong granite; 8-Guojialing granite; 9-Weideshan granite; 10-basic vein rock; 11-intermediate-acidic vein rock; 12-crustal abundance (Li, 1992); 13-Chinese granite (Shi et al., 2005)

不同元素在各地質(zhì)體中均值變化情況可分為3類(圖2)：早前寒武紀地質(zhì)體、中生代花崗巖和中生代基性脈巖。Ag、Cu、Pb、Zn、Co在中生代花崗巖和早前寒武紀地質(zhì)體中含量有明顯不同，早前寒武紀地質(zhì)體Ag、Cu、Zn、Co含量高，Pb含量低；中生代花崗巖Ag、Cu、Zn、Co含量低，Pb含量高，W、Sn、Mo、Nb、Ta、As、Sb、Bi、Hg元素則沒有明顯變化。中生代基性脈巖與中生代花崗巖Ag含量相當，Cu含量處于中生代花崗巖和早前寒武紀地質(zhì)體之間，Pb含量處于兩類地質(zhì)體之間，其它元素含量差別不明顯。因此，中生代地球化學(xué)環(huán)境繼承了早前寒武紀的地球化學(xué)環(huán)境，但中生代又與早前寒武紀的地球化學(xué)環(huán)境有明顯不同，中生代地殼是混合了大量地幔物質(zhì)的產(chǎn)物。玲瓏花崗巖Au、Ag、Cu含量較郭家?guī)X花崗巖和偉德山花崗巖高，郭家?guī)X花崗巖比玲瓏花崗巖和偉德山花崗巖中Pb、Zn、Co含量高、Nb、Ta含量低；偉德山花崗巖Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co元素含量比玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖最低，其他元素含量大致相當。

3.2 膠東地區(qū)Au元素地球化學(xué)背景

膠北隆起Au豐度的總平均值為1.31×10-9，與地殼估算值1.3×10-9(Rudnick and Gao, 2014)一致，侵入巖為1.37×10-9，中酸性侵入巖為1.22×10-9，中生代花崗巖為1.20×10-9(表2)。Au在新太古代譚格莊英云閃長巖、晚侏羅世玲瓏花崗巖和中生代基性脈巖中含量明顯偏高，分別為1.74×10-9、1.7×10-9、2.65×10-9；新太古代譚格莊奧長花崗巖和早白堊世偉德山花崗巖Au含量明顯偏低，分別為0.74×10-9，0.75×10-9；而郭家?guī)X花崗巖豐度處于中間為1.17×10-9(圖3)。遲清華(2002)就中國東部火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖中Au含量原始數(shù)據(jù)經(jīng)X±3S一次剔除后計算出的算術(shù)平均值分別為0.58×10-9、1.01×10-9和1.02×10-9，與本次數(shù)據(jù)處理方法相同，說明膠北地區(qū)變質(zhì)巖和中國東部變質(zhì)巖Au豐度相當，膠東地區(qū)萊陽群和青山群沉積巖中Au背景值普遍較低(李瑞紅等, 2019)，膠北隆起侵入巖Au豐度(1.37×10-9)明顯偏高，與膠萊盆地東北緣Au豐度(1.40×10-9)基本一致(李勇等, 2018)，是中國東部火成巖的2倍以上。另據(jù)史長義等(2005)的研究，中國東部花崗巖Au含量中值為0.38×10-9(為一次剔除X±2S)，本研究區(qū)中生代玲瓏花崗巖、郭家?guī)X花崗巖和偉德山花崗巖按照一次剔除X±2S后的中值平均為0.85×10-9，膠北隆起中生代花崗巖Au豐度是中國東部花崗巖的2倍以上。中生代基性脈巖是深部地?；詭r漿信息的真實反映，其平均Au含量(2.65×10-9)遠遠高出其他地質(zhì)體平均含量(1.31×10-9)，而同期中酸性脈巖的Au含量1.22×10-9，與膠北隆起中生代花崗巖平均含量接近，可以代表淺部地殼的Au含量。孫豐月等(1995)論證了金的上地幔源區(qū)的存在，由地幔C-H-O流體演化分異而來的煌斑巖中金平均豐度5.7×10-9，赫英等(2004)對膠東半島地幔巖包體的研究認為膠東地區(qū)巖石圈地幔金平均豐度大致等于或略低于8.78×10-9。Wangetal.(2021)的新數(shù)據(jù)表明前寒武紀地殼基底中Au含量較低，<0.5×10-9，與其他地區(qū)的角閃巖相巖石相一致(Pattenetal., 2020; Pitcairnetal., 2015)。前寒武紀變質(zhì)基底含金量低可以解釋為從可能富金的地殼基底提取后的殘余結(jié)果(Chenetal., 2019)。

2000年之前膠東地區(qū)Au豐度數(shù)據(jù)普遍偏高，特別是膠東巖群的Au豐度更高(Wangetal., 2021)，主要原因是儀器分析精度不高、樣品數(shù)量偏少和統(tǒng)計時未剔除奇異值。由于不同實驗室可能存在系統(tǒng)誤差，因此，不同實驗室的測試數(shù)據(jù)的分析對比，僅作參考，同時由于沒有足夠多的樣品，Au豐度僅僅作為一個大致的參考值，但是同一實驗室同一時期不同地質(zhì)體的分析結(jié)果完全可以對比。綜上，膠北隆起地殼和地幔均具有較高的Au地球化學(xué)背景，Au豐度在1.31×10-9左右是可信的，且地幔金豐度高于地殼。

3.3 殼幔巖漿混合反應(yīng)析出巨量金質(zhì)

郭家?guī)X花崗巖和偉德山花崗巖均為殼?；旌铣梢?曲曉明等, 2000; 楊進輝和周新華, 2000; 楊進輝等, 2003; 郭敬輝等, 2005; 周建波等, 2003; Gossetal., 2010; 宋明春等, 2015)，從前述可知，地幔和地殼Au豐度均比郭家?guī)X和偉德山花崗巖高，而混合后的郭家?guī)X花崗巖和偉德山花崗巖Au含量均明顯變低，最大的可能就是在地幔巖漿和地殼物質(zhì)混合形成花崗巖漿演化過程中部分Au流失了。巖漿的結(jié)晶過程是一個結(jié)晶分異的過程，將巖漿中不能進入礦物晶格中的水分慢慢排出在礦物晶體之外，溶解在其中的不相容元素被帶出，僅有很少形成流體包裹體被包裹在礦物中。據(jù)朱永峰和安芳(2010)的研究，花崗巖中93%以上的金賦存在硫化物中，在花崗質(zhì)巖漿演化過程中，硅酸鹽礦物的結(jié)晶或溶解不影響金的狀態(tài)，熱液就成了金活化遷移的主要載體，花崗巖漿的演化和結(jié)晶過程是一個明顯的去金作用過程(孫景貴, 1999)，正常情況下，花崗巖中Au豐度要低于其他地質(zhì)體。硫化物易溶于富水流體(Huang and Keppler, 2015)，銅與金等親硫元素形成溶于水的絡(luò)合物，形成富金流體(Sunetal., 2013)。從膠北隆起蝕變帶中富含黃鐵礦看，成礦熱液含S、Fe特別高，說明殼幔巖漿反應(yīng)演化過程中，從巖漿中析出大量的S、Fe，Au是親S、Fe元素，Au較容易進入含S、Fe且含有大量Cl、CH4等高溫強堿性熱液中。很多研究者(朱日祥等, 2015; 楊立強等, 2014) 根據(jù)流體氫氧同位素落在巖漿水與大氣降水之間，認為很可能與巖漿作用有關(guān), 而氦-氬同位素落在地幔與地殼之間靠近地幔，正說明成礦流體以地幔來源為主，地殼為輔。根據(jù)前人碳氧同位素組成，大多數(shù)數(shù)據(jù)點投影在地幔多相體系和原始碳酸巖區(qū)外附近右上角花崗巖區(qū)內(nèi)外，顯示殼幔混源特征(楊立強等, 2014)，也證實成礦流體是殼幔巖漿混合反應(yīng)來源。

表3 膠東地區(qū)金礦成礦同位素年齡

續(xù)表3Continued Table 3礦床礦物年齡(Ma)來源方法玲瓏絹云母119.9±1.3Li et al., 2008Rb-Sr等時線玲瓏絹云母121.4±2.4Li et al., 2008Rb-Sr等時線玲瓏黃鐵礦121.0±2.0Li et al., 2008Rb-Sr等時線玲瓏鉀長石117.5±1.0陽瓊艷, 2013Ar-Ar坪大尹格莊絹云母130.71±0.70Yang et al., 2014Ar-Ar坪大尹格莊絹云母130.6±2.4Yang et al., 2014Ar-Ar等時線大尹格莊白云母128.38±0.69Yang et al., 2014Ar-Ar坪大尹格莊白云母130.6±2.4Yang et al., 2014Ar-Ar等時線大尹格莊絹云母132.74±0.83Yang et al., 2014Ar-Ar坪大尹格莊絹云母126.80±0.59Yang et al., 2014Ar-Ar坪大尹格莊絹云母127.7±2.4Yang et al., 2014Ar-Ar等時線夏甸獨居石120.0±1.4Ma et al., 2013LA-MC-ICP-MS芝山石英119±5周燕等, 2007Rb-Sr等時線靈雀山石英116±23周燕等, 2007Rb-Sr等時線河西黃鐵礦122.3±3.1侯明蘭等, 2006Rb-Sr黑嵐溝-大柳行黃鐵礦117.8±6.5侯明蘭等, 2006Rb-Sr莊子獨居石119.0±3.1Li et al., 2018LA-ICPMS笏山獨居石128.2±2.7Yang et al., 2018LA-MC-ICP-MS笏山獨居石120.0±3.1Yang et al., 2018LA-MC-ICP-MS馬家窯磷釔礦120±1.2馮凱等, 2017LA-MC-ICP-MS蓬家夼石英118.42±0.25張連昌等, 2002Ar-Ar坪蓬家夼石英117.03±0.13張連昌等, 2002Ar-Ar等時線蓬家夼石英120.53±0.49張連昌等, 2002Ar-Ar坪蓬家夼石英117.33±0.15張連昌等, 2002Ar-Ar等時線蓬家夼黑云母117.49±0.25張連昌等, 2002Ar-Ar坪蓬家夼黑云母116.83±0.36張連昌等, 2002Ar-Ar等時線蓬家夼絹云母119.5±0.3Li et al., 2006Ar-Ar坪蓬家夼絹云母119.7±0.2Li et al., 2006Ar-Ar坪蓬家夼絹云母119.1±0.2Li et al., 2006Ar-Ar坪蓬家夼絹云母119.6±0.4Li et al., 2006Ar-Ar坪蓬家夼絹云母120.8±0.4Li et al., 2006Ar-Ar坪蓬家夼絹云母120.3±0.5Li et al., 2006Ar-Ar坪蓬家夼絹云母120.9±0.4Li et al., 2006Ar-Ar坪西澇口絹云母116.5±0.61孫興麗, 2014Ar-Ar坪西澇口絹云母116.62±0.75孫興麗, 2014Ar-Ar等時線西澇口絹云母116.62±0.79孫興麗, 2014Ar-Ar反等時線西澇口黑云母121.64±0.68孫興麗, 2014Ar-Ar坪西澇口黑云母121.8±1孫興麗, 2014Ar-Ar反等時線西澇口黑云母121.83±0.94孫興麗, 2014Ar-Ar等時線遼上白云石104.8±5.1Li et al., 2019Sm-Nd等時線遼上黃鐵礦105.5±9Li et al., 2019Rb-Sr等時線發(fā)云夼黃鐵礦128.17±7.2張連昌等, 2002Rb-Sr等時線郭城石英116.2±2.4Tan et al., 2012Rb-Sr郭城黃鐵礦119±2李杰等, 2020Rb-Sr等時線英格莊絹云母120.02±0.38陳炳翰, 2017Ar-Ar坪

圖4 膠東地區(qū)金礦成礦年齡直方圖Fig.4 Age histogram of gold deposits in Jiaodong area

圖5 地質(zhì)體元素標準離差1-膠東巖群；2-荊山群；3-馬連莊基性-超基性巖；4-棲霞英云閃長巖；5-譚格莊奧長花崗巖；6-萊州基性-超基性巖；7-玲瓏花崗巖；8-郭家?guī)X花崗巖；9-偉德山花崗巖Fig.5 The standard deviation of the element in geological mass1-Jiaodong Group; 2-Jingshan Group; 3-Malianzhuang mafic and ultrabasic rocks; 4-Qixia tonalite; 5-Tangezhuang trondhjemite; 6-Laizhou mafic and ultrabasic rocks; 7-Linglong granite; 8-Guojialing granite; 9-Weideshan granite

圖6 地質(zhì)體元素變異系數(shù)1-膠東巖群；2-荊山群；3-馬連莊基性-超基性巖；4-棲霞英云閃長巖；5-譚格莊奧長花崗巖；6-萊州基性-超基性巖；7-玲瓏花崗巖；8-郭家?guī)X花崗巖；9-偉德山花崗巖Fig.6 Variation coefficient of elements in geological bodies1-Jiaodong Group; 2-Jingshan Group; 3-Malianzhuang mafic and ultrabasic rocks; 4-Qixia tonalite; 5-Tangezhuang trondhjemite; 6-Laizhou mafic and ultrabasic rocks; 7-Linglong granite; 8-Guojialing granite; 9-Weideshan granite

雖然很多學(xué)者認為成礦物質(zhì)來源于地幔，但是迄今未發(fā)現(xiàn)成礦熱液直接來源于深部地幔的通道，殼幔巖漿的混合反應(yīng)恰好解決了地幔物質(zhì)怎么上升到地殼淺部的問題。含礦熱液的上升依附于巖體的演化和上升，此現(xiàn)象在斑巖銅礦中更為明顯。殼幔巖漿反應(yīng)的機制、反應(yīng)前后物質(zhì)成分變化、反應(yīng)的物理化學(xué)條件變化等還需深入研究。

膠北隆起發(fā)育大范圍的中生代花崗巖，分布廣泛，侵入持續(xù)時間長，從晚侏羅世到晚白堊世晚期，長達近100Myr，偉德山花崗巖的分布面積大致在2500km2以上，地幔、地殼Au含量分別為2.6×10-9和1.3×10-9，郭家?guī)X和偉德山花崗巖Au含量分別為1.17×10-9和0.75×10-9。兩種花崗巖均比地殼和地幔含量低，那么殼幔物質(zhì)充分混合形成兩類花崗巖漿過程中，大部分金可能被溶解有大量S、Cl等陰離子的H2O-CO2-CH4熱液體系捕獲溶解，形成含礦熱液，含金熱液逐漸匯聚向上運移，在巖體上方合適的構(gòu)造部位成礦。如中生代兩種花崗巖平均厚度按5km、平均值與殼幔平均值差近1×10-9估算，那么將有33600t金被析出。

3.4 中生代玲瓏、郭家?guī)X和偉德山三期花崗巖巖漿演化與成礦的耦合

膠東地區(qū)金礦總體成礦時間區(qū)間在132～105Ma之間(圖4、表3)，郭家?guī)X花崗巖的形成時間為130～125Ma(關(guān)康等, 1998; 楊進輝等, 2000; Wangetal., 1998; Yangetal., 2012; 羅賢冬等, 2014; Songetal., 2020)，偉德山花崗巖的形成時間為126～108Ma(周建波等, 2003; 郭敬輝等, 2005; 張?zhí)锖蛷堅罉? 2008; Gossetal., 2010; 丁正江等, 2013; Songetal., 2020)，成礦時間恰好與兩期花崗巖漿的冷凝結(jié)晶時間吻合。早期成礦時間與郭家?guī)X花崗巖漿開始活動的時間相對應(yīng)，即130Ma左右，如招遠市大尹格莊金礦成礦年齡為130±4Ma(楊立強等, 2014)，顯示該時期有明顯的構(gòu)造流體成礦活動，說明郭家?guī)X花崗巖漿還未結(jié)晶時就對其上部地質(zhì)構(gòu)造和成礦有影響，郭家?guī)X巖漿期的熱液就已經(jīng)開始上升成礦。而最晚的成礦時間為105Ma，比偉德山花崗巖最晚固結(jié)時間(108Ma)稍晚。這也間接說明郭家?guī)X和偉德山花崗巖與成礦有一定的關(guān)系。

根據(jù)鋯石年齡，玲瓏花崗巖鋯石結(jié)晶持續(xù)時間是24Myr，郭家?guī)X花崗巖鋯石結(jié)晶持續(xù)時間是5Myr，偉德山花崗巖鋯石結(jié)晶持續(xù)時間是18Myr，從鋯石結(jié)晶持續(xù)時間長短可以看出上述三類花崗巖巖漿冷凝結(jié)晶持續(xù)時間長短。這說明郭家?guī)X花崗巖漿規(guī)模小，上升冷凝快，偉德山花崗巖漿規(guī)模大，上升冷卻慢，能持續(xù)提供成礦熱液。玲瓏花崗巖中存在大量捕虜鋯石，而郭家?guī)X和偉德山花崗巖中存在很少量的捕虜鋯石，說明殼源重熔的玲瓏花崗巖熔融溫度低，鋯石等高溫礦物沒有被熔化，其持續(xù)時間長說明其規(guī)模大且上升緩慢。殼幔巖漿混合反應(yīng)可能是巖漿結(jié)晶分異析出成礦物質(zhì)的一種方式，也是地幔或下地殼成礦物質(zhì)伴隨巖漿上升到地殼淺部成礦的一種機制。大規(guī)模的地幔巖漿上升，才能攜帶大量深部成礦物質(zhì)和熱液一起上升。

膠東地區(qū)玲瓏花崗巖分布范圍廣，賦存的金礦數(shù)量多。從成礦時間看，萊州市留村金礦成礦時間為151±3Ma(姜曉輝等, 2011)，而此時正是玲瓏花崗巖侵位時間164～140Ma(郭敬輝等, 2005; Huetal., 1987; Maetal., 2013; Miaoetal., 1998; Wangetal., 1998; Yangetal., 2012; Zhangetal., 2010; Songetal., 2020)，礦區(qū)發(fā)育玲瓏花崗巖體，周圍未見其它中生代侵入巖，顯然這次成礦與玲瓏花崗巖關(guān)系密切。據(jù)徐述平等(2008)的研究，玲瓏花崗巖成巖過程中，在巖體的邊緣相Au、Pb、Bi出現(xiàn)了明顯富集，Au元素的初步富集為后期大規(guī)模成礦作用做好了物質(zhì)上的準備，具備一定的礦源層特征，同時有小規(guī)模的金礦成礦。留村金礦雖然是一個孤證，由于其遠離中生代其它巖體，足以說明玲瓏花崗巖與成礦關(guān)系密切，其它地方尚未發(fā)現(xiàn)較早的成礦，也可能是早期的成礦被后期大規(guī)模的成礦疊加改造而難測其早期成礦時間。

圖7 部分元素的Q-Q正態(tài)分布圖1～2-譚格莊奧長花崗巖；3～5-萊州基性-超基性巖；6-偉德山花崗巖. 縱坐標為期望的坐標，橫坐標為觀測值Fig.7 Q-Q normal distribution of the partial elements1～2-Tangezhuang trondhjemite-tonalite; 3～5-Laizhou mafic-ultramafic rocks; 6-Weideshan granite. The ordinate is standard of expectation, the abscissa is observed value

綜上所述，中生代玲瓏、郭家?guī)X和偉德山三期規(guī)模較大的花崗巖的形成和演化是形成巨型金礦的基礎(chǔ)條件，玲瓏花崗巖呈大致層狀體，其原始金豐度偏高，特別是邊部，有小規(guī)模石英脈型金礦成礦，具有一定的初始礦源層特征，是較好的賦礦地質(zhì)體。后期殼?；旌戏磻?yīng)形成的郭家?guī)X和偉德山花崗巖漿的演化，為大規(guī)模成礦提供了巨量的金質(zhì)來源。似層狀玲瓏花崗巖中的金礦成礦與層控礦床類似，有層控礦床的特征，可稱為“內(nèi)生層控礦床”或“類層控礦床”(田杰鵬等, 2016)，是賦礦地質(zhì)體為侵入巖的非標準層控礦床。

3.5 不同地質(zhì)體對金礦成礦的有利度分析

從元素標準離差圖上(圖5)看出，15種元素離差在新太古代馬連莊基性-超基性巖和早白堊世偉德山花崗巖中普遍偏低。從變異系數(shù)圖上(圖6)看出，15種元素中多數(shù)在新太古代馬連莊基性-超基性巖、古元古代萊州基性-超基性巖、偉德山花崗巖中偏低，其中Au、Ag、Pb、Zn在上述地質(zhì)體中均為較低變異系數(shù)。中生代花崗巖Au元素標準離差從高到低依次是玲瓏花崗巖(2.38)、郭家?guī)X花崗巖(0.75)、偉德山花崗巖(0.13，圖5)；Au元素變異系數(shù)從高到低依次是玲瓏花崗巖(1.40)、郭家?guī)X花崗巖(0.65)、偉德山花崗巖(0.18)；Au元素含量極差從大到小依次為玲瓏花崗巖(19.89)、郭家?guī)X花崗巖(5.21)、偉德山花崗巖(0.78)。從標準離差和變異系數(shù)來看，對金礦成礦有利地質(zhì)體依次為玲瓏花崗巖、郭家?guī)X花崗巖、偉德山花崗巖。

表4 服從正態(tài)分布的元素P值(置信度95%)

通過前述中生代花崗巖演化與金礦成礦耦合關(guān)系分析，花崗巖巖漿形成后有成礦元素進入熱液并上升到上覆地質(zhì)體中，就會增高上覆地質(zhì)體中Au元素豐度，同時也使其標準離差和變異系數(shù)增大。郭家?guī)X花崗巖的上覆圍巖以玲瓏花崗巖為主，其形成演化過程中使玲瓏花崗巖Au元素豐度增高、標準離差和變異系數(shù)增大；同樣，偉德山花崗巖的上覆圍巖以玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖為主，其形成演化過程中使玲瓏花崗巖Au元素豐度進一步增高、標準離差和變異系數(shù)進一步增大，使郭家?guī)X花崗巖Au元素豐度增高、標準離差和變異系數(shù)增大。即深部后期的花崗巖漿含礦熱液(包括從地幔帶上來的含礦熱液)使上部早期的地質(zhì)體又經(jīng)歷了一次地球化學(xué)過程，使得其中很多元素含量不均勻增加，造成了其標準離差和變異系數(shù)的增大，使上覆地質(zhì)體更容易成礦。這從成礦熱液來源的角度解釋了膠北隆起Au元素標準離差和變異系數(shù)的大小與賦礦的正相關(guān)關(guān)系，因此，標準離差和變異系數(shù)是判斷賦礦地質(zhì)體的有效參數(shù)，是化探找礦的很好指標。

Vistelius (1960)認為，單一地球化學(xué)過程所形成的地質(zhì)體，元素含量服從正態(tài)分布，由數(shù)個地球化學(xué)作用過程疊加所形成的復(fù)合地質(zhì)體中元素含量偏離正態(tài)分布，并且多為正偏分布(其中有些服從對數(shù)正態(tài)分布)，他將這一結(jié)論稱為“地球化學(xué)過程的基本定律”。一般來說，成礦作用總是出現(xiàn)在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地球化學(xué)作用多次疊加的地區(qū)，因此，不服從正態(tài)分布的地質(zhì)體，才具有找礦前景，地球化學(xué)作用疊加越多的地質(zhì)體越是找礦有利的對象。

對元素進行正態(tài)性檢驗，是為了區(qū)別不同地質(zhì)體對成礦的貢獻大小。SPSS規(guī)定：當樣本含量3≤n≤5000時，結(jié)果以Shapiro-Wilk(W檢驗)為準，當樣本含量n>5000時，結(jié)果以Kolmogorov-Smirnov(D檢驗)為準，在SPSS軟件統(tǒng)計結(jié)果中，P≥0.05時，認為是服從正態(tài)分布。同時再結(jié)合Q-Q圖進一步確認，這是可以檢驗元素是否服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布的常用方法之一(成秋明, 2000)，如基本在直線附近，可以認為服從正態(tài)分布。各地質(zhì)單元分析數(shù)據(jù)量<5000，采用SPSS軟件處理時，置信度采用95%，采用W檢驗，大部分元素不服從正態(tài)分布，僅新太古代譚格莊變質(zhì)奧長花崗巖的Pb、Co、古元古代萊州基性-超基性巖的Cu、Co、Mo、偉德山花崗巖的Zn的P值≥0.05(表4)，相應(yīng)的在Q-Q圖上均在直線附近(圖7)。因此，上述元素在相應(yīng)的地質(zhì)體中可以認為是服從正態(tài)分布，而其他元素在各個地質(zhì)單元中不服從正態(tài)分布，說明這3個地質(zhì)體中的相應(yīng)元素受后期地球化學(xué)影響較小。荊山群、新太古代棲霞英云閃長巖、新太古代馬連莊基性-超基性巖、玲瓏花崗巖、郭家?guī)X花崗巖和構(gòu)造巖無一元素服從正態(tài)分布，說明上述地質(zhì)單元相對經(jīng)歷的地球化學(xué)影響較大，構(gòu)造活動、巖漿活動都不同程度對其前期的地質(zhì)體產(chǎn)生一定的地球化學(xué)影響。構(gòu)造巖中也無一元素符合正態(tài)分布，其發(fā)生了熱液蝕變，發(fā)生了大量元素的帶入和帶出，受地球化學(xué)影響是最大的。通過成礦元素和微量元素的標準離差、變異系數(shù)和正態(tài)性檢驗顯示，中生代玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖對金礦賦礦最為有利，偉德山花崗巖賦礦相對較差，但偉德山花崗巖提供了大量的金質(zhì)，對成礦的貢獻不容忽視。

4 結(jié)論

(1)膠北隆起殼幔巖漿混合反應(yīng)是產(chǎn)生富含金質(zhì)熱液的主要形式，是巨量金質(zhì)來源的主要機制，也是深部巖漿成礦物質(zhì)上升的載體。首先殼幔混源的郭家?guī)X花崗巖和偉德山花崗巖金豐度均低于地殼和地幔豐度的原因，可能是殼幔巖漿混合反應(yīng)過程中，巖漿中的金質(zhì)被高H2S-H2O-CO2-CH4的巖漿熱液體系捕獲帶走所致。其次膠東金礦形成的主要成礦期為130～105Ma，與郭家?guī)X(130～125Ma)和偉德山(126～108Ma)兩期花崗巖巖漿演化侵位時間吻合，伴隨該兩期花崗巖巖漿演化和侵入全過程，其巖漿期含礦熱液上升沉淀成礦。

(2)膠北隆起具有較高的Au背景場，Au豐度為1.31×10-9，中生代花崗巖豐度為1.20×10-9，晚侏羅世玲瓏花崗巖為1.7×10-9，早白堊世郭家?guī)X花崗巖為1.17×10-9，早白堊世偉德山花崗巖為0.75×10-9。膠北隆起中生代繼承了早前寒武紀地球化學(xué)環(huán)境，但又與其有明顯不同，中生代地殼是混合了大量地幔物質(zhì)的產(chǎn)物。

(3)巖漿混合反應(yīng)演化過程中形成的含礦熱液上升到上覆早期地質(zhì)體中，對部分元素豐度和地球化學(xué)參數(shù)會產(chǎn)生一定影響，造成元素豐度、標準離差和變異系數(shù)增大。膠北隆起玲瓏花崗巖金豐度明顯高于郭家?guī)X和偉德山花崗巖，除其原始豐度高以外，與后期兩種花崗巖的含礦熱液上升“浸染”有很大關(guān)系。中生代玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖對金礦賦礦有利，偉德山花崗巖賦礦相對較差，但對成礦提供了大量的金質(zhì)和源源不斷的熱量。