劉強　李大鵬　張巖　尉鵬飛　蔡娜　張超　謝偉

摘要：黑嵐溝金礦區(qū)位于膠北地區(qū)東部，目前探明金儲量占蓬萊地區(qū)的70 %以上。礦區(qū)內(nèi)與成礦相關(guān)的侵入巖富硅、富堿、貧鎂，TFeO（1.22 %～12.36 %，平均值3.38 %）、Rb質(zhì)量分數(shù)小于270×10-6，稀土元素球粒隕石標準化配分曲線具明顯的右傾分配模式，具有弱的正Eu異常，w（Rb）/w（Nb）值為7.8～36.0，為A型花崗巖，具有低鎂埃達克巖的特征。LA-ICP-MS鋯石U-Pb法測得侵入巖結(jié)晶年齡分別為（172.8±0.3）Ma、（172.8±0.4）Ma和（174.0±0.4）Ma，均屬中侏羅世早期巖漿活動產(chǎn)物。黑嵐溝金礦區(qū)主要受下地殼和巖石圈地?？刂?，成礦物質(zhì)來源與地殼的部分熔融、巖石圈地幔和軟流圈地幔上涌相關(guān)，屬于殼?；旌蟻碓?。

關(guān)鍵詞：地球化學；鋯石U-Pb法；Pb同位素；黑嵐溝；蓬萊；成礦物質(zhì)來源

中圖分類號：TD11 P618.51文獻標志碼：A開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2023）09-0093-10doi：10.11792/hj20230915

黑嵐溝金礦區(qū)位于膠北地區(qū)東部、棲霞—蓬萊金礦帶北段，由多個石英脈型金礦床組成，主要包括黑嵐溝礦段、初格莊礦段、齊家溝礦段、強家溝礦段和侯格莊礦段等，礦區(qū)目前探明金儲量占蓬萊地區(qū)的70 %以上。前人對黑嵐溝金礦區(qū)的地球物理特征、巖漿活動的構(gòu)造背景、成礦物質(zhì)來源、同位素年齡、成礦規(guī)律等［1-7］方面進行了初步研究。目前，該礦區(qū)內(nèi)花崗巖類地球化學演化特征及其指示大地構(gòu)造背景轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)研究成果缺失，制約了對巖漿活動的構(gòu)造驅(qū)動機制和大規(guī)模金成礦機理的深入理解。本研究在細致野外地質(zhì)調(diào)查工作基礎(chǔ)上，采集黑嵐溝金礦區(qū)內(nèi)與成礦關(guān)系密切的侵入巖樣品及典型礦石，開展巖相學、巖石地球化學和鋯石U-Pb年代學等方面的研究，厘定侵入巖的成巖（礦）時代，揭示巖體起源及其形成環(huán)境，探討巖石成因與演化及其對成礦的制約，該研究對于進一步認識膠西北地區(qū)燕山晚期巖漿演化與金礦成因具有一定的科學意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)

黑嵐溝金礦床位于華北地臺郯廬深大斷裂帶東側(cè)，膠北隆起區(qū)的棲霞復背斜北翼東段，其成礦地質(zhì)條件受控于所屬成礦帶的地層、構(gòu)造、巖漿巖。礦區(qū)內(nèi)地層出露較簡單，構(gòu)造運動較頻繁，巖漿活動強烈（見圖1）。

礦區(qū)內(nèi)礦體多位于巖體的構(gòu)造破碎蝕變帶內(nèi)，石英脈多以充填為主，蝕變巖以熱液交代為主。礦體總體呈脈狀、網(wǎng)脈狀、透鏡狀，產(chǎn)狀受構(gòu)造破碎蝕變帶控制。礦體在構(gòu)造破碎蝕變帶中的賦存狀態(tài)具有一定規(guī)律性，在構(gòu)造膨脹部位圍巖蝕變越強烈，則金礦化越明顯。在構(gòu)造膨脹部位存在上、下2個結(jié)構(gòu)面（斷層面），夾持在結(jié)構(gòu)面之間的蝕變體，是由幾種碎裂和蝕變程度不同的蝕變巖石所組成?？拷?、下結(jié)構(gòu)面，巖石破碎、裂隙密集，多穿插脈狀或網(wǎng)脈狀石英脈，形成夾石英脈的黃鐵絹英巖，其構(gòu)成了礦體的主體。

2 樣品及分析方法

2.1 樣品采集及特征

樣品采集主要在黑嵐溝礦段、齊家溝礦段和強家溝—初格莊礦段的井下及巖芯中選擇侵入巖樣品及礦體圍巖。共采集了侵入巖樣品10件，礦石樣品3件。

黑嵐溝金礦區(qū)與成礦作用相關(guān)的侵入巖主要為燕山早期的侏羅世花崗巖（見圖2），在地表分布于礦區(qū)東部燕子夼—磁山一帶，井下大面積分布為中粗粒二長花崗巖。巖石呈灰白色、灰色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分及占比為：鉀長石30 %～35 %，斜長石30 %～35 %，石英20 %～25 %，黑云母5 %～10 %。

礦區(qū)礦石成分簡單，金（見圖3）賦存于石英脈中，金屬礦物主要有自然金、銀金礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦，以及少量黃銅礦、磁黃鐵礦；脈石礦物主要有石英、長石、絹云母、綠泥石、方解石等。自然金常與金屬硫化物共生，由于部分顆粒較大，形成的明金肉眼可見，但分布不均，往往在礦石金品位很富的地方可見。

2.2 分析方法

全巖主量元素和微量元素分析測試工作在山東省地質(zhì)科學研究院完成。主量元素測試采用X射線熒光光譜法（XRF），使用儀器為Axiosm AX型X射線熒光光譜儀。微量元素和稀土元素測試分析采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），使用的儀器為Element XR等離子體質(zhì)譜儀。

鋯石分選工作在廊坊市峰澤源巖礦檢測技術(shù)有限公司完成。樣品靶的制作、透射光、反射光和陰極發(fā)光由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成，鋯石U-Pb年齡測試分析在山東省地質(zhì)科學研究院的激光剝蝕-多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS）上完成。鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)處理采用ICP-MS DataCal程序，U-Pb年齡諧和圖采用Isoplot軟件繪制。

3 結(jié)果及分析

3.1 巖石地球化學分析

對黑嵐溝金礦區(qū)侵入巖樣品進行了巖石地球化學全分析，結(jié)果見表1。

3.1.1 主量元素特征

黑嵐溝金礦區(qū)侵入巖石按SiO2質(zhì)量分數(shù)可以分為2類，一類樣品SiO2質(zhì)量分數(shù)高，為62.08 %～73.48 %，平均值69.51 %；另一類SiO2質(zhì)量分數(shù)較低，僅有51.80 %。TFeO質(zhì)量分數(shù)較低，為1.22 %～12.36 %，平均值3.38 %；Al2O3質(zhì)量分數(shù)13.45 %～18.40 %，平均值15.28 %；Na2O質(zhì)量分數(shù)0.15 %～5.67 %，平均值3.39 %；燒失量較低。將樣品進行堿－硅（TAS）圖解投圖，結(jié)果見圖4。由圖4可知：樣品大多投在花崗巖區(qū)域內(nèi)。從巖石系列上看，樣品落在了高鉀鈣堿性—鈣堿性系列區(qū)域內(nèi)（見圖5），屬于偏鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)巖石（見圖6）。

3.1.2 稀土元素和微量元素特征

稀土元素（REE）質(zhì)量分數(shù)為85.63×10-6～241.78×10-6，平均值157.81×10-6，在稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖（見圖7-a））中具有相似的稀土配分特征，配分曲線顯示為明顯右傾到相對平坦，w（LREE）/w（HREE）=9.83～22.96，w（La）N/w（Yb）N =14.38～47.19，富集輕稀土元素，相對虧損重稀土元素，輕、重稀土元素分異現(xiàn)象較明顯。礦石稀土元素大部分表現(xiàn)出弱的負Eu異常，δEu=0.81～1.15，少部分具有弱的正Eu異常，δEu=1.04～1.15。花崗質(zhì)圍巖樣品表現(xiàn)出較弱的負Ce異常，δCe=0.87～0.92，表明該巖體遭受了輕微的蝕變及風化作用。

在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（見圖7-b））中，所有礦石樣品均表現(xiàn)出明顯的富集大離子親石元素Rb、K和高場強元素Nd、Ta、Zr、Hf，具有高的Sr/Y值（w（Sr/Y）=11～115.59，平均值50.13）。

3.2 鋯石U-Pb年代學

本次研究選擇了3件樣品進行鋯石U-Pb同位素測試分析，鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像（見圖8）顯示，鋯石以長柱狀、板柱狀晶體為主，個別為短柱狀，粒徑多在100～150 μm，長寬比多為3∶1～3∶2，少量為3∶1～5∶1。鋯石晶體輪廓清晰，晶面多數(shù)光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)清楚，振蕩環(huán)帶、核幔結(jié)構(gòu)較發(fā)育，部分鋯石顆粒發(fā)育裂隙，表現(xiàn)出典型的巖漿鋯石特征。

樣品測試數(shù)據(jù)見表2。齊家溝礦段花崗巖樣品QJG-6（見圖9-a））14個測點的206Pb/238U-207Pb/235U年齡和諧，集中位于諧和線附近，其諧和年齡值為（172.8±0.3）Ma，MSWD=0.9；206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（171.8±2.5）Ma，MSWD=0.64。齊家溝礦段花崗巖樣品QJG-12（見圖9-b））14個測點的206Pb/238U-207Pb/235U年齡和諧，集中于諧和線附近，其諧和年齡值為（172.8±0.4）Ma，MSWD=1.7；206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（172.87±0.47）Ma，MSWD=0.96。強家溝礦段花崗巖樣品D114-1（見圖9-c））11個測點的206Pb/238U-207Pb/235U年齡和諧，集中于諧和線附近，其諧和年齡值為（174.0±0.4）Ma，MSWD=0.6；206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（173.94±0.35）Ma，MSWD=0.6。黑嵐溝金礦區(qū)侵入體的巖漿結(jié)晶年齡均屬燕山早期中侏羅早期巖漿活動的產(chǎn)物。

4 討 論

4.1 成巖時代

黑嵐溝金礦區(qū)存在3期侵入巖體，形成時代分別為古元古代、早侏羅世、早白堊世，對應巖體分別為大柳行序列燕子夼單元二長花崗巖、玲瓏序列郭家店單元二長花崗巖和郭家?guī)X序列羅家單元二長花崗巖。本次研究采集的侵入巖樣品為井下與礦化相關(guān)的侏羅紀巖體，未發(fā)生變質(zhì)，且鋯石陰極發(fā)光圖像巖漿振蕩環(huán)帶清晰，所測樣品的數(shù)據(jù)點均位于U-Pb年齡諧和曲線上，研究結(jié)果將齊家溝礦段花崗巖結(jié)晶年齡限定為（172.8±0.3）Ma，將強家溝礦段二長花崗巖結(jié)晶年齡限定為（174.0±0.4）Ma，表明這2處巖體是中侏羅世巖漿活動的產(chǎn)物，屬燕山早期侵入巖。

從魯西與膠東巖漿侵位時間來看，XU等［14］認為銅石巖體和銅井巖體的鋯石U-Pb年齡分別為（177±4）Ma和126～132 Ma，ZHANG等［15］獲得了銅石巖體的Rb-Sr等時線年齡為（185.4±2.0）Ma，胡華斌等［16］報道了銅石閃長玢巖的鋯石U-Pb年齡為（175.7±3.8）Ma，LAN等［17］報道了銅石巖體的石英二長巖和正長斑巖的年齡為180.1～184.7 Ma，郭譜［18］獲得銅井巖體U-Pb年齡為175～178 Ma。這些年齡代表了銅石雜巖體的侵位時間，而本次在黑嵐溝金礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的172～174 Ma的巖漿侵位活動與魯西地區(qū)銅石雜巖體的侵位時間基本一致，揭示著膠東地區(qū)也存在著與魯西同時代巖漿活動，從膠東和魯西地區(qū)的成礦物質(zhì)來源是否相同這一角度思考，值得進一步研究。已有研究認為，玲瓏序列巖體的年齡在150～160 Ma，本次獲得的年齡（172～174 Ma）要早于玲瓏序列巖體的活動范圍，這一發(fā)現(xiàn)是對膠東地區(qū)一直以來沒有發(fā)現(xiàn)160～170 Ma巖漿活動的補充，具有很好的科學研究意義。

4.2 構(gòu)造背景

在晚三疊世—晚侏羅世，板塊俯沖后碰撞的巨大擠壓作用導致華北克拉通南緣地殼增厚，早侏羅世末期，郯廬斷裂開始產(chǎn)生并發(fā)生左行平移運動，這時候玲瓏花崗巖強力侵位，而郯廬斷裂帶發(fā)生了巨大的左行平移，將膠北地塊從蚌埠—五河的東部推移到現(xiàn)在的位置。黑嵐溝金礦區(qū)侵入巖亦隨著郯廬斷裂帶的活動而侵位形成，在其w（K2O）-w（SiO2）圖解（見圖10-a）中樣品基本落入大陸花崗斑巖區(qū)域內(nèi)，在侵入巖w（Rb）-w（Y+Nb）判別圖解（見圖10-b）上顯示其形成于火山弧—同碰撞構(gòu)造環(huán)境；在A/NK-A/CNK圖上顯示為大陸弧與后造山花崗巖，以上特征顯示黑嵐溝金礦區(qū)侵入巖的巖漿源區(qū)主要為重熔型花崗質(zhì)巖漿，成巖環(huán)境處于擠壓構(gòu)造背景。到了早白堊世，郯廬斷裂帶由左行壓扭向右行拉張轉(zhuǎn)化，導致膠北地塊郭家?guī)X巖體侵位。同時，郯廬斷裂帶發(fā)生了大規(guī)模的拉張，導致沂沭裂谷、膠萊盆地、青山群火山巖、金礦床等形成和隆起區(qū)大量脈巖侵入。

從侵入巖的巖石地球化學分析結(jié)果來看，主量元素顯示了高硅、高堿、富鉀、貧鈣、貧鎂及低鈦的特征，w（Fe）/w（Fe+Mg）值較高，w（K2O）/w（Na2O）值和w（K2O）較高，微量元素Rb、Nd、Zr質(zhì)量分數(shù)較高，Ba、Sr、Ti質(zhì)量分數(shù)較低，Eu異常不明顯，符合A型花崗巖特征。本次研究的花崗巖具有較高的w（TFeO）（1.22 %～12.36 %，平均值3.38 %），且Rb質(zhì)量分數(shù)（92.10×10-6～269.00×10-6）小于270×10-6，這與高分異的I型花崗巖（低TFeO，<1.00 %）有區(qū)別?；◢弾r具有較低的P2O5質(zhì)量分數(shù)（平均值0.11 %）和較高的Na2O質(zhì)量分數(shù)（平均值為3.39 %），這與S型花崗巖區(qū)別明顯。在10 000w（Ga）/w（Al）-w（TFeO）/w（MgO）圖解（見圖11）中，樣品大部分也均落入A型花崗巖區(qū)域內(nèi)，因此可以判定侵入巖屬于A型花崗巖。

4.3 巖漿作用對成礦制約

黑嵐溝金礦區(qū)侵入圍巖的主量元素、微量元素分析表明，其均具有高SiO2、高Al2O3、低MgO，富集大離子親石元素（K、Rb、Ba）和輕稀土元素，虧損高場強元素（P、Ti）和重稀土元素，以及高Sr、低Y和Yb的特征，A/NK-A/CNK圖解中樣品落入偏鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)，在w（K2O）-w（SiO2）圖解上樣品落入高鉀鈣堿性—鈣堿性區(qū)域內(nèi)。在稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖上具有較為明顯的右傾分配模式，輕重稀土元素分異現(xiàn)象較明顯。這些特征顯示出低鎂埃達克巖的特點（見圖12）?；◢弾r較高的w（La）N/w（Yb）N值和虧損重稀土元素的特征指示了該巖體的源區(qū)殘留相中含有石榴石和/或角閃石，同樣該巖體稀土元素表現(xiàn)出弱的正Eu異常，這區(qū)別于典型的板內(nèi)花崗巖的“V”型配分模式?；◢弾r中w（Rb）/w（Nb）值為7.8～36.0，高于地殼的平均值（4.50）。以上特征表明，黑嵐溝金礦區(qū)侵入巖主要為殼源物質(zhì)熔融的產(chǎn)物。

對于膠西北地區(qū)金礦或者擴大到膠東地區(qū)金礦的成礦物質(zhì)來源，翟建平等［23-24］認為，成礦流體來源于大氣降水，成礦物質(zhì)來源于圍巖，包括花崗巖、變質(zhì)巖；張連昌等［25］認為，成礦流體來源于與中基性脈巖有關(guān)的幔源流體，成礦物質(zhì)主要來源于地幔；呂古賢等［26-27］認為，晚太古代—元古代的海底基性火山巖及沉積巖系是膠東金礦的初始礦源巖，膠東前寒武紀變質(zhì)巖系是金礦的中間礦源巖，而主要在中生代期間形成的同源交代重熔花崗巖是直接礦源巖；侯明蘭等［3］對蓬萊地區(qū)金礦的黃鐵礦和方鉛礦單礦物進行了系統(tǒng)的Pb同位素研究，認為黑嵐溝金礦區(qū)的成礦流體與圍巖（如新太古代膠東巖群地層）的水巖交換反應作用更強，更多上地殼物質(zhì)進入了成礦流體，幔源貢獻可能稍少，殼源組分混入稍多。DENG等［28］認為，流體和成礦金屬并非主要來源于已經(jīng)變質(zhì)的地殼巖石或膠東半島大量的花崗質(zhì)巖漿作用，而可能來源于下地殼，即早前俯沖事件中被交代和富集的地幔巖石圈。

基于巖石學、地球化學和U-Pb年代學的綜合研究，認為黑嵐溝金礦區(qū)成礦主要受下地殼和巖石圈地?？刂啤Ｎ魈窖蟀鍓K向東亞大陸邊緣俯沖導致膠東地區(qū)巖石圈增厚，加厚下地殼的進一步熔融和侵位形成巖體。由太平洋板塊俯沖作用形成的弧后伸展構(gòu)造環(huán)境，地幔巖漿上升造成地殼物質(zhì)部分熔融產(chǎn)生了酸性巖漿房［28-29］。因此，膠北地區(qū)金礦的成礦物質(zhì)來源與地殼部分熔融、巖石圈地幔和軟流圈地幔上涌密切相關(guān)，屬于殼?；旌蟻碓础?/p>

5 結(jié) 論

1）黑嵐溝金礦區(qū)主要賦礦侵入巖顯示高鉀鈣堿性—鈣堿性系列花崗巖特征，屬偏鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)A型花崗巖，具低鎂埃達克巖特征，是殼源物質(zhì)熔融的產(chǎn)物，其巖漿源區(qū)主要為重熔型花崗質(zhì)巖漿，成巖環(huán)境處于擠壓構(gòu)造背景。

2）黑嵐溝金礦區(qū)典型中酸性侵入巖的結(jié)晶年齡分別為（172.8±0.3）Ma、（172.8±0.4）Ma和（174.0±0.4）Ma，均屬中侏羅世早期巖漿活動的產(chǎn)物，比前人認為的玲瓏序列花崗巖的形成年齡早約10 Ma。

3）黑嵐溝金礦區(qū)成礦主要受下地殼和巖石圈地幔控制，成礦物質(zhì)來源與地殼部分熔融、巖石圈地幔和軟流圈地幔上涌密切相關(guān)，屬于殼?；旌蟻碓?。

致謝：在野外調(diào)查期間得到了山東省核工業(yè)二七三地質(zhì)大隊等地質(zhì)同行的大力協(xié)助。中國地質(zhì)大學（北京）李小偉教授對本文提供了很好的建議；本文撰寫的過程中引用了大量文獻，由于篇幅所限，未能一一列出，在此深表感謝！

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Constraints of magmatism on mineralization in Heilangou gold deposit，Penglai：Evidence from lithogeochemistry and chronology

Liu Qiang1，2，3，Li Dapeng1，2，3 ，Zhang Yan1，2，3，Wei Pengfei1，2，3，Cai Na1，2，3，Zhang Chao? 1，2，3，Xie Wei1，2，3

（1.Shandong Institute of Geological Sciences;2.MNR Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resource Utilization;3.Shandong Provincial Key Laboratory of Metallogenic Geological Process and Resource Utilization）

Abstract：Heilangou gold deposit is located in the east of Jiaobei area，and the proven gold reserves currently account for more than 70 % of that of Penglai area.The intrusive rocks related to mineralization in this area are rich in silicon，and alkali while lacking magnesium，with TFeO（1.22 %-12.36 %，with an average of 3.38 %），and the Rb mass fraction is less than 270×10-6.The REE chondrite-normalized distribution curve has an obvious right-leaning distribution model and weak positive Eu anomaly，and the w（Rb）/w（Nb） value is 7.8-36.0，which is A-type gra-nite，with the characteristic of low-Mg adakites.The crystal ages of intrusive rocks measured by the LA-ICP-MS zircon U-Pb method are respectively（172.8±0.3）Ma，（172.8±0.4）Ma，and（174.0±0.4）Ma，which are all related to magmatic activity in the early Middle Jurassic.Heilangou gold area is mainly controlled by the lower crust and lithosp-heric mantle，and the source of ore-forming material is related to the partial melting of the crust and upwelling of lithospheric mantle and asthenosphere mantle，which belongs to the mixed material source of crust and mantle.

Keywords：geochemistry;zircon U-Pb method;Pb isotope;Heilangou;Penglai;source of ore-forming material

收稿日期：2023-04-30；? 修回日期：2023-05-30

基金項目：國家自然科學基金項目（42172094）；山東省自然科學基金項目（ZR2020MD032，ZR2020QD028）；山東省重點研發(fā)計劃項目（2022CXPT047）；山東省地勘基金項目（魯勘字〔2021〕7號，魯勘字〔2022〕9號）

作者簡介：劉 強（1983—），男，高級工程師，博士，從事地質(zhì)礦產(chǎn)研究工作；E-mail：lqiang715@163.com

*通信作者：張 巖（1985—），男，高級工程師，博士，從事地質(zhì)礦產(chǎn)、礦床學研究工作；E-mail：sddkyzy@163.com