郭家埠地區(qū)蝕變巖地球化學(xué)特征及其與找礦關(guān)系

郭家埠地區(qū)蝕變巖地球化學(xué)特征及其與找礦關(guān)系

招平斷裂帶是膠東半島上最重要的成礦帶之一。在這個(gè)礦帶上發(fā)現(xiàn)了13個(gè)金礦床，包括大陽角、臺(tái)東南、大銀格莊和夏甸等大型和大型金礦床。資源儲(chǔ)量約740t,占膠東地區(qū)目前探明金礦資源儲(chǔ)量的近50%。招平斷裂帶金礦床多分布在北段(玲瓏金礦田)和中—南段(大尹格莊—夏甸—舊店金礦田)。前人對(duì)招平斷裂的研究,也多集中在這些地區(qū)。郭家埠地區(qū)位于招平斷裂中段,迄今為止,該區(qū)只發(fā)現(xiàn)一些小型金礦化點(diǎn),尚未發(fā)現(xiàn)有規(guī)模的工業(yè)礦床,地質(zhì)找礦工作未取得較大突破。招平斷裂郭家埠段出露較好,圍巖蝕變發(fā)育,且具有明顯的蝕變分帶特征。本文在前期充分的野外工作基礎(chǔ)上,論述了該區(qū)蝕變巖分帶特征,闡明蝕變巖帶之間的元素遷移規(guī)律,探討蝕變巖帶與找礦的關(guān)系,以期為今后招平斷裂研究及找礦工作提供科學(xué)依據(jù)。1斷裂體系及蝕變分析招平斷裂帶位于華北板塊東部,郯廬斷裂帶東側(cè),膠北隆起區(qū)內(nèi)。膠北隆起也稱膠北地體,其西北部為渤海凹陷,東南部為膠萊凹陷。區(qū)域出露的地層主要為太古代膠東群,元古代荊山群以及第四系。區(qū)域巖漿巖主要有玲瓏片麻狀黑云母花崗巖、郭家?guī)X似斑狀花崗閃長巖和欒家河中粗?；◢弾r。區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜,其中NNE向斷裂為主要的控礦構(gòu)造,控制著該區(qū)大部分金礦。招平斷裂北起龍口市顏家溝,沿招遠(yuǎn)玲瓏金礦田南緣,向南西延伸至招遠(yuǎn)城區(qū)后折向南至平度市城東麻蘭,全長超過100km(見圖1)。招平斷裂在空間上總體呈“S”形展布,從北向南,斷裂帶基本上沿欒家河花崗巖、膠東群、荊山群與玲瓏花崗巖的接觸帶延伸。根據(jù)其走向的差異,可將整個(gè)斷裂帶分為3段:1北段位于招遠(yuǎn)市東北部,自魯格莊、前花園、臺(tái)上、九曲、大磨曲家,向北東延伸,由多條近于平行的主干斷裂組成,其中破頭青斷裂為玲瓏金礦田的南邊界。該段走向NEE55°~65°,傾向SE,傾角約35°。主斷裂上盤為欒家河花崗巖,下盤為玲瓏花崗巖。破頭青斷裂控制了東風(fēng)(阜山)、大磨曲家等金礦床。破頭青下盤玲瓏花崗巖內(nèi)發(fā)育次級(jí)陡傾斷裂,這些次級(jí)斷裂與破頭青斷裂一起控制了玲瓏石英脈型金礦床和臺(tái)上蝕變巖型金礦床的產(chǎn)出。2中段位于招遠(yuǎn)城南,從趙家庵經(jīng)道頭延伸到曹家洼南部,總體走向NE10°~20°,局部地段走向?yàn)榻媳毕?郭家埠南),傾向SEE,傾角30°~50°,寬度為30~60m,最大寬度85m。主斷裂處在沿玲瓏花崗巖和膠東群接觸部位。主要控制了大尹格莊金礦床和曹家洼金礦床。3南段北起勾山水庫,南延至平度市境內(nèi),走向NE35°~45°,傾向SEE,傾角40°左右。該段沿?cái)嗔褍蓚?cè)發(fā)育有寬大的糜棱巖帶及構(gòu)造片理化帶。斷裂帶控制了夏甸金礦田和舊店金礦田。招遠(yuǎn)城南郭家埠地區(qū),位于招平斷裂中段,主斷裂大致沿太古代膠東群地層與玲瓏花崗巖接觸帶伸展。研究區(qū)圍巖蝕變發(fā)育,蝕變分帶明顯(見圖2)。本次工作總測剖面長度380m,將上下盤圍巖及構(gòu)造蝕變帶完全揭露,沿剖面自上盤到下盤依次為:膠東群斜長角閃巖、鉀化花崗巖、絹英巖、褐鐵礦化絹英巖、黃鐵絹英巖、絹英巖、鉀化花崗巖、未蝕變花崗巖。招平斷裂上下盤圍巖蝕變程度差別較大,上盤明顯弱于下盤。2圍巖侵蝕特征2.1鉀長石化、黃鐵權(quán)化本區(qū)圍巖蝕變發(fā)育,蝕變類型主要有絹英巖化、黃鐵絹英巖化、鉀長石化、硅化,碳酸鹽化等。其中,與金礦空間關(guān)系最密切的為絹英巖化和黃鐵絹英巖化。主要蝕變特征如下:1)鉀長石化也稱鉀化,位于蝕變巖邊部,形成較早,是早期的熱液蝕變作用。鉀質(zhì)通常沿節(jié)理、裂隙進(jìn)行交代作用。發(fā)生鉀化的花崗巖普遍呈淺紅色,鉀長石斑晶較發(fā)育。鉀長石呈肉紅色,雙晶一般不發(fā)育。由于鉀化程度不同,鈉長石與鉀長石呈漸變的過渡關(guān)系。隨著蝕變的增強(qiáng),鉀長石又被后期的絹云母和綠泥石交代。鉀長石化主要發(fā)育在礦體下盤。2)絹英巖化為熱液蝕變中期產(chǎn)物,是絹英巖帶、黃鐵絹英巖帶主要的蝕變作用。該蝕變主要發(fā)育靠近主斷裂的花崗巖體中,多與黃鐵礦化伴生,常稱為黃鐵絹英巖化。次級(jí)斷裂中也常發(fā)育絹英巖化,絹英巖化和鉀長石化呈漸變接觸關(guān)系。絹英巖在外貌上呈白色、淺灰、黃綠等顏色,一般為細(xì)?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)或花崗鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)。絹英巖化、黃鐵絹英巖化與金礦化關(guān)系密切,金礦體主要賦存在絹英巖帶中。3)黃鐵礦作為重要的載金礦物,主要分布于黃鐵絹英巖中。黃鐵礦化是多次作用的產(chǎn)物,常與絹云母化、硅化在空間上相互疊加和緊密伴生,與金成礦相關(guān)度高。黃鐵礦化發(fā)育較強(qiáng)處,常構(gòu)成金礦賦存點(diǎn)。黃鐵礦多呈星點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀、浸染狀和細(xì)脈狀產(chǎn)出。4)硅化是一種多期多階段作用的產(chǎn)物,通常疊加在早期的絹英巖化、黃鐵絹英巖化蝕變之上,與碳酸鹽化相伴生,多發(fā)育在礦化蝕變帶的中心部位。硅化蝕變帶主要由石英組成,在空間上與金礦化同步。w(SiO2)可以達(dá)到85%,甚至更高。伴生有少量絹云母、碳酸鹽、黏土礦物和黃鐵礦。硅化形成的石英硫化物脈多沿巖石的破裂、裂隙產(chǎn)出,與圍巖邊界清晰,呈細(xì)脈狀,網(wǎng)脈狀。5)碳酸鹽化標(biāo)志著各期熱液活動(dòng)結(jié)束。發(fā)生于蝕變晚期,疊加在已硅化和絹云母化的巖石上。碳酸鹽化蝕變包括高嶺土化和水云母化等,主要發(fā)育在斷裂帶周邊。碳酸鹽化呈粒狀交代長石及暗色礦物,零散分布并常見以細(xì)脈狀或網(wǎng)脈狀切穿于蝕變帶中。2.2黃鐵扣留巖帶,黃鐵扣留巖帶;招平斷裂圍巖蝕變具明顯的分帶性,圍巖蝕變類型自斷裂帶中心向兩側(cè),依次為黃鐵絹英質(zhì)碎裂巖帶—黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖帶—絹英巖化花崗巖帶—強(qiáng)鉀化花崗巖帶—弱鉀化花崗巖帶—未蝕變花崗巖帶。蝕變礦化具有不對(duì)稱性,一般以下盤發(fā)育最為完整。3黃巖帶的地球化學(xué)特征3.1蝕變過程中各成巖元素遷移特征招平斷裂郭家埠地區(qū)巖石化學(xué)分析結(jié)果見表1。由表1可知,巖石普遍富含SiO2和Al2O3,兩者含量約占全部成分的85%以上,其次為K2O和Na2O,含量最低的為MnO和P2O5。各蝕變帶間含量變化較大的是Na2O和CaO,變化較小的為Al2O3和TiO2。綜合分析蝕變帶的巖石化學(xué)成分發(fā)現(xiàn),蝕變帶之間具有較明顯的漸變過渡關(guān)系。蝕變帶的形成伴隨著物質(zhì)成分的遷移,對(duì)遷移組分的研究,有助于認(rèn)識(shí)成礦地球化學(xué)過程和成礦環(huán)境。本文采用張可清、楊勇的計(jì)算公式,對(duì)各蝕變帶的質(zhì)量組分遷移進(jìn)行定量計(jì)算。式中:Ti為成分i在巖石發(fā)生物質(zhì)變化過程中遷入或遷出的總質(zhì)量(g);md為子巖的總質(zhì)量(g);wip、wid分別為原巖和子巖中i成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%);wjp、wjd分別為不活動(dòng)成分j在原巖和子巖中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%);原巖總質(zhì)量假設(shè)為1,md=1×(wjp/wjd)。首先得出Al2O3具有不活動(dòng)成分的性質(zhì),它不計(jì)入分析過程。再應(yīng)用公式(1)計(jì)算得出各成分隨著圍巖蝕變?cè)鰪?qiáng)的變化情況(見表2)。由表2和圖3可知,從未蝕變花崗巖到鉀化花崗巖蝕變過程中,SiO2、Na2O、Fe2O3、P2O5、TiO2處于遷入狀態(tài),CaO、K2O、MgO、MnO處于遷出狀態(tài)。從鉀化花崗巖到絹英巖化蝕變過程中,SiO2、K2O、MnO處于遷入狀態(tài),CaO、Fe2O3、MgO、Na2O、P2O5、TiO2等大部分化學(xué)成分處于遷出狀態(tài)。從絹英巖到黃鐵絹英巖化蝕變過程中,SiO2、Fe2O3、K2O、MgO、MnO、TiO2等大部分化學(xué)成分處于遷入狀態(tài),CaO、Na2O、P2O5處于遷出狀態(tài)。整體而言,斷裂帶隨著蝕變的增強(qiáng),Si、K、Fe遷入,而Na帶出,因而蝕變是一種硅化、鉀化、而去Na的過程。Na在蝕變過程中顯示帶出的特征,說明Na是在斜長石發(fā)生鉀長石化和絹云母化過程中被置換出來,隨溶液溫度的降低以NaCl的形式析出,而NaCl是可溶性礦物,除少量存于包裹體內(nèi)外,大部分被地下水淋濾進(jìn)入流體,可能引起Au的遷移。K在絹英巖化和黃鐵絹英巖化階段顯示帶入特征,反應(yīng)高溫鉀質(zhì)交代強(qiáng)烈發(fā)育能引起以黃鐵礦為特征的金屬硫化物沉淀,K的增加有利于Au的沉淀。總體表現(xiàn)出,Na2O是影響成礦元素遷出和遷移的主要化合物,而K2O卻表現(xiàn)出對(duì)元素的遷入沉淀起到重要作用。王超凡進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究證實(shí),強(qiáng)烈鈉化交代發(fā)育在絹云母蝕變帶致使成礦元素大量遷出遷移,而鉀化則能引起成礦元素的大量沉淀。3.2稀土元素總量稀土元素在一般的地質(zhì)作用及巖漿演化過程中相對(duì)穩(wěn)定,因而其已成為巖漿源演化、判別成礦物質(zhì)來源的有利工具。本節(jié)通過郭家埠地區(qū)蝕變巖稀土元素測試分析(見表3),探討該區(qū)蝕變巖稀土元素分布和演化過程。表3顯示,未蝕變花崗巖稀土元素總量∑REE=103.11×10-6,鉀化花崗巖稀土元素總量∑REE=117.42×10-6,絹英巖稀土總量∑REE=76.33×10-6,黃鐵絹英巖稀土總量∑REE=67.42×10-6。未蝕變花崗巖到鉀化花崗巖稀土元素總量增加,鉀化花崗巖到絹英巖和絹英巖到黃鐵絹英巖過程中,稀土元素總量減少。隨著蝕變的增強(qiáng),稀土元素總量整體顯示減少的趨勢,可能是由于熱液蝕變作用使稀土淋失的緣故。未蝕變花崗巖輕重稀土比值LREE/HREE=20.30,鉀化花崗巖輕重稀土比值LREE/HREE=23.46,絹英巖輕重稀土比值LREE/HREE=5.80,黃鐵絹英巖輕重稀土比值LREE/HREE=15.21。絹英巖輕、重稀土比值最小,鉀化花崗巖輕、重稀土比值最大。與絹英巖相比,鉀化花崗巖稀土元素分異程度較強(qiáng),輕稀土相對(duì)富集。未蝕變花崗巖LaN/YbN=46.05,鉀化花崗巖LaN/YbN=36.05,絹英巖LaN/YbN=3.89,黃鐵絹英巖LaN/YbN=13.82,最小值出現(xiàn)在絹英巖中,最大值出現(xiàn)在未蝕變花崗巖中,說明絹英巖更有利于重稀土富集。蝕變巖δEu整體變化范圍0.59~2.28,Eu異常有正有負(fù)。鉀化花崗巖最小,為0.59,絹英巖值最大,達(dá)到2.28。鉀化花崗巖出現(xiàn)的負(fù)異常與其斜長石減少有關(guān),斜長石對(duì)Eu的分配系數(shù)影響很大。樣品中Ce均呈負(fù)異常,δCe=0.81~0.91,變化范圍不大,表明金礦成礦物理化學(xué)環(huán)境為氧化環(huán)境。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式圖(見圖4)顯示,配分曲線總體表現(xiàn)為右傾形態(tài)。未蝕變花崗巖、鉀化花崗巖和黃鐵絹英巖稀土元素分布曲線形態(tài)形似,變化趨勢相對(duì)較陡,說明其形成過程中輕稀土元素富集程度偏高。而絹英巖稀土元素分布曲線變化趨勢平緩,說明其形成過程中重稀土元素的富集程偏高。3.3礦化過程中微量元素含量蝕變巖常量元素的化學(xué)過程伴隨著微量元素的運(yùn)移,這種運(yùn)移除了元素本身的性質(zhì)外,還反映成礦熱液及地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)。本區(qū)蝕變巖微量元素含量見表3,微量元素變化趨勢圖見圖5。表3和圖5顯示:1從未蝕變花崗巖到鉀化花崗巖,大離子親石元素Rb、Ba、Sr含量減少。其中,Ba含量大幅度減少,由1647.73×10-6降至566×10-6,Sr含量減少明顯,由808.97×10-6降至402×10-6。高場強(qiáng)元素Th、Nb、Ta、Y、Yb含量減少,Zr、Hf含量增加,Dy、Ho、Lu含量基本不變。LREE元素La、Ce、Pr、Nd、Sm增加,Eu含量減少。2從鉀化花崗巖到絹英巖過程中,大離子親石元素Rb、Ba含量增加,Sr含量減少。高場強(qiáng)元素Th、Nb、Ta、Y、Yb、Hf、Dy、Ho、Lu含量增加,Zr含量基本不變。LREE元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu含量均減少。3從絹英巖到黃鐵絹英巖過程中,大離子親石元素Rb、Ba含量增加,Sr含量減少。高場強(qiáng)元素Th、Nb、Ta、Y、Yb、Hf、Dy、Ho、Lu含量減少,Zr含量增加。LREE元素La、Ce、Pr含量基本不變,Nd、Sm、Eu含量減少。整體而言,隨著圍巖蝕變的增強(qiáng),大離子親石元素Rb、Ba在鉀化蝕變階段減少,在絹英巖化、黃鐵絹英巖化蝕變階段增加,即Rb、Ba含量總體隨著礦化強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加,Rb、Ba可以作為找礦指示元素。高場強(qiáng)元素含量在鉀化蝕變階段和黃鐵絹英巖化階段減少,在絹英巖化階段增加。LREE元素含量在鉀化蝕變階段增加,在絹英巖化、黃鐵絹英巖化蝕變階段減少。4蝕變巖帶特征膠東地區(qū)蝕變巖型金礦床有29處,儲(chǔ)量占膠東地區(qū)基礎(chǔ)儲(chǔ)量總量的74%,主要發(fā)育在三山島、焦家、招平等主斷裂及臨近主斷裂的次級(jí)斷裂中。招平斷裂控制的蝕變巖型金礦床,近礦處均發(fā)育有黃鐵絹英巖、絹英巖、鉀化花崗巖,這些蝕變巖是金礦找礦的直接標(biāo)志。蝕變巖帶的分布范圍就是金礦化暈的范圍,圈定蝕變巖帶、繪制蝕變巖帶分布圖,有助于金礦找礦工作。蝕變巖帶可以作為找礦標(biāo)志,有如下幾點(diǎn):1)近斷裂黃鐵礦化、絹云母化,鉀化發(fā)育的地段,蝕變強(qiáng)度與金礦化呈正相關(guān)。2)北北東向斷裂轉(zhuǎn)向北東向斷裂帶、兩斷裂帶交匯地區(qū)、兩斷裂扭轉(zhuǎn)地區(qū)的絹英巖、黃鐵絹英巖發(fā)育處。3)蝕變巖帶內(nèi)Rb、Ba、Au、Ag微量元素發(fā)育的地段。4)蝕變巖帶發(fā)育,附近有礦化點(diǎn)的地段。如研究區(qū)的魯格莊南礦化點(diǎn)、前花園西礦化點(diǎn)等。郭家埠地區(qū)據(jù)1∶5000填圖圈出規(guī)模巨大的蝕變巖帶,大地電磁測深證實(shí)存在2個(gè)較好的激電異常,經(jīng)鉆孔深部取樣分析金品位可達(dá)1.6g/t。據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料,前人曾對(duì)郭家埠村東約1.5km的焦格莊金礦進(jìn)行了普查工作,探獲(333)資源儲(chǔ)量約3t;在郭家埠村南約2km的樓里頭地區(qū)進(jìn)行了金的物探找礦工作,在重點(diǎn)地段開展1∶5000激電中梯測量,并圈定了異常區(qū)。郭家埠村向西約3km處即為謝家溝金礦床,其金礦床規(guī)模為大型。根據(jù)蝕變巖帶特征和周邊成礦條件,初步推測郭家埠地區(qū)成礦前景良好。5蝕變巖帶及成礦地質(zhì)意義1)招平斷裂郭家埠地區(qū)圍巖蝕變發(fā)育,蝕變分帶明顯。自上盤到下盤依次為:鉀化花崗巖、絹英巖、褐鐵礦化絹英巖、黃鐵絹英巖、絹英巖、鉀化花崗巖、未蝕變花崗巖。招平斷裂上下盤圍巖蝕變程度差別較大,上盤明顯弱于下盤。2)從未蝕變花崗巖到鉀化花崗巖蝕變過程中,SiO2、Na2O、Fe2O3、P2O5、TiO2處于遷入狀態(tài),CaO、K2O、MgO、MnO處于遷出狀態(tài);從鉀化花崗巖到絹英巖化蝕變過程中,SiO2、K2O、MnO處于遷入狀態(tài),CaO、Fe2O3、MgO、