祝培刚， 张文佳， 王英鹏， 张春池， 王金辉， 张文

(1.山东省地质调查院， 济南 250014； 2.山东省地质科学研究院， 济南 250013)

同位素研究是查明矿床成矿物质、成矿流体来源和成矿物理化学条件的重要方法。硫、铅、锶、碳的同位素常用于追溯成矿物质来源；氢、氧同位素用于示踪成矿流体来源[1-2]。胶西北金矿集区是山东乃至中国最大金矿集区，焦家金矿田是矿集区内主要金矿田之一，已查明资源量1 410 t，主要有新城、纱岭、寺庄、焦家、望儿山、前陈等大型金矿床[3]。

前人在焦家金矿田内对金矿床的物质来源及矿床成因开展了大量的研究工作。陆丽娜等[3]在新城金矿开展的流体包裹体及氢氧硫同位素研究表明：新城金矿的主成矿温度为240～315 ℃，成矿流体以岩浆水与大气水为主，硫同位素来源为以围岩硫或壳源硫与幔源硫相互作用的结果。而Wang等[4]研究则表明，新城金矿的成矿流体主要来源于岩浆水。郭林楠等[5]对望儿山金矿床氢氧同位素的研究认为，成矿流体以胶东群变质水和大气降水为主。祝培刚等[6]通过对纱岭地区金矿氢氧硫同位素的研究认为，成矿流体主要为地幔流体及岩浆水，金矿的成矿物质是多来源的。李杰等[7]通过对焦家深部金矿床的研究表明：成矿流体与壳幔相互作用有关。综上所述，针对焦家金矿田开展的同位素研究工作研究的元素主要以氢氧硫等为主，研究的矿床主要集中于新城、焦家、望儿山等金矿。碳同位素是变价元素，在同一成矿体系中，常呈多种化合物形式存在，唯有全硫或全碳的同位素组成才具有源区物质的同位素标记特征[1]。而用氢氧同位素区分流体来源时，由于变质水分布范围较广，与岩浆水重叠范围较大[8]，因而对两者的区分较难，造成了区内成矿流体来源的争议。而利用锶、铅等同位素确定成矿流体来源，可取得较好的效果[9-10]。另外区内金矿被认为是与中生代花岗岩相关，具体哪一期花岗岩是金矿的成矿地质体尚存在争议。因此，现采取焦家金矿田深部招贤地区样品，分析其同位素特征，研究成矿物质来源，探讨金矿成矿地质体。

1 地质概况

胶西北金矿集区位于华北板块东部的胶北隆起内，其东南与胶莱盆地相邻。区内金矿受控于三山岛(F1)、焦家(F2)、招远—平度(F3)3条北北东、北东向断裂及其次级断裂。矿集区西部及招远-平度断裂以东广泛分布中元古代至新太古代的变质表壳岩和变质深成侵入岩。中部及北部分布大面积的中生代花岗岩类(图1)。

焦家金矿田受控于焦家主干断裂及其分支断裂、次级断裂；焦家断裂以东中生代花岗岩广泛分布，主要有晚侏罗世玲珑型花岗岩和早白垩世郭家岭型花岗岩；焦家断裂以西则分布新太古代变质岩及晚侏罗世玲珑型花岗岩；如图1所示。

焦家断裂带主断裂已控制长约6.5 km，宽140～500 m，总体走向北北东，倾向西—北西西。主断裂主裂面一般可见厚度1～30 cm灰黑色断层泥。

焦家金矿田内的金矿类型以破碎带蚀变岩型为主，次级构造内有少量石英脉型金矿产出。破碎带蚀变岩型金矿赋存于主要控矿断裂或其次级断裂下盘的蚀变花岗岩中，蚀变带厚度自100 m至几百米不等，矿体多呈似层状、板状、脉状、透镜状，规模大，长可达几千米，延深局部可达3 000 m，矿体厚度几米至几十米，局部可达近百米。

图1 胶西北金矿集区区域地质简图[6]Fig.1 The simplified regional geological map of gold ore-concentrating area in the Northwestern Jiaodong[6]

图2 焦家金矿田基岩地质图[6]Fig.2 The bed rock geological map of the Jiaojia gold field[6]

围岩热液蚀变类型主要有钾长石化、绢英岩化、黄铁绢英岩化、硅化和碳酸盐化等。黄铁矿是主要的载金矿物。

2 样品及分析方法

本次采取的样品为焦家金矿田深部编号184ZK09、352ZK03钻孔揭露的矿石及围岩，矿石的岩性为黄铁绢英岩化碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗岩，围岩的岩性黑云母二长花岗岩(表1和图3)。矿石粉碎后挑选黄铁矿进行分析测试。

测试工作在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。Pb 同位素分析过程如下：首先将样品放入各类溶液中进行铅的分离工作，分离纯化好的铅样品开展Pb同位素分析，采用的仪器为热表面电离质谱仪，仪器型号为ISOPROBE-T。

1 μg 铅的208Pb/206Pb 测量精度≤0.005%，NBS981标准值(2σ)：两种同位素的比值204Pb/206Pb= 0.059 042 ±0.000 37，207Pb/206Pb=0.914 64±0.000 33，208Pb/206Pb=2.168 1±0.000 8。

表1 招贤地区同位素样品一览表Table 1 List of isotopic samples in Zhaoxian area

图3 岩矿石样品照片Fig.3 The photos of rock and ore samples

Rb-Sr同位素分析过程为：准确称取粉末样品于低压密闭溶样罐中，准确加入稀释剂，用混合酸溶解后蒸干，加入6 mol/L的盐酸转为氯化物蒸干；用盐酸溶液溶解，离心分离，再分别用不同浓度的盐酸淋洗后蒸干以备质谱用；同位素分析采用ISOPROBE-T热电离质谱计，可调多法拉第接收器接收。Rb-Sr同位素质量分馏用86Sr/88Sr=0.119 4校正，标准测量结果：NBS987为0.710 250±7[11]。

3 分析结果

Sr同位素分析结果如表2所示。

焦家金矿田招贤、新城、焦家矿区金矿石黄铁矿中铷、锶含量均较低，铷含量为0.2～2.889 μg/g，锶含量为1.8～25.343 μg/g，87Rb/86Sr=0.159 3～2.61，87Sr/86Sr=0.711 653～0.732 45。而黑云母二长花岗岩中铷含量48.8～95.1 μg/g，锶含量为824～1 947 μg/g，87Rb/86Sr=0.072 5～0.334 1，87Sr/86Sr=0.711 011～0.711 351。ISr-120为按焦家金矿田平均成矿年龄120 Ma返算的(87Sr/86Sr)i的值，金矿石黄铁矿(87Sr/86Sr)i的范围0.710 752～0.711 986。

Pb同位素分析结果如表3所示。本次分析了矿石黄铁矿样品4件，收集了新城、焦家、寺庄矿区的矿石黄铁矿样品资料。焦家金矿田金矿石黄铁矿208Pb/204Pb=37.683～38.103，207Pb/204Pb=15.43～15.547，206Pb/204Pb=17.04～17.44。

表2 焦家金矿田黄铁矿铷锶同位素组成及参数Table 2 Rb Sr isotopic composition and parameters of pyrite in Jiaojia gold field

表3 焦家金矿田黄铁矿铅同位素组成及参数Table 3 Lead isotopic composition and parameters of pyrite in Jiaojia gold field

4 讨论

4.1 锶同位素来源

焦家金矿田矿石黄铁矿ISr-120的范围为0.710 752～0.711 986。明显高于上地幔和基性脉岩，低于华北克拉通上地壳，在华北克拉通上地壳、郭家岭型花岗岩、玲珑型花岗岩的ISr-120的范围内，而与郭家岭型花岗岩的范围较为接近(图4)。与岩浆水有关的矿床，矿石的锶、钕、铅同位素组成与成矿岩浆岩体近于一致[1]。焦家金矿田含金黄铁矿的锶同位素组成在郭家岭型花岗岩较窄的范围内，两者较为接近，据此可判定郭家岭型花岗岩与区内金矿成矿关系密切，锶同位可能来源于郭家岭型花岗岩岩浆水。

图4 焦家金矿田金矿石黄铁矿与 中生代侵入岩(87Sr/86Sr)i的比值[16]Fig.4 The (87Sr/86Sr)i ratio of gold ore pyrite and Mesozoic intrusive rocks in Jiaojia gold field[16]

4.2 铅同位素来源

Zartman的铅同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb增长曲线图由上地壳、造山带、地幔、下地壳4条铅同位素演化线构成，在使用铅构造模式示踪时，投影点落在造山带增长线上方的矿石铅必然包含上地壳成分；而投影点位于造山带增长线下方的矿石铅则必定源于地幔或下地壳；投影点位于造山带增长线附近，表明各储库混合源[1，17]。由焦家金矿田的矿石黄铁矿铅同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb增长曲线图[图5(a)]可知，除新城金矿少量黄铁矿铅同位素样品投影点在造山带增长曲线上方外，其余均在造山带增长曲线下方，表明矿石铅源于地幔或下地壳，可能有地壳铅混入。铅同位素208Pb/204Pb-206Pb/204Pb增长曲线图[图5(b)]上，各矿区矿石黄铁矿铅同位素投影点均在下地壳增长曲线和地幔增长曲线之间。而在构造环境判别图解上(图6)，各矿区矿石黄铁矿铅同位素均投影在下地壳范围内。而在Δγ-Δβ成因分类图解(图7)上，各矿区均投影在地幔源铅范围内。因此，焦家金矿田金矿体铅主要为地幔和下地壳的混合源。

图5 焦家金矿田金矿石黄铁矿铅同位素增长曲线图Fig.5 Lead isotope growth curve of pyrite in Jiaojia gold field

4.3 金矿成矿地质体探讨

成矿地质体是指与矿床在形成时间上同时或相近，在空间分布上相依，在成因上有密切联系的地质体。由于成矿地质体是成矿地质作用的实物载体，能够对矿床进行空间定位，因此确定成矿地质体对找矿具有重要的指导作用[18-20]。

区内金矿成矿时间约120 Ma[21]，而郭家岭型花岗岩形成于123～131 Ma[22-25]，成岩与成矿最大时间差在3～11 Ma内，为岩浆期后热液型金矿。郭家岭型花岗岩与金矿成矿在时间上相近。

胶西北地区出露的三山岛岩体、上庄岩体、北截岩体、丛家岩体等郭家岭型花岗岩体与三山岛、焦家、玲珑等金矿田分布方向一致，大致沿80°方向分布。但近年来的勘查资料显示，郭家岭型花岗岩在主要金矿田内分布广泛，不仅在三山岛金矿田分布三山岛岩体，在焦家金矿体分布上庄岩体，而且在焦家金矿田深部及夏甸—大尹格庄金矿田施工的钻孔中均揭露隐伏的郭家岭型花岗岩。郭家岭型花岗岩与金矿床在空间上相依。

A、B、C、D分别为各区域中样品相对集中区图6 焦家金矿田金矿石黄铁矿铅同位素构造 环境判别图解Fig.6 Diagram for discrimination of lead isotope tectonic environment of gold ore pyrite in Jiaojia gold field

1为地幔源铅；2为上地壳源铅；3为上地壳与地幔混合的俯冲带铅(a-岩浆作用；3b-沉积作用)；4为化学沉积型铅；5为海底热水作用铅；6为中深变质作用铅；7为深变质下地壳铅；8为造山 带铅；9为古老页岩上地壳铅；10为退变质铅图7 焦家金矿田金矿石黄铁矿铅同位素 Δγ-Δβ成因分类图解Fig.7 Lead isotope of pyrite in gold ore of Jiaojia gold field Δγ-Δβ Genetic classification diagram

郭家岭型花岗岩为壳幔混合源[22-25]，焦家金矿田金矿铅为地幔和下地壳的混合源，焦家金矿田含金黄铁矿的锶同位素组成与郭家岭型花岗岩较为接近，因此焦家金矿田成矿流体应主要为郭家岭型花岗岩岩浆水。

综上所述，郭家岭型花岗岩与焦家金矿田金矿形成时间相近，分布空间相依，成因上有密切联系，是金矿的成矿地质体。成矿地质体的确定，可对矿床进行空间定位，对胶西北地区的深部找矿具有重要的指导意义。

5 结论

(1)焦家金矿田金矿石黄铁矿87Sr/86Sr=0.711 653～0.732 45，按焦家金矿田平均成矿年龄120 Ma返算的(87Sr/86Sr)i的值，其范围0.710 752～0.711 986，与郭家岭花岗岩较为接近。

(2)焦家金矿田金矿石黄铁矿208Pb/204Pb=37.683～38.103，207Pb/204Pb=15.43～15.547，206Pb/204Pb=17.04～17.44。焦家金矿田金矿体铅为地幔和下地壳的混合源。

(3)郭家岭型花岗岩与焦家金矿田金矿形成时间相近，分布空间相依，与金矿体同位素组成接近，成因上有密切联系，是金矿的成矿地质体。