桓谭
该岩系是在地壳进入陆内发展阶段的中生代印支期—早燕山晚期(205~120Ma)的多事之秋期间形成的。其中印支期(250~205Ma)为序幕,燕山早期(205~137Ma)为成岩期,早燕山晚期(137~120Ma)为岩浆期后的成矿阶段。主成矿期直接矿源岩系的制造者则是胶东唯一的燕山早期的岩浆侵入岩——郭家岭超单元。近期研究成果表明:大型矿集区的形成与区域地质背景息息相关,胶东大规模金成矿作用亦必然是在某种特定的构造环境和区域地质背景下产生而完成的。印支造山运动,中国大陆向心式汇聚,导致地壳收缩;欧亚大陆板块镶合,陆内造山作用增强,拉开了中生代强烈构造活动的幕帷,进入燕山早期,中国大陆深受欧亚板块与太平洋板块和冈底斯—印支板块相互作用的影响,使之陆内强烈收缩造山。处在欧亚板块东前缘的胶东地区深受其影响,在太平洋板块向欧亚板块的强烈俯冲作用下,其构造格局由东西向转换为北西向,由挤压转为伸展体制。由于板内挤压,地壳拆离滑脱,使岩石圈减薄到不足80km,持续俯冲挤压之后的减压拉张裂解作用,区域增温达到高潮,地幔物质上涌发生深层重熔,形成壳幔混合型板内花岗岩带,与此同时,作为岩浆和成矿流体运移通道和成矿空间的北东—北北东向的脆性断裂网络亦十分活跃。胶东金矿集区的成矿期,就是在上述特定而复杂的构造背景和环境下最终完成的。(一)直接矿源岩系形成前的岩石组合—中生代印支期侵入岩的特征兴凯运动(543Ma)使胶东地区步入漫长的隆升时期,中生代后(250Ma)进入大陆边缘活化阶段,印支期在太平洋板块向欧亚板块俯冲的北西—南东向伸展体制下,先后有柳林庄、文登、宁津所和槎山四个超单元侵入定位。其中以文登超单元规模大,被人注目的栾家河岩体则归并于文登超单元之中。(1)柳林庄超单元:印支早期的侵入岩,规模小,分布零散,总面积不足20km2。自早到晚是一套由含辉石黑云闪长岩—石英二长闪长岩—石英二长岩构成的岩石组合。从表4-3岩石化学平均值及主要参数表中看出:为太平洋型碱钙性岩系,δEu>0.7,属上地幔玄武岩浆结晶分异物的“I”型花岗岩类。晚期是在侵位过程中交代重熔部分壳源物质的“I”型花岗岩,沿张性裂隙空间的顶蚀和岩墙扩张机制被动侵位。未见与金矿的任何关系。表4-3 中生代印支期侵入岩岩石化学成分平均值及主要参数表(2)文登超单元:胶东印支期规模最大的一次岩浆侵入活动,集中出露于东部的文登和西部的栾家河地区,面积427km2。后者即是因紧邻玲珑矿田而备受关注的,曾将其归为玲珑超单元的栾家河岩体。栾家河复式岩体呈北西西向,西大、东小的不规则状展布,由阜山、扒山等四个单元组成,面积约153km。是一套以结构演化为特征的二长花岗岩。其以含钾长石斑晶(5%~10%),白云母、K2O含量高,在(Al-Na-K)-Ca-(Mg+Fe2+)图解上落于斜长石—黑云母区而区别于落入斜长石—黑云母—堇青石区的玲珑超单元郭家店中粗粒二长花岗岩单元;亦不同斜长石—黑云母—角闪石的郭家岭超单元的粗粒二长花岗岩类。从郭家岭超单元侵位于玲珑和文登超单元的事实,说明三者非同时代产物,亦不是郭家岭在先,栾家在后的序次排列。从岩石化学平均值及主要参数值表(表4-3)和δEu0.3~0.7,87Sr/86Sr=0.7079,δ1O均小于10等显示:其为太平洋型钙碱性岩系,为分异程度高,交代重熔不彻底的“I”与“S”型过渡类的酸性花岗岩;系壳幔(晚期壳源)型花岗岩浆交代重熔壳源物质,沿张性裂隙或北西向剪切空间的顶蚀和岩墙扩张被动就位机制而定位的。该超单元与金分布关系不大,而与以断层相隔的玲珑矿田形成鲜明对照,在其北邻的栖霞超单元与郭家岭超单元的接触带上的金矿亦颇可观,独其内外金矿甚乏。以上特征看出:文登超单元的栾家河岩体与郭家岭超单元中的罗家亚超单元和玲珑超单元郭家店单元等二长花岗岩,并非同一时代的同源岩浆演化产物。(3)宁津所超单元:印支晚期的岩浆侵入活动,局限分布于东部的石岛一带,面积116km2。系一套碱性的正长岩类组合,从表4-3中及δEu>0.7,87Sr86/Sr值0.710显示:为地中海型钾质碱性岩系的碱钙性系列;岩浆来自上地幔—下地壳的玄武岩浆交代重熔壳物质的同熔型岩浆,底辟膨胀式就位的“I”型花岗岩类,未见与金矿有关系。(4)槎山超单元:印支期末的岩浆侵入活动,局限分布于荣成之南的槎山、人和及文登张家产一带,面积108km2。系一套偏碱性的以结构演化为特征的正长花岗岩系列,为壳幔型的“I”型花岗岩类,未见与金矿的关系。印支期侵入岩,特别是文登超单元,主要是以岩浆侵入作用为主,不能构成矿源岩系。尽管如此,其和宁津所、槎山等超单元提供的Si、K、Na质等为之后的郭家岭超单元富金流体的运移、活化提供有利的物、化条件。与此同时,印支运动所形成的脆性断裂为其后成矿过程中的导矿、容矿及成矿流体运移等提供了有利的空间通道。(二)直接矿源岩系(主成矿期)形成阶段——中生代燕山早期(205~137Ma)郭家岭超单元印支晚期至燕山早期仍处于隆升的胶东变质基底区,在太平洋板块向欧亚板块强烈的俯冲作用下,导致库拉板块高速的消减于欧亚大陆之下的构造背景下,沂沭断裂带左行剪切平移活动达到顶峰时期,在南东—北西向压应力构造体制下,地幔热流上涌与岩石圈内壳源物质(原始和衍生矿源岩系)发生了广泛而强烈的相互作用,从而形成了一个新的岩浆流体、载金流体和热源体等三位一体的直接矿源岩系—郭家岭超单元。1.郭家岭超单元的展布特征及与金矿床分布的相关性该超单元主要分布于胶东西部的莱州—招远—蓬莱一带,呈东西长约80km,南北宽约10km的带状展布。另外在东部文登的泽头亦有出露,总面积约514km2,西部占87%。内中最大者罗家亚超单元(352km2),次为上庄亚超单元(114km2),最小者虎口窑亚超单元(48km2),总体显示:从早到晚其规模成倍数的增长,在短暂的68Ma期间,其增长速率之快,物质来源之丰,在侵入岩中并不多见。具一定规模的岩体有上庄、北截、丛家、曲家、范家店、郭家岭和东部泽头七个岩体。除范家店和泽头岩体外,其他岩体按上顺序大致构成北东东向串珠状展布的岩体群落,自西向东规模渐增,其岩体各自又呈近东西向、北东东向或北西西向椭圆状展布,接触面大部分南倾,倾角40°~50°。现有资料显示:其向下延伸的范围要比地面出露范围大的多,似乎在其周围的玲珑超单元弱片麻状二长花岗岩的下部广泛分布有郭家岭超单元的岩体,且连接成一个巨大的复式岩体,这从郭家岭超单元岩体内与玲珑超单元岩体的磁各向异性度的差异得到旁证,显示出郭家岭超单元是沿北东东向挤压带产出的。在胶东西北部地区,郭家岭岩体出露的形态呈椭圆形(图4-1),明显表示了它的侵位过程中的强力挤压的特点和它的磁组构特征相吻合。郭家岭超单元正处于与玲珑超单元组成的“H”型花岗岩带的共存区。该超单元的这些岩体除上庄和北截岩体由独立单元(花岗闪长岩)构成外,余者均是多个单元组成的复式岩体。各单元相互间接触套合关系,空间分布特点和内接触带发育的韧性剪切带及内部的环状定向组构等,均显示郭家岭超单元沿剪切应力所形成张剪空间,多次脉动底辟膨胀机制主动强力就位特征。图4-1 玲珑岩体磁面理的展布(据周伟新,万天丰,1997,1999,资料修改)1.郭家岭岩体;2.玲珑岩体;3.断裂带;4.面理产状;5.面理走向轨迹线这个东西长80km、南北宽10km由郭家岭超单元、玲珑超单元及太古宙栖霞超单元及少量的其他超单元共同组成的花岗岩带内,是胶东地区主要的金成矿带,其规模之大,范围之广令世人叹为观止。其囊括胶东地区绝大多数特大、大型、中型矿床,小型矿床星罗棋布,蚀变岩型、石英脉型矿化发育。著名的焦家矿田和灵山沟矿田均置于其特定空间内。远离郭家岭超单元主体的区域或仅有其期后脉岩出露区(玲珑—招风顶燕山早期脉岩群带)的矿化规模则远不及前者,有经济价值的矿床局限分布于规模大的断裂带中,如招平断裂带、马家窑断裂带及金牛山断裂带。由此论断郭家岭超单元是胶东金矿的直接矿源岩系,换言之,胶东金矿是由郭家岭超单元直接脱胎而形成。2.郭家岭超单元岩石组合与矿源岩系的内涵郭家岭超单元是岩浆同源演化的各单元多次脉动或涌动而组成的岩浆侵入岩系列,系一套中性—中酸性—酸性岩类组合,大小共划分12个单元,分别归并于虎口窑亚超单元、上庄亚超单元和罗家亚超单元(表2-2)。三个亚超单元的特点恰恰与吕古贤所划分的直接矿源岩系中的预积岩系、浓积岩系和热积岩系三者对应,可谓不谋而合。(1)虎口窑亚超单元的特征——预积岩系:由鹁鸽崖、虎口窑、圈杨家和赵家四个单元组成。前二者规模甚小(共1.15km2),分布于泽头岩体,后二者规模较大,展布于西部诸杂岩体的边部。系一套由中细粒—似斑状结构的黑云角闪二长闪长岩—黑云角闪石英二长闪长岩—角闪石英二长岩组合的岩石系列。岩石深灰色一浅灰色,中细粒或似斑状结构,块状构造。由斜长石(49.36%)、钾长石(21.68%)、石英(11.55%)、角闪石(13.2%)和黑云母(5%~13%)等矿物组成。岩体边部具定向组构,暗色闪长质包体由早到晚增多,与寄主岩性有清楚或模糊两种关系,具定向排列。从岩石化学成分平均值及主要参数一览表(表2-7)及稀土元素δEu值看出:为分异程度中等的中性岩类;系太平洋型钙碱性岩系,个别为碱钙性;K/Na比值显示内生源成熟陆壳背景下的原地交代再生岩浆;FeO/MgO分子比为玄武岩浆分异产物,δEu为0.70~0.80幔源型。从化学成分参数值看出:该超单元来自幔源玄武岩浆,在侵入过程中交代重熔下地壳的壳源物质形成再生同熔型岩浆,结晶分异的“I”型花岗岩类。其与同类型岩类对照:硅、镁、钙、钠含量较高。该亚超单元特征表明:来自深部幔源富金、硅、镁、钙、钠等成矿流体的玄武岩浆,随构造活动的加剧,迅速膨胀扩大,涌入由TTG岩系(原始矿源岩系)和弱片麻状二长花岗岩(衍生矿源岩)构成的地壳内,发生了幔源富金的岩浆热流与地壳中富金及成矿物质岩系的相互作用。强烈壳幔作用,将壳源中的金活化,形成新的富金岩浆流体,在有利地段强力底辟就位,该亚超单元预示大规模成矿的物质储备阶段预积岩系的形成。(2)上庄亚超单元的特征——浓积岩系:由上庄、大草屋和凤山口三个单元构成,以前二者为主,出露于杂岩体边部或构成单一的岩体,以大草屋单元分布最广;凤山口单元甚小,仅1.4km2,处泽头岩体边缘。系一套巨斑—粗斑状花岗闪长岩—含黑云或含角闪黑云花岗闪长岩组合。岩体内含暗色闪长质包体,且具定向排列。其边缘定向组构明显。岩石灰白色,似斑状结构,基质中粒结构,块状构造。斑晶为钾长石(10%),大者7~15cm,一般在1~2.3cm。基质为斜长石(47.63%)、钾长石(17.68%)、石英(23.12%)及暗色矿物角闪石、黑云母等。钾长石斑晶内有角闪石、石英及斜长石的矿物包体,多分布于长石环带间,时见斑晶对半生长于包体和基质之中,并组成定向构造,其反映了明显的交代作用;石英具齿状或不规则外形,时具波状消光,个别见穿切早期造岩矿物,具热液中结晶石英特点,显示岩浆后期热液作用。从表2-7中显示:SiO2、NaO、K2O均高于中国同类型岩石。为分异程度较高的同熔型花岗岩类,属太平洋型钙碱性岩系;δEu值0.68~1.09,平均0.75,87Sr86/Sr=0.707~0.716,其属来自幔源(壳幔)玄武岩浆重熔壳源物质结晶分异的“I”型花岗岩。内中大小不同的闪长质包体乃是壳幔相互作用后,深部幔源物质的残留。郭家岭超单元的岩浆来源于深度为35km(陈光远1993),亦证实其来自莫霍以下的上地幔。该亚超单元斜长石—角闪石温压计获得t=655~764℃,p=(1.39~5.97)×108Pa,反映所经历的热事件是以高温、低压为特征,其热场强度大(吕古贤1999)。依据上述特征表明:来自幔源高Si、K、Na富金玄武岩浆,在板块俯冲挤压作用后的减压伸展时,岩浆房增温达到高潮,在压力降低的环境下迅速膨胀,沿北东向挤压带强行侵位,在侵位过程中,交代重熔太古宙TTG岩系和玲珑超单元片麻状二长花岗岩(主要是后者)。在交代重熔过程中,高温岩浆流体活化、运移原始矿源岩系和衍生矿源岩系内丰富的金质,形成高浓度的含金流体、成矿流体的花岗岩浆,花岗岩浆沿北北东向挤压的缝隙强行侵位时,将含金成矿流体运移到孔隙度大的且垂直构造带的侵入体内外接触带及北东向、北北东向脆性断裂带等构造发育地段滞留下来,待上升(上升流体)到浅部积淀成矿。此即是减压分熔作用形成的浓积岩系。胶东地区著名的金矿床及中型矿都产于花岗闪长岩体接触带及其脆性断裂构造带内,上庄亚超单元称谓浓积岩系当之无愧。(3)罗家亚超单元特征——热积岩系:自早到晚由万家口、卧龙、西石硼、罗家和双山五个单元组成,其规模大、分布广,出露面积占整个超单元面积的70%,万家口、卧龙和双山三单元构成泽头复式岩体的主体;西石硼和罗家单元构成郭家岭、曲家、范家店复式岩体的主体岩性,多居于复式岩体内缘或中心,该亚超单元岩体边缘发育有网脉状、树枝状和细脉状花岗伟晶岩,时见团窝状钾长石聚晶,岩体内暗色包体发育,边缘定向组构明显。为一套斑状或含斑粗中粒—中细粒二长花岗岩系列。岩石浅灰—浅灰红色,似斑状结构,基质中粗—中细粒结构,块状构造。斑晶为钾长石(10%~14%)0.5×2cm,宽板状,有斜长石、角闪石、黑云母包体。基质由斜长石(30.2%~33.02%)、钾长石(34.84%~28.92%)、石英(28.23%~23.84%)及暗色矿物角闪石、黑云母组成。斜长石常被钾长石交代,石英被压扁、拉长,具波状消光和锯齿状缝合线等。岩石化学平均值及主要参数值一览表中(表2-3)示明:与中国花岗岩相比:SiO2、K2O略低,FeO、MgO、CaO、Na2O均高。参数值反映:为太平洋型钙碱性岩系;K/Na值由交代重熔岩浆向同熔型岩浆演变,为成熟陆壳背景的内生源改造系列;F/M值分子比:西部0.97~1.24为玄武岩浆,东部1.35~2.3属壳幔型花岗岩浆,稀土元素∑REE:191.56,∑LREE:175.06,δEu0.72~0.96为轻稀土富集,铕略具亏损,证实来自深部幔源。利用角闪石—黑云母温压计求得温度710~820℃,压力为(0.15~0.35)×108Pa,其氧逸度为3.98×10-12~7.9×10-5Pa。以上特征反映:来自深部上地幔富含Fe、Mg、Ca、Na的玄武岩浆在高温、低压条件下,岩浆迅速膨胀,沿上述单元的通道上涌侵位,沿途除同熔交代壳源物质和活化、运移其内的金质外,炽热的岩浆流体将高浓积的金流体和成矿流体进一步驱赶至浓积岩系滞留部位,随岩浆期后低熔熔浆(伟晶岩)的侵位,温度下降,上升的成矿流体与浅层下渗流体混合,促使携带物质沉淀,并导致蚀变矿化。随罗家亚超单元的热积岩系定位,才拉开大规模成矿的序幕,亦即郭家岭超单元定位开始冷却时,岩浆期后成矿阶段刚刚开始。那么金矿化期在126~120Ma之间则不难理解,因为成岩和成矿时间差一般为20~50Ma,甚至可达200Ma(Darnley 1985),从而证实金大规模成矿源于燕山早期的郭家岭超单元。(三)郭家岭超单元形成的物理化学条件及金丰度值的内涵1.郭家岭超单元形成的物理化学条件(1)在Q-Ab-Or体系相图(图4-2)中测得其形成温压区间较大:压力为(3000~4000)×105Pa,温度为709~730℃;利用斜长石—角闪石温压计,9对样品获得t=655~764℃;p=(1.39~5.87)×108Pa的压力环境,相当于5~13km的深度范围,说明它的形成经历过以高温、低压为特征的热事件,其热流场大。招风顶脉岩群是郭家岭超单元期后的浅成脉岩,其辉石闪长玢岩形成于743~776℃,压力为(6.41~7.2)×108Pa,相当于22~27km深度,从而说明郭家岭超单元在形成过程中不断有强烈地幔热流增补于内。图4-2 郭家岭超单元岩石Q-Ab-Or投影图郭家岭岩体熔融包裹体发育,两个熔融包裹体给出的均一温度分别为982℃和945℃,由此推断岩浆温度不低于此温度,应在1000℃以上,且含水量较低(2%±),黏度较高(1.56×106Pa·s和3.94×105Pa·s),表明该岩体是从一种高温高黏度的岩浆中结晶成岩的。岩体中没有发现流体熔融包裹体(由结晶和流体组成,后者为气相+液相),代之以形成的都是高盐度w(Na Cl)=6%高温度的流体包裹体。其中含石盐子晶包裹体在510℃石盐尚未熔化时即爆裂。Roedder(1992)研究认为这类包裹体是岩浆结晶分异过程中熔体发生不混熔的证据,其主要理由是均一温度在500℃以上,经过压力校正后其捕获温度将超过600℃,这样就很接近花岗岩体系正常的固相线温度。由此说明,该岩体在岩浆结晶晚期发生过高盐度流体与硅酸盐熔体的不混熔过程。岩体中也常见CO:三相包裹体分布,但数量明显少于H2O两相包裹体,说明岩浆是以H2O为主,CO2较少。CO2三相包裹体给出的均一压力在0.12~0.18GPa之间,表明该岩体形成深度较大。总之,郭家岭岩体是从一种高温高粘度岩浆中结晶的,结晶分异过程中发生过熔体不混熔作用,其成岩压力较大,岩体形成深度大体在4~7km之间。(2)黑云母氧逸度 、氢逸度 、水逸度 和总压(t)特征:黑云母是蕴含大量成因矿物学信息的矿物,吕古贤(1999)对玲珑超单元和郭家岭超单元中黑云母按Wnes算式等一列的复杂计算得出:压力在105Pa、温度700℃时的条件:氧逸度 为-11(玲珑-13.46~-15),氢逸度 为0.164(玲珑0.16~0.42)、水逸度 3432.57(玲珑1144~1574),总压4.66×105Pa[玲珑(1.8~2.5)×105Pa],上述特征表明郭家岭超单元形成于高温、高压、富水、富氧环境,以高氧逸度低氢逸度为特征,玲珑超单元在这几方面稍有逊色,这种条件使其广泛形成富镁的硅酸盐矿物与磁铁矿的组合,熔浆富水促成蚀变带形成及金属元素沉淀。郭家岭超单元上述特征表明:不但自身从地幔中携带丰富的金和成矿元素,而且还活化、运移地壳某些岩系中已聚集颇丰的金及成矿物质,在板块挤压俯冲时所发生的减压拉伸条件的强烈减压分熔作用下,从而形成一个大规模的花岗岩浆和与之相应的高温、富水、富氧的岩浆流体及金成矿流体的熔浆系统。从而显示直接矿源岩系非郭家岭超单元莫属。2.郭家岭超单元金丰度值内涵从表4-2中显示,胶东地区主要不同地质单元(与金成矿亲密者)金平均丰度值大致相似。从变质基底岩系——玲珑超单元、郭家岭超单元,其金丰度普遍低于地壳中金平均丰度值(4×10-9),作为直接矿源岩系的郭家岭超单元尤甚。从表4-4中看出:其不同岩性金中丰度值及平均值均不足玲珑超单元不同岩类和平均值的一半,为地壳平均值的1/5,是世界花岗岩金平均丰度值(11.4×10-9)的1/4,丰度值如此低的矿源岩系如何能造就出胶东金矿集区,着实令人费解,然而从另一角度来看;这种现象显然是以变质基底的原始矿源岩系转入玲珑超单元的衍生矿源岩系,最后转化为郭家岭超单元的直接矿源岩系的传承演化过程中金大规模活化、迁移的结果和标志。直接矿源岩系金是活化、焠取了原始和衍生矿源岩系金及自身携带金的总合。最后全部奉献给金成矿。这即是其丰度值低的原委。基于上述认识,将郭家岭超单元析出的金质总量作下列计算:①郭家岭超单元总体积:80km(长)×10km(宽)×2km(深)=1600km3;②岩体1km3质量(t):1km3=1000000000m3=109m3。岩体体重按2.5t/m3计算,1km3岩体质量:109m3×2.5t/m3=25×108t;③岩体析出的金总量(t):每吨析出量:1.67×10-9(广义的胶东岩群即现在划分的TTG岩系平均丰度),0.8×10-9(郭家岭超单元平均丰度)=0.87×10-9,1km3析出的金量为25×108t×0.87×10-9=2.17t,金析出总量是1600×2.17=3472t。其中参数:长、宽度引自1:20万蓬莱幅区调报告;岩体延伸:物探队重力报告;岩体体重:花岗岩类平均体重;析出金量:从被交代的TTG岩系(广义胶东岩群)平均丰度减去郭家岭超单元成矿后剩余金量求得。从金的析出总量与“山东省金矿总量预测1986”中所计算的焦家式、玲珑式金矿总量3026t相差仅446t,吻合程度达87%,简单计算结果,证实了郭家岭超单元金丰度低的因果关系及矿源岩系的传承性。表4-4 玲珑、郭家岭超单元金丰度测定结果官方服务官方网站