郭家埠地区蚀变岩地球化学特征及其与找矿关系

郭家埠地区蚀变岩地球化学特征及其与找矿关系

招平断裂带是胶东半岛上最重要的成矿带之一。在这个矿带上发现了13个金矿床，包括大阳角、台东南、大银格庄和夏甸等大型和大型金矿床。资源储量约740t,占胶东地区目前探明金矿资源储量的近50%。招平断裂带金矿床多分布在北段(玲珑金矿田)和中—南段(大尹格庄—夏甸—旧店金矿田)。前人对招平断裂的研究,也多集中在这些地区。郭家埠地区位于招平断裂中段,迄今为止,该区只发现一些小型金矿化点,尚未发现有规模的工业矿床,地质找矿工作未取得较大突破。招平断裂郭家埠段出露较好,围岩蚀变发育,且具有明显的蚀变分带特征。本文在前期充分的野外工作基础上,论述了该区蚀变岩分带特征,阐明蚀变岩带之间的元素迁移规律,探讨蚀变岩带与找矿的关系,以期为今后招平断裂研究及找矿工作提供科学依据。1断裂体系及蚀变分析招平断裂带位于华北板块东部,郯庐断裂带东侧,胶北隆起区内。胶北隆起也称胶北地体,其西北部为渤海凹陷,东南部为胶莱凹陷。区域出露的地层主要为太古代胶东群,元古代荆山群以及第四系。区域岩浆岩主要有玲珑片麻状黑云母花岗岩、郭家岭似斑状花岗闪长岩和栾家河中粗粒花岗岩。区域构造复杂,其中NNE向断裂为主要的控矿构造,控制着该区大部分金矿。招平断裂北起龙口市颜家沟,沿招远玲珑金矿田南缘,向南西延伸至招远城区后折向南至平度市城东麻兰,全长超过100km(见图1)。招平断裂在空间上总体呈“S”形展布,从北向南,断裂带基本上沿栾家河花岗岩、胶东群、荆山群与玲珑花岗岩的接触带延伸。根据其走向的差异,可将整个断裂带分为3段:1北段位于招远市东北部,自鲁格庄、前花园、台上、九曲、大磨曲家,向北东延伸,由多条近于平行的主干断裂组成,其中破头青断裂为玲珑金矿田的南边界。该段走向NEE55°~65°,倾向SE,倾角约35°。主断裂上盘为栾家河花岗岩,下盘为玲珑花岗岩。破头青断裂控制了东风(阜山)、大磨曲家等金矿床。破头青下盘玲珑花岗岩内发育次级陡倾断裂,这些次级断裂与破头青断裂一起控制了玲珑石英脉型金矿床和台上蚀变岩型金矿床的产出。2中段位于招远城南,从赵家庵经道头延伸到曹家洼南部,总体走向NE10°~20°,局部地段走向为近南北向(郭家埠南),倾向SEE,倾角30°~50°,宽度为30~60m,最大宽度85m。主断裂处在沿玲珑花岗岩和胶东群接触部位。主要控制了大尹格庄金矿床和曹家洼金矿床。3南段北起勾山水库,南延至平度市境内,走向NE35°~45°,倾向SEE,倾角40°左右。该段沿断裂两侧发育有宽大的糜棱岩带及构造片理化带。断裂带控制了夏甸金矿田和旧店金矿田。招远城南郭家埠地区,位于招平断裂中段,主断裂大致沿太古代胶东群地层与玲珑花岗岩接触带伸展。研究区围岩蚀变发育,蚀变分带明显(见图2)。本次工作总测剖面长度380m,将上下盘围岩及构造蚀变带完全揭露,沿剖面自上盘到下盘依次为:胶东群斜长角闪岩、钾化花岗岩、绢英岩、褐铁矿化绢英岩、黄铁绢英岩、绢英岩、钾化花岗岩、未蚀变花岗岩。招平断裂上下盘围岩蚀变程度差别较大,上盘明显弱于下盘。2围岩侵蚀特征2.1钾长石化、黄铁权化本区围岩蚀变发育,蚀变类型主要有绢英岩化、黄铁绢英岩化、钾长石化、硅化,碳酸盐化等。其中,与金矿空间关系最密切的为绢英岩化和黄铁绢英岩化。主要蚀变特征如下:1)钾长石化也称钾化,位于蚀变岩边部,形成较早,是早期的热液蚀变作用。钾质通常沿节理、裂隙进行交代作用。发生钾化的花岗岩普遍呈浅红色,钾长石斑晶较发育。钾长石呈肉红色,双晶一般不发育。由于钾化程度不同,钠长石与钾长石呈渐变的过渡关系。随着蚀变的增强,钾长石又被后期的绢云母和绿泥石交代。钾长石化主要发育在矿体下盘。2)绢英岩化为热液蚀变中期产物,是绢英岩带、黄铁绢英岩带主要的蚀变作用。该蚀变主要发育靠近主断裂的花岗岩体中,多与黄铁矿化伴生,常称为黄铁绢英岩化。次级断裂中也常发育绢英岩化,绢英岩化和钾长石化呈渐变接触关系。绢英岩在外貌上呈白色、浅灰、黄绿等颜色,一般为细粒花岗变晶结构或花岗鳞片状变晶结构。绢英岩化、黄铁绢英岩化与金矿化关系密切,金矿体主要赋存在绢英岩带中。3)黄铁矿作为重要的载金矿物,主要分布于黄铁绢英岩中。黄铁矿化是多次作用的产物,常与绢云母化、硅化在空间上相互叠加和紧密伴生,与金成矿相关度高。黄铁矿化发育较强处,常构成金矿赋存点。黄铁矿多呈星点状、团块状、浸染状和细脉状产出。4)硅化是一种多期多阶段作用的产物,通常叠加在早期的绢英岩化、黄铁绢英岩化蚀变之上,与碳酸盐化相伴生,多发育在矿化蚀变带的中心部位。硅化蚀变带主要由石英组成,在空间上与金矿化同步。w(SiO2)可以达到85%,甚至更高。伴生有少量绢云母、碳酸盐、黏土矿物和黄铁矿。硅化形成的石英硫化物脉多沿岩石的破裂、裂隙产出,与围岩边界清晰,呈细脉状,网脉状。5)碳酸盐化标志着各期热液活动结束。发生于蚀变晚期,叠加在已硅化和绢云母化的岩石上。碳酸盐化蚀变包括高岭土化和水云母化等,主要发育在断裂带周边。碳酸盐化呈粒状交代长石及暗色矿物,零散分布并常见以细脉状或网脉状切穿于蚀变带中。2.2黄铁扣留岩带,黄铁扣留岩带;招平断裂围岩蚀变具明显的分带性,围岩蚀变类型自断裂带中心向两侧,依次为黄铁绢英质碎裂岩带—黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带—绢英岩化花岗岩带—强钾化花岗岩带—弱钾化花岗岩带—未蚀变花岗岩带。蚀变矿化具有不对称性,一般以下盘发育最为完整。3黄岩带的地球化学特征3.1蚀变过程中各成岩元素迁移特征招平断裂郭家埠地区岩石化学分析结果见表1。由表1可知,岩石普遍富含SiO2和Al2O3,两者含量约占全部成分的85%以上,其次为K2O和Na2O,含量最低的为MnO和P2O5。各蚀变带间含量变化较大的是Na2O和CaO,变化较小的为Al2O3和TiO2。综合分析蚀变带的岩石化学成分发现,蚀变带之间具有较明显的渐变过渡关系。蚀变带的形成伴随着物质成分的迁移,对迁移组分的研究,有助于认识成矿地球化学过程和成矿环境。本文采用张可清、杨勇的计算公式,对各蚀变带的质量组分迁移进行定量计算。式中:Ti为成分i在岩石发生物质变化过程中迁入或迁出的总质量(g);md为子岩的总质量(g);wip、wid分别为原岩和子岩中i成分的质量分数(%);wjp、wjd分别为不活动成分j在原岩和子岩中的质量分数(%);原岩总质量假设为1,md=1×(wjp/wjd)。首先得出Al2O3具有不活动成分的性质,它不计入分析过程。再应用公式(1)计算得出各成分随着围岩蚀变增强的变化情况(见表2)。由表2和图3可知,从未蚀变花岗岩到钾化花岗岩蚀变过程中,SiO2、Na2O、Fe2O3、P2O5、TiO2处于迁入状态,CaO、K2O、MgO、MnO处于迁出状态。从钾化花岗岩到绢英岩化蚀变过程中,SiO2、K2O、MnO处于迁入状态,CaO、Fe2O3、MgO、Na2O、P2O5、TiO2等大部分化学成分处于迁出状态。从绢英岩到黄铁绢英岩化蚀变过程中,SiO2、Fe2O3、K2O、MgO、MnO、TiO2等大部分化学成分处于迁入状态,CaO、Na2O、P2O5处于迁出状态。整体而言,断裂带随着蚀变的增强,Si、K、Fe迁入,而Na带出,因而蚀变是一种硅化、钾化、而去Na的过程。Na在蚀变过程中显示带出的特征,说明Na是在斜长石发生钾长石化和绢云母化过程中被置换出来,随溶液温度的降低以NaCl的形式析出,而NaCl是可溶性矿物,除少量存于包裹体内外,大部分被地下水淋滤进入流体,可能引起Au的迁移。K在绢英岩化和黄铁绢英岩化阶段显示带入特征,反应高温钾质交代强烈发育能引起以黄铁矿为特征的金属硫化物沉淀,K的增加有利于Au的沉淀。总体表现出,Na2O是影响成矿元素迁出和迁移的主要化合物,而K2O却表现出对元素的迁入沉淀起到重要作用。王超凡进一步实验研究证实,强烈钠化交代发育在绢云母蚀变带致使成矿元素大量迁出迁移,而钾化则能引起成矿元素的大量沉淀。3.2稀土元素总量稀土元素在一般的地质作用及岩浆演化过程中相对稳定,因而其已成为岩浆源演化、判别成矿物质来源的有利工具。本节通过郭家埠地区蚀变岩稀土元素测试分析(见表3),探讨该区蚀变岩稀土元素分布和演化过程。表3显示,未蚀变花岗岩稀土元素总量∑REE=103.11×10-6,钾化花岗岩稀土元素总量∑REE=117.42×10-6,绢英岩稀土总量∑REE=76.33×10-6,黄铁绢英岩稀土总量∑REE=67.42×10-6。未蚀变花岗岩到钾化花岗岩稀土元素总量增加,钾化花岗岩到绢英岩和绢英岩到黄铁绢英岩过程中,稀土元素总量减少。随着蚀变的增强,稀土元素总量整体显示减少的趋势,可能是由于热液蚀变作用使稀土淋失的缘故。未蚀变花岗岩轻重稀土比值LREE/HREE=20.30,钾化花岗岩轻重稀土比值LREE/HREE=23.46,绢英岩轻重稀土比值LREE/HREE=5.80,黄铁绢英岩轻重稀土比值LREE/HREE=15.21。绢英岩轻、重稀土比值最小,钾化花岗岩轻、重稀土比值最大。与绢英岩相比,钾化花岗岩稀土元素分异程度较强,轻稀土相对富集。未蚀变花岗岩LaN/YbN=46.05,钾化花岗岩LaN/YbN=36.05,绢英岩LaN/YbN=3.89,黄铁绢英岩LaN/YbN=13.82,最小值出现在绢英岩中,最大值出现在未蚀变花岗岩中,说明绢英岩更有利于重稀土富集。蚀变岩δEu整体变化范围0.59~2.28,Eu异常有正有负。钾化花岗岩最小,为0.59,绢英岩值最大,达到2.28。钾化花岗岩出现的负异常与其斜长石减少有关,斜长石对Eu的分配系数影响很大。样品中Ce均呈负异常,δCe=0.81~0.91,变化范围不大,表明金矿成矿物理化学环境为氧化环境。稀土元素球粒陨石标准化分布模式图(见图4)显示,配分曲线总体表现为右倾形态。未蚀变花岗岩、钾化花岗岩和黄铁绢英岩稀土元素分布曲线形态形似,变化趋势相对较陡,说明其形成过程中轻稀土元素富集程度偏高。而绢英岩稀土元素分布曲线变化趋势平缓,说明其形成过程中重稀土元素的富集程偏高。3.3矿化过程中微量元素含量蚀变岩常量元素的化学过程伴随着微量元素的运移,这种运移除了元素本身的性质外,还反映成矿热液及地质环境特点。本区蚀变岩微量元素含量见表3,微量元素变化趋势图见图5。表3和图5显示:1从未蚀变花岗岩到钾化花岗岩,大离子亲石元素Rb、Ba、Sr含量减少。其中,Ba含量大幅度减少,由1647.73×10-6降至566×10-6,Sr含量减少明显,由808.97×10-6降至402×10-6。高场强元素Th、Nb、Ta、Y、Yb含量减少,Zr、Hf含量增加,Dy、Ho、Lu含量基本不变。LREE元素La、Ce、Pr、Nd、Sm增加,Eu含量减少。2从钾化花岗岩到绢英岩过程中,大离子亲石元素Rb、Ba含量增加,Sr含量减少。高场强元素Th、Nb、Ta、Y、Yb、Hf、Dy、Ho、Lu含量增加,Zr含量基本不变。LREE元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu含量均减少。3从绢英岩到黄铁绢英岩过程中,大离子亲石元素Rb、Ba含量增加,Sr含量减少。高场强元素Th、Nb、Ta、Y、Yb、Hf、Dy、Ho、Lu含量减少,Zr含量增加。LREE元素La、Ce、Pr含量基本不变,Nd、Sm、Eu含量减少。整体而言,随着围岩蚀变的增强,大离子亲石元素Rb、Ba在钾化蚀变阶段减少,在绢英岩化、黄铁绢英岩化蚀变阶段增加,即Rb、Ba含量总体随着矿化强度的增强而增加,Rb、Ba可以作为找矿指示元素。高场强元素含量在钾化蚀变阶段和黄铁绢英岩化阶段减少,在绢英岩化阶段增加。LREE元素含量在钾化蚀变阶段增加,在绢英岩化、黄铁绢英岩化蚀变阶段减少。4蚀变岩带特征胶东地区蚀变岩型金矿床有29处,储量占胶东地区基础储量总量的74%,主要发育在三山岛、焦家、招平等主断裂及临近主断裂的次级断裂中。招平断裂控制的蚀变岩型金矿床,近矿处均发育有黄铁绢英岩、绢英岩、钾化花岗岩,这些蚀变岩是金矿找矿的直接标志。蚀变岩带的分布范围就是金矿化晕的范围,圈定蚀变岩带、绘制蚀变岩带分布图,有助于金矿找矿工作。蚀变岩带可以作为找矿标志,有如下几点:1)近断裂黄铁矿化、绢云母化,钾化发育的地段,蚀变强度与金矿化呈正相关。2)北北东向断裂转向北东向断裂带、两断裂带交汇地区、两断裂扭转地区的绢英岩、黄铁绢英岩发育处。3)蚀变岩带内Rb、Ba、Au、Ag微量元素发育的地段。4)蚀变岩带发育,附近有矿化点的地段。如研究区的鲁格庄南矿化点、前花园西矿化点等。郭家埠地区据1∶5000填图圈出规模巨大的蚀变岩带,大地电磁测深证实存在2个较好的激电异常,经钻孔深部取样分析金品位可达1.6g/t。据现有地质资料,前人曾对郭家埠村东约1.5km的焦格庄金矿进行了普查工作,探获(333)资源储量约3t;在郭家埠村南约2km的楼里头地区进行了金的物探找矿工作,在重点地段开展1∶5000激电中梯测量,并圈定了异常区。郭家埠村向西约3km处即为谢家沟金矿床,其金矿床规模为大型。根据蚀变岩带特征和周边成矿条件,初步推测郭家埠地区成矿前景良好。5蚀变岩带及成矿地质意义1)招平断裂郭家埠地区围岩蚀变发育,蚀变分带明显。自上盘到下盘依次为:钾化花岗岩、绢英岩、褐铁矿化绢英岩、黄铁绢英岩、绢英岩、钾化花岗岩、未蚀变花岗岩。招平断裂上下盘围岩蚀变程度差别较大,上盘明显弱于下盘。2)从未蚀变花岗岩到钾化花岗岩蚀变过程中,SiO2、Na2O、Fe2O3、P2O5、TiO2处于迁入状态,CaO、K2O、MgO、MnO处于迁出状态;从钾化花岗岩到绢英岩化蚀变过程中,SiO2、K2O、MnO处于迁入状态,CaO、Fe2O3、MgO、