基于膠東金礦成礦流體He-Ar同位素地球化學(xué)特征研究

盧圣祥

（山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 萊州 261400）

1 地質(zhì)背景及特征分析

盤(pán)子澗金礦位于我國(guó)山東省棲霞市，其構(gòu)造位置在華北板塊東部膠杯的隆起區(qū)蓬萊～棲霞金成礦帶南部，其區(qū)域主要包含的出露地層分別有第四系沉積地層和新太古代變質(zhì)地層，盤(pán)子澗金礦其位置主要在北東方向盤(pán)子澗～羅家斷裂側(cè)。盤(pán)子澗金礦為石英脈型金礦，礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、自然金和金銀礦，次為磁黃鐵礦、菱鐵礦，脈石礦物主要為絹云母、方解石、石英等、含有少量白云石。通過(guò)對(duì)礦石標(biāo)本觀察得知，礦石的構(gòu)造是以團(tuán)塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造為主。在顯微鏡下，黃鐵礦是以碎裂結(jié)構(gòu)、半自形--自形粒狀結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦常常呈他形晶粒沿最早形成的石英和黃鐵礦裂隙進(jìn)行分布，形成他形粒狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)顯微鏡可觀察黃銅礦在閃鋅礦中是以乳滴狀分布，形成固溶體分離結(jié)構(gòu)，礦石中主要的載金礦物為黃鐵礦、黃銅礦，金礦物常以包金和裂隙金的存放形式出現(xiàn)在礦體圍巖，主要是棲霞超單元回龍夼單元，其巖性為片麻狀中細(xì)粒含角閃石云英閃長(zhǎng)巖和奧長(zhǎng)花崗巖[1]。礦體圍巖蝕變不太發(fā)育，其規(guī)模以及強(qiáng)度是通過(guò)斷裂構(gòu)造的規(guī)模、性質(zhì)及巖石的碎裂程度決定的，其蝕變類型有黃鐵絹英巖化、絹云母化、硅化等，根據(jù)礦脈的穿插關(guān)系、礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、礦物組合的特征，可將盤(pán)子澗金礦成礦作用分為4個(gè)礦化階段，第一，黃鐵礦～石英階段；第二，石英～黃鐵礦階段；第三，金～石英～多金屬硫化物階段；第四就，石英～碳酸鹽階段。

2 樣品采集及分析

本次對(duì)黃鐵礦流體He-Ar同位素分析的礦石樣品都選自山東膠東地區(qū)盤(pán)子澗金礦地下坑道中。共選取了4件載金黃鐵礦樣品用于流體He-Ar同位素分析。即石英--黃鐵礦階段兩件樣品（PZJ-01、PJ-03）和金--石英--多金屬硫化物階段兩件樣品，（PZJ-06、PZJ-13）都是金成礦階段的黃鐵礦，挑選黃鐵礦樣品都是在雙目鏡下進(jìn)行的，為了保證所選樣品新鮮且晶形完好，純度超過(guò)99%。分析測(cè)試過(guò)程如下：第一，粉碎并篩選出40～60目黃鐵礦樣品，用超純水進(jìn)行超聲清洗10秒，再用丙酮清洗兩次，每次10秒，可以去除表面有機(jī)物等雜質(zhì)；第二，取100毫克～500毫克黃鐵礦樣品裝在螺旋式壓碎裝置內(nèi)，加熱到120℃～150℃烘烤去氣36小時(shí)～48小時(shí)，在使用不含油的分子泵組抽真空，除去裝置內(nèi)及礦物表面吸附的大氣成分；第三，等到礦物包裹體壓碎裝置的真空度達(dá)到1.0×10-7Pa后，在將黃鐵礦樣品壓碎并釋放氫、氬元素等惰性混合氣體，通過(guò)鋁泵酒精或干冰冷卻，鋯鋁泵以及活性炭冷卻進(jìn)行多次提純，去除其中的水分及氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳、鈷、氫氣等活性氣體，氫、氬用活性炭先后在液態(tài)氮和冰水混合物的恒溫條件下進(jìn)行吸附分離；第四，將經(jīng)過(guò)提純后的氫、氬按照前后順序送入質(zhì)譜儀進(jìn)行氫、氬同位素分析測(cè)試。

3 成礦流體來(lái)源

熱液流體中的稀有氣體存在3個(gè)源區(qū)：第一，大氣飽和水，包括大氣降水和海水，其3He/4HE值為1Ra，40Ar/36Ar值為295.5；第二，地殼流體與陸殼巖石發(fā)生過(guò)相互作用的大氣飽和水，地殼巖石中鈾、釷衰變產(chǎn)生的放射性成因4He會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入大氣水中形成地下水和熱液流體。因此，地理外層流體中4He物質(zhì)的量要比大氣飽和水中4H物質(zhì)的量多，其3He/4He值一般為0.01帕～0.05帕，而40Ar/36Ar值不低于295.5；第三，地幔流體，地幔流體具有3He豐度高的特征，一般情況下3He/4He值為6鐳～9鐳，40Ar/36Ar值下為40000，且40Ar/36Ar值變化較大。盤(pán)子澗金礦成礦流體3He/4He值為0.81鐳～1.20鐳，平均為1Ra，高于地殼流體3He/4He值，又低于地理中間層流體3He/4He值，表示了盤(pán)子澗金礦成礦流體中不僅存在地殼氦，同時(shí)也有地幔氦的參與，表示成礦流體很有可能為殼幔流體混合的產(chǎn)物。盤(pán)子澗金礦氫同位素組成在3He-4He圖解上投點(diǎn)均落在地殼氦與地幔氦之間過(guò)渡帶上，位置更偏向于地幔流體，表明盤(pán)子澗金礦成礦流體中的氫同位素來(lái)源以地幔氦為主。

通過(guò)研究表明，地下水是從地球外層巖石中獲取放射性成因的40Ar、4He與礦物中氫、氬封閉溫度有關(guān)，4He封閉溫度一般低于200℃，而40Ar封閉溫度一般高于250℃，即深部高溫?zé)嵋嚎梢圆东@地球外層中放射性成因的40Ar，致使成礦熱液中的40Ar得以富集，而淺處的現(xiàn)代大氣飽和水下滲過(guò)程中會(huì)最早獲取巖石中的4He，使得成礦流體中4He豐度升高。因此，可以推斷盤(pán)子澗金礦成礦流體多來(lái)自深部幔源流體，深部幔源流體上涌過(guò)程中收獲了地殼中放射性成因的40Ar，使得40Ar富集，而對(duì)于淺處的現(xiàn)代大氣飽和水下滲直接參與成礦作用較少，流體中4He未得到有效富集。

4 成礦流體演化

通過(guò)黃鐵礦氫、氬同位素研究結(jié)果表明，盤(pán)子澗金礦成礦期流體源于富集地球中間層流體，同時(shí)與存在地球外層流體參與成礦作用，顯示出流體具有殼幔混合特點(diǎn)[2]。通過(guò)研究表明，膠東金礦富集受到了中生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈控制，在晚侏羅世太平洋板塊向庫(kù)拉板塊俯沖作用下，郯廬斷裂帶發(fā)生大面積向左平移，形成了一系列NE-NEE向控礦斷裂構(gòu)造，致使古太平俯沖洋殼交代的富集地幔溶解，形成殼?；旌蠋r漿帶，巖石圈中間層拆沉，軟流圈上涌，并帶有大量的成礦組分和揮發(fā)分，地球外層大面積伸展隆起。而受早白堊世碰撞造山運(yùn)動(dòng)影響，在膠北隆起區(qū)內(nèi)形成了一系列NNE向脆性斷裂及周邊次級(jí)脆性斷裂，為巖漿流體的上升提供了有利的空間和通道，熱液流體上升過(guò)程中加入地球外層流體，當(dāng)移動(dòng)至淺部低壓帶后，與少量大氣降水接觸導(dǎo)致成礦流體的溫度、壓力、堿質(zhì)等都發(fā)生了變化，形成可溶解配合物進(jìn)入流體相，隨著溫度、壓力等物理化學(xué)條件的變化含礦熱液在次級(jí)陡傾斷裂部位發(fā)生沉淀聚集，形成礦化類型為石英脈型的盤(pán)子澗金礦[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)盤(pán)子澗金礦的分析，了解成礦流體的主要來(lái)源要來(lái)源于富集地幔，還有成礦流體的演化過(guò)程，由于成礦流體中存在著一定量的地殼放射性成因，從而表明地殼流體對(duì)成礦也起了一定的作用。