ABSTRACT

Typical greenstone belt type gold deposits are developed in western Shandong Province. From the perspective of continental crust evolution, the metallogenic stages and ore sources of greenstone belt type gold deposits in the study area are discussed by combining petrology and geochemistry with examples of gold deposits. The results show that the period of greenstone formation (2700~2600 MA) is probably rich in gold deposits. The ore-forming materials of gold deposits mainly come from the large-scale basic volcanic activities in the Neoarchean. The intrusion of TTG rock series intensified the migration and enrichment of Au elements. After regional metamorphism, the developed ductile shear zone provides the migration path of ore bearing fluid and forms gold bodies in the ore hosting structure.

Keywords:Greenstone Belt, Taishan Rock Group, Neoarchean, Luxi Area

鲁西地区绿岩带型金矿成矿期次及其矿源讨论

秦瑞涛，殷天涛^*，彭明章，杨伟红，尹行

中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东 济南

收稿日期：2020年8月6日；录用日期：2020年8月19日；发布日期：2020年8月26日

摘 要

鲁西地区发育典型的绿岩带型金矿，在这里，我们以陆壳演化为视角，通过岩石学、地球化学结合金矿床实例讨论研究区绿岩带型金矿成矿期次及其矿源。结果表明，大约(2700~2600 Ma)为绿岩建造时期，可能富含金矿，金矿成矿物质主要来源于新太古代大规模的基性火山活动，TTG岩系的侵入加剧了Au元素的迁移富集，经过区域变质作用，发育的韧性剪切带提供了含矿流体的运移途径，在容矿构造部位形成金矿体。

关键词 :绿岩带，泰山岩群，新太古代，鲁西地区

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1. 引言

华北克拉通是亚洲最古老的克拉通，是我国面积最大，出露最完整的早前寒武纪稳定陆块，是研究前寒武纪陆壳演化的理想场所 [1] [2]，近年来成为地质界的研究热点，对华北克拉通新太古代构造、陆壳演化、岩浆事件及构造机制等主要地质事件通过锆石测年、同位素分析、超级大陆对比等方法进行了多方面的研究 [3] - [8]；研究表明华北克拉通的主要地壳演化事件在2.7 Ga年，主要表现为大规模的地壳生长，与全球主要地壳形成的时间一致 [9]，重大事件则在2.5 Ga (图1)，主要表现为大规模岩浆活动 [10] [11] [12] [13]。其前寒武纪陆壳生长–稳定化过程具有多阶段，其复杂程度超过了世界上许多克拉通地区 [11]，由此形成了华北克拉通丰富的矿产资源 [14]。

图1. 华北克拉通前寒武纪主要地质事件和地壳生长示意图及其全球性的相关性(据Zhai and Santosh, 2013) [11]

前人的工作多对华北地区绿岩带型金矿矿床类型、矿床特征等进行研究，诸如鲁西绿岩带型金矿床特征 [15] [16]；鲁西金矿类型研究 [17] [18]；鲁西绿岩带型金矿源层讨论 [19] 等，而有关鲁西地区绿岩带型金矿的控矿因素、成矿期次以及矿源的研究则较少。因此，本文以陆壳演化为视角结合鲁西地区绿岩带型金矿矿源层泰山岩群雁翎关组进行研究，并以矿床实例来探讨鲁西地区绿岩带型金矿成矿期次及矿源，以进一步指导勘探。

从全球而言，不同学者对多地绿岩带年代学、岩石学、与金矿的关系等方面进行了研究，EG Nisbet (1987) [20] 对津巴布韦来自贝林圭绿岩带的2.7 Ga科马提岩进行了研究；J Ayer (2002) [21] 基于U-Pb年代学对南非阿伯蒂比绿岩带演化进行了研究；PHGM Dirks (2013) [22] 对南非巴伯顿绿岩带的应力分析进行了研究；对于西澳大利亚东部金矿田新太古代绿岩带的岩层也进行了研究(CP Swager, 1997) [23]。以上众多学者对不同地区绿岩带型金矿的研究为本次研究提供了良好的思路。

2. 鲁西绿岩带地质特征

鲁西地块泛指郯庐断裂带以西地区，位于华北克拉通东部，是我国发育绿岩带的典型地区(图2)。华北克拉通是我国最古老的陆块，经历了原始陆核发生，克拉通基底形成，再到中生代的克拉通化多个演化阶段，并形成众多金成矿区 [24]。近年以来，众多学者对鲁西地区早前寒武纪地质研究以及所处的华北克拉通形成演化及其与金矿成矿作用的关系和鲁西绿岩带金矿进行了较多研究 [11] [14] [15] [25] - [33]。

图2. 华北克拉通构造格架、绿岩带分布图(据Zhao et al., 2005；阳琼艳，2016修改) [13] [34]

绿岩带指主要形成于太古宙的表壳岩系。鲁西地区表壳岩见图(图3)，鲁西绿岩带型金矿成矿物质的主要来源为泰山岩群 [17]。泰山岩群自下而上划分为孟家屯岩组、雁翎关组、山草峪组、柳杭组，总厚度大于4000 m [35] [36]，主要分布于鲁西隆起区中部的泰山、新浦山、蒙山3个次级凸起构造单元中。

研究区位于郯庐断裂带西侧，处于华北地台鲁西地块的鲁中隆起区，其中泰山、新甫山、蒙山三个凸起以早前寒武纪侵入岩为主，泰山岩群呈孤岛状残留，这在全球克拉通表壳岩上也属于仅有的表现状态。

鲁西绿岩带发育典型的科马提岩，并显示完整的超基性岩(U)–基性火山岩(B)–碎屑沉积岩(S)，三位一体旋回性组合 [19]。鲁西绿岩带形成时间约在2750~2540 Ma，地质年代为新太古代 [36] [38]。

图3. 鲁西地区太古宙表壳岩分布图(据曹国权，1996；王伟等，2016) [29] [37]

3. 表壳岩特征

以泰山岩群为代表的表壳岩系是鲁西新太古代早期−2.7 Ga和晚期−2.5 Ga两次火山–沉积作用的产物 [37]。

泰山岩群中存在高金背景层位，具有较丰富的金成矿物质来源。其中雁翎关组以斜长角闪岩为主，次为角闪变粒岩。雁翎关组的下部为厚层超镁铁质岩和具有变余鬣刺结构的科马提岩残余，是华北克拉通绿岩带特有的标志。旋回性在绿岩带中普遍存在，特别是雁翎关组下部发育科马提岩，组成由超基性火山岩-基性火山岩以及上部沉积岩系的三位一体岩石组合的旋回性，在泰山岩群中比较典型，作为本文的主要分析对象。

雁翎关岩组由斜长角闪岩、透闪石–阳起石片岩和一些变粒岩组成，原岩为超镁铁质–镁铁质熔岩，在新泰市北雁翎关村一带出露，宽度约−1.2 km (图4)。代表了两个基性和超基性火山岩结构的喷发旋回。

图4. 鲁西雁翎关地区地质简图(据Wan等(2012)修改) [39]

4. 矿床特征

鲁西地区绿岩带泛指郯庐断裂带以西的泰山岩群，自20世纪60年代开始对其进行系统研究，绿岩带型金矿是鲁西地区主要金矿类型之一。其发育在鲁西地块的花岗–绿岩内 [40]，遭到中低级变质相系角闪岩相–绿片岩相变质。

岳庄金矿区位于蒙山凸起北部，产于鲁西地区泰山岩群雁翎关组中(图5)，岩性为斜长角闪岩为主夹变粒岩、片岩等，原岩为基性火山岩及海相沉积岩。含金背景值较高。

图5. 新泰市岳庄金矿区地质图(据王虹等2005修改) [16]

矿化带产于蒙山韧性剪切带北段，矿体多呈脉状，走向北西–近南北，倾角40˚~78˚，最长矿体280 m，短的数十米，矿石类型为黄铁矿化构造蚀变岩，滑石透闪片岩和石英脉。最高品位3.63 × 10⁻⁶，最小值为1.00 × 10⁻⁶，平均值1.71 × 10⁻⁶，品位变化系数44%。矿体围岩为奥长花岗岩和雁翎关组二段角闪石岩、透闪片岩。

矿石结构为花岗结构、交代结构等，矿石构造有碎裂状构造、片状构造、浸染状构造等。根据宏观、微观观测，矿石矿物成分由金属矿物、非金属矿物组成，其中金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿等；非金属矿物主要有石英、绢云母、长石、透闪石、阳起石及少量黑云母等；自然金主要为粒状、少数呈树枝状、板状等。矿石交代与围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化等。岳庄矿区岩样元素地球化学数据见表(表1)。

表1. 岩样中各元素地球化学参数统计表

$\bar{X}$ ：平均值，S：离差，Cv：变异系数，N：样品个数。

表1来源：山东省新泰市岳家庄工区金矿物化探普查成果报告。

通过表1可以看出，断裂破碎带内碎裂岩的金含量最高，平均含量达110.5 × 10⁻⁹，因此可以揭示断裂构造对该区金矿的富集具有重要作用。

5. 讨论

关于鲁西地区新太古代侵入岩的类型和时代前人做过很多工作 [41] [42]。例如王新社等(1999) [43] 通过研究泰山地区前寒武纪韧性剪切带，提出晚太古代末泰山地区存在地壳增厚的论点。

新太古代早期2.8~2.7 Ga是鲁西地壳增生的一个主要时期，出现了大量同时代的TTG [26] [44]，(Trondhjemite，奥长花岗岩；Tonalite，英云闪长岩；Granodiorite，花岗闪长岩)，与北美，南非等克拉通大规模绿岩带发育时间一致，是全球性陆壳生长事件。

从鲁西长英质侵入岩的年龄分布图上看，在钙碱性火山岩系出现之前(>2.53 Ga)，长英质侵入岩以TTG为主，而后与深熔作用发生的同时出现大量壳熔二长钾质花岗岩(2.52~2.50 Ga) (图6)，早期钠质岩浆作用(TTG)在2.53~2.52 Ga转变为晚期相对富集的花岗岩浆作用 [37]。揭示鲁西地区新太古代经过了多期构造–岩浆事件(表2)。

图6. 鲁西新太古代晚期长英质侵入岩年龄分布图(王伟等2016) [37]

表2. 鲁西地区新太古代构造–岩浆演化(侯贵廷等2004修改) [40]

新太古代早期鲁西地区形成了表壳岩(2900~2700 Ma)，即高级角闪岩相陆壳岩石 [40]，约2800 Ma鲁西地区裂谷盆地形成，随着海盆的扩张与消亡到岛弧的形成于消亡，火山喷发–沉积作用形成了绿岩带原岩。

新太古代晚期绿岩形成时期(2700~2600 Ma)，在早期表壳岩基础上，在区域拉张的环境下。形成了北西向的裂谷型海槽 [29] [37] [40]，而裂谷相绿岩带往往富含金矿 [46]。揭示该时期为与岛弧背景类似的构造环境，经过区域变质作用，发育了绿岩建造。

约2600~2500 Ma，随着地幔物质上涌，发育大量TTG类侵入岩，陆壳开始增生。随着与陆壳发生重熔、改造，陆壳更加成熟。在鲁西出现的钙碱性火山岩 [37]，揭示这一阶段大陆地壳开始发生水平运动。

鲁西绿岩经历了多期次区域变质作用和构造变形、岩浆侵入作用的改造，变质程度达低角闪岩相。本区花岗绿岩带在逐步被抬升回返大陆过程中，遭受多期变质变形，促使金的活化迁移，绿片岩相变质作用(退化变质)则是金等成矿元素富集的主要因素之一。雁翎关岩带中的科马提岩含金初始丰度为2.37 × 10⁻⁹~5.99 × 10⁻⁹ [47]，推测火山喷发沉积物可能就是富含金的初始矿源层。

岳庄金矿新太古代泰山岩群遭受多期变质变形改造，发育各种线状构造及韧性剪切带，其展布方向为北西向，韧性剪切带与后期脆性断裂叠加部位、糜棱岩发育部位，有利于金矿化体形成。

绿岩带金矿源层 [19]，中的金质来源于绿岩带旋回性建造过程中的海底火山喷发和间歇期的喷流活动，火山喷流产生大量热液和CO₂，H₂S，HCL，SO₂等气体 [48] [49] 与海水混合在海底形成酸性热卤水，受喷流作用和火山岩的加热作用，热卤水的温度较高，一般可达200℃~400℃ [50] [51]，沿运输通道进一步运移，形成富金岩系。而TTG岩系侵入以及多期次的区域变质作用，特别是发育的大量韧性剪切带，其强烈的动力变质作用有利于Au元素的进一步活化、富集。

6. 结论

1) 对鲁西地区新太古代早期、晚期表壳岩进行了分析，加深了对绿岩建造的认识，使我们认识到裂谷相绿岩带往往富含金矿，特别是在约2600~2500 Ma，大量TTG类侵入岩的加入，加剧了该时期Au元素的富集。

2) 结合矿床实例，我们可以看到，大量韧性剪切带的发育为Au元素的运移和富集提供了良好的可容部位，此可作为找矿标志。

3) 鲁西地区绿岩带型金矿近年来有了不同程度的研究，该文对于该地区下一步找矿方向会提供一些参考意义，更为科学的成矿模式可能还需要进一步工作，本文旨在抛砖引玉。

文章引用

秦瑞涛,殷天涛,彭明章,杨伟红,尹 行. 鲁西地区绿岩带型金矿成矿期次及其矿源讨论
Metallogenic Stages and Ore Source Discussion of Greenstone Belt Type Gold Deposits in Western Shandong Province[J]. 地球科学前沿, 2020, 10(08): 739-748. https://doi.org/10.12677/AG.2020.108074

参考文献