胶莱盆地龙口-土堆金矿床成因:微量元素特征与C-H-O-S同位素约束

摘要

龙口-土堆金矿大地构造位于胶莱盆地东北缘,胶-辽-吉构造带南段,华北克拉通东南缘,成矿地质条件优越.研究区虽经多年的勘探开采,但其成矿流体和成矿物质来源研究薄弱且存在较大争议,严重制约了成矿机理研究和进一步勘探工作.文章从与成矿密切相关的方解石脉和其他矿物的微量元素与C-H-O-S同位素地球化学特征入手,探讨了龙口-土堆金矿床流体地球化学特征和矿床成因.微量元素分析表明,不同类型方解石具有明显不同的Fe、Mn含量,其中主成矿期含矿方解石具有最高的w(Fe+Mn)(114070×10-6),荆山群大理岩w(Fe+Mn)最低(3971×10-6),而不含矿的方解石的w(Fe+Mn)(5410×10-6)介于前两者之间.不含矿方解石样品δ13CPDB值在?6.90‰～?0.19‰之间,δ18OSMOW值在5.38‰～12.15‰之间;含矿方解石样品δ13CPDB值在?8.56‰～?6.41‰之间,δ18OSMOW值在8.66‰～10.61‰ 之间;荆山群大理岩样品 δ13CPDB值在?3.83‰～?6.73‰ 之间,δ18OSMOW值在14.39‰～16.28‰之间.研究表明:方解石的C-O同位素组成指示含矿碳酸盐脉形成于花岗岩和地幔多相体系;不含矿碳酸盐形成于火成碳酸岩和地幔多相体系;含矿方解石形成于地幔多相体系.石英和方解石流体包裹体氢氧同位素分别为δDwater=?51.5‰～?119.9‰和δ18Owater=0.6‰～7.81‰,表明成矿流体主要为岩浆水,同时可能存在大气降水和地层建造水的参与.矿石硫化物的δ34S值介于8.5‰～12.7‰之间,硫同位素组成呈明显的正态分布,以富集34S为特征,显示了岩浆硫和壳源硫混合的同位素组成特征.结合区域成矿地球动力学背景,文章认为龙口-土堆金矿床为岩浆热液有关的构造蚀变岩型金矿,其流体来源于壳幔混源的多相体系.综合成矿条件分析,文章完善了胶东金矿成矿模式,指出矿区中碳酸盐脉富Fe+Mn的地球化学特征可能指示围岩含矿或近矿.该研究成果可为胶东金矿床的深部及外围找矿勘查提供新的科学依据.