区域内广泛分布着新太古代胶东群,古-新元古代荆山群、粉子山群、蓬莱群,除部分地区出露面积较大外,其余基本上呈包体状出露于晚期花岗岩中。对区内成矿大致起到如下作用。
(1)地层可能为成矿提供了部分成矿物质
通常认为,具有高的元素地球化学异常背景值的地层,能够为成矿提供大量的成矿物质,但是笔者认为应当分情况具体对待,并不完全如此。对胶东地区地层尤其是变质结晶基底地层进行的地球化学测量结果显示(表4.1),荆山群、粉子山群、蓬莱群Au含量平均值在(1.56~2.90)×10-9之间(239件样品,低于地壳丰度值4×10-9),Cu、Pb、Zn、Ag等元素含量比正常值稍高,而且相对来说,金成矿作用强烈的胶东西北部地区这几种元素的丰度明显高于多金属矿床较多的胶东东部地区,显示元素异常的相对高可能是由于矿化作用引起的,即不是地层为成矿作用提供了成矿物质,而是相反。
表4.1 胶东地区前寒武系金丰度表
对胶东群进行的地球化学测量形成了鲜明对比的两组结果,一组是表4.1中的高值结果(张韫璞,1983;张德宏,1986;杨士望,1986;裘有守,1988;林卓虹等,1990;孙丰月等,1995;王建国,1998),分析的平均值一般为(12.00~30.52)×10-9,平均19.19×10-9;高者89.00×10-9、120.00×10-9,矿化后的为160×10-9。有个较为一致的结果是,镁铁质岩类、斜长角闪岩类Au丰度相对较高。而另外一组数据,是由杨忠芳和徐景奎(1992)应用现代地层地球化学研究方法,对胶东不同区域前寒武纪地层中数万个34种元素分析结果进行柯尔莫洛夫斯米尔诺夫正态检验,获得的结果(表4.2)。结果显示,胶东地区胶东群、粉子山群Au元素含量在(1.05~3.59)×10-9之间,而金成矿作用强的胶西北地区基底地层Au丰度反而显得普遍相对较低。说明,该地层无过多的Au去供应大规模的成矿作用,可能并非其Au来源的储库。综合上述两组分析结果分析,第一组高值,可能因为在野外取样中,数量较少,样品分布区受到了矿化作用的影响,从而导致过高的结果的出现。也就是说,大规模的金的成矿作用其金的主要来源可能不是前寒武系。
表4.2 胶东地区胶东群、荆山群元素分析结果表
注:常量元素含量单位为%;亲铜成矿元素中Au、Ag单位为10-9,其他元素为10-6。
(据杨忠芳和徐景奎,1992)
邓军等(2001)通过计算不同地质体中金丰度分布及丰度对数分布偏离正态的程度等认为,胶东群原岩建造——太古宙拉斑玄武岩为含金初始矿源层。陈光远等(1989)提出了胶东金矿成矿作用的三段论,并指出胶东群为胶东金矿最原始的矿源层。吕古贤(2001,2011)指出前寒武纪变质岩系为中间矿源岩,变质岩原岩为初始矿源岩。孙丰月等(1995)认为老变质岩发生重熔形成花岗质岩石的过程中会有部分金活化进入含矿热液参与成矿,但无法定量估计来自老地层的金在成矿作用中所占的比例,并且从同位素、煌斑岩含金性以及上地幔提供金的可能性论证了金的上地幔源区。应该肯定的是,荆山群野头组火山沉积和禄格庄组的砂泥质沉积Au丰度明显偏高(林文蔚等,1998)。野头组的火山建造形成于海底裂陷环境,火山活动的前、后期是金的产出高峰期,属火山喷气-溢流阶段的产物,金主要赋存在正常沉积与火山沉积的交变带中。这说明,局部结晶基底是富含金的,也就是说胶东地区部分结晶基底可以为金的成矿提供金物质来源(韦延光,2005),可能为其附近的金的成矿作用通过热液淋滤作用提供少量的Au矿质。
前已述及,在铜钼多金属成矿中古老的下地壳是Pb、Zn成矿的物质基础,同位素结果显示胶东群变质岩为成矿间接提供了硫源。
(2)地层提供了成矿空间
古元古代粉子山群张格庄组地层中,二段属钙镁硅酸盐岩建造,岩石以透闪片岩、透闪岩为主,在岩浆热力条件下,易形成热力变质的透辉石角岩;三段第一岩性带属不纯碳酸盐岩建造,组构不均匀,易于岩浆期后热力交代生成矽卡岩,为矿床生成提供了适宜的围岩条件。这些岩石物理性质既脆又硬,且为落层状,易碎,在构造应力条件下,极易形成层间构造、剥离裂隙、节理裂隙和碎裂构造,为以后的矿液活动提供沉淀场所,加上张格庄组三段第二岩性带和一段地层的岩性均为白云石大理岩,层厚致密,矿液不易渗透,形成了天然的屏蔽层,对矿液集中沉淀起到了保护作用。
胶东地区古元古代荆山群、粉子山群、蓬莱群中碳酸盐类岩石和钙镁硅酸盐类岩石,成层性好,韵律性强,化学性质活泼易于交代,是形成热液矿床或层控矿床的有利岩性(表4.3)。沿地层层间,尤其是各组、段间接合部位,多易形成层间滑脱拆离构造及各种小型张裂隙、节理。这些小型构造为成矿热液的聚集和矿质的沉淀富集成矿提供了容储空间,与区域上较大型褶皱和断裂构造可共同构成完整的“导矿、配矿、容矿”成矿构造体系。
(3)部分地层屏蔽热液活动,促使金发生沉淀
一方面,变质岩作为层状地质体,可对下部流体起到一定的隔挡作用,比如胶西北地区焦家式金矿带上盘多数为前寒武纪变质岩;另一方面,地层中含有的大量石墨,可能形成成矿元素迁移的“地球化学障”,如粉子山群地层中含有大量的石墨及含碳不纯大理岩,炭质在扩大金属离子在溶液中的稳定范围的同时,具有吸附金属离子的作用,为热液中流体的沉淀富集提供了有利的物理化学条件。
孙丰月等(1995)研究发现,在昆嵛山花岗岩中发育有大量的老地层残留体,尤其是在靠近变质地层部位更是如此。利用残留体的分布恢复变质岩在重熔前的分布范围,发现荆山群禄格庄组及野头组地层分布区是金矿化的有利范围,牟乳金矿带中85%以上的黄金储量分布其中。由此可见,大理岩层是胶东东部金矿定位的一个重要因素,其控矿意义不在于其含金性的高低,而主要是碳酸盐的化学活动性,大理岩残留体容易形成地球化学障,促使矿液中金的沉淀。