Comparisons of the fluid inclusions in the main types of gold deposits in Jiaodong area and the indication on their metallogenic conditional differences: a case study of Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits
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摘要:
胶东是中国最重要的金矿集区, 破碎带蚀变岩型、石英脉型和黄铁矿碳酸盐脉型金矿是区内的主要矿化类型, 前人对不同矿化类型成矿条件的差异性尚缺乏深入研究。对胶东3种矿化类型的代表性金矿床流体包裹体研究发现: 不同矿化类型金矿床主成矿期的流体包裹体具有相似的岩相学特征, 均发育H2O-CO2(Ⅱ-g型)、富CO2(ⅢCO2型)和水溶液包裹体(Ⅰ-l型和Ⅱ-l型)4种流体包裹体, 均属于CO2-H2O-NaCl±CH4体系。不同矿化类型的流体特征也有差异, 黄铁矿碳酸盐脉型金矿的流体包裹体以盐度和均一温度较高明显区别于其他矿化类型, 石英脉型金矿流体包裹体以直径较大、三相包裹体占比略高, 区别于破碎带蚀变岩型金矿。破碎带蚀变岩型和石英脉型金矿成矿流体整体属于中—低温、中—低盐度、低密度流体, 黄铁矿碳酸盐脉型金矿成矿流体属于中—高温、中—低盐度、低密度流体。对纱岭金矿床-1000~-2000 m海拔高程范围矿体中的流体包裹体研究表明, 在垂深2000 m深度范围内, 成矿流体除盐度有不明显的降低趋势外, 其他特征高度一致, 说明不同深度成矿流体具有一致的性质和物理化学条件。不同矿化类型和不同深度金矿成矿流体特征的总体一致性和部分差异性指示, 胶东金矿是在统一的成矿构造-流体背景下, 不同的局部环境中短时间集中爆发成矿的。
Abstract:Jiaodong area is the most important gold ore-concentrating area in China.The altered-rock-type in fractured zone, quartz-vein-type and pyrite-carbonate-vein-type gold deposits are the main mineralization types.Previous studies on the differences of mineralization conditions of different mineralization types are still lacking.Fluid inclusions of three typical gold deposits in Jiaodong are studied in this paper.The fluid inclusions of gold deposits of different mineralization types have similar petrographic characteristics in main mineralization stages.There are four types of fluid inclusions, including H2O-CO2(Ⅱ-g type), CO2-rich(ⅢCO2 type)and aqueous solution inclusions(Ⅰ-l type and Ⅱ-l type), which belong to CO2-H2O-NaCl±CH4 system.The fluid inclusions of pyrite-carbonate-vein-type gold deposit are obviously different from other types of mineralization due to higher salinity and homogenization temperature.The fluid inclusions of quartz-vein-type gold deposit are different from altered-rock-type gold deposit in fractured zone due to larger diameter and higher proportion of three-phase inclusions.The ore-forming fluid of altered-rock-type and quartz-vein-type gold deposits are belong to medium-low temperature, salinity and low density fluid as a whole, while the pyrite-carbonate-vein-type gold deposit belongs to medium-high temperature, medium-low salinity and low density fluid.The study of fluid inclusions in the ore-body at -1000 ~ -2000 m depth in the Shaling gold deposit show that the ore-forming fluids have the same characteristics except the salinity decrease in the vertical depth of 2000 m, indicating that ore-forming fluids at different depths have the same properties and physicochemical conditions.The general consistency and partial difference of the fluid characteristics of different gold deposits indicate that the Jiaodong gold deposit was formed in a short time under a unified metallogenic structure-fluid background in different local environments.
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胶东是中国最重要的金矿集区，已累计探明金资源量逾5000 t，约占全国的1/3 [1-2]。胶东金矿的矿化类型多样，其中焦家式破碎带蚀变岩型金矿的资源量约占胶东金矿总量的90%，玲珑式石英脉型金矿约占8% [1-2]，辽上式黄铁矿碳酸盐脉型金矿化是近年深部找矿发现的新矿化类型[1, 3-4]。近年来，胶东深部找矿取得重大突破，胶西北的三山岛、焦家、玲珑、大尹格庄等金矿田控制的金矿体深度垂深已达2000 m左右，个别钻孔见矿深度近3000 m，控制矿化蚀变带的深度近4000 m [1, 5-6]。
流体包裹体特征作为矿床学研究的重要手段之一，20世纪70年代以来，越来越多地被应用于胶东金矿成矿流体基本组成、成矿物理化学条件等研究[7-10]。前人主要对蚀变岩型(包括三山岛、新城、焦家、大尹格庄、大磨曲家、寺庄、台上等矿床)和石英脉型金矿床(包括玲珑、乳山、邓格庄、三甲、胡八庄、石城等矿床)的成矿流体开展了大量研究，取得了丰硕的研究成果[11-27]，对蚀变岩型金矿纵深4000 m范围的成矿流体特征[28-29]和黄铁矿碳酸盐脉型金矿的成矿流体[30]也开展了相应研究。以往研究绝大部分是针对单一或几个同类型金矿的研究，缺乏对不同矿化类型金矿床的详细对比，制约了对胶东金矿成矿物理化学条件或成矿环境的综合理解，导致对不同类型矿床成因的解释众说纷纭。本文选取纱岭、旧店和辽上3种不同矿化类型的代表性金矿床进行流体包裹体特征观察和成矿温压条件对比，并对纱岭矿区-1000~-2000 m高程范围的流体特征变化情况进行分析，为区域成矿流体特征的综合研究提供新信息，对深化研究胶东金矿成矿物理化学条件乃至矿床成因等具有重要意义。
1. 区域地质概况和主要金矿类型
1.1 地质背景
胶东金矿集中区位于华北克拉通东南缘与大别-苏鲁造山带东北段的结合位置，由隶属华北克拉通的胶北隆起、胶莱盆地和隶属大别-苏鲁造山带的威海隆起组成。区内分布有胶西北、栖蓬福、牟乳3个二级矿集区[5, 31-32] (图 1)。
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胶北隆起由前寒武纪基底变质岩系组成[34]，主要为太古宙花岗绿岩带(包括中太古代唐家庄岩群、新太古代胶东岩群、新太古代TTG质花岗片麻岩套和中—新太古代基性—超基性岩组合)和古—新元古代变质地层(包括以高铝片岩、大理岩和石墨变粒岩为代表的荆山群、粉子山群和中元古代以变质碎屑岩为主的芝罘群及新元古代浅变质的蓬莱群)。
威海隆起前寒武纪变质岩系主要由新元古代含超高压榴辉岩的花岗质片麻岩(荣成片麻岩套)组成，含少量古元古代变质表壳岩(胶南表壳岩)和中元古代基性—超基性岩组合。
胶莱盆地为白垩纪伸展盆地，由3个构造层组成：下部为由绿色、杂色河湖相碎屑岩系组成的早白垩世早期莱阳群，中部为由基性、中性和酸性火山岩组成的早白垩世中晚期青山群，上部为由红色河湖相碎屑岩系组成的晚白垩世—古新世王氏群。
胶东地区中生代岩浆活动广泛发育，表现为胶北和威海隆起区中的大量花岗岩类侵入岩和中基性—酸性脉岩及胶莱盆地中的火山岩。按照成因、形成时代和岩浆演化特点，中生代花岗岩类侵入岩可分为三叠纪宁津所型正长岩、槎山型正长花岗岩，侏罗纪玲珑型花岗岩、文登型花岗岩和垛崮山型花岗闪长岩，白垩纪郭家岭型花岗闪长岩、伟德山型花岗岩、雨山型花岗闪长斑岩和崂山型花岗岩。按照形成时间、岩石类型和组合特征，脉岩被划分为玲珑-招风顶脉岩带、巨山-龙门口脉岩带和崂山-大珠山脉岩带。
胶东地区断裂构造发育，主要的一组断裂为NE—NNE走向，其次为近EW—NEE走向断裂。EW向断裂地表出露较零星，连续性较差。华北克拉通(胶北隆起)和大别-苏鲁造山带(威海隆起)的结合带被NE向断裂和中生代花岗岩叠加，大致以五莲-青岛-烟台断裂为界。胶东金矿主要受NNE—NE向拆离断层控制，自西向东依次为三山岛断裂带、焦家断裂带、招远-平度断裂带、西林断裂带和金牛山断裂带。
1.2 主要金矿化类型
胶东地区传统的金矿化类型为破碎带蚀变岩型(焦家式)和石英脉型(玲珑式)。后来相继发现和提出邓格庄式硫化物石英型、河西式破碎带石英网脉带型、蓬家夼式盆缘断裂角砾岩型、发云夼式蚀变砾岩型、杜家崖式层间滑动构造带型、辽上式黄铁矿碳酸盐脉型等金矿化类型[1, 3, 5, 35-36]。值得注意的是，在中生代盆地边缘成矿系统中，发现并评价了辽上特大型黄铁矿碳酸盐脉型(辽上式)金矿床，使辽上式金矿成为胶东地区继焦家式和玲珑式之外的另一种重要金矿类型。
焦家式破碎带蚀变岩型金矿，主要产出于胶北隆起区内，赋存于规模较大的区域性断裂构造带中，重要的断裂成矿带有三山岛、焦家和招平断裂，以产出大型超大型矿床而著名。控矿断裂一般为区域性伸展构造，发育宽大的构造破碎带，总体走向NE向，沿走向常呈“S”形摆动，倾角总体较缓，呈上陡下缓的铲式特征(图 2)。围岩蚀变以强烈的钾化、黄铁绢英岩化为主。矿石主要金属矿物为黄铁矿，次要金属矿物为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿；主要非金属矿物有石英、绢云母，次要矿物有长石、方解石。一般分为4个成矿阶段: 黄铁矿-石英阶段(Ⅰ)、金-石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、金-石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)和石英-碳酸盐阶段(Ⅳ) [39]，Ⅱ、Ⅲ阶段是金的主要成矿阶段。
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玲珑式石英脉型金矿与焦家式破碎带蚀变岩型金矿最大的区别在于，控矿断裂的规模均较小，矿化连续性也较差，但金矿品位较高。石英脉型金矿床主要分布于招远市东北部的玲珑和平度市旧店一带(图 3)，此外蓬莱东南部地区也成片出露。矿床规模一般为中、小型，个别达大型以上。矿床产于焦家式金矿控矿断裂下盘的玲珑型和郭家岭型花岗岩中的次级断裂、裂隙内。石英脉的倾角较陡，一般大于60°。围岩蚀变以黄铁绢英岩化为主，其次为碳酸盐化、绿泥石化等。矿石矿物为自然金及与黄铁矿和黄铜矿相关的银金矿，局部有少量的黄铜矿、磁黄铁矿、方铅矿和闪锌矿。成矿阶段的划分与破碎带蚀变岩型金矿相同。
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图 3 旧店金矿区地质简图[40]1—古元古代荆山群变质岩系；2—燕山期条纹花岗岩；3—燕山期片麻状花岗岩；4—燕山期中粗粒花岗岩；5—产状；6—断裂带；7—地质界线；8—竖井；9—矿脉及其变化；10—村庄Figure 3. Geological diagram of Jiudian gold area辽上式黄铁矿碳酸盐脉型金矿主要分布于乳山市西北部的郭城—崖子一带，矿床受牟平-即墨断裂带与郭城断裂之间的次级裂隙构造控制，控矿断裂呈铲式阶梯状和舒缓波状展布，矿体产于断裂深部倾角明显变缓处(图 4)。围岩主要发育黄铁矿化、硅化，其次为绢云母化、绿泥石化、碳酸岩化等蚀变。矿石中金属矿物主要为黄铁矿，含少量黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿等；非金属矿物主要有石英、钾长石、斜长石、方解石、白云石、透辉石等。分为3个成矿阶段：金-黄铁矿-白云石阶段(Ⅰ)、金-白云石-多金属硫化物阶段(Ⅱ)和方解石-石英阶段(Ⅲ)，Ⅰ、Ⅱ阶段为主要成矿阶段[3, 36, 41]。
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2. 流体包裹体测试方法和结果
2.1 样品采集和测试方法
流体包裹体测试样品分别取自胶东破碎带蚀变岩型、石英脉型和黄铁矿碳酸岩型金矿的代表性矿床——纱岭、旧店和辽上金矿床，对主成矿阶段热液石英或白云石矿物进行了流体包裹体岩相学观察、显微测温和成分分析。所取样品的矿石类型、样品岩性和采样位置见表 1和图版Ⅰ。
表 1 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体研究样品特征Table 1. Samples schedule of fluid inclusions from Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits矿床名称 矿石类型 主成矿阶段 样品编号 围岩蚀变 样品描述 取样位置 纱岭 破碎蚀变岩型 金-石英-黄铁矿阶段 17S75 绢英岩化、黄铁矿化 黄铁绢英岩化碎裂岩 320ZK722钻孔 旧店 石英脉型 金-石英-多金属硫化物阶段 17S32 硅化、黄铁矿化 黄铁矿化石英脉 4中段 辽上 黄铁矿碳酸盐脉型 金-黄铁矿-白云石阶段 17S24 碳酸盐化、黄铁矿化 黄铁矿化碳酸盐脉 +31 m中段 ![]()
图版Ⅰa~i.流体包裹体取样标本照片，样品编号：a-17S75；b-17S32；c-17S24；d-SL-1；e-SL-18；f-SL-19；g-SL-2；h- SL-3；i- SL-5。a.黄铁绢英岩化碎裂岩；b.黄铁矿化石英脉；c.黄铁矿化碳酸盐脉；d.黄铁绢英岩化碎裂岩；e.黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩；f.黄铁绢英岩化花岗岩；g.黄铁绢英岩化花岗岩；h.黄铁绢英岩化花岗岩；i.黄铁绢英岩化花岗岩图版Ⅰ.为系统研究垂向范围内主成矿阶段成矿流体性质及演化特征，选择纱岭矿区的Ⅰ-2号主矿体，采集了320、256两条勘探线上6个钻孔中-1000~-2000 m标高间的矿石样品，采样位置和取样照片分别见表 2和图版Ⅰ。
表 2 纱岭矿区不同深部流体包裹体特征Table 2. Samples schedule of fluid inclusions at different depth from Shaling deposit样品编号 钻孔编号 岩性描述 取样位置(垂深/m) 品位/10-6 勘探线编号 SL-1 ZK722 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1205 3.29 320 SL-18 ZK744 黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩 -1588 5.89 320 SL-19 ZK740 黄铁绢英岩化花岗岩 -1883 14.31 320 SL-2 ZK704 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1114 1.10 256 SL-3 ZK766 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1488 3.00 256 SL-5 ZK752 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1693 4.00 256 测试分析在自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室完成。流体包裹体测温分析方法是根据Roedder [42]、Touret [43]、Vanden等[44]提出的方法。首先磨制双面抛光薄片，进行流体包裹体岩相学观察，详细记录流体包裹体所含的相、包裹体形态、大小、产状、分布等特征。选择具有代表性、个体较大的包裹体进行显微测温，使用仪器为英国产Linkam THMS600冷热台。用液氮作为冷却剂，并通过测定人工合成纯水包裹体的冰点(0℃)和均一温度(374.1℃)、CO2包裹体的熔点(-56.6℃)，对冷热台进行校正。在低于室温时的精度为±0.2℃，在高于200℃时的精度为5℃。
激光拉曼光谱分析选择代表性气液包裹体和含CO2三相包裹体使用Renishwinvia型激光共焦显微拉曼光谱仪，选用532 nm激光器，光栅1800 I/mm(vis)，狭缝20 μm，50倍长焦距物镜。测试前采用单晶硅片对光谱仪进行校正，确保硅的拉曼特征峰在520.5 cm-1，特征峰偏移小于0.2 cm-1。测试主要采用Static模式(部分采用Extended模式以获得更大范围的谱图)，Standard共焦，激光功率10%，曝光时间1 s，重复测试50次。整个测试在室温(23℃)和常压下完成。数据处理采用WIRE4.3软件。
2.2 不同类型金矿床流体包裹体地球化学特征
2.2.1 流体包裹体岩相学特征
进行流体包裹体测试的矿物包括纱岭和旧店金矿床成矿阶段黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁矿化石英脉矿石中的石英，以及辽上金矿床主成矿期黄铁矿化碳酸盐脉型矿石中的白云石。
测试的大部分流体包裹体颜色为无色透明，少量富CO2或有机气体的包裹体呈棕黑色。包裹体形态总体上分为规则和不规则两大类，前者以似圆形、椭圆形、负晶形为主，后者主要为长条状、月状、三角形、勺形等。纱岭和辽上金矿床的流体包裹体偏小，大部分包裹体直径小于10 μm，主要集中在2~7 μm，个别包裹体较大，直径可达12 μm，而旧店金矿床的流体包裹体较前两者偏大，直径大小介于4~17 μm之间，普遍集中在7~12 μm。
流体包裹体中的物质均具有气态和液态2种相态，在室温环境下可见单一相态包裹体、两相包裹体和富CO2三相包裹体。根据室温下流体包裹体的各相态成分、比例及组合关系，将流体包裹体分为3种类型，细分为4个亚类(表 3)。
表 3 不同矿化类型流体包裹体岩相学特征Table 3. Petrographic characteristics of fluid inclusions in different mineralization-type deposits类型 亚类 成分 所占比例 单相包裹体
(Ⅰ型)纯液相包裹体(Ⅰ-l型) 盐水溶液 纱岭20%
旧店15%
辽上15%纯气相包裹体(Ⅰ-g型) 气相CO2±CH4 少量 两相包裹体
(Ⅱ型)两相包裹体(Ⅱ-l型) 盐水溶液、气态H2O 纱岭25%
旧店15%
辽上25%两相包裹体(Ⅱ-g型) 盐水溶液、气态CO2± H2O±CH4 纱岭30%
旧店40%
辽上45%三相包裹体
(Ⅲ型)富CO2三相包裹体(ⅢCO2型) 盐水溶液、液相CO2、气相CO2±CH4 纱岭25%
旧店30%
辽上15%(1) 单相包裹体(Ⅰ型)
该类包裹体在室温下只存在一种相态，根据相态可将其进一步分为纯液相包裹体(Ⅰ-l型)和纯气相包裹体(Ⅰ-g型)(图版Ⅱ)。纯液相包裹体(Ⅰ-l型)含量较多，呈无色透明，液相成分为盐水溶液、液态水；纯气相包裹体(Ⅰ-g型)主成矿期很少见，在成矿早期较发育，颜色较暗，气相成分主要为气态CO2及少量CH4。
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图版Ⅱa~i.纱岭、旧店、辽上金矿床主成矿期主要流体包裹体特征。a.纱岭矿床石英中Ⅱ-g型包裹体；b.纱岭矿床石英中Ⅱ-g型、Ⅰ-l型和Ⅱ-l型包裹体；c.纱岭矿床石英中ⅢCO2型包裹体；d.旧店矿床石英中Ⅱ-g型包裹体；e.旧店矿床石英中Ⅰ-l型包裹体；f.旧店矿床石英中ⅢCO2型和Ⅱ-g型包裹体；g.旧店矿床石英中Ⅱ-l型包裹体；h.辽上矿床白云石中Ⅱ-g型包裹体；i.辽上矿床白云石中Ⅱ-l型包裹体图版Ⅱ.(2) 两相包裹体(Ⅱ型)
该类包裹体室温下可见2种相态，多以气相和液相为主，气相成分为H2O、CO2或CH4等，液相成分主要为盐水溶液。根据气相物质成分可进一步划分为Ⅱ-l型和Ⅱ-g型包裹体(图版Ⅱ)。
Ⅱ-l型包裹体在室温下由水溶液相(LH2O)及气相(VH2O)两相组成，气液比较低，一般为10%~35%。包裹体大小变化较大，一般5~15 μm，形态主要为椭圆形、负晶形、菱形、不规则四边形等，成群或条带状分布。气相一般呈无色透明圆形，在包裹体较小的情况下呈现为一个小亮点，是胶东金矿最常见的包裹体类型。
Ⅱ-g型包裹体室温下主要由气相CO2 (VCO2)及H2O溶液(LH2O)两相构成，包裹体大小多为5~12 μm，形态为椭圆形、负晶形、不规则四边形等，成群分布或孤立分布。气相一般呈浅暗色椭圆形，与液相的界线为一黑色圆圈。该类包裹体是胶东金矿的常见类型。
(3) 三相包裹体(Ⅲ型)
该类包裹体主要为富CO2三相包裹体(ⅢCO2型)(图 2)，室温下通常由气相和液相(VCO2、LCO2和LH2O)组成，由外至内相态依次为液相盐水溶液/液相CO2笼合物、气相CO2，一般CO2气液两相大小通常在5~12 μm之间，包裹体形态规则。气态和液态CO2占包裹体的20%~50%，加热时，气相CO2先均一到液相CO2，得到部分均一温度(ThCO2)，而后再均一到液相H2O，得到完全均一温度(Th)。该类包裹体形态为椭圆形、负晶形、不规则四边形等，是成矿主阶段的主要包裹体类型。
2.2.2 流体包裹体的成因分类
各矿床主成矿阶段的石英和碳酸盐矿物内均有不同类型和不同数量的流体包裹体组合。根据成因可将各矿床流体包裹体分为原生、次生及假次生包裹体3类，且以原生包裹体为主。
原生包裹体一般随机分布，个体较大，形状较规则(图版Ⅱ-c、d)，与矿物生长结晶方向有关；次生包裹体多数发育在寄主矿物的切穿裂隙或愈合缝隙中，其大小、形态、充填度与原生包裹体相似(图版Ⅱ-b)，主要反映寄主矿物形成后的流体信息。假次生包裹体主要发育在愈合缝隙或没切穿寄主矿物的微裂隙中，由产生微小裂隙的寄主矿物随着后期继续生长将该裂隙封闭而形成(图版Ⅱ-f)，故形态与次生包裹体相似，而成分与原生包裹体一致。本次全部选择原生包裹体进行测温及盐度、密度测算。
2.2.3 流体包裹体测温
纱岭、旧店及辽上金矿床成矿主期富CO2的CO2-H2O型包裹体出现不同密度的两相、三相CO2-H2O型包裹体与水溶液型包裹体共存的现象，其均一温度相近，反映流体在被捕获时可能有“沸腾”(不混溶)现象发生[7, 39]。而对于从沸腾(不混溶)流体中捕获的包裹体(如H2O-CO2包裹体)，如果具有最小气相百分比的富液相包裹体和具有最大气相百分比的富气相包裹体在大致相同的温度分别均一到液相和气相，则它们的均一温度就是形成温度[45]。
对3个金矿床的原生Ⅱ-l型、Ⅱ-g型及ⅢCO2型包裹体的CO2-H2O完全均一温度Th进行测试，结果(表 4)显示：纱岭矿区流体包裹体完全均一温度介于179~367℃之间，主要集中在250~300℃；旧店矿区流体包裹体完全均一温度介于160~320℃之间，主要集中在220~300℃；而辽上矿区流体包裹体完全均一温度介于302~385℃之间，主要集中在320~380℃(图 5)。由此可见，纱岭和旧店金矿床的成矿流体具有相近的成矿温度，为中—低温成矿流体；而辽上金矿床的流体的成矿温度明显较前两者高，为中—高温成矿流体。
表 4 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体测温结果Table 4. Temperature measurement results of fluid inclusions in the main metallogenic epoch of Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits矿床名称 样品编号 包裹体类型 气相比例/% 大小/μm Tm CO2/℃ Tm，ice/℃ Tm cla/℃ Th CO2/℃ Th/℃ 盐度/%NaCl 密度/(g·cm-3) 纱岭 17S75 Ⅱ-l 15~35 5~10 -11.5~-0.7 205~367 1.22~15.47 0.59~0.93 Ⅱ-g、ⅢCO2 10~35 4~10 -57.6~-56.8 5.9~8.7 20.7~25.7 179~367 2.07~7.64 0.66~0.92 旧店 17S32 Ⅱ-g、ⅢCO2 10~45 5~17 -57.3~-56.8 4.5~9.5 28.5~31 160~320 1.63~9.69 0.75~0.93 辽上 17S24 Ⅱ-l 25 6 -3.2 317 5.26 0.73 Ⅱ-g、ⅢCO2 10~35 4~8 -62.2~-56.8 1.2~7.8 27.1~30.1 302~385 4.32~14.22 0.66~0.84 注：Tm CO2—CO2固相熔化温度；Tm, ice—冰点温度；Tm cla—水合物分解温度；Th CO2—CO2部分均一温度；Th—完全均一温度 ![]()
图 5 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体均一温度统计图Figure 5. Statistical histogram of the homogenization temperature measurement results of fluid inclusions in Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits2.2.4 流体包裹体盐度
本文H2O包裹体(Ⅱ-l型)盐度根据Hall等[46]提出的H2O-NaCl体系盐度-冰点公式计算得出：
W=1.78T−0.0442T2+0.000557T3 (1) 式中，W为NaCl的质量分数，T为冰点下降温度(℃)。
H2O-CO2包裹体(Ⅱ-g型及ⅢCO2型)盐度通过Hall等[46]提出的H2O-CO2公式计算得出：
W=15.52022−1.02342T−0.05286T2 (2) 式中，T为CO2笼合物消失温度(℃)。
采用上述计算方法，分别得出纱岭、旧店和辽上金矿床的Ⅱ型和ⅢCO2型流体包裹体盐度。纱岭矿区的包裹体盐度分布在1.22%~15.47% NaCl之间，平均4.87%，集中分布在2.5%~7% NaCl之间；旧店矿区的包裹体盐度分布在1.63%~9.69% NaCl之间，平均4.61% NaCl，集中分布在2.5%~7.0% NaCl之间；辽上矿区的包裹体盐度分布在4.32%~14.22% NaCl之间，平均9.72% NaCl，集中分布在5.5%~11.5% NaCl之间(表 4；图 6)。纱岭和旧店金矿床流体盐度大致一致，而辽上金矿床的盐度较前两者高。流体盐度均属于中—低盐度流体。
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图 6 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体盐度统计图Figure 6. Statistical histogram of salinity measurement results of fluid inclusions in Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits2.2.5 密度
对H2O包裹体(Ⅱ-l型)和H2O-CO2两相包裹体(Ⅱ-g型)，当盐度在1%~30% NaCl之间时，采用盐水溶液包裹体密度公式[47]，Bodnar [48]得出：
ρ=A+Bt+Ct2 (3) 式中，ρ为盐水溶液密度(g/cm3)，t为均一温度(℃)。A、B、C为盐度的函数。
A=0.993531+8.72147×10-3×s-2.43975×10-5×s2，B=7.11652×10-5-5.2208×10-5×s+1.26656×10-6×s2，C=-3.4997×10-6+2.12124×10-7×s-4.52318×10-9×s2。
其中，s为盐度(%)。
对Ⅲ型H2O-CO2三相包裹体密度，根据包裹体CO2的均一温度、部分均一温度和盐度，计算出CO2相密度。
CO2三相包裹体部分均一成液相CO2时，采用Touret [49]计算CO2 密度公式：
ρ1=0.4683+0.001441⋅(31.35−t)+0.1318⋅3√31.35−t (4) CO2三相包裹体部分均一成气相CO2时，采用Toure [49]计算CO2密度公式：
ρg=0.4683+0.001441⋅(31.35−t)+0.1318⋅3√31.35−t (5) 式中，ρl、ρg分别表示CO2液相、气相密度，t为部分均一温度(℃)。
ρ=φCO2⋅ρCO2+(1−φCO2)⋅ρaq (6) 式中，ρ为流体总密度(g/cm3)，φCO2为CO2气液均一时的CO2相的充填度，ρCO2为CO2气液均一时CO2相密度(g/cm3)，由公式(4)(5)计算。
采用上述公式计算得出，纱岭矿床的流体包裹体密度介于0.59~0.93 g/cm3之间，主要集中在0.7~0.9 g/cm3之间；旧店矿床的流体包裹体密度介于0.73~0.93 g/cm3之间，主要集中在0.8~0.9 g/cm3之间；辽上矿床的流体包裹体密度介于0.66~0.84 g/cm3之间，主要集中在0.7~0.8 g/cm3之间(表 4；图 7)。3个矿区的流体密度相近，均属于低密度流体。
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图 7 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体密度统计图Figure 7. Statistical histogram of density measurement results of fluid inclusions in Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits2.2.6 流体包裹体成分
对两相包裹体(Ⅱ型)和三相包裹体(Ⅲ型)进行的激光拉曼探针原位测试结果表明，气液两相包裹体(Ⅱ-g型、Ⅱ-l型)液相成分主要为H2O，气相成分主要为H2O或CO2，对应的拉曼光谱峰值分别为3450~3460 cm-1和1384~1390 cm-1，少量CH4对应的拉曼光谱峰值为2913~2919 cm-1。CO2三相包裹体(ⅢCO2型)外部液相主要成分为H2O，内部液相成分主要为CO2，最内部气相主要成分为CO2及少量CH4，对应的拉曼光谱峰值为1384~1390 cm-1和2913~2919 cm-1(图 8)，这也与包裹体岩相学研究和测温实验所得的结果一致，少量CH4的存在，造成部分包裹体的初熔温度值(-62.2~-56.8℃)低于CO2三相点(-56.6℃)。此外，部分包裹体气相成分也含有H2O，对应的峰值为3450~3460 cm-1。
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图 8 不同类型包裹体激光拉曼图a—Ⅰ型：LH2O+VH2O包裹体；b—Ⅱ-g型：LH2O+VCO2+CH4包裹体；c、d—Ⅲ型：LH2O+VCO2+CH4包裹体Figure 8. Laser Raman spectroscopy of fluid inclusions in different mineralization-type depost可见，3个矿区的流体包裹体液相成分以H2O为主，气相整体成分均为CO2±H2O±CH4，暂没有检测到H2S或N2，可能是由于流体演化过程中减压沸腾发生相分离作用，导致气相成分多种类型的出现。成矿流体总体属于CO2-H2O-NaCl±CH4体系。
2.3 不同深度流体包裹体地球化学特征
对纱岭矿区-1000~-2000 m高程金矿体的主成矿期石英中流体包裹体进行镜下岩相学观察和测温(表 5)，将流体包裹体测试结果按不同标高进行整理，对比研究矿床纵深方向的流体包裹体均一温度、流体盐度、密度等的特征及变化(图 9)。
表 5 纱岭金矿主成矿阶段流体包裹体均一温度、流体盐度及密度Table 5. The homogenization temperature, sality and density of fluid inclusions in the main metallogenic epoch of Shaling gold deposit样品编号 主要包裹体类型 均一温度/℃ 盐度/% NaCl 密度/(g·cm-3) 分布范围 主要集中 分布范围 主要集中 分布范围 主要集中 SL-1 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 179~367 260~320 1.22~15.47 4.0~7.0 0.59~0.93 0.7~0.9 SL-18 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 190~334 220~280 3.39~10.72 7.0~8.5 0.72~0.94 0.8~0.9 SL-19 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 185~330 220~260 1.03~13.63 7.0~8.5 0.75~0.97 0.8~0.9 SL-2 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 196~318 240~300 6.12~11.70 8.5~10 0.77~0.95 0.8~0.9 SL-3 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 180~313 220~300 3.55~12.85 5.5~10 0.76~0.98 0.8~0.9 SL-5 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 183~330 220~280 0.41~12.85 7.0~8.5 0.73~0.95 0.8~0.9 ![]()
图 9 纱岭矿区流体包裹体均一温度(a)、盐度(b)和密度(c)随深部变化图解Figure 9. Variation diagrams of the homogenization temperature(a), sality(b) and density(c) of fluid inclusions in the deep part of Shaling mine在-1000~-2000 m标高范围内，流体包裹体的均一温度范围为179~367℃，主要集中在220~300℃；盐度范围为0.41%~15.74% NaCl，主要集中在4%~10% NaCl；密度范围为0.58~0.95 g/cm3，主要集中在0.8~0.9 g/cm3。深部金矿流体包裹体特征与前述不同矿化类型流体包裹体的测试结果大致一致。不同标高比较而言，均一温度略有变化，但略高和略低值呈相间跳跃性分布，没有形成系统性变化规律(图 9-a)；密度值基本保持一致(图 9-c)；盐度范围虽然相似，但略有变化，由浅部至深部略呈降低趋势(图 9-b)。
3. 讨论
前人对胶东金矿流体包裹体的大量研究表明，成矿流体为中温、低盐度的CO2-H2O-NaCl±CH4体系热液[32]，与本文的研究结果一致，前人对流体包裹体特征、温度、盐度、密度的研究结果也与本文一致。尽管前人和本文的研究显示，胶东不同金矿化类型的流体包裹体特征总体一致，反映其形成于统一的构造-流体成矿系统，但是不同矿化类型的流体参数仍有差异。石英脉型金矿流体包裹体的直径明显大于破碎带蚀变岩型和黄铁矿碳酸盐脉型，黄铁矿碳酸盐脉型金矿中的两相包裹体(主要为Ⅱ-g型)含量明显高于其他2种金矿化类型，石英脉型金矿中三相包裹体占比较高；黄铁矿碳酸盐脉型金矿的成矿流体温度明显高于其他类型，盐度值高出约1倍。可以看出，黄铁矿碳酸盐脉型金矿的流体包裹体特征与其他2种类型差异较明显，石英脉型金矿除包裹体大小及包裹体类型与破碎带蚀变岩型金矿略有差异外，二者的流体包裹体温度、密度、成分等高度一致。前人对破碎带蚀变岩型与石英脉型金矿流体包裹体的对比结果表明，前者的盐度小于后者[49-50]，且这种差异与成矿方式有关，充填作用发生的时间短，只有成矿元素浓度高(盐度大)的流体才能形成有效富集；而交代作用持续时间长，成矿元素浓度低(盐度小)的流体也可有效富集成矿。或者该差异与成矿地质条件有关，焦家式金矿形成的深度略浅、构造空间较开放，受大气降水影响大于石英脉型金矿。也有研究显示，由胶北隆起(破碎带蚀变岩型金矿为主)到苏鲁超高压变质带(石英脉型金矿为主)再到胶莱盆地北缘(盆缘断裂角砾岩型)，成矿温度和压力依次降低，可能反映了成矿作用深度由深变浅[32]。
不同矿化类型流体包裹体特征的差异指示，其在统一的成矿构造-流体背景下有不同的局部成矿环境。黄铁矿碳酸盐脉型金矿的成矿流体温度高，与附近同成矿期的强烈岩浆活动有关。在该类型金矿(辽上金矿床)西侧的胶莱盆地中发育白垩纪青山群火山活动，在其附近的基底隆起边缘发育伟德山型的海阳花岗岩岩体，同时，强烈的岩浆活动导致地幔部分熔融形成中基性岩浆并快速上涌[37-38, 40, 51-52]，因而在矿区发育大量白垩纪中—基性岩脉，使该类型成矿期温度偏高。该类型金矿盐度值高的原因，可能是其成矿位置接近胶莱盆地，成矿流体受到高盐度盆地卤水的影响[32]。石英脉型金矿与破碎带蚀变岩型金矿的主要差别是，前者的流体包裹体直径大，CO2包裹体含量相对高。鉴于岩浆热液矿床具有高CO2特征[9]，笔者认为石英脉型金矿中含有相对多的岩浆流体成分。这与前人研究的石英脉型金矿流体包裹体的氢氧同位素特征更接近岩浆水区[31, 53-55]的认识一致。总体看，由石英脉型到蚀变岩型再到黄铁矿碳酸盐脉型金矿，流体包裹体中的岩浆水逐渐减少，大气水含量逐渐增多。这种现象与三者的成矿局部环境不同有关，石英脉型金矿赋存于规模不大的断裂、裂隙中，而且主要产于赋存蚀变岩型金矿的区域较大断裂下盘，成矿深度较大，因此受大气降水影响较小，保留了较多的岩浆水特征。破碎带蚀变岩型金矿赋存于规模较大的区域性断裂中，断裂与地表有一定的连通，大气降水较多。黄铁矿碳酸盐脉型金矿赋存于盆地边缘的基底断裂中，成矿深度较浅，受盆地水影响较大，具有显著的大气降水特征。不同金矿化类型中，H2O-CO2(Ⅱ-g型)、富CO2(ⅢCO2型)和水溶液包裹体(Ⅰ-l型和Ⅱ-l型)共存，而且均一温度一致，在岩相学观察时，一些视域内同时出现不同类型、不同气液比的包裹体群。这些证据指示，不同类型的金矿成矿流体在主成矿期发生了流体的不混溶(相分离)或沸腾作用，而在低于400℃的低温热液环境下，蒸气相密度非常低，Au难以大量分配进入蒸气相，且Au主要以氢硫化物形式存在，在此条件下，热液相沸腾使流体中的H2S和CO2移出进入蒸气，造成Au的氢硫化物配合物解离，导致金的最终沉淀[56-57]。
纱岭矿区-1000~-2000 m标高范围内的流体包裹体特征，与前人研究的-500 m以浅的焦家、三山岛等浅部金矿的流体包裹体特征一致[21, 58]。纱岭矿区在-1000~-2000 m标高，除盐度有不明显的降低趋势外，其他特征高度一致，说明在2000 m深部范围内流体包裹体特征随深度增加未发生明显变化，深、浅部流体具有一致的性质和物理化学条件。这与三山岛一带在纵深超过4000 m范围内具有一致的成矿流体介质条件[15, 28-29]的研究结果吻合。纱岭矿区浅部矿体流体包裹体盐度稍偏高，可能是受地表高浓度的盆地卤水沿断裂下渗影响所致。深浅部金矿成矿流体特征的高度一致性，说明成矿流体是在短时间内快速涌入断裂空间成矿的，没有经过长期的、缓慢的流动和演化。这与前人大量研究得出的胶东金矿在短时间内集中爆发成矿的认识吻合[5, 21-22, 32, 53, 59]。可能由于压力震荡或瞬变蒸气化，导致成矿流体快速充填裂隙，降温、降压及相分离(沸腾)，以及金的沉淀。由于成矿流体压力受静水压力控制，使浅层和深层流体的压力差、温度差对流体的影响可以忽略不计[10, 15, 60]，深、浅部流体特征差异不大。
4. 结论
(1) 胶东破碎带蚀变岩型、石英脉型和黄铁矿碳酸盐岩型金矿石的主成矿阶段均主要发育4种流体包裹体：H2O-CO2(Ⅱ-g型)、富CO2(ⅢCO2型)和水溶液包裹体(Ⅰ-l型和Ⅱ-l型)。破碎带蚀变岩型和石英脉型金矿为中—低温、中—低盐度、低密度流体，黄铁矿碳酸盐脉型金矿属中—高温、中—低盐度、低密度流体，成矿流体均属于CO2-H2O-NaCl±CH4体系。
(2) 不同矿化类型的流体特征有差异。黄铁矿碳酸盐脉型金矿的流体包裹体以盐度和温度较高明显区别于其他矿化类型，石英脉型金矿流体包裹体以直径较大、三相包裹体占比略高区别于破碎带蚀变岩型金矿。指示胶东金矿成矿流体在统一的成矿构造-流体背景下有不同的局部成矿环境，黄铁矿碳酸盐脉型金矿成矿深度浅，受强烈的岩浆活动和高盐度盆地卤水影响明显；石英脉型金矿成矿深度较深、成矿空间相对狭小。
(3) 纱岭矿区在垂深2000 m深度范围内，流体包裹体特征除盐度有不明显的降低趋势外，其他高度一致，说明成矿流体是在短时间内快速涌入断裂空间成矿的，可能由于压力震荡或瞬变蒸气化导致成矿流体快速充填裂隙，发生降温、降压及相分离(沸腾)，造成了金的沉淀。
致谢: 山东省地质矿产勘查开发局首席专家宋明春对本文进行了详细修改，在此致以诚挚的感谢。 -
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图 3 旧店金矿区地质简图[40]
1—古元古代荆山群变质岩系；2—燕山期条纹花岗岩；3—燕山期片麻状花岗岩；4—燕山期中粗粒花岗岩；5—产状；6—断裂带；7—地质界线；8—竖井；9—矿脉及其变化；10—村庄
Figure 3. Geological diagram of Jiudian gold area
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图版Ⅰ
a~i.流体包裹体取样标本照片，样品编号：a-17S75；b-17S32；c-17S24；d-SL-1；e-SL-18；f-SL-19；g-SL-2；h- SL-3；i- SL-5。a.黄铁绢英岩化碎裂岩；b.黄铁矿化石英脉；c.黄铁矿化碳酸盐脉；d.黄铁绢英岩化碎裂岩；e.黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩；f.黄铁绢英岩化花岗岩；g.黄铁绢英岩化花岗岩；h.黄铁绢英岩化花岗岩；i.黄铁绢英岩化花岗岩
图版Ⅰ.
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图版Ⅱ
a~i.纱岭、旧店、辽上金矿床主成矿期主要流体包裹体特征。a.纱岭矿床石英中Ⅱ-g型包裹体；b.纱岭矿床石英中Ⅱ-g型、Ⅰ-l型和Ⅱ-l型包裹体；c.纱岭矿床石英中ⅢCO2型包裹体；d.旧店矿床石英中Ⅱ-g型包裹体；e.旧店矿床石英中Ⅰ-l型包裹体；f.旧店矿床石英中ⅢCO2型和Ⅱ-g型包裹体；g.旧店矿床石英中Ⅱ-l型包裹体；h.辽上矿床白云石中Ⅱ-g型包裹体；i.辽上矿床白云石中Ⅱ-l型包裹体
图版Ⅱ.
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图 5 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体均一温度统计图
Figure 5. Statistical histogram of the homogenization temperature measurement results of fluid inclusions in Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits
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图 6 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体盐度统计图
Figure 6. Statistical histogram of salinity measurement results of fluid inclusions in Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits
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图 7 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体密度统计图
Figure 7. Statistical histogram of density measurement results of fluid inclusions in Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits
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图 8 不同类型包裹体激光拉曼图
a—Ⅰ型：LH2O+VH2O包裹体；b—Ⅱ-g型：LH2O+VCO2+CH4包裹体；c、d—Ⅲ型：LH2O+VCO2+CH4包裹体
Figure 8. Laser Raman spectroscopy of fluid inclusions in different mineralization-type depost
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图 9 纱岭矿区流体包裹体均一温度(a)、盐度(b)和密度(c)随深部变化图解
Figure 9. Variation diagrams of the homogenization temperature(a), sality(b) and density(c) of fluid inclusions in the deep part of Shaling mine
表 1 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体研究样品特征
Table 1 Samples schedule of fluid inclusions from Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits
矿床名称 矿石类型 主成矿阶段 样品编号 围岩蚀变 样品描述 取样位置 纱岭 破碎蚀变岩型 金-石英-黄铁矿阶段 17S75 绢英岩化、黄铁矿化 黄铁绢英岩化碎裂岩 320ZK722钻孔 旧店 石英脉型 金-石英-多金属硫化物阶段 17S32 硅化、黄铁矿化 黄铁矿化石英脉 4中段 辽上 黄铁矿碳酸盐脉型 金-黄铁矿-白云石阶段 17S24 碳酸盐化、黄铁矿化 黄铁矿化碳酸盐脉 +31 m中段 
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表 2 纱岭矿区不同深部流体包裹体特征
Table 2 Samples schedule of fluid inclusions at different depth from Shaling deposit
样品编号 钻孔编号 岩性描述 取样位置(垂深/m) 品位/10-6 勘探线编号 SL-1 ZK722 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1205 3.29 320 SL-18 ZK744 黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩 -1588 5.89 320 SL-19 ZK740 黄铁绢英岩化花岗岩 -1883 14.31 320 SL-2 ZK704 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1114 1.10 256 SL-3 ZK766 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1488 3.00 256 SL-5 ZK752 黄铁绢英岩化碎裂岩 -1693 4.00 256
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表 3 不同矿化类型流体包裹体岩相学特征
Table 3 Petrographic characteristics of fluid inclusions in different mineralization-type deposits
类型 亚类 成分 所占比例 单相包裹体
(Ⅰ型)纯液相包裹体(Ⅰ-l型) 盐水溶液 纱岭20%
旧店15%
辽上15%纯气相包裹体(Ⅰ-g型) 气相CO2±CH4 少量 两相包裹体
(Ⅱ型)两相包裹体(Ⅱ-l型) 盐水溶液、气态H2O 纱岭25%
旧店15%
辽上25%两相包裹体(Ⅱ-g型) 盐水溶液、气态CO2± H2O±CH4 纱岭30%
旧店40%
辽上45%三相包裹体
(Ⅲ型)富CO2三相包裹体(ⅢCO2型) 盐水溶液、液相CO2、气相CO2±CH4 纱岭25%
旧店30%
辽上15%
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表 4 纱岭、旧店和辽上金矿床流体包裹体测温结果
Table 4 Temperature measurement results of fluid inclusions in the main metallogenic epoch of Shaling, Jiudian and Liaoshang gold deposits
矿床名称 样品编号 包裹体类型 气相比例/% 大小/μm Tm CO2/℃ Tm，ice/℃ Tm cla/℃ Th CO2/℃ Th/℃ 盐度/%NaCl 密度/(g·cm-3) 纱岭 17S75 Ⅱ-l 15~35 5~10 -11.5~-0.7 205~367 1.22~15.47 0.59~0.93 Ⅱ-g、ⅢCO2 10~35 4~10 -57.6~-56.8 5.9~8.7 20.7~25.7 179~367 2.07~7.64 0.66~0.92 旧店 17S32 Ⅱ-g、ⅢCO2 10~45 5~17 -57.3~-56.8 4.5~9.5 28.5~31 160~320 1.63~9.69 0.75~0.93 辽上 17S24 Ⅱ-l 25 6 -3.2 317 5.26 0.73 Ⅱ-g、ⅢCO2 10~35 4~8 -62.2~-56.8 1.2~7.8 27.1~30.1 302~385 4.32~14.22 0.66~0.84 注：Tm CO2—CO2固相熔化温度；Tm, ice—冰点温度；Tm cla—水合物分解温度；Th CO2—CO2部分均一温度；Th—完全均一温度
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表 5 纱岭金矿主成矿阶段流体包裹体均一温度、流体盐度及密度
Table 5 The homogenization temperature, sality and density of fluid inclusions in the main metallogenic epoch of Shaling gold deposit
样品编号 主要包裹体类型 均一温度/℃ 盐度/% NaCl 密度/(g·cm-3) 分布范围 主要集中 分布范围 主要集中 分布范围 主要集中 SL-1 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 179~367 260~320 1.22~15.47 4.0~7.0 0.59~0.93 0.7~0.9 SL-18 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 190~334 220~280 3.39~10.72 7.0~8.5 0.72~0.94 0.8~0.9 SL-19 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 185~330 220~260 1.03~13.63 7.0~8.5 0.75~0.97 0.8~0.9 SL-2 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 196~318 240~300 6.12~11.70 8.5~10 0.77~0.95 0.8~0.9 SL-3 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 180~313 220~300 3.55~12.85 5.5~10 0.76~0.98 0.8~0.9 SL-5 Ⅱ-l型、Ⅱ-g型、ⅢCO2型 183~330 220~280 0.41~12.85 7.0~8.5 0.73~0.95 0.8~0.9
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