胶东东部威海地区金及有色金属成矿系列

王珊珊，霍光，姜帆，杨立新

(山东省第六地质矿产勘查院，山东 威海 264209)

0 引言

威海地区位于胶东半岛的东部，大别山-苏鲁造山带的东端。以南北向米山断裂为界，其西部以产金为主，而东部地区是有色金属矿的主要分布区。目前东部地区已发现的有色金属矿床(点)有50多处，其中大邓格矿床为近年来发现的首个金银铜铅锌共生多金属矿床。尽管该区有色金属矿种较多，但整体勘查和研究程度均较低。

该文选取米山断裂以东地区的6个典型矿床——大邓格多金属矿床、夼北铜矿床、冷家钼矿床、范家埠金矿床、产里铅锌矿床和同家庄银矿床进行研究，综合分析了其成矿物质来源、成矿时代和空间分布规律、成矿环境和机理，以及威海东部地区多金属矿成矿规律，揭示了不同矿种在成矿物质来源、时间、空间和成因上的密切联系,认为它们均与中生代燕山晚期中酸性岩浆活动密切相关。根据我国学者提出的成矿系列分类体系[1-5]，该文对威海地区金及有色金属成矿规律总结的基础上，建立矿床成矿系列，以期深化区域成矿规律认识，指导该区的有色金属矿找矿。

1 区域地质背景

威海地区位于胶东半岛东部，大地构造位置处于大别山-苏鲁造山带东端(图1)[6]。区内地层主要有古元古代荆山群、中生代白垩纪莱阳群和青山群，以及新生代第四系；区内岩浆岩广布，以新元古代花岗质片麻岩和中生代燕山晚期花岗岩为主，其中与金及有色金属矿成矿关系密切的是燕山晚期伟德山序列花岗岩[7]。

研究区经历过多期构造变形，构造型式表现为褶皱、韧性剪切带和脆性断裂。NNE向、近SN向、NW向、近EW向断裂与金矿及有色金属矿关系密切。其中近SN向米山断裂对胶东东部的成岩、成矿具有重要影响，其西部以产金为主，而东部地区是有色金属矿的主要分布区。区域布格重力异常显示，断裂两侧均有闭合的异常，西侧重力低，东侧重力高，为2个局部异常的分界线。该次研究范围为米山断裂以东地区。

2 控矿地质条件

通过对威海地区6个典型矿床——冷家钼矿床、同家庄银矿床、夼北铜矿床、大邓格金及多金属矿床、产里铅锌矿床和范家埠金矿床的地质特征对比分析(表1、图2)，认为虽然各矿床的矿种不同，围岩条件有差异，但矿区内与成矿有关的地层、岩浆岩和断裂构造是一致的。

KqB—中生代白垩纪安山岩；Pt1jL—古元古代荆山群；新元古代花岗质片麻岩；新元古代花岗闪长岩；δομ—石英闪长玢岩；δμ—闪长玢岩；γπ—花岗斑岩；ξπ—二长斑岩伟德山岩体：1—崮庄单元；2—洛西头单元；3—大水泊单元；4—不落耩单元；5—崖西单元；6—虎头石单元；7—岩性/地层界线；8—断层及产状；9—伟德山岩体出露外界线图2 威海伟德山地区地质矿产简图[7]

表1 典型矿床地质特征对比

2.1 控矿地层

古元古代荆山群原岩是一套浅海相沉积的泥质岩、碎屑岩、碳酸盐岩及钙镁硅酸盐岩[8]，其在各矿床(点)均有分布。荆山群的成矿元素(金、银、铜、铅、锌、钼)背景值较高，可提供成矿物质来源。在荆山群与伟德山岩体的接触带上可形成矽卡岩型矿床，如夼北铜矿床，即赋存于伟德山序列辉石二长闪长岩与荆山群大理岩接触交代形成的矽卡岩中。

2.2 控矿岩浆岩

区内与金及多金属成矿密切相关的岩浆岩是中生代燕山晚期伟德山序列和新元古代荣成序列，以前者为主，其自早至晚由闪长岩-二长闪长岩-石英二长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组成,是一套中性、中酸性和酸性侵入岩组合，构成伟德山岩体。岩体的出露形态呈面向西的马头状,即以冷家东部为中心，伟德山岩体岩浆活动由SE向NW向侵入。围绕伟德山岩体有钼-铜-铅锌有色金属矿化组合[9]，同家庄银矿床、冷家钼矿床和夼北铜矿床等均是与伟德山岩浆热液活动有关的矿床[10]。表明伟德山期岩浆活动与区内(金)银铜铅锌钼有色金属矿化具有成因联系，可能为成矿作用提供了热源和物源。

对伟德山序列花岗岩样品进行了主元素化学成分分析(表2)，在TAS图上(图3a)，投影区主要位于Irvine分界线下的亚碱性岩石系列区域内，投点于二长岩-闪长岩和花岗岩区；在K2O-Na2O图解(图3b)中，集中投点于钾玄岩区；按K2O-SiO2的含量对样品可以进行进一步岩石类型划分，属于高

表2 典型矿床伟德山花岗岩主元素分析结果 (%)

钾钙碱性系列和橄榄安粗岩系列(图3c)；在A/CNK-A/NK图解(图3d)中，花岗岩多投点在准铝质岩石区。在I型、S型花岗岩ACF判别图解(图3e)中，投点于I型和S型花岗岩界限附近，据White & Chappell对花岗岩的ISMA分类方法，SiO2变化于56.98%～71.71%，A/CNK多数小于1.0，n/k(Na2O/K2O)比值为0.90～2.67(多数集中于1.0～1.5)，显示了I型花岗岩特点。伟德山岩体中见有较多具有幔源特征的闪长质包体，指示了伟德山花岗岩具有幔源和壳源混合成因特征。

2.3 控矿构造

矿床均受中生代断裂构造控制，主要为近EW向、NE向和NW向断裂构造。这些断裂既为深部成矿流体提供了上升通道，又为成矿作用提供了容矿空间，控制了区内金及有色金属矿床(点)的分布。分布在伟德山岩体内部的控矿断裂多呈近EW向，而在外围围岩中则发育NE及NW向断裂。

3 区域成矿规律

3.1 成矿物质来源

前人[8,11-18]通过对典型矿床的微量元素和同位素的研究认为：钼及部分银直接来自伟德山花岗岩；铜、铅、锌主要来自古老的变质地层—荆山群、新元古代荣成序列和中生代伟德山序列；银(金)等与幔源岩浆有关，可能来自伟德山花岗岩；金主要来自荣成序列和深部隐伏的与伟德山花岗岩有关的深部幔源岩浆有关。

3.2 矿床时空分布

3.2.1 成矿与成岩时间的连续性

对产于伟德山岩体内部及边部接触带的矽卡岩-斑岩型矿床来说，成矿与成岩时代基本一致。笔者等测得冷家斑岩型钼矿床中辉钼矿的成矿年龄为(113.6±1.6)Ma(表3)，与丁正江[9]、李杰[16]利用伟德山序列岩浆锆石所测冷家钼矿母岩成岩时代(113.4±1.8)Ma，(111.7±0.6)Ma一致；夼北铜矿床是典型矽卡岩型，笔者[11]测得其成矿母岩伟德山序列的成岩时代为(116.6±1.7)Ma，成矿时代应与成岩时代相一致。

对产于伟德山岩体外围及边部的中—低温岩浆热液脉型矿床而言，早白垩世伟德山岩浆岩的广泛侵入，为区域成矿提供了热源，故伟德山序列的成岩时代与热液矿床的成矿时代基本一致。大邓格矿区、夼北矿区和同家庄矿区的伟德山序列岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄在(116.04±0.95)～(111.7±0.6)Ma[11,19]，范家埠金矿区内金矿脉旁侧与伟德山序列同期侵入的中生代斜闪煌斑岩脉的角闪石40Ar/39Ar年龄值为(118.8±1.6)Ma和(117.5±1.5)Ma[12]，推断伟德山外围的金及有色金属热液矿床成矿时代应略晚于伟德山序列成岩时代，但基本一致。

综上，威海地区金及有色金属矿床成矿时代与伟德山序列的侵入成岩时代相一致，为中生代白垩纪(110～120Ma左右)。

3.2.2 金及有色金属矿床与伟德山序列空间分布的一致性

a—花岗岩和蚀变岩的TAS图解；b—K2O-Na2O图解；c—K2O-SiO2图解；d—A/CNK-A/NK图解；e—ACF图解图3 伟德山花岗岩主量元素地球化学图解

表3 冷家钼矿床辉钼矿Re-Os同位素测年结果

在一定地质历史时期，相同的成矿地质背景下，由于不同位置的具体成矿环境的差异使得在不同的成矿环境下往往形成不同成矿元素的富集成矿，从而形成不同种类的金属矿床[13-14]。研究区内不同有色金属矿床的赋存位置与伟德山序列的产出在空间上具有一致性，矿床主要产在伟德山花岗岩体内(冷家钼矿、同家庄银矿)或岩体边缘接触带(夼北铜矿)、岩体外部(产里铅锌矿、大邓格多金属矿)及外围一定距离内(范家埠金矿)。斑岩型或矽卡岩型矿床产于伟德山岩体内部和其与有利围岩的接触带，主要是由于伟德山序列侵位晚期冷凝收缩形成了大量裂隙，为矿床成矿提供了有利空间；而热液型多金属矿大多产在伟德山花岗岩(或与伟德山花岗岩同期侵入的中生代脉岩)与地层或老岩体的外接触带附近的断裂带中，则是因为伟德山序列的侵入为上述矿床的形成提供了物源和热源，并活化萃取了围岩中的成矿物质，在适宜的构造部位富集成矿。

除6个典型矿床外，研究区的荣成大李家钼矿床产于燕山晚期花岗斑岩、石英斑岩内(冷家式)，文登下卧龙金矿床产于伟德山序列中的巨斑状角闪石英二长闪长岩中(同家庄式)，陈家埠铜矿产于伟德山序列边部与荆山群大理岩和荣成序列的接触带上(夼北式)，荣成老横山银矿产于伟德山序列外围的荣成序列中(大邓格式)，荣成金角口铅锌矿产于伟德山花岗岩外围的青山群中(产里式)，威海黄埠屯金矿产于伟德山花岗岩外围有中生代中酸性脉岩侵入的荣成序列内(范家埠式)。

由此可见，围绕伟德山花岗岩体，在空间上随着距离岩体由近至远，呈现出矿床类型由斑岩型-矽卡岩型向中低温热液型变化，矿种由钼铜向银铅锌金变化的空间分布特征。构成了多围绕伟德山岩体的矿化分带规律，即“内部Mo-中边部Cu-边外部Pb、Zn-外围Au(Ag)”。

区内不同类型矿床的时空分布规律说明，各矿床在相同区域地质成矿背景下，经历了统一的成矿作用过程，产出于不同的地质部位和围岩条件。

4 成矿系列和成矿模式

4.1 成矿系列

威海东部地区金及有色金属矿成矿具有同源、同时，形成于不同物理化学条件、不同地质位置的特点，根据上述该区区域成矿与伟德山序列的时空关系、不同矿床类型以及它们同受中生代燕山晚期岩浆侵入成矿体系控制的特征，可以确定研究区内的矿床构成了与中生代燕山晚期中酸性岩浆活动有关的金及有色金属成矿系列。这些矿床是在中生代燕山晚期，与一定的大地构造环境相关联，成因上都与伟德山序列的岩浆侵入活动有关的，具有不同成矿地质条件和控矿因素的一系列不同类型的矿床组合，根据矿床类型、产出位置、控矿构造、矿体特征、矿物组成等特点，将威海地区成矿系列特征总结归纳于表4。

表4 威海地区与中生代燕山晚期中酸性岩浆活动有关的金及有色金属成矿系列

该成矿系列的成矿热液系统为岩浆-大气水热液系统，该成矿系列总体可划分为两大类：一类是伟德山岩体内或边部成矿，其成矿物质和流体主要来自于伟德山花岗岩浆本身，如斑岩型冷家钼矿和同家庄银矿，以及矽卡岩型夼北铜矿，其控矿构造主要位于岩体内部或与围岩的接触带，以钾化和矽卡岩化为主；另一类是伟德山岩体外围成矿，成矿物质和流体来自于岩体邻近的围岩以及伟德山花岗岩浆，同时花岗岩浆的侵入提供了萃取围岩成分的热源，如大邓格多金属矿、产里铅锌矿和范家埠金矿，伟德山岩浆热液沿外围构造破碎带或次级裂隙活化萃取围岩(主要为荣成序列和前寒武系变质岩系)中的金属元素，使得围岩发生热液蚀变，以绢英岩化为主，在外围构造断裂构造内形成中低温热液型矿床。

综上，威海东部地区与中生代燕山晚期中酸性岩浆活动有关的金及有色金属成矿系列是各种矿床类型构成的多位一体，既有联系又有区别的同一成矿系列。

4.2 区域成矿模式

基于成矿系列的建立，可建成该区统一的成矿模式(图4)。

①—冷家式；②—同家庄式；③—夼北式；④—大邓格式；⑤—产里式；⑥—范家埠式图4 威海东部地区钼-银-铅锌-金矿床成矿模式示意图

中生代晚侏罗世-早白垩世是胶东东部大规模岩浆活动期，壳幔混合源伟德山花岗岩浆活动是成矿流体活动的主导因素。岩浆阶段，岩浆活动分异的流体和幔源流体在不同的温度压力条件下发生运移，其携带的金属元素，在侵入岩体内(边)部适当位置沉淀成矿，形成斑岩型-矽卡岩型(冷家式、同家庄式和夼北式)钼矿、钼钨矿、银矿、铜矿、铅锌矿等；热液阶段，随着岩浆流体上涌，岩浆演化热驱动下，与外界形成对流开放系统，外界流体从较大尺度(几千米至十余千米，如大气降水、胶莱盆地中的沉积建造水)不断加入、对流和迁移，并不断萃取围岩中的金属元素，成矿物质多源性逐渐增强，成矿多阶段性明显，进而形成了岩浆期后中低温热液脉型、蚀变岩型(大邓格式、产里式和范家埠式)多金属及贵金属矿。进而整体形成了由伟德山岩体内部经过接触带至外围围岩依次出现钼矿—铜矿、银矿、铅锌矿、多金属矿—金(银)矿的矿床分布模式，6种典型矿床式为同一成矿模式下的不同位置的产物。

在矿床类型分布上，冷家式、同家庄式斑岩型矿床主要赋存于伟德山花岗岩体内；夼北式矽卡岩型矿床主要分布在伟德山花岗岩与荆山群碳酸盐岩接触带；大邓格式、产里式及范家埠式矿床分布于伟德山外围早期地质体中的热液矿脉内。矿种分布上，呈现“内部Mo-中边部Cu-边外部Pb，Zn-外围Au(Ag)”的特征，即由内部向外围逐渐有色金属矿减少，贵金属矿增多[15]。

5 结论

中生代燕山晚期中国东部发生大规模地壳减薄的背景下，威海地区岩浆活动频繁，早白垩世伟德山花岗岩分布面积大、范围广，其产生的热量造成了强烈的流体活动及成矿物质的大范围活化、迁移、富集，不同元素选择在不同的构造有利部位成矿。由伟德山花岗岩内部至外围，形成了“内部Mo-中边部Cu-边外部Pb、Zn-外围Au(Ag)”的金属矿分带规律，构成了与中生代燕山晚期中酸性岩浆活动有关的金及有色金属成矿系列。冷家式、同家庄式、夼北式、大邓格式、产里式和范家埠式六种典型矿床式为同一成矿模式下的不同地质位置的产物。