張順林，盛中烈 ，朱義坤 ，張家嘉

(1安徽省勘查技術(shù)院, 安徽合肥 230031 2，安徽省國土資源廳, 安徽合肥 230088)

1 區(qū)域背景

1.1 區(qū)域位置

圖1 區(qū)域位置圖Figure 1. Regional location

屬華北地臺(tái)南緣（圖1），五河地區(qū)的上太古界-下元古界變質(zhì)巖系，據(jù)《安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)志（1986-2005）》 稱為“五河巖群”，指主要分布于蚌埠-五河一帶的以片麻巖、斜長角閃巖、大理巖、淺粒巖為主的中深變質(zhì)巖系。依據(jù)巖性特征可分為下亞群、上亞群，下亞群自下而上為西堌堆巖組、莊子里巖組、峰山李巖組，上亞群自下而上為小張莊巖組、殷澗巖組。出露較零星，總厚度6400多米。其中西堌堆組下段的①第一巖性段（（Ar3-Pt1x1-1）：為角閃斜長片麻巖夾斜長角閃巖，原巖為基性、中基性為火山巖；②第二巖性段（Ar3-Pt1x1-2）：黑云斜長片麻巖夾石榴石黑云斜長片麻巖及黑云母（二長）片巖，原巖為粉砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖；③第三巖性段（Ar3-Pt1x1-3）：斜長片麻巖，花崗片麻巖，原巖為中酸性火山巖。五河群原巖生成環(huán)境為大陸邊緣或島弧地區(qū)，變質(zhì)相為高角閃巖相，某些地段處于高綠片巖相-高角閃巖相的過渡狀況。

1.2 構(gòu)造演化

五河地區(qū)內(nèi)的構(gòu)造演化同區(qū)域主要構(gòu)造事件具有密切的成因聯(lián)系，以下結(jié)合區(qū)域大地構(gòu)造發(fā)展來梳理該區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造演化（表1）。

呂梁-五臺(tái)期，五河巖群在早期沉積和火山噴發(fā)、巖漿侵入的基礎(chǔ)上，發(fā)生了角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用和混合巖化作用，并受來自南北向的主壓應(yīng)力作用，形成近東西向蚌埠復(fù)背斜構(gòu)造，在本區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為北東向榮渡復(fù)背斜構(gòu)造。區(qū)域變質(zhì)作用促使金活化轉(zhuǎn)移，使金元素預(yù)富集，為金礦形成奠定基礎(chǔ)。

表1 五河地區(qū)構(gòu)造演化序列Table 1 Tectonic evolution sequence in the Wuhe area

青白口紀(jì)至印支期查區(qū)內(nèi)一直處于比較穩(wěn)定的抬升剝蝕階段，未接受沉積。

從印支期開始，隨著華北板塊和揚(yáng)子板塊相互碰撞的發(fā)展以及郯廬斷裂的成生發(fā)展，本區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)镹W-SE向主壓應(yīng)力作用，開始形成一系列NNE-近SN向韌性剪切帶。

燕山期是區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)最強(qiáng)烈的階段，韌性剪切帶不斷成生發(fā)展，由韌性斷裂逐漸變?yōu)轫g脆性，成礦作用就發(fā)生在這一時(shí)期。燕山期構(gòu)造演化又可分為兩個(gè)階段：燕山早期（早侏羅世以前）發(fā)生以走滑為主的韌性剪切作用，形成一系列北北東-近南北向的韌性剪切帶。燕山晚期斷裂由韌性向韌脆性轉(zhuǎn)變，這一時(shí)期出現(xiàn)大規(guī)模的巖漿活動(dòng)，其中有相當(dāng)部分是包括西堌堆巖組變質(zhì)巖在內(nèi)的地層巖石重熔形成的。巖漿熱液一方面攜帶有一定的金等成礦物質(zhì)，同時(shí)也是成礦流體的提供者，萃取圍巖西堌堆巖組等變質(zhì)巖中的成礦元素，上升至韌脆性斷裂中富集，之后繼續(xù)發(fā)生韌脆性變形，形成區(qū)內(nèi)金礦體。由韌脆性變形進(jìn)入脆性變形階段，金礦化基本結(jié)束，多金屬硫化物礦化，黃銅礦、方鉛礦呈脈狀發(fā)育。

從喜山期至今，隨著區(qū)域級(jí)全球構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化，區(qū)內(nèi)主壓應(yīng)力逐漸變化為EW向至SEE甚至NEE向。由于地殼進(jìn)一步抬升，變形性質(zhì)基本為脆性變形，本期構(gòu)造形跡主要為一系列脆性斷裂，它們均對(duì)礦體起著破壞作用。

根據(jù)陳皓龍等人的研究，郯廬斷裂五河段早期以韌性剪切為主的左行走滑運(yùn)動(dòng)為主；在早白堊世至古近紀(jì)發(fā)生脆性伸展正斷；在新近系以來則以逆沖擠壓活動(dòng)為主。這三個(gè)階段的活動(dòng)基本上可與查區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造韌性-韌脆性-脆性的演化過程。

1.3 巖漿活動(dòng)

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較為頻繁，以燕山期為主（表2、3）。

2 成礦物質(zhì)來源

2.1 地層

已有的勘查和研究資料表明，區(qū)內(nèi)金礦床（點(diǎn)）全部賦存于五河巖群中，其中的大部分賦存在西堌堆巖組中，僅從空間關(guān)系上看，五河巖群西度。

表2 五河地區(qū)及周邊主要巖漿巖成巖年齡一覽表Table 2. Diagenetic ages of major magmatic rocks in the Wuhe area and surrounding areas

表3 五河及周邊地區(qū)部分脈巖形成時(shí)間一覽表Table 3. Formation time of some vein rocks in the Wuhe and surrounding areas

2.3 硫同位素

以往的研究工作在五河的長淮、硤石山、西坂子等金礦區(qū)（點(diǎn)）采集硫化物樣品，進(jìn)行了測(cè)試分析（見表6）。黃鐵礦的δ34S測(cè)定值大于方鉛礦，表明在成礦過程中硫化物結(jié)晶時(shí)，溶液中及溶液中已結(jié)晶硫化物間硫同位素已達(dá)到平衡分餾（沈渭洲等，1987；郝立波等，2004；張理剛，1985）。測(cè)得含黃鐵礦斜長片麻巖中黃鐵礦δ34S值為1.2‰，其余礦石硫化物黃鐵礦δ34S值在2.5%～7.8‰范圍內(nèi)變化，均為正值，平均為6.33‰（15件），方鉛礦δ S值在-2.3%～6.4‰之間，平均為2.07‰（9件）。長堌堆巖組是區(qū)內(nèi)金礦最主要的賦礦層位，西堌堆巖組主要變質(zhì)巖含金性統(tǒng)計(jì)見下表4：

金主要賦存層位為西堌堆組第一巖性段（（Ar3-Pt1x1-1），巖性為角閃斜長片麻巖夾斜長角閃巖，原巖為基性、中基性為火山巖。

2.2 巖漿巖

五河鉆孔中發(fā)現(xiàn)的各種巖漿巖中Au元素平均含量（表5），與金礦形成較為密切的應(yīng)該為燕山期花崗閃長斑巖，其Au元素含量在所有巖漿巖中最高，且遠(yuǎn)高于地殼豐度及五河巖群豐淮礦區(qū)硫化物δ34S平均值為3.51‰，硤石山礦區(qū)為7.00‰，西坂子礦區(qū)為4.8‰，變化的范圍不大。

由表6可以看出，黃鐵礦的δ34S測(cè)定值大于方鉛礦，表明在成礦過程中硫化物結(jié)晶時(shí)，溶液中及溶液中已結(jié)晶硫化物間硫同位素已達(dá)到平衡分餾。各礦區(qū)礦石硫同位素δ34S平均值在3.51‰～7.0‰之間，平均4.76‰，各礦區(qū)硫同位素均值差別不大，說明本地區(qū)礦床的硫具有相似的來源。圍巖硫δ34S值1.2‰接近地幔硫的值，礦石硫化物中硫同位素δ34S值（均值4.76‰）大于地層硫同位素δ34S值，但是相差不大。

表4 西堌堆巖組主要變質(zhì)巖含金性統(tǒng)計(jì)表Table 4. Statistics of gold-bearing properties of major metamorphic rocks in the Xigudui Formation Complex

表5 五河地區(qū)鉆孔中巖漿巖類元素含量表Table 5. Contents of elements of magmatic rocks in boreholes in the Wuhe area

表6 以往五河地區(qū)硫同位素測(cè)試結(jié)果表Table 6. Previous test results of sulfur isotopes from the Wuhe area

五河地區(qū)硫同位素的分布特征顯示礦石與圍巖具有相近的δ34S值，一方面顯示其具有幔源硫的特征，另一方面說明礦石硫主要來源于圍巖，而偏高的硫可能反映了生物硫參與了循環(huán)過程。

2.4 鉛同位素

全面地收集了前人所測(cè)長淮、硤石山等礦區(qū)礦石、部分圍巖和巖體的鉛同位素資料，其中包括：桑寶梁（4件，1990）、涂蔭玖（7件，1992，1993）、董法先（15件，1995）、劉青（5件，2013）等。樣品測(cè)試數(shù)據(jù)（表5-2）投影在B.R.Doe和Zartman的207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和208Pb/204Pb-205Pb/204Pb圖解上如圖2-2：

一般地講，低μ值（小于9.58或9.74）（沈渭洲，1987據(jù)B.R.Doe，

J.S.Stacey和J.D.Kramers數(shù)據(jù)）的鉛來自于下部地殼或上地幔，或來自其他構(gòu)造單元中基本處于封閉的體系，礦床的形成一般與巖漿活動(dòng)有密切關(guān)系，而且在成礦過程中基本沒有受到地殼物質(zhì)的混染；高μ值的鉛（大于9.58或9.74）來自上地殼。

從表7中可以看出，蚌埠地區(qū)圍巖鉛同位素μ值集中在8.84～9.28之間，平均8.96；女山巖體鉛同位素μ值在9.50～9.51之間，平均9.51（據(jù)劉青等統(tǒng)計(jì)蚌埠地區(qū)花崗質(zhì)巖體鉛同位素平均μ值為9.18）；礦石鉛同位素μ值8.72～9.56之間，平均9.18，含量介于圍巖和女山巖體之間，且非常相近，低于上述標(biāo)準(zhǔn)值，說明礦石鉛來源于深部地殼或者上地幔，成礦作用與巖漿活動(dòng)有關(guān)。

在鉛同位素圖解（圖2）上，總體上礦石鉛與圍巖鉛具有相似的分布特征，表明兩者有同源性，成礦物質(zhì)可能部分來源于圍巖；對(duì)于礦石鉛與花崗巖的鉛分布類似這一現(xiàn)象可以用本區(qū)中生代花崗巖由五河巖群變基性巖熔融所形成（王安東，2012）的觀點(diǎn)來解釋。

圖2 蚌埠地區(qū)圍巖、巖體及礦石鉛同位素組成Figure 2. Pb isotope composition of wall rock, rock mass and ore in the Bengbu area

表7 五河地區(qū)礦石及圍巖鉛同位素組成表Table 7. Lead isotope composition in the ore and wall rock from the Wuhe area

在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖上圍巖鉛和礦石鉛投影落的范圍比較大，多數(shù)落在地幔和造山帶之間，部分靠近下地殼和上地殼，反映本地區(qū)鉛源的多源性；在208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解上，幾乎所有的值都落在下地殼和地幔之間，說明礦石鉛和圍巖鉛具有深源性的特點(diǎn)，成礦物質(zhì)可能來源于下地殼或者地幔。另外，在圖上也可以看出，各個(gè)礦區(qū)鉛同位素的分布非常相似，說明這些不同礦區(qū)具有相似的鉛來源，可能具有相同的成礦物質(zhì)來源與相同的成礦作用。

所以，五河地區(qū)鉛同位素分析結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)礦石、圍巖和巖體鉛同位素具有同源性，并且礦石鉛與圍巖鉛又具有深源性的特點(diǎn)，表明礦石鉛來源于圍巖，鉛的初始來源與地殼或下地幔有關(guān)。

2.5 稀土元素變化特征

根據(jù)以往研究資料（桑寶梁，1992；董法先，1995），硤石山金礦與長淮金礦中稀土元素測(cè)試結(jié)果說明了兩礦區(qū)的成礦特點(diǎn)的相同性，均表現(xiàn)出從圍巖-蝕變巖-礦體的比較系統(tǒng)的變化規(guī)律。長淮金礦從圍巖到礦體REE從147.31×10-6→111.97×10-6→70.43×10-6→1.85×10-6，δEu異常從0.82→1.06→1.22→1.40，即從銪虧損變化為高正異常。硤石山金礦區(qū)REE的演化也有類似的現(xiàn)象。

這種REE表現(xiàn)行為和演變特征及Eu由微虧型漸變?yōu)楦哒惓Ｐ停赡苁怯捎诔傻V熱流體在遷移（或運(yùn)移）過程中，從圍巖斜長石中淬取了一定量的REE，特別是Eu元素，與其他物質(zhì)一起進(jìn)入了含礦構(gòu)造帶中并賦存于礦石內(nèi)，從而造成了礦石中的Eu高正異常。

相關(guān)研究表明，金在巖石中有兩種賦存形式：一是親鐵、親銅、親鉀性，易活化的金；二是惰性、不易活化的金。易活化的金在地質(zhì)構(gòu)造事件過程中，熱液作用使其從巖石中活化、萃取出來被遷移，不易活化者難以釋放而殘留在原來巖石中。

綜上所述，礦石與圍巖中硫同位素、鉛同位素的相似性及稀土元素從圍巖到礦石的變化在金礦形成過程中圍巖某些組分遷移到了礦石內(nèi)，圍巖與礦石發(fā)生了物質(zhì)交換，其中可能有易活化金元素伴隨著這種遷移進(jìn)入含礦構(gòu)造帶，在適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)條件下富集沉淀形成金礦,也就是說五河地區(qū)金礦成礦物質(zhì)來源中有部分來自于圍巖。

3 金的遷移方式

區(qū)域變質(zhì)作用促使金活化轉(zhuǎn)移，使金元素預(yù)富集，為金礦形成奠定基礎(chǔ)，形成原始礦源層。

巖漿、構(gòu)造熱液活動(dòng)使地層中金元素再次集中。中生代本區(qū)進(jìn)入構(gòu)造-巖漿活化階段，印支期：華北板塊和揚(yáng)子板塊相互碰撞以及郯廬斷裂的成生發(fā)展，燕山期，由于巖漿作用及剪切帶構(gòu)造作用產(chǎn)生的熱液，除本身原有的成礦物質(zhì)外，還溶解了大量的圍巖中的成礦物質(zhì)，金元素再次集中。

成礦流體經(jīng)多次遷移，在一定溫度、壓力條件下，發(fā)生沉淀和富集形成具有工業(yè)價(jià)值的金礦體（床）。

金礦遷移方式可分為三個(gè)階段：初步聚集階段（預(yù)富集）-多次遷移階段（積累期）-集中階段（成礦期）。

鈦合金中硅元素曲線會(huì)隨時(shí)間、環(huán)境變化，多次分析后產(chǎn)生偏離，如果不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，則鈦合金中硅含量測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。在PDA-8000光電發(fā)射光譜儀進(jìn)行了更換增壓氣水量、維護(hù)激發(fā)臺(tái)、清掃聚光透鏡、更換泵油、描跡、更換標(biāo)準(zhǔn)化樣品、更換氬氣鋼瓶的工作后均需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，否則測(cè)定結(jié)果波動(dòng)很大。標(biāo)準(zhǔn)化分析后，檢查內(nèi)標(biāo)元素強(qiáng)度值和分析元素標(biāo)準(zhǔn)化校正系數(shù)α、β以及κ值，確認(rèn)與前值無太大變化。鈦基體選用Ti323.2 nm作為內(nèi)標(biāo)通道，用RTi11/29、BST-5A、BST-81三個(gè)標(biāo)樣進(jìn)行鈦合金標(biāo)準(zhǔn)化，確保分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

地層中金的豐度是生成金礦的主要條件之一，關(guān)健條件是金的活化、遷移。

綜上，金礦體的形成不是一種一次性完成的單階段過程，而是與構(gòu)造成生、發(fā)展、演化同步進(jìn)行的復(fù)雜過程，金的礦化可分為三個(gè)階段：

第一階段粗粒石英構(gòu)成厚度大的石英脈體充填于張扭性裂隙空間，出現(xiàn)弱黃鐵礦化和金礦化；

第二階段為主成礦期，壓扭性構(gòu)造韌-脆性變形，構(gòu)造動(dòng)力變質(zhì)巖發(fā)育，石英強(qiáng)烈?；c動(dòng)態(tài)重結(jié)晶，含金多金屬硫化物石英脈形成，并產(chǎn)生少量構(gòu)造蝕變巖型金礦化；

第三階段構(gòu)造脆性變形，晚期金屬硫化物、方解石、石英脈充填，微量金礦化。

4 成礦時(shí)代分析

五河地區(qū)金礦的成礦時(shí)代，前人曾采用傳統(tǒng)地質(zhì)事件序列分析方法和不同的同位素測(cè)年方法予以探索。

涂蔭玖根據(jù)在硤石山等地觀察到含礦脈體切割燕山期脈巖，而本身又被燕山晚期石英正長斑巖脈切割的地質(zhì)體交切關(guān)系，認(rèn)為硤石山金礦形成于燕山期。

董法先對(duì)采集硤石山、長淮金礦脈蝕變礦物絹云母以及綠泥石等用Rb-Sr等時(shí)線法做出的年齡分別為153.76±11.2Ma和109.03±4.4Ma。

邱瑞龍等（1999）對(duì)采自鳳陽上王莊、洼子陳地區(qū)、毛山金礦以及硤石山地區(qū)含礦石英脈脈壁的絹英片巖進(jìn)行K-Ar法測(cè)年，所得年齡為120～130Ma。

應(yīng)漢龍等（2 0 0 2）測(cè)得毛山金礦、西坂子（朱頂）金礦床第一階段晚期和第二階段的含金石英脈的石英40A r/39A r年齡范圍為113.4±0.4～118.3±0.5Ma，在誤差范圍內(nèi)與長淮金礦床蝕變礦物的Rb-Sr等時(shí)線年齡一致，但小于硤石山金礦床蝕變礦物的Rb-Sr等時(shí)線年齡。

合工大鄧宇峰（2016）近來對(duì)采自長淮金礦的礦石樣品進(jìn)行Re-Os（錸-鋨）同位素定年，其成礦年齡測(cè)定結(jié)果為134±19Ma。

南大倪培（2017）對(duì)采自河口鉛金礦的礦石樣品進(jìn)行熱液獨(dú)居石U-Pb年齡定年，其成礦年齡測(cè)定結(jié)果為160±1.8 Ma。而165-155Ma（Ar-Ar）間，太平洋板塊俯沖，郯廬斷裂帶處于擠壓走滑，存在一次構(gòu)造剪切熱事件（張?jiān)罉虻?008）。

結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)有關(guān)成礦作用時(shí)代的研究成果及上述定年結(jié)果，五河地區(qū)金礦成礦時(shí)代應(yīng)為多期次，綜合來看本區(qū)成礦年齡大致在110～160Ma之間，對(duì)應(yīng)于我國東部中生代大規(guī)模成礦作用的鼎盛時(shí)期。

5 成礦模式

通過總結(jié)前人資料，結(jié)合Bonnemasion M.曾提出含金韌性剪切帶成礦作用三階段模式及Richard H Sibson提出的斷層閥成礦模式，將五河地區(qū)金礦成礦作用劃分為三個(gè)階段：

（1）早期階段：韌性剪切帶形成，帶內(nèi)巖石發(fā)生糜棱巖化和強(qiáng)烈片理化，為熱液活動(dòng)提供了通道。熱液作用使帶內(nèi)巖石遭受了強(qiáng)烈蝕變，并在剪切帶中心部位形成強(qiáng)硅化帶。該階段為不可見金，含于硫化物晶格內(nèi)，相當(dāng)于黃鐵礦-石英階段。這一階段溫度最高，約350℃。

（2）中期階段：是區(qū)內(nèi)金礦形成最主要的階段，剪切作用由韌性變形向脆性變形轉(zhuǎn)變，形成脆性裂隙及各種充填脈，是剪切帶內(nèi)物質(zhì)調(diào)整及含金硫化物富集階段。隨著剪切作用的進(jìn)行，礦物遭受壓碎作用，形成糖粒狀石英，它是金礦物的有利儲(chǔ)集體。該階段的熱液含有Cu、Pb、Zn等元素，熱液作用導(dǎo)致早期含金硫化物分解，金在有利部位富集為可見金，粒度在1～100μm，其銀含量一般很低，小于15%。相當(dāng)于石英-黃鐵礦階段和石英-多金屬硫化物階段，該階段溫度低于上一階段。

（3）晚期階段為脆性變形階段，形成大量張性裂隙。前面階段形成的礦化發(fā)生原位重新活化。晚期階段的成礦溶液富Cu、Pb、Ag等，形成脈狀鉛鋅礦，少量金。隨著溫度的降低成礦作用逐漸進(jìn)入尾聲，晚期裂隙充填碳酸鹽脈，方解石中流體包裹體溫度約120℃左右，相當(dāng)于石英-多金屬硫化物階段和石英-碳酸鹽階段。我們所總結(jié)的構(gòu)造破碎蝕變巖-石英脈型多金屬礦就是形成于此階段，只有少量金礦化，主要是多金屬硫化物。

斷層閥模式

破裂前，流體聚集于發(fā)震區(qū)以下，頂部為不滲透區(qū)，使得流體壓力不斷增加，一旦流體壓力大于覆靜巖壓力，位于發(fā)震區(qū)底部的斷層在剪應(yīng)力作用下發(fā)生破裂，破裂面向上延伸進(jìn)入脆性區(qū)，產(chǎn)生張性斷裂滲透區(qū)，相應(yīng)深部斷層上的剪應(yīng)力大幅減小，斷層破裂后，深部的流體沿著破裂面及其旁側(cè)的次生破裂區(qū)釋放，流體壓力的實(shí)然釋放會(huì)引起流體內(nèi)的成礦物質(zhì)沉淀，成物質(zhì)沉淀后封閉破裂區(qū)，使得深部流體不斷聚集，再次引起破裂，進(jìn)入下一次循環(huán)。