程南南 石夢巖 侯泉林 潘結(jié)南 何苗 閆方超

1. 河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，焦作 4540032. 自然資源部深地動力學(xué)重點(diǎn)實驗室，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 1000373. 中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049

在金礦成礦系統(tǒng)研究中，構(gòu)造作用一直被認(rèn)為是重要的控制因素，對構(gòu)造與成礦關(guān)系的理解是揭示金礦形成機(jī)制的核心之一，也是找礦的關(guān)鍵所在。作為一種重要的構(gòu)造變形方式，剪切帶廣泛發(fā)育于各類構(gòu)造環(huán)境中。剪切帶通常為區(qū)域構(gòu)造薄弱帶，其內(nèi)巖漿活動、變質(zhì)作用及流體活動相對集中，常作為含礦熱液運(yùn)移的主要通道。剪切帶不僅能為流體的遷移提供有利的空間和通道(導(dǎo)礦構(gòu)造)，還能驅(qū)使成礦物質(zhì)活化遷移，在有利部位(容礦構(gòu)造)富集成礦，具有非常好的成礦前景(Spencer and Welty，1986；Robert and Kelly，1987；鄧軍等，1998；張連昌等，1999；劉忠明，2001；路彥明等，2008；劉晶晶等，2013；劉俊來，2017)。世界上許多金礦直接產(chǎn)在剪切帶中(如加拿大Val-d’Or礦區(qū)，Boullier and Robert，1992；津巴布韋Renco礦區(qū)，Kolb，2008)，或明顯地受到與剪切帶相關(guān)的次級構(gòu)造的控制(如澳大利亞Darlot礦區(qū)，Kenworthy and Hagemann，2007；中國膠東玲瓏礦區(qū)，程南南等，2018)。這種成因機(jī)制與控礦因素都與剪切帶密切相關(guān)的金礦，稱為剪切帶型金礦。深入研究剪切帶與金礦的成因關(guān)系，尤其是精確厘定控礦剪切帶的活動時代，可為探討剪切帶型金礦成因提供關(guān)鍵的時限約束，并且對礦床成礦模式的建立具有至關(guān)重要的意義。

作為中國典型的剪切帶型金礦產(chǎn)地，膠東地區(qū)已發(fā)現(xiàn)金礦床150余處，探明的黃金資源儲量超過4000t，約占全國的1/3，是我國最重要的金礦集區(qū)(楊立強(qiáng)等，2014)。對區(qū)內(nèi)金礦床進(jìn)行的大量礦石礦物定年工作揭示其成礦時代主要集中在120±10Ma(張連昌等，2002；Lietal.，2003；李厚民等，2003；胡芳芳等，2006；薛建玲等，2019；Saietal.，2020)，對應(yīng)于中國東部構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折、巖石圈大規(guī)模減薄、克拉通破壞的高峰，成礦作用處于同一構(gòu)造-巖漿-流體-成礦系統(tǒng)(朱日祥等，2015)。盡管前人對膠東金礦進(jìn)行了大量礦床地質(zhì)、成礦時代、成礦流體與成礦物質(zhì)來源等方面的研究工作，也取得了豐碩成果，但對于剪切帶活動如何精細(xì)控制金礦的形成過程，尤其是控礦剪切帶活動時代與成礦時代的關(guān)系研究，尚顯薄弱。而對金礦區(qū)詳細(xì)的構(gòu)造解析、礦脈內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及流體包裹體和數(shù)值模擬研究表明，剪切帶中脆性變形活動對金礦體的形成具有直接影響(李曉峰等，2007；Wenetal.，2015；衛(wèi)清等，2015；程南南等，2018；Chengetal., 2019)。因此精確厘定膠東地區(qū)控礦剪切帶的脆性變形時代，對于深入理解剪切帶型金礦的成礦過程和成礦機(jī)理具有重要意義。

近年來，部分學(xué)者對膠東地區(qū)控礦剪切帶的韌性變形時代進(jìn)行了40Ar-39Ar定年研究(圖1)，結(jié)果表明其時代主要集中在133.9±1.5Ma～123.2±1.5Ma(張宏遠(yuǎn)等，2006；Charlesetal.，2013；Nietal.，2016)。Charlesetal.(2013)對招平剪切帶南段的脆性變形時代也進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其時代為128.2±1.4Ma～127.7±1.3Ma。盡管這一結(jié)果初步顯示剪切帶脆性變形與成礦活動密切相關(guān)，但因該采樣點(diǎn)與相關(guān)金礦床相距甚遠(yuǎn)，且研究結(jié)果僅針對招平剪切帶南段，在膠東地區(qū)尚缺乏對金礦區(qū)控礦剪切帶脆性變形時代的系統(tǒng)研究。為了深入理解剪切帶與金礦床的成因關(guān)系，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，選擇膠東地區(qū)焦家、玲瓏、鄧格莊、乳山這四個金礦，對礦區(qū)內(nèi)控礦剪切帶中斷層泥進(jìn)行白云母40Ar-39Ar定年研究，通過系統(tǒng)對比膠東各礦區(qū)控礦剪切帶變形時代、巖體侵位時代和成礦時代，并結(jié)合相關(guān)剪切帶活動特征和金礦體產(chǎn)出特征，對剪切帶活動與金礦成因關(guān)系進(jìn)行了深入探討，為進(jìn)一步揭示膠東金礦的成礦機(jī)理提供新的約束。

圖1 膠東地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)楊立強(qiáng)等，2014)圖中黑框內(nèi)紅色字體：剪切帶韌性變形時代；藍(lán)色字體：剪切帶脆性變形時代. 數(shù)據(jù)來源：焦家和招平剪切帶據(jù)Charles et al.，2013；五蓮剪切帶據(jù)Ni et al.，2016；牟平-乳山和海陽-石島剪切帶據(jù)張宏遠(yuǎn)等，2006Fig.1 Geological map of Jiaodong Peninsula (after Yang et al.，2014)Red words in the black box: ductile deformation age of shear zones; blue words: brittle deformation age of shear zones. Ar-Ar data source: Jiaojia and Zhaopign shear zones from Charles et al., 2013; Wulian shear zone from Ni et al., 2016; Muping-Rushan and Haiyang-Shidao shear zones from Zhang et al., 2006

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

膠東地區(qū)在大地構(gòu)造位置上處于華北克拉通東南緣、郯廬斷裂帶以東、太平洋板塊西部、蘇魯超高壓變質(zhì)帶北部區(qū)域(圖1)，主要包括北部的膠北隆起、中部的膠萊盆地和東部的蘇魯高壓-超高壓變質(zhì)帶(Wenetal.，2015；朱日祥等，2015)。其中，膠北隆起主要出露前寒武紀(jì)基底巖石和大量中生代侵入巖，賦存了膠東地區(qū)90%以上的金礦床。前寒武紀(jì)基底包括太古界膠東群變質(zhì)火山沉積巖和英云閃長巖-奧長花崗巖-花崗閃長巖(TTG)片麻巖，下元古界荊山群、粉子山群和芝罘群中高級變質(zhì)巖，以及上元古界蓬萊群沉積巖(楊忠芳等，1998)；侵入巖則為大面積出露的中生代玲瓏花崗質(zhì)巖體、郭家?guī)X花崗質(zhì)巖體(關(guān)康等，1998；Lietal.，2003；胡芳芳等，2007；林博磊和李碧樂，2013；李洪奎等，2017)。在金礦區(qū)還發(fā)育大量白堊紀(jì)中-基性脈巖(煌斑巖、輝綠巖、細(xì)晶閃長巖、閃長玢巖等)(胡芳芳，2006；Caietal.，2013；)。膠萊盆地主要發(fā)育中生代火山巖，包括青山組和王氏組中酸性火山巖-火山碎屑巖(楊忠芳等，1998)。蘇魯高壓-超高壓變質(zhì)帶以新元古代花崗片麻巖和中生代花崗巖(昆崳山、三佛山、偉德山和嶗山巖體等)為主(郭敬輝等，2005；胡芳芳等，2007；Gossetal.，2010；于學(xué)峰等，2012)，還發(fā)育大量榴輝巖包體、斜長角閃巖和少量超基性巖(許志琴等，2003)。

圖2 膠東地區(qū)控礦剪切帶顯微變形特征(正交偏光下)(a、b)石英顆粒邊界遷移重結(jié)晶；(c)鉀長石邊部蠕英結(jié)構(gòu)；(d、e)石英亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶；(f、g)斜長石機(jī)械雙晶及晶紋彎折；(h)石英波狀消光和碎裂結(jié)構(gòu)；(i)斜長石晶內(nèi)裂隙；(a、d、f)焦家剪切帶；(b、e、g、h)招平剪切帶：(c、i)牟乳剪切帶. Kfs-鉀長石；Pl-斜長石；Qtz-石英；Ser-絹云母Fig.2 Micro-structural deformation characteristics of ore-controlling shear zones in Jiaodong Peninsula (under cross-polarized light)(a, b) grain boundary migration recrystallization in quartz; (c) myrmekitic texture in K-feldspar; (d, e) subgrain rotation recrystallization in quartz; (f, g) deformation twins and bending in Plagioclase; (h) wave extinction and cataclastic texture in quartz; (i) intracrystalline fractures in plagioclase; (a, d, f) Jiaojia shear zone; (b, e, g, h) Zhaoping shear zone; (c, i) Muru shear zone. Kfs-K-feldspar; Pl-plagioclase; Qtz-quartz; Ser-sericite

1.2 控礦剪切帶特征

膠東地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要包括EW、NE-NNE、NW-NNW向構(gòu)造系統(tǒng)。其中NE-NNE向構(gòu)造是區(qū)內(nèi)最主要的控礦構(gòu)造，前人研究多認(rèn)為其為郯廬斷裂帶的次級斷裂，與中生代古太平洋Izanaji板塊的俯沖、回轉(zhuǎn)和后撤有關(guān)(Zhuetal.，2010；楊立強(qiáng)等，2014；朱日祥等，2015)。NE-NNE向構(gòu)造以約35km的間隔彼此平行分布于膠東半島，自西向東分別是三山島、焦家、招平、棲霞、桃村、牟平-即墨、五蓮-青島-煙臺、海陽-青島、牟平-乳山(簡稱牟乳)、威海、榮成和海陽-石島等剪切帶(圖1)，膠東地區(qū)幾乎所有的金礦床都集中在這些剪切帶上。已有的研究表明，這些剪切帶主要活動于晚侏羅世-早白堊世，成礦前為左行走滑擠壓剪切，成礦期轉(zhuǎn)換為右行走滑拉伸，與區(qū)域分布的巖漿巖一起組成變質(zhì)核雜巖構(gòu)造體系(張宏遠(yuǎn)等，2006；林少澤等，2013；楊立強(qiáng)等，2014；呂古賢等，2016；夏增明等，2016；倪金龍等，2019)。

膠東地區(qū)控礦剪切帶總體走向NE-NNE，呈弧形彎曲延伸，由北向南延伸數(shù)百千米，局部向E或向W偏轉(zhuǎn)；傾向NW或SE，傾角一般30°～50°，接近地表傾角變陡(～80°)，呈現(xiàn)出“上陡下緩”的鏟式特征。剪切帶內(nèi)普遍發(fā)育S-C組構(gòu)、不對稱旋轉(zhuǎn)碎斑、礦物拉伸線理、剪切條帶、多米諾構(gòu)造、擦痕、階步等構(gòu)造現(xiàn)象，韌性和脆性變形特征共同指示了NW-SE向的伸展活動(林少澤等，2013；呂古賢等，2016；夏增明等，2016；Chengetal.，2019)。剪切帶糜棱巖中高溫變形和低溫變形組構(gòu)出現(xiàn)疊加特征(圖2)。其中，高溫變形(500～600℃)表現(xiàn)為石英發(fā)育顆粒邊界遷移重結(jié)晶(圖2a, b)，鉀長石邊部出現(xiàn)蠕英結(jié)構(gòu)(圖2c)；中溫變形(400～500℃)表現(xiàn)為石英亞顆粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶(圖2d, e)，斜長石發(fā)育機(jī)械雙晶并出現(xiàn)晶紋彎折(圖2f, g)；低溫變形(<400℃)表現(xiàn)為石英波狀消光，普遍發(fā)育晶內(nèi)裂隙及碎裂結(jié)構(gòu)(圖2h, i)。對糜棱巖中石英進(jìn)行的EBSD組構(gòu)分析也顯示滑移系疊加現(xiàn)象(李瑞紅等，2014；Chengetal.，2019)。這些特征顯示，膠東地區(qū)控礦剪切帶經(jīng)歷了遞進(jìn)變形過程，初始發(fā)育在中地殼層次(15～20km，500～600℃)，之后逐漸被抬升剝露到達(dá)地表淺層。

圖3 膠東蝕變巖型金礦礦體分布剖面圖(a)焦家金礦；(b)三山島金礦Fig.3 Profiles of orebody distribution in Jiaodong Peninsula(a) Jiaojia gold deposit; (b) Sanshandao gold deposit

圖4 膠東蝕變巖型金礦手標(biāo)本和反射光照片(a)角礫狀礦體；(b)條帶狀礦體；(c)浸染狀礦體；(d)碎裂狀黃鐵礦和裂隙金；(e)黃鐵礦中包裹金；(f)方鉛礦內(nèi)包裹金；(a、b、d、e)三山島金礦；(c、f)焦家金礦. Au-金礦物；Ccp-黃銅礦；Gn-方鉛礦；Py-黃鐵礦；Sp-閃鋅礦Fig.4 Photos in hand specimen and reflected light of altered rock type gold deposits, Jiaodong Peninsula(a) breccia orebody; (b) banded orebody; (c) disseminated orebody; (d) cataclastic pyrite and fissure-filling gold; (e) gold inclusion in pyrite; (f) gold inclusion in sphalerite; (a, b, d, e) Sanshandao gold deposit; (c, f) Jiaojia gold deposit. Au-gold grains; Ccp-chalcopyrite; Gn-galena; Py-pyrite; Sp-sphalerite

1.3 礦床地質(zhì)特征

膠東地區(qū)自西向東有三個成礦帶，分別為招遠(yuǎn)-萊州成礦帶、蓬萊-棲霞成礦帶和牟平-乳山成礦帶，其間多以侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)火山-沉積盆地相隔。膠東金礦礦化類型有蝕變巖型、石英脈型、蝕變礫巖型和多金屬硫化物型，其中以前兩種最為重要(范宏瑞等，2005；楊立強(qiáng)等，2014)。

1.3.1 蝕變巖型金礦床

蝕變巖型金礦主要分布在三山島、焦家、新城、大尹格莊等礦區(qū)(圖1)，礦體分布和形態(tài)都嚴(yán)格受到剪切帶的控制。平面上，剪切帶沿走向常呈舒緩波狀展布，礦體主要賦存在剪切帶抑制性轉(zhuǎn)彎部位以及斷裂交叉部位；剖面上，剪切帶常表現(xiàn)出上陡下緩的“鏟式”特點(diǎn)，沿傾向常出現(xiàn)陡緩相間的變化規(guī)律，礦體主要賦存在傾角變化的平緩部位以及陡-緩轉(zhuǎn)折部位(程南南等，2018)。在賦存蝕變巖型礦體的剪切帶內(nèi)，均發(fā)育一條較平直光滑的主剪切面，礦體主要產(chǎn)于主剪切面的下盤(圖3)。從主剪切面向下盤外側(cè)，蝕變和變形具有較好的分帶現(xiàn)象，依次為主礦體帶、黃鐵絹英巖帶、黃鐵絹英巖化花崗巖帶、鉀化花崗巖帶。在蝕變帶邊部常發(fā)育石英脈型礦體(圖3)，對這些脈體和主剪切帶的產(chǎn)狀分析發(fā)現(xiàn)，脈體主要屬于R、T和R′破裂，為張性、張剪性破裂(程南南等，2018)。蝕變巖型礦體多以角礫狀(圖4a)或浸染狀(圖4c)礦化為特征，部分可見條帶狀或揉皺狀構(gòu)造(圖4b)。礦石礦物中黃鐵礦是最主要的載金礦物，普遍發(fā)生強(qiáng)烈碎裂巖化(圖4d)，以半自形或他形分布于蝕變巖裂隙中，部分呈微細(xì)浸染狀與黃銅礦、金礦物零星分布于方鉛礦內(nèi)部(圖4f)。金礦物主要以單顆粒形式賦存于黃鐵礦內(nèi)部或晶間，具有明顯的金黃色反射色、高反射率、均質(zhì)性和低硬度等特征(圖4d-f)。金礦物賦存狀態(tài)有包裹金和裂隙金兩種，包裹金的金礦物呈橢圓狀或不規(guī)則粒狀被包裹于黃鐵礦或閃鋅礦內(nèi)部(圖4e, f)，部分金顆粒邊界平直，可能為黃鐵礦內(nèi)部早期裂隙愈合位置(圖4e)；裂隙金的金礦物以他形粒狀賦存于黃鐵礦裂隙處(圖4d)。

圖5 膠東石英脈型金礦床地質(zhì)簡圖(a)玲瓏金礦(據(jù)Yang et al.，2014)；(b)鄧格莊金礦(據(jù)Cheng et al.，2019)；(c)乳山金礦(據(jù)Cheng et al.，2019)Fig.5 Geological sketch maps of quartz vein type gold deposits in Jiaodong Peninsula(a) Linglong gold deposit (after Yang et al., 2014); (b) Denggezhuang gold deposit (after Cheng et al., 2019); (c) Rushan gold deposit (after Cheng et al., 2019)

圖6 膠東石英脈型金礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)(a-c)石英脈中破裂-愈合構(gòu)造；(d、e)石英纖維垂直脈壁或大角度相交；(f)脈體內(nèi)部穿插多期細(xì)脈；(g)自形-半自形黃鐵礦；(h)黃鐵礦中包裹金；(i)黃鐵礦中裂隙金.(a、d)乳山金礦；(b、e、h)鄧格莊金礦；(c、f、i)英格莊金礦；(g)玲瓏金礦Fig.6 Internal micro-textures of quartz vein type gold deposits in Jiaodong Peninsula(a-c) crack-seal structure in quartz veins; (d, e) quartz fibers intersecting perpendicular to the vein wall or at large angles; (f) veins interspersed with multiphase veinlets; (g) idiomorphic-hypidiomorphic pyrite; (h) gold inclusion in pyrite; (i) fissure-filling gold in pyrite. (a, d) Rushan gold deposit; (b, e, h) Denggezhuang gold deposit; (c, f, i) Yinggezhuang gold deposit; (g) Linglong gold deposit

1.3.2 石英脈型金礦床

石英脈型金礦主要分布在玲瓏、臺上、乳山、鄧格莊、英格莊等礦區(qū)(圖1)。金礦脈主要產(chǎn)于脆-韌性剪切帶的次級破裂中，呈似透鏡狀、豆莢狀成群產(chǎn)出；規(guī)模大小不等，多呈雁行排列；形態(tài)簡單，多數(shù)呈單脈產(chǎn)出，傾角一般較陡(圖5)。對這些脈體和主剪切帶的產(chǎn)狀分析發(fā)現(xiàn)，脈體主要屬于R、T和R′破裂，為張性、張剪性破裂(程南南等，2018；Chengetal.， 2019)。石英脈中常見破裂-愈合構(gòu)造， 表現(xiàn)為石英與硫化物呈互層狀或條帶狀產(chǎn)出，代表周期性流體脈動事件(圖6a-c)；顯微結(jié)構(gòu)顯示石英纖維多與脈壁垂直或大角度(60°～70°)相交，暗示脈體形成于張性或張剪性環(huán)境(圖6d, e)；同時脈體內(nèi)部穿插多期細(xì)脈，并伴隨強(qiáng)烈碎裂巖化，說明脈體形成過程中經(jīng)歷了多期流體-構(gòu)造事件(圖6f)。礦體多以致密塊狀、條帶狀構(gòu)造為主，礦石礦物中黃鐵礦是主要的載金礦物，通常呈自形或半自形碎裂狀沿石英裂隙分布(圖6g-i)。金礦物數(shù)量及反射色和反射率明顯低于蝕變巖型金礦，賦存狀態(tài)以包裹金和裂隙金為主(圖6h, i)。

表1 膠東各金礦區(qū)剪切帶斷層泥中白云母40Ar/39Ar階段升溫測年數(shù)據(jù)

續(xù)表1

2 白云母40Ar-39Ar年代學(xué)研究

2.1 樣品測試方法

本文用于40Ar-39Ar定年的白云母樣品主要采自膠東金礦區(qū)井下露頭處的斷層泥中(采樣位置見圖1、圖3和圖5)。其中，樣品0813采自焦家礦區(qū)焦家剪切帶(采樣位置見圖3a)，樣品0910采自玲瓏礦區(qū)玲瓏剪切帶(招平剪切帶的分支，采樣位置見圖5a)，樣品1000和1005采自鄧格莊礦區(qū)牟乳剪切帶(采樣位置見圖5b)，樣品1015采自乳山礦區(qū)牟乳剪切帶(采樣位置見圖5c)。采集的樣品經(jīng)破碎、水漂、過篩、磁選、比重液分選等步驟分選出白云母樣品，最后在雙目鏡下手工挑選。40Ar-39Ar定年工作在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所Ar-Ar法定年實驗室進(jìn)行。選純的白云母(純度>99%)用超聲波清洗。清洗后的樣品被封進(jìn)石英瓶中送核反應(yīng)堆接受中子照射。照射工作在中國原子能科學(xué)研究院的“游泳池堆”中進(jìn)行，使用B4孔道，中子流密度約為2.65×1013n·cm-2S-1。照射總時間為1440min，積分中子通量為2.29×1018n·cm-2；同期接受中子照射的還有用做監(jiān)控樣的標(biāo)準(zhǔn)樣：ZBH-25黑云母標(biāo)樣，其標(biāo)準(zhǔn)年齡為132.7±1.2Ma，K含量為7.6%。

圖7 膠東各金礦區(qū)剪切帶斷層泥中白云母40Ar/39Ar坪年齡圖和反等時線年齡圖(a、b)焦家金礦區(qū)；(c、d)玲瓏金礦區(qū)；(e-h)鄧格莊金礦區(qū)；(i、j)乳山金礦區(qū)Fig.7 40Ar/39Ar age spectrum and inverse isochron for muscovite from fault gouge of shear zones in typical gold deposits, Jiaodong Peninsula(a, b) Jiaojia gold deposit; (c, d) Linglong gold deposit; (e-h) Denggezhuang gold deposit; (i, j) Rushan gold deposit

樣品的階段升溫加熱使用石墨爐，每一個階段加熱10min，凈化20min。質(zhì)譜分析是在多接收稀有氣體質(zhì)譜儀Helix MC上進(jìn)行的，每個峰值均采集20組數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)在回歸到時間零點(diǎn)值后再進(jìn)行質(zhì)量歧視校正、大氣氬校正、空白校正和干擾元素同位素校正。中子照射過程中所產(chǎn)生的干擾同位素校正系數(shù)通過分析照射過的K2SO4和CaF2來獲得，其值為：(36Ar/37Aro)Ca=0.0002398，(40Ar/39Ar)K=0.004782，(39Ar/37Aro)Ca=0.000806。37Ar經(jīng)過放射性衰變校正；40K衰變常數(shù)λ=5.543×10-10y-1；用ArArCALC程序計算坪年齡及正、反等時線；坪年齡誤差以2(給出。詳細(xì)實驗流程見文獻(xiàn)(陳文等，2006；張彥等，2006)。

2.2 測試結(jié)果

膠東地區(qū)控礦剪切帶斷層泥中的5個白云母升溫階段測年數(shù)據(jù)見表1，相應(yīng)的坪年齡譜和反等時線年齡譜見圖7。在500～1400℃溫度范圍內(nèi)，對各白云母樣品進(jìn)行不同階段的釋熱分析。其中，焦家剪切帶焦家礦區(qū)的白云母樣品在600～1400℃獲得坪年齡為110.30±1.50Ma(MSWD=22.5)(圖7a)，對應(yīng)的39Ar釋放量為83.53%。相應(yīng)的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等時線年齡為111.22±3.22Ma(MSWD=25.86)(圖7b)，40Ar/36Ar初始值為265.3±95.9。招平剪切帶玲瓏礦區(qū)的白云母樣品在600～1200℃獲得坪年齡為122.82±1.74Ma(MSWD=46.23)(圖7c)，對應(yīng)的39Ar釋放量為95.67%。相應(yīng)的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等時線年齡為120.64±2.53Ma(MSWD=29.16)(圖7d)，40Ar/36Ar初始值為419.6±114.4。牟乳剪切帶鄧格莊礦區(qū)兩個白云母樣品分別在550～1400℃和500～1400℃獲得坪年齡為115.81±1.35Ma(MSWD=5.70)和116.99±1.24Ma(MSWD=0.55)(圖7e, g)，對應(yīng)的39Ar釋放量分別為77.63%和39.19%。相應(yīng)的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等時線年齡分別為115.63±3.05Ma(MSWD=6.48)和116.64±2.47Ma(MSWD=0.66)(圖7f, h)，40Ar/36Ar初始值分別為302.0±101.8和300.3±29.5。牟乳剪切帶乳山礦區(qū)的白云母樣品在520～1400℃獲得坪年齡為119.62±1.20Ma(MSWD=1.82)(圖7i)，對應(yīng)的39Ar釋放量為63.36%。相應(yīng)的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等時線年齡為119.69±1.34Ma(MSWD=2.10)(圖7j)，40Ar/36Ar初始值為291.8±27.8。

3 討論

3.1 白云母年齡可靠性

斷層泥中自生黏土礦物(如白云母、伊利石等)的K-Ar或40Ar-39Ar定年是測定剪切帶脆性活動時代的常用方法(Hainesetal.，2016；Tanner and Brandes，2019)。本文主要采用白云母40Ar-39Ar法進(jìn)行剪切帶脆性變形時代的測定。測試結(jié)果(圖7)顯示，膠東各金礦區(qū)斷層泥中40Ar/39Ar坪年齡和39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等時線年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致，由反等時線獲得的這些白云母樣品的40Ar/36Ar初始值與現(xiàn)代大氣氬同位素比值(298.56±0.31；Leeetal.，2006)在誤差范圍內(nèi)一致，表明白云母形成時沒有捕獲過剩氬。因此，5個白云母樣品的坪年齡可以代表控礦剪切帶的脆性變形時代。

值得注意的是，膠東地區(qū)控礦剪切帶大都經(jīng)歷了從高溫(500～600℃)到中溫(400～500℃)再到低溫(<400℃)的遞進(jìn)變形過程(圖2)，而白云母40Ar-39Ar體系的封閉溫度為350±50℃(向必偉等，2007)，因此樣品中的白云母在剪切帶變形過程中必然經(jīng)歷了同位素的重置，用這類白云母測得的年齡能夠反映其脆性變形時代。此外，在膠東蝕變巖型金礦區(qū)，如焦家金礦，控礦剪切帶的脆性活動時代是110.3±1.5Ma，明顯晚于脈型金礦區(qū)(玲瓏、鄧格莊和乳山金礦區(qū))的脆性活動時代(128.2±1.4Ma～115.8±1.4Ma)(圖7)。盡管前人研究指出膠東地區(qū)成礦作用近于同時形成(120±10Ma；范宏瑞等，2005)，且脈型和蝕變巖型礦化具有統(tǒng)一的成礦機(jī)理(Chengetal., 2019)，但其詳細(xì)成礦過程仍有區(qū)別，這可能是導(dǎo)致二者脆性變形時代存在差別的主要原因。在蝕變巖型金礦區(qū)，礦體位于主剪切帶中，由于遭受強(qiáng)烈的碎裂巖化和流體活動，晚期疊加的多期脆性變形造成白云母早期同位素體系發(fā)生改變，可能記錄最晚一期的剪切活動。而脈型礦化中金礦脈主要位于次級破裂處，脈體中破裂發(fā)育稀疏，愈合后不易遭受后期疊加改造，因此白云母同位素體系沒有受到較大程度干擾，主要記錄了韌性或脆-韌性變形期間的剪切活動。

圖8 膠東金礦區(qū)巖體-構(gòu)造-成礦時代統(tǒng)計

3.2 剪切帶變形時代與成巖-成礦時代對比

3.2.1 焦家金礦區(qū)

焦家金礦產(chǎn)于玲瓏巖體與太古界膠東群角閃巖接觸部位的焦家剪切帶中，其北部緊鄰郭家?guī)X巖體。玲瓏巖體主要形成于160～142Ma(胡芳芳等，2007；于學(xué)峰等，2012；林博磊和李碧樂，2013)，在130～124Ma期間被郭家?guī)X巖體侵入(關(guān)康等，1998；Lietal.，2003；胡芳芳等，2007；李洪奎等，2017)。研究者對金礦體開展了精細(xì)的定年工作，得到的成礦時代主要為120.5～119.2Ma(Lietal.，2003)。對焦家剪切帶進(jìn)行的構(gòu)造年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，剪切帶韌性變形時代為124.1±1.8Ma～123.2±1.5Ma(Charlesetal.，2013)。本文對焦家礦區(qū)斷層泥進(jìn)行的40Ar-39Ar定年得到的控礦剪切帶脆性變形時代為110.3±1.50Ma。綜合這些巖體-構(gòu)造-成礦時代數(shù)據(jù)(圖8a)可以看出，焦家金礦形成前經(jīng)歷了多期巖體侵位事件。其中成礦時代與玲瓏巖體侵位時代相差較遠(yuǎn)，而與郭家?guī)X巖體侵位時間相近。根據(jù)這些年齡特征，并結(jié)合金礦的成礦深度與花崗巖的就位深度，宋明春等(2010，2014)認(rèn)為盡管焦家金礦直接產(chǎn)于玲瓏巖體中，但成礦流體活動與之沒有必然聯(lián)系。而穩(wěn)定同位素研究表明，礦石、蝕變礦物和黃鐵礦的Sr和S同位素值與玲瓏巖體和郭家?guī)X巖體均有較大范圍重疊，表明金礦與賦礦圍巖具有繼承關(guān)系，成礦物質(zhì)來源可能具有多源性(范宏瑞等，2005；胡芳芳，2006；楊立強(qiáng)等，2014)。同時，對比焦家礦區(qū)成礦時代與剪切帶變形時代可以看出，剪切帶脆性變形時代(110.3±1.50Ma)明顯晚于韌性變形時代(124.1±1.8Ma～123.2±1.5Ma)和金礦成礦時代(120.5～119.2Ma)，可能代表了成礦期后強(qiáng)烈的構(gòu)造疊加。結(jié)合控礦剪切帶活動特征(圖2)以及流體包裹體和數(shù)值模擬計算，本文認(rèn)為剪切帶早期的韌性變形可能為成礦物質(zhì)與成礦流體提供了有利的運(yùn)移通道，而在晚期逐漸抬升到地殼淺部過程中，強(qiáng)烈脆性變形所產(chǎn)生的脆性破裂在斷層閥行為控制下會發(fā)生周期性破裂愈合，期間流體壓力突然降低從而造成流體閃蒸和金的沉淀(Sibsonetal.，1988；張祖青等，2007；Weatherley and Henley，2013；Wenetal.，2015；程南南等，2018；Chengetal.，2019)。剪切帶從韌性區(qū)抬升到脆-韌性區(qū)時，由于應(yīng)變速率加快，脆性破裂發(fā)育并經(jīng)過多期破裂-愈合-充填過程，形成石英脈型礦化；而到地殼淺部后巖石發(fā)生強(qiáng)烈碎裂化，同時流體與圍巖發(fā)生強(qiáng)烈水巖反應(yīng)，最終導(dǎo)致焦家金礦區(qū)蝕變巖型礦化的形成。而隨著剪切帶的隆升剝蝕，晚期疊加多期次的脆性變形，脈型與蝕變巖型礦化出現(xiàn)在同一構(gòu)造部位，并導(dǎo)致白云母體系發(fā)生改變，最終記錄了最晚一期的脆性變形活動。

3.2.2 玲瓏金礦區(qū)

玲瓏金礦主要賦存于玲瓏巖體中(圖5a)，成礦作用受控于招平剪切帶。Yang and Zhou(2001)對金礦體中的黃鐵礦進(jìn)行Rb-Sr測年得到的成礦年齡為123.0±4.2Ma～122.7±3.3Ma。對招平剪切帶糜棱巖中變形角閃石、黑云母和白云母以及斷層面自生白云母進(jìn)行的構(gòu)造年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，剪切帶韌性和脆性變形時代分別為134±1.5Ma和128.2±1.4Ma～127.7±1.3Ma(Charlesetal.，2013)。而本文研究得到的該礦區(qū)控礦剪切帶脆性變形時代為122.8±1.7Ma，稍晚于上述研究的脆性變形時代。綜合這些巖體-構(gòu)造-成礦時代數(shù)據(jù)(圖8b)可以看出，玲瓏金礦在成礦前及成礦期經(jīng)歷了多期巖體侵位事件。金礦床穩(wěn)定同位素研究顯示載金黃鐵礦的S同位素值與玲瓏巖體、郭家?guī)X巖體及前寒武紀(jì)變質(zhì)巖石均有較大范圍重疊，表明成礦物質(zhì)具有多源性(侯明蘭等，2006；楊立強(qiáng)等，2014)。此外，玲瓏金礦床在時空上與區(qū)域分布的中-基性脈巖(122～119Ma和110～102Ma)表現(xiàn)出密切的聯(lián)系(圖5a)，這些脈巖可提供部分成礦物質(zhì)(Yang and Zhou，2001；Caietal.，2013；楊立強(qiáng)等，2014；Wenetal.，2015)。同時招平剪切帶的脆性活動時代(128.2±1.4Ma～122.8±1.7Ma)要稍晚于韌性變形時代(134±1.5Ma)，并與成礦時代(123.0±4.2～122.7±3.3Ma)存在大范圍重疊。結(jié)合該剪切帶微觀變形特征(圖2)、玲瓏礦區(qū)流體包裹體溫壓數(shù)據(jù)(Wenetal.，2015)以及斷層雙層結(jié)構(gòu)模型(Sibson，1977)，本文認(rèn)為玲瓏金礦區(qū)的成礦作用主要形成于剪切帶脆-韌性變形過程中，在該構(gòu)造層次，由于應(yīng)變速率較快，巖石易發(fā)生脆性破裂從而導(dǎo)致流體沸騰和金礦脈的形成。

3.2.3 鄧格莊金礦區(qū)

鄧格莊金礦主要產(chǎn)于昆崳山巖體與前寒武紀(jì)變質(zhì)巖石接觸部位的剪切帶附近(圖5b)。昆崳山巖體主要形成于161±3Ma～142±3Ma(郭敬輝等，2005；胡芳芳等，2007；于學(xué)峰等，2012)，在118±1Ma～113±2Ma期間被三佛山巖體侵入(郭敬輝等，2005；Gossetal.，2010)。前人對金礦體進(jìn)行了鋯石U-Pb和鉀長石40Ar-39Ar定年，認(rèn)為鄧格莊金礦主要形成于123±0.5Ma～120±3.6Ma(胡芳芳，2006；薛建玲等，2019)。對于該礦區(qū)主要控礦剪切帶的歸屬問題，目前尚存爭議: 張宏遠(yuǎn)等(2006)稱之為牟平剪切帶; 而楊立強(qiáng)等(2014)將其劃為海陽-青島剪切帶(圖1); Chengetal.(2019)認(rèn)為其屬于牟乳剪切帶的一部分。本文根據(jù)鄧格莊金礦所在牟平-乳山成礦帶的區(qū)域地質(zhì)背景(范宏瑞等，2005；李旭芬等，2010)，主要采用第三種觀點(diǎn)，即鄧格莊金礦的主要控礦剪切帶為牟乳剪切帶，其韌性活動時代為122.8±0.3Ma(張宏遠(yuǎn)等，2006)。本文研究得到的該礦區(qū)控礦剪切帶脆性變形時代為116.9±1.2Ma～115.8±1.4Ma。以上這些巖體-構(gòu)造-成礦時代數(shù)據(jù)(圖8c)顯示，鄧格莊金礦成礦作用前后經(jīng)歷多期巖體侵位事件。其中昆崳山巖體的侵位時代(161±3Ma～142±3Ma)與成礦時代(123±0.5Ma～120±3.6Ma)相差較大，盡管同位素證據(jù)表明其與金礦體具有一定的同源性，但由于二者形成時代相差較大(～40Myr)，成礦物質(zhì)直接從昆崳山巖體中萃取而來的可能性不大；同時流體包裹體及C-H-O-S同位素研究也表明，鄧格莊金礦的形成與白堊紀(jì)的巖漿活動(三佛山巖體和中-基性脈巖)直接相關(guān)(薛建玲等，2018，2019)。對比成礦時代與控礦剪切帶變形時代可以看出，剪切帶脆性變形時代(116.9±1.2Ma～115.8±1.4Ma)稍晚于韌性變形時代(122.8±0.3Ma)，二者在誤差范圍內(nèi)均與成礦時代(123±0.5Ma～120±3.6Ma)存在重疊，揭示了剪切帶發(fā)育過程中的韌性和脆性變形都對成礦起到重要的控制作用。結(jié)合該剪切帶微觀變形特征(圖2)及礦體產(chǎn)出特征(圖5和圖6)，本文認(rèn)為剪切帶脆-韌性變形過程中形成的大規(guī)模脆性變形是成礦作用發(fā)生的關(guān)鍵因素。

圖9 膠東地區(qū)剪切帶活動對成礦的控制機(jī)理(a)韌性區(qū)脈型金礦；(b)脆-韌性區(qū)脈型金礦和脆性區(qū)蝕變巖型金礦Fig.9 Controlling mechanism of shear zone activity on gold mineralization in Jiaodong Peninsula(a) vein type gold deposits in ductile deformation region; (b) vein type gold deposits in brittle-ductile deformation region and altered rock type gold deposits in brittle deformation region

3.2.4 乳山金礦區(qū)

乳山金礦主要產(chǎn)于昆崳山巖體中(圖5c)，前人對乳山金礦進(jìn)行了鋯石U-Pb、絹云母40Ar-39Ar和絹云母Rb-Sr等多種方法的年代學(xué)研究，得到乳山金礦的成礦時代為129Ma～117±3Ma(胡芳芳等，2004，2006；胡芳芳，2006；Saietal.，2020)?？氐V剪切帶——牟乳剪切帶的韌性活動時代為122.8±0.3Ma(張宏遠(yuǎn)等，2006)。本文研究得到的該礦區(qū)控礦剪切帶脆性變形時代為119.6±1.2Ma。綜合這些巖體-構(gòu)造-成礦時代數(shù)據(jù)(圖8d)可以看出，乳山金礦在成礦作用前后同樣發(fā)生多期巖體侵位事件。礦床Pb同位素和稀土元素研究顯示，乳山金礦的成礦物質(zhì)主要來源于前寒武紀(jì)變質(zhì)基底巖石和昆崳山花崗巖，而S同位素結(jié)果顯示，載金黃鐵礦與昆崳山花崗巖具有相近的S同位素組成，這些結(jié)果暗示了昆崳山巖體可能是乳山金礦的直接礦源巖(李旭芬，2011)。對比成礦時代與控礦剪切帶變形時代可以看出，剪切帶韌性變形時代(122.8±0.3Ma)與脆性變形時代(119.6±1.2Ma)十分接近，暗示了脆性變形有可能是在剪切帶韌性變形期間所產(chǎn)生的；同時二者變形時代與成礦時代(129～117±3Ma)高度一致，揭示了剪切帶活動對成礦的強(qiáng)烈制約作用。通常認(rèn)為韌性變形過程中流體處于封閉環(huán)境，不利于礦體的形成，但隨著晶內(nèi)塑性變形和動態(tài)重結(jié)晶的持續(xù)作用，封閉條件下孔隙體積越來越小，因而局部流體壓力逐漸升高并出現(xiàn)高壓流體，從而降低巖石強(qiáng)度出現(xiàn)脆性微破裂，有利于成礦作用的進(jìn)行(程南南等，2018)。結(jié)合礦體產(chǎn)出特征(圖6)以及流體包裹體溫壓數(shù)據(jù)(程南南等，2018)，本文認(rèn)為控礦剪切帶韌性變形期間由高壓流體所產(chǎn)生的脆性破裂是造成流體閃蒸和礦質(zhì)沉淀的直接因素。

3.3 剪切帶活動對成礦的制約

對膠東眾多金礦區(qū)的巖體-構(gòu)造-成礦的年代學(xué)和地球化學(xué)研究表明，礦體的形成、發(fā)展和演化與區(qū)域巖漿活動、流體作用和剪切帶活動有密切的關(guān)系(圖9)。成礦作用前后發(fā)生的多期巖體侵位能夠提供充足的成礦物質(zhì)來源，而成礦期強(qiáng)烈的巖漿作用所產(chǎn)生的流體活動能夠促使成礦物質(zhì)活化遷移(馮佐海等，2009；楊立強(qiáng)等，2014)。在中地殼韌性區(qū)(15～20km，500～600℃)，緊鄰巖體發(fā)育的剪切帶產(chǎn)狀較緩，強(qiáng)烈剪切作用造成的韌性變形使剪切帶的滲透性逐漸增強(qiáng)，從而為流體運(yùn)移提供了有利通道，使成礦物質(zhì)在剪切帶中高度聚集。局部應(yīng)力集中所造成的高壓流體環(huán)境使脆性微破裂在韌性域中開始發(fā)育(Phillip，1972；Kolb，2008)，而微破裂所造成的壓力驟降環(huán)境使成礦流體發(fā)生閃蒸作用導(dǎo)致金發(fā)生沉淀(Weatherley and Henley，2013)。隨著剪切作用的持續(xù)進(jìn)行，應(yīng)力集中-脆性破裂-壓力驟降-流體閃蒸-元素析出的應(yīng)力化學(xué)過程循環(huán)發(fā)生(程南南等，2018)，微破裂經(jīng)歷多次破裂-愈合過程逐漸發(fā)育擴(kuò)展成大規(guī)模脈體(R、T和R′破裂)，同時金的品位也不斷提高，最終在剪切帶中形成脈型金礦(如乳山金礦中石英脈型礦化，圖9a)。隨著遞進(jìn)變形的持續(xù)進(jìn)行，剪切帶逐漸抬升剝露到中地殼頂部脆-韌性轉(zhuǎn)換區(qū)(10～15km，400～500℃)，剖面上產(chǎn)狀變陡，走向上呈舒緩波狀展布。在這些陡緩轉(zhuǎn)折部位以及抑制性轉(zhuǎn)彎部位，應(yīng)力集中引發(fā)剪切帶附近強(qiáng)烈的脆性破裂和脈型礦化(如玲瓏、鄧格莊和焦家金礦中石英脈型礦化，圖9b)。而在上地殼脆性區(qū)(5～10km，300～400℃)，剪切帶中破裂發(fā)育密集，巖石發(fā)生角礫巖化甚至是碎裂巖化，并伴隨強(qiáng)烈剪切滑動。此時成礦流體與圍巖充分接觸，易形成蝕變巖型礦化(如焦家金礦中蝕變巖型礦化，圖9b)。

綜合上述特征，在一個理想的連續(xù)演化的剪切帶剖面，自下而上一般出現(xiàn)韌性區(qū)脈型、脆-韌性區(qū)脈型和脆性區(qū)蝕變巖型礦化類型(圖9b)。但隨著剪切帶的遞進(jìn)變形和隆升剝蝕，后期多期次的脆性構(gòu)造變形疊加改造，可導(dǎo)致多種礦化類型出現(xiàn)在同一構(gòu)造部位，如焦家金礦中石英脈型和蝕變巖型礦化(圖3a)。

4 結(jié)論

(1)膠東各金礦區(qū)剪切帶斷層泥中白云母40Ar-39Ar定年研究表明，焦家剪切帶、招平剪切帶以及牟乳剪切帶的脆性變形時代分別為110.3±1.5Ma、122.8±1.7Ma、119.6±1.2Ma～115.8±1.4Ma。

(2)焦家剪切帶的脆性變形時代明顯晚于招平和牟乳剪切帶，可能代表了蝕變巖型礦化形成后易遭受后期強(qiáng)烈的構(gòu)造疊加。

(3)綜合膠東各金礦區(qū)控礦剪切帶變形時代、巖體侵位時代和成礦時代及剪切帶活動特征和礦體產(chǎn)出特征，本文認(rèn)為在多期巖體侵位以及控礦剪切帶遞進(jìn)變形過程中，剪切帶韌性變形區(qū)中產(chǎn)生的同期脆性破裂以及脆-韌性和脆性區(qū)中形成的大規(guī)模脆性變形對成礦起到至關(guān)重要的控制作用。

致謝野外工作得到了山東黃金集團(tuán)的大力支持；中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所張彥老師在Ar-Ar年齡測定過程中給予了指導(dǎo)和幫助；中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院柴育成教授、閆全人教授在成文過程中提出了寶貴意見；兩位評審專家提出了寶貴的修改意見。在此一并致以衷心的感謝！

謹(jǐn)以此文紀(jì)念李繼亮先生，感念先生對地質(zhì)事業(yè)的卓越貢獻(xiàn)！