Source of ore-forming fluids of the Jiaojia deeply-seated gold deposit: Evidences from trace elements and sulfur-helium-argon isotopes of pyrite

焦家金矿是胶东蚀变岩型金矿的典型代表，金储量超过200t。矿体受焦家主干断裂控制，呈脉状产出，发育钾化、绢英岩化、硅化和碳酸盐化等蚀变，矿石中主要载金矿物为黄铁矿。热液成矿期主要可分为四个阶段：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）。本文选取焦家金矿床深部I号主矿体为研究对象，采集了不同标高（-600~-1100m）的钻孔岩心样品，分析了黄铁矿的微量元素和S-He-Ar同位素组成，以此讨论成矿流体的组成、性质及来源。研究发现：焦家深部I号矿体黄铁矿呈浅黄色，强金属光泽，自形-半自形粒状结构，粒度50~1000μm，呈浸染状-细脉状分布于黄铁绢英岩化碎裂岩中，为第ii成矿阶段的产物。黄铁矿的稀土元素含量较低，ΣREE为3.27×10-6~38.5×10-6，富集轻稀土元素，δCe值为0.81~1.05，δEu值为0.67~1.43，Th/La、Nb/La比值均小于1，指示成矿流体为富Cl的还原性流体。Co/Ni比值介于0.54~1.57之间，平均值为0.99，与变质流体相近；Y/Ho比值在21.9~35.5之间，与地幔值（25~30）和中国东部大陆地壳值（20~35）接近，指示成矿流体与壳-幔相互作用有关。Y/Ho值、Zr/Hf值和Nb/Ta值变化范围较大，表明成矿热液体系发生了交代作用或有外来热液加入。与大陆地壳相比，黄铁矿富集Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni等亲硫、铁族元素，亏损高场强元素。焦家深部金矿床黄铁矿的δ34S值介于7.5‰~9.8‰之间，平均值为8.7‰，低于浅部矿床δ34S值，呈现出由浅到深δ34S值逐渐降低的特点。胶东金矿硫同位素组成整体一致，绝大多数矿床δ34S值均为正值，变化范围主要集中在6‰~12‰，其来源与古老的变质基底岩系、中生代花岗岩以及幔源流体具有继承演化关系。δ34S值整体呈现出：石英脉型 < 硫化物石英脉型 < 蚀变岩型的变化规律，说明矿化类型的差异是造成硫同位素组成差别的最主要因素。黄铁矿的3He/4He值为1.6±0.1Ra~1.8±0.1Ra，40Ar/36Ar值为750~3106，均显示混合来源特征。幔源He所占比例为20%~22%，表明幔源流体可能参与了成矿过程。焦家金矿成矿与燕山晚期中国东部强烈的壳幔相互作用密切相关。