位于华北克拉通东部的胶东半岛在早白垩世发生了大规模的金成矿作用（120 ± 5 Ma），已探明的金储量达5000余吨，巨量金的来源及其迁移成矿的过程长期以来备受国内外学者的广泛关注 [1, 2]。金矿石的硫-铅等同位素指示地壳在胶东金成矿的过程中（水岩反应）具有重要作用 [3]，但这是否表明地壳贡献了大量的金还存在不同认识。

理论上，经历过前寒武高级变质作用（角闪岩相至麻粒岩相）的胶东古老地壳的金会随变质过程而大量脱走，难以作为中生代金成矿作用的主要来源 [4]。最近发表的胶东前寒武基底变质岩金含量数据佐证了这一认识 [5]。然而，华北克拉通东部在中生代伸展背景下发生了大规模的幔源岩浆底侵。该过程有可能会在受底侵改造的深部地壳形成富含金的硫化物堆晶，在后期活化过程中有利于胶东的巨量金成矿作用 [6, 7]。但目前还鲜有研究评估这一可能性。

针对这一问题，中国地质大学（武汉）汪在聪团队和中科院地质与地球物理研究所的郭敬辉和刘艳红团队合作，对胶东中生代花岗岩以及幔源岩浆底侵作用相关的产物进行了系统性的金和硫等亲铜元素含量的研究。研究样品包括位于胶北隆起的玲珑花岗岩和郭家岭花岗闪长岩及其包裹的镁铁质包体（图1）。由于地壳岩石通常具有非常低的金含量，该研究中采用了两种不同的高精度、低本底金测试方法来保证数据的准确性。

图1 郭家岭花岗闪长岩及包裹的镁铁质包体

玲珑花岗岩和郭家岭花岗闪长岩主要与前寒武变质深部地壳的部分熔融作用相关。研究发现，这些花岗岩的金含量非常低（金小于0.15 ng/g，图2），与镜下未见硫化物以及全岩低硫和铜含量的特征相匹配。该结果进一步表明其主要源区（胶东古老下地壳）也是高度亏损金的，与前寒武变质基底岩石整体低金含量的现象是一致的。因此，玲珑和郭家岭花岗岩及其反映的古老下地壳难以成为胶东金矿的主要金来源。

图2 镁铁质包体、郭家岭花岗闪长岩和玲珑花岗岩的S、Cu、Ag、Au含量

郭家岭花岗闪长岩包裹的同期镁铁质包体（130 Ma）是幔源岩浆底侵胶东下地壳的产物，是由镁铁质岩浆与长英质岩浆混合形成 [8, 9]。由于围岩的包裹，它们不会受到后期成矿热液叠加的影响，其金属元素含量可以有效反映古老下地壳在经历幔源岩浆底侵后是否经历了硫化物堆晶与金的预富集作用。结果显示，这些镁铁质包体不含硫化物，极度亏损Au和S、Cu、Ag等亲铜元素，且含量与主量元素并不相关（图2）。这表明亲铜元素亏损的特征不太可能由岩浆混合过程导致，而更可能反映参与混合的岩浆自身非常亏损Au等亲铜元素。理论模拟表明，镁铁质包体的S含量远低于岩浆达到硫化物饱和所需的含量，这与镜下未观察到硫化物的现象是一致的（图3），这说明镁铁质包体形成于硫化物不饱和的母岩浆。因此，镁铁质包体的亲铜元素亏损并不是幔源岩浆通过硫化物饱和与分离结晶造成的，而是反映底侵胶东下地壳的幔源岩浆亏损Au和S等元素（可能来源于亏损地幔的减压熔融）。因此，胶东下地壳在130 Ma之前并没有因幔源岩浆底侵而发生硫化物和金的预富集，很难为后续的成矿作用提供大量金（图4）。

图3 硫化物饱和岩浆演化模型与样品S含量的比较

图4 郭家岭花岗闪长岩与镁铁质包体的形成过程

综合来看，胶东古老地壳变质基底、玲珑和郭家岭花岗岩在成矿前高度亏损金 [5]，而镁铁质包体的金、硫亏损特征也说明在中生代130 Ma之前的幔源岩浆底侵并没有使胶东地壳重新富集金。因此，本研究初步认为胶东地壳在长期演化过程（前寒武纪至130 Ma之间）中并未出现金的显著富集，难以作为胶东金矿的主要金来源（图5）。相比之下，岩浆底侵作用之后，130–120 Ma期间来自于交代岩石圈地幔底部的富含挥发分的煌斑岩与玄武岩具有较高的金和硫含量 [10, 11]。同时，130–120 Ma期间也是华北克拉通破坏的峰期，与胶东金矿的时间和成因联系更加紧密。因此，这期间的交代岩石圈地幔更可能是胶东金矿大量金的主要来源，值得进一步研究。

图5 胶东前寒武纪至130 Ma地壳的地质演化及金含量

上述成果得益于中国科学家对华北克拉通演化和金矿床长期深入的研究，受“国家重点研发计划‘深地资源勘查开采’重点专项(2016YFC0600103)”资助，发表在《Journal of Asian Earth Sciences》。

文章信息：Xu, Zhe, Wang, Zaicong*, Guo, Jing-Liang, Liu, Yanhong, Guo, Jinghui, Cheng, Huai, Chen, Kang, Wang, Xiang, Zong, Keqing, Zhu, Zhaoxian, Hu, Zhaochu, Li, Hua, 2022. Chalcophile elements of the Early Cretaceous Guojialing granodiorites and mafic enclaves, eastern China, and implications for the formation of giant Jiaodong gold deposits. Journal of Asian Earth Sciences 238 105374. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2022.105374

主要参考文献：

1. Zhu, R., et al., Decratonic gold deposits. Science China Earth Sciences, 2015. 58(9): p. 1523-1537.

2. Deng, J., et al., An integrated mineral system model for the gold deposits of the giant Jiaodong province, eastern China. Earth-Science Reviews, 2020. 208.

3. Feng, K., et al., Contribution of Precambrian basements to the Mesozoic ore-fluid system: An illustration using the Majiayao gold deposit, Jiaodong, China. Ore Geology Reviews, 2021. 139.

4. Goldfarb, R.J. and M. Santosh, The dilemma of the Jiaodong gold deposits: Are they unique? Geoscience Frontiers, 2014. 5(2): p. 139-153.

5. Wang, Z., et al., Precambrian metamorphic crustal basement cannot provide much gold to form giant gold deposits in the Jiaodong Peninsula, China. Precambrian Research, 2021. 354.

6. Xiong, L., et al., Formation of giant gold provinces by subduction-induced reactivation of fossilized, metasomatized continental lithospheric mantle in the North China Craton. Chemical Geology, 2021. 580.

7. Xiong, L., et al., Linking Mesozoic lode gold deposits to metal-fertilized lower continental crust in the North China Craton: Evidence from Pb isotope systematics. Chemical Geology, 2020. 533.

8. Li, X.-H., et al., Linking lithospheric thinning and magmatic evolution of late Jurassic to early cretaceous granitoids in the Jiaobei Terrane, southeastern North China Craton. Lithos, 2019. 324-325: p. 280-296.

9. Jiang, P., et al., Titanite-scale insights into multi-stage magma mixing in Early Cretaceous of NW Jiaodong terrane, North China Craton. Lithos, 2016. 258-259: p. 197-214.

10. Wang, X., et al., Gold endowment of the metasomatized lithospheric mantle for giant gold deposits: Insights from lamprophyre dykes. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2022. 316: p. 21-40.

11. Wang, Z., et al., Metasomatized lithospheric mantle for Mesozoic giant gold deposits in the North China craton. Geology, 2020. 48(2): p. 169-173.