山東沂沭斷裂帶中段地質(zhì)特征及金礦預測模型

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(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟南 250013； 2.中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083； 3.山東省單縣國土資源局，山東 單縣 274300)

0 引 言

魯西地區(qū)金礦勘查工作取得了重要的進展，發(fā)現(xiàn)了歸來莊、磨坊溝等大、中型金礦床。沂沭斷裂帶(郯廬斷裂帶的山東部分)沿NNE向縱貫山東省中部，將之劃分為魯東、魯西兩大部分(李洪奎等，2004)，該斷裂帶控制了全省的地層、構(gòu)造、巖漿巖、礦產(chǎn)等各種地質(zhì)要素，因此，對沂沭斷裂帶的研究就顯得非常重要。在沂沭斷裂帶中段地區(qū)開展的金礦勘查工作顯示該地區(qū)具有較好的金礦勘查和研究價值。在全面系統(tǒng)收集區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料的基礎上，通過闡述沂沭斷裂帶中段的地質(zhì)特征和對區(qū)內(nèi)典型的金礦進行剖析來總結(jié)區(qū)內(nèi)金礦的找礦標志，進而建立找礦預測模型，以期指導今后相關(guān)地區(qū)金礦的勘查工作。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

沂沭斷裂帶中段地區(qū)地處Ⅰ級構(gòu)造單元華北板塊，Ⅱ級構(gòu)造單元魯西隆起—沂沭斷裂帶的中部，跨蘇村—馬站凹陷、汞丹山凸起和莒縣凹陷3個Ⅳ級構(gòu)造單元。沂沭斷裂帶由南向北呈NNE向(平均走向18°)延伸(圖1)。該斷裂帶南窄北寬，北段最寬達60 km，南段最窄處僅約20 km；主要由4條NNE向的主干斷裂組成，自西向東為鄌郚—葛溝斷裂(F1)、沂水—湯頭斷裂(F2)、安丘—莒縣斷裂(F3)和昌邑—大店斷裂(F4)，由此形成了“兩塹夾一壘”的構(gòu)造格局(李洪奎等，2007a；張鵬等，2010)。

沂沭斷裂帶中段地區(qū)的巖石主要由中、新太古代的變質(zhì)表殼巖、變質(zhì)深成巖及古元古代的花崗質(zhì)巖石組成，燕山期小規(guī)模的花崗巖和脈巖發(fā)育。區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)種類較多，金屬礦產(chǎn)主要有金、銀、鐵、銅、鉛、鋅等礦床(點)，其中金礦體均產(chǎn)于沂水—湯頭斷裂的下盤，分別有牛家小河、龍泉站、南小堯和嚴家官莊等金礦床(李洪奎等，2007b)。相比省內(nèi)其他地區(qū)而言，沂沭斷裂帶地區(qū)的金礦勘查工作目前仍屬于初級階段，需要加強對區(qū)內(nèi)金礦的研究工作。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造略圖

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層有新太古界、新元古界、寒武—奧陶系、石炭—二疊系、白堊系及第四系。新太古代沂水巖群、泰山巖群的原巖是以鎂鐵質(zhì)火山巖為主的火山—沉積巖系，Au質(zhì)量分數(shù)分別為20.0，10.7 mg/t；主要分布于汞丹山凸起區(qū)，多以島狀、透鏡狀、條帶狀等包體形式殘存于變質(zhì)變形花崗巖體中，與之共同構(gòu)成了區(qū)內(nèi)的花崗綠巖地體(王俊虎等，2009)；同時，該花崗綠巖地體與區(qū)內(nèi)金礦成礦作用存在著密切的內(nèi)在聯(lián)系(沈其韓等，2000)。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造演化特征顯示為多期次的活動相互疊加、改造，構(gòu)造形態(tài)極為復雜。發(fā)育有韌性剪切帶、脆性斷裂、局部發(fā)育褶皺，斷裂構(gòu)造主要為沂沭斷裂帶及其派生的次級斷裂。多年來，國內(nèi)外地質(zhì)學者就其構(gòu)造演化有多種觀點，其中萬天豐(2003，2011)提出了郯廬斷裂帶的構(gòu)造演化特征，并將該斷裂帶分為6個時期，表明該斷裂帶在各個地質(zhì)歷史時期均有不同的構(gòu)造活動特征(表1)。

區(qū)內(nèi)金礦勘查工作成果表明，構(gòu)造作用是區(qū)內(nèi)成礦的關(guān)鍵性控礦條件，區(qū)內(nèi)深大斷裂的存在為成礦提供了區(qū)域構(gòu)造條件(韋延光等，2005)，同時也為該區(qū)的找礦工作指明了方向。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，巖漿巖時代有太古代、古元古代、中生代，其中以古元古代侵入巖為主，巖石類型自超基性—中性—酸性—偏堿性均有出現(xiàn)，其中以酸性巖類為主。巖漿巖呈多期多次侵入的特點，總體上表現(xiàn)為穹窿狀(沈其韓等，2000)。中生代巖體規(guī)模小而零星，其脈巖較發(fā)育，多以脈巖產(chǎn)出，主要為輝長巖脈、閃長巖脈、閃長玢巖脈、煌斑巖脈等。脈巖多數(shù)呈NNE走向，部分呈EW、NW和SN向展布(李洪奎等，2005)。

表1 郯廬斷裂帶各時期構(gòu)造演化表

1.4 區(qū)域重、磁特征

1.4.1 磁異常特征 根據(jù)區(qū)域磁異常的分布特征，總體呈現(xiàn)“西、中、東”3種分布特征：即研究區(qū)的西側(cè)顯示平緩變化正負磁場區(qū)，中部顯示強烈波動正負磁場區(qū)，東側(cè)顯示波動正負磁場區(qū)。研究區(qū)所處的強烈波動正負磁場區(qū)大致位于鄌郚—葛溝斷裂和昌邑—大店斷裂之間，區(qū)域磁場強度一般在-300～500 nT之間強烈波動變化，磁場形態(tài)雜亂。汞丹山凸起區(qū)主要分布前寒武紀花崗質(zhì)巖石和沂水巖群、泰山巖群變質(zhì)巖，磁性相對較高，磁場表現(xiàn)為面狀的正磁場分布區(qū)，航磁等值線呈NNE向展布的帶狀分布，與區(qū)域構(gòu)造的整體走向和凸起區(qū)大致吻合。蘇村—馬站凹陷和莒縣凹陷區(qū)主要分布晚元古代—中生代沉積巖、火山巖，磁性相對較低，磁場表現(xiàn)為帶狀較緩波動的負值場，低負異常的連線基本代表了凹陷的沉降區(qū)域。

1.4.2 重力異常特征 根據(jù)區(qū)域重力異常的分布特征，區(qū)內(nèi)重力特征較為復雜，總體亦呈現(xiàn)“西、中、東”3種分布特征：研究區(qū)西側(cè)顯示低緩負重力場區(qū)，中部顯示升高梯級帶正重力場區(qū)，東側(cè)顯示為高正重力場區(qū)。其中沂沭斷裂帶中段地區(qū)呈現(xiàn)寬大的不規(guī)則的重力梯度帶，整體呈NNE走向。魯西隆起區(qū)的區(qū)域重力值低，表明硅鋁層較厚；魯東隆起區(qū)的區(qū)域重力值高，顯示硅鋁層較薄。研究區(qū)的重力場呈現(xiàn)出由西向東漸高(沿NNE向展布)的寬緩梯度帶，梯度帶重力值為0～10×10-5m/s2，屬殼幔異常變化的地段。

1.5 區(qū)域地球化學特征

任何元素富集成礦，其前提是要有豐富的成礦物質(zhì)來源。一般而言，成礦物質(zhì)越豐富，就越有利于形成大礦、富礦(薛水根，2007)。據(jù)該區(qū)域地球化學異常(圖2)大致分為西、中、東3個部分。

圖2 沂沭斷裂帶中段地球化學綜合異常圖

研究區(qū)西側(cè)銅井地區(qū)分布大量金礦(化)點，顯示化探異常對金礦找礦具有重要的意義。研究區(qū)所處的中部異常區(qū)主要分布在沂水—湯頭地段的汞丹山凸起上，以Au為主，Ag、Cu較普遍，但Pb、Zn、As、Sb、Bi異常較為少見。

區(qū)內(nèi)Au元素異常強度高、含量分帶明顯。主要為南小堯Au-Ag組合異常、牛家小河Au-Ag-Sb組合異常和大莊坡Au-Cu-Zn-Sb組合異常。區(qū)內(nèi)勘查工作表明各個組合異常具有較好的金礦找礦前景。

2 龍泉站金礦特征

2.1 礦體特征

龍泉站金礦床位于沂水縣南側(cè)，受沂水—湯頭斷裂控制、產(chǎn)于其主斷裂面下盤的脆—韌性構(gòu)造帶中，金礦體賦存于糜棱巖化碎裂巖和花崗質(zhì)碎裂巖中(李洪奎等，2004，2007a)，共控制了4個金礦體，其中Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1如圖3所示。

圖3 龍泉站金礦區(qū)地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)已查明的金礦體形態(tài)簡單，多數(shù)為脈狀、透鏡狀、少數(shù)礦體呈板狀。礦體多分布于沂水—湯頭主裂面東側(cè)135～180 m的范圍內(nèi)，并位于Ⅰ蝕變帶的中部，呈板狀，連續(xù)出露長度達700 m。真厚度在0.83～4.57 m之間，礦體局部膨大，具有分枝復合現(xiàn)象?？傮w產(chǎn)狀為上陡下緩，地表產(chǎn)狀為走向35°～58°、傾向NW、傾角60°～62°，平均厚度為2.66 m，平均品位2.25 g/t。厚度變化系數(shù)為112%，品位變化系數(shù)為69%，屬厚度和品位變化較大的礦體。

2.2 礦石特征

金礦石按自然類型大致可分為黃鐵礦化糜棱巖質(zhì)碎裂巖型、黃鐵礦化花崗質(zhì)碎裂巖型(李洪奎，2010)。礦石結(jié)構(gòu)主要為粒狀結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，局部為交代結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等；主要構(gòu)造呈浸染狀、局部為塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造等。礦石中有用礦物主要為自然金、銀金礦2種，粒度微細，金礦物呈亮金黃色，顯均質(zhì)性，表面呈麻點狀，顆粒大小在0.003～0.18 mm之間，主要呈角粒狀、長角粒狀、尖角粒狀，硫化物含量低，以裂隙金和晶隙金的形式分布于黃鐵礦和石英晶隙中。區(qū)內(nèi)金礦石屬低硫礦石，伴生有益組分含量低，達不到綜合利用程度，有害組分As含量較低。

2.3 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變普遍發(fā)育黃鐵礦化、硅化、絹云母化和碳酸鹽化現(xiàn)象；此外，還有綠泥石化、鉀化、褐鐵礦化、高嶺土化和黃銅礦化等現(xiàn)象；圍巖呈碎裂狀、但致密堅硬。與金礦相關(guān)最密切的是硅化和黃鐵礦化現(xiàn)象；黃鐵礦的諸多特征與金礦化、金礦類型密切相關(guān)；而含金性則是金礦化的明確標志(高浩中等，1999)；礦區(qū)內(nèi)的金礦體產(chǎn)出部位或金礦化現(xiàn)象明顯地段，黃鐵礦化現(xiàn)象強烈，多呈星點狀和浸染狀，黃鐵礦質(zhì)量分數(shù)平均可達1%～3%、最高可達5%以上；巖石硅化現(xiàn)象強烈，呈致密狀產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)的勘查工作表明，硅化和黃鐵礦化越強烈，金礦化越顯著。

3 物探異常特征

在該區(qū)的異常查證過程中，使用了包括磁法測量和激電中梯剖面測量等多種物探方法。

圖4 龍泉站地區(qū)Za垂直磁異常剖面平面圖

區(qū)內(nèi)開展了1∶2.5萬面積性磁法測量工作，測線走向為EW向，由Za垂直磁異常剖面平面圖(圖4)可知，以AB線為界，其兩側(cè)磁異常差別十分明顯。AB線西側(cè)的磁異常剖面曲線趨于平緩，且磁異常較低；在AB線東側(cè)磁異常剖面曲線變化較陡(異常變化幅度較大)，且均出現(xiàn)磁異常值變大。結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征和巖性揭露情況，可初步推斷AB線大致是兩側(cè)巖性分界線，其位置及走向與沂水—湯頭斷裂位置及展布方向吻合。由圖4可知，區(qū)內(nèi)采用高精度磁測工作顯示該工作對確定斷裂位置具有重要的作用，由于金礦產(chǎn)于沂水—湯頭下盤附近。因此，磁法測量工作進一步限定了區(qū)內(nèi)金礦體的產(chǎn)出部位。

區(qū)內(nèi)施工了激電中梯剖面測量，并在08勘探線揭露了2層金礦體(圖5)，大致與沂水—湯頭斷裂產(chǎn)狀平行。該區(qū)的物探異常特征與巖性地層有一定的相關(guān)性，簡述如下。

圖5 龍泉站礦區(qū)08勘探綜合剖面

在沂水—湯頭斷裂上方(ZK01孔85號點左側(cè))為白堊紀砂巖地層，呈現(xiàn)低緩的激電異常和電阻率異常特征。在沂水—湯頭斷裂附近下方85—93號點處出現(xiàn)陡增的高極化和高阻異常的特征，該處地層是斷裂帶附近的破碎帶。在遠離沂水—湯頭斷裂下盤一側(cè)呈現(xiàn)低緩激電異常和電阻區(qū)，該異常特征顯示汞丹山凸起巖石的物探特征。其中在礦體出露部位106—108點處，顯示了“低阻、高極化率”特征。在113號點以東附近未發(fā)現(xiàn)金礦體，因此，區(qū)內(nèi)陡增的高阻異常顯示無金礦勘查意義。綜上所述，依據(jù)“低阻、高極化率”特征，在區(qū)域勘查過程中應進一步引起重視。

4 找礦預測模型

4.1 構(gòu)造控礦作用

構(gòu)造對成礦流體有重要的控制作用，金礦成礦作用往往與斷裂活動密切相關(guān)，一個區(qū)域性斷裂構(gòu)造具有“既控巖、又控礦”的特征，多是巖漿和成礦流體活動的通道，常沿著主要斷裂或斷裂帶形成礦帶或礦田，且在重要成礦區(qū)常見到伴隨斷裂構(gòu)造發(fā)育有巖漿活動、變質(zhì)作用、沉積作用及成礦作用的產(chǎn)生(范永香等，2003)。沂沭斷裂帶的形成演化為深部的巖漿及熱液來源提供了通道，同時隨著沂沭斷裂帶的形成，派生了大量NW、NWW向構(gòu)造，也為金礦的存儲提供了構(gòu)造條件和成礦空間(沈遠超等，1998)。區(qū)內(nèi)金礦體即位于沂水—湯頭主斷裂面下盤，疊加在韌性剪切帶中的脆性斷裂帶內(nèi)，成礦構(gòu)造條件極為有利，且在該主裂面下盤構(gòu)造相對穩(wěn)定處是金礦產(chǎn)出的重要部位，龍泉站金礦床的發(fā)現(xiàn)即顯示了沂水—湯頭斷裂具有“既控礦、又容礦”的特征。

4.2 找礦標志

在擴大金礦勘查的遠景區(qū)，并在已知礦體深部或外圍查明是否還存在隱伏礦體的過程中，首先應建立找礦標志(王昆等，2006)，區(qū)內(nèi)的含礦巖石為黃鐵礦化糜棱巖質(zhì)碎裂巖、黃鐵礦化花崗質(zhì)碎裂巖，與金礦關(guān)系密切的是主裂面下盤的蝕變巖。區(qū)內(nèi)土壤組合異常Au-Ag-As-Cu-Zn組合對金礦的指示意義極大，同時，物探異常也應引起特別重視。通過對龍泉站金礦床的分析研究，并總結(jié)前人的研究成果，歸納出了該區(qū)找礦標志(表2)。

4.3 預測模型

對礦產(chǎn)預測而言，確定該礦床的主要控礦要素是最重要的任務之一(李緒俊等，2008；郝興中等，2013)。礦區(qū)內(nèi)的物化探工作成果表明，在金礦體賦存部位可引起較明顯的物探和化探異常，此類異常對指導探礦工程施工來尋找金礦體具有重要意義。因此，需要重視區(qū)內(nèi)物化探異常的研究工作。結(jié)合區(qū)內(nèi)以往的勘查工作，在山東省金礦資源潛力評價項目成果資料的基礎上，重新厘定了沂沭斷裂帶中段金礦綜合找礦預測模型(表3)(倪振平等，2011)。

表2 龍泉站金礦床找礦標志

注：“★”的找礦標志表示主要蝕變(特征或巖性)和重要程度較高

表3 區(qū)域金礦綜合找礦預測模型

眾所周知，科學的成礦預測是在正確的成礦分析研究基礎上的合理推斷(錢建平等，2011)。根據(jù)以上預測模型，今后的找礦方向應注意沂水—湯頭斷裂的主構(gòu)造帶及其附近，同時注意尋找與之平行的次級斷裂的礦體，依據(jù)區(qū)域地球化學特征，多元素異常套合較好的地段具有良好的找礦前景；注意沂水—湯頭主斷裂面下盤和已知金礦體的延伸部分和礦體深部。因此，在快堡、石屋官莊、鄭家莊涌泉莊、肖家哨、庫溝等均發(fā)現(xiàn)了較大規(guī)模的Au異常，且多元素異常套合較好，均有較好的金礦找礦潛力。在實際金礦勘查中，應通過對比金礦找礦標志和預測模型，進行針對性的勘查，對于取得較好的金礦找礦效果有重要意義。

5 致 謝

感謝山東省地質(zhì)調(diào)查院倪振平研究員提供的詳盡資料和指導，同時一并感謝多年來參與沂南縣龍泉站地區(qū)金礦勘查工作的所有地質(zhì)人員。

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