山東省七寶山白堊紀火山機構及礦產

范賢斌，王 凱 ，次永鵬，王佳新

（1. 中國地質大學（北京）地球科學與資源學院，北京 100083；2. 山東省第四地質礦產勘查院，山東·濰坊 261021；3. 河北省地礦局第十一地質大隊，河北·邢臺 054000）

火山機構是導礦和容礦的有利部位[1]。20世紀80年代初至今，國內眾多學者研究過的與火山機構具有成因聯(lián)系的金多金屬礦床，如山東棲霞香夼多金屬礦床、吉林二密銅金礦床、江蘇銅井金銅礦床、河南嵩縣祁雨溝金礦床、山西堡子灣金礦床等，其形成及礦體分布都不同程度受火山機構的控制[2~5]。七寶山金銅礦床位于山東省五蓮縣城東北15km處。早白堊世，在膠萊盆地及膠南隆起北緣地區(qū)，沿斷裂構造帶，火山噴發(fā)活動十分強烈，形成諸多火山機構。七寶山金銅礦就賦存在七寶山火山機構內的隱爆角礫巖筒和構造破碎帶中，且嚴格受火山機構制約[6,7]。本文是在前人研究的基礎上[6~14]，以區(qū)域成礦地質背景、礦床地質特征為依據，總結分析七寶山白堊紀火山機構與礦床之間的關系，為進一步的找礦工作提供理論依據。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于沂沭斷裂帶之管帥—大店斷裂、膠南隆起（Ⅱ2）、膠萊斷陷盆地（Ⅱ1）三者的復合部位（如圖1），處于沂沭斷裂帶以東中生代火山巖區(qū)，是區(qū)內與火山隱爆作用有關金銅礦床的典型代表，是中國東部環(huán)太平洋構造巖漿—火山活動帶的組成部分。研究區(qū)內山間溝谷分布少量第四系殘坡積層、外圍分布除有白堊系青山群火山巖系外，主要分布為侵入于青山群的燕山晚期淺成及超淺成類巖石。出露主要巖石有：角閃石、安山玢巖、閃長巖、安山玢巖—閃長玢巖、石英閃長玢巖—花崗閃長斑巖。其中閃長巖是礦帶的主要圍巖，是輝石閃長巖的邊緣相巖體。石英閃長玢巖—花崗閃長斑巖往往呈不規(guī)則的小巖株、巖枝及巖脈狀侵入于早期閃長巖、安山玢巖內，形成包圍、穿插、分割早期巖體的特有接觸部位，為晚期礦液上升充填提供了有利的空間。

圖1 山東七寶山區(qū)域地質構造Fig.1 The regional geological structure of Qibao mountain in Shandong province

區(qū)內構造發(fā)育，斷裂構造按其展布方向主要有三組，其中以北東向和北北東向較為發(fā)育，其次為北西向，斷裂構造具有多期活動特征。管帥—大店斷裂和七寶山—大山斷裂是礦區(qū)內兩條主要斷裂，前者呈北北東向，傾向北西西，為一正斷層，其延長有10km以上，由管帥往北斷裂轉為北東向。七寶山—大山斷裂規(guī)模較管帥斷裂小，呈北東向，西傾，為正斷裂，該斷裂發(fā)育時間可能始于侏羅紀晚期，至白堊紀后期可能仍發(fā)育，但活動強度較早期弱，其北東端止于近東西向汪湖—枳溝斷裂。

研究區(qū)內發(fā)育的次級北北東、北東、近東西向、北西向斷裂是在上述兩主干斷裂構造應力場作用下形成的，其活動時間晚于白堊紀早期的火山活動。部分斷裂內發(fā)育有弱多金屬礦化，但都規(guī)模小，工業(yè)意義不大[9]。北東向構造具壓扭性，傾向北西，傾角80?（如圖2）。

圖2 研究區(qū)古火山機構模式(北東和北西向構造聯(lián)合控制)Fig.2 The ancient volcanic tectonic model from NE-NW structures control in the study area

五蓮地區(qū)位于北北東向的管帥—店子斷裂、郯廬斷裂以及北東向的七寶山—大山斷裂的交匯部位，這兩組構造是溝通深部巖漿的重要通道。據國家地震局所做地震資料證實，區(qū)域莫霍面深度31~32km，并在膠萊盆地邊緣上拱形成一個寬約10km破碎區(qū)域，形成區(qū)域性地幔凸起，幔源物質上涌，從而造成中生代火山噴發(fā)、次火山巖侵入及礦化活動的發(fā)生。中生代巖漿巖與中生代銅以及多金屬礦成礦關系密切。遙感圖像揭示了在七寶山地區(qū)存在復雜的地形構造。七寶山一次火山雜巖體為一個大環(huán)形構造，其中由多個小的環(huán)形構造組成[15]（如圖3）。

環(huán)形構造是七寶山火山機構一大特點，環(huán)形構造的形成與原始地殼的形成發(fā)展以及下地殼作用有成因聯(lián)系或關聯(lián)。中小型環(huán)形構造組合直接或間接地控制了本區(qū)金、銅及多金屬礦的產出部位[16]。

2 礦床地質特征

2.1 礦體形態(tài)

礦體賦存于七寶山雜巖體內的火山隱爆角礫巖筒內，角礫巖筒平面呈北西－南東拉長的橢圓形，北窄（120m）南寬（300m），北西—南東長400m；垂向上，角礫巖筒向南東傾伏，傾伏角約70?。長軸呈北西走向，長380m，短軸290m，北窄南寬，與地表形態(tài)大致吻合。至-200m標高，平面橢圓形態(tài)基本不變，角礫巖筒持續(xù)向南東傾伏。

圖3 七寶山地區(qū)遙感地質解譯Fig.3 The geological explain from remote sensing of Qibao mountain area

礦床總體產狀受隱爆角礫巖筒控制，呈不規(guī)則橢圓筒狀。礦體在空間分布上極不均勻，歷次勘查結果表明，金及金銅共生礦體主要賦存于-300m標高以上及-500m標高以下，即主要賦存于礦床淺部及深部范圍，銅礦體分布范圍則較廣，垂向上均有分布。此外，淺部和深部的礦體相對密集，礦床中部礦化相對較分散，礦體分支多。

2.2 礦石特征

（1）礦物組成

礦石礦物主要為鏡鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦、方鉛礦、磁鐵礦、自然銅、蘭輝銅礦、褐鐵礦、針鐵礦、自然金、銀金礦和自然銀等。除金、銀礦物，其它礦物顆粒粒度為0.02~2.5mm。脈石礦物主要為石英、菱鐵礦、重晶石、白云石等。

（2）礦石結構

主要以粒狀結構、壓碎結構、填隙結構、交代結構為主，少量為孔狀結構、包含結構、反應邊結構。

（3）礦石構造

以角礫狀構造、細脈狀、網脈狀構造為主，少量脈狀、晶洞及細脈浸染狀構造。

（4）礦石類型

金—鐵氧化物型：分布于地表以下18~41m深的范圍內，與礦床潛水面相當。該段硫化物淋失，硫化物含量小于1%，金屬礦物主要為褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦，以及少量藍銅礦等。

金—鏡鐵礦—硫化物型：分布于氧化帶以下，以鏡鐵礦為主，其次為黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦，為主要礦化類型。

2.3 礦石化學組分

礦石主要有益化學組分為金、銅，并伴生銀和硫。礦區(qū)經以往及本次普查基本分析、組合分析證明，有益組分除Au、Ag、Cu、S外，其他均因含量太低而不能綜合回收利用。作為硫的有害組分，礦床總體Pb+Zn含量在0.11%以下；As含量小于0.002%，均不超出有關限制規(guī)定。

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變較發(fā)育，主要有黃鐵絹英巖化、硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸巖化、高嶺土化等，其中與成礦關系密切的蝕變主要為硅化、鉀化。

（1）黃鐵絹英巖化

區(qū)內廣泛發(fā)育有成礦前期的黃鐵絹英巖化，主要出露在七寶山—翁山—金線頭一帶呈近北東向的透鏡狀范圍。在礦區(qū)北側釣魚臺形成了低品位的黃鐵礦礦體，其內黃鐵礦較均一地分布于火山巖以及火山角礫巖、凝灰?guī)r內。

與其它金礦化集中區(qū)特點不同的是，本區(qū)黃鐵絹英巖化與銅成礦作用無明顯相關性。巖石本身金、銅含量極低。

（2）絹云母化

在角礫巖筒內和邊緣十分發(fā)育，蝕變巖呈粉紅色—灰白色，偶爾可見斜長石和角閃石殘斑晶，原巖結構構造難以辨認。主要蝕變礦物有絹云母、石英和黃鐵礦，次為綠泥石、鈉長石和方解石等，鉀交代為該帶的主要特點，斜長石大都被絹云母和石英取代。隨著熱液程度的增加，斜長石完全分解，從而形成大量的絹云母，析出的Ca2+與CO2結合形成方解石。受富鉀熱液的影響，巖石中黑云母等暗色礦物可發(fā)生絹云母化。

（3）硅化

硅化是礦床中非常發(fā)育的一種蝕變類型，由灰色—灰白色全晶質石英、玉髓脈和團塊狀石英集合體組成，在角礫之間作為膠結物或交代原巖。在膠結物中石英晶簇十分發(fā)育，垂直角礫邊緣，一般長約數(shù)至十余毫米。次生石英多呈團塊狀，不規(guī)則脈狀和浸染狀分布，硅化強烈地段，原巖幾乎消失，石英含量高達80%以上。鏡下觀察表明，硅化可分為早、中、晚三期：早期硅化主要發(fā)生于巖體內，石英呈細粒糖粒狀集合體分布，局部有石英小細脈；中期硅化則形成角礫間膠結物，顆粒大，結晶好，無色或純白色，透明，主要分布于角礫邊緣，共生礦物有鏡鐵礦方解石和早期黃鐵礦物（自形、立方體）和黃銅礦；晚期硅化石英呈粗細不等的它形、半自形粒狀集合體，為主要的載金礦物。

（4）鉀長石化

鉀長石化常與黃鐵礦化、鏡鐵礦化及硅化等伴生，沿著巖石細小裂隙進行充填擴散，有的則以鉀長石為主呈不規(guī)則浸染交代斜長石，致使巖石局部出現(xiàn)不均勻的細脈狀、斑塊狀的紅化現(xiàn)象，在角礫巖筒深部，與金礦化關系密切。根據鉆孔揭露的深部金礦體顯示，金礦化強弱與鉀化強弱基本呈正消長關系。

（5）碳酸鹽化

碳酸鹽化是本區(qū)很發(fā)育的一種蝕變類型。可分為早、晚兩期，早期碳酸鹽化與中期硅化同時，礦物顆粒較大，結晶較好。次生方解石，顆粒細小，呈團塊狀或細脈狀分布。區(qū)域上廣泛發(fā)育一期晚期的次生碳酸鹽化，與成礦無關，發(fā)生于成礦后期，僅形成于巖石裂隙發(fā)育的地表淺處。礦區(qū)內巖石黃鐵礦含量較高，晚期碳酸鹽化局部區(qū)段表現(xiàn)為方解石淋失呈硫化物細脈假象。

3 火山巖相類型

區(qū)內火山巖主要分布在管帥以東，根據火山巖特點，可分為次火山巖相、爆發(fā)相、溢流相和隱爆角礫巖相。

3.1 次火山巖相

七寶山次火山雜巖體是以中心式噴發(fā)侵入形式為主,裂隙式噴發(fā)侵入為輔,且具有多期次性火山巖巖漿活動的特點，形成了一套中性偏基性、中性—中酸性的雜巖體。由于各期次巖漿巖均為侵位較淺的次火山巖，而巖石外觀又以斑狀、似斑狀為特點。次火山巖可分為三期，按其先后順序分述如下：

（1）角閃石安山玢巖

該期巖體以不完整環(huán)狀分布于雜巖體西南、東南、東北的邢家溝－大張山、七寶山等，呈似層狀、巖枝狀侵入于青山群中。

（2）輝石閃長巖—閃長巖

分布于大嶺以東長老莊以西的敞溝、杏山峪，為一淺成侵入巖，是七寶山雜巖體的主體巖石。平面形態(tài)為橢圓形，呈北西—南東延伸，巖株狀產出。主體為輝石閃長巖，向東南至堯頭村相變?yōu)楹谠崎W長巖—角閃石閃長巖（如圖4）。

（3）石英閃長玢巖—花崗閃長斑巖

主要分布于大嶺周圍、杏山峪南、長老莊西及堯頭村、金線頭村一帶。多呈小巖株產出，部分地段以巖枝、巖墻產出。該期巖體也有明顯的巖相變化，即在巖體中部為花崗閃長斑巖，邊緣過渡到石英閃長玢巖，并發(fā)育氣孔狀構造，氣孔中充填結晶不完整黃鐵礦，地表氧化后為褐鐵礦。本期巖漿侵入活動之后,次火山巖漿活動大為減弱，晚期僅發(fā)育規(guī)模較小的各種巖脈，大部分沿北東向斷裂侵入，有的沿張性斷裂呈追蹤狀分布。巖脈有閃長玢巖、安山玢巖、正長斑巖、煌斑巖等。

3.2 爆發(fā)相

爆發(fā)相屬八畝地旋回，是噴發(fā)相的主體，占噴出巖面積的80%。分布在門樓、孫家溝、中村、西云門一帶，以強暴發(fā)指數(shù)的巖石類型為主，巖性為安山角礫熔巖、安山質凝灰角礫巖、凝灰?guī)r等。

3.3 溢流相

溢流相屬方戈莊旋回，其分布在區(qū)域北部墻夼水庫一帶，以溢流為主要活動方式，巖性為輝石安山巖、安山質集塊巖、粗安巖等。

圖4 七寶山破火山口地層巖相Fig.4 The rocks appearance of broken crater in Qibao mountain

3.4 隱爆角礫巖相

隱爆角礫巖相分布于隱爆角礫巖筒內，其角礫大小不一，小者直徑1~2mm，大者可達16~22m，一般以0.1~1.2m居多，角礫大多數(shù)呈次棱角狀、次圓狀。角礫間的膠結物為鏡鐵礦、石英、菱鐵礦、絹云母等熱液蝕變礦物。

4 火山機構特點及與金銅礦床成礦關系

4.1 火山機構的特點

研究區(qū)是一個以中心式噴發(fā)為主要特征的環(huán)狀火山雜巖區(qū)，從多次噴發(fā)形成的火山雜巖及構造特征看出，七寶山為一古火山口[17]，古火山口就位于侵入雜巖體的東南部火山巖穹隆內的晚期潛火山雜巖體中?；鹕綆r體出露面積約為12km2，平面上呈北西向拉長的橢圓形[10,16]?；鹕诫s巖可以分為次火山巖相、爆發(fā)相、溢流相、隱爆角礫巖相等。

火山機構外圍地層中則發(fā)育放射狀張性節(jié)理和斷裂構造，而為脈巖充填（如圖4）。自火山機構中心向外依次發(fā)育有環(huán)狀鉀化、黃鐵絹英巖化和青盤巖化蝕變。在次火山雜巖體內外接觸帶的強絹英巖化蝕變帶內發(fā)育有隱爆角礫巖筒構造，是以閃長巖和閃長玢巖為主的角礫巖呈筒狀分布。隱爆角礫巖筒是一向東南傾伏的不規(guī)則橢圓筒狀，其內主要發(fā)育有兩組構造：一組為分布在“巖筒”邊部的產狀較陡的構造，一組為“巖筒”內產狀較平緩的構造，二者均為儲礦構造，但前者所控礦體規(guī)模較大。

4.2 火山機構與金銅礦床成礦關系

七寶山雜巖體位于沂沭斷裂東側的膠萊盆地內，在中生代，盆地的張裂與郯廬斷裂聯(lián)合作用，引發(fā)深部巖漿熔融，熔融巖漿沿郯廬斷裂的分枝斷裂上侵，由此產生的巖漿可通過上侵定位、結晶分異和氣液分異方式形成輝石閃長巖、花崗閃長巖、二長巖、石英閃長玢巖、安山玢巖和隱爆角礫巖，多期巖漿活動是造成金富集成礦的重要因素[10]。

當深熔巖漿沿著構造部位上侵時，巖漿的結晶分異作用可促使大量揮發(fā)份、SiO2、K2O和Au等元素在巖漿房頂部或旁側富集，從而形成高位侵位閃長玢巖—二長巖斑巖株及其伴生的金、銅礦化。在構造薄弱地帶，富揮發(fā)性組分熔漿亦可沖破外殼發(fā)生隱爆，形成富含圍巖角礫、巖屑的隱爆角礫巖筒[18]。當巖漿冷卻收縮后可產生大量張裂構造，巖漿的多期次活動使張裂隙更為發(fā)育。張裂隙、隱爆角礫構造為含礦熱液的富集、運移和沉淀創(chuàng)造了良好條件?；鹕綗嵋夯顒邮沟靡恍┿~、金、鉛鋅等成礦組分再度活化，沿角礫巖筒運移[19]。黃銅礦、黃鐵礦形成后大量消耗了流體中的硫，流體氧逸度有明顯增加，加之流體演化過程中仍不斷沿角礫巖筒上升，晚期成礦流體內的氧逸度明顯升高，使得硫化物數(shù)量減少，代之以氧化物（鏡鐵礦）、碳酸鹽為主，金成礦可能處于較高氧逸度條件下，但在近地表時，溫度下降速率較快，這可能是金在鏡鐵礦中以晶隙金賦存的一個原因。

當區(qū)域構造運動強烈時，引發(fā)區(qū)域斷裂系統(tǒng)的形成，斷裂構造與巖漿熱液富集區(qū)聯(lián)通時，引發(fā)熱液沿斷裂的運動，熱液溫度和壓力較高，超過上覆圍巖巖石靜壓力時，發(fā)生隱爆，形成隱爆角礫構造，以及與之相關的蝕變和礦化。七寶山地區(qū)的礦床類型以后者為主，熱液脈型礦化晚于與隱爆角礫巖型礦化。

七寶山金銅礦不同于美國科羅拉多州克雷勃一克雷格、墨西哥薩諾拉、菲律賓太拉德等金礦，后三者礦化受火山雜巖體控制，形成深度較深，蝕變礦化分帶不明顯；相反可與美國戈爾德菲爾德、羅馬尼亞喀爾巴降山、西班牙羅達爾基拉爾及萊遜山、南非一帶的隱爆角礫巖筒型金礦相類比，礦化均在火山機構巖漿演化的晚期，即在隱爆角礫巖筒中高度集中，范圍不大，形成深度較淺，蝕變礦化分帶明顯，是中國較為典型的與火山機構巖漿演化有關的金銅礦床[8]。在七寶山地區(qū)找礦應特別注意對古火山機構的分析預測，古火山機構是有利的成礦地段。

5 結論

七寶山火山雜巖主要包括次火山巖相：角閃石安山玢巖、輝石閃長巖—閃長巖、石英閃長玢巖—花崗閃長斑巖；爆發(fā)相：安山角礫熔巖、安山質凝灰角礫巖、凝灰?guī)r；溢流相：輝石安山巖、安山質集塊巖、粗安巖；隱爆角礫巖相：隱爆角礫巖等。它是本區(qū)重要的賦礦地質體，其活動性質、演化過程，直接影響本區(qū)的礦床形成和分布規(guī)律。

成礦物質來源與成巖環(huán)境、形成時代具有相似的特點。巖漿固結后，巖漿晚期熱液富集區(qū)聯(lián)通時，引發(fā)熱液沿斷裂運動，以及與兩側圍巖的相互作用。當巖漿熱液相對集中，熱液溫度和壓力較高，超過上覆圍巖巖石靜壓力時發(fā)生隱爆，巖石角礫化造成瞬間減壓作用，形成隱爆角礫構造以及與之相關的蝕變和礦化。

七寶山金銅礦與美國戈爾德菲爾德、羅馬尼亞喀爾巴降山、西班牙羅達爾基拉爾及萊遜山、南非一帶的隱爆角礫巖筒型金礦相似，礦化均在火山機構巖漿演化的晚期，蝕變礦化分帶明顯，成礦以硅化、黃鐵礦化為主的面型蝕變?yōu)橹?，礦體在隱爆角礫巖筒中高度集中。

礦床形成與七寶山次火山雜巖有關，屬中低溫次火山熱液構造隱爆角礫巖型金銅礦床。在七寶山礦區(qū)金銅找礦過程中發(fā)現(xiàn)古火山機構是有利的成礦地段。

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