“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質(zhì)—地球物理模型
——新技術(shù)新方法在金礦深部找礦中的應(yīng)用

郭國強，賀春艷，劉洪波，張大明

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013；2.河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊，河北 邢臺 054000)

“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質(zhì)—地球物理模型
——新技術(shù)新方法在金礦深部找礦中的應(yīng)用

郭國強1，賀春艷1，劉洪波1，張大明2

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013；2.河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊，河北 邢臺 054000)

焦家斷裂帶、三山島斷裂帶是膠西北區(qū)著名的金礦成礦帶，控礦成因類型屬典型的“焦家式”蝕變巖型金礦。近年來，該兩大成礦帶在勘查研究及深部找礦探索方面取得了一系列重大突破，其埋藏深、規(guī)模大，充分顯示出其深部找礦的巨大潛力,淺部的常規(guī)物探方法模型已經(jīng)建立，但常規(guī)物探在深部找礦中的難度越來越大，至今仍沒有總結(jié)出一套適合深部蝕變巖型金礦地質(zhì)—地球物理模型的有效物探方法，鑒于此，該文通過在深部找礦中應(yīng)用較好的新技術(shù)新方法的一致性探討，并結(jié)合成礦地質(zhì)特征及鉆孔資料，分析建立“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質(zhì)—地球物理模型。

膠西北地區(qū)；金礦；蝕變巖型；地質(zhì)—地球物理模型

膠西北地區(qū)是全國重要的金礦集中區(qū)，截至2015年底，該地區(qū)累計查明金金屬量(333及以上)4000t以上，跨入世界第三大金礦區(qū)。膠西北地區(qū)特別是焦家斷裂帶和三山島斷裂帶附近，以往地質(zhì)物化探工作程度較高[1]。尤其20世紀(jì)60年代以來，由于“焦家式金礦”的發(fā)現(xiàn)，山東地礦局及其他系統(tǒng)地勘單位、科研院校和地方礦山都開展了大規(guī)模的普查找礦及科研工作，包括1∶25萬、1∶20萬、1∶5萬及更高比例尺的地質(zhì)調(diào)查，1∶20萬、1∶5萬及更高比例尺的綜合物化探以及重點金礦床礦產(chǎn)勘查科研工作。研究范圍內(nèi)包括了基礎(chǔ)地質(zhì)、礦床的控礦因素、成礦規(guī)律、成礦作用、成礦條件、成礦時代、成礦模式及綜合找礦方法等[2]，積累了豐富的基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查、物探科研及探采資料，為該次模型的建立奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

膠西北地區(qū)大地構(gòu)造位置[3]處于華北板塊(Ⅰ級)東南緣，膠遼地塊(Ⅱ)、膠北隆起(Ⅲ)、膠北斷隆(Ⅳ級)、膠北凸起(Ⅴ級)和棲霞-馬連莊凸起(Ⅴ級)，如圖1所示。多期次多成因巖漿活動和以NE向斷裂構(gòu)造為主的構(gòu)造格架[4]，構(gòu)成該區(qū)金礦的成礦地質(zhì)背景。

區(qū)內(nèi)巖石以結(jié)晶基底和中生代侵入巖為主，基底巖系主要由前寒武紀(jì)變質(zhì)巖及侵入其中的中、新元古代侵入體組成。粉子山群為低角閃巖相變質(zhì)。中生代燕山期侵入巖非常發(fā)育，區(qū)內(nèi)基底構(gòu)造以近EW向韌性剪切帶、片麻理、條帶等為主，脆性斷裂以NE向斷裂最為發(fā)育，金礦床分布眾多。NE及NNE向斷裂構(gòu)造是金礦定位的主體，尤其是區(qū)內(nèi)三山島斷裂和焦家主干斷裂對金礦床的控制作用非常明顯[5]。

圖1 膠西北部區(qū)大地構(gòu)造單元劃分圖

2 地球物理特征

2.1電性特征

電阻率特征:該區(qū)巖礦石電阻率分為高阻、中阻、低阻3類。膠西北地區(qū)高電阻率巖石主要有玲瓏花崗巖、郭家?guī)X花崗閃長巖等，其電阻率平均值一般在2800Ω·m以上，最高可達(dá)8810Ω·m。其次為蝕變花崗巖及碎裂花崗巖，其電阻率平均值一般為800～1740Ω·m。電阻率最低為新太古代變基性巖，電阻率平均值在300Ω·m左右。當(dāng)巖石經(jīng)破碎蝕變后，其電阻率比原巖明顯降低，反映在視電阻率曲線上會表現(xiàn)為明顯的低阻特征，而當(dāng)破碎帶中的巖石硅化程度較高時，視電阻率曲線則會表現(xiàn)為低阻帶中的局部高阻。如新城、焦家金礦的富礦石平均電阻率為1200～1740Ω·m，個別可達(dá)7500Ω·m。

極化率特征:花崗巖及花崗閃長巖的極化率低而穩(wěn)定，一般在5%以下，新太古代變基性巖則更低，一般4%以下。而巖石經(jīng)礦化蝕變后，極化率則明顯升高，一般在7%以上，蝕變礦化強烈的富礦石則更高，極化率達(dá)20%以上，是各類正常巖石極化率的4～5倍,且隨著硫化礦物含量的增加而增大。蝕變巖型金礦金含量往往與硫化物的含量關(guān)系密切，呈正相關(guān)關(guān)系，就是說金含量越高，其極化率也越高，根據(jù)這一特性，可利用激電法尋找硫化礦物富集體，以達(dá)到間接尋找金礦體的目的[6]。

2.2區(qū)域重力磁場特征

膠東地區(qū)區(qū)域重、磁場宏觀上反映了區(qū)內(nèi)的區(qū)域構(gòu)造格架、巖漿活動和地層展布特征[7]。重、磁場走向總體上呈NE—NEE，重力場強度變化大，具有南北成帶，帶內(nèi)成塊分布的整體特征，區(qū)域△T磁異常特征顯示為以低磁異常場為背景，局部有條帶狀正磁異常發(fā)育的特點(圖2、圖3)。

重力場中，以平度—郭家店—道頭—蘇家店—大辛店一線的“S”型重力低異常最為顯著，形成區(qū)域重力低異常核心，最低值為-24×10-5m/s2，具體表現(xiàn)為中部重力低兩側(cè)重力高，中部重力低以郭家店、玲瓏、艾山組成的中酸性復(fù)式巖體的反映，也是山東省乃至我國金礦的重要分布區(qū)和重要產(chǎn)區(qū)，周邊重

1—第四系；2—新近系+古近系；3—白堊系；4—古—新元古界；5—新元古代含榴輝巖的花崗質(zhì)片麻巖；6—太古宙花崗綠巖帶；7—花崗巖；8—斷層；9—大型—特大型金礦床/中小型金礦床；10—布格重力異常等值線

1—第四系；2—新近系+古近系；3—白堊系；4—古—新元古界；5—新元古代含榴輝巖的花崗質(zhì)片麻巖；6—太古宙花崗綠巖帶；7—花崗巖；8—斷層；9—大型—特大型金礦床/中小型金礦床；10—△T等值線

力高是高密度的膠東巖群、荊山群、粉子山群等變質(zhì)巖系及太古代基性巖的反映。在重力低異常的北側(cè)三山島—玲瓏之間，重力場等值線呈近EW向走向的緩變帶，向NE逐漸增高，以1×10-5m/s2/km梯度向北遞增，等值線呈近EW向分布，說明玲瓏花崗巖體由南向北逐漸變薄。東西向重力異常主要反映玲瓏花崗巖體下的基底構(gòu)造呈近東西向分布。膠東西北部大部分的特大、大中型金礦床沿該重力緩變帶分布(圖2)。

通過金礦床(點)的分布特征可以看出，金礦體的分布與以上巖體間存在密切相關(guān)性。礦體的形態(tài)和空間分布受花崗巖體分布的控制。絕大部分金礦床直接產(chǎn)在玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖中或其邊緣及外接觸帶中[8]，礦床一般分布在巖體內(nèi)或周圍0～4km范圍內(nèi)，礦體位于斷裂中與圍巖呈斷層接觸。這一地質(zhì)特征反映在重力場上，則表現(xiàn)為沿巖體與變質(zhì)巖系的接觸帶形成了規(guī)模巨大的環(huán)形重力布格異常等值線梯級帶，重力異常梯級帶的形態(tài)及變化特征，則體現(xiàn)了與金成礦關(guān)系密切相關(guān)的中酸性巖體與前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系接觸帶的分布特征。重磁資料顯示郭家?guī)X復(fù)式巖體總體傾向為SW，而分布在該巖體內(nèi)或周圍的金礦床則絕大多數(shù)集中在巖體的南西部,如分布在巖體西北部的倉上、新立、三山島、馬塘、焦家等特大型金礦；分布在巖體南部的夏甸、曹家洼大尹格莊等大型金礦[9]。

3 CSAMT、MT、重、磁方法一致性、有效性探討

膠東地區(qū)前期開展過大量的重磁電震等物探方法，包括常規(guī)的物探方法以及新技術(shù)新方法，根據(jù)大量找礦生產(chǎn)實踐總結(jié)一些成熟、有效的膠東西北部地區(qū)深部金礦找礦及成礦預(yù)測的方法組合：大比例尺高精度重力+大比例尺高精度磁測+CSAMT(AMT、MT)+激發(fā)極化法(激電測深、頻譜激電測深)+地質(zhì)物性綜合研究。下面以具體試驗剖面來探討一下該組合方法的有效性，該試驗剖面布置在有鉆孔控制的紗嶺金礦的寺莊、前陳家附近。

從圖4來看，該試驗剖面中CSAMT與MT兩種方法地電斷面電阻率等值線基本形態(tài)變化一致，高低阻反映明顯，相同深度電阻率數(shù)值及其展布特征一致，電性差異明顯，6200點附近由大點及小點、由淺及深,過度梯級帶清晰可見，該梯級帶即是已知焦家斷裂帶，位于電阻率等值線由低到高的過渡梯級帶上[11]。

重磁異常特征對焦家式蝕變帶反映較清晰，上盤表現(xiàn)為低磁、高重力，為前寒武紀(jì)變質(zhì)巖；下盤表現(xiàn)為高磁、低重力，為玲瓏花崗巖的反映[12]。重磁梯級帶反映金礦蝕變帶位于重磁過度梯級帶上。

圖4 綜合物探新技術(shù)方法一致性對比試驗

在SIP法各參數(shù)斷面等值線圖上，斷裂帶反映為定向延深的條帶串珠狀低阻帶[13]，電阻率值越低反映斷裂帶礦化蝕變程度愈強烈。斷裂帶(金礦體)表現(xiàn)為低阻、高充電率、高時間常數(shù)、低頻率相關(guān)系數(shù)等異常特征，其上盤為前寒武系變質(zhì)巖，下盤為玲瓏花崗巖。

綜上所述，通過對已知剖面綜合物探新技術(shù)新方法一致性試驗，5種方法(4種類型)地層、巖體、構(gòu)造對應(yīng)一致，空間展布特征明顯清晰，真實反映各地質(zhì)體的地球物理特征。因此，同時利用該綜合物探新技術(shù)方法做剖面勘查是切實可行的。

4 “焦家式”破碎蝕變巖型金礦地質(zhì)—地球物理找礦模型

通過研究前期資料并結(jié)合該次工作成果，建立了“焦家式”蝕變巖型深部金礦綜合地質(zhì)—地球物理找礦模型，為今后開展蝕變巖型金礦找礦研究提供了基礎(chǔ)經(jīng)驗及科學(xué)依據(jù)，其模型如圖5所示。

圖5 “焦家式”蝕變巖性金礦地質(zhì)—地球物理深部找礦模型

(1)金礦體(點)位于玲瓏花崗巖(黑云母花崗巖)或郭家玲花崗巖(花崗閃長巖)與前寒武紀(jì)變質(zhì)巖地層的斷裂接觸帶部位[14]。尤其在斷裂破碎帶的轉(zhuǎn)彎部位，傾角變化明顯部位(變緩和變陡)和支斷裂交會部位易成大礦。

(2)重磁異常特征對焦家式蝕變帶反映較清晰，上盤表現(xiàn)為低磁、高重力，為前寒武系變質(zhì)巖；下盤表現(xiàn)為高磁、低重力，為玲瓏花崗巖的反映。金礦蝕變帶位于重磁過度梯級帶上，并伴有低值反映，對應(yīng)高極化率、中高阻(或低阻)特征。尤其△g梯度帶的轉(zhuǎn)彎部位及△g等值線呈“S”型分布的中間段易形成金礦田。磁場△T值表現(xiàn)為由局部變化的低磁場(0～200nT)向平穩(wěn)的低負(fù)磁場(-50～-100nT)過渡帶，在破碎帶的一側(cè)常有△T為100～200nT的條帶狀正異常顯示，這種局部的長條狀正磁異常主要是侵入的郭家?guī)X花崗閃長巖引起的。當(dāng)變質(zhì)巖地層是以斜長角閃巖為主時，由于其磁性較強，△T值就表現(xiàn)為由低負(fù)磁場(-50～-100nT)向較強的正磁場l00～200nT過渡(變質(zhì)巖地層為其他巖性時多表現(xiàn)為低磁異常)。

(3)在CSAMT法電阻率斷面等值線圖及激電測深ρs單支曲線來看，斷裂蝕變帶位于(視)電阻率等值線由低到高的過渡梯級帶上，即花崗巖片麻巖一側(cè)視電阻率明顯高，而前寒武紀(jì)變質(zhì)巖一側(cè)視電阻率明顯低，在斷裂破碎帶上(視)電阻率值介于上述高阻與低阻之間。(視)電阻率等值線同步向下彎曲、間距變大及由陡變緩部位為成礦有利部位。

(4)在SIP法電阻率參數(shù)斷面等值線圖上，斷裂帶反映為定向延深的條帶狀低阻帶，電阻率值越低反映斷裂帶礦化蝕變程度愈強烈。在等值線拐彎、低阻帶局部膨大部位為成礦的有利部位。

(5)斷裂蝕變帶在充電率參數(shù)斷面圖及極化率(ηs)單支曲線上反映為(定向延深的條帶串珠狀)高值異常，高值異常是金屬硫化物富集體的標(biāo)志[15]，即為金礦體賦存有利部位的標(biāo)志。

(6)高時間常數(shù)(τa)，低相關(guān)系數(shù)(сa)為礦化蝕變、金礦體賦存的標(biāo)志[16]。

5 結(jié)論

(1)重力勘探對隱伏巖體、深大斷裂、區(qū)域構(gòu)造格架及斷陷盆地的劃分具有較好的作用[17]；高磁對于圈定隱伏巖體，劃分老變質(zhì)巖與侵入巖的接觸界限較有效，尤其是區(qū)分磁性差異較大的玲瓏超單元與郭家?guī)X超單元體[18]；利用可控源音頻大地電磁(CSAMT)法查明控礦斷裂構(gòu)造的深部變化特征，選取成礦有利部位[19]；利用大功率激電測深或頻譜激電測深(SIP)圈定深部高極化地質(zhì)體的空間分布范圍[20]。

(2)通過在三山島斷裂帶倉上、三山島金礦，焦家斷裂帶焦家金礦焦家、寺莊、紗嶺金礦，招平斷裂帶大尹格莊金礦等重點金礦床綜合物探方法的對比應(yīng)用可知，尋找膠西北“焦家式”蝕變巖型深部金礦最佳技術(shù)方法組合是：大比例尺高精度重力+大比例尺高精度磁測+CSAMT(AMT、MT)+激發(fā)極化法(激電測深、頻譜激電測深)。

(3)前人的研究成果為該次“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質(zhì)—地球物理模型的建立提供了基礎(chǔ)資料,結(jié)合該次綜合物探研究建立的該找礦模型具有類比性和外推性，為今后在深部找礦中尋找蝕變巖型金礦起到了提綱挈領(lǐng)的作用，具有很大的借鑒意義。借助該模型，可以迅速精選施工方法，少走彎路，更有針對性，以較少的人力、物力、財力達(dá)到最佳的找礦效果。

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Application of Geological and Geophysical Model in Deep Part of "Jiaojia type" Altered Gold Deposit——Application of New Technology and New Method in Prospecting Deep Deposit

GUO Guoqiang1, HE Chunyan1, LIU Hongbo1, ZHANG Daming2

(1.Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute, Shandong Jinan 250013, China；2.Geophysical Prospecting ,Surveying and Geological Exploration Team, Hebei Bureau of Coal Geological Exploration, Xingtai Hebei 054000)

Jiaojia fault belt and Sanshandao fault belt are famous gold mineralization belts in northwest region. Its ore-controlling type belongs to typical "Jiaojia type altered gold deposit. In recent years, a series of major breakthroughs have made in the exploration in these two major metallogenic belts. Its hidden depth and large scale have fully showed the great potential. Conventional geophysical method of shallow ore prospecting model has been established. But conventional geophysical prospecting in deep ore prospecting has become more and more difficult. An effective geophysical method which is suitable for geological geophysical model in deep alterated type gold deposit still can not be summarized. In view of this, through study on the application of new technologies and new methods for deep ore prospecting, combining with qualitative characteristics and drilling data, the analysis, geological—geophysical model of "Jiaojia type" deep altered type gold deposit has been establishment.

Northwestern China; gold deposit; altered rock type; geological—geophysical model

2016-06-23；

2016-09-14；編輯：曹麗麗

2013年度山東省地礦局地質(zhì)勘查項目，編號kc2013020

郭國強(1980—)，男，山東金鄉(xiāng)人，工程師，主要從事物探新技術(shù)新方法的應(yīng)用與研究工作；E-mail：gsr211@163.com

P618；P510.8

A

郭國強，賀春艷，劉洪波，等.“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質(zhì)—地球物理模型——新技術(shù)新方法在金礦深部找礦中的應(yīng)用[J].山東國土資源，2017,33(2)：21-27.GUO Guoqiang, HE Chunyan, LIU Hongbo, etc.Application of Geological—geophysical Model in Deep Part of "Jiaojia type" Altered Gold Deposit——Application of New Technology and New Method in Prospecting Deep Deposit [J].Shandong Land and Resources, 2017,33(2)：21-27.