焦家斷裂帶南段深部地球物理地球化學(xué)特征與找礦方向

祝德成，劉漢棟，祝培剛，王巧云，張文，楊仕鵬

(山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250013)

焦家斷裂帶南段深部地球物理地球化學(xué)特征與找礦方向

祝德成，劉漢棟，祝培剛，王巧云，張文，楊仕鵬

(山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250013)

該文選取焦家斷裂帶南段的徐村院—史家地區(qū)作為研究的重點(diǎn)地區(qū)。通過可控源音頻大地電磁測(cè)深、激電測(cè)深、鉆探驗(yàn)證等手段，首次確定焦家斷裂帶自徐村院—姬家—黃家西—史家西—大尹家東一線延伸方向，將焦家斷裂帶沿走向向南推斷了6km；認(rèn)為焦家斷裂帶南段傾向W，傾角30°～50°，局部可達(dá)78°，斷裂平面上呈S形，形態(tài)不規(guī)則；查明了焦家斷裂帶南段深部地球物理、地球化學(xué)特征；鉆探揭露了焦家斷裂帶南延位置，拓展了焦家金礦帶的找礦空間，提出了新的找礦方向。

焦家斷裂帶；地球物理；地球化學(xué)；找礦方向

膠西北的焦家斷裂帶是中國(guó)東部重要的金礦控礦構(gòu)造之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來，在焦家金礦帶開展了大量金礦深部找礦工作并取得重大突破[1-4]。2006年以來，相繼發(fā)現(xiàn)了寺莊礦區(qū)深部大型金礦床(42t)[5]、焦家礦區(qū)深部特大型金礦床[6](105t)、朱郭李家礦區(qū)深部特大型金礦床(126t)[7]、紗嶺礦區(qū)特大型金礦床(373t)等多處大型、特大型金礦。國(guó)內(nèi)外地學(xué)研究者對(duì)焦家斷裂帶開展了很多研究工作，主要集中在金礦成礦規(guī)律、成礦模式、成礦預(yù)測(cè)，對(duì)焦家?guī)畈块_展了資源預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)等工作，取得了很多重要的研究資料。但對(duì)于焦家?guī)涎訂栴}，特別是焦家?guī)г谛齑逶耗线M(jìn)入覆蓋區(qū)后，其走向發(fā)生了什么變化？一直存在爭(zhēng)議。一種觀點(diǎn)認(rèn)為焦家斷裂帶由徐村院經(jīng)紫羅劉家與NE向的苗家斷裂蝕變帶相連；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為焦家?guī)隙巫灾鞓蛭髂?，向南西?jīng)小瑯瑘、由家、小矯家延伸至平里店東[8-10]。該文基于山東省地質(zhì)調(diào)查院與山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在焦家斷裂帶南段，徐村院—史家地區(qū)開展的可控源音頻大地電磁測(cè)深、激電測(cè)深、鉆探驗(yàn)證及井中激電測(cè)量、成礦預(yù)測(cè)及井中原生暈化探測(cè)量等工作，查明了焦家斷裂帶南段延伸方向，首次將焦家斷裂帶向南推斷延伸了6km,極大地拓展了焦家金礦帶找礦空間，并對(duì)南段深部地球物理特征、地球化學(xué)特征開展研究，通過實(shí)施鉆探驗(yàn)證，探討了深部礦體特征，提出了找礦方向。

1 地質(zhì)特征

焦家斷裂帶北起黃山館，向南經(jīng)新城、焦家，至平里店，總長(zhǎng)27km，寬80～500m。走向總體呈NNE向，但變化較大：從寺莊村沿NNE—NE走向延伸至高家莊子，過辛莊后拐向NEE向(75°左右)至水盤，從水盤沿25°方向進(jìn)入龍口市境內(nèi)；寺莊以南以170°走向延至徐村院村南。

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

焦家斷裂帶由Ⅰ級(jí)控礦構(gòu)造焦家主干斷裂，Ⅱ級(jí)控礦構(gòu)造的焦家主干斷裂下盤支斷裂-望兒山斷裂和靈北斷裂，及Ⅲ級(jí)控礦構(gòu)造的次級(jí)斷裂組成?？傮w走向30°，傾向NW，傾角16°～40°,近地表較陡60°～70°(圖1)。中部的新城—大塚坡地段沿新太古代馬連莊序列與中生代玲瓏序列接觸帶展布；新城以北及大塚坡以南地段主要展布于玲瓏序列內(nèi)。斷裂帶形態(tài)特征如下：平面上呈“S”型，形態(tài)不規(guī)則，沿走向及傾向均呈舒緩波狀展布，膨脹夾縮、分支復(fù)合特征極為明顯，焦家斷裂帶走向在不同地段發(fā)生變化，有切割特征，呈“N”字形，說明焦家斷裂具有多期活動(dòng)的特征[11-13]。

1—郭家?guī)X序列花崗閃長(zhǎng)巖;2—玲瓏序列二長(zhǎng)花崗巖;3—馬連莊序列變輝長(zhǎng)巖;4—閃長(zhǎng)玢巖;5—破碎蝕變帶;6—實(shí)測(cè)壓扭性斷裂;7—物探推測(cè)斷裂帶圖1 焦家金礦帶地質(zhì)略圖

焦家斷裂帶在傾向剖面上顯示出鏟式斷裂的特點(diǎn)：在焦家礦區(qū)，斷裂產(chǎn)狀有2處明顯的轉(zhuǎn)折，一是地表至-400m，斷裂傾角由近70°漸變?yōu)?0°左右，主礦體厚大部位出現(xiàn)于-100m以下產(chǎn)狀明顯變緩處，構(gòu)成淺部金礦體；二是-600m～-1000m，斷裂傾角由30°左右漸變?yōu)?6°，主礦體厚大部位出現(xiàn)于-850m以下產(chǎn)狀明顯變緩處，構(gòu)成深部金礦體。可見，金礦床在剖面上主要產(chǎn)于斷裂傾角由陡變緩的轉(zhuǎn)折部位下部。

1.2 研究區(qū)主要地質(zhì)特征

1.2.1 構(gòu)造分帶特征

從焦家斷裂帶的主斷面到遠(yuǎn)離主斷面的下盤，其構(gòu)造巖帶由強(qiáng)應(yīng)變礦化富集帶、弱應(yīng)變無礦化帶逐漸過渡到弱應(yīng)變?nèi)醯V化帶和花崗巖帶；而構(gòu)造強(qiáng)度也相應(yīng)呈現(xiàn)強(qiáng)—弱—較強(qiáng)—較弱的變化趨勢(shì)。各構(gòu)造巖帶表現(xiàn)出的蝕變構(gòu)造也具有不同特征(表1)。蝕變巖的分帶特征上，從黃鐵絹英巖化碎裂巖—黃鐵絹英巖化花崗巖—絹英巖化花崗巖逐漸過渡黑云母花崗巖，空間上呈漸變接觸關(guān)系。蝕變強(qiáng)度由主裂面到下盤逐漸減弱，蝕變類型也隨著深度、溫度和構(gòu)造應(yīng)力的變化而改變。礦化分帶由靠近主裂面的交代作用，逐漸變?yōu)檫h(yuǎn)離主裂面的充填作用。

1.2.2 蝕變分帶特征

①斷層泥：灰白—灰黑色，由泥質(zhì)物和石英角礫組成，延伸較穩(wěn)定，產(chǎn)狀與斷裂蝕變帶一致，厚2～40cm，與蝕變巖接觸界線清晰，沿黃鐵絹英巖化碎裂巖帶的頂部展布(表1)。

②黃鐵絹英巖化碎裂巖帶：位于主裂面下盤或兩側(cè)，蝕變巖石主要為黃鐵絹英巖化碎裂巖，局部為黃鐵絹英巖化角礫巖及黃鐵絹英巖化糜棱巖等，呈較連續(xù)的帶狀分布，局部缺失，厚0.00～80.00m，平均21.70m。-1000m標(biāo)高以下逐漸變薄，并具尖滅趨勢(shì)。

③黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖帶：位于黃鐵絹英巖質(zhì)碎裂巖帶上、下盤，與其為漸變過渡關(guān)系，呈連續(xù)帶狀分布。該帶厚4.20～188.50m，平均56.47m，主要蝕變巖為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎斑巖等。

④黃鐵絹英巖化花崗巖帶：為蝕變帶外帶，主要蝕變巖為黃鐵絹英巖化花崗巖，帶內(nèi)局部見薄層的黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖。

⑤絹英巖化變輝長(zhǎng)巖帶：位于破碎蝕變帶(-400m標(biāo)高以上)上盤邊部，局部碎裂程度高，為變輝長(zhǎng)巖質(zhì)碎裂巖，與變輝長(zhǎng)巖呈漸變過渡關(guān)系，并與下盤的黃鐵絹英巖化碎裂巖或黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖等呈突變關(guān)系。多為帶狀分布，厚度變化較大。

⑥鉀化、紅化花崗巖帶：位于蝕變帶最外側(cè)，與黃鐵絹英巖化花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖呈漸變過渡關(guān)系，多為不規(guī)則帶狀。巖帶的突出特點(diǎn)是鉀長(zhǎng)石交代斜長(zhǎng)石形成發(fā)育的交代結(jié)構(gòu)，外貌呈淡肉紅色。

表1焦家斷裂帶構(gòu)造、蝕變和礦化分帶特征[14]

礦化與蝕變強(qiáng)度有一定的相關(guān)性，但主要取決于構(gòu)造活動(dòng)。焦家礦區(qū)Ⅰ號(hào)主礦體賦存于主裂面下盤的黃鐵絹英巖質(zhì)碎裂巖帶內(nèi)，Ⅱ礦體賦存于黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖，Ⅲ礦體賦存于黃鐵絹英巖化花崗巖帶中。

2 地球物理特征

2.1 可控源音頻大地電磁測(cè)深

在焦家?guī)涎拥闹鞓?苗家一帶施測(cè)了3條CSAMT剖面。其中Ⅰ線剖面(圖2)西起朱橋鎮(zhèn)東北，東至梁郭與大郎家交叉路口。圖2顯示，近地表表現(xiàn)為相對(duì)低阻區(qū)；中深部表現(xiàn)為由淺入深逐漸升高的相對(duì)高阻區(qū)。結(jié)合以往地質(zhì)資料，推斷上部的相對(duì)低阻區(qū)為變質(zhì)巖殘留體的反映，中深部相對(duì)高阻區(qū)為花崗質(zhì)巖類，兩者的接觸界面反映了花崗巖頂面的起伏變化特征。

視電阻率等值線明顯的梯級(jí)帶位置，推斷為斷裂帶位置，共推斷斷裂3條，編號(hào)為F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3。F1斷裂位于傾向NW的視電阻率等值線梯級(jí)帶上，推斷為焦家斷裂；F2斷裂位于剖面中間傾向W的視電阻率等值線梯級(jí)帶上，且呈“U”型同步彎曲；F3斷裂位于視電阻率等值線向SE向同步彎曲處，推斷為靈北斷裂。

2.2 激電測(cè)深

圖3看出，在淺部視電阻率由于受第四系的影響，其等值線變化較小且幅值較低；隨電極距(AB/2)的增大，視電阻率逐漸增大，當(dāng)AB/2≥220m時(shí)，在380點(diǎn)～430點(diǎn)處形成明顯的低阻特征，為巖石破碎引起的。測(cè)線上視極化率值總體變化不大，一般視極化率值在1.8%～2.8%之間，從淺到深視極化率有逐漸增大的趨勢(shì)，當(dāng)AB/2≥1000m時(shí)，存在4處弱的視極化率異常，視極化率值在2.6%～6.6%之間，異常形態(tài)不規(guī)則、不封閉，有向深部延伸的趨勢(shì)。推斷了2條斷裂,F1為焦家斷裂,F3為靈北斷裂。

2.3 井中激電測(cè)量

對(duì)在焦家成礦帶南延位置施工的544ZK1進(jìn)行了井中激電測(cè)量工作。井中激電測(cè)量結(jié)果表明，該孔視電阻率變化范圍58～13722Ω·m，平均值978Ω·m。視電阻率低值出現(xiàn)在孔深391～452m以及1250～1290m段，兩段巖性受構(gòu)造作用明顯，巖石破碎，富水性良好。視電阻率高值區(qū)主要集中在鉆孔的上半部分，巖性為英云閃長(zhǎng)巖，其視電阻率極高，普遍在2000Ω·m以上，最大值達(dá)到13722Ω·m。視極化率變化范圍0.44%～7.09%，平均值2.25%。視極化率的低值出現(xiàn)于鉆孔上部，高值出現(xiàn)于鉆孔底部。在主斷裂面處的井壁激電異常視極化率未出現(xiàn)明顯異常，而五個(gè)方位的視極化率則明顯從高值區(qū)跳躍到低值區(qū)，視電阻率同樣迅速降低?？傮w來看上半部分視極化率較高，下半部分相對(duì)平穩(wěn)。195m處與1195m處圈定2個(gè)極化率異常，分別對(duì)應(yīng)于絹英巖化英云閃長(zhǎng)質(zhì)碎裂巖和鉀化花崗質(zhì)碎裂巖，其SE方向視極化率高于NW方向，極化體有向SE方向側(cè)伏的趨勢(shì)。鉆孔底部1320m附近各條曲線均出現(xiàn)了未封閉正異常，視極化率呈現(xiàn)明顯升高，礦化體向周圍伸展比較均勻，無明顯的方向性。

1—第四系；2—片麻狀黑云英云閃長(zhǎng)巖；3—二長(zhǎng)花崗巖；4—推斷斷裂蝕變帶及編號(hào)；5—推斷地質(zhì)界線；6—地形線圖2 朱橋—梁郭地區(qū)Ⅰ線CSAMT反演斷面圖

焦家斷裂帶南延在可控源音頻大地電磁測(cè)深剖面與激電測(cè)深剖面上都表現(xiàn)為明顯的視電阻率等值線梯級(jí)帶。在驗(yàn)證鉆孔544ZK1中進(jìn)行的井中激電測(cè)量顯示，在1250～1290m處出現(xiàn)視電阻率低值區(qū)段，表明受構(gòu)造作用明顯，巖石破碎，富水性良好，推測(cè)為焦家斷裂南延在深部的反映。

3 地球化學(xué)特征

3.1 成礦元素富集規(guī)律

由表2元素變異系數(shù)由大到小的是Bi>Ni>Ag>Au>Cu>Pb>Zn>Sb>Co>As>Ba>Mn>Hg；其中變異系數(shù)大于1的有Bi，Ni，Ag，Au，Cu，Pb，Zn；表明Bi，Ni，Ag，Au，Cu，Pb，Zn等成礦元素在成礦期有較大程度的活化、遷移。

3.2 相關(guān)性分析

表3為544ZK1孔元素地球化學(xué)相關(guān)系數(shù)矩陣。從不同元素間的相關(guān)系數(shù)看，在0.05信度水平上，Au與Ag，Co，Ni，Cu，Sb相關(guān)；Ag與Au，Ni，Cu，Pb，Zn，Bi，Sb相關(guān)；Pb與Zn，Ag，Cu，Bi相關(guān)；Zn與Co，Cu，Mn，Pb，Ag，Bi相關(guān)；Cu與Au，Ag，Co，Mn，Pb，Zn，Bi相關(guān)。顯然，Ag-Co-Ni-Cu-Sb是與Au礦化密切相關(guān)的一組元素組合。

1—第四系；2—片麻狀黑云英云閃長(zhǎng)巖；3—二長(zhǎng)花崗巖；4—推斷斷裂蝕變帶及編號(hào)；5—推斷地質(zhì)界線圖3 激電測(cè)深綜合剖面圖

項(xiàng)目AuAgCoBaMnNiCuPbZnAsSbBiHg均值6.60310.686.73962.00459.998.6410.4040.1052.492.650.260.7521.78均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差0.6458.400.3232.5711.332.111.696.316.160.190.030.230.49標(biāo)準(zhǔn)差6.39581.076.20324.04112.6920.9716.8162.8061.281.930.262.264.89極小值0.4422.520.5118.6261.86.11.016.320.50.380.050.0714.91極大值46.962000.0022.92000.0937.0202.4144.3534.6584.79.972.0315.5739.71變異系數(shù)1.781.870.860.340.242.431.621.571.170.7316.010.22

注：均值、標(biāo)準(zhǔn)誤差、極大值和極小值的單位為元素含量單位，其中Au，Ag，Hg為×10-9；其他為×10-6

表3 544ZK1孔元素相關(guān)矩陣

注：**為在 0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*為在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)

3.3 聚類分析

圖4 544ZK1孔成礦元素R型聚類分析譜系圖

在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，開展元素的聚類分析。圖4是聚類分析譜系圖，可以看出在20距離水平上，元素可以分為如下3組：第一組為Cu-Pb-Zn-Ag-Bi，第二組為Ba-Mn，第三組為Au-Co-Ni-As-Sb，在14距離水平上，Au與Co，Ni聚為一類，顯示Au與Co，Ni相關(guān)性好，可能反映了Au

元素的幔源來源；Cu，Pb，Zn，Ag，Bi等元素相關(guān)性好；顯示多金屬硫化物成礦階段的疊加，在礦物組合上表現(xiàn)為閃鋅礦、方鉛礦和黃銅礦在多金屬硫化物階段緊密共生，可能反映了Au的主要成礦期在Au-石英-黃鐵礦階段，而Ag，Cu，Pb，Zn是在Au-石英-多金屬硫化物階段的產(chǎn)物。

3.4 鉆孔原生暈特征

從圖5中可以看出，成礦元素高值區(qū)有2-4號(hào)樣品、58-65號(hào)樣品、85-88號(hào)樣品三個(gè)區(qū)間，位置對(duì)應(yīng)于320～332m的二長(zhǎng)花崗巖，沿裂隙具鉀化，見團(tuán)塊狀黃鐵礦，678～785m的鉀化花崗質(zhì)碎裂巖和花崗質(zhì)碎裂巖，999～1011m的絹英巖化花崗巖、絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖，礦化與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)[15]。

4 找礦方向

該次工作在焦家?guī)涎游恢檬┕ゃ@孔1個(gè)，編號(hào)544ZK1，其中在鉆孔544ZK1孔中的1276.70～1305.40m見到構(gòu)造糜棱巖、絹英巖化碎裂巖、絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖等，認(rèn)為是焦家斷裂帶位置，該區(qū)構(gòu)造巖中黃鐵礦含量甚低，金礦化微弱。

圖5 544ZK1孔成礦元素分布圖

通過與主要含礦地段對(duì)比發(fā)現(xiàn)，焦家?guī)隙蔚V化程度相對(duì)較弱，黃鐵礦含量明顯降低，收集附近見礦鉆孔也發(fā)現(xiàn)了這一共性問題，焦家?guī)隙慰傮w上礦體厚度變薄，礦化程度偏低，但仍具有一定的金礦找礦前景。就焦家?guī)隙味?，區(qū)內(nèi)找礦應(yīng)主要集中在-1500m深部為主，至于焦家?guī)隙蔚V化變?nèi)醯脑蛏行柽M(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

(1)通過開展可控源音頻大地電磁測(cè)深、大功率激電測(cè)深等工作，推斷了焦家斷裂南延位置，首次將焦家斷裂沿走向向南推斷了6 km，并進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證。

(2)查明了焦家斷裂南段深部巖體地球物理、地球化學(xué)特征，并進(jìn)行了斷裂解譯。

(3)確定了焦家斷裂南延位置，拓展了焦家?guī)Ы鸬V找礦空間，為該地區(qū)深部找礦提供了重要靶區(qū)。

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GeophysicalandGeochemicalCharacteristicsandProspectingDirectioninDeepSectionofSouthernJiaojiaFaultBelt

ZHU Decheng, LIU Handong, ZHU Peigang, WANG Qiaoyun, ZHANG Wen, YANG Shipeng

(Shandong Geological Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China)

In this paper, selecting Xucunyuan—Shijia area in southern Jiaojia fault belt as a key study area, by using electrical resistivity, electrical sounding, drilling verification and other means, it is firstly determined that Jiaojia fault belt extends along Xucunyuan—Jijia—Huangjiaxi—Shijiaxi—Dayinjiadong. The Jiaojia fault zone is inferred to be 6km along the strike southward. It is regarded that the trend in southern Jiaojia fault belt is NW, and inclination angle is 30°～50°which can reach 78°in regional area. The fracture shows S shape and irregular shape in plane. Geophysical and geochemical characteristics in deep part of southern Jiaojia fault belt have been identified. Drilling reveals the southern extension position, expands prospecting space, and puts forward a new prospecting direction of Jiaojia fault belt.

Jiaojia fault belt; geophysics; geochemistry; prospecting direction

2017-08-10；

2017-09-24；

王敏

山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，2017CXGC1606；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，2017YFC0601506

祝德成(1979—)，男，山東安丘人，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail：zhudecheng1038@126.com

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祝德成，劉漢棟，祝培剛，等.焦家斷裂帶南段深部地球物理地球化學(xué)特征與找礦方向[J].山東國(guó)土資源，2017,33(12)：6-12.ZHU Decheng, LIU Handong,ZHU Peigang,etc.Geophysical and Geochemical Characteristics and Prospecting Direction in Deep Section of Southern Jiaojia Fault Belt[J].Shandong Land and Resources,2017,33(12)：6-12.