沂水縣前王家莊金礦地質(zhì)特征及找礦意義

王樹星，楊揚，劉金勇

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250000；2.山東省物化探勘查院，山東省地質(zhì)勘查工程技術研究中心,山東省土壤地球化學工程實驗室，山東 濟南 250013)

0 引言

沂沭斷裂帶是郯廬斷裂帶的山東部分，由4條大致平行的主干斷裂組成，構成“兩塹夾一壘”的構造樣式，對沉積建造、巖漿活動和成礦作用有明顯的控制[1]。在沂沭斷裂帶中段沂水-湯頭和安丘-莒縣斷裂之間的汞丹山凸起區(qū)[2]，先后勘查評價了沂南縣牛家小河金礦、沂水縣龍泉站金礦、石屋官莊金礦、南小堯金礦等賦存于脆/韌性剪切帶中的蝕變巖型金礦[3-4]，研究了成礦地質(zhì)背景[5-7]、礦床成因[8-9]、成礦規(guī)律[10]、找礦方向[11]。

通過對沂水縣前王家莊金礦開展詳查工作，共圈定11個礦體，探求金金屬量2258kg(1)山東省物化探勘查院，山東省沂水縣前王家莊礦區(qū)金礦詳查報告，2014年。。新礦床的發(fā)現(xiàn)驗證了研究區(qū)具有良好的成礦遠景，然而其成礦地質(zhì)背景、礦體特征、礦床成因、找礦方向等研究工作仍較薄弱。該文旨在對成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征進行梳理分析，探討金礦礦床成因，綜合找礦信息評價成礦潛力，為圈定金礦遠景區(qū)和勘查靶區(qū)提供理論指導。

1 成礦地質(zhì)背景

前王家莊金礦位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)沂沭斷裂帶(Ⅲ)汞丹山斷隆(Ⅳ)汞丹山凸起(Ⅴ)之上(圖1)。

1.1 地層

研究區(qū)僅在西北角沂水-湯頭斷裂以西出露震旦紀、寒武紀蓋層，基底為新太古代沂水巖群，主要分布于沂水-湯頭斷裂以東汞丹山凸起區(qū)東側，呈大小不等的包體出露于變質(zhì)變形侵入巖中。沂水巖群主要巖性為斜長角閃巖、黑云變粒巖夾角閃變粒巖、透閃陽起片巖、變粒巖及磁鐵石英巖、石榴石英巖，為太古宙具綠巖帶性質(zhì)的一套火山-沉積建造。

1.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，主要有新太古代沂水序列、傲徠山序列及中元古代牛嵐單元等。中生代巖體在區(qū)內(nèi)多以脈巖產(chǎn)出，主要有輝長巖脈、細粒閃長巖脈、閃長玢巖脈、煌斑巖脈、石英脈、偉晶巖脈等(圖1)。

1—第四系；2—寒武系；3—震旦紀土門群；4—沂水巖群；5—牛嵐單元輝綠巖；6—傲徠山序列條花峪單元中粒含黑云二長花崗巖；7—沂水序列牛心官莊單元中細粒紫蘇奧長花崗巖；8—沂水序列蔡峪單元中粒石榴紫蘇花崗閃長巖；9—沂水序列馬山單元中粒紫蘇二長花崗巖；10—沂水序列橫嶺單元中粒二輝石英閃長巖；11—煌斑巖脈；12—閃長玢巖脈；13—偉晶巖脈；14—石英脈；15—蝕變帶及其編號；16—地質(zhì)界線；17—平行 不整合界線；18—角度不整合界線；19—壓扭性斷裂；20—斷裂；21—韌性剪切帶；22—片麻理產(chǎn)狀圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖 (據(jù)山東省沂水縣長家溝地區(qū)金礦普查報告修編，2001年)

1.3 脆性斷裂

脆性斷裂構造以NNE向沂水-湯頭斷裂為主，并發(fā)育多條與沂水-湯頭斷裂近于平行的次級斷裂，如橫嶺斷裂(圖1)。

1.3.1 沂水-湯頭斷裂

是馬站-蘇村裂陷與汞丹山凸起的分界斷裂，呈10°～25°方向展布，是區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的構造，寬150～1000m，總體產(chǎn)狀280°～295°∠35°～56°，呈舒緩波狀，傾角變化較大，北段較陡，南段較緩，斷面擦痕、階步、揉皺發(fā)育，活動性質(zhì)以左行壓扭性為主，具多期活動特點。斷裂西側為馬朗溝組砂巖夾頁巖，東側主要為結晶基底巖系。帶內(nèi)巖石破碎強烈，具明顯的構造分帶性。主斷面以西為砂巖質(zhì)碎裂巖、碎裂狀砂巖，沿主斷面有厚度不等的斷層泥；以東為擠壓片理化帶、綠片巖帶、糜棱巖質(zhì)碎裂巖、花崗糜棱巖質(zhì)碎裂巖、碎裂巖帶、碎裂狀二長花崗巖等。主斷面下盤巖石中普遍有硅化、綠泥石化、絹云母化等蝕變現(xiàn)象，并有金礦化顯示，局部富集可形成金礦體或礦化體，如龍泉站金礦、牛家小河金礦等，為沂沭斷裂帶內(nèi)金礦主要產(chǎn)出部位[1]。

1.3.2 橫嶺斷裂

位于長家溝至橫嶺一帶，地表出露長約3.5km，寬約10m，總體走向10°～20°，傾向NWW，傾角51°～78°，沿走向呈舒緩波狀展布，斷裂性質(zhì)為左行壓扭性。兩側巖石主要為蔡峪單元中粒石榴紫蘇花崗閃長巖和牛心官莊單元中細粒紫蘇奧長花崗巖。北段主要為呈透鏡體排列的圍巖，巖石破碎較輕，蝕變不強，具較弱的褐鐵礦化、高嶺土化等；南段為構造角礫巖、花崗質(zhì)碎裂巖、麻粒巖質(zhì)碎裂巖等，具有金礦化、褐鐵礦化、綠泥石化、高嶺土化、硅化及碳酸鹽化等蝕變。帶內(nèi)發(fā)育Ⅱ-1，Ⅱ-2號蝕變帶。

1.4 韌性剪切帶

總體呈近EW-NEE向弧形展布，發(fā)育于新太古代變質(zhì)表殼巖、TTG系列花崗質(zhì)巖石中，以發(fā)育特征性構造片麻巖、變晶糜棱巖等為主。由北向南依次發(fā)育蔡峪、胡家旺、黃姑山3條剪切帶。

1.4.1 蔡峪韌性剪切帶

前王家莊金礦詳查工作中，通過分析物探資料，鉆探驗證了該隱伏剪切帶，地表為第四系覆蓋。兩側巖石為牛心官莊單元中細粒紫蘇奧長花崗巖，帶內(nèi)巖石為硅化花崗質(zhì)碎裂巖等，巖石蝕變主要為黃鐵礦化、褐鐵礦化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化。帶內(nèi)發(fā)育Ⅲ-1蝕變帶。

1.4.2 胡家旺韌性剪切帶

西起長家溝，經(jīng)胡家旺、牛心官莊、大張官莊村西北，東至大黃旺村南?？傮w長度5.5km，寬約120m，西側被NNE向橫嶺斷裂左行平移，東側被第四系覆蓋。胡家旺村南剪切帶走向為70°，至大黃旺一帶則為45°，總體構成一向SSE凸起的弧形。糜棱面理傾向S，傾角約65°。剪切帶總體發(fā)育在新太古代沂水序列牛心官莊單元紫蘇奧長花崗巖中，帶內(nèi)構造巖主要為長英質(zhì)殘斑糜棱巖，絹云母化較強烈。s-c組構及不對稱小褶皺常見，顯示該剪切帶具左行剪切運動特征，變形環(huán)境為中低綠片巖相。帶內(nèi)發(fā)育Ⅳ-1，Ⅳ-2，Ⅳ-3蝕變帶。

1.4.3 黃姑山韌性剪切帶

位于長家溝村南到黃姑山南一帶，地表出露長約2.5km，寬20～40m，總體走向77°，傾向SE，傾角31°～51°，發(fā)育在中細粒紫蘇奧長花崗巖中，多數(shù)由糜棱巖化奧長花崗巖組成，局部為長英質(zhì)糜棱巖，巖石蝕變礦化微弱。

2 礦體地質(zhì)特征

按構造樣式，前王家莊金礦床可分為3類金礦體：產(chǎn)于韌性剪切帶、脆/韌性構造帶、碎裂巖帶中(圖2)。

2.1 產(chǎn)于韌性剪切帶中的金礦體

Ⅳ-1蝕變帶賦存于胡家旺韌性剪切帶上盤，地表出露長約1.8km，寬30～80m，總體走向70°～90°，傾向SE，傾角45°～65°(圖2)。帶內(nèi)巖石為黃鐵礦化糜棱巖、麻粒巖質(zhì)糜棱巖、長英質(zhì)糜棱巖。

Ⅳ-1-1礦體出露地表，賦存于黃鐵礦化糜棱巖內(nèi)(圖3)?？傮w呈脈狀，總體走向90°，傾向S，傾角約45°。走向控制長280m，沿傾向延深46m。地表礦體厚度由西向東逐漸變薄，為0.67～0.42m，向深部逐漸變厚，最大厚度為1.00m，礦體平均厚度0.70m。單樣最高含金量6.76×10-6，最低2.15×10-6，礦石金平均品位3.82×10-6。

1—花崗巖；2—麻粒巖質(zhì)糜棱巖；3—長英質(zhì)糜棱巖；4—黃鐵礦 化糜棱巖；5—礦體圖3 Ⅳ-1蝕變帶剖面圖 (據(jù)山東省沂水縣長家溝地區(qū)金礦普查報告，2001年)

研究區(qū)內(nèi)韌性變形活動可劃分為二期[1，12]，Ⅳ-1號蝕變帶賦存的NEE向韌性剪切帶為第一期，構造層次為中深層。剪切帶形成于早元古代早期，且早于牛嵐單元輝綠巖脈侵位時代(2)中國地質(zhì)大學(北京)區(qū)調(diào)研究所馬站幅(J50E024019)、圈里幅(J50E024020)、高橋幅(I50E001019)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，1997年。。

根據(jù)蝕變帶、礦體特征，結合胡家旺韌性剪切帶東北段牛心官莊(Ⅳ-2)(3)山東省物化探勘查院，山東省沂水縣牛心官莊礦區(qū)鐵礦詳查報告，2012年。、大張官莊(Ⅳ-3)(4)山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省莒縣大張官莊地區(qū)金礦普查報告，2018年。金礦點地質(zhì)特征(圖1)，該構造樣式金礦主要發(fā)育于韌性剪切帶上盤黃鐵礦化糜棱巖中，礦化規(guī)模大，但金質(zhì)富集程度較低，樣品中Au含量多為10-7數(shù)量級。

2.2 產(chǎn)于脆/韌性構造帶中的金礦體

Ⅰ-1蝕變帶為研究區(qū)內(nèi)已知規(guī)模最大的蝕變帶，產(chǎn)出于牛心官莊單元花崗巖與沂水巖群石山官莊巖組接觸帶部位的脆/韌性構造帶內(nèi)(圖2)，為主礦體賦存部位?？傮w走向0°左右，傾向E，傾角74°～81°，礦化帶一般厚2～5m，最厚可達12m。帶內(nèi)主要巖性為紫蘇奧長花崗巖、紫蘇黑云斜長麻粒巖及長英質(zhì)糜棱巖等。深部巖石多見黃鐵礦化、硅化、碳酸鹽化、綠簾石化等，地表多見褐鐵礦化及硅化。

Ⅰ-1-1號礦體：為帶內(nèi)主礦體，賦存于黃鐵礦化糜棱巖中，探槽中局部為黃鐵礦化石英脈(圖4)。呈脈狀，沿走向及傾向呈舒緩波狀延伸，具尖滅再現(xiàn)、膨脹狹縮特征。礦體沿走向長510m，傾向延深180m。礦體產(chǎn)狀與蝕變帶一致，總體走向約0°，傾向E，傾角61°～82°。礦體單工程最小厚度0.30m，最大厚度6.64m，平均厚度2.18m。單樣最高品位50.50×10-6，最低品位0.70×10-6，平均5.62×10-6。

1—第四系；2—花崗巖；3—糜棱巖；4—沂水巖群；5—礦體圖4 Ⅰ-1蝕變帶剖面圖

以往金礦研究認為[3]，第二期NNE向中淺層次變形構造廣泛分布在前寒武紀變質(zhì)巖分布區(qū)，由一系列變形強帶及夾于其間的變形弱帶構成，疊加在早期片麻理及中深層次韌性變形帶之上，并切割和改造早期NEE向中深層次韌性變形帶。韌性變形帶形成于新元古代晉寧期，被震旦紀土門群不整合覆蓋，具左旋走滑的特點。Ⅰ-1蝕變帶及其帶內(nèi)礦體賦存地質(zhì)體的強烈糜棱巖化，應為該期韌性變形在研究區(qū)內(nèi)的響應。

2.3 產(chǎn)于碎裂巖帶中的金礦體

Ⅱ-1和Ⅱ-2蝕變帶呈脈狀產(chǎn)出于橫嶺斷裂破碎帶中，產(chǎn)狀與斷裂帶基本一致(圖2)。Ⅱ-1蝕變帶總體走向10°左右，傾向W，傾角64°～86°，一般厚1～3m，最厚可達5m。帶內(nèi)主要巖性為紫蘇奧長花崗巖、紫蘇黑云斜長麻粒巖及花崗質(zhì)構造角礫巖、碎裂狀紫蘇奧長花崗巖等。巖石多呈碎裂狀，常見黃鐵礦化、硅化、碳酸鹽化。

Ⅱ-1-3礦體為Ⅱ-1蝕變帶中已發(fā)現(xiàn)的最大規(guī)模礦體，地表無出露，賦存于黃鐵礦化硅化花崗質(zhì)角礫巖中，呈脈狀分布(圖5)。礦體沿走向長180m，傾向延深170m。礦體產(chǎn)狀與斷裂帶基本一致，總體走向約10°，傾向約280°，傾角65°～86°。礦體單工程最小厚度0.90m，最大厚度3.15m，平均厚度1.88m。單樣最高品位49.12×10-6，最低品位0.72×10-6，平均6.96×10-6。

控礦斷裂系淺層次構造，形成于燕山晚期，但有兩次活動，早期形成于燕山晚期第一階段，晚期活動形成于燕山晚期第三階段。

3 礦床成因

3.1 礦源層形成

太古宙時期，來自地幔(或地核)的攜帶豐富金質(zhì)的中—基性巖漿的強烈噴發(fā)，形成了以中—基性噴出巖為主的火山巖建造——沂水巖群，具有類綠巖帶的性質(zhì)，金元素含量可達10.7×10-9，明顯高于克拉克值，是金礦的初始礦源層[3]。

3.2 構造成礦作用

研究區(qū)內(nèi)成礦大致分為3期，均明顯受構造作用控制(表1)。

3.2.1 第一期韌性變形成礦

發(fā)育于早元古代的第一期中深層次的韌性剪切帶活動，形成NEE向展布的韌性剪切帶。以Al2O3守恒為限制條件，整個剪切帶自原巖到云母石英片巖質(zhì)量和體積增加大約50%[13]。在此過程中，沂水巖群(礦源層)中的成礦物質(zhì)不斷被萃取，金質(zhì)在低壓擴容空間富集。形成的同生剪切帶型金礦賦存于韌性剪切帶上盤，處于相對開放體系，故而以礦化規(guī)模大但不集中為特征，為后續(xù)構造成礦作用奠定了良好的物質(zhì)基礎。

1—第四系；2—沂水巖群；3—花崗巖；4—碎裂狀花崗巖；5—角 礫巖；6—地質(zhì)界線(細)/斷層(粗)；7—礦體及編號圖5 Ⅱ-1蝕變帶剖面圖

3.2.2 第二期脆/韌性變形成礦

晉寧期形成的包括沂水-湯頭斷裂在內(nèi)的NNE向中淺層次韌性剪切帶，以左行走滑運動為主。在韌—脆(脆—韌)性構造轉(zhuǎn)換部位形成擴容空間，具備有利的溫壓和封閉條件，有利于從鄰近礦源層或第一期糜棱巖蝕變帶中活化遷移出的金質(zhì)沉淀富集，形成了區(qū)內(nèi)礦體規(guī)模最大的蝕變巖型金礦。

3.2.3 第三期脆性斷裂成礦

中生代燕山早期，沂沭斷裂帶強烈活動[14-15]，廣泛的構造—巖漿熱事件，使得整個隆起區(qū)再度大規(guī)?；罨?。研究區(qū)內(nèi)沒有見到大規(guī)模的中生代巖體出露，而研究區(qū)以南龍泉站金礦勘查鉆孔中見有閃長巖體產(chǎn)出，其巖性、結構、構造與沂南銅石雜巖體二長閃長質(zhì)和二長—正長質(zhì)雜巖體相似，說明汞丹山凸起上與金礦成礦作用有關的中生代巖漿活動是存在的，只是未出露地表[1]。

表1 構造成礦作用特征

中生代以中酸性成分為主的巖漿沿襲活化的NEE向基底構造侵位，使區(qū)內(nèi)的熱事件達到高峰[3]。中生代巖漿活動對金的成礦十分有利，為金元素的活化、遷移和富集成礦提供了熱源和流體來源，足以使礦源層和先成蝕變帶內(nèi)的金質(zhì)發(fā)生活化、遷移，在碎裂巖帶內(nèi)沉淀、富集形成金礦床。

4 找礦意義

研究認為，沂水-湯頭斷裂沿帶有良好的找礦前景[3]，找礦方向可分為構造蝕變帶、韌性剪切帶、化探異常帶和礦體深部等[16]。前王家莊金礦等一系列礦床、礦(化)點的發(fā)現(xiàn)也為沂沭斷裂帶中段，特別是汞丹山凸起中部的金礦勘查驗證了成礦潛力，對找礦目標、勘查方向、工作對象等具指導意義。

4.1 同構造樣式礦化類型類比

不同構造樣式產(chǎn)出的礦化類型與區(qū)域典型礦床特征類比見表2。

表2 不同構造樣式礦化類型的礦床特征對比

由表2可知，研究區(qū)內(nèi)不同構造樣式的礦化類型與區(qū)域同構造樣式的典型礦床在礦床特征上具較高的相似度，說明研究區(qū)具備形成對應礦床的潛力。

前王家莊金礦Ⅰ-1主礦帶在控礦構造特征、礦石特征、圍巖蝕變等方面均與龍泉站、牛家小河等礦床有相似之處，其構造成礦作用均為第二期中淺層次脆/韌性構造作用。區(qū)別在于，Ⅰ-1蝕變帶距離沂水-湯頭斷裂較遠，呈近SN向，傾向E，產(chǎn)出于沂水巖群與新太古代花崗巖接觸帶等構造相對薄弱部位。

沂沭斷裂帶中段金礦找礦目標主要分為兩類：一是緊鄰沂水-湯頭斷裂的賦存于其下盤的NNE向礦體，以龍泉站金礦、牛家小河金礦[23]為代表；二是汞丹山凸起中部NEE向韌性剪切帶礦體，以南小堯金礦為代表。研究區(qū)位于汞丹山凸起中部，以往找礦目標為南小堯型金礦，故工作重點為NEE向韌性剪切帶，對NNE向韌/脆性構造帶的重視程度偏弱，盡管取得了一定的找礦成果，但礦化程度較低。前王家莊金礦的發(fā)現(xiàn)，為汞丹山凸起中部金礦勘查指出了新的找礦目標，與賦存于沂水-湯頭斷裂下盤的龍泉站金礦同成因類型、同構造樣式的蝕變巖型金礦。

4.2 第一期中深層次韌性剪切帶

第一期中深層次韌性剪切運動形成了較大規(guī)模的金質(zhì)富集，為后續(xù)構造成礦作用奠定了物質(zhì)基礎，尋找同類構造對判別找礦前景有重要意義。該類韌性剪切帶野外易識別，帶狀分布，連續(xù)性好，礦化規(guī)模大，地表出露寬，黃鐵礦化、硅化、絹英巖化強烈發(fā)育，地表呈白色或灰綠色，多表現(xiàn)為正地形，黃鐵礦多呈自形粒狀。因此，可首先尋找該類韌性剪切帶作為找礦遠景區(qū)，再進一步尋找第二期中淺層次脆/韌性構造帶、第三期脆性碎裂巖帶、巖體與地層接觸帶構造等有利成礦地段作為勘查靶區(qū)。第一期3條韌性剪切帶呈近等間距、平行展布特征，為尋找未知剪切帶提供了可能。研究區(qū)以南已發(fā)現(xiàn)了南小堯、景家莊、大堯等多條NEE向剪切帶，且?guī)?nèi)發(fā)育不同程度的金礦化，為汞丹山凸起金礦勘查提供一定參考。

4.3 區(qū)域化探異常特征

研究區(qū)內(nèi)呈串珠狀產(chǎn)出的Au異常，受控于NEE向韌性剪切帶，分布于長家溝、前王家莊、大張官莊等地段。區(qū)內(nèi)已知礦床、礦(化)點均表現(xiàn)出相似的地球化學異常特征，發(fā)育較為強烈金礦化，分布受控于NEE向韌性剪切帶，說明化探異常具有較好的找礦前景(圖6)。

1—金異常；2—銀異常；3—銅異常；4—鉛異常；5—韌性剪切帶；6—斷裂；7—金礦床(點)位置及名稱圖6 研究區(qū)化探異常圖

5 結論

(1)前王家莊金礦位于汞丹山凸起中部，按構造樣式可分為產(chǎn)于韌性剪切帶、脆/韌性構造帶、碎裂巖帶金礦體，沂水巖群與新太古代花崗巖接觸部位的第二期中淺層次脆/韌性構造帶礦體規(guī)模最大。

(2)新太古代沂水巖群為金礦礦源層，成礦大致分為3期，均受構造作用控制。第一期中深層次韌性剪切運動形成的同生剪切帶型金礦以賦存于韌性剪切帶上盤、礦化規(guī)模大但不集中為特征，為后續(xù)構造成礦作用奠定了良好的物質(zhì)基礎；第二期中淺層次脆/韌性變形和第三期脆性變形在成礦有利部位形成蝕變巖型和石英脈型金礦。

(3)類比同構造樣式典型礦床，礦床特征具高度相似性，說明研究區(qū)具備成對應礦床的潛力，特別是礦體規(guī)模最大的Ⅰ-1糜棱巖蝕變帶與賦存于沂水-湯頭斷裂下盤的龍泉站金礦的相似之處，為汞丹山凸起中部金礦勘查提供了新的找礦目標。

(4)第一期中深層次韌性剪切運動具有野外易識別、近等間距、平行展布特征，沿帶Au異常呈串珠狀分布。因此，可先尋找該類韌性剪切帶作為找礦遠景區(qū)，再進一步尋找第二期中淺層次脆/韌性構造帶、第三期脆性碎裂巖帶、巖體與地層接觸帶構造等有利成礦地段作為勘查靶區(qū)。

致謝：野外調(diào)查和論文編寫過程中得到了山東省物化探勘查院、山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院同仁的指導與幫助，審稿專家為論文提出了寶貴的建設性指導意見，謹在此表示衷心的感謝！