山東沂源金星頭金礦成礦地質(zhì)條件及成礦潛力分析

范振華

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省富鐵礦勘查技術(shù)開發(fā)工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100)

0 引言

金星頭金礦區(qū)位于山東省淄博市沂源縣西里鎮(zhèn)西南，是魯西重要的金、銀、銅、鐵多金屬礦產(chǎn)地之一。金星頭礦區(qū)最早于20世紀(jì)50—60年代作為鐵礦點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)，華北地質(zhì)局231隊(duì)、山東省地質(zhì)廳808隊(duì)、山東省冶金地質(zhì)勘探公司第一勘探隊(duì)先后對其勘查后，認(rèn)為鐵礦找礦希望不大。1969—1970年，山東省冶金地質(zhì)勘探公司第一勘探隊(duì)在金星頭巖體內(nèi)外接觸帶上發(fā)現(xiàn)了金鐵共生、銀銅伴生的多金屬礦床，并劃分金星、蘇家上峪、尖固頂、北山四個(gè)礦化地段。1986—1987年，沂源縣黃金公司在蘇家上峪礦段施工的3個(gè)鉆孔中見金、銅礦(化)體。1986—1990年，冶金部第四勘探隊(duì)對蘇家上峪礦段進(jìn)行了普查和詳查，共探明Ⅰ，Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅲ1，Ⅲ2，Ⅳ1，Ⅳ2，Ⅴ1，Ⅴ2九個(gè)礦體，求得C+D級金儲(chǔ)量570kg(1)冶金工業(yè)部山東地質(zhì)勘查局四隊(duì)，山東省沂源縣金星頭地區(qū)金礦區(qū)蘇家上峪礦段詳查地質(zhì)報(bào)告，1990年。。2014年，山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院開展沂源縣裕華地區(qū)金礦資源調(diào)查，對蘇家上峪礦段Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅳ1，Ⅳ2，Ⅴ1五個(gè)金礦體重新進(jìn)行了塊段劃分及資源量估算，估算金(333+333D)金屬量119kg，平均品位5.00×10-6，并劃分金星頭、桑樹峪兩個(gè)成礦預(yù)測區(qū)(2)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省沂源縣裕華地區(qū)金礦資源調(diào)查報(bào)告，2014年。?？偨Y(jié)以往地質(zhì)勘查工作，金星頭地區(qū)地質(zhì)勘查主要集中在蘇家上峪礦段，勘探深度多在300m以內(nèi)，總體工作程度較低，深部及外圍找礦工作不足。

該文在總結(jié)金星頭地區(qū)成礦地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，對礦床地質(zhì)特征和成礦物質(zhì)來源進(jìn)行分析，并類比魯西地區(qū)部分與中生代巖漿熱液有關(guān)的系列金礦床的成礦地質(zhì)背景，從成礦系統(tǒng)角度探討金星頭地區(qū)成礦潛力，提出找礦建議。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)條件

金星頭金礦大地構(gòu)造位置位于郯廬斷裂中段西側(cè)，魯西隆起區(qū)(Ⅱ)—魯中隆起(Ⅲ)—馬牧池-沂源斷隆(Ⅳ)，其地層分區(qū)屬于華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)。

1.1 地層

金星頭地區(qū)出露有新太古代泰山巖群，古生代寒武紀(jì)長清群、九龍群以及新生代第四紀(jì)地層(圖1)。區(qū)內(nèi)泰山巖群地表出露較少，主要分布于金星村西南和西北側(cè)的傲徠山序列酸性巖體中，呈捕擄體狀零星出露，由雁翎關(guān)組和山草峪組組成。區(qū)內(nèi)寒武紀(jì)地層自下而上為朱砂洞組、饅頭組、張夏組、崮山組及炒米店組，巖性多為淺海相細(xì)碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造，區(qū)內(nèi)賦礦層位主要是寒武紀(jì)饅頭組灰?guī)r，其次是朱砂洞組含燧石結(jié)核灰?guī)r。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)NW向丁家莊斷裂、金星頭斷裂及NE向辛莊北-朱家峪斷裂，構(gòu)成區(qū)域基本構(gòu)造格架(圖1)。金星頭斷裂為區(qū)內(nèi)最大斷裂，屬于沂沭斷裂帶旁側(cè)扇狀構(gòu)造的放射性斷裂，斷裂性質(zhì)為張性—張扭性，推測其受構(gòu)造演化及區(qū)域應(yīng)力變化影響，經(jīng)過多次擠壓和拉張，最終形成的張性開放環(huán)境，該環(huán)境不利于金元素等礦質(zhì)元素沉淀富集，斷裂帶內(nèi)目前尚未發(fā)現(xiàn)有Au礦化，但該斷裂可能與深部巖漿房相溝通，為巖漿活動(dòng)提供了良好的通道。

1—第四系；2—炒米店組；3—崮山組；4—張夏組；5—饅頭組；6—朱砂洞組；7—傲徠山序列二長花崗巖；8—新太古代泰山巖群；9—沂南序列銅漢莊單元石英閃長玢巖；10—沂南序列靳家橋單元角閃閃長玢巖(柳光峪巖體)；11—沂南序列東明生單元輝石閃長巖(金星頭巖體)；12—金伯利巖；13—輝長巖脈；14—角度不整合界線；15—地質(zhì)界線；16—斷裂；17—推測斷裂；18—金星頭研究區(qū)；19—金礦點(diǎn)位置名稱圖1 沂源金星頭地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

1.3 巖漿巖

金星頭地區(qū)巖漿活動(dòng)可分為2期：一是新太古代巖漿活動(dòng)，主要形成傲徠山序列中酸性巖，主要呈巖基狀分布于金星頭西北、西南側(cè)；二是中生代巖漿活動(dòng)，形成以沂南序列為主的閃長質(zhì)雜巖體(表1)，多呈小巖株?duì)罘植加诮鹦穷^、桑樹峪、社莊及石拉一帶(圖1)。目前查明與金多金屬礦成礦密切相關(guān)的金星頭巖體屬于沂南序列東明生單元，是燕山晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物[1-3]。

2 礦床地質(zhì)特征及物質(zhì)來源

2.1 巖體地質(zhì)特征

金星頭地區(qū)與成礦有關(guān)巖體主要是位于金星頭斷裂以北的金星頭巖體(東明生單元)，為多期次侵入的閃長巖類雜巖體，脈動(dòng)侵入特征明顯(圖2a)，巖相變化呈漸變關(guān)系，由中心相向邊緣相可見含橄欖石黑云母輝長巖(圖2b)—含黑云母輝石閃長巖(圖2c)—中細(xì)粒黑云母閃長巖(圖2d)，邊緣相多具似斑狀結(jié)構(gòu)。

表1 金星頭地區(qū)侵入巖巖石譜系單位

柳光峪巖體(靳家橋單元)位于金星頭斷裂以南，局部沿金星頭斷裂直接侵位(圖1)，總體呈巖床或大巖株侵位于寒武紀(jì)地層之下(圖3a)，巖性為閃長玢巖，斑晶為斜長石、角閃石，基質(zhì)細(xì)粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)(圖3b)，其巖相變化主要體現(xiàn)在斑晶礦物成分上，自西北向西南方向，斑晶由長柱狀角閃石為主漸變?yōu)榘鍫钚遍L石為主。該巖體與圍巖接觸帶附近蝕變發(fā)育，但礦化情況較差，與金成礦關(guān)系較弱。

圖2 金星頭雜巖體(東明生單元)野外及鏡下照片

圖3 柳光峪雜巖體(靳家橋單元)野外及鏡下照片

2.2 礦體地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的金礦(化)體據(jù)礦體形態(tài)可分為3種類型：一是呈層狀、似層狀或長透鏡狀礦體，局部膨大呈囊狀(圖4Ⅳ號礦體)，多見于巖體與寒武紀(jì)饅頭組接觸帶附近，或寒武系與基底巖石不整合面附近(圖4Ⅷ號礦體)，是目前發(fā)現(xiàn)的主要礦體類型，產(chǎn)狀與圍巖接近，具有明顯層控特點(diǎn)，多為接觸交代成因；二是脈狀、網(wǎng)脈狀礦體，多分布于巖體頂部內(nèi)接觸帶碎裂狀蝕變閃長(玢)巖中，含礦熱液沿裂隙充填交代，形成網(wǎng)脈狀礦體；三是呈扁豆?fàn)?、透鏡狀礦體，多沿捕擄體邊部或沿地層層間破碎及裂隙分布(圖4Ⅸ號礦體)。

1—饅頭組；2—雁翎關(guān)組；3—矽卡巖；4—沂南序列東明生單元輝石閃長巖；5—石英閃長巖脈；6—礦體；7—推測變質(zhì)巖基底界線圖4 沂源金星頭地區(qū)蘇家上峪礦段8勘探線地質(zhì)剖面圖

礦體受構(gòu)造控制明顯，區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造主要有侵入接觸構(gòu)造、斷裂構(gòu)造、捕虜體構(gòu)造、不整合面構(gòu)造及硅鈣巖性界面構(gòu)造等，其中，金星頭地區(qū)硅鈣巖性界面發(fā)育[4-5]，是區(qū)內(nèi)重要控礦因素，要引起重視，主要有2種：一是不純碳酸鹽巖地層與早期角閃閃長玢巖脈形成的巖性界面(圖5)；二是寒武系內(nèi)部碳酸鹽巖與碎屑巖巖性界面，以及碳酸鹽巖與其所夾硅質(zhì)結(jié)核接觸面。

a—角閃閃長玢巖捕虜體成巖時(shí)代早于金星頭巖體，推測為銅石序列；b—早期角閃閃長玢巖與饅頭組不純灰?guī)r形成硅鈣界面，氣水熱液沿其貫入并發(fā)生矽卡巖化熱液蝕變圖5 寒武紀(jì)饅頭組與早期角閃閃長玢巖脈形成的硅鈣界面

2.3 蝕變礦化

金星頭地區(qū)圍巖蝕變主要有矽卡巖化、硅化、大理巖化、角巖化及碳酸巖化等，矽卡巖化和硅化是區(qū)內(nèi)主要礦化蝕變，硅化常伴隨矽卡巖化發(fā)育，大理巖化、角巖化為區(qū)內(nèi)熱液接觸變質(zhì)產(chǎn)物。礦化有黃鐵礦化、黃銅礦化、斑銅礦化等金屬硫化物礦化，以及磁鐵礦化、鏡鐵礦化、孔雀石化、藍(lán)銅礦化、褐鐵礦化等金屬氧化物礦化，區(qū)內(nèi)金礦成礦與銅礦化關(guān)系密切，Au,Cu元素在成礦元素聚類分析譜系圖中良好的相關(guān)性也印證這一觀點(diǎn)[6]。

2.4 成礦模式

金星頭所處的魯西地區(qū)在早白堊世處于相對穩(wěn)定的板內(nèi)環(huán)境，殼?；旌现厝诔潭鹊蚚7-10]，大量地幔熔融巖漿形成大量堿性—鈣堿性侵入雜巖體，結(jié)合前人對魯西地區(qū)金礦硫、鉛同位素和氫氧、碳氧同位素，以及流體包裹體研究結(jié)果分析[11-14]，金星頭地區(qū)金礦與魯西地區(qū)其他熱液型金礦礦質(zhì)來源相似，以幔源為主，金有可能來源于堿性巖體深部同源巖漿及其分異作用，其攜帶的上地幔含礦流體活化萃取泰山巖群中Au,Ag,Cu等元素，并與大氣降水形成新的富含揮發(fā)份的成礦熱液，當(dāng)其運(yùn)移至巖體頂部時(shí)，因減壓沸騰或交代作用發(fā)生成礦作用[10,13]；或沿不整合面、層間破碎及硅鈣巖性界面等貫入發(fā)生接觸交代成礦作用(圖6)。

平面：1—沂南序列靳家橋單元閃長玢巖；2—沂南序列東明生單元輝石閃長巖；3—寒武紀(jì)不純碳酸鹽巖；4—中基性巖脈；5—矽卡巖；6—礦體地表露頭；7—斷裂；8—大理巖化；9—角巖化。剖面：10—閃長玢巖；11—輝石閃長巖；12—閃長巖；13—太古代基底巖石；14—白云巖；15—灰?guī)r；16—大理巖；17—泥頁巖；18—角巖；19—斷層；20—不整合界面；21—礦體圖6 沂源金星頭地區(qū)成礦模式略圖

3 成礦潛力與賦礦部位探討

3.1 成礦潛力分析

3.1.1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景對比

將金星頭金礦與魯西地區(qū)的歸來莊、銅井、金廠、磨坊溝、鐵銅溝、三岔河等金多金屬礦床成礦地質(zhì)背景進(jìn)行類比(表2)[13-19]，發(fā)現(xiàn)上述礦床礦化類型各異，有蝕變斑巖型、矽卡巖型、爆破角礫巖型及碳酸鹽巖微細(xì)侵染型等，但它們大地構(gòu)造背景相似，均產(chǎn)于魯中隆起的次級構(gòu)造，成礦地質(zhì)條件、賦礦層位及礦質(zhì)來源等有諸多相似之處，其空間分布亦與巖體侵位具明顯相關(guān)性[20]，同屬于中生代巖漿熱液有關(guān)的成礦系統(tǒng)。

3.1.2 研究區(qū)成礦潛力分析

結(jié)合前人資料分析及實(shí)地勘查，筆者認(rèn)為金星頭地區(qū)成礦地質(zhì)條件較好，具有一定的找礦潛力。

(1)研究區(qū)西北側(cè)北山一帶：緊鄰北山西側(cè)的金家山礦區(qū)勘查礦種以鉛、鋅為主(3)山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東省沂源縣金家山地區(qū)金及多金屬礦普查報(bào)告，2011年。，共生金、銀。鉛、鋅元素在熱液礦床成礦元素中屬于中、低溫成礦元素，其在矽卡巖型礦床中多偏離主接觸帶[21-22]，根據(jù)元素地球化學(xué)運(yùn)移及垂向分布特點(diǎn)，北山一帶可能為金星頭巖體西北邊緣，向西會(huì)更加遠(yuǎn)離接觸帶，因此下一步應(yīng)加強(qiáng)深部勘查，尋找?guī)r體與寒武系接觸邊界，從而尋找隱伏礦體。金星頭地區(qū)北部辛莊及金家山一帶寒武紀(jì)朱砂洞組底部的白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)的層狀金、銀礦化，指示了該區(qū)寒武紀(jì)碳酸鹽巖微細(xì)浸染型金礦(磨坊溝式金礦)存在的可能性[17,23]。同時(shí)，魯西沂南礦區(qū)太古宇和新元古界之間不整合面及其上覆的新元古代地層中金礦體的發(fā)現(xiàn)[14,24]，為金星頭地區(qū)深部找礦提供了重要的指示意義。

表2 金星頭金礦與魯西地區(qū)部分金礦床成礦地質(zhì)背景對比

據(jù)于學(xué)峰等，2001年[15]、2018年[14]；胡芳芳等，2010年[13]；馬明等，2018年[16]；徐金芳等，2000[17]；張英梅等，2018年[18]；馮啟偉，2017[19]。

(2)研究區(qū)東北側(cè)尖崮頂至東側(cè)蘇家上峪一帶：踏勘過程中，在蘇家上峪一帶發(fā)現(xiàn)金星頭巖體頂部存在類似金家山地區(qū)發(fā)現(xiàn)的爆破角礫巖(圖7)，角礫巖性包括閃長玢巖、泥灰?guī)r等，角礫間具有一定拼合型，綠簾石化、硅化、黃鐵礦化蝕變發(fā)育，類比金星頭南側(cè)的蒙陰丁家莊地區(qū)、沂水高莊銅多金屬礦等地發(fā)現(xiàn)的角礫巖型礦化及其地質(zhì)特征[25-26]，認(rèn)為金星頭地區(qū)也可能存在爆破角礫巖型礦化。另外，尖崮頂—蘇家上峪東側(cè)山體蓋層較厚，各類巖性硅鈣界面發(fā)育，常伴隨多層“層控”蝕變礦化，是層控矽卡巖型礦化發(fā)育的有利部位。

(3)金星—蘇家上峪以南，金星頭斷裂以北區(qū)域：該區(qū)域發(fā)育大量閃長巖脈，順層或與地層呈小角度相交侵入，其與地層接觸帶附近形成多層矽卡巖化蝕變礦化帶，可見黃鐵礦等金屬硫化物呈浸染狀分布。

圖7 金家山及金星頭蘇家上峪爆破角礫巖照片

3.2 賦礦部位探討

根據(jù)區(qū)內(nèi)礦化分布情況，該文以金星頭斷裂為界，探討該區(qū)可能存在的賦礦部位。

3.2.1 金星頭斷裂以北區(qū)域

該區(qū)是找礦重點(diǎn)區(qū)域，要加強(qiáng)有利控礦構(gòu)造研究，圍繞金星頭巖體開展系統(tǒng)勘查工作，尋找爆破角礫巖型—巖漿熱液型—接觸交代型—碳酸鹽巖微細(xì)浸染型多種礦化類型。

(1)金星頭地區(qū)北山、尖崮頂至蘇家上峪一帶巖體頂部及接觸帶附近發(fā)現(xiàn)的角礫巖，為該區(qū)尋找爆破角礫巖型、巖漿熱液型金礦化提供證據(jù)。

(2)區(qū)內(nèi)地層捕虜體是矽卡巖型金礦化的發(fā)育部位；兩類硅鈣巖性界面以寒武系內(nèi)部碳酸鹽巖與碎屑巖巖性界面成礦為主。

(3)金星頭地區(qū)新太古代基底與上覆寒武紀(jì)長清群之間的角度不整合面是重要的導(dǎo)礦賦礦空間，寒武紀(jì)朱砂洞組底部的白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r也是尋找“磨坊溝式”金礦的有利層位。

3.2.2 金星頭斷裂以南區(qū)域

該區(qū)域礦化信息較弱，以桑樹峪附近的汞礦化點(diǎn)為重點(diǎn)，進(jìn)一步查明多組控礦構(gòu)造的性質(zhì)與期次，加強(qiáng)就礦找礦工作。

4 結(jié)論

(1)金星頭地區(qū)以往地質(zhì)工作勘查程度不足，通過成礦地質(zhì)背景、地質(zhì)特征分析，及區(qū)域礦床類比，認(rèn)為該區(qū)成礦地質(zhì)條件較好，其深部和外圍具有一定成礦潛力。

(2)以成礦系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，圍繞金星頭巖體對深部及外圍展開系統(tǒng)勘查，尋找爆破角礫巖型—巖漿熱液型—接觸交代型—碳酸鹽巖微細(xì)浸染型等多種類型礦化。加強(qiáng)捕虜體、硅鈣巖性界面、角度不整合面等主要控礦構(gòu)造研究，在金星頭斷裂以北區(qū)域?qū)ふ矣欣x礦部位。

(3)金星頭地區(qū)銅金多金屬礦成礦與該區(qū)中生代巖體侵入密切相關(guān)，查明區(qū)內(nèi)巖體與金星頭斷裂的空間分布和成巖成礦關(guān)系，將對金星頭及臨區(qū)深部找礦有重要指導(dǎo)意義。