山東招遠-平度斷裂帶南段地球物理特征及找礦預測

韓振玉，王巧云，王潤生，胡雪平，郭晶，胡創(chuàng)業(yè)

(1.煙臺自然博物館，山東 煙臺 264000；2.山東省地質調查院，山東 濟南 250014；3.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；4.中國冶金地質總局山東正元地質勘查院，山東 濟南 250014)

0 引言

招遠-平度斷裂帶是膠西北金礦區(qū)三大控礦斷裂之一，被NW向斷裂錯斷，分為南、中、北三段[1-2]。招平斷裂帶中段分布著大尹格莊、夏甸、曹家洼等10余處中—大型金礦床，地質學者做了很多礦床地質及成礦特征、賦礦巖體的主微量元素及同位素等研究，取得了礦床成因及成礦機制等方面的諸多研究成果[3-14]；而南段勘查程度較低，僅有北部(下莊、南墅小型金礦)和南部(山旺小型金礦)發(fā)現礦點，中部尚未發(fā)現金礦。山東省地質調查院2015年在南部的山旺一帶施工了探槽，揭露了招平斷裂帶的主裂面，斷裂帶上盤為古元古代萊州序列西水夼單元細粒變輝長巖和荊山群地層，下盤為中生代玲瓏序列花崗巖，靠近主裂面下盤的構造蝕變巖具有絹英巖化、綠泥石化、硅化蝕變，局部見黃鐵礦化，見礦品位1.20×10-6，黃鐵絹英巖化碎裂巖的金品位為6.94×10-6，黃鐵礦石英脈的金品位達到17.57×10-6。該斷裂帶南段顯示出較好的成礦前景[15-16]，因此有必要對南段的找礦前景做進一步的預測和評價。

1 區(qū)域地質概況

研究區(qū)出露地層主要為古元古代荊山群及第四系；巖漿巖以中生代玲瓏序列和古元古代萊州序列出露較為廣泛(圖1)。研究區(qū)以招平斷裂帶為界，西北一側主要為侏羅紀玲瓏序列二長花崗巖；東南一側的北部分布萊州序列變輝長巖，主要出露在南墅和山旺一帶，東南部主要為古元古代荊山群[1-2，17]，分布于山后至山旺一帶，呈NEE向的帶狀展布，變質程度達麻粒巖相-角閃巖相，主要巖性為石榴矽線黑云片巖、大理巖、透輝巖、石墨片麻巖、長石石英巖、黑云變粒巖、麻粒巖的組合。

研究區(qū)的構造以NNE向招平斷裂帶南段為主要斷裂，總體走向約30°，主斷裂帶寬150～200m，局部近千米，延伸長度20余千米，斷面產狀120°∠40°～60°，局部傾角達80°。北部的南墅-黃同水庫段，韌性變形形成的糜棱巖被后期的脆性斷裂疊加，巖性以碎裂巖為主，僅局部地段可見糜棱巖發(fā)育(如斜嶺前)；中部的黃同水庫-尹府水庫段，韌性變形較強，后期的脆性斷裂形成的碎裂巖較少，主要表現為構造片巖和糜棱巖，僅在靠近斷層泥處的下盤發(fā)育厚度較小的碎裂巖帶；尹府水庫以南，韌脆性構造疊加強烈，主要表現為碎裂巖，糜棱巖不發(fā)育[16-17](圖1)(1)山東省地質調查院，山東省萊州—招遠金礦整裝勘查區(qū)深部遠景調查報告，2016。。南墅-山旺段作為玲瓏序列與荊山群的界線，沿斷裂帶具明顯的分帶現象，即糜棱巖帶、碎裂巖帶、斷層泥。這些巖性特征反映了斷裂的多期活動性，早期的韌性變形從不對稱的壓力影及拉伸線理分析為自南東向北西逆沖，以壓扭性為主，形成糜棱巖帶；后期以張扭性為主，形成各類碎裂巖帶，帶內發(fā)育多種蝕變類型[18](2)中國科學院地質與地球物理研究所，山東省招遠南部金礦找礦預測研究報告，2015。。

1—第四系；2—古元古代荊山群；3—玲瓏序列花崗巖；4—萊州序列變輝長巖；5—蝕變碎裂巖帶；6—韌性變形帶；7—閃長玢巖；8—閃長巖；9—石英脈；10—地質界線；11—壓扭性斷裂；12— CSAMT剖面

2 地球物理特征

2.1 巖(礦)石物性特征

2.1.1 密度特征

由表1可知，中生代酸性或中酸性侵入巖之間密度差異較小，如玲瓏序列、郭家?guī)X序列密度在(2.61～2.64)×103kg/m3區(qū)間變化，變化幅度僅為0.03×103kg/m3，呈現低密度特征，對應負背景重力場；而中性侵入巖，如閃長巖，密度明顯增大，平均值為2.91×103kg/m3，可知區(qū)內巖漿巖密度由酸性—中酸性—中性呈升高趨勢。變質地層中膠東巖群平均密度為2.95×103kg/m3，荊山群平均密度為2.78×103kg/m3，在區(qū)內均呈高密度特征，且時代越老，密度越大；分布較為廣泛的中生代中酸性侵入巖與老變質地層之間存在明顯的密度差異，可分別形成明顯的重力低、高值異常。與金礦密切相關的構造蝕變巖的密度最小，平均值約為2.50×103kg/m3。

2.1.2 磁性特征

根據表1比較變質地層、巖漿巖以及斷裂構造帶的巖石的磁性變化特征。老變質地層中的膠東巖群巖性多樣復雜，主要巖性為黑云變粒巖、斜長角閃巖、片麻巖和片巖等，對應的磁性變化也較大，總體形成雜亂的磁場特征，正負磁異常交錯分布。其中淺粒巖、變粒巖磁性微弱，一般小于10×10-64πSI，在磁場上表現為平穩(wěn)低磁場特征；角閃巖類磁性較強，磁性變化范圍也較大，磁化率平均值為351×10-64πSI，變化范圍(34.5～4816)×10-64πSI，一般可形成較為明顯的正磁異常；片麻巖類磁性介于二者之間，屬于中等磁性，在磁場上一般表現為弱的波動磁場特征。荊山群地層的巖性主要是透輝變粒巖，磁化率變化較大，變化范圍0～3055×10-64πSI，平均值為117×10-64πSI。

表1 招平斷裂帶巖石物性特征

中生代巖漿巖以中酸性侵入巖為主，與密度特征對應，磁性由酸性至中性總體呈增強趨勢，對應中低磁場特征，與膠東巖群、荊山群明顯區(qū)分。其中玲瓏花崗巖類磁性相對較低，磁化率平均值一般在147×10-64πSI，變化范圍(6～288)×10-64πSI，在磁場上一般表現為平穩(wěn)的低磁場特征。中酸性的郭家?guī)X花崗閃長巖類較酸性玲瓏巖體磁性增強，磁化率平均值為200×10-64πSI，表現為中等強度磁場，局部形成正磁異常，但異常形態(tài)及強度明顯小于變質地層。

斷裂帶內的碎裂巖及糜棱巖的磁性與原巖相比均有所增加。碎裂巖的磁化率平均值339×10-64πSI，而糜棱巖的磁性強烈，最大達到9652×10-64πSI。這是由于韌性變形增加了韌性剪切帶中糜棱巖的磁性；而斷裂的擠壓及熱液蝕變，破壞了原巖的磁性，使碎裂巖中的磁性變弱，在磁場上表現為條帶狀的低負磁場。一般情況下，斷裂構造帶上的磁場為負磁異?；虻陀趦蓚鹊臈l帶狀低磁異常或變化梯度帶。變化梯度帶的特征為下盤呈條帶狀或條帶狀正高磁場，上盤為平穩(wěn)的低緩正磁場或負磁場。

2.1.3 電性特征

電性特征按巖類可明顯分為3個區(qū)間，分別為中生代侵入巖體的高阻特征、新太古代和古元古代老變質地層的中低阻特征、蝕變巖類的低阻特征。

表1的玲瓏、郭家?guī)X序列酸性或中酸性花崗巖類的高阻特征十分明顯，電阻率平均值在2500Ω·m以上，最大可致8100Ω·m；新太古代膠東巖群和古元古代荊山群變質巖電阻率明顯降低，平均值分別為534Ω·m,941Ω·m，當其與高阻巖體接觸時，可形成明顯的電阻率特征分界；蝕變巖類一般位于斷裂構造內或附近，斷裂內破碎、充水或存在礦化蝕變均可導致電阻率降低，形成明顯的低阻特征。其中金屬硫化物對低阻影響十分明顯，也是區(qū)內進行垂向找礦預測的主要依據。

2.2 區(qū)域重磁場特征

2.2.1 區(qū)域重力場特征

研究區(qū)地處西北側郭家店低布格重力與東側望城鎮(zhèn)高布格重力的交界區(qū)，布格重力場自西北至東南逐漸增強，交界地段的NE向密集重力梯級帶即為招遠-平度斷裂的重力場反映，研究區(qū)大致被該斷裂平分(圖2)。布格重力值大致在(-26～36)×10-5m/s2區(qū)間變化，布格重力最小、最大值分別對應郭家店低重力和望城鎮(zhèn)高重力的異常中心[20]。

圖2 區(qū)域重力異常平面圖

招平斷裂南東側上盤布格重力高值特征明顯，分布低密度的第四系及中生代青山群、萊陽群盆地，局部有一定規(guī)模的高密度荊山群地層出露，根據密度資料推斷，該區(qū)重力高主要由荊山群所致，其中望城鎮(zhèn)對應全省布格重力異常的最高值；招平斷裂北西側下盤中生代玲瓏巖體大面積分布，密度低而穩(wěn)定，以玲瓏序列郭家店、崔召、九曲等單元為主，形成該區(qū)明顯的重力低值異常，其中郭家店布格重力低值異常中心對應該區(qū)玲瓏巖體的最厚部位。荊山群與玲瓏巖體明顯的密度差異襯托出招平斷裂帶鮮明的高、低重力場分界特征[20]。

2.2.2 區(qū)域磁場特征

區(qū)域磁場與重力場的特征對應，研究區(qū)呈現西北低、東南高的磁場特征，且兩側磁場形態(tài)明顯不同，北西側磁場弱且平穩(wěn)，南東側磁場雜亂，交錯分布明顯的正、負磁異常；招平斷裂既反映為不同磁場特征的分界，同時也表現為NE向的磁場梯級帶特征(圖3)。招平斷裂南東側上盤內磁場特征主要受荊山群、青山群控制，磁性變化較大，且青山群大面積出露，導致地表磁場雜亂，正負磁異常均有分布；北西側下盤內玲瓏巖體分布廣泛，磁性低而平穩(wěn)，表現為平穩(wěn)的弱磁場特征，局部存在的正磁異常主要由具有一定磁性的荊山群等殘留體或時代較老的變輝長巖所致[19-20]。

圖3 航磁△T等值線平面圖

3 找礦預測

3.1 CSAMT測量及斷裂深部特征

研究區(qū)共施測剖面5條，物理點120個，施測的剖面大致垂直于招平斷裂帶，方位SE。招平帶下盤為中生代玲瓏序列二長花崗巖，上盤為古元古代荊山群變質地層，招平斷裂帶由寬數十米至數百米的糜棱巖和碎裂巖帶組成，上下盤巖性及物性的差異，為CSAMT工作提供了前提。從CSAMT測深反演圖看，斷裂帶反映明顯。已有地質資料證實[21-23]，在等值線拐彎、低阻帶局部變緩部位為找礦的有利部位。

(1)KP01剖面。西起澗里村西，東至南墅鎮(zhèn)西，剖面長5.00km，方位95°。西側主要為玲瓏序列二長花崗巖，招平斷裂帶從中間穿過，東側主要為古元古代荊山群野頭組祥山變粒巖段變質地層，招平斷裂帶寬約150m，主要由絹英巖化碎裂巖、絹英巖化花崗質碎裂巖和絹英巖化碎裂狀花崗巖組成。

從反演斷面圖(圖4)上看，東部低阻反映了古元古代荊山群變質地層，西部高阻反映了中生代燕山期玲瓏序列二長花崗巖，兩者間存在電阻率梯度帶，推斷該梯度帶為招平斷裂帶，整體趨勢穩(wěn)定。

1—推斷招平斷裂帶；2—推斷成礦有利部位；3—鉆孔及編號

斷裂帶在地表剖面2800～2900m處向下延深，整體傾角約45°，在剖面3500m(深度約600m)左右傾角變緩，約20°左右，在剖面5000m處延深至標高-1100m(深度約1200m)。剖面淺部有南墅金礦7勘探線的ZK701,ZK702鉆孔約束，剖面形態(tài)大致吻合，在剖面3350～3650m位置地表有古元古代萊州序列斜長角閃巖出露，推斷斷裂帶上盤似橢圓低阻異常為斜長角閃巖引起，東側中低阻異常為荊山群變粒巖引起。Ⅰ-1異常低阻規(guī)模較大，異常形態(tài)相對膨大，推斷主斷裂帶在該處變寬、變緩、轉折，是成礦、賦礦有利地帶。

(2)KP02剖面。剖面位于南墅金礦南，KP01剖面南側400m，與KP01剖面平行，剖面長2km，方位角95°。剖面上主蝕變帶為招平斷裂帶。主要巖性西部為中生代玲瓏序列中粗粒二長花崗巖，中段招平斷裂帶通過位置第四系覆蓋，東部為古元古代荊山群野頭組定國寺段大理巖。

從反演斷面圖(圖5)上看，東部淺部低阻反映了荊山群變質地層，西部和深部高阻反映了玲瓏二長花崗巖分布，兩者間的電阻率梯度帶是招平斷裂帶的反映，整體趨勢穩(wěn)定。斷裂帶在地表剖面上200～350m處向下延深，傾角約50°，在剖面上400～600m(深度約500m)開始傾向變緩，逐漸變?yōu)?0°左右，在剖面2000m處延深至標高-1000m(深度約1100m)。剖面400～600m標高-300m～-600m處在主斷面轉折部位和局部膨大部位，成礦條件較好，結合局部的低阻異常，推斷了2處成礦有利部位，分別編號為Ⅱ-1與Ⅱ-2；在剖面1200～1500m標高-900m～-1000m位置，等值線寬大稀疏向下同步彎曲，呈局部“U”字型，低阻異常規(guī)模較大，異常形態(tài)相對膨大，推斷主斷裂帶在該處變寬緩，是成礦、賦礦有利地帶，編號為Ⅱ-3。

1—推斷招平斷裂帶；2—推斷成礦有利部位及編號

(3)KP03剖面。KP03剖面穿過下莊金礦，東南端位于羅頭村附近，剖面長2km，剖面方位角112°39′39″。剖面上主蝕變帶為招平斷裂帶。主要巖性西部為玲瓏序列二長花崗巖，中段招平斷裂帶通過位置第四系覆蓋，東部為古元古代荊山群野頭組祥山段變粒巖和定國寺段大理巖。

從反演斷面圖上看(圖6)，南東側淺部低阻反映了古元古代荊山群變質地層，西側及深部高阻反映了中生代燕山期玲瓏序列二長花崗巖，兩者間存在電阻率梯度帶為招平斷裂帶，整體趨勢穩(wěn)定。斷裂帶在地表剖面150～350m處向下延深，整體傾角約45°，在剖面700m附近(標高約-500m)開始傾角變緩，逐漸變?yōu)?5°～20°后趨于穩(wěn)定，在剖面2000m處延深至標高-900m(深度約1000m)。剖面700～800m(標高約-500m)處在主斷面轉折部位，局部膨大傾向變緩，成礦條件較好，結合局部的低阻異常，推斷了一處成礦有利部位，編號為Ⅲ-1；在剖面1400～1800m(標高約-700m)位置，等值線寬大稀疏向下同步彎曲，呈局部“U”字型，低阻異常規(guī)模較大，異常形態(tài)相對膨大，推斷主斷裂帶在該處變寬、變緩，是成礦、賦礦有利地帶，編號為Ⅲ-2。

1—推斷招平斷裂帶；2—推斷成礦有利部位及編號

(4)KP04剖面。KP04剖面位于田格莊村西南部，剖面長1.5km，方位角110°02′00″。剖面上主要構造為招平斷裂帶。西部主要為中生代燕山期玲瓏序列中粒含黑云二長花崗巖，中段招平斷裂帶位置附近第四系覆蓋，東部為荊山群野頭組祥山段變粒巖。

從反演斷面圖(圖7)上看，南東側淺部低阻反映了荊山群野頭組變粒巖段變質地層，西側及深部高阻反映了玲瓏序列二長花崗巖分布，兩者間存在的電阻率梯度帶為招平斷裂帶，整體趨勢穩(wěn)定。斷裂帶在地表剖面300m處附近向下延深，整體傾角約50°，在剖面500m附近(標高約-300m)開始傾角變緩，逐漸變?yōu)?5°～20°，在剖面1500m處延深至標高-600m(深度約700m)。在剖面1100～1400m(標高約-400m)位置，等值線寬大稀疏向下同步彎曲，呈局部“U”字型，低阻異常規(guī)模較大，異常形態(tài)相對膨大，推斷主斷裂帶在該處變寬、變緩，是成礦、賦礦有利地帶，編號為Ⅳ-1。

1—推斷招平斷裂帶；2—推斷成礦有利部位及編號

(5)KP05剖面。KP05剖面位于東營村北，剖面長1.5km，方位角125°42′39″。剖面上主要構造為招平斷裂帶。西部主要巖性為玲瓏序列中粒含黑云二長花崗巖，中段第四系覆蓋，東部為荊山群野頭組定國寺段大理巖，剖面北約250m發(fā)育有東孟村金礦點。

從反演斷面圖上看(圖8)，東側淺部低阻反映了荊山群大理巖，西側、深部高阻反映了二長花崗巖分布，兩者間存在的電阻率梯度帶為招平斷裂帶，整體趨勢穩(wěn)定。斷裂帶在地表剖面300m處附近向下延深，整體傾角約45°，在剖面700m附近(標高約-400m)開始傾角變緩，逐漸變?yōu)?5°左右趨于穩(wěn)定，在剖面1500m處延深至標高-500m(深度約600m)。在剖面700～800m(標高約-400m)位置，處在主斷面轉折部位，局部膨大傾向變緩，等值線寬大稀疏向下同步彎曲，呈局部“U”字型，低阻異常規(guī)模較大，異常形態(tài)相對膨大，推斷主斷裂帶在該處變寬緩，是成礦、賦礦有利地帶，編號為Ⅴ-1。

1—推斷招平斷裂帶；2—推斷成礦有利部位及編號

3.2 找礦預測

根據CSAMT測量及反演圖，招平斷裂帶深部產狀由陡變緩的位置是成礦的有利部位。因此，產狀變緩是預測礦體的重要標志，分別在KP01至KP05剖面上預測了潛在礦體的位置(表2)。

表2 預測礦體有利位置參數

4 結論

(1)各剖面的反演結果揭示了招平斷裂帶的深部賦存及發(fā)育特點。招平斷裂帶主斷裂帶發(fā)育穩(wěn)定，淺部傾角較大，約45°～50°深部逐漸變緩。其中從最北部KP01剖面至最南部的KP05剖面，剖面上最大延深至標高分別為-1100m，-1000m，-900m，-600m，-500m，呈現出一個由南向北側伏的規(guī)律。

(2)在各剖面推斷了有8處招平斷裂帶深部成礦賦礦有利部位，總結了招平帶成礦、賦礦有利部位在CSAMT斷面圖上的異常特征表現：過渡梯級帶內等值線寬大稀疏向下同步彎曲，呈局部“U”字型低阻異常。

致謝：本文的野外工作得到了中國冶金地質總局山東正元地質勘查院的技術人員的幫助，在撰寫中得到了山東省地質科學研究院(國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室)和山東省地質學會的大力支持，審稿專家對本文提出了寶貴的修改意見，在此作者一并表示感謝！