山東棲霞呂家金礦地質(zhì)特征及礦床成因分析

史宏江，王翠彭，田少斌，孫曉東，許凱磊，張文東

(山東省核工業(yè)二七三地質(zhì)大隊，山東 煙臺 264006)

0 引言

蓬南—棲北地區(qū)位于膠東金成礦區(qū)中部，是蓬(萊)-棲(霞)成礦帶最重要的金礦分布區(qū)，集中了該金礦帶80%的黃金儲量[1]。先后發(fā)現(xiàn)和評價了以黑嵐溝金礦、大柳行金礦、齊家溝金礦及莊子金礦等為代表的金礦床及金礦點，至今仍是一些地勘單位和礦山企業(yè)深部找礦、研究的重點。近幾年，呂家金礦通過系統(tǒng)開展勘查工作，實現(xiàn)了找礦突破。目前主礦體已控制標高-497m，傾向延伸長925m，深部未封閉，通過對礦體地質(zhì)特征和空間分布規(guī)律的研究，認為深部仍有比較大的找礦潛力。本文在介紹呂家金礦地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，初步探討其礦床成因，總結(jié)成礦規(guī)律及找礦標志，為下一步探礦提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊(Ⅰ)膠遼隆起區(qū)(Ⅱ)膠北隆起(Ⅲ)膠北斷隆(Ⅳ)棲霞-馬連莊凸起東北部(Ⅴ)的東北部[2]。

區(qū)域出露地層較簡單，除河灘溝谷中出露新生代第四系外，大部分地區(qū)為古元古代-新元古代變質(zhì)巖，包括古元古代荊山群、粉子山群，新元古代蓬萊群、青山群等(1)山東省核工業(yè)二七三地質(zhì)大隊，山東省棲霞市呂家礦區(qū)深部及外圍金礦補充詳查報告，2020年7月。。

本地區(qū)歷經(jīng)多期次構(gòu)造運動，形成極其復(fù)雜的構(gòu)造格局。研究區(qū)屬于剛性較強的地塊，斷裂構(gòu)造發(fā)育。區(qū)域斷裂構(gòu)造主要有EW向、NE—NNE向和NW向斷裂。EW向斷裂構(gòu)造以西林斷裂為代表，出露于研究區(qū)南緣，總體成弧形展布，是控制臧家莊坳陷的邊緣斷裂。區(qū)域上的其他EW向斷裂構(gòu)造出露不明顯，僅在大辛店鎮(zhèn)南部和北部的侵入巖巖體附近可見韌性剪切帶出露，性質(zhì)不明。其中，NE—NNE向斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，近等間距分布。比較典型的斷裂自西向東主要有棲霞斷裂和肖古家斷裂(蛇窩泊-八角斷裂)。肖古家斷裂構(gòu)成蓬萊東南部金礦帶東界，而棲霞斷裂在礦帶的中部通過。該組斷裂規(guī)模較大，延伸較長，構(gòu)造帶較寬，具左行壓扭性質(zhì)。一般向東南方向傾斜，中到高角度產(chǎn)出，與金礦化有較密切關(guān)系。NW向斷裂構(gòu)造總體發(fā)育較弱，延伸較短，一般不具備金礦化，但對NE向斷裂或金礦脈及其他脈體起切割破壞作用，錯距數(shù)十米到三四百米不等，由南向北錯距逐慚變小。主要有西石硼斷裂、虎路線斷裂等(圖1)。

區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，分布面積較廣，約占70%以上，主要有中生代燕山晚期郭家?guī)X序列、中生代燕山晚期偉德山序列、中生代燕山早期玲瓏序列以及各類脈巖。

1—第四系；2—白堊紀青山群；3—震旦紀蓬萊群；4—古元古代荊山群；5—新太古代膠東巖群；6—郭家?guī)X序列二長花崗巖；7—玲瓏超序列二長花崗巖；8—譚格莊序列花崗閃長巖；9—破碎蝕變帶；10—斷裂；11—地質(zhì)界線；12—金礦床(點)；13—研究區(qū)范圍圖1 山東省棲霞市呂家金礦區(qū)域地質(zhì)簡圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層為古元古代荊山群祿格莊組和新生代第四系。古元古代荊山群祿格莊組分布于礦區(qū)西南部，巖性為含石墨石榴-矽殘黑云片巖、透閃透輝巖為主，其次見黑云斜長角閃片麻巖及黑云片巖等。新生代第四系主要分布于區(qū)內(nèi)溝谷低洼部位，巖性主要為含礫中粗砂、粉砂、黏土等(圖2)。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)NE向斷裂構(gòu)造發(fā)育，分別為F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3。F1斷裂位于礦區(qū)中部，走向30°～35°，傾向NW，傾角65°～70°。斷裂上下界面一般光滑平整，局部膨脹收縮明顯，顯壓扭性特征。在其下盤相距約150m，平行分布F2斷裂，構(gòu)造特征與F1斷裂相似。F3斷裂位于礦區(qū)西北部，總體走向25°～30°之間，傾向SE，傾角60°，壓扭性特征明顯。含礦蝕變帶嚴格受斷裂構(gòu)造控制，斷裂的規(guī)模決定含礦蝕變帶的規(guī)模，斷裂的產(chǎn)狀亦是含礦蝕變帶的產(chǎn)狀。主要由絹英巖化碎裂巖、碎裂巖夾石英脈組成，礦化蝕變主要見硅化、絹云母化、黃鐵礦化、黃銅礦化及碳酸巖化等。

1—新生代第四系砂礫巖、黏土；2—古元古代荊山群祿格莊組含石墨石榴矽線黑云片巖、透輝透閃巖；3—郭家?guī)X序列羅家單元斑狀中細粒含黑云二長花崗巖；4—郭家?guī)X序列大草屋單元斑狀粗中粒含黑云花崗閃長巖；5—大柳行序列燕子夼單元片麻狀細粒含黑云二長花崗巖；6—偉晶巖；7—礦化蝕變帶及編號；8—勘探線及編號；9—豎井及編號；10—見礦鉆孔；11—未見礦鉆孔；12—研究區(qū)范圍圖2 山東省棲霞市呂家金礦地質(zhì)簡圖

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖分別為古元古代大柳行序列燕子夼單元，中生代燕山晚期郭家?guī)X序列大草屋單元及羅家單元。

古元古代大柳行序列燕子夼單元，淺灰白色，風(fēng)化呈淺土黃色，巖性為片麻狀細粒含黑云二長花崗巖，細粒變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。

中生代燕山晚期郭家?guī)X序列大草屋單元，淺灰色，巖性為斑狀粗中粒含黑云花崗閃長巖，似斑狀結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。羅家單元，淺灰色，巖性為斑狀粗中細粒含黑云二長花崗巖，粗中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。脈巖主要見細晶巖脈。

2.4 圍巖蝕變

含礦熱液沿先期的構(gòu)造裂隙以擴散滲透的方式進入，使近礦圍巖均遭受到不同程度的熱液交代作用，整個蝕變受構(gòu)造控制，且具多期性[3]。圍巖蝕變主要分為硅化、絹云母化、黃鐵礦化及碳酸巖化等較典型的中低溫蝕變，與金礦關(guān)系密切的主要有硅化、絹云母化、黃鐵礦化，三者往往組成黃鐵絹英巖。通過前人研究，該地區(qū)金礦具有硅化、黃鐵礦化越強，則金品位越高特征[4-7]。從礦體向兩側(cè)呈明顯的分帶性對稱分布，由礦體向兩側(cè)逐漸變?nèi)?。石英脈兩側(cè)有較弱的絹英巖化，且蝕變幅度較小。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)共圈定Ⅰ-1、Ⅲ-1和Ⅱ-1共3個金礦體，其中Ⅰ-1號為主要礦體(表1，圖3)。

表1 金礦體特征一覽表

1—古元古代荊山群祿格莊組含石墨石榴、矽線黑云片巖、透輝透閃巖；2—采空區(qū)；3—含礦蝕變帶及編號；4—礦體及編號；5—穿脈工程及編號；6—鉆孔位置及編號圖3 礦體聯(lián)合剖面圖

Ⅰ-1號礦體：分布于Ⅰ號帶26～15線之間，由+142m～-25m等6個中段的穿脈工程和23個鉆孔控制(圖4)。圍巖為古元古代荊山群祿格莊組含黑云片巖。礦體呈脈狀，走向30°～45°，傾向NW，傾角60°～75°。已控制走向長約925m，傾向延伸約615m,控制標高+50m～-497m。由黃鐵絹英巖化碎裂巖夾石英脈組成，黃鐵礦沿裂隙呈細脈浸染狀分布，局部可見少量亮黃色黃銅礦。

礦體厚度0.48～3.40m，平均厚度0.98m，厚度變化系數(shù)50%，屬穩(wěn)定型。礦體厚度變化在走向上分帶特征明顯，在8-0線0～-400m標高的200m走向長度內(nèi)，礦體厚度均大于1m，最大厚度達到3.02m。走向兩側(cè)延伸間隔約200m，礦體厚度分別小于1m，最小厚度為0.48m。走向兩側(cè)繼續(xù)延伸，分別在24線的0m標高和15線的-200m標高礦體厚度分別為3.40m，1.18m，即礦體厚度沿走向大致以200m間距膨脹收縮延伸。Ⅰ-1號礦體查明礦石量、金金屬量分別占礦床查明總量的94.43%，93.96%。

礦體品位1.28～12.78g/t，平均品位3.41g/t，品位變化系數(shù)53%，屬均勻型。品位分布比較穩(wěn)定，變化不大，但可以看出礦體的深部品位低于淺部，其中在16～24線之間的-200m標高以上及0線的0m標高附近，礦體品位增高，礦體品位基本大于5g/t，表明這個位置是成礦作用及礦液聚集沉淀較強的部位(圖5)。而其他位置礦體品位低于5g/t，總體變化隨著礦體向北西深部側(cè)伏品位呈降低至1.77g/t。而高品位所處地段，是由黃鐵絹英巖中穿插十余厘米的石英脈構(gòu)成，石英脈分布比較連續(xù)，石英脈出現(xiàn)的部位，礦體品位均比較高，黃鐵絹英巖類礦石的品位相對要低。

1—采空區(qū)；2—礦體厚度>2m;3—礦體厚度=1～2m; 4—礦體厚度<1m;5—勘探線及編號；6—工程點及礦體厚度/m圖4 Ⅰ-1號礦體厚度變化等值線圖

1—采空區(qū)；2—金品位>4.5g/t;3—金品位=3.0～4.5g/t;4—金品位=1.0～3.0g/t;5—勘探線及編號；6—工程點及金品位/(g/t)圖5 Ⅰ-1號礦體品位變化等值線圖

Ⅱ-1號礦體：為零星小礦體，位于Ⅱ號帶北段9線-410m標高。由單工程控制，走向35°，傾向NW，傾角60°，由絹英巖化碎裂巖組成，厚度1.78m，品位3.83g/t。

Ⅲ-1號礦體：分布于Ⅲ號帶10～1線之間，由7個鉆孔控制。礦體呈脈狀，走向30°～35°，傾向SE，傾角55°～65°。已控制走向長約240m，傾向延伸約290m,控制標高+90m～-172m。由絹英巖化碎裂巖、硅化碎裂巖夾石英脈組成，蝕變主要見硅化、絹云母化、黃鐵礦化等。礦體厚度0.36～2.13m，平均厚度0.76m，厚度變化系數(shù)55%，屬穩(wěn)定型。礦體品位1.25～7.19g/t，平均品位3.70g/t，品位變化系數(shù)62%，屬均勻型。查明礦石量、金金屬量占礦床查明總量的5.11%,5.52%。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物特征

該礦床礦石礦物成分較簡單，主要礦石礦物為黃鐵礦、黃銅礦，其次為磁黃鐵礦、閃鋅礦等，金礦物主要為自然金。脈石礦物主要為絹云母、石英、方解石等。

自然金：反射色呈金黃色，高反射率，均質(zhì)性，低硬度，表面具擦痕。金的粒度以中、細粒金為主，少量微粒金(表2)。

表2 金礦物粒級統(tǒng)計表

金礦物形態(tài)以角粒狀為主，另有細脈狀、渾圓球狀及柱狀等(表3)。

表3 金礦物形態(tài)統(tǒng)計表

依據(jù)對金礦物賦存狀態(tài)統(tǒng)計顯示，金礦物賦存狀態(tài)主要以包體金為主，裂隙金次之,少量晶隙金(表4)。

表4 金礦物賦存狀態(tài)統(tǒng)計表

黃鐵礦：反射色為淡黃色，高反射率，均質(zhì)性。自形—半自形晶粒狀分布，晶形多為立方體，裂隙發(fā)育，裂隙中充填黃銅礦、磁黃鐵礦等，粒徑為0.2～1.5mm，呈浸染狀、細脈浸染狀分布。

黃銅礦：反射色為銅黃色，弱非均質(zhì)性，低硬度。亦為礦石中的重要金屬礦物，他形粒分布于黃鐵礦裂隙或粒間，交代黃鐵礦，粒徑為0.02～0.15mm。

閃鋅礦：呈他形粒狀，粒徑部分為0.01～0.2mm不等，部分為0.2～2mm不等，部分為2～7mm不等，雜亂或聚集呈堆狀分布，粒內(nèi)可見乳滴狀黃銅礦出溶顯固溶體分離結(jié)構(gòu)，部分粒內(nèi)嵌布方鉛礦。

磁黃鐵礦：呈他形粒狀，粒徑為0.005～0.02mm，分布于閃鋅礦中顯固溶體分離結(jié)構(gòu)，乳黃色微帶粉褐色。

絹云母：細小鱗片狀，常與交代石英共生。絹云母化是一種延續(xù)時間長、分布廣的蝕變礦物，多數(shù)呈脈狀、面狀分布。

石英：是主要的脈石礦物，是金的載體礦物之一。成因上主要是交代形成的石英，呈粒狀，與絹云母共生。

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石有益組分以金為主，有益組分Ag可綜合回收利用，Cu，Pb，Zn，S含量均較低,無綜合利用價值，有害組分As含量甚微(表5)。

表5 礦石組分分析結(jié)果統(tǒng)計表

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要以晶粒狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)為主，其次為交代殘余結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)填隙結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造，其次為蜂窩狀構(gòu)造。

4 礦床成因

4.1 成礦物質(zhì)來源

區(qū)內(nèi)廣泛分布中生代白堊紀燕山晚期郭家?guī)X序列羅家單元以及古元古代荊山群等老變質(zhì)巖地層和巖體。通過前人研究發(fā)現(xiàn)郭家?guī)X巖體的金豐度值為0.8×10-9,其中閃長質(zhì)包體金豐度為1.37×10-9，派生脈巖為(2.22～9.37)×10-9,說明巖體在侵位后,發(fā)生了金元素的流失,這流失的金元素即為后來賦存于礦床的金[8]。經(jīng)對該地區(qū)金礦床石英包裹體氫氧同位素與膠東巖群、玲瓏花崗巖及郭家?guī)X花崗巖的對比研究,三者內(nèi)具有一致性,表明物質(zhì)來源的一致性。目前中外學(xué)者普遍認為區(qū)內(nèi)金礦床的形成與中生代構(gòu)造—巖漿熱液活動密切相關(guān)，主成礦期為(120±10)Ma，在成礦流體方面，盡管前人曾有以巖漿水為主或以天水為主等不同觀點，但近年來越來越多的研究認為其成礦作用與地幔流體系統(tǒng)有關(guān)，成礦物質(zhì)具有多元性，既來自于控礦圍巖—花崗巖和變質(zhì)巖，又來自于幔源的巖漿巖，特別是與中基性脈巖的侵入關(guān)系密切[9-11]。

4.2 控礦因素

區(qū)內(nèi)構(gòu)造對金礦的控制作用十分明顯，區(qū)域EW向基底構(gòu)造是控制金礦的礦床空間分布與成礦重要因素，主要發(fā)育于基底及深部，一直起著區(qū)域內(nèi)控礦作用[12-15]。膠東地區(qū)在中生代構(gòu)造活動強烈，巖石圈減薄，多期巖漿發(fā)育，與此同時，郯廬斷裂帶也活動強烈，研究表明，膠東地區(qū)的NE和NNE向斷裂為郯廬斷裂的分支或次級斷裂[16]。而NE和NNE向斷裂構(gòu)造是該地區(qū)主要容礦構(gòu)造，這些斷裂構(gòu)造為成礦提供了良好的空間條件。呂家金礦中的F1，F(xiàn)3斷裂帶呈現(xiàn)共軛剪切關(guān)系，表明在斷裂形成過程中存在垂向壓縮，最終在巖體收縮結(jié)晶和地殼均衡調(diào)整過程中發(fā)生拆離伸展活動，為含金熱液的充填準備了構(gòu)造空間。由于地殼活動的脈動性使巖漿熱液和地下水熱液異?；钴S，它們汲取圍巖中的金元素與巖漿熱液中地幔源物質(zhì)一起匯聚到斷裂破碎帶中，最后于斷裂帶有利部位沉淀形成礦體或礦化體[17]。

4.3 成礦階段的劃分

通過與周邊礦床對比研究分析，該礦床成礦作用主要分為4個階段，其中第2，3階段為主要成礦階段[18-19]。

(1)細粒石英-細粒黃鐵礦階段：為早期高溫?zé)嵋簩鷰r的交代作用階段，形成灰白、乳白色微細粒石英及五角十二面體或立方體粗粒黃鐵礦，伴隨絹云母化、鉀長石化，少金礦化。

(2)粗粒石英-中粗粒黃鐵礦階段：該階段含礦熱液以充填作用為主交代作用次之，此階段形成灰白、乳白色多金屬硫化物石英脈，黃鐵礦以團塊狀、脈狀為主，晶形差。其他多金屬硫化物較少。該階段主要形成充填成因的黃鐵礦化石英脈，為本礦床主要成礦階段。

(3)細粒石英-細粒黃鐵礦多金屬硫化物階段：該階段形成煙灰色中細粒石英，晶體裂隙發(fā)育。發(fā)育大量金屬硫化物，包括黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等，多以團塊狀、脈狀分布在角礫間的膠結(jié)物和裂隙中。黃鐵礦以中粒為主，裂隙發(fā)育。本階段也是本礦床金的主要成礦階段。

(4)絹云母-石英、方解石階段：金礦化微量。該階段形成的礦物以絹云母為主，另有少量方解石和少量黃鐵礦。黃鐵礦一般為細粒自形，呈星點狀分布。石英含量明顯減少，呈純白色，大多以細脈狀分布，切割前3個成礦階段的巖石、礦物。方解石亦呈細脈狀與純白色石英細脈共生。

4.4 礦床成因

古元古代以來多次的地質(zhì)活動使新太古代已沉積了數(shù)萬米厚的富含金質(zhì)地層的變質(zhì)程度不斷加深，并使其成礦物質(zhì)多次活化，每次地質(zhì)事件都會使老地層中的金質(zhì)更加富集。燕山晚期郭家?guī)X序列巖漿巖的侵入過程中與其所經(jīng)過的老地層發(fā)生交代作用，新太古代膠東巖群中的金質(zhì)被活化進入了熔漿中[20-21]。與此同時，受燕山期構(gòu)造運動影響，NE向、NNE向斷裂大量發(fā)育，并隨著郭家?guī)X序列巖體含礦液熱液溫度的降低和含礦熱液交代圍巖過程中的離子交換，含礦熱液中原有的地球化學(xué)屏障被打破，礦液中包括金在內(nèi)的各種離子不斷結(jié)合成各種穩(wěn)定礦物并結(jié)晶成礦(表6)。

表6 呂家金礦與周邊金礦成礦要素對比

根據(jù)以上成礦過程，通過對比周邊金礦床，結(jié)合呂家金礦各成礦階段礦化、蝕變特征來看，本礦床的成因類型為巖漿期后中低溫?zé)嵋撼涮罱淮徒鸬V床。

5 結(jié)論

(1)呂家金礦地處蓬(萊)-棲(霞)金成礦帶中段，礦體受NNE向斷裂控制，呈脈狀、透鏡狀，礦石為黃鐵礦石英脈及黃鐵絹英巖。

(2)古元古代老變質(zhì)巖、燕山晚期花崗巖為該呂家金礦的形成提供物質(zhì)來源，斷裂構(gòu)造則為含礦熱液的遷移和富集沉淀提供良好通道和賦礦空間，巖漿活動是礦質(zhì)運移的主要動力來源。

(3)通過對該礦床地質(zhì)特征及礦床成因的總結(jié)研究，認為該礦床屬巖漿中低溫?zé)嵋撼涮罱淮g變巖型金礦床。通過和周邊區(qū)域礦床成礦地質(zhì)背景、地質(zhì)特征類比分析，呂家金成礦地質(zhì)條件良好,找礦前景廣闊。