膠東萊州新立金礦床深部三山島斷裂物化探異常特征及找礦靶區(qū)預(yù)測(cè)

杜利明，胡創(chuàng)業(yè)，付世興，梅貞華，王 璐，陳 琦，馮 娜

(1.中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東濟(jì)南 250101；2.深部探測(cè)綜合地球物理技術(shù)工程試驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250101)

0 引言

三山島斷裂帶是膠東重要的控礦斷裂，自三山島北部海域至倉上地區(qū)的多個(gè)金礦床受其控制。近年來，該地區(qū)取得了重大找礦突破，部分學(xué)者對(duì)其構(gòu)造-巖漿巖背景、成礦特征、控礦規(guī)律等進(jìn)行了研究(趙冬冬等，2013；宋明春等，2015；宋英昕等，2017；王金輝等，2017；劉日富等，2019；張軍進(jìn)等，2020)，認(rèn)為三山島金礦帶存在階梯式成礦規(guī)律，縱向上呈“S”型或“反S”型的張裂處為成礦提供了有利空間，走向上南部與北部成礦地質(zhì)條件有差異；侏羅-白堊紀(jì)巖漿活動(dòng)為成礦提供有利條件，礦床為多階段熱液疊加。綜合物探(曹春國等，2012；王洪軍等，2020；王巧云等，2020)、三維建模(毛先成等，2020)等方法技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)該區(qū)找礦方向、靶區(qū)預(yù)測(cè)提供了參考依據(jù)。流體包裹體特征研究(周國發(fā)等，2008)認(rèn)為礦石形成于中-低溫、低鹽度、低密度、酸堿性不均、以氟化物、氯化物和硫化物為成礦物質(zhì)載體的還原性流體，并指出三山島金礦成礦深度為2.5～5 km，深部仍有找礦潛力。研究區(qū)位于三山島金礦新立礦床的深部，近年來的地質(zhì)勘查成果表明，三山島斷裂延伸至本區(qū)，局部賦存金礦體。CSAMT方法是一種較成熟的方法(底青云等，2004；湯井田等，2015)，由于其利用人工場(chǎng)源，抗干擾能力強(qiáng)，并可通過近場(chǎng)校正(欒曉東等，2018)、條件約束(黃理善等，2015)等技術(shù)手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，增加了探測(cè)深度和精度。鉆孔原生暈作為地球化學(xué)方法之一，在金屬礦勘查中應(yīng)用廣泛，前人對(duì)鉆孔原生暈的組分分帶及圈定異常方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究(王文華和嚴(yán)汝珍，1988；嚴(yán)汝珍和王文華，1989)，近年來該方法在鉛鋅礦、銅礦、多金屬礦的勘查中取得良好的應(yīng)用效果(白勇，2013；鄧龍林等，2018；劉宇曦等，2018；郜周全等，2020)。

本次研究綜合運(yùn)用鉆孔原生暈及構(gòu)造疊加暈理論及分析方法(李惠和張文華，1999；李惠等，2012,2019)，結(jié)合CSAMT測(cè)深方法對(duì)控礦空間位置探測(cè)結(jié)果的綜合分析，為該區(qū)深部找礦預(yù)測(cè)提供證據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省萊州市區(qū)北22 km，行政區(qū)劃隸屬萊州市三山島特別工業(yè)區(qū)。平均海拔2～3 m，地形低平，西部有城港公路通過，交通方便。

研究區(qū)位于三山島-倉上斷裂東側(cè)，新立金礦床深部。區(qū)內(nèi)地層分布簡(jiǎn)單(圖1)，主要為第四系(Qh)。構(gòu)造以斷裂為主，主要為三山島-倉上斷裂(F1)。該斷裂帶沿走向、傾向呈舒緩波狀延展，總體走向?yàn)?8°～62°，傾向南東，傾角33°～67°。斷裂帶以灰白—灰黑色斷層泥為標(biāo)志的主裂面連續(xù)發(fā)育，厚0.05～0.5 m，主裂面上下發(fā)育有50～200 m寬的破碎帶。東北端走向?yàn)?8°～45°，控制了三山島金礦床的展布，在新立礦床范圍內(nèi)逐漸轉(zhuǎn)為50°～62°，控制了新立金礦床的空間分布。沿主斷面穩(wěn)定分布的斷層泥對(duì)深部上升的成礦熱液起到阻隔富集作用，因而金礦的主礦體一般產(chǎn)于主斷面以下(劉日富和蔡小寧，2008；楊奎鋒等，2015)。

圖1 膠東萊州區(qū)域地質(zhì)圖(a)和新立礦區(qū)地質(zhì)圖(b)

經(jīng)鉆孔揭露，區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為新太古代五臺(tái)-阜平期馬連莊序列欒家寨單元(Ar3νMl),呈巖基大面積侵入，巖性為中細(xì)粒變輝長(zhǎng)巖(斜長(zhǎng)角閃巖)。中生代燕山早期玲瓏序列崔召單元(J3ηγLc)，主要分布于三山島～倉上斷裂下盤，巖性為弱片麻狀中粒二長(zhǎng)花崗巖，蝕變帶即發(fā)育于馬連莊序列與玲瓏序列接觸帶內(nèi)帶的弱片麻狀中粒二長(zhǎng)花崗巖中，帶內(nèi)構(gòu)造巖發(fā)育、蝕變強(qiáng)烈。

2 地球物理特征

2.1 巖石物性特征

本區(qū)蝕變帶位于馬連莊序列與玲瓏序列接觸帶內(nèi)帶的弱片麻狀中粒二長(zhǎng)花崗巖內(nèi)，礦體主要賦存在三山島斷裂下盤。以主裂面為界，上盤構(gòu)造巖依次為花崗質(zhì)碎裂巖、碎裂狀花崗巖；下盤依次為斷層泥、糜棱巖、碎裂巖、絹英巖，絹英巖化、硅化、絹云母化碎裂巖等。其中碎裂巖帶和碎裂狀花崗巖帶呈連續(xù)帶狀展布，其它破碎巖帶呈不連續(xù)帶狀展布。

巖石物性顯示(表1)，區(qū)內(nèi)高阻類巖石主要為玲瓏序列的二長(zhǎng)花崗巖，其電阻率平均值一般在2970 Ω·m以上；其次為蝕變花崗巖及碎裂花崗巖，其電阻率平均值一般為829～1450 Ω·m；電阻率最低為新太古代馬連莊序列斜長(zhǎng)角閃巖，電阻率平均值534 Ω·m。蝕變帶在電阻率斷面圖上整體顯示為電阻率梯級(jí)帶，由于蝕變帶本身巖石破碎、充水，導(dǎo)電性增加，電阻率進(jìn)一步降低，和圍巖的物性差異增大，有利于推斷和圈定蝕變帶位置。

表1 巖石電性參數(shù)①

2.2 電性異常特征

區(qū)內(nèi)0勘探線鉆孔控制蝕變帶最深接近2000 m，作為典型剖面進(jìn)行研究(圖2)。蝕變帶淺部地面建筑密布，無法開展物探工作，根據(jù)實(shí)際情況自ZK638沿160°方向施測(cè)CSAMT測(cè)深。經(jīng)過靜態(tài)效應(yīng)校正、過渡區(qū)校正、已知鉆孔約束，進(jìn)行反演計(jì)算，獲得電阻率斷面圖。結(jié)果顯示，三山島斷裂構(gòu)造蝕變帶整體位于800～1600 Ω·m電阻率梯級(jí)帶內(nèi)，其上部為斜長(zhǎng)角閃巖低阻體，下部為二長(zhǎng)花崗巖高阻體。異常沿傾向呈緩-陡交替的波狀形態(tài)，ZK7～ZK10控制的礦體即位于構(gòu)造由緩變陡再變緩的位置，符合三山島斷裂帶控礦規(guī)律。據(jù)此特征和電阻率斷面，推斷深部2000～2500 m部位，蝕變帶由緩變陡，是良好的找礦靶區(qū)(圖2)。

圖2 新立金礦0勘探線地質(zhì)物探綜合剖面圖

3 原生暈地球化學(xué)特征

3.1 指示元素濃度分帶特征

指示元素是作為找礦線索的化學(xué)元素，與礦床礦物共生組合關(guān)系密切，不同礦床的指示元素不同。三山島金礦的指示元素包括 Au、As、Sb、Bi、Hg、Co、Mo、Ni、Cu、Pb、Zn、Ba、Mn、Ag、B等15種元素(李惠等，2010；禹斌等，2010；王振軍等，2013)，不同地段的指示作用略有差異。本次研究采集7個(gè)鉆孔原生暈化探樣品，采樣間距10 m(蝕變帶加密至5 m)，共采集樣品718件，測(cè)試分析了以上15種元素，統(tǒng)計(jì)了背景值和標(biāo)準(zhǔn)離差，按照Xb+2S計(jì)算并適當(dāng)取整確定異常下限Ca，指示元素的濃度分帶按照Ca≤外帶≤2×Ca≤中帶≤4×Ca<內(nèi)帶的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分(表2)。根據(jù)元素分析結(jié)果和分帶標(biāo)準(zhǔn)繪制指示元素分帶圖(圖3)，顯示該區(qū)Au元素濃度分帶特征明顯，內(nèi)、中、外帶齊全，As、Sb、Bi元素具有外帶、內(nèi)帶異常，Cu、Zn、Mn、Co、Ni元素在該地段指示作用不明顯。最佳指示元素組合為As、Sb、Hg、B、Ba、Au、Ag、Pb、Bi、Mo。其中Ba元素在前人研究三山島金礦構(gòu)造疊加暈中未提及。但是Ba作為堿土金屬中活潑的元素，在浸染狀金礦床中起到很好的指示作用(王小春，1992)，作為本次研究的參考。

圖3 新立金礦0勘探線指示元素異常分布圖

表2 指示元素濃度分帶

由于采樣方法不同，本次分帶指標(biāo)和構(gòu)造原生暈的分帶有一定差別，例如大多數(shù)元素的中、內(nèi)帶反映不明顯，但整體反映了元素的客觀分布規(guī)律，運(yùn)用構(gòu)造疊加暈理論，為深部找礦靶區(qū)預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

3.2 指示元素軸向分帶及疊加暈特征

根據(jù)三(山島)-倉(上)斷裂帶金礦床深部盲礦預(yù)測(cè)的構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｐ?李惠等，2010)，三山島金礦原生暈指示元素中，前緣暈特征指示元素組合為As、Sb、Hg、B，近礦暈特征指示元素組合為Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾暈特征指示元素組合為Bi、Mo、Mn、Co，原生暈軸向分帶序列(由上→下)為Hg-Sb-As-B→Cu-Ag-Au-Pb-Zn→Bi-Co-(W)-Mn-Mo-(V)-Ni。根據(jù)本次鉆孔原生暈地球化學(xué)特征，參考前人研究成果，綜合該地段的地質(zhì)因素等，確定本區(qū)原生暈前緣暈特征指示元素為As、Sb、Hg、B、Ba，近礦暈特征指示元素組合為Au、Ag、Pb，尾暈特征指示元素組合為Bi、Mo，據(jù)此繪制新立金礦0勘探線蝕變帶深部疊加暈?zāi)Ｐ蛨D(圖4)。

模型圖顯示，近礦暈包圍已控制礦體，且向深部有變寬的趨勢(shì)。前緣暈分為上下兩個(gè)，其中-1200 m以上的前緣暈規(guī)模較大，推斷為已控制礦體的前緣暈。下部的前緣暈位于已控制礦體的中下部，深部有變寬的趨勢(shì)。按照三山島金礦構(gòu)造原生暈特征，不同期次成礦均有前緣暈、近礦暈和尾暈，存在多種形式的疊加結(jié)構(gòu)。深部的前緣暈出現(xiàn)在已知礦體的中下、尾部，呈現(xiàn)反分帶特征，是盲礦體前緣暈疊加結(jié)果，指示深部存在盲礦體。尾暈出現(xiàn)在已知礦體尾部，規(guī)模較小，且與深部前緣暈共存，構(gòu)成前、尾暈共存的特征，指示深部存在盲礦體(圖4)。

圖4 新立金礦0勘探線深部蝕變帶疊加暈?zāi)Ｐ?/p>

4 找礦靶區(qū)預(yù)測(cè)

上述地球物理異常特征和鉆孔原生暈分帶特征，指示深部仍有盲礦體。已知新立礦區(qū)0勘探線地質(zhì)剖面顯示，三山島斷裂蝕變帶延伸至本區(qū)，傾向上呈現(xiàn)了波動(dòng)特征，在傾角變化部位賦存礦體，符合三山島斷裂控礦規(guī)律。據(jù)CSAMT反演電阻率斷面，蝕變帶向深部仍有延伸，規(guī)模大，且存在電阻率梯度帶傾角的波動(dòng)現(xiàn)象，推測(cè)2000～3000 m深度的斷裂蝕變帶內(nèi)存在成礦有利部位。鉆孔原生暈的分帶特征顯示，已知0勘探線深部800～2000 m范圍內(nèi)，存在多期次成礦原生暈疊加現(xiàn)象，一是近礦暈Au元素異常明顯，尾暈元素Mn、Co、Ni元素不發(fā)育，是深部盲礦體前緣暈疊加結(jié)果；二是在已知礦體尾部，尾暈和前暈共存，符合前、尾暈共存特征；三是深部的前緣暈As-Sb-Hg-B-Ba出現(xiàn)在已知礦體的中下部和尾部，呈反分帶特征。上述原生暈軸向分帶及疊加特征，指示深部存在盲礦體。從地球物理、地球化學(xué)的角度綜合分析，參考三山島斷裂帶的控礦規(guī)律和成礦模式，預(yù)測(cè)在該區(qū)深部2000～3000 m深度，蝕變帶內(nèi)存在盲礦體，確定為找礦靶區(qū)(圖2、圖4)。

5 結(jié)論

(1)三山島斷裂帶規(guī)模較大，通過在研究區(qū)開展CSAMT測(cè)量及精細(xì)化反演，結(jié)合巖石物性及已知蝕變帶特征分析，認(rèn)為獲取的電阻率斷面能夠反映深部斷裂帶的展布規(guī)律，為深部找礦預(yù)測(cè)提供了地球物理依據(jù)。

(2)參考前人在該區(qū)建立的構(gòu)造疊加暈理論模型，通過本次典型剖面鉆孔原生暈的采樣和分析，研究發(fā)現(xiàn)礦體深部尾暈元素不發(fā)育、尾暈和前暈共存、呈反分帶等軸向分帶及疊加特征，指示深部仍存在盲礦體，為深部找礦預(yù)測(cè)提供了地球化學(xué)依據(jù)。

(3)根據(jù)三山島斷裂控礦規(guī)律、成礦模式，運(yùn)用綜合物化探方法，綜合研究萊州新立礦區(qū)深部三山島斷裂帶賦存規(guī)律，確定1處找礦靶區(qū)，為今后該地區(qū)的深部金礦勘查工作提供參考。

[注 釋]

①山東正元地質(zhì)資源勘查有限責(zé)任公司.2020.深部金礦資源評(píng)價(jià)理論、方法與預(yù)測(cè)最終報(bào)告[R].