山東省煙臺市山上里金礦地質(zhì)特征及成因研究

金 剛，吳 鳴，盛順超，徐 健，王志浩，王吉祥

(1.中國冶金地質(zhì)總局 山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟南 250100； 2.山東黃金集團 蓬萊礦業(yè)有限公司，山東 煙臺 265600)

膠東半島是我國重要的金礦集中地，主要由招萊成礦帶、棲蓬成礦帶、牟乳成礦帶組成[1-3]。區(qū)域上金礦富集與太古—元古代的基性火山—沉積建造及其后的區(qū)域變質(zhì)綠巖帶關(guān)系密切[4-6]，受燕山早期構(gòu)造巖漿熱液影響，成礦元素進一步活化富集，形成膠東特有的“玲瓏—焦家式” 中生代交代重熔花崗巖相關(guān)的剪切帶石英脈—細脈浸染狀蝕變巖型金礦床[7]。山上里金礦區(qū)地處牟乳成礦帶的中部，該地區(qū)自20世紀70年代開展工作以來，開展了一系列地質(zhì)找礦工作，礦床規(guī)模由小型到中型，近年來勘探進入了瓶頸期，一直未有所突破。本文通過分析物探、化探、地質(zhì)等不同層次的成礦特點[8]，對山上里金礦礦床成因及找礦規(guī)律進行探討。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于膠北隆起及坳陷區(qū)東南部，金牛山斷裂帶的南段西側(cè)與牟平—即墨斷裂毗鄰(圖1)。礦區(qū)處于特殊的大地構(gòu)造部位，經(jīng)歷了多次韌性變形作用，形成了一系列的韌性變形帶和大型脆性斷裂構(gòu)造，構(gòu)造形跡較為復雜，金及多金屬礦成礦條件優(yōu)越[9]。

圖1 膠東金礦地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖Fig.1 Geological and mineral brief map of Jiaodong Gold Mine

區(qū)內(nèi)地層簡單，古元古代荊山群零星分布，以新生代第四紀為主，由灰褐色亞粘土、砂質(zhì)亞粘土和含礫砂組成，其中砂礫層是砂金礦富集的有利場所。區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，以新元古代震旦期玲瓏超單元為主體，巖性為片麻狀中粒含黑云二長花崗巖、弱片麻狀中粗粒二長花崗巖，呈巖基狀產(chǎn)出，主要分布礦區(qū)中西部[10]。礦區(qū)受金牛山斷裂影響，斷裂構(gòu)造發(fā)育，走向北北東向為主，是區(qū)內(nèi)主要的導礦、容礦構(gòu)造，礦脈沿走向、傾向均呈舒緩波狀，膨縮現(xiàn)象明顯[10]。

1.2 地球物理特征

礦區(qū)位于重力低值區(qū)，相應航磁為0～10 nT平緩的低值區(qū)，反映為新元古代玲瓏超單元的重磁場特征。物探異?；痉磻藚^(qū)域深部有中生代中酸性侵入巖產(chǎn)出，區(qū)域主要金礦(床)點均位于該異常內(nèi)，說明金礦的成礦與中生代中酸性巖漿侵位關(guān)系密切[7]。

1.3 地球化學特征

在乳山市北部、牟平區(qū)南部地區(qū)，分布一個大的呈南北向展布的Au、Ag、Cu、Pb、Zn綜合異常區(qū)，異常呈北北東向，沿斷裂帶分布，與蝕變帶發(fā)育地段相吻合，顯示了斷裂構(gòu)造的控礦性。礦區(qū)位于此異常中，異常內(nèi)已分布大中小金礦床數(shù)十個，如鄧格莊金礦、南東莊金礦、金牛山金礦、臘子溝金礦等[1]。

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)圈定3條礦脈，共圈定礦體6個(圖2)。其中，Ⅰ-①、Ⅰ-②、Ⅰ-③號礦體分布于Ⅰ號脈內(nèi)，Ⅱ-①、Ⅱ-②、Ⅱ-③號礦體分布于Ⅱ號脈內(nèi)。Ⅰ-①、Ⅱ-①號2個礦體為區(qū)內(nèi)主要礦體，儲量約占87%；Ⅰ-②、Ⅰ-③、Ⅱ-②、Ⅱ-③號4個礦體規(guī)模較小，礦體特征見表1。

表1 礦體特征Tab.1 Ore body characteristics

圖2 上山里金礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)Fig.2 Geological and mineral resources of Shangshanli Gold Mine Area

(1)Ⅰ-①號礦體。為區(qū)內(nèi)主要礦體，儲量約占44%，賦存于黃鐵絹英巖化碎裂巖夾黃鐵礦化石英脈帶內(nèi)。呈脈狀分布，沿走向及傾向呈舒緩波狀延伸，具分枝、復合、膨縮特征。沿走向長220～410 m，平均350 m，斜深已達466 m仍未封閉。礦體產(chǎn)狀與蝕變帶一致，走向20°～30°，傾向北西，傾角為78°～88°。礦體單工程厚0.49～2.59 m，平均厚1.53 m，厚度變化系數(shù)89%，屬厚度較穩(wěn)定型礦體。單樣金品位0.88×10-6～10.85×10-6，平均4.81×10-6，品位變化系數(shù)98%，屬有用組分均勻型礦體。礦體品位與厚度之間的變化情況，似具正消長關(guān)系。

(2)Ⅱ-①號礦體。為區(qū)內(nèi)主要礦體，儲量約占43%，賦存于黃鐵絹英巖化碎裂巖夾黃鐵礦化石英脈帶內(nèi)。呈脈狀分布，沿走向及傾向呈舒緩波狀延伸，具分枝、復合、膨縮特征。沿走向長340～480 m，平均長420 m，斜深已達402 m仍未封閉。礦體產(chǎn)狀與蝕變帶一致，走向20°～30°，傾向北西，傾角為75°～88°。礦體單工程厚0.59～2.49 m，平均厚1.57 m，厚度變化系數(shù)為94%，屬厚度較穩(wěn)定型礦體。單樣金品位為0.96×10-6～10.75×10-6，平均4.47×10-6，品位變化系數(shù)111%，屬有用組分較均勻型礦體。礦體品位與厚度之間的變化情況，似具正消長關(guān)系。

2.2 礦床規(guī)模

礦區(qū)共探獲資源儲量總量(332+333)：礦石量1 521 692 t，金金屬量7 016 kg，平均品位4.61×10-6，平均厚度1.49 m。礦區(qū)達到中型規(guī)模以上。

2.3 礦石質(zhì)量

礦石結(jié)構(gòu)主要為晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造。礦石礦物有自然金、銀金礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦等，脈石礦物有斜長石、石英、絹云母、鉀長石、黑云母、方解石、金紅石等。礦石類型主要為浸染狀黃鐵絹英巖質(zhì)碎裂巖型礦石、浸染狀黃鐵絹英巖化花崗巖型礦石。金的賦存狀態(tài)以晶隙金為主，裂隙金次之，包體金少量(表2)。晶隙金主要賦存于黃鐵礦晶隙中，其次是石英晶隙中，從鑲布關(guān)系來看，金與黃鐵礦、石英及黃銅礦、閃鋅礦關(guān)系密切。

表2 金礦物賦存狀態(tài)統(tǒng)計Tab.2 Statistical table of occurrence status of gold deposits

2.4 蝕變巖帶特征

礦體主要賦存于蝕變巖帶內(nèi)。礦區(qū)蝕變巖帶為黃鐵絹英巖化碎裂巖帶、絹英巖化花崗巖帶[10]。

(1)黃鐵絹英巖化碎裂巖帶。主要蝕變巖石有黃鐵絹英巖化碎裂巖，局部為黃鐵絹英巖化角礫巖等，呈帶狀分布，厚0.8～10.0 m。主要礦物為石英、絹云母、黃鐵礦、多金屬硫化物及碳酸鹽等。由于多次應力作用，蝕變礦物遭受到較強烈破碎，黃鐵礦呈浸染狀分布，并具不同程度的裂紋。黃鐵礦為主的多金屬硫化物含量較高，是主礦體賦存的主要部位。

(2)黃鐵絹英巖化花崗巖帶。主要蝕變巖為黃鐵絹英巖化花崗巖。主要礦物成分有黃鐵礦、絹云母、石英、鉀長石等。以黃鐵礦為主的多金屬硫化物呈脈狀、網(wǎng)脈狀及星散狀、團塊狀產(chǎn)出。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因

太古代末到早元古代初，發(fā)生了一次強烈的褶皺造山運動—膠東運動，伴隨構(gòu)造運動發(fā)生了區(qū)域變質(zhì)作用，形成了新老無序的遞進變質(zhì)帶[2]。在區(qū)域變質(zhì)作用過程中，通過原巖脫水，形成具較強溶解能力的熱液，促使原巖中堿金屬鹵化物及部分金、銀、銅、鋅、鉛等成礦組分活化遷移，形成了變質(zhì)熱液，匯集在膠東中部低溫、低壓變質(zhì)帶(低角閃巖相帶)中，構(gòu)成了膠東中部金元素的高背景異常區(qū)[11-16]。中生代，由于太平洋板塊與歐亞大陸的俯沖，沂沭斷裂帶的強烈活動，膠北地塊熱流值升高，使下地殼物質(zhì)產(chǎn)生了部分熔融。由于深大斷裂與上地幔溝通，上地幔巖汁的滲入形成了交代—重熔巖漿，以頂蝕方式向上滲透擴散交代，形成交代—重熔巖漿巖—玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗閃長巖。在巖體形成過程中，礦源層中的金等成礦元素進一步活化、遷移、匯集，并在成巖作用的晚期形成富含揮發(fā)份的含礦熱液，賦存于花崗巖之中[3-6]。

在基底構(gòu)造基礎(chǔ)上，斷裂早期的壓剪性活動和其后的繼承活動，使其局部產(chǎn)生了引張擴容帶，為含礦溶液的富集沉淀提供了有利空間。含礦熱液在斷裂裂隙系統(tǒng)中，經(jīng)早期蝕變作用和晚期多次疊加礦化，形成了該礦床[13-15]。

綜上所述，本礦床屬交代—重熔巖漿期后中低溫熱液充填、交代蝕變巖型金礦床。

3.2 礦床形成階段

礦床形成具有多階段性和疊加性，這是斷裂構(gòu)造階段性發(fā)育和成礦熱液間歇性活動造成的。主生金礦期成礦熱液的活動從早期到晚期，礦液的化學成分及其物化條件不斷變化，晶出的礦物組合由簡單到復雜，再到簡單，金含量從少到多再到少。呈規(guī)律性變化。礦體主要賦存于構(gòu)造蝕變巖帶中，金屬硫化物呈浸染狀、細脈網(wǎng)脈狀、脈狀或細脈浸染狀產(chǎn)出，主要載金礦物為黃鐵礦。金礦物的富集與蝕變強度有關(guān)，蝕變越強，礦化越好。金的賦存狀態(tài)以晶隙金和裂隙金為主，包體金少量。

根據(jù)獲得的礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及熱液脈體相互穿切的關(guān)系，并結(jié)合區(qū)域成礦期次的劃分[11]，礦床內(nèi)熱液期劃分了4個礦化階段：①黃鐵礦石英階段。玲瓏花崗巖演化的末期，產(chǎn)生了大量富含堿、硅及揮發(fā)份的含礦熱液沿裂隙充填，發(fā)生娟英巖化，黃鐵礦析出，形成黃鐵絹英巖化巖石。受構(gòu)造破碎，經(jīng)含礦熱液的廣泛交代蝕變作用，含礦熱液由堿性演變?yōu)橹行灾了嵝?，由高溫氧化狀態(tài)逐漸變?yōu)橹袦剡€原狀態(tài)。導致早期高溫黃鐵礦和石英從含礦熱液中沉淀。石英和黃鐵礦疊加在一起形成黃鐵礦石英脈，充填于斷裂帶中。②金石英黃鐵礦階段。黃鐵礦石英階段之后，構(gòu)造的繼承性活動使早期形成的黃鐵礦石英破碎，為含礦熱液的富集沉淀提供了有利空間。此時，由于大量SiO2的沉淀，熱液由酸性演變成為中性至弱堿性，礦液組分賴以存在的物化條件改變，金、銀等元素開始沉淀，黃鐵礦和石英的析出，使他們共同組成含金石英黃鐵礦脈，充填在構(gòu)造裂隙中。③金石英多金屬硫化物階段。金石英黃鐵礦階段末期，發(fā)生了一次相當強烈的復活性構(gòu)造運動，構(gòu)造活動主要承襲先期斷裂裂隙，造成早期蝕變巖和早期成礦階段的產(chǎn)物進一步破碎，含礦熱液再次導入，這時的含礦熱液偏堿性還原狀態(tài)，金的絡(luò)合物穩(wěn)定性急劇下降，金開始大量沉淀。與此同時，礦液中的Cu2+、Pb2+、Zn2+濃度增大，開始沉淀出各種硫化物。而硫化物的析出又促進了金的沉淀，大量析出的熱液礦物呈細脈狀、細網(wǎng)脈狀或細脈浸染狀分布于破碎蝕變帶中，構(gòu)成細脈浸染狀礦石。因此，該成礦階段是金礦物形成的主要階段。④石英方解石階段。該階段熱液礦物呈細脈或網(wǎng)脈狀分布于破碎蝕變帶內(nèi)，穿切前階段的熱液脈體，主要礦物為方解石，并有少量石英。該階段熱液脈體活動標志著金礦化的尾聲。

3.3 找礦標志

金礦的形成和分布受地層、巖漿巖和構(gòu)造的綜合因素控制，而區(qū)內(nèi)基本上是受構(gòu)造和巖漿巖的控制。通過對區(qū)內(nèi)地質(zhì)、地球物理、地球化學特征的研究，對金礦的找礦標志可概括為：①北北東向壓扭性斷裂帶，具明顯的壓扭特征，它與構(gòu)造的交匯部位是礦床定位的重要構(gòu)造標志。主干斷裂與分支斷裂的交匯部位及斷裂構(gòu)造的啟開和產(chǎn)狀變化部位也是重要的地質(zhì)找礦標志。②紅化蝕變與黃鐵絹英巖化蝕變疊加的蝕變巖帶，是直接找礦標志；蝕變帶中石英多金屬硫化物共生組合是找礦的重要標志；黃鐵礦、石英是主要載金礦物，是礦床形成的重要標志；蝕變帶中常含黃鐵礦，在表生作用下，黃鐵礦氧化成褐鐵礦，經(jīng)淋濾形成醒目的蜂窩狀構(gòu)造，也是找礦的重要標志。③砂金礦和重砂金異常是預示原生金礦床存在的間接和直接標志。

3.4 找礦模型

根據(jù)成礦地質(zhì)特征，高背景地球化學場，物探綜合異常，結(jié)合礦床成因等因素，歸納礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)金礦床(點)的基本特征，建立地球化學—地球物理—地質(zhì)綜合找礦模型(圖3)。

圖3 地球化學—地球物理—地質(zhì)綜合找礦模型Fig.3 Geochemistry-geophysics-geological comprehensive prospecting model

4 效益分析

通過對礦區(qū)地質(zhì)、礦體特征等分析，總結(jié)找礦標志、礦床成因，建立找礦模型，將會對礦山產(chǎn)生綜合效益，主要表現(xiàn)在經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益等方面。通過礦床成因分析，了解礦體分布特征，可直接減少對礦床的勘查經(jīng)費，擴大礦山的資源儲量，擴大礦山生成規(guī)模，增加礦山利潤，增加當?shù)鼐蜆I(yè)崗位，緩解就業(yè)壓力。了解礦體分布特征，總結(jié)找礦標志，有針對性的開展礦產(chǎn)勘查，盡可能的減少對環(huán)境的擾動，促進和保持生態(tài)系統(tǒng)間的良性循環(huán)，達到人與社會的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

山上里金礦區(qū)域上受東亞大陸與西太平洋活動帶相互關(guān)聯(lián)的構(gòu)造剪切帶和活動地帶影響，形成了一系列的北北東、北東向斷裂構(gòu)造。受后期巖漿熱液影響，礦源層中成礦元素進一步活化，沿地質(zhì)構(gòu)造薄弱處遷移，在成礦有利區(qū)域沉淀富集，經(jīng)歷了黃鐵礦—石英階段，金—石英—黃鐵礦階段，金—石英—多金屬硫化物階段，石英—碳酸鹽階段等多期蝕變作用和疊加礦化，形成了該礦床。通過勘查礦區(qū)共探獲(332+333)金金屬量7 016 kg，礦山金儲量達到了中型規(guī)模。