膠東招平斷裂南段山后金礦區(qū)深部地球物理特征及找礦效果

牛興國 許志河 孫豐月 顧觀文

摘要：膠東是中國乃至全球重要金礦資源儲備基地，其內金礦床主要受三山島、焦家及招平3條超大型斷裂控制。其中，招平斷裂被第四系覆蓋嚴重，深部斷裂、巖體及礦體的空間展布很難通過地表地質工作進行預測。通過高精度重力測量、可控源音頻大地電磁測深等方法，對招平斷裂南段山后金礦區(qū)開展地球物理研究。高精度重力測量結果顯示，異常曲線整體呈快速上升趨勢;巖石密度參數結果顯示，新太古界巖石密度為2.77 g/cm3，古元古界巖石密度為2.82 g/cm3，石英脈及蝕變巖密度為2.92 g/cm3，均高于燕山期玲瓏二長花崗巖密度（2.57 g/cm3）;可控源音頻大地電磁測深法電阻率剖面顯示，玲瓏二長花崗巖與古元古界地層接觸帶存在條帶狀低阻體，其向東傾斜且呈舒緩波狀，低阻體上部存在團塊狀高阻體。因此，認為該低阻體由招平斷裂向南延伸引起。結合鉆探驗證，-432～-423 m標高發(fā)現了礦（化）體，認為礦區(qū)深部具有良好的找礦潛力。

關鍵詞：招平斷裂;地球物理;找礦方向;山后金礦區(qū);膠東

中圖分類號：TD15 P631文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2022）06-0012-05doi：10.11792/hj20220603

引 言

膠東金礦集區(qū)作為中國第一大金礦集區(qū)，其內金礦床賦存位置與區(qū)域深大斷裂、燕山期花崗巖及變質巖的耦合關系一直受到國內外地質學家的廣泛關注。其中，“焦家式金礦床”的發(fā)現推動了深大斷裂不僅是導礦構造，還可以賦存礦體的理論發(fā)展，依托該理論相繼發(fā)現了“三山島式金礦床”“河西式金礦床”“發(fā)云夼式金礦床”“蓬家夼式金礦床”及“杜家崖式金礦床”等不同亞類的破碎帶蝕變巖型金礦床[1-2]。

近年來，隨著礦產勘查程度不斷提高，膠東金礦集區(qū)的探礦由地表礦逐漸向覆蓋區(qū)深部隱伏礦進軍。三山島金礦區(qū)-1 764～-600 m標高發(fā)現的高品位超大型礦體，顯示了該礦集區(qū)深部找礦潛力巨大。但是，深部勘查也面臨諸多挑戰(zhàn)，招平斷裂中段及南段大面積為覆蓋區(qū)，斷裂走向及深部礦化信息受巨厚的中—新生界沉積地層影響，很難通過地表地質及地球化學等常規(guī)手段進行礦體的深部定位。因此，通過地球物理方法提取深部礦化異常信息是當今礦產勘查研究的熱點之一[3]。本文采用高精度重力測量和可控源音頻大地電磁測深等綜合地球物理方法對招平斷裂南段山后金礦區(qū)開展深部調查，確定了地球物理特征，探討了找礦方向，并對找礦潛力較好區(qū)域進行了鉆探驗證，以期為同類型礦床深部找礦提供借鑒。

1 區(qū)域地質背景

山后金礦床大地構造位置位于華北板塊南緣東段，膠北隆起中段。基底由太古宙膠東群角閃片麻巖和古元古界地層（見圖1）組成;沉積蓋層為元古宙—新生界碳酸鹽巖、火山沉積巖及松散沉積物，地表出露地層以侏羅系—白堊系為主，其形成時代與已發(fā)現金礦床成礦時代相近。區(qū)域巖漿巖以中生代中酸性巖為主，如石島花崗巖（205～225 Ma）、玲瓏二長花崗巖（150～165 Ma）、郭家?guī)X花崗巖（123～132 Ma）及偉德山花崗巖（108～114 Ma）[2]。區(qū)域構造主要呈北東向—北北東向展布。其中，三山島、焦家及招平3條斷裂及其次級斷裂為區(qū)域弧形構造系統(tǒng)重要組成部分，招平斷裂及其兩側已發(fā)現大型—超大型金礦床17處，小型金礦床10余處，金資源量達1 400 t?？氐V構造具有“淺陡深緩”的拆離斷裂性質，并且與中生代巖漿巖侵入關系密切，金礦床類型主要為破碎帶蝕變巖型、石英脈型、黃鐵礦石英網脈帶型[4]。

2 礦區(qū)及礦床地質特征

2.1 礦區(qū)地質特征

礦區(qū)地層主要出露中太古界唐家莊組（Ar 2t），古元古界祿格莊組（Pt 1l）、野頭組（Pt 1y）（見圖2）。其中，唐家莊組主要分布于礦區(qū)東北部，黑虎山斷裂北側，厚約1 500 m，總體走向50°～65°，傾向北西，傾角40°～78°，巖性為黑云角閃斜長變粒巖、黑云斜長片麻巖。祿格莊組分布于礦區(qū)中東部，黑虎山斷裂南側，呈東西向分布，巖性為大理巖夾黑云變粒巖、長石石英巖、淺粒巖等。野頭組分布于礦區(qū)東南部，呈東西向展布，巖性為黑云變粒巖、斜長角閃巖、淺粒巖夾透輝變粒巖、透輝巖、大理巖等[5]。

礦區(qū)處于招平斷裂南段的夏甸至北泊段。該段斷裂沿玲瓏花崗巖與前寒武紀變質巖接觸帶展布。主斷裂面總體走向30°，傾向南東，傾角40°，位于斷層泥及兩側，呈舒緩波狀延伸。主斷裂面上見斜沖擦痕、階步及擠壓透鏡體。斷裂破碎帶在平面上呈帶狀。構造巖由斷層泥、黃鐵絹英巖化碎裂巖、花崗質碎裂巖、角礫巖、碎裂狀鉀化花崗巖組成。其上部構造巖較薄，為碎裂狀變粒巖、大理巖，蝕變較輕;其下部構造巖厚大，蝕變強烈，主要為黃鐵絹英巖、黃鐵絹英巖化碎裂巖、鉀化碎裂狀花崗巖。斷裂中見后期脈巖，以閃長玢巖、煌斑巖為主。

礦區(qū)巖漿巖主要為玲瓏超單元郭家店單元。脈巖為閃長玢巖和煌斑巖。其中，玲瓏超單元郭家店單元與成礦關系密切，呈巖基產出，巖石呈灰白色—淺肉紅色，中?；◢徑Y構，塊狀構造、弱片麻狀構造。礦物成分主要有斜長石、鉀長石及石英。

2.2 礦床地質特征

目前，礦區(qū)內圈定礦體16個。其中，主礦體為Ⅰ-2礦體、Ⅰ-3礦體，其金資源量占礦床總金資源量的67.2 %。Ⅰ-2礦體位于16勘探線—24勘探線，走向長257 m，厚0.53～17.00 m，平均真厚度4.02 m。單礦樣最高金品位123.08×10-6（120 m中段H18），最低金品位0.55×10-6（鉆孔ZK2003 H5），平均金品位3.21×10-6，產狀122°∠40°。Ⅰ-3礦體賦存于Ⅰ-2礦體下部20 m范圍內，走向長181 m，厚0.43～4.67 m，平均真厚度2.33 m。單礦樣最高金品位6.95×10-6，最低金品位1.11×10-6，平均金品位2.58×10-6，產狀122°∠40°。礦體主要賦存于招平斷裂主斷裂面下盤，與斷層泥直接接觸或位于斷層泥下盤20 m范圍內，圍巖蝕變主要為絹英巖化、黃鐵礦化、硅化等。礦石礦物主要有自然金、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦;脈石礦物主要有石英、長石、絹云母、綠泥石和重晶石等。礦石結構有填隙結構、交代殘余結構、晶粒狀結構、壓碎結構;礦石構造主要為網脈狀構造、浸染狀構造、似透鏡狀構造[4]。

3 地球物理特征

3.1 巖石物性特征

通過對野外采集標本實測數據進行統(tǒng)計，山后金礦區(qū)花崗巖類、絹英巖密度較低，密度為2.57 g/cm3，而片巖、片麻巖、花崗質碎裂巖及絹英巖型礦石具有高密度特征，密度為2.73～2.92 g/cm3，絹英巖化碎裂巖礦石密度為2.63 g/cm3，具有中等密度特征。同時，結合前人對礦區(qū)電性參數的研究結果[3]，認為中酸性巖漿巖為礦區(qū)內高阻體，變質巖、礦化蝕變帶和礦石為中阻體、低阻體。

3.2 高精度重力特征

對招平斷裂南段3條剖面（16勘探線、20勘探線及24勘探線）開展高精度重力測量，測線方向122°，點距40 m，長度1 600 m。重力異常曲線（見圖3）顯示，1 000～1 400點為明顯重力低異常，反映了密度較低的花崗巖侵入體及其下基底凹陷，1 400點的低值點為招平斷裂的反映;1 400～2 600點重力異常是太古代地層與基底變化的綜合反映;重力曲線反映了基底向下凹陷并逐漸抬升，呈典型海相沉積盆地特征。

通過對重力數據進行局部異常分離及反演計算，重力剖面總體呈西低東高的趨勢，西部端點大體為-12.0×10-5 m/s2，東部逐漸上升到3.0×10-5m/s2，梯度變化較大，表明礦區(qū)處于北東向梯度帶上，即北東向斷裂上。局部剩余重力場計算結果顯示，重力異常從西向東逐步升高，從西部剖面的端點處0值逐步升高到東部端點處4.0×10-5 m/s2。1 000～1 450點重力異常最低，表明此段為低密度地質體，曲線較平滑，說明巖性單一，與地表出露的二長花崗巖吻合;1 450～2 600點地表為太古宙表殼巖，重力異常曲線西段起伏跳動大，東段平滑，且西段1 450～2 000點重力異常較高（剔除區(qū)域場），說明此區(qū)段內局部存在高密度地質體，為重點成礦區(qū)段，成礦類型為石英脈型;東段重力異常曲線平滑，重力異常值略降，說明此段含礦略差，應以尋找蝕變巖型礦化為主。

人機交互式反演剖面圖（見圖4）顯示，重力高值由新太古界黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖夾磁鐵二輝麻粒巖、角閃二輝麻粒巖，以及古元古界黑云母變粒巖、透輝變粒巖、透輝透閃巖、大理巖、淺粒巖、斜長角閃巖等高密度巖石引起，新太古界巖石密度為2.77 g/cm3、古元古界巖石密度為2.82 g/cm3，其分布特征為從西向東逐漸增大。新太古界地質體規(guī)模較小，僅在剖面西段出露，淺部賦存石英脈及蝕變巖，其密度為2.92 g/cm3，深部被燕山期玲瓏二長花崗巖侵入，在剖面的西段出露地表，向東下伏，巖石密度為2.57 g/cm3。

3.3 可控源音頻大地電磁測深

在20勘探線開展可控源音頻大地電磁測深，結果見圖5。底部高阻基底在剖面左側貫通至地表，推測為玲瓏二長花崗巖，其上為唐家莊組、古元古界地層構成的背斜。1 000～2 000點地表為低阻體（200～800 Ω·m），推測為斷裂引起花崗巖破碎，地表水及風化作用使花崗巖表現為低阻體;2 200

～3 400點淺部為高阻體（6 000～15 000 Ω·m），推測為由花崗巖沿斷裂分異到地表形成的石英脈集合體。二者接觸帶及附近分布1條斷裂破碎帶，傾向東，產狀較陡;在古元古界地層東段發(fā)育1條北東向斷裂，傾向東，產狀呈舒緩波狀，向下切割較深，錯斷了古元古界地層，深達基底。這2條斷裂破碎帶亦是含金蝕變帶，為重要的賦礦構造[6]，西側巖性為花崗質碎裂巖、絹英巖化花崗質碎裂巖等，東側巖性為蝕變巖。

水平方向上由3層或4層低阻體組成，賦存標高-1 300～200 m（見圖5），平面上呈南北向帶狀分布，最小電阻率為200 Ω·m，異常未封閉，位于前寒武系地層內或其與玲瓏二長花崗巖接觸帶上，對應北東向招平斷裂及其平行斷裂，與近北西向后期構造組成剪切帶，已知礦體分布在推測的石英脈底部或玲瓏二長花崗巖與地層接觸帶上。其中，WT-1異常、WT-2異常與已知礦體相對應，傾向南東;WT-3異常與WT-1異常、WT-2異常連續(xù)分布，且地表含金石英脈發(fā)育，推測深部-1 200 m標高處前寒武地層與巖體接觸帶上有連續(xù)蝕變巖型礦體分布。

4 找礦方向及深部找礦效果

4.1 找礦方向

招平斷裂沿不同巖性的接觸帶發(fā)育，是典型的復合構造。其總體走向15°～20°，局部走向南北或北東，傾向南東，傾角30°～60°。該斷裂切割東西向斷裂，并被北西向斷裂切割，寬150～800 m。由于招平斷裂為張性斷裂，因此表現為重力低異常，由于斷距較大并夾有斷層泥，反映為帶狀低阻異常。其內構造蝕變巖多含金，為區(qū)域性儲礦斷裂，為礦區(qū)重要找礦方向。

唐家莊組主要分布于膠北隆起南部，總體呈北東向帶狀分布，多呈包體狀殘存于新太古代超單元中，巖性主要為磁鐵石英巖、黑云（角閃）變粒巖、磁鐵紫蘇斜長麻粒巖、石榴二輝麻粒巖、斜長角閃巖、磁鐵二輝麻粒巖，原巖以中基性、中酸性火山巖為主，夾硅鐵建造。區(qū)域變質重結晶作用強烈，粒度較粗，混合巖化作用較強，變質程度屬于角閃麻粒巖相。由于巖石密度較高，因而表現為重力高異常，受構造及復雜巖性影響，其在電法上表現為多層高低阻相間的梯度異常。該地層為礦區(qū)初始礦源層，變質變形強烈，其構造變形核部往往沉淀了初始金礦層，為礦區(qū)重要找礦方向。

古元古界地層主要分布于膠北隆起南半部，總體呈北東東向帶狀分布，直接覆蓋于太古界地層上，接觸帶多被順層的韌性剪切帶所改造，巖性主要為石榴矽線黑云片巖、大理巖、含石墨片麻巖、長石石英巖、黑云變粒巖、透輝巖、麻粒巖，遭受了多次強烈變形。由于巖石密度略低，導致密度界面明顯，表現為相對重力高異常，受褶皺及石英脈影響，其在電法上呈現高—低—高特征。巖漿熱液活動常常使得太古界地層內的金活化并沿裂隙進一步富集，為礦區(qū)重要找礦方向。

燕山期構造-巖漿活動頻繁，地幔巖漿或地殼重熔形成的巖漿上升侵位，富含礦質的巖漿期后熱液進入斷裂擴容帶充填并交代圍巖，形成蝕變帶。在這一過程中，金礦物及金屬硫化物大量沉淀，形成混合巖化-重熔巖漿期后中低溫熱液型金礦床。斷裂由于伴生石墨帶或熱液蝕變帶及斷層泥，一般表現為帶狀低阻特征。斷裂是成礦熱液運移的通道和沉淀場所，其引張地段是成礦的有利部位，為礦區(qū)重要找礦方向。

4.2 深部找礦效果

招平斷裂內礦體賦存部位多集中在轉折部位、局部空間擴容部位、主次斷裂交會部位。因此，結合區(qū)域和礦區(qū)地質資料，認為重力異常梯度帶急劇變化部位為招平斷裂向南延伸部位。同時，可控源音頻大地電磁測深電阻率二維反演電阻率剖面圖顯示，高電阻率背景中呈舒緩波狀的相對低阻異常帶進一步指示招平斷裂深部空間展布特征。因此，推斷20勘探線3 200～3 400點為山后金礦區(qū)破碎帶蝕變巖型金礦床深部找礦有利部位，并在該位置布置了鉆探，以驗證深部成礦潛力。

經過鉆探驗證，-500～-400 m標高巖石主要為絹英巖化花崗質碎裂巖、黃鐵絹英巖化碎裂巖，粗粒結構，塊狀構造。取樣巖心破碎、裂隙發(fā)育。其中，-432～-423 m標高發(fā)現大量多金屬硫化物及黃鐵礦網脈，即發(fā)現了礦（化）體，結合實驗室化驗結果，初步判斷該層位為礦（化）體賦存部位。

5 結 論

1）山后金礦區(qū)構造-巖漿活動強烈，招平斷裂及其次級斷裂為金成礦富集提供了充分的導礦、容礦空間，后期中酸性巖漿巖活動提供了大量熱能補給，為成礦提供了必要的條件。

2）高精度重力測量結果顯示，重力異常整體呈北東向、北西向展布，表明北東向斷裂切割或錯斷北西向斷裂，反映了構造多期活動的特點。

3）可控源音頻大地電磁測深結果顯示，山后金礦區(qū)礦化蝕變帶以帶狀低阻為特征，傾向南東，傾角40°，延伸至地下1 000 m。

4）經鉆探驗證，在-432～-423 m標高發(fā)現了礦（化）體，進一步證明了礦區(qū)深部的找礦潛力。

[參 考 文 獻]

[1] 姜曉輝，范宏瑞，胡芳芳，等.膠東三山島金礦中深部成礦流體對比及礦床成因[J].巖石學報，2011，27（5）：1 327-1 340.

[2] 宋明春，林少一，楊立強，等.膠東金礦成礦模式[J].礦床地質，2020，39（2）：215-236.

[3] 孟銀生.膠東招平金礦帶厚覆蓋區(qū)深部礦床綜合地球物理勘查模型與成礦預測[D].北京：中國地質大學（北京），2016.

[4] 呂古賢，霍慶龍，袁月蕾，等.膠東金礦陸內構造巖漿核雜巖隆起-拆離帶蝕變成礦[J].地學前緣，2017，24（2）：95-103.

[5] 丁正江.膠東中生代貴金屬及有色金屬礦床成礦規(guī)律研究[D].長春：吉林大學，2014.

[6] 林吉照，王效杰.招遠金礦集中區(qū)地質與找礦[J].黃金，2002，23（8）：1-6.

Geophysical characteristics and prospecting effect deep

in Shanhou Gold District，south part of Zhaoping Fault，Jiaodong Peninsula

Niu Xingguo1，2，Xu Zhihe2，3，Sun Fengyue4，Gu Guanwen2，3

（1.Geophysical Prospecting Co.，Ltd.，Inner Mongolia Non-ferrous Geological Mining Industry（Group）;

2.College of Earth Sciences，Institute of Disaster Prevention;3.Hebei Key Laboratory of Earthquake Dynamics;

4.College of Earth Sciences，Jilin University）

Abstract：Jiaodong Peninsula is an important base of gold reserves for China and even the whole world.The gold deposits within are mainly controlled by 3 super large-scale faults namely Sanshandao，Jiaojia and Zhaoping.Among them，Zhaoping Fault is covered severely by Quaternary system，making it difficult to predict the spatial distribution of deep factures，rock mass and ore bodies by surface geological work.High-precision gravity measurement and CSAMT are used to carry out geophysical research on Shanhou Gold District，south part of Zhaoping Fault.The high-precision gravity measurement results show that the anomaly curve on the whole rises rapidly;the rock density parameter results show that the density of rock is 2.77 g/cm3，the density of Palaeoproterozoic rock is 2.82 g/cm3，the density of quartz vein and altered rock is 2.92 g/cm3，all above the density of Yanshanian Linglong monzonitic granite（2.57 g/cm3）;CSAMT resistivity profile shows that on the contact zone of Linglong monzonitic granite and palaeoproterozoic strata exists stripped low resistance body which inclines eastward and takes the form of stretched wave.Above the low resis-tance body，there is a high resistance lump.Therefore，it is inferred that the low resistance body is caused by the southward stretch of Zhaoping Fault.Verified by drilling，at elevation of -432--423 m discovered ore（mineralized） body.So it is concluded that deep in the district，there are good prospecting potentials.

Keywords：Zhaoping Fault;geophysics;prospecting direction;Shanhou Gold District;Jiaodong Peninsula

收稿日期：2021-12-11; 修回日期：2022-03-08

基金項目：河北省高等學校科學技術研究項目（ZC2022106）;中央高校創(chuàng)新團隊項目（ZY20215108）

作者簡介：牛興國（1986—），男，河南商丘人，高級工程師，從事地球物理勘探技術應用與研究工作;呼和浩特市新華東街41號，內蒙古有色地質礦業(yè)（集團）物探勘查有限責任公司，010010;E-mail：549057106@qq.com

通信作者，E-mail：110357960@qq.com，