山東沂南東汶河地區(qū)侵入巖地球物理特征及金剛石找礦前景淺析

平艷麗 劉杰 胡笑偉 張勇 劉成帥 杜現(xiàn)福 王晶晶

收稿日期：20200825；修訂日期：20240103；編輯：王敏

基金項目：2018年度山東省級地質(zhì)勘查項目，任務(wù)書編號：魯勘字〔2018〕31號

作者簡介：平艷麗（1981—），女，山東臨沂人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；Email：pyl212@163.com? *通訊作者：張勇（1983—），男，山東平邑人，高級工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及地球物理勘探工作；Email：11374534@qq.com

摘要：以往在山東沂南東汶河地區(qū)發(fā)現(xiàn)鉀鎂煌斑巖賦存，并獲取金剛石顆粒及金剛石指示礦物，但該區(qū)第四系覆蓋較廣，地表地質(zhì)調(diào)查很難查明煌斑巖的分布及賦存特征；本文針對沂南東汶河地區(qū)，利用巖礦石之間的物性差異，結(jié)合重、磁場特征優(yōu)選靶區(qū)，通過綜合地球物理勘探圈定物探異常，選取部分異常開展驗證，基本了解了該區(qū)煌斑巖的分布及深部特征；根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、地球物理特征結(jié)合驗證成果，分析了沂南東汶河地區(qū)金剛石找礦前景，對指導(dǎo)該區(qū)金剛石找礦具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地球物理特征；鉀鎂煌斑巖；金剛石；沂南東汶河

中圖分類號：P588.12，P595??? 文獻標(biāo)識碼：A??? doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.05.002

引文格式：平艷麗，劉杰，胡笑偉，等.山東沂南東汶河地區(qū)侵入巖地球物理特征及金剛石找礦前景淺析［J］.山東國土資源，2024，40（5）：1016.PING Yanli， LIU Jie， HU Xiaowei， et al. Brief Analysis on Geophysical Characteristics and Prospecting Prospect of Diamond in Dongwenhe Area in Yinan County［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（5）：1016.

0? 引言

煌斑巖作為重要的可能含金剛石的巖體，研究煌斑巖的賦存特征，對金剛石找礦有一定的指示意義［15］。在第四系覆蓋地區(qū)，開展地球物理探測，研究煌斑巖的地球物理異常特征，分析推斷煌斑巖地質(zhì)體的深部形態(tài)及展布特征，可以快速圈定金剛石找礦靶區(qū)［69］。自1960年開始，針對金剛石找礦，在山東省沂南縣馬牧池、金場、金佛院等地區(qū)開展了大比例尺的磁法、電法勘探工作，取得了一定的效果。

沂南東汶河地區(qū)位于在郯廬斷裂以西，山東省沂南縣界湖到馬牧池一帶。2018年，山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在沂南東汶河地區(qū)開展地質(zhì)調(diào)查工作，發(fā)現(xiàn)了鉀鎂煌斑巖，取人工重砂樣，獲取金剛石指示礦物鎂鋁榴石2粒，鉻鐵礦10粒，透輝石4粒［10］。由于沂南東汶河地區(qū)巖石經(jīng)歷了一定的蝕變作用，加之第四系覆蓋較廣，鉀鎂煌斑巖在地表出露情況不明，傳統(tǒng)地表地質(zhì)找礦手段受到限制，且未開展系統(tǒng)的綜合地球物理探測，勘查效果不明顯。為了解東汶河地區(qū)鉀鎂煌斑巖分布及深部賦存情況，本文采用綜合物探方法圈定地球物理異常，了解了煌斑巖體展布以及賦存特征，對部分異常進行了驗證，并對東汶河地區(qū)金剛石找礦前景進行了分析，取得了較好的效果。

1? 區(qū)域地質(zhì)

東汶河位于華北板塊東南緣的魯西隆起區(qū)中東部，屬新甫山萊蕪斷隆、馬牧池沂源斷隆2個四級構(gòu)造單元之孟良崮凸起、馬牧池凸起構(gòu)造單元，位于郯廬斷裂帶西側(cè)，與蒙陰原生金剛石礦區(qū)同屬一個構(gòu)造單元［1113］。

1—寒武奧陶系;2—花崗斑巖流紋斑巖;3—閃長玢巖;4—二長斑巖;5—花崗巖;6—閃長巖閃長玢巖;7—花崗巖閃長巖;8—花崗閃長巖二長花崗斑巖;9—正長閃長玢巖;10—安山巖;11—煌斑巖脈;12—斷裂及推測斷裂;13—地質(zhì)界線;14—銅井、金場金礦。圖1? 沂南東汶河地區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)平艷麗等［7］，有修改）

東汶河地區(qū)地層分布廣泛，主要有新太古代、新元古代、古生代、中生代和新生代地層，其中以寒武奧陶紀(jì)地層和第四系分布最廣（圖1）。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以NNE—NE向及NW向為主，兩組方向的主干斷裂控制了區(qū)內(nèi)地層、巖漿巖的產(chǎn)出，表現(xiàn)為一定的控巖控礦性。該區(qū)新太古代至古元古代侵入巖分布面積大，普遍發(fā)生韌性變形和角閃巖相綠片巖相變質(zhì)，構(gòu)成該區(qū)結(jié)晶基底；中生代侵入巖閃長玢巖、二長花崗巖等局限分布于古生代地層區(qū)，呈不規(guī)則等軸狀侵入體或條帶狀群脈產(chǎn)出?；桶邘r巖脈多沿裂隙侵入燕山晚期閃長玢巖、二長花崗斑巖中［10］。

2? 地球物理特征

2.1? 巖（礦）石物性特征

通過收集區(qū)域資料以及對東汶河地區(qū)的主要巖性開展物性測量［5］，發(fā)現(xiàn)金伯利巖、煌斑巖磁性較強（表1），與其他巖性具有較明顯的磁性差異，可以通過磁異常推斷煌斑巖等強磁性地質(zhì)體的分布。

調(diào)查區(qū)內(nèi)主要圍巖為灰?guī)r，為高阻特征，砂巖、砂頁巖為低阻特征，煌斑巖和金伯利巖為中低阻，與灰?guī)r等具有明顯的電性差異（表2）。區(qū)內(nèi)閃長玢巖等巖性電阻率與其接近，可結(jié)合地質(zhì)及磁性差異辨別。

金伯利巖、煌斑巖作為重要的可能攜帶金剛石的地質(zhì)體，與灰?guī)r等圍巖相比，具有相對高磁性和低電阻率特征，具備通過磁法和電法測量圈定金伯利巖、煌斑巖從而尋找金剛石的地球物理前提［1416］。

2.2? 重力異常特征

調(diào)查區(qū)整體表現(xiàn)為東南部重力異常高，西北部重力異常低，中間為一條近NE向的“S”形重力梯級帶，重力高值與重力低值相差約18×105 m/s2。西北部的重力異常低呈NW向帶狀，反映了局部NW向中生代低密度巖體的分布（圖2）。

調(diào)查區(qū)處在魯中山區(qū)重力低向魯東重力高的過渡梯級帶附近，NW向及NE向展布的異常與馬牧池凸起區(qū)構(gòu)造線方向基本一致，梯級帶反映了酸性巖體的東南邊部的凹凸不平的形態(tài)，也說明調(diào)查區(qū)構(gòu)造、巖體發(fā)育，為成礦有利區(qū)。

圖2? 調(diào)查區(qū)重力異常平面圖

2.3? 航磁異常特征

調(diào)查區(qū)位于沂沭斷裂帶西側(cè)升高雜亂磁場區(qū)，與魯中變化平穩(wěn)的正負磁場區(qū)的接合部位。西南部為平緩的磁場區(qū)，東北部為變化的正磁場帶，其中局部分布強磁異常區(qū)，異常形態(tài)雜亂不規(guī)則（圖3），正磁異常帶反映中生代巖漿活動的地帶，推斷深部可能是中生代二長巖的活動通道，帶內(nèi)斷續(xù)出露二長巖巖體，其中沂南縣城銅井一帶為其東南端部位，在低緩磁場背景出現(xiàn)局部雜亂的強磁異常，反映了銅井等巖體的位置及較強磁性閃長巖、閃長玢巖發(fā)育。

圖3? 調(diào)查區(qū)航磁異常平面圖

蒙陰3個金伯利巖帶地處魯中負磁場區(qū)，沂沭斷裂帶西側(cè)升高磁異常背景區(qū)，且線性磁異常發(fā)育。調(diào)查區(qū)NW向、NE向磁異常發(fā)育，具有較好的成礦條件。

3? 重點研究區(qū)異常特征及驗證情況

地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)在銀山莊西側(cè)有煌斑巖巖脈露頭，結(jié)合區(qū)域地球物理資料選擇兩個地區(qū)作為重點研究區(qū)，開展大比例尺物探測量，并對異常區(qū)進行工程驗證，取得了較好的找礦效果。

3.1? 銀山莊地區(qū)

（1）工作方法及工作布置

由巖礦石物性可知，與成礦有關(guān)的煌斑巖具有高磁特征，因此在該區(qū)首先開展1∶2000地面高精度磁測0.48km2，以圈定高磁異常，網(wǎng)度20 m×10 m，測線方位角90°。

在高磁異常地段結(jié)合地質(zhì)特征，大致垂直于異常或地質(zhì)體走向布設(shè)勘探線01、05物探綜合剖面，進一步研究巖脈位置及深部展布情況（圖4）。

1—推斷斷裂及編號；2—鉀鎂煌斑巖位置及編號；3—1∶2000高磁測區(qū)；4—物探綜合剖面及編號；5—鉆孔位置及編號。圖4? 銀山莊地區(qū)工作布置示意圖

高精度磁測剖面：進一步研究高磁異常特征，剖面點距10 m，異常地段加密至5 m。

電阻率聯(lián)合剖面：煌斑巖巖脈多呈低阻特征，且產(chǎn)狀較陡，聯(lián)合剖面法正交點可以判斷低阻體位置，且不同AO極距正交點反映的低阻體深度不同，大極距反映深部情況，可以根據(jù)不同極距正交點位移情況判斷低阻體傾向，本次采用AO=110 m、170 m兩個極距，MN=點距=20 m（圖5）。

直流電測深：布置在前述方法圈定的異常地段，了解異常體的中淺部展布特征，采用等比對稱四極裝置，MN/AB=1/10，最大AB/2=500 m。

1—電法聯(lián)合剖面正交點；2—鉆孔及編號。圖5? 勘探線01物探綜合剖面圖

可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）：配合直流電測深，進一步了解異常體的中深部展布特征，采用赤道偶極裝置，AB距1.2～1.3 km，收發(fā)距9～10 km，工作頻率7680～1 Hz，最大發(fā)射電流13 A。

（2）異常特征

由圖6可以看出，1∶2000高精度磁測在銀山莊地區(qū)圈出多條NE向、NNE向高磁異常帶，異常多呈串珠狀條帶展布。其中規(guī)模的最大的高磁異常帶位于測區(qū)中西部，呈NNE向，長約800 m，寬約120 m，異常帶內(nèi)圈定多個高磁封閉異常，ΔT最大值達900 nT以上。異常區(qū)地表出露弱磁性的閃長玢巖，風(fēng)化較為嚴(yán)重。在異常區(qū)布設(shè)物探綜合剖面2條。

1—鉀鎂煌斑巖示意位置及編號；2—物探綜合剖面位置及點號。圖6? 銀山莊地區(qū)高精度磁測平面圖

勘探線01綜合物探剖面長度約700 m。由圖5可以看出磁測ΔT曲線總體跳躍變化，出現(xiàn)多處高磁異常，在1 300～1 450點、1 490～1 600點呈高磁異常反映，異常相對規(guī)模大強度高，兩側(cè)也出現(xiàn)小規(guī)模的弱磁異常，推斷異常為高磁性的閃長玢巖、煌斑巖脈引起。

聯(lián)合剖面圖電阻率曲線呈跳躍變化，在前述高磁異常段有高阻反映；在AO=110 m極距1 490、1 650點附近出現(xiàn)正交點，加大AO極距至170 m仍出現(xiàn)正交點，并西移至1 450、1 610點，推斷低阻體有一定延深且向W傾。

電測深ρs斷面AB/2距50 m以深ρs升高，在1 400～1 470點、1 560～1 650點之間呈低阻特征，與聯(lián)合剖面正交點位置基本對應(yīng)，且其附近多顯示相對高磁異常，推斷為低阻的煌斑巖脈引起。

CSAMT反演斷面1 210～1 450點間300 m內(nèi)呈現(xiàn)局部高阻異常，1 210～1 370點間500 m以下呈“V”形低阻異常反映，1 450～1 570 點間600 m以下呈“V”形低阻異常反映，結(jié)合地質(zhì)特征推斷為破碎帶及石英閃長玢巖的反映。

（3）驗證情況

在該區(qū)根據(jù)磁異常進行地質(zhì)檢查，發(fā)現(xiàn)5條鉀鎂煌斑巖脈，除Ⅳ號巖脈處高磁異常不明顯外，其余4條均與高磁異常對應(yīng)較好，在中西部規(guī)模較大的高磁異常帶發(fā)現(xiàn)3條鉀鎂煌斑巖脈。其中Ⅱ號巖脈位于銀山莊村西約135 m處（圖7），煌斑巖呈脈狀，地表出露長度約280 m，寬約1 m，走向NNE，傾向300°，傾角78°，巖性為黏土化拉輝煌斑巖及蝕變球顆狀煌斑巖。其圍巖為銅漢莊單元石英閃長玢巖，巖石風(fēng)化強烈。

1—寒武紀(jì)長清群饅頭組；2—銅漢莊單元石英閃長玢巖；3—煌斑巖脈位置及編號；4—鉆孔位置及編號；5—探槽位置及編號。圖7? 銀山莊地區(qū)地質(zhì)簡圖

在勘探線01剖面布設(shè)槽探TC07及ZK01和ZK02鉆孔，對高磁異常帶及Ⅱ號鉀鎂煌斑巖脈驗證追索，經(jīng)過驗證，在鉆孔ZK01和ZK02中均見到閃長玢巖，厚度約60 m，平均磁化率強度1280×1064πSI。ZK02中見到煌斑巖，厚度約1.6 m，平均磁化率強度850×1064πSI。故分析大范圍的強磁異常主要由閃長玢巖及煌斑巖共同引起，局部高磁特征并表現(xiàn)為低阻的異常主要由煌斑巖脈引起。

3.2? 杜山水庫東地區(qū)

在杜山水庫東側(cè)布設(shè)高精度磁測剖面，圈定一長20 m、寬10 m的橢圓形高磁異常，北側(cè)伴生負異常，異常最大值為170nT（圖8）。在其北側(cè)出露煌斑巖脈，圍巖為長清群饅頭組灰?guī)r，煌斑巖脈處在高磁到低磁的過渡帶，高磁異常向北凸出部位。為進一步查清煌斑巖縱向產(chǎn)狀，布設(shè)電阻率測深剖面，在電阻率等值線斷面圖上呈“V”形低阻反映。異常經(jīng)槽探及ZK03孔驗證，發(fā)現(xiàn)走向NE的薄脈狀煌斑巖，出露長約4 m，寬約0.5 m，傾角近直立，圍巖為石英閃長玢巖。該磁異常由閃長玢巖和煌斑巖共同引起。

圖8? 杜山水庫東高精度磁測平面圖

4? 找礦前景淺析

4.1? 重、磁異常分析

已知的山東省蒙陰、西峪、坡里3個金伯利巖礦，地處沂沭斷裂帶西側(cè)魯中重力高與重力低過渡帶背景場區(qū)，磁場處于沂沭斷裂帶西側(cè)魯中負磁場區(qū)內(nèi)的升高磁異常背景區(qū)，且線性磁異常發(fā)育，異常特征嚴(yán)格受NW向和NE向兩組斷裂控制。

調(diào)查區(qū)處在沂沭斷裂帶西側(cè)重力低向魯東重力高的過渡梯級帶的西側(cè)，重力異常發(fā)育；磁場位于魯中變化平穩(wěn)的正負磁場區(qū)與沂沭斷裂帶西側(cè)升高雜亂磁場區(qū)的接合部位，且區(qū)內(nèi)NW向、NE向磁異常發(fā)育，對比3個已知金伯利巖礦區(qū)域特征，東汶河地區(qū)與其重、磁場特征相同，處在同一成礦單元內(nèi)，且區(qū)內(nèi)巖體及斷裂構(gòu)造發(fā)育，利于金伯利巖的產(chǎn)出及成礦［1720］。

4.2? 異常驗證效果分析

已知的蒙陰常馬莊勝利1號金伯利巖管磁場特征表現(xiàn)為形態(tài)規(guī)則的高磁異常，高磁異常等值線基本反映了巖管地表投影范圍。調(diào)查區(qū)內(nèi)銀山莊地區(qū)NE、NNE向高磁異常發(fā)育，經(jīng)驗證異常與鉀鎂煌斑巖脈關(guān)系密切，在高磁異常帶發(fā)現(xiàn)多條鉀鎂煌斑巖脈。本次在巖脈中選獲鎂鋁榴石10顆，鉻鐵礦19顆，屬金伯利巖屬性的指示礦物。金剛石和金剛石屬性的指示礦物大量發(fā)現(xiàn)，且區(qū)內(nèi)地球物理測量圈出多條有規(guī)模的高磁異常帶，顯示該區(qū)鉀鎂煌斑巖巖脈發(fā)育，靶區(qū)具有較好的找礦前景。

5? 結(jié)論

（1）針對巖石物性差異，在淺覆蓋區(qū)利用綜合物探方法在東汶河地區(qū)尋找與金剛石有關(guān)的煌斑巖、金伯利巖效果較好。

（2）在東汶河地區(qū)的銀山莊、杜山水庫東地區(qū)通過大比例尺高精度磁測圈定磁異常，異常區(qū)開展綜合地球物理剖面探測發(fā)現(xiàn)多條鉀鎂煌斑巖脈。其中銀山莊異常指示該處煌斑巖規(guī)模相對較大，成礦潛力較好。

（3）在地球物理探測基礎(chǔ)上，通過槽探及鉆探驗證了解了東汶河地區(qū)煌斑巖巖脈深部展布情況，大致查明了Ⅱ號鉀鎂煌斑巖的產(chǎn)狀、厚度、走向等地質(zhì)特征，對指導(dǎo)該區(qū)找礦工作提供了示范。

參考文獻：

［1］? ROCK N M S ，GROVES D I ，嚴(yán)平興.煌斑巖是金和金剛石的載體嗎？［J］.地質(zhì)地球化學(xué)，1989（3）：1214.

［2］? 李宗成，劉敬杰，于本秀，等.鄒城市古路口地區(qū)金剛石原生礦找礦前景探討［J］.山東國土資源，2020，36（11）：1321.

［3］? 呂青.金剛石原生礦找礦方法綜述［J］.山東國土資源，2019，35（8）：814.

［4］? 王玉峰.山東省費縣朱田地區(qū)金剛石原生礦找礦方向探討［J］.山東國土資源，2019，35（11）：1520.

［5］? 王亮，陶平.貴州東南部含金剛石鉀鎂煌斑巖找礦遠景區(qū)預(yù)測［J］.地質(zhì)與勘探，2012，48（4）：775783.

［6］? 王玉峰，周軍，王建平，等.山東省平邑縣大井頭鉀鎂煌斑巖地質(zhì)特征及金剛石含礦性［J］.地質(zhì)通報，2019，38（1）：93102.

［7］? 仲衛(wèi)國，周登詩，劉繼太，等.山東費縣大井頭地區(qū)金伯利巖原生礦找礦前景探討［J］.山東地質(zhì)，2003，19（1）：4349.

［8］? 褚志遠.山東蒙陰金伯利巖特征及其含礦性研究［D］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2019：120.

［9］? 劉繼太.山東金伯利巖原生礦找礦前景探討［J］.山東地質(zhì)，2002，18（增刊1）：100104.

［10］? 平艷麗，劉杰，趙艷，等.魯西銀山莊地區(qū)煌斑巖巖石地球化學(xué)特征及其構(gòu)造環(huán)境探討［J］.山東國土資源，2023，39（2）：18.

［11］? 宋明春.山東省大地構(gòu)造格局和地質(zhì)構(gòu)造演化［D］.北京：中國地質(zhì)科學(xué)院，2008：120.

［12］? 宋明春.我國金剛石礦勘查研究進展和找礦思考［J］.地質(zhì)學(xué)報，2020，94（9）：25532556.

［13］? 李洪奎，楊永波，耿科，等.山東重大基礎(chǔ)地質(zhì)問題研究進展［J］.巖石學(xué)報，2013，29（2）：594606.

［14］? 程光鎖，劉衛(wèi)東，褚志遠，等.山東蒙陰縣西峪金伯利巖帶深部綜合地球物理特征及其意義［J］.地質(zhì)學(xué)報，2020，94（9）：27722872.

［15］? 褚志遠，王樹星，付帥.可控源音頻大地電磁測深法在西峪礦區(qū)金剛石原生礦找礦中的應(yīng)用［J］.山東國土資源，2018，34（6）：5964.

［16］? 肖丙建，王偉德，馮愛平，等.山東省金剛石深部找礦成果及技術(shù)進展［J］.山東國土資源，2021，37（11）：18.

［17］? 褚志遠，劉衛(wèi)東，胡戈，等.魯蘇皖一帶基性—超基性巖中金剛石特征及其成因分析［J］.山東國土資源，2019，35（11）：814.

［18］? 王玉峰.山東省費縣朱田地區(qū)金剛石原生礦找礦方向探討［J］.山東國土資源，2019，35（11）：1520.

［19］? 劉禮廣，吳大天，熊志強.遼寧省金剛石原生礦成礦規(guī)律與成礦模式研究［J］.山東國土資源，2021，37（10）：2936.

［20］? 李勝虎，熊玉新，王海芹，等. 魯西微山稀土礦床成礦機制研究現(xiàn)狀及展望［J］.山東國土資源，2023，39（11）：3241.

Brief Analysis on Geophysical Characteristics and Prospecting Prospect of Diamond in Dongwenhe Area in Yi'nan County

PING Yanli1 ， LIU Jie2， HU Xiaowei3， ZHANG Yong1， LIU Chengshuai1， DU Xianfu1，WANG Jingjing4

（1.No.7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Linyi 276006， China;2.Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute， Shandong Ji'nan 250013， China;3.Shandong Institute of Geological Sciences， Shandong Ji'nan 250013，China;4.Shandong Institute of Geological Surveying， Shandong Ji'nan 250014， China）

Abstract：In the past， the occurrence of lamprophyre has been found in Dongwenhe area in Yi'nan county， and diamond particles and diamond indicator minerals have been obtained. However， the distribution and occurrence characteristics of lamprophyre are difficult to be ascertained by surface geological survey because of the extensive coverage of Quaternary system in this area. In this paper， based on the differences of physical properties between rocks and ores， target areas based on the characteristics of gravity and magnetic fields have been optimized. Through comprehensive geophysical exploration， geophysical anomalies have been circled. Selecting some anomalies for verification， distribution and deep characteristics of lamprophyre in this area have been basically learned. According to regional geological and geophysical characteristics combined with the verification results， the diamond prospecting prospect in Dongwenhe area in Yi'nan county has been analyzed. It will play an important role in guiding the diamond prospecting in this area.

Key words：Geophysical characteristics; lamproite; diamond; Dongwenhe river in Yi'nan county