胶东牟平－乳山成矿带拆离断层控矿特征及找矿方向

杨喜安，赵国春，宋玉波，田飞，董汉文，高建伟

(1.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京100083;2.山东金洲集团，山东乳山264500)

胶东牟平－乳山成矿带拆离断层控矿特征及找矿方向

杨喜安1，赵国春1，宋玉波2，田飞1，董汉文1，高建伟1

(1.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京100083;2.山东金洲集团，山东乳山264500)

通过对比牟乳成矿带和其西部变质核杂岩区金矿床的控矿构造、成矿时代、地球化学特征可知，这些金矿床具有同构造、同成矿期、同物质来源的特点，控矿构造同为拆离断层，其中牟乳成矿带为拆离断层上盘发育的，一系列近似平行且等间距的NNE向的断层控矿。预测在牟乳成矿带下部，即在拆离断层附近可能存在品位更高、厚度更大的矿床。

金矿;拆离断层;控矿构造

胶东牟平－乳山成矿带(牟乳成矿带)位于胶东东部(图1)，是山东半岛三个主要成矿带之一。沿牟乳成矿带分布着大大小小一百多个金矿床(点)，黄金矿产较为丰富，其中金青顶金矿是目前该成矿带上最大的金矿床(图2)，达大型规模。然而，经过几十年的开采，面临闭坑和资源危机。近几年，国家投入大笔资金，进行危机矿山接替资源勘查，效果不甚理想，寻找接替资源迫在眉睫。

图1 胶东牟乳成矿带与大地构造位置图Fig.1 Map showing the Muping-Rushan metallogenic belt in Jiaodong and its geotectonic settings

前人对牟乳成矿带的构造进行研究所取得的成果，主要表现在以下几个方面:(1)根据牟乳成矿带成矿特征和物理化学条件进行成矿构造地球化学实验，表明分散在黄铁矿中的成矿元素在高温高压剪应力作用下，产生活化迁移。金的迁移可以固态纳米金形式及在化学迁移作用下进行(高太忠等，1998，1999)。(2)通过对区内脉状金矿的定位构造研究，提出乳山式金矿具有NNE向成带、NE向成行的特点，矿体定位受NNE及NE向断裂的联合控制(谢宏远等，1999)。(3)利用波状镶嵌构造理论，对断裂带内矿床的分布特征和矿床(体)有利成矿部位进行了分析，认为本区控矿构造系统主要由近南北向容矿断裂和北西向构造带组成，矿床就位主要受近南北向断裂与北西向构造带的联合控制，分布于其相交的构造结中;在每一个良好的成矿段内，矿床的分布具近等距性(贺振和张学仁，2006a，2006b)。总体上，前人对牟乳成矿带控矿构造的研究仅限于构造控矿规律，没有探讨牟乳成矿带形成的构造背景，在认识上存在局限性。本文以华北地块为背景，对胶东牟乳成矿带及其西部变质核杂岩区的金矿床的控矿构造特征、成矿时代、地球化学特征进行了对比，可知这些金矿床具有同构造、同成矿期、同物质来源的特点，探讨了牟乳成矿带与五莲－烟台断裂的关系，对牟乳成矿带控矿构造提出了新的认识。这对于进一步找矿，实现深部找矿的突破将有着重要的启示意义。

图2 乳山东北部区域地质略图Fig.2 Regional geological sketch map of the northeast Rushan

1 区域地质概况

牟乳成矿带内已发现唐家沟金矿床、邓格庄金矿床、金牛山金矿床、英格庄金矿床、金青顶金矿床(即乳山金矿)、三甲金矿床(点)达100余处。区内主要出露有西部的元古界荆山群变质核杂岩和东部的中生代昆嵛山岩体、三佛山岩体。区内NNE向断裂发育，五莲－烟台断裂穿过变质核杂岩区，牟乳成矿带位于五莲－烟台断裂的东部。

西部的牟平－乳山的变质核杂岩(图2)，出露厚度4758～5574m，主要分布于唐家沟、车道及青虎山、徐家寨一带。变质核杂岩主要由荆山群禄格庄组、野头组、陡崖组组成。主要岩性下部为蛇纹石大理岩、透闪大理岩、黑云变粒岩，上部为黑云片岩、硅线石黑云片岩夹透辉变粒岩、黑云变粒岩、大理岩。地层产状与东部的牟乳成矿带相比，地层走向近似平行，为NE10°～60°，同为南东倾向，倾角较缓为40°～60°。

研究区内岩浆岩分布广泛，主要有昆嵛山岩体和三佛山岩体。昆嵛山岩体锆石SHRIMP U-Pb法测年为(142±3)Ma(郭敬辉等，2005)，岩性为弱片麻状斑状含绿帘石花岗闪长岩、中粒二长花岗岩、含斑中粗粒二长花岗岩等，分布于牟平、乳山、文登境内，总面积1500km2(区内出露面积450km2)，呈北东东向展布，是本区金矿的主要围岩。

三佛山岩体锆石SHRIMP U-Pb法测年为(113±1)Ma(郭敬辉等，2005)，岩性为中粗粒二长花岗岩，灰白色－肉红色，中粗粒结构，块状构造，沿昆嵛山花岗岩南部边缘侵入，面积380km2(区内出露面积60km2)。

2 构造控矿特征

2.1 牟乳成矿带构造控矿特征

杨士望等(1993)认为胶东牟乳成矿带的容矿构造为一系列张性或张扭性的断层，这些断层构成了牟乳断裂带(郭晓东等，2010)。牟乳断裂带自西向东依次有青虎山－唐家沟断裂(控制唐家沟金矿床)、石沟－巫山断裂(控制英格庄金矿床)、岔河－三甲断裂(控制三甲金矿床)、将军石－曲河庄断裂(控制金青顶金矿床)、葛口断裂(控制石城金矿床)和马家庄断裂。这些断裂呈近于平行、等间距分布(4～5km)。断裂长4～25km，宽2～20m。产状总体走向5°～20°，南东倾，倾角60°～85°。区内金矿床(点)多沿该断裂带呈等间距分布(表1)，构成了牟乳金成矿带(杨喜安等，2009)(图2)，牟乳断裂带成为金矿控矿构造。部分断裂露头特征如下:

石沟－巫山断裂位于烟台市牟平区曹格庄以东的一段，走向20°，倾向SE，倾角70°，破裂面粗糙不平，破碎带中有棱角状角砾，早期乳白色不含金的石英脉充填于张性破碎带中，石英晶粒较粗，呈对称梳状排列，其被后期断裂切过部位，出现点状黄铁矿或蜂窝状构造和铁染。该断裂在牟平区玉林店一段，走向20°，倾向 SE，倾角75°，断裂早中期的绢英岩角砾被晚期硅质物胶结，胶结面参差不平，石英呈梳状晶簇生长，石英集合体内含粗粒团块状黄铁矿。断裂特征表明，该断裂面是保存下来的张性结构面。

将军石－曲河庄断裂在瓦善金矿点处，走向20°，倾向NW，倾角85°，断裂带中乳白色粗粒石英呈梳状对称生长，断裂面粗糙不平，看不到擦痕，为张性特征。

金青顶金矿产于将军石－曲河庄断裂中，控矿构造为张性正断层(李振江等，1999)，走向5°～30°，倾向SE，倾角85°～90°，出露长度2000m，宽0.5～10m。通过对金青顶金矿－385中段成矿期的应力分析(图3)，得出研究区在成矿早期受到NESW向的挤压，发生NW-SE向伸展，形成了一系列具伸展特征的断层，张性断层的形成为成矿流体的运移和沉淀提供了通道和空间。

表1 牟乳成矿带金矿床地质特征Table 1 Geological characteristics of the gold deposits in the Muping-Rushan metallogenic belt

图3 金青顶金矿－385中段成矿期应力解析图Fig.3 Stress analysis of metallogenic stage in－385 level of the Jinqingding gold deposit

2.2 牟乳成矿带西侧变质核杂岩区的构造控矿特征

位于研究区西部变质核杂岩区的金矿床有郭城金矿床、蓬家夼金矿床等，均为伸展作用下形成的拆离断层控矿(杨金中等，2000a;朱清波等，2010)，矿石类型为蚀变岩型，矿体倾角上陡下缓，矿体由几毫米到几厘米的细脉组成。

郭城金矿床:区内拆离断裂走向NEE，倾向SSE，宽约70～100m，表现为一组走向NE55°～70°的断裂带，为拆离断裂带中的一系列强变形域。其地表产状较陡，倾角为65°左右，在深部逐渐变缓，倾角为35°左右，断层面呈舒缓波状;带内变形极强处表现为断层角砾岩，呈灰黑色，原岩多为大理岩，宽数米，长断续可达400m以上，主要的金矿体即赋存其中。矿石类型为硅化碎裂岩型，硅化与金矿化关系密切，从强硅化带－弱硅化带再到钾长石化带，金含量由高变低(表2)。

蓬家夼金矿床(聂爱国等，1999;杨金中等，1999，2000b，2001;张连昌等，2000;赵玉灵和杨金中，2000):受层间滑脱断层控矿(图4)，层间滑脱断裂带即为金矿化蚀变带。沿莱阳组砾岩与胶东群变质杂岩的构造接触部位，发育一EW向产出的层间滑脱断层带。滑脱构造带东起河西村，西至东井口村，长4km左右，由一套含石墨片麻岩质、黑云斜长片麻岩质、长英质、大理质等的角砾岩系或碎裂岩系组成。沿该构造带发育十数条闪长岩、闪长玢岩岩席，而且大部分蚀变变形，含矿构造带基本上呈上陡下缓的铲式正断层。该构造带呈一向南凸出的弧形，以蓬家夼金矿8线为界，其西为NW 290°±10°，倾向SW ，其东为 NE75°～90°，倾向 SE，倾角5°～50°。层间滑脱构造宽度在60～730m之间，控制长度4000m。目前所发现的具工业意义的金矿床产于该构造带的黄铁矿化、硅化长英质角砾岩中。矿石类型为蚀变构造碎裂－角砾岩型(表2)。

图4 蓬家夼金矿床地质剖面图(据杨金中等，2000b修改)Fig.4 Geological section of the Pengjiakuang gold deposit(modified from Yang et al.，2000b)

表2 变质核杂岩区金矿床地质特征Table 2 Geological characteristics of the gold deposits in the metamorphic core complex

3 成矿年龄

位于牟乳成矿带上金矿床的成矿年龄为:金青顶金矿床成矿年龄(117±3)Ma(胡芳芳等，2004)，牟乳成矿带成矿年龄(121.30 ±5.87)Ma、(113.31±4.43)Ma、(101.78 ± 3.40)Ma(张振海等，1994)，邓格庄金矿床118Ma(张德全等，1995)。

变质核杂岩区的金矿床成矿年龄为:郭城金矿床成矿年龄110.8Ma(杨金中等，2000c)，蓬家夼金矿床成矿年龄117.33～118.42Ma(张连昌等，2002)。

胶东牟乳成矿带与其西侧变质杂岩区的成矿年龄一致，成矿年龄主要在110～130Ma之间，个别成矿年龄较小。

4 地球化学特征

通过前人对蓬家夼金矿、金青顶金矿、邓格庄金矿、金牛山金矿矿石的硫、铅、碳、氧同位素分析结果可知(表3)，牟乳成矿带的δ34S同位素的变化范围在 5.2‰～11.7‰，蓬家夼金矿的 δ34S 是 11.8‰，δ34S同位素组成和围岩的同位素组成相同，表明硫同位素来源于围岩;Pb同位素的成分是相似的，铅同位素组成稳定，反映铅以壳幔混源为主;牟乳成矿带的δ18O同位素的变化范围在5.8‰～13.7‰，δD同位素的变化范围在－67.4‰ ～－120.2‰，蓬家夼金矿的 δ18O同位素的变化范围在8.2‰～12.3‰，δD 同位素的变化范围在－89.9‰～－97.9‰，表明成矿流体为岩浆水、变质水和大气水的混合流体;金青顶金矿的C同位素的变化范围在－4.01‰～－1.82‰，蓬家夼金矿的C同位素的变化范围在－1.7‰～－0.9‰，蓬家夼金矿的碳同位素组成明显不同于邓格庄金矿，碳质可能来源于荆山群碳酸盐岩。

蓬家夼金矿氧化还原电位分别为0.46eV、0.52eV，这说明本区成矿环境具弱还原环境(杨金中等，2000b)，牟乳成矿带氧化还原电位为－0.65～0.35eV，成矿环境为近氧化环境(杨士望等，1993)。

表3 研究区硫、铅、碳、氧同位素组成Table 3 Sulfur，lead，carbon and oxygen isotopic compositions from the ores from the studying area

5 讨 论

通过对比牟乳成矿带和其西部的变质杂岩区的金矿床的控矿构造、成矿时代、地球化学特征可知:

(1)牟乳成矿带的控矿构造为张性或张扭性断层，变质杂岩区金矿床的控矿构造为拆离断层，均为伸展环境下形成的构造。

(2)牟乳成矿带的成矿年龄为(112.31±3.31)～(124.6±2.52)Ma，变质核杂岩区的金矿床成矿时间:110.8～118.42Ma。胶东牟乳成矿带与其西侧变质杂岩区金矿床的成矿年龄一致，成矿年龄在110～130Ma之间。

(3)由蓬家夼金矿、金青顶金矿、邓格庄金矿、金牛山金矿矿石的硫、铅、碳、氧同位素分析结果可知，硫、铅、氧的同位素组成是一致的，因此认为牟乳成矿带和西部变质杂岩区的成矿物质来源、流体成分相同。

从以上数据可知，牟乳成矿带和其西部的变质杂岩区的金矿床具有同构造、同成矿期、同物质来源的特点，其控矿构造是在同一个区域构造过程产生的拆离断层上盘发育的断层系和拆离断层。这个区域构造和五莲－烟台断裂相关。

五莲－烟台断裂形成于240～210Ma(Ames et al.，1993;Li，1994)。曾经有人认为五莲－烟台断裂带为华北板块与扬子板块的分界线(郭振一，1985;曹国权，1990)，Faure认为五莲－烟台断裂不是华北板块与扬子板块间的碰撞带(Faure et al.，2001)，而是一条板内的地壳断裂(万天丰，2004)，该断裂与北美西部变质核杂岩区的脆性剥离断层具有相似的构造意义，是白垩纪伸展构造活动及其在地表的表现(张长厚等，1998;张岳桥等，2007;邱连贵等，2008)。

在白垩纪早期，中国大陆西南侧的印度板块快速朝北北东向运移，造成中国大陆广泛的板内变形，华北地块的构造体制由挤压为主转为伸展为主(万天丰，2004)，中国大陆东部原来发育着的一系列NNE向的断层，在白垩纪早期普遍表现为近西北西－东南东的拉张(孙和风等，2009)，局部发生构造拆离作用(徐贵忠等，2001;翟明国，2008;邱连贵等，2008)。地球物理测量成果(杨文采等，1999)、变质杂岩区普遍发育的拉伸线理的倾伏向(林伟等，2003)等证明位于华北地块东部的五莲－烟台断裂在130～120Ma向西北西－东南东伸展，并发生拆离(翟明国等，2003;吴福元等，2003;张宏远等，2006;刘俊来等，2006;张岳桥等，2007)。

伸展初期，在五莲－烟台断裂北部即墨－牟平段(即墨－牟平断裂)的下部形成近水平的拆离断层，在拆离断层上盘形成一系列张性断层。这种拆离断层是一个氧化还原界面，上盘是氧化环境，下盘是还原环境(翟裕生等，1999)。拆离断层既是良好的导矿构造，也是良好的容矿构造，断层泥、不透水岩层起到了封闭作用，形成了下盘还原环境下的热液循环系统。拆离断层上盘断层系顶部沉积盆地的沉积物和断层泥、碎裂岩、糜棱岩起到了封闭作用，这些张性的断层系成为良好的容矿构造。上盘断层系和岩石的脆性破裂为地下水的深循环提供了通道，从而使上盘形成了一个与大气降水相连通的氧化环境的循环系统。伸展作用使地壳减薄，由于均衡效应，深部的花岗岩上侵，含有壳幔物质的岩浆水和下盘岩石的退变质作用和糜棱岩化提供的变质水混合而成的成矿热液沿五莲－烟台断裂上升进入拆离断层形成的角砾岩、碎裂岩裂隙中并和围岩发生蚀变(牛树银等，2009)，形成了蚀变岩型矿床(聂爱国等，1999;杨金中等，2000a，2001;张连昌等，2000;赵玉灵和杨金中，2000)。进入到拆离断层的成矿热液继续沿上盘断层系向上迁移，与淋滤了围岩中成矿物质的大气水混合，岩浆水、变质水和大气水组成了新的成矿流体，在构造泵吸作用下，成矿热液进入上盘断层系富集成矿，形成了石英脉型矿床。

伸展后期，拆离断层下盘岩石由于浅处相应的卸载和深处花岗岩侵入的均衡效应而发生局部拱形上隆，同时新的拆离断层不断从成长中的褶隆上分出来，老断层则同步弯曲，变质核杂岩在相对年轻的拆离断层下出露，向上隆起的变质核杂岩构成莱阳穹窿(Faure et al.，2001;沈晓明等，2008)。在变质核杂岩区拆离断层控矿的矿床如郭城金矿、蓬家夼金矿等，拆离断层上盘断层系控矿的矿床为胶东牟乳成矿带(图5)。

图5 牟乳成矿带和变质核杂岩结构示意图Fig.5 Diagram showing the Muping-Rushan metallogenic belt and structure of the metamorphic core complex

从研究区西部的变质核杂岩到东部的牟乳成矿带，由西向东分布的矿床依次为郭城金矿床、蓬家夼金矿床、唐家沟金矿床、英格庄金矿床、邓格庄金矿床、金青顶金矿床，位于西部变质核杂岩区的郭城金矿(杨金中等，2000)、蓬家夼(杨金中等，1999)为拆离断层控矿，矿石类型为蚀变岩型金矿床;东部的唐家沟金矿床(张成范等，2008)、英格庄金矿床(贺振等，2006)、邓格庄金矿床(刘玉潭等，2008)、金青顶金矿床(李振江等，1999)为拆离断层上盘断层系控矿，矿石类型为石英脉型金矿床，因此认为蚀变岩型金矿床位于石英脉型金矿床的下部，拆离断层上部的石英脉型金矿床和拆离断层附近的蚀变岩型金矿床组成“两层楼式”的上、下两层矿床，和胶东焦家金矿的成矿模式相似(宋明春等，2008)。

金青顶金矿是牟乳成矿带上最大的大型金矿。危机矿山接替资源勘查项目深部找矿发现，金青顶金矿Ⅱ号矿体下部存在小型蚀变岩型金矿体(单个钻孔控制深度－1000m)。预测在石英脉型牟乳成矿带的下部，即拆离断层附近，可能存在品位更高、厚度更大的蚀变岩型矿床，矿体的走向、倾向与上部的石英脉型金矿床一致，倾角较缓，矿床规模较大，为中－大型。

6 结论

胶东牟乳成矿带的控矿构造为拆离断层上盘发育的一系列断层，拆离断层具有“两层楼式”的上、下两层矿床。五莲－烟台断裂为牟乳成矿带的导矿构造，是一级构造，牟乳断裂带为容矿构造，是二级构造。

致谢:中国地质大学(北京)万天丰教授、北京大学张进江教授在百忙之中审阅了本文，他们的建设性意见和建议提升了稿件的质量，在此表示衷心的感谢。

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Characteristics of Ore-Controlling Detachment Fault and Future Prospecting in the Muping-Rushan Metallogenic Belt，Eastern Shandong Province

YANG Xi'an1，ZHAO Guochun1，SONG Yubo2，TIAN Fei1，DONG Hanwen1and GAO Jianwei1
(1.State Key Laboratory of Geological Process and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China;2.Shandong Jinzhou Mining Industry Group，Rushan264500，Shandong，China)

The Muping-Rushan belt situated in Eastern Shandong is one of the three main metallogenic belts in Shandong peninsula.The ore-controlling structure is characterized by a series of roughly parallel，distant NNE-trending faults.Comparison of the ore-controlling structures，metallogenic geochronology and geochemistry of the Muping-Rushan metallogenic belt with the gold deposits in its western metamorphic core complex suggests that they are syntectonic，coeval and cogenetic.A detachment fault，its secondary fault system developed in the upper side in particular，controls the occurrence of the gold deposits in the western area.It can be inferred that there may be a higher grade and thicker gold orebodies at depth，close to the detachment fault beneath the belt.

Muping-Rushan metallogenic belt;detachment fault;ore-controlling structure

P542;P613

A

1001-1552(2011)03-0339-009

2010－10－06;改回日期:2010－10－25

项目资助:胶东地区石英脉型金矿床成矿规律总结研究(编号:20089937);国家重点基础研究发展计划(973计划)(2009CB421003、2009CB421005);高等学校学科创新引智计划项目(B07011)。

杨喜安(1972－)，男，工程师，在读博士生，从事矿床学研究。Email:yangxianyantai@163.com