山东沂沭断裂带中段地质特征及金矿预测模型

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(1.山东省地质调查院，山东 济南 250013； 2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083； 3.山东省单县国土资源局，山东 单县 274300)

0 引 言

鲁西地区金矿勘查工作取得了重要的进展，发现了归来庄、磨坊沟等大、中型金矿床。沂沭断裂带(郯庐断裂带的山东部分)沿NNE向纵贯山东省中部，将之划分为鲁东、鲁西两大部分(李洪奎等，2004)，该断裂带控制了全省的地层、构造、岩浆岩、矿产等各种地质要素，因此，对沂沭断裂带的研究就显得非常重要。在沂沭断裂带中段地区开展的金矿勘查工作显示该地区具有较好的金矿勘查和研究价值。在全面系统收集区内地质资料的基础上，通过阐述沂沭断裂带中段的地质特征和对区内典型的金矿进行剖析来总结区内金矿的找矿标志，进而建立找矿预测模型，以期指导今后相关地区金矿的勘查工作。

1 区域地质背景

沂沭断裂带中段地区地处Ⅰ级构造单元华北板块，Ⅱ级构造单元鲁西隆起—沂沭断裂带的中部，跨苏村—马站凹陷、汞丹山凸起和莒县凹陷3个Ⅳ级构造单元。沂沭断裂带由南向北呈NNE向(平均走向18°)延伸(图1)。该断裂带南窄北宽，北段最宽达60 km，南段最窄处仅约20 km；主要由4条NNE向的主干断裂组成，自西向东为鄌郚—葛沟断裂(F1)、沂水—汤头断裂(F2)、安丘—莒县断裂(F3)和昌邑—大店断裂(F4)，由此形成了“两堑夹一垒”的构造格局(李洪奎等，2007a；张鹏等，2010)。

沂沭断裂带中段地区的岩石主要由中、新太古代的变质表壳岩、变质深成岩及古元古代的花岗质岩石组成，燕山期小规模的花岗岩和脉岩发育。区内的矿产种类较多，金属矿产主要有金、银、铁、铜、铅、锌等矿床(点)，其中金矿体均产于沂水—汤头断裂的下盘，分别有牛家小河、龙泉站、南小尧和严家官庄等金矿床(李洪奎等，2007b)。相比省内其他地区而言，沂沭断裂带地区的金矿勘查工作目前仍属于初级阶段，需要加强对区内金矿的研究工作。

图1 研究区大地构造略图

1.1 地层

区内出露地层有新太古界、新元古界、寒武—奥陶系、石炭—二叠系、白垩系及第四系。新太古代沂水岩群、泰山岩群的原岩是以镁铁质火山岩为主的火山—沉积岩系，Au质量分数分别为20.0，10.7 mg/t；主要分布于汞丹山凸起区，多以岛状、透镜状、条带状等包体形式残存于变质变形花岗岩体中，与之共同构成了区内的花岗绿岩地体(王俊虎等，2009)；同时，该花岗绿岩地体与区内金矿成矿作用存在着密切的内在联系(沈其韩等，2000)。

1.2 构造

区内构造演化特征显示为多期次的活动相互叠加、改造，构造形态极为复杂。发育有韧性剪切带、脆性断裂、局部发育褶皱，断裂构造主要为沂沭断裂带及其派生的次级断裂。多年来，国内外地质学者就其构造演化有多种观点，其中万天丰(2003，2011)提出了郯庐断裂带的构造演化特征，并将该断裂带分为6个时期，表明该断裂带在各个地质历史时期均有不同的构造活动特征(表1)。

区内金矿勘查工作成果表明，构造作用是区内成矿的关键性控矿条件，区内深大断裂的存在为成矿提供了区域构造条件(韦延光等，2005)，同时也为该区的找矿工作指明了方向。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩分布广泛，岩浆岩时代有太古代、古元古代、中生代，其中以古元古代侵入岩为主，岩石类型自超基性—中性—酸性—偏碱性均有出现，其中以酸性岩类为主。岩浆岩呈多期多次侵入的特点，总体上表现为穹窿状(沈其韩等，2000)。中生代岩体规模小而零星，其脉岩较发育，多以脉岩产出，主要为辉长岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉、煌斑岩脉等。脉岩多数呈NNE走向，部分呈EW、NW和SN向展布(李洪奎等，2005)。

表1 郯庐断裂带各时期构造演化表

1.4 区域重、磁特征

1.4.1 磁异常特征 根据区域磁异常的分布特征，总体呈现“西、中、东”3种分布特征：即研究区的西侧显示平缓变化正负磁场区，中部显示强烈波动正负磁场区，东侧显示波动正负磁场区。研究区所处的强烈波动正负磁场区大致位于鄌郚—葛沟断裂和昌邑—大店断裂之间，区域磁场强度一般在-300～500 nT之间强烈波动变化，磁场形态杂乱。汞丹山凸起区主要分布前寒武纪花岗质岩石和沂水岩群、泰山岩群变质岩，磁性相对较高，磁场表现为面状的正磁场分布区，航磁等值线呈NNE向展布的带状分布，与区域构造的整体走向和凸起区大致吻合。苏村—马站凹陷和莒县凹陷区主要分布晚元古代—中生代沉积岩、火山岩，磁性相对较低，磁场表现为带状较缓波动的负值场，低负异常的连线基本代表了凹陷的沉降区域。

1.4.2 重力异常特征 根据区域重力异常的分布特征，区内重力特征较为复杂，总体亦呈现“西、中、东”3种分布特征：研究区西侧显示低缓负重力场区，中部显示升高梯级带正重力场区，东侧显示为高正重力场区。其中沂沭断裂带中段地区呈现宽大的不规则的重力梯度带，整体呈NNE走向。鲁西隆起区的区域重力值低，表明硅铝层较厚；鲁东隆起区的区域重力值高，显示硅铝层较薄。研究区的重力场呈现出由西向东渐高(沿NNE向展布)的宽缓梯度带，梯度带重力值为0～10×10-5m/s2，属壳幔异常变化的地段。

1.5 区域地球化学特征

任何元素富集成矿，其前提是要有丰富的成矿物质来源。一般而言，成矿物质越丰富，就越有利于形成大矿、富矿(薛水根，2007)。据该区域地球化学异常(图2)大致分为西、中、东3个部分。

图2 沂沭断裂带中段地球化学综合异常图

研究区西侧铜井地区分布大量金矿(化)点，显示化探异常对金矿找矿具有重要的意义。研究区所处的中部异常区主要分布在沂水—汤头地段的汞丹山凸起上，以Au为主，Ag、Cu较普遍，但Pb、Zn、As、Sb、Bi异常较为少见。

区内Au元素异常强度高、含量分带明显。主要为南小尧Au-Ag组合异常、牛家小河Au-Ag-Sb组合异常和大庄坡Au-Cu-Zn-Sb组合异常。区内勘查工作表明各个组合异常具有较好的金矿找矿前景。

2 龙泉站金矿特征

2.1 矿体特征

龙泉站金矿床位于沂水县南侧，受沂水—汤头断裂控制、产于其主断裂面下盘的脆—韧性构造带中，金矿体赋存于糜棱岩化碎裂岩和花岗质碎裂岩中(李洪奎等，2004，2007a)，共控制了4个金矿体，其中Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1如图3所示。

图3 龙泉站金矿区地质图

区内已查明的金矿体形态简单，多数为脉状、透镜状、少数矿体呈板状。矿体多分布于沂水—汤头主裂面东侧135～180 m的范围内，并位于Ⅰ蚀变带的中部，呈板状，连续出露长度达700 m。真厚度在0.83～4.57 m之间，矿体局部膨大，具有分枝复合现象。总体产状为上陡下缓，地表产状为走向35°～58°、倾向NW、倾角60°～62°，平均厚度为2.66 m，平均品位2.25 g/t。厚度变化系数为112%，品位变化系数为69%，属厚度和品位变化较大的矿体。

2.2 矿石特征

金矿石按自然类型大致可分为黄铁矿化糜棱岩质碎裂岩型、黄铁矿化花岗质碎裂岩型(李洪奎，2010)。矿石结构主要为粒状结构，碎裂结构，局部为交代结构、填隙结构、包含结构等；主要构造呈浸染状、局部为块状构造、条带状构造、角砾状构造、脉状构造等。矿石中有用矿物主要为自然金、银金矿2种，粒度微细，金矿物呈亮金黄色，显均质性，表面呈麻点状，颗粒大小在0.003～0.18 mm之间，主要呈角粒状、长角粒状、尖角粒状，硫化物含量低，以裂隙金和晶隙金的形式分布于黄铁矿和石英晶隙中。区内金矿石属低硫矿石，伴生有益组分含量低，达不到综合利用程度，有害组分As含量较低。

2.3 围岩蚀变

矿区内围岩蚀变普遍发育黄铁矿化、硅化、绢云母化和碳酸盐化现象；此外，还有绿泥石化、钾化、褐铁矿化、高岭土化和黄铜矿化等现象；围岩呈碎裂状、但致密坚硬。与金矿相关最密切的是硅化和黄铁矿化现象；黄铁矿的诸多特征与金矿化、金矿类型密切相关；而含金性则是金矿化的明确标志(高浩中等，1999)；矿区内的金矿体产出部位或金矿化现象明显地段，黄铁矿化现象强烈，多呈星点状和浸染状，黄铁矿质量分数平均可达1%～3%、最高可达5%以上；岩石硅化现象强烈，呈致密状产出。区内的勘查工作表明，硅化和黄铁矿化越强烈，金矿化越显著。

3 物探异常特征

在该区的异常查证过程中，使用了包括磁法测量和激电中梯剖面测量等多种物探方法。

图4 龙泉站地区Za垂直磁异常剖面平面图

区内开展了1∶2.5万面积性磁法测量工作，测线走向为EW向，由Za垂直磁异常剖面平面图(图4)可知，以AB线为界，其两侧磁异常差别十分明显。AB线西侧的磁异常剖面曲线趋于平缓，且磁异常较低；在AB线东侧磁异常剖面曲线变化较陡(异常变化幅度较大)，且均出现磁异常值变大。结合区内地质特征和岩性揭露情况，可初步推断AB线大致是两侧岩性分界线，其位置及走向与沂水—汤头断裂位置及展布方向吻合。由图4可知，区内采用高精度磁测工作显示该工作对确定断裂位置具有重要的作用，由于金矿产于沂水—汤头下盘附近。因此，磁法测量工作进一步限定了区内金矿体的产出部位。

区内施工了激电中梯剖面测量，并在08勘探线揭露了2层金矿体(图5)，大致与沂水—汤头断裂产状平行。该区的物探异常特征与岩性地层有一定的相关性，简述如下。

图5 龙泉站矿区08勘探综合剖面

在沂水—汤头断裂上方(ZK01孔85号点左侧)为白垩纪砂岩地层，呈现低缓的激电异常和电阻率异常特征。在沂水—汤头断裂附近下方85—93号点处出现陡增的高极化和高阻异常的特征，该处地层是断裂带附近的破碎带。在远离沂水—汤头断裂下盘一侧呈现低缓激电异常和电阻区，该异常特征显示汞丹山凸起岩石的物探特征。其中在矿体出露部位106—108点处，显示了“低阻、高极化率”特征。在113号点以东附近未发现金矿体，因此，区内陡增的高阻异常显示无金矿勘查意义。综上所述，依据“低阻、高极化率”特征，在区域勘查过程中应进一步引起重视。

4 找矿预测模型

4.1 构造控矿作用

构造对成矿流体有重要的控制作用，金矿成矿作用往往与断裂活动密切相关，一个区域性断裂构造具有“既控岩、又控矿”的特征，多是岩浆和成矿流体活动的通道，常沿着主要断裂或断裂带形成矿带或矿田，且在重要成矿区常见到伴随断裂构造发育有岩浆活动、变质作用、沉积作用及成矿作用的产生(范永香等，2003)。沂沭断裂带的形成演化为深部的岩浆及热液来源提供了通道，同时随着沂沭断裂带的形成，派生了大量NW、NWW向构造，也为金矿的存储提供了构造条件和成矿空间(沈远超等，1998)。区内金矿体即位于沂水—汤头主断裂面下盘，叠加在韧性剪切带中的脆性断裂带内，成矿构造条件极为有利，且在该主裂面下盘构造相对稳定处是金矿产出的重要部位，龙泉站金矿床的发现即显示了沂水—汤头断裂具有“既控矿、又容矿”的特征。

4.2 找矿标志

在扩大金矿勘查的远景区，并在已知矿体深部或外围查明是否还存在隐伏矿体的过程中，首先应建立找矿标志(王昆等，2006)，区内的含矿岩石为黄铁矿化糜棱岩质碎裂岩、黄铁矿化花岗质碎裂岩，与金矿关系密切的是主裂面下盘的蚀变岩。区内土壤组合异常Au-Ag-As-Cu-Zn组合对金矿的指示意义极大，同时，物探异常也应引起特别重视。通过对龙泉站金矿床的分析研究，并总结前人的研究成果，归纳出了该区找矿标志(表2)。

4.3 预测模型

对矿产预测而言，确定该矿床的主要控矿要素是最重要的任务之一(李绪俊等，2008；郝兴中等，2013)。矿区内的物化探工作成果表明，在金矿体赋存部位可引起较明显的物探和化探异常，此类异常对指导探矿工程施工来寻找金矿体具有重要意义。因此，需要重视区内物化探异常的研究工作。结合区内以往的勘查工作，在山东省金矿资源潜力评价项目成果资料的基础上，重新厘定了沂沭断裂带中段金矿综合找矿预测模型(表3)(倪振平等，2011)。

表2 龙泉站金矿床找矿标志

注：“★”的找矿标志表示主要蚀变(特征或岩性)和重要程度较高

表3 区域金矿综合找矿预测模型

众所周知，科学的成矿预测是在正确的成矿分析研究基础上的合理推断(钱建平等，2011)。根据以上预测模型，今后的找矿方向应注意沂水—汤头断裂的主构造带及其附近，同时注意寻找与之平行的次级断裂的矿体，依据区域地球化学特征，多元素异常套合较好的地段具有良好的找矿前景；注意沂水—汤头主断裂面下盘和已知金矿体的延伸部分和矿体深部。因此，在快堡、石屋官庄、郑家庄涌泉庄、肖家哨、库沟等均发现了较大规模的Au异常，且多元素异常套合较好，均有较好的金矿找矿潜力。在实际金矿勘查中，应通过对比金矿找矿标志和预测模型，进行针对性的勘查，对于取得较好的金矿找矿效果有重要意义。

5 致 谢

感谢山东省地质调查院倪振平研究员提供的详尽资料和指导，同时一并感谢多年来参与沂南县龙泉站地区金矿勘查工作的所有地质人员。

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