山东省七宝山白垩纪火山机构及矿产

范贤斌，王 凯 ，次永鹏，王佳新

（1. 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083；2. 山东省第四地质矿产勘查院，山东·潍坊 261021；3. 河北省地矿局第十一地质大队，河北·邢台 054000）

火山机构是导矿和容矿的有利部位[1]。20世纪80年代初至今，国内众多学者研究过的与火山机构具有成因联系的金多金属矿床，如山东栖霞香夼多金属矿床、吉林二密铜金矿床、江苏铜井金铜矿床、河南嵩县祁雨沟金矿床、山西堡子湾金矿床等，其形成及矿体分布都不同程度受火山机构的控制[2~5]。七宝山金铜矿床位于山东省五莲县城东北15km处。早白垩世，在胶莱盆地及胶南隆起北缘地区，沿断裂构造带，火山喷发活动十分强烈，形成诸多火山机构。七宝山金铜矿就赋存在七宝山火山机构内的隐爆角砾岩筒和构造破碎带中，且严格受火山机构制约[6,7]。本文是在前人研究的基础上[6~14]，以区域成矿地质背景、矿床地质特征为依据，总结分析七宝山白垩纪火山机构与矿床之间的关系，为进一步的找矿工作提供理论依据。

1 区域地质背景

研究区位于沂沭断裂带之管帅—大店断裂、胶南隆起（Ⅱ2）、胶莱断陷盆地（Ⅱ1）三者的复合部位（如图1），处于沂沭断裂带以东中生代火山岩区，是区内与火山隐爆作用有关金铜矿床的典型代表，是中国东部环太平洋构造岩浆—火山活动带的组成部分。研究区内山间沟谷分布少量第四系残坡积层、外围分布除有白垩系青山群火山岩系外，主要分布为侵入于青山群的燕山晚期浅成及超浅成类岩石。出露主要岩石有：角闪石、安山玢岩、闪长岩、安山玢岩—闪长玢岩、石英闪长玢岩—花岗闪长斑岩。其中闪长岩是矿带的主要围岩，是辉石闪长岩的边缘相岩体。石英闪长玢岩—花岗闪长斑岩往往呈不规则的小岩株、岩枝及岩脉状侵入于早期闪长岩、安山玢岩内，形成包围、穿插、分割早期岩体的特有接触部位，为晚期矿液上升充填提供了有利的空间。

图1 山东七宝山区域地质构造Fig.1 The regional geological structure of Qibao mountain in Shandong province

区内构造发育，断裂构造按其展布方向主要有三组，其中以北东向和北北东向较为发育，其次为北西向，断裂构造具有多期活动特征。管帅—大店断裂和七宝山—大山断裂是矿区内两条主要断裂，前者呈北北东向，倾向北西西，为一正断层，其延长有10km以上，由管帅往北断裂转为北东向。七宝山—大山断裂规模较管帅断裂小，呈北东向，西倾，为正断裂，该断裂发育时间可能始于侏罗纪晚期，至白垩纪后期可能仍发育，但活动强度较早期弱，其北东端止于近东西向汪湖—枳沟断裂。

研究区内发育的次级北北东、北东、近东西向、北西向断裂是在上述两主干断裂构造应力场作用下形成的，其活动时间晚于白垩纪早期的火山活动。部分断裂内发育有弱多金属矿化，但都规模小，工业意义不大[9]。北东向构造具压扭性，倾向北西，倾角80˚（如图2）。

图2 研究区古火山机构模式(北东和北西向构造联合控制)Fig.2 The ancient volcanic tectonic model from NE-NW structures control in the study area

五莲地区位于北北东向的管帅—店子断裂、郯庐断裂以及北东向的七宝山—大山断裂的交汇部位，这两组构造是沟通深部岩浆的重要通道。据国家地震局所做地震资料证实，区域莫霍面深度31~32km，并在胶莱盆地边缘上拱形成一个宽约10km破碎区域，形成区域性地幔凸起，幔源物质上涌，从而造成中生代火山喷发、次火山岩侵入及矿化活动的发生。中生代岩浆岩与中生代铜以及多金属矿成矿关系密切。遥感图像揭示了在七宝山地区存在复杂的地形构造。七宝山一次火山杂岩体为一个大环形构造，其中由多个小的环形构造组成[15]（如图3）。

环形构造是七宝山火山机构一大特点，环形构造的形成与原始地壳的形成发展以及下地壳作用有成因联系或关联。中小型环形构造组合直接或间接地控制了本区金、铜及多金属矿的产出部位[16]。

2 矿床地质特征

2.1 矿体形态

矿体赋存于七宝山杂岩体内的火山隐爆角砾岩筒内，角砾岩筒平面呈北西－南东拉长的椭圆形，北窄（120m）南宽（300m），北西—南东长400m；垂向上，角砾岩筒向南东倾伏，倾伏角约70˚。长轴呈北西走向，长380m，短轴290m，北窄南宽，与地表形态大致吻合。至-200m标高，平面椭圆形态基本不变，角砾岩筒持续向南东倾伏。

图3 七宝山地区遥感地质解译Fig.3 The geological explain from remote sensing of Qibao mountain area

矿床总体产状受隐爆角砾岩筒控制，呈不规则椭圆筒状。矿体在空间分布上极不均匀，历次勘查结果表明，金及金铜共生矿体主要赋存于-300m标高以上及-500m标高以下，即主要赋存于矿床浅部及深部范围，铜矿体分布范围则较广，垂向上均有分布。此外，浅部和深部的矿体相对密集，矿床中部矿化相对较分散，矿体分支多。

2.2 矿石特征

（1）矿物组成

矿石矿物主要为镜铁矿、黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、方铅矿、磁铁矿、自然铜、兰辉铜矿、褐铁矿、针铁矿、自然金、银金矿和自然银等。除金、银矿物，其它矿物颗粒粒度为0.02~2.5mm。脉石矿物主要为石英、菱铁矿、重晶石、白云石等。

（2）矿石结构

主要以粒状结构、压碎结构、填隙结构、交代结构为主，少量为孔状结构、包含结构、反应边结构。

（3）矿石构造

以角砾状构造、细脉状、网脉状构造为主，少量脉状、晶洞及细脉浸染状构造。

（4）矿石类型

金—铁氧化物型：分布于地表以下18~41m深的范围内，与矿床潜水面相当。该段硫化物淋失，硫化物含量小于1%，金属矿物主要为褐铁矿、赤铁矿、针铁矿，以及少量蓝铜矿等。

金—镜铁矿—硫化物型：分布于氧化带以下，以镜铁矿为主，其次为黄铜矿、黄铁矿、方铅矿，为主要矿化类型。

2.3 矿石化学组分

矿石主要有益化学组分为金、铜，并伴生银和硫。矿区经以往及本次普查基本分析、组合分析证明，有益组分除Au、Ag、Cu、S外，其他均因含量太低而不能综合回收利用。作为硫的有害组分，矿床总体Pb+Zn含量在0.11%以下；As含量小于0.002%，均不超出有关限制规定。

2.4 围岩蚀变

围岩蚀变较发育，主要有黄铁绢英岩化、硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸岩化、高岭土化等，其中与成矿关系密切的蚀变主要为硅化、钾化。

（1）黄铁绢英岩化

区内广泛发育有成矿前期的黄铁绢英岩化，主要出露在七宝山—翁山—金线头一带呈近北东向的透镜状范围。在矿区北侧钓鱼台形成了低品位的黄铁矿矿体，其内黄铁矿较均一地分布于火山岩以及火山角砾岩、凝灰岩内。

与其它金矿化集中区特点不同的是，本区黄铁绢英岩化与铜成矿作用无明显相关性。岩石本身金、铜含量极低。

（2）绢云母化

在角砾岩筒内和边缘十分发育，蚀变岩呈粉红色—灰白色，偶尔可见斜长石和角闪石残斑晶，原岩结构构造难以辨认。主要蚀变矿物有绢云母、石英和黄铁矿，次为绿泥石、钠长石和方解石等，钾交代为该带的主要特点，斜长石大都被绢云母和石英取代。随着热液程度的增加，斜长石完全分解，从而形成大量的绢云母，析出的Ca2+与CO2结合形成方解石。受富钾热液的影响，岩石中黑云母等暗色矿物可发生绢云母化。

（3）硅化

硅化是矿床中非常发育的一种蚀变类型，由灰色—灰白色全晶质石英、玉髓脉和团块状石英集合体组成，在角砾之间作为胶结物或交代原岩。在胶结物中石英晶簇十分发育，垂直角砾边缘，一般长约数至十余毫米。次生石英多呈团块状，不规则脉状和浸染状分布，硅化强烈地段，原岩几乎消失，石英含量高达80%以上。镜下观察表明，硅化可分为早、中、晚三期：早期硅化主要发生于岩体内，石英呈细粒糖粒状集合体分布，局部有石英小细脉；中期硅化则形成角砾间胶结物，颗粒大，结晶好，无色或纯白色，透明，主要分布于角砾边缘，共生矿物有镜铁矿方解石和早期黄铁矿物（自形、立方体）和黄铜矿；晚期硅化石英呈粗细不等的它形、半自形粒状集合体，为主要的载金矿物。

（4）钾长石化

钾长石化常与黄铁矿化、镜铁矿化及硅化等伴生，沿着岩石细小裂隙进行充填扩散，有的则以钾长石为主呈不规则浸染交代斜长石，致使岩石局部出现不均匀的细脉状、斑块状的红化现象，在角砾岩筒深部，与金矿化关系密切。根据钻孔揭露的深部金矿体显示，金矿化强弱与钾化强弱基本呈正消长关系。

（5）碳酸盐化

碳酸盐化是本区很发育的一种蚀变类型。可分为早、晚两期，早期碳酸盐化与中期硅化同时，矿物颗粒较大，结晶较好。次生方解石，颗粒细小，呈团块状或细脉状分布。区域上广泛发育一期晚期的次生碳酸盐化，与成矿无关，发生于成矿后期，仅形成于岩石裂隙发育的地表浅处。矿区内岩石黄铁矿含量较高，晚期碳酸盐化局部区段表现为方解石淋失呈硫化物细脉假象。

3 火山岩相类型

区内火山岩主要分布在管帅以东，根据火山岩特点，可分为次火山岩相、爆发相、溢流相和隐爆角砾岩相。

3.1 次火山岩相

七宝山次火山杂岩体是以中心式喷发侵入形式为主,裂隙式喷发侵入为辅,且具有多期次性火山岩岩浆活动的特点，形成了一套中性偏基性、中性—中酸性的杂岩体。由于各期次岩浆岩均为侵位较浅的次火山岩，而岩石外观又以斑状、似斑状为特点。次火山岩可分为三期，按其先后顺序分述如下：

（1）角闪石安山玢岩

该期岩体以不完整环状分布于杂岩体西南、东南、东北的邢家沟－大张山、七宝山等，呈似层状、岩枝状侵入于青山群中。

（2）辉石闪长岩—闪长岩

分布于大岭以东长老庄以西的敞沟、杏山峪，为一浅成侵入岩，是七宝山杂岩体的主体岩石。平面形态为椭圆形，呈北西—南东延伸，岩株状产出。主体为辉石闪长岩，向东南至尧头村相变为黑云闪长岩—角闪石闪长岩（如图4）。

（3）石英闪长玢岩—花岗闪长斑岩

主要分布于大岭周围、杏山峪南、长老庄西及尧头村、金线头村一带。多呈小岩株产出，部分地段以岩枝、岩墙产出。该期岩体也有明显的岩相变化，即在岩体中部为花岗闪长斑岩，边缘过渡到石英闪长玢岩，并发育气孔状构造，气孔中充填结晶不完整黄铁矿，地表氧化后为褐铁矿。本期岩浆侵入活动之后,次火山岩浆活动大为减弱，晚期仅发育规模较小的各种岩脉，大部分沿北东向断裂侵入，有的沿张性断裂呈追踪状分布。岩脉有闪长玢岩、安山玢岩、正长斑岩、煌斑岩等。

3.2 爆发相

爆发相属八亩地旋回，是喷发相的主体，占喷出岩面积的80%。分布在门楼、孙家沟、中村、西云门一带，以强暴发指数的岩石类型为主，岩性为安山角砾熔岩、安山质凝灰角砾岩、凝灰岩等。

3.3 溢流相

溢流相属方戈庄旋回，其分布在区域北部墙夼水库一带，以溢流为主要活动方式，岩性为辉石安山岩、安山质集块岩、粗安岩等。

图4 七宝山破火山口地层岩相Fig.4 The rocks appearance of broken crater in Qibao mountain

3.4 隐爆角砾岩相

隐爆角砾岩相分布于隐爆角砾岩筒内，其角砾大小不一，小者直径1~2mm，大者可达16~22m，一般以0.1~1.2m居多，角砾大多数呈次棱角状、次圆状。角砾间的胶结物为镜铁矿、石英、菱铁矿、绢云母等热液蚀变矿物。

4 火山机构特点及与金铜矿床成矿关系

4.1 火山机构的特点

研究区是一个以中心式喷发为主要特征的环状火山杂岩区，从多次喷发形成的火山杂岩及构造特征看出，七宝山为一古火山口[17]，古火山口就位于侵入杂岩体的东南部火山岩穹隆内的晚期潜火山杂岩体中。火山岩体出露面积约为12km2，平面上呈北西向拉长的椭圆形[10,16]。火山杂岩可以分为次火山岩相、爆发相、溢流相、隐爆角砾岩相等。

火山机构外围地层中则发育放射状张性节理和断裂构造，而为脉岩充填（如图4）。自火山机构中心向外依次发育有环状钾化、黄铁绢英岩化和青盘岩化蚀变。在次火山杂岩体内外接触带的强绢英岩化蚀变带内发育有隐爆角砾岩筒构造，是以闪长岩和闪长玢岩为主的角砾岩呈筒状分布。隐爆角砾岩筒是一向东南倾伏的不规则椭圆筒状，其内主要发育有两组构造：一组为分布在“岩筒”边部的产状较陡的构造，一组为“岩筒”内产状较平缓的构造，二者均为储矿构造，但前者所控矿体规模较大。

4.2 火山机构与金铜矿床成矿关系

七宝山杂岩体位于沂沭断裂东侧的胶莱盆地内，在中生代，盆地的张裂与郯庐断裂联合作用，引发深部岩浆熔融，熔融岩浆沿郯庐断裂的分枝断裂上侵，由此产生的岩浆可通过上侵定位、结晶分异和气液分异方式形成辉石闪长岩、花岗闪长岩、二长岩、石英闪长玢岩、安山玢岩和隐爆角砾岩，多期岩浆活动是造成金富集成矿的重要因素[10]。

当深熔岩浆沿着构造部位上侵时，岩浆的结晶分异作用可促使大量挥发份、SiO2、K2O和Au等元素在岩浆房顶部或旁侧富集，从而形成高位侵位闪长玢岩—二长岩斑岩株及其伴生的金、铜矿化。在构造薄弱地带，富挥发性组分熔浆亦可冲破外壳发生隐爆，形成富含围岩角砾、岩屑的隐爆角砾岩筒[18]。当岩浆冷却收缩后可产生大量张裂构造，岩浆的多期次活动使张裂隙更为发育。张裂隙、隐爆角砾构造为含矿热液的富集、运移和沉淀创造了良好条件。火山热液活动使得一些铜、金、铅锌等成矿组分再度活化，沿角砾岩筒运移[19]。黄铜矿、黄铁矿形成后大量消耗了流体中的硫，流体氧逸度有明显增加，加之流体演化过程中仍不断沿角砾岩筒上升，晚期成矿流体内的氧逸度明显升高，使得硫化物数量减少，代之以氧化物（镜铁矿）、碳酸盐为主，金成矿可能处于较高氧逸度条件下，但在近地表时，温度下降速率较快，这可能是金在镜铁矿中以晶隙金赋存的一个原因。

当区域构造运动强烈时，引发区域断裂系统的形成，断裂构造与岩浆热液富集区联通时，引发热液沿断裂的运动，热液温度和压力较高，超过上覆围岩岩石静压力时，发生隐爆，形成隐爆角砾构造，以及与之相关的蚀变和矿化。七宝山地区的矿床类型以后者为主，热液脉型矿化晚于与隐爆角砾岩型矿化。

七宝山金铜矿不同于美国科罗拉多州克雷勃一克雷格、墨西哥萨诺拉、菲律宾太拉德等金矿，后三者矿化受火山杂岩体控制，形成深度较深，蚀变矿化分带不明显；相反可与美国戈尔德菲尔德、罗马尼亚喀尔巴降山、西班牙罗达尔基拉尔及莱逊山、南非一带的隐爆角砾岩筒型金矿相类比，矿化均在火山机构岩浆演化的晚期，即在隐爆角砾岩筒中高度集中，范围不大，形成深度较浅，蚀变矿化分带明显，是中国较为典型的与火山机构岩浆演化有关的金铜矿床[8]。在七宝山地区找矿应特别注意对古火山机构的分析预测，古火山机构是有利的成矿地段。

5 结论

七宝山火山杂岩主要包括次火山岩相：角闪石安山玢岩、辉石闪长岩—闪长岩、石英闪长玢岩—花岗闪长斑岩；爆发相：安山角砾熔岩、安山质凝灰角砾岩、凝灰岩；溢流相：辉石安山岩、安山质集块岩、粗安岩；隐爆角砾岩相：隐爆角砾岩等。它是本区重要的赋矿地质体，其活动性质、演化过程，直接影响本区的矿床形成和分布规律。

成矿物质来源与成岩环境、形成时代具有相似的特点。岩浆固结后，岩浆晚期热液富集区联通时，引发热液沿断裂运动，以及与两侧围岩的相互作用。当岩浆热液相对集中，热液温度和压力较高，超过上覆围岩岩石静压力时发生隐爆，岩石角砾化造成瞬间减压作用，形成隐爆角砾构造以及与之相关的蚀变和矿化。

七宝山金铜矿与美国戈尔德菲尔德、罗马尼亚喀尔巴降山、西班牙罗达尔基拉尔及莱逊山、南非一带的隐爆角砾岩筒型金矿相似，矿化均在火山机构岩浆演化的晚期，蚀变矿化分带明显，成矿以硅化、黄铁矿化为主的面型蚀变为主，矿体在隐爆角砾岩筒中高度集中。

矿床形成与七宝山次火山杂岩有关，属中低温次火山热液构造隐爆角砾岩型金铜矿床。在七宝山矿区金铜找矿过程中发现古火山机构是有利的成矿地段。

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