山东半岛海域成矿区带划分浅析

汤世凯，李金鹏，赵辉，吴凤萍，扈胜涛

(1.山东省海洋地质勘查院，山东 烟台 264004；2.山东省第三地质矿产勘查院，山东 烟台 264004)

山东半岛海域属于中国东部海区，横跨渤海和黄海。渤海属于我国内海，以辽东半岛南端老铁山角至山东半岛北端蓬莱角为界，与黄海相隔。黄海在地理上以山东半岛成山角至朝鲜半岛的白翎岛为界，分为南黄海和北黄海。中国东部海区大陆架宽广，蕴藏有丰富的矿产资源和渔业资源，具有重要的战略意义和经济地位[1]。在研究矿产资源，对成矿区带划分时，多以陆地为重点研究对象，海域方面研究甚少，前人认为研究区海域作为中国大陆架的自然延伸，是滨太平洋成矿域中的一个成矿省，可分为渤海油气天然气水合物成矿区和黄海油气天然气水合物成矿区[2]，该划分方案较为概略。该文在参考大量详实的区域重磁、构造单元和成矿区带划分资料的基础上，依照由已知到未知、由陆缘到近海的原则，对海域重磁异常特征、构造单元以及成矿区带划分做初步的研究探讨。

1 重磁异常特征

重力异常反映地壳乃至岩石圈物质横向分布不均匀性的综合效应，磁力异常反映构造运动和岩浆活动的信息[1]，通过对重磁异常规律研究，能够圈定盆地范围，推断追索深大断裂和具有一定物性差异的断裂构造，划分大地构造单元等。该文系统收集山东半岛海域不同精度的重磁异常资料(1)山东省物化探勘查院，山东省重磁资料综合解释成果报告，1997年8月。[1,3-5]，对研究区内渤海、北黄海和南黄海的重力异常和磁异常进行分块描述，总结重磁异常特征，为厘清海域地质构造单元界线提供依据。

1.1 重力异常特征

渤海与黄海布格重力异常截然不同，渤海背景值明显比黄海偏低(图1)①，反映了2个海区不同的深部构造差异。渤海布格重力异常大致以郯庐断裂为界，表现为“东高西低”，其东侧以正异常为主，西侧以大面积的负异常为主[3]，整体与NE向的郯庐断裂带协调一致，局部出现NW向布格异常值圈闭，空间重力异常与布格重力异常基本一致，异常值稍有降低，等值线形态相对复杂。黄海布格重力异常，从总体上看以大面积的正异常为主。具体到南北黄海，其重力异常又有着较大差异，北黄海为一相对布格重力异常低值区，南黄海为一相对布格重力异常高值区，空间重力异常与布格重力异常形态相近，幅值相差不大。渤海海峡附近近SN向的布格重力正异常，反映了胶辽隆起区在海域的延伸；北黄海盆地海域布格重力异常以负异常为主，异常圈闭，走向变化不大，反映了盆地内部的断陷构造；南黄海北部海域大面积的NE向正异常，反映了胶南-威海隆起区向海域的延伸，该海域NE向线性串珠状高值正异常梯度带反映了千里岩断裂的发育[6]。

1.2 磁异常特征

研究区磁异常特征与布格重力异常特征相反，大致以郯庐断裂为界，渤海海域大面积正磁异常，黄海海域大面积负磁异常(图2)(2)山东省物化探勘查院，山东省重磁资料综合解释成果报告，1997年8月。。海区异常总体走向为NE—NNE向，磁异常强度一般为±40nT，局部能达到±100nT。渤海磁异常在NE走向的背景上，发育NW向排列的串珠状异常，某种程度上掩盖了NE走向的特征[3]。黄海磁异常大面积以负值为主，总体上较为宽缓，大多在-50nT～0nT之间变化。南北黄海之间的高值区呈团块状，出现数个大面积、高幅值的正异常圈闭，在北黄海一侧延续北黄海盆地NW向正异常特征，南黄海一侧出现NE向和近E—W向的正异常团块。南黄海北部千里岩隆起表现为NE向高值异常带[6]，是苏鲁超高压变质带在海域延伸的体现。

1—正等值线(nT);2—负等值线(nT);3—零等值线(nT);4—相对磁力高;5—相对磁力低图2 区域航空磁测磁力(ΔT)异常

2 构造单元特征

2.1 构造单元划分

通过以上研究区布格重力异常、磁异常的幅值和形态等特征的研究，结合邻区的地质构造展布，在充分参考前人研究成果的基础上，对海域大地构造单元特征进行划分和总结。该次海域构造单元划分，只有北黄海盆地及次级构造单元，渤中坳陷为独立构造单元，其余为陆域构造单元向海域的延伸，因此这部分构造单元定名为陆域构造单元名称(海域)(表1、图3)[3,7-10](3)山东省国土资源厅，山东省地层、侵入岩、构造单元划分方案，2014年3月。。

研究区以五莲-即墨-牟平断裂带及其向海域延伸的部分为界，划分为华北板块和苏鲁造山带2个Ⅰ级构造单元；以齐河-广饶断裂、昌邑-大店断裂、渤海湾盆地边界以及北黄海盆地边界为界线，划分为渤海湾盆地、胶辽隆起区、北黄海盆地和胶南-威海隆起区等4个Ⅱ级构造单元；以大的区域性断裂(如千里岩断裂)、盆地内断裂以及盆地角度不整合界线为界，进一步划分为埕宁隆起、胶北隆起、胶莱盆地东部以及千里岩隆起等10个Ⅲ级构造单元。

表1 研究区大地构造单元划分

1—一级单元界线；2—二级单元界线；3—三级单元界线；4—坳陷；5—隆起；F1—千里岩南缘断裂；F2—千里岩断裂；F3—五莲-即墨-牟平断裂；F4—昌邑-大店断裂；F5—鄌郚-葛沟断裂；F6—齐河-广饶断裂图3 研究区及邻区构造单元划分简图(据资料①[3,7-11]修改)

2.2 构造单元特征

渤海湾盆地是一个新生代沉积盆地，呈现东西分带，南北分块的格局。研究区内由埕宁隆起、渤中坳陷和济阳坳陷3个Ⅲ级构造单元组成[10]，坳陷和隆起的基底被大量的NNE—NE向、NWW向和近EW向断裂所分割。埕宁隆起边界受NNE向和NW向断层控制，基底由泰山群、寒武系及石炭-二叠系组成，新近系不整合超覆其上[4]。渤中坳陷受NNE向郯庐断裂带和NWW向张家口-蓬莱断裂带的控制，坳陷基底面总体上自SW向NE向倾斜，以北断南超半地堑凹陷为主，充填厚度万米以上的新生界[4]。济阳坳陷构造样式可以看作渤中坳陷向南的延伸，和渤中坳陷类似，受近EW向且南倾的断层控制，表现为北断南超的半地堑构造[3]。

胶辽隆起区在海域内发育胶北隆起一个Ⅲ级构造单元，受NE—NNE向、NW向构造叠加和改造[4]，长期以来处于隆起剥蚀状态。基底主要由古元古代-新元古界的荆山群、粉子山群、芝罘群和蓬莱群变质岩，新太古代花岗质片麻岩，中生代侵入岩组成。

北黄海盆地在研究区内分为西部坳陷、中西部隆起和南部坳陷群三部分[7]。西部坳陷内发育中生界(上侏罗-下白垩统)和新生界(古近系和新近系-第四系)等地层[12]。中西部隆起发育地层简单，厚度较小，主要为新近纪以来的沉积，新近系甚至第四系直接覆盖在中生代基底之上[3]。南部凹陷群由数个规模不大的凹陷及相邻的凸起组成，主要地层为下白垩统、古近系和新近系-第四系，中生界厚度很薄，部分凹陷内缺失，导致新生界直接覆盖在前中生界基底之上[4]。盆地内主要发育NNE向、NEE—近EW向、NW向3组构造断裂，其中NNE向断裂是盆地的控制性断裂，其常构成盆地边界或盆地内隆起与坳陷的边界，控制了盆地的隆、坳格局和沉积特征[7]。

胶南-威海隆起区向海域的延伸，根据不同的沉积、构造特征可分为刘公岛隆起、胶莱盆地东部(海域)和千里岩隆起三部分。刘公岛隆起属于威海隆起向东侧海域延伸的部分[3]，隆起内广泛分布花岗质侵入体包括元古宙花岗质片麻岩、块状花岗岩以及中生代印支-燕山期花岗岩等，并经历早期EW向构造，后期叠加NE—NNE向、NW向等不同层次、不同机制的构造改造，褶皱变形及花岗质岩浆侵位十分发育。胶莱盆地东部(海域)是陆域胶莱盆地向南黄海延伸的东断西超的不对称箕状断陷[4,8]，根据最新的重磁资料，其在海域中的边界为千里岩断裂[13]，盆地内主要发育有王氏群、青山群和莱阳群地层。千里岩隆起作为胶南-威海隆起区向东南海域的延伸，形态为一个NEE走向的狭长地带，南以千里岩南缘断裂与南黄海北部盆地分界，隆起内部发育NE向区域性大断裂-千里岩断裂，该隆起为印支期华北与扬子板块碰撞的产物，与胶南隆起、威海隆起具有相同的成因机制[6]，岩性为高压-超高压变质岩，如元古界和太古界黑云母质混合岩、长石石英岩、黑云母片岩等，局部见白垩系的残留。

3 成矿区带划分

3.1 成矿区带划分依据

成矿区带是具有较丰富矿产资源及其潜力的成矿地质单元。其划分主要依据区域成矿的地质构造环境及区域成矿作用的性质、产物(矿种)、强度及其他有关的矿化信息[14]。根据全国成矿区带划分方案的最新研究成果[2]，成矿域主要对应于构造域，成矿省和成矿带的范围也应大致对应相应的构造单元，受控于统一的古构造及受控之动力学体系。

包括研究区在内的广大区域在漫长的地质历史过程中，发育多个大地构造-成矿旋回，成矿区带的划分与大地构造单元的划分密切相关。以往研究区未进行详细的成矿区带划分，该文尝试以海域构造单元界线和海域矿产资源(潜在)分布为依据，对海域成矿区带划分进行浅析。该文中成矿区带Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级划分采用全国成矿区带划分方案，成矿域、省、带分别对应相应的构造单元。Ⅳ级成矿区划分是该次研究的重点对象，主要参考山东省重要矿产区域成矿规律及山东省地质矿产图集[14-15]中在陆域的划分方法和边界。

3.2 成矿区带划分

工作区Ⅰ级成矿域属于滨太平洋成矿域和秦祁昆成矿域，Ⅱ级成矿省属于华北成矿省和秦岭-大别成矿省(东段)。Ⅲ级成矿带属于渤海湾盆地成矿带、胶东(次级隆起)成矿带、北黄海盆地成矿带、桐柏-大别-苏鲁(造山带)成矿带。Ⅳ级成矿区为埕口-宁津煤成矿区、渤中-济阳石油天然气成矿区、胶北金、菱镁矿、煤、灰岩成矿区、北黄海盆地西-南部石油天然气成矿区、千里岩金、蛇纹岩、石棉、花岗石成矿区、海阳石油天然气成矿区(表2、图4)。该文简要介绍各Ⅳ级成矿区特征。

表2 研究区成矿区带划分(据文献[2,14-15]修改)

1—Ⅰ，Ⅱ级成矿域、省界线；2—Ⅲ级成矿带界线；3—Ⅳ级成矿区界线；4—成矿区带编号图4 研究区成矿区带划分示意图

(1)埕口-宁津煤成矿区(Ⅳ-1)

陆域内埕宁隆起存在多个石炭-二叠系含煤钻孔，煤层赋存具有厚度大、深度大的特点。据重磁资料解译推断该隆起海域部分发现石炭-二叠纪地层(4)山东省第四地质矿产勘查院，山东省近海(渤海)矿产资源调查报告，2016年10月。，推测该区域是煤矿成矿远景区。

(2)渤中-济阳油气成矿区(Ⅳ-2)

渤海湾盆地是迄今海域发现油气田最多的盆地，盆地内渤中-济阳坳陷是油气集中分布区之一，如现已发现并开发利用的渤中28-1，26-2，25-1油田和蓬莱19-3，25-6油田等。坳陷内新近纪、古近纪含油气沉积建造十分发育，如古近纪孔店组二段、沙河街组一至四段和东营组生油岩系，其中沙河街组三段产烃率较高[14]。生油层与储集层在时空位置上具有“自生自储”、“下生上储”和“新生古储”三种成油组合模式。

(3)胶北金、菱镁矿、煤、灰岩成矿区(Ⅳ-3)

根据地球物理资料解译推断，三山岛-莱州湾一带前新近纪基岩出露燕山早期晚侏罗世玲珑序列花岗岩(5)山东省第四地质矿产勘查院，山东省近海(渤海)矿产资源调查报告，2016年10月。，陆域该岩体内发育多个大中型金矿床，以及我国首个海上金矿-三山岛北部海域金矿床，都与该岩体关系密切[16-17]，研究认为该岩体可能是金矿的衍生矿源岩；龙口一带发育龙口凹陷并向海域延伸，地层为古近系五图群，是煤矿的主要赋存地层；其余海区的前新近纪基岩解译为古元古代粉子山群和新元古界蓬莱群，而陆域古元古界和新元古界分别以变质沉积型菱镁矿、碳酸盐建造为特征。因此按地层分布来看，海域矿产资源与陆域之间可能存在相互对应的关系。

(4)北黄海盆地西-南部油气成矿区(Ⅳ-4)

北黄海盆地相对其他盆地而言，地质勘探程度十分低，至今未在盆地内进行钻探作业。根据西朝鲜湾盆地内(位于北黄海盆地东部，两盆地部分区域重合)钻探资料显示，侏罗系是潜在的烃源岩[18]。通过盆地内以往地震资料解释的地层界面信息，晚侏罗-白垩纪沉积为河湖相砂泥岩，是盆地坳陷主要的生储油岩系，古近系为河流相及浅湖-半深湖相沉积，夹储油层[19]。因此，盆地坳陷内中生界(上侏罗-下白垩统)和新生界(古近系和新近系-第四系)所发育的区域可能具有一定的油气远景。

(5)千里岩金、蛇纹岩、石棉、花岗石成矿区(Ⅳ-5)

胶南-威海隆起区内矿产有金、蛇纹岩、石棉、花岗石等矿产[20]。千里岩隆起和刘公岛隆起作为胶南-威海隆起区向海域的延伸，其地球物理特征、基岩出露以及大地构造特征均具有一致性，其成矿特征及成矿单元划分也具有可类比性，推测也以发育金、蛇纹岩、石棉、花岗石矿为主。

(6)海阳油气成矿区(Ⅳ-6)

胶莱盆地莱阳群中已发现多处油气苗，莱阳群水南组的灰绿、灰黑色页岩和灰黑色页状白云岩是一套烃源岩[8]。胶莱盆地向海域的延伸部分为海阳凹陷，凹陷主体位于南黄海海域，出露地层是莱阳群下部地层[21]，海域该套地层生储盖组合配套好，且未遭受大的构造断裂和岩浆活动破坏，理论上可能具有较好的油气潜力。

4 结论

(1)研究区渤海海域布格重力异常以负异常为主，磁异常为大面积正异常；北黄海盆地布格重力异常以负异常为主，南黄海北部以NE向正异常为主，黄海海域磁异常为大面积负异常。

(2)以陆域构造单元作参考，基于海域重磁异常特征，海域划分为2个Ⅰ级构造单元、4个Ⅱ级构造单元和10个Ⅲ级构造单元。Ⅲ级构造单元是重点划分对象，渤中坳陷和北黄海盆地内各次级单元为独立的海域构造单元，其余的Ⅲ级构造单元皆是陆域向海域的延伸。

(3)和陆域成矿区带相对应，以海域构造单元边界为界线，海域划分为2个Ⅰ级成矿域，2个Ⅰ级成矿省，4个Ⅲ级成矿带和6个Ⅳ级成矿区。Ⅳ级成矿区是该次研究重点，各坳陷构造单元为油气成矿区，埕宁隆起为煤成矿区；胶北隆起为金、菱镁矿、煤、灰岩成矿区；千里岩隆起为金、蛇纹岩、石棉、花岗石成矿区。