山东省五莲七宝山矿集区控矿构造特征及其意义

彭永和，彭艺媛，黄鹂，王申，赵宗瑞

(1．山东省第八地质矿产勘查院，山东地矿局有色金属矿找矿与资源评价重点实验室，山东 日照 276826；2．济南大学，山东 济南 250022)

0 引言

七宝山矿集区自20世纪70年代发现中型金铜矿、大型硫铁矿以来，近几年又有新的突破，发现了中型铅锌银多金属矿床，矿床都赋存在七宝山火山机构内，前人对金铜矿床地质特征[1-4]，流体包裹体及其流体演化特征[5-8]，成矿地球化学条件[9-10]，控矿因素[11]，七宝山火山机构[12-13]等开展了大量的研究，重点关注金铜矿的成因，对找矿方向重点关注金铜矿或期待发现新的角砾岩筒。中国地质调查局开展全国危机矿山接替资源勘查项目时，对金铜矿矿床的深部及外围进行了探索，尽管没有大的突破，但对矿床成因有了新的认识，在七宝山隐爆角砾岩筒中的含矿蚀变斑岩中发现了高温高盐度的包裹体，认为在岩筒深部很可能转换成斑岩型矿床[8]找矿方向转入深部。发现七宝山多金属矿床以后，该区又成了热点地区，一些学者对多金属矿的地质特征、赋矿规律等进行了研究和探讨[14-21]。其中吉林大学①山东省第八地质矿产勘查院、吉林大学，山东省五莲县七宝山地区铜及多金属矿成矿新认识及找矿新方法研究，2014年。从流体包裹体岩相学及显微测温学上对三者之间的成矿演化进行了探讨，对成矿时代进行了厘定，但对三者之间特别是金铜矿和多金属矿之间是否是同一成矿系列没有阐述，火山机构的演化缺乏系统性研究。笔者在该地区工作多年，试图通过该区的构造控矿特征、前人厘定成矿时代及岩体侵位特点来研究他们之间的关系，模拟形成的动力学过程，结合矿化蚀变分带，建立统一的成矿体系，对下步找矿方向进行探讨。

1 区域构造背景

研究区位于华北板块与扬子板块两大板块的碰撞构造带和沂沭断裂相交部位，胶莱盆地西南缘，环太平洋多金属成矿带的外带，是中国中东部重要的次火山岩型多金属矿床成矿区。总体受这2个构造单元控制。胶莱盆地的形成经历了多期次、多阶段、不同构造—热体制的构造引张和伸展过程[22]，其形成和演化历史较完整地记录了中国东部晚中生代构造体制转换和岩石圈减薄过程，研究结果表明，在白垩纪—古新世时期,胶莱盆地经历了3个成盆阶段和3次构造挤压反转事件以及有2期重要的火山活动。大规模的火山喷发活动和沂沭断裂带的频发复合为后期多金属矿床的赋存提供了地质前提。

区域地层主要沿火山机构外围发育中生代白垩纪莱阳群、大盛群、王氏群河湖相沉积岩系；青山群中性、中基性火山碎屑岩、熔岩组合；第四系松散砂砾层、砂土层。构造以NNE向昌邑-大店断裂、郝官庄断裂为主，次为NNE向中至断裂、近EW向汪湖断裂和NW向中村断裂。岩浆活动主要为中生代燕山早期形成的七宝山次火山岩体，由辉石(角闪)安山玢岩、辉石闪长岩、安山玢岩、石英闪长玢岩—花岗闪长玢岩等先后四期侵入体组成。为区内成矿提供矿物质来源(图1)。

1—第四系；2—王氏群红土崖组；3—青山群方戈庄组；4—青山群八亩地组；5—大盛群田家楼组；6—大盛群马郎沟组；7—莱阳群曲格庄组；8—石英闪长玢岩；9—安山玢岩；10—辉石安山岩；11—闪长岩；12—辉石闪长岩；13—辉石二长岩；14—粗安斑岩；15—闪长玢岩；16—多金属矿化带；17—断裂带；18—张性断层；19—压性断层；20—张扭性断层；21—压扭性断层；22—断层；23—推测断层；24—地质界线；25—不整合地质界线；26—地层产状；27—钓鱼台硫铁矿床；28—金线头金铜矿床；29—七宝山多金属矿床图1 五莲县七宝山矿集区域地质略图(据文献[15,19]修编)

2 矿床构造控矿型式

在控矿因素中，构造极为重要，构造控制着成矿作用的发生和发展，为含矿岩浆侵入开辟上升通道，为侵入岩浆及其伴生矿产创造了冷凝分异和停集赋存场所。研究该区控矿构造对下部勘查找矿具有重要意义。七宝山矿集区主要控矿构造型式可以归纳为:接触带层间破碎带控矿构造型式、隐爆角砾岩筒控矿构造型式、层间凝灰岩界面控矿构、“X”共轭断裂控矿构造型式4个类型。

2.1 接触带层间破碎带控矿构造型式

接触部位往往是构造薄弱位置，易诱发构造活动，其断裂下盘凹凸转折部位、港湾位置极易富集成矿(图2)，此种构造型式的矿石特点为：品位低，产状平缓，厚度大。以蚀变岩型矿石类型为主，一般发生硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化、黄铁矿化等蚀变。但矿化蚀变较弱，反应了该接触类矿化蚀变规模小、时间持续短、范围小的特点。该构造型式主要发育在杏山峪矿段，次火山岩体的顶部，残留火山岩盖层位置。火山岩盖层和岩体的外接触带以及隐伏岩体和盖层接触位置为下步重点找矿方向。一般认为，其形成机理为在火山岩就位过程中，岩体的热收缩作用和围岩之间发生热作用，发生接触带水压构造，或拆离滑脱构造，形成平行接触面的裂隙系统，封闭条件下沉淀成矿。

1—辉石闪长岩；2—安山玢岩；3—安山质角砾熔岩；4—构造角砾岩；5—地质界线；6—多金属矿体；7—断裂；8—钻孔位置及编号图2 杏山峪矿段层间破碎带控矿构造型式示意图

2.2 隐爆角砾岩筒控矿构造型式

该型式发育在金线头金铜矿。金铜矿发育在角砾岩筒内(图3)，矿床总体产状受隐爆角砾岩筒控制，岩筒呈椭圆柱状，NW—SE 向展布，长约400m，宽120～300m(北窄南宽)，延深大于600m，垂向上持续向SE倾伏 (倾角约72°)。金铜矿物主要赋存于角砾胶结物中，角砾基本没有位移，含矿脉体胶结，胶结物含量5%～8% ，胶结脉体内结晶的矿物主要有镜铁矿、黄铜矿、黄铁矿、菱铁矿、石英、方解石和石膏等，胶结脉体贯通性好[5,11]，产状极不规则，变化较大，主要的蚀变类型有黄铁绢英岩化、硅化、碳酸盐化，围岩主要为闪长岩、辉石闪长岩、石英闪长玢岩和角闪石安山玢岩。

1—铜矿体；2—金矿或金铜矿体；3—钻孔位置；4—角砾岩筒边界；5—勘探界限图3 金线头金铜矿23线隐爆角砾岩筒控矿构造型式示意图

随着次火山杂岩体的侵入活动进入尾声，富含矿浆的热液运移到金线头一带，其时由沂沭断裂带引发的次级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。成矿时间略早于多金属矿第一期蚀变岩型成矿时间或相近。

2.3 层间凝灰岩界面控矿构造型式

据文献资料认为层凝灰岩的存在，是火山湖的残留，可以作为火山机构的标志，沿该界面往往赋存大规模的似层状、透镜状矿体(岔路口斑岩钼矿、东裙、得尔布尔、七一铅锌矿床)[23]。该区2017年补充勘查时在赞子崖地区发现了这一成矿界面，成矿于中生代早白垩世青山群中基性第二火山喷发旋回的喷发间隙，一般认为赋存于安山岩之间的角砾熔岩和凝灰岩夹层，其标志层位为紫红色的层凝灰岩夹层，发育黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化等蚀变，矿化以方铅矿、闪锌矿为主，黄铁矿局部含量大于5%，蚀变厚度大，品位低。垂直该带发育垂向稀疏多金属矿化。蚀变带上下盘均为黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化等蚀变的安山岩。富集矿段有待进一步勘查(照片1e)，此型式控矿可能需要后期进一步叠加富集才能成矿(图4)。

1—安山岩；2—安山质角砾熔岩；3—黄铁矿化；4—绿泥石化；5—闪锌矿化；6—方铅矿化；7—多金属矿体；8—地质界线；9—钻孔位置及编号图4 赞子崖地区0勘探线层间凝灰岩界面控矿构造型式示意图

该区发育的大型钓鱼台硫铁矿床其产出受火山岩岩性、层位的控制，属与火山喷出活动有关的火山喷气热液矿床，归类为该控矿构造型式(照片1f)。

a—红石岗矿段：1—断裂；2—矿体；3—标高。b—杏山峪矿段：1—角砾熔岩；2—粗斑安山玢岩；3—粗斑安山玢岩；4—辉石闪长岩；5—多金属矿化体；6—多金属矿体及编号；7—地质界线；8—断裂图5 杏山峪矿段、红石岗矿段“X”共轭断裂控矿构造型式示意图

2.4 “X”共轭断裂控矿构造型式

矿区早期受近SN向挤压，后期受SE—NW向拉张作用形成。该构造型式主要发育在多金属矿床的红石岗矿段和杏山峪矿段。红石岗地表总体呈南部收敛的90°～117°和80°～99°“X”破碎蚀变带内，矿体总体呈8°～10°和172°～170°角度共轭；在+140m赋存标高位置75°～110°和93°～118°“X”破碎蚀变带内，矿体总体呈8°～18°和172°～162°角度共轭；在+115m赋存标高位置70°～88°和95°～108°“X”破碎蚀变带内，矿体总体呈13°～18°和167°～172°角度共轭；在+90m赋存标高位置呈75°和96°“X”破碎蚀变带内矿体总体呈21°和159°角度共轭(图5)。该构造至少经过了先压扭后张扭的过程，早期显压扭性质，表现为断面平直光滑，发育蚀变岩型矿石，后期受东南西北向应力影响，形成张扭性质(照片1c)，充填交代热液成矿。由于矿床遭受了后期张扭性断裂影响，主矿体SE侧伏，侧伏角58°。(图7b)杏山峪矿段在地表发育50°和122°两组共轭构造控矿，其沿走向同样在HB3、HB5线剖面发育7°～15°和173°～165°两组共轭控矿构造。矿体存在向SW侧伏的现象，铅锌品位变化具SW侧伏的趋势。(图7a)一般发生硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化、黄铁矿化等蚀变，具有早期蚀变弱贫、后期蚀变强富的特点。

a—金线头隐爆角砾岩型铜矿石；b—蚀变岩型贫多金属矿石；c，d—脉状富多金属矿石；e—弱多金属矿化蚀变岩；f—硫铁矿矿石照片1 七宝山矿集区矿石照片

3 矿床成因分析和找矿方向探讨

3.1 矿床成因

中生代三叠纪是各陆块聚合形成中国大陆的重要时期，扬子板块向北运移与华北板块发生碰撞，形成秦岭-大别-苏鲁造山带，中晚期构造体制转换为伸展为主，在早白垩世青山期，约146.7Ma年开始[1]，受沂沭断裂带伸展、拉张及挤压作用、郝官庄深大断裂引张裂陷共同影响，形成胶莱断陷盆地，由此在早白垩世中期七宝山地区引发大规模的火山喷发活动[22]。喷发沉积了莱阳旋回、八亩地旋回、石前庄旋回、方戈庄旋回等中基性的火山碎屑岩、熔岩组合等。在火山盆地的边缘七宝山地区形成中心式火山穹隆构造——七宝山火山机构，次级的锥状火山口、环状和放射状等断裂构造。

八亩地旋回具有从喷发相—喷溢相—沉积相—喷溢相—喷发相的韵律，在沉积相喷发间隙，受次火山热液影响，发生一次成矿事件，在该区的赞子崖发生多金属矿化、硫铁矿化蚀变，可能由于持续时间短或者没有后期叠加成矿作用，赞子崖地区暂没有大规模成矿，黄铁矿化蚀变在钓鱼台地区规模最大形成硫铁矿。

1—“X”共轭断裂控矿构造型式；2—层间凝灰岩界面控矿构造型式；3—接触带层间破碎带控矿构造型式；4—隐爆角砾岩筒控矿构造型式图6 七宝山矿集区控矿构造型式分布示意图(据文献[5]修编)

受沂沭断裂带多期活动影响，古火山机构复活，并伴随浅成—超浅成侵入活动，深部岩浆熔融，熔融岩浆沿郯庐断裂的分枝断裂成中心——裂隙式上侵，侵入活动以中基性—中性—中酸性岩浆活动从NW向南东方向发展演化，在南东位置金线头逐步活动减弱，侵入活动以小规模的裂隙式活动为主，至此火山机构形成。随着岩浆分异，含矿流体逐步在金线头地区富集，早期的硅化、黄铁矿化为主的面型蚀变，对后期矿液的运移提供了屏蔽层，随着成矿流体富集，温度和压力升高，发生隐爆，岩石角砾岩化，造成瞬间减压作用，成矿流体的压力释放，使流体性质发生改变，引发成矿作用，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，金线头金铜矿形成。

区域性挤压为热液形成和矿质活化提供了动力，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，135Ma沂沭断裂带发生左行平移活动，引发区域断裂系统的形成[24]，在七宝山的杏山峪和红石岗地区形成压扭性的近EW向“X”共轭断裂，断裂构造切穿角砾岩筒，与岩浆热液富集区联通，引发热液沿断裂向红石岗地区—杏山峪地区运动，此时的断裂以压扭性为主，热液在红石岗和杏山峪地区沉淀沿“X”共轭断裂构造成矿(图5)，发生第一次多金属成矿作用，该次成矿以蚀变岩类型为主(照片1b)。第二次成矿作用发生在沂沭断裂带张扭性裂谷阶段(K1—K2) 110～120Ma[25]，受此影响，七宝山地区发生南北相引张和SW—NW向扭动，伸展运动产生的负压区抽吸带矿热(溶) 液并交代充填成矿，发生第二次多金属成矿作用，在敞沟、红石岗形成脉状矿石(照片1c、d)，在杏山峪地区火山盖层和岩体缓倾接触带位置受此影响发生层间破碎带构造成矿(图2)，NW—SE向扭动是造成红石岗和角砾岩筒矿体南东向(图7)的原因。至此构造格局形成，矿化逐渐减弱，成矿结束。

1—勘探线及其编号；2—厚度等值线及其数值；3—工程控制范围界线图7 铅锌矿化主要指标及主断面空间形态变化趋势图(据王可勇等)

1—地质界线；2—矿化蚀变分带；3—航磁异常圈定隐伏杂岩体；4—断层及其性质；5—矿体；6—隐爆角砾岩筒图8 七宝山矿集区矿化蚀变分带示意图

3.2 找矿方向探讨

七宝山次火山杂岩是与青山组火山岩同源的次火山岩[3,14,26-27]，硫铁矿和金铜矿、多金属矿成矿物质来源于七宝山次火山岩体，是不同时期岩浆演化分异的结果，是不同成矿温度和阶段的产物，属同一成矿系列。金线头金铜矿为矿化中心，中低温热液矿床：赞子崖—杏山峪—红石岗—敞沟是矿化外带。航磁异常显示基本和次火山岩体范围吻合，说明岩体基本裸露，仅在岩筒东南位置发育隐伏岩体，且与成矿有关的断裂构造切穿该区，在隐伏岩体和上覆盖层接触带位置，以接触带层间破碎带构造型式为主(图8)。前人在七宝山隐爆角砾岩筒中的含矿蚀变斑岩中发现了高温高盐度的包裹体，认为在岩筒深部很可能转换成斑岩型矿床[7]，故角砾岩筒的深部寻找中高温的金铜矿，在角砾岩筒的东南方向寻找中低温多金属矿床。

4 结论

(1)金铜矿、多金属矿、硫铁矿都发育在七宝山火山机构内，受同一岩浆源控制，是以喷出—浅成—超浅成相、不同期次火山侵位的火山热液矿床。是不同成矿演化阶段的产物，3个矿床属同一成矿系列，是一期广泛的构造-岩浆成矿事件。

(2)该区发育4种控矿构造型式，主要分为“X”共轭断裂构造型式、隐爆角砾岩筒构造型式、接触带层间破碎带构造型式、层间凝灰岩界面构造型式。其受控于胶莱盆地的张裂与沂沭断裂带的联合作用。

(3)矿区发育不同方向和性质断裂构造，多金属矿床的杏山峪、红石岗、敞沟3个矿段，经历了不同构造运动控制，但至少经历了一次从压扭性到张扭性质的过程，形成了不同的矿石类型，压扭性构造形成蚀变岩型矿石类型，张性构造形成脉状矿石类型。

(4)3个矿床都呈不同方向侧伏。金铜矿SE向侧伏，侧伏角72°；多金属矿床红石岗矿段SE向侧伏，侧伏角58°；杏山峪矿段南西方向侧伏，侧伏角58°，都是受沂沭断裂带次级构造SN向引张和SE—NW向扭动影响的结果。

(5)按照蚀变矿化分带，沿金铜矿外带发育中低温多金属矿，角砾岩筒的深部寻找中高温的金铜矿，在角砾岩筒的东南方向寻找中低温多金属矿床。