山东招远-平度断裂带南段地球物理特征及找矿预测

韩振玉，王巧云，王润生，胡雪平，郭晶，胡创业

(1.烟台自然博物馆，山东 烟台 264000；2.山东省地质调查院，山东 济南 250014；3.山东省物化探勘查院，山东 济南 250013；4.中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，山东 济南 250014)

0 引言

招远-平度断裂带是胶西北金矿区三大控矿断裂之一，被NW向断裂错断，分为南、中、北三段[1-2]。招平断裂带中段分布着大尹格庄、夏甸、曹家洼等10余处中—大型金矿床，地质学者做了很多矿床地质及成矿特征、赋矿岩体的主微量元素及同位素等研究，取得了矿床成因及成矿机制等方面的诸多研究成果[3-14]；而南段勘查程度较低，仅有北部(下庄、南墅小型金矿)和南部(山旺小型金矿)发现矿点，中部尚未发现金矿。山东省地质调查院2015年在南部的山旺一带施工了探槽，揭露了招平断裂带的主裂面，断裂带上盘为古元古代莱州序列西水夼单元细粒变辉长岩和荆山群地层，下盘为中生代玲珑序列花岗岩，靠近主裂面下盘的构造蚀变岩具有绢英岩化、绿泥石化、硅化蚀变，局部见黄铁矿化，见矿品位1.20×10-6，黄铁绢英岩化碎裂岩的金品位为6.94×10-6，黄铁矿石英脉的金品位达到17.57×10-6。该断裂带南段显示出较好的成矿前景[15-16]，因此有必要对南段的找矿前景做进一步的预测和评价。

1 区域地质概况

研究区出露地层主要为古元古代荆山群及第四系；岩浆岩以中生代玲珑序列和古元古代莱州序列出露较为广泛(图1)。研究区以招平断裂带为界，西北一侧主要为侏罗纪玲珑序列二长花岗岩；东南一侧的北部分布莱州序列变辉长岩，主要出露在南墅和山旺一带，东南部主要为古元古代荆山群[1-2，17]，分布于山后至山旺一带，呈NEE向的带状展布，变质程度达麻粒岩相-角闪岩相，主要岩性为石榴矽线黑云片岩、大理岩、透辉岩、石墨片麻岩、长石石英岩、黑云变粒岩、麻粒岩的组合。

研究区的构造以NNE向招平断裂带南段为主要断裂，总体走向约30°，主断裂带宽150～200m，局部近千米，延伸长度20余千米，断面产状120°∠40°～60°，局部倾角达80°。北部的南墅-黄同水库段，韧性变形形成的糜棱岩被后期的脆性断裂叠加，岩性以碎裂岩为主，仅局部地段可见糜棱岩发育(如斜岭前)；中部的黄同水库-尹府水库段，韧性变形较强，后期的脆性断裂形成的碎裂岩较少，主要表现为构造片岩和糜棱岩，仅在靠近断层泥处的下盘发育厚度较小的碎裂岩带；尹府水库以南，韧脆性构造叠加强烈，主要表现为碎裂岩，糜棱岩不发育[16-17](图1)(1)山东省地质调查院，山东省莱州—招远金矿整装勘查区深部远景调查报告，2016。。南墅-山旺段作为玲珑序列与荆山群的界线，沿断裂带具明显的分带现象，即糜棱岩带、碎裂岩带、断层泥。这些岩性特征反映了断裂的多期活动性，早期的韧性变形从不对称的压力影及拉伸线理分析为自南东向北西逆冲，以压扭性为主，形成糜棱岩带；后期以张扭性为主，形成各类碎裂岩带，带内发育多种蚀变类型[18](2)中国科学院地质与地球物理研究所，山东省招远南部金矿找矿预测研究报告，2015。。

1—第四系；2—古元古代荆山群；3—玲珑序列花岗岩；4—莱州序列变辉长岩；5—蚀变碎裂岩带；6—韧性变形带；7—闪长玢岩；8—闪长岩；9—石英脉；10—地质界线；11—压扭性断裂；12— CSAMT剖面

2 地球物理特征

2.1 岩(矿)石物性特征

2.1.1 密度特征

由表1可知，中生代酸性或中酸性侵入岩之间密度差异较小，如玲珑序列、郭家岭序列密度在(2.61～2.64)×103kg/m3区间变化，变化幅度仅为0.03×103kg/m3，呈现低密度特征，对应负背景重力场；而中性侵入岩，如闪长岩，密度明显增大，平均值为2.91×103kg/m3，可知区内岩浆岩密度由酸性—中酸性—中性呈升高趋势。变质地层中胶东岩群平均密度为2.95×103kg/m3，荆山群平均密度为2.78×103kg/m3，在区内均呈高密度特征，且时代越老，密度越大；分布较为广泛的中生代中酸性侵入岩与老变质地层之间存在明显的密度差异，可分别形成明显的重力低、高值异常。与金矿密切相关的构造蚀变岩的密度最小，平均值约为2.50×103kg/m3。

2.1.2 磁性特征

根据表1比较变质地层、岩浆岩以及断裂构造带的岩石的磁性变化特征。老变质地层中的胶东岩群岩性多样复杂，主要岩性为黑云变粒岩、斜长角闪岩、片麻岩和片岩等，对应的磁性变化也较大，总体形成杂乱的磁场特征，正负磁异常交错分布。其中浅粒岩、变粒岩磁性微弱，一般小于10×10-64πSI，在磁场上表现为平稳低磁场特征；角闪岩类磁性较强，磁性变化范围也较大，磁化率平均值为351×10-64πSI，变化范围(34.5～4816)×10-64πSI，一般可形成较为明显的正磁异常；片麻岩类磁性介于二者之间，属于中等磁性，在磁场上一般表现为弱的波动磁场特征。荆山群地层的岩性主要是透辉变粒岩，磁化率变化较大，变化范围0～3055×10-64πSI，平均值为117×10-64πSI。

表1 招平断裂带岩石物性特征

中生代岩浆岩以中酸性侵入岩为主，与密度特征对应，磁性由酸性至中性总体呈增强趋势，对应中低磁场特征，与胶东岩群、荆山群明显区分。其中玲珑花岗岩类磁性相对较低，磁化率平均值一般在147×10-64πSI，变化范围(6～288)×10-64πSI，在磁场上一般表现为平稳的低磁场特征。中酸性的郭家岭花岗闪长岩类较酸性玲珑岩体磁性增强，磁化率平均值为200×10-64πSI，表现为中等强度磁场，局部形成正磁异常，但异常形态及强度明显小于变质地层。

断裂带内的碎裂岩及糜棱岩的磁性与原岩相比均有所增加。碎裂岩的磁化率平均值339×10-64πSI，而糜棱岩的磁性强烈，最大达到9652×10-64πSI。这是由于韧性变形增加了韧性剪切带中糜棱岩的磁性；而断裂的挤压及热液蚀变，破坏了原岩的磁性，使碎裂岩中的磁性变弱，在磁场上表现为条带状的低负磁场。一般情况下，断裂构造带上的磁场为负磁异常或低于两侧的条带状低磁异常或变化梯度带。变化梯度带的特征为下盘呈条带状或条带状正高磁场，上盘为平稳的低缓正磁场或负磁场。

2.1.3 电性特征

电性特征按岩类可明显分为3个区间，分别为中生代侵入岩体的高阻特征、新太古代和古元古代老变质地层的中低阻特征、蚀变岩类的低阻特征。

表1的玲珑、郭家岭序列酸性或中酸性花岗岩类的高阻特征十分明显，电阻率平均值在2500Ω·m以上，最大可致8100Ω·m；新太古代胶东岩群和古元古代荆山群变质岩电阻率明显降低，平均值分别为534Ω·m,941Ω·m，当其与高阻岩体接触时，可形成明显的电阻率特征分界；蚀变岩类一般位于断裂构造内或附近，断裂内破碎、充水或存在矿化蚀变均可导致电阻率降低，形成明显的低阻特征。其中金属硫化物对低阻影响十分明显，也是区内进行垂向找矿预测的主要依据。

2.2 区域重磁场特征

2.2.1 区域重力场特征

研究区地处西北侧郭家店低布格重力与东侧望城镇高布格重力的交界区，布格重力场自西北至东南逐渐增强，交界地段的NE向密集重力梯级带即为招远-平度断裂的重力场反映，研究区大致被该断裂平分(图2)。布格重力值大致在(-26～36)×10-5m/s2区间变化，布格重力最小、最大值分别对应郭家店低重力和望城镇高重力的异常中心[20]。

图2 区域重力异常平面图

招平断裂南东侧上盘布格重力高值特征明显，分布低密度的第四系及中生代青山群、莱阳群盆地，局部有一定规模的高密度荆山群地层出露，根据密度资料推断，该区重力高主要由荆山群所致，其中望城镇对应全省布格重力异常的最高值；招平断裂北西侧下盘中生代玲珑岩体大面积分布，密度低而稳定，以玲珑序列郭家店、崔召、九曲等单元为主，形成该区明显的重力低值异常，其中郭家店布格重力低值异常中心对应该区玲珑岩体的最厚部位。荆山群与玲珑岩体明显的密度差异衬托出招平断裂带鲜明的高、低重力场分界特征[20]。

2.2.2 区域磁场特征

区域磁场与重力场的特征对应，研究区呈现西北低、东南高的磁场特征，且两侧磁场形态明显不同，北西侧磁场弱且平稳，南东侧磁场杂乱，交错分布明显的正、负磁异常；招平断裂既反映为不同磁场特征的分界，同时也表现为NE向的磁场梯级带特征(图3)。招平断裂南东侧上盘内磁场特征主要受荆山群、青山群控制，磁性变化较大，且青山群大面积出露，导致地表磁场杂乱，正负磁异常均有分布；北西侧下盘内玲珑岩体分布广泛，磁性低而平稳，表现为平稳的弱磁场特征，局部存在的正磁异常主要由具有一定磁性的荆山群等残留体或时代较老的变辉长岩所致[19-20]。

图3 航磁△T等值线平面图

3 找矿预测

3.1 CSAMT测量及断裂深部特征

研究区共施测剖面5条，物理点120个，施测的剖面大致垂直于招平断裂带，方位SE。招平带下盘为中生代玲珑序列二长花岗岩，上盘为古元古代荆山群变质地层，招平断裂带由宽数十米至数百米的糜棱岩和碎裂岩带组成，上下盘岩性及物性的差异，为CSAMT工作提供了前提。从CSAMT测深反演图看，断裂带反映明显。已有地质资料证实[21-23]，在等值线拐弯、低阻带局部变缓部位为找矿的有利部位。

(1)KP01剖面。西起涧里村西，东至南墅镇西，剖面长5.00km，方位95°。西侧主要为玲珑序列二长花岗岩，招平断裂带从中间穿过，东侧主要为古元古代荆山群野头组祥山变粒岩段变质地层，招平断裂带宽约150m，主要由绢英岩化碎裂岩、绢英岩化花岗质碎裂岩和绢英岩化碎裂状花岗岩组成。

从反演断面图(图4)上看，东部低阻反映了古元古代荆山群变质地层，西部高阻反映了中生代燕山期玲珑序列二长花岗岩，两者间存在电阻率梯度带，推断该梯度带为招平断裂带，整体趋势稳定。

1—推断招平断裂带；2—推断成矿有利部位；3—钻孔及编号

断裂带在地表剖面2800～2900m处向下延深，整体倾角约45°，在剖面3500m(深度约600m)左右倾角变缓，约20°左右，在剖面5000m处延深至标高-1100m(深度约1200m)。剖面浅部有南墅金矿7勘探线的ZK701,ZK702钻孔约束，剖面形态大致吻合，在剖面3350～3650m位置地表有古元古代莱州序列斜长角闪岩出露，推断断裂带上盘似椭圆低阻异常为斜长角闪岩引起，东侧中低阻异常为荆山群变粒岩引起。Ⅰ-1异常低阻规模较大，异常形态相对膨大，推断主断裂带在该处变宽、变缓、转折，是成矿、赋矿有利地带。

(2)KP02剖面。剖面位于南墅金矿南，KP01剖面南侧400m，与KP01剖面平行，剖面长2km，方位角95°。剖面上主蚀变带为招平断裂带。主要岩性西部为中生代玲珑序列中粗粒二长花岗岩，中段招平断裂带通过位置第四系覆盖，东部为古元古代荆山群野头组定国寺段大理岩。

从反演断面图(图5)上看，东部浅部低阻反映了荆山群变质地层，西部和深部高阻反映了玲珑二长花岗岩分布，两者间的电阻率梯度带是招平断裂带的反映，整体趋势稳定。断裂带在地表剖面上200～350m处向下延深，倾角约50°，在剖面上400～600m(深度约500m)开始倾向变缓，逐渐变为20°左右，在剖面2000m处延深至标高-1000m(深度约1100m)。剖面400～600m标高-300m～-600m处在主断面转折部位和局部膨大部位，成矿条件较好，结合局部的低阻异常，推断了2处成矿有利部位，分别编号为Ⅱ-1与Ⅱ-2；在剖面1200～1500m标高-900m～-1000m位置，等值线宽大稀疏向下同步弯曲，呈局部“U”字型，低阻异常规模较大，异常形态相对膨大，推断主断裂带在该处变宽缓，是成矿、赋矿有利地带，编号为Ⅱ-3。

1—推断招平断裂带；2—推断成矿有利部位及编号

(3)KP03剖面。KP03剖面穿过下庄金矿，东南端位于罗头村附近，剖面长2km，剖面方位角112°39′39″。剖面上主蚀变带为招平断裂带。主要岩性西部为玲珑序列二长花岗岩，中段招平断裂带通过位置第四系覆盖，东部为古元古代荆山群野头组祥山段变粒岩和定国寺段大理岩。

从反演断面图上看(图6)，南东侧浅部低阻反映了古元古代荆山群变质地层，西侧及深部高阻反映了中生代燕山期玲珑序列二长花岗岩，两者间存在电阻率梯度带为招平断裂带，整体趋势稳定。断裂带在地表剖面150～350m处向下延深，整体倾角约45°，在剖面700m附近(标高约-500m)开始倾角变缓，逐渐变为15°～20°后趋于稳定，在剖面2000m处延深至标高-900m(深度约1000m)。剖面700～800m(标高约-500m)处在主断面转折部位，局部膨大倾向变缓，成矿条件较好，结合局部的低阻异常，推断了一处成矿有利部位，编号为Ⅲ-1；在剖面1400～1800m(标高约-700m)位置，等值线宽大稀疏向下同步弯曲，呈局部“U”字型，低阻异常规模较大，异常形态相对膨大，推断主断裂带在该处变宽、变缓，是成矿、赋矿有利地带，编号为Ⅲ-2。

1—推断招平断裂带；2—推断成矿有利部位及编号

(4)KP04剖面。KP04剖面位于田格庄村西南部，剖面长1.5km，方位角110°02′00″。剖面上主要构造为招平断裂带。西部主要为中生代燕山期玲珑序列中粒含黑云二长花岗岩，中段招平断裂带位置附近第四系覆盖，东部为荆山群野头组祥山段变粒岩。

从反演断面图(图7)上看，南东侧浅部低阻反映了荆山群野头组变粒岩段变质地层，西侧及深部高阻反映了玲珑序列二长花岗岩分布，两者间存在的电阻率梯度带为招平断裂带，整体趋势稳定。断裂带在地表剖面300m处附近向下延深，整体倾角约50°，在剖面500m附近(标高约-300m)开始倾角变缓，逐渐变为15°～20°，在剖面1500m处延深至标高-600m(深度约700m)。在剖面1100～1400m(标高约-400m)位置，等值线宽大稀疏向下同步弯曲，呈局部“U”字型，低阻异常规模较大，异常形态相对膨大，推断主断裂带在该处变宽、变缓，是成矿、赋矿有利地带，编号为Ⅳ-1。

1—推断招平断裂带；2—推断成矿有利部位及编号

(5)KP05剖面。KP05剖面位于东营村北，剖面长1.5km，方位角125°42′39″。剖面上主要构造为招平断裂带。西部主要岩性为玲珑序列中粒含黑云二长花岗岩，中段第四系覆盖，东部为荆山群野头组定国寺段大理岩，剖面北约250m发育有东孟村金矿点。

从反演断面图上看(图8)，东侧浅部低阻反映了荆山群大理岩，西侧、深部高阻反映了二长花岗岩分布，两者间存在的电阻率梯度带为招平断裂带，整体趋势稳定。断裂带在地表剖面300m处附近向下延深，整体倾角约45°，在剖面700m附近(标高约-400m)开始倾角变缓，逐渐变为25°左右趋于稳定，在剖面1500m处延深至标高-500m(深度约600m)。在剖面700～800m(标高约-400m)位置，处在主断面转折部位，局部膨大倾向变缓，等值线宽大稀疏向下同步弯曲，呈局部“U”字型，低阻异常规模较大，异常形态相对膨大，推断主断裂带在该处变宽缓，是成矿、赋矿有利地带，编号为Ⅴ-1。

1—推断招平断裂带；2—推断成矿有利部位及编号

3.2 找矿预测

根据CSAMT测量及反演图，招平断裂带深部产状由陡变缓的位置是成矿的有利部位。因此，产状变缓是预测矿体的重要标志，分别在KP01至KP05剖面上预测了潜在矿体的位置(表2)。

表2 预测矿体有利位置参数

4 结论

(1)各剖面的反演结果揭示了招平断裂带的深部赋存及发育特点。招平断裂带主断裂带发育稳定，浅部倾角较大，约45°～50°深部逐渐变缓。其中从最北部KP01剖面至最南部的KP05剖面，剖面上最大延深至标高分别为-1100m，-1000m，-900m，-600m，-500m，呈现出一个由南向北侧伏的规律。

(2)在各剖面推断了有8处招平断裂带深部成矿赋矿有利部位，总结了招平带成矿、赋矿有利部位在CSAMT断面图上的异常特征表现：过渡梯级带内等值线宽大稀疏向下同步弯曲，呈局部“U”字型低阻异常。

致谢：本文的野外工作得到了中国冶金地质总局山东正元地质勘查院的技术人员的帮助，在撰写中得到了山东省地质科学研究院(国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室)和山东省地质学会的大力支持，审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见，在此作者一并表示感谢！