胶东破头青断裂金成矿地质信息综合研究与成矿预测

刘日富，陈晓燕，崔美慧，杨真亮，许延波，王树亚

（1.山东黄金地质矿产勘查有限公司，山东莱州 261400；2.山东省地质矿产开发局第六地质大队，山东招远 265400）

0 引言

胶东破头青断裂是招（远）-平（度）断裂带北段的主要成矿断裂之一，该断裂控制的金矿床是胶西北莱州-招远金矿集区玲珑金矿田的主要组成部分。区内既有典型的石英脉型（玲珑式）金矿，又有蚀变岩型（焦家式）金矿。长期以来，各地勘单位、科研院所、大专院校等在该地区已做过多轮（次）地质、地球化学和地球物理科研与地质找矿勘查工作。区内断裂蚀变带具有构造地球化学成矿特征，建立了岩浆核杂岩隆起-拆离带蚀变岩成矿模型（吕古贤等，2016）；破头青断裂为多期活动成矿断裂，断裂及其下盘次生、配套的构造裂隙性质控制了矿化的样式，压扭性构造域多出现破碎蚀变岩型矿化，而在低级序的引张构造域则出现石英细脉型矿化。前人对破头青断裂金矿的成矿研究与找矿工作，积累了大量有价值的数据资料，蚀变岩型金矿累计金金属量485 余吨，平均品位3.3g/t，取得了丰硕的勘查成果。

研究区位于招远市东北部，招远市与龙口市交界处，地理坐标：东经120°28′15″～120°36′15″，北纬37°25′15″～37°29′30″，面积120 km2。该区地质历史较为复杂，发育多旋回的构造、变质、岩浆和成矿作用。笔者在参与该区以往勘查与科研的基础上，综合分析以往成果地质资料，通过开展研究区内地质填图、大地电磁（MT）测深、补充钻孔内原生晕地球化学样等多手段调查，结合地质信息梳理，系统的成矿规律研究，三维空间模型体系的建立，直观反映矿化蚀变空间体系的趋势，结合区域上成矿背景与成矿理论分析，厘定了构造带之间的主次关系，对该断裂带深部与外围提出了找矿方向，初步预测了成矿靶区。

1 断裂带地质概况

招（远）-平（度）断裂带北起龙口市田家乡颜家沟，沿招远玲珑金矿田南缘，向南西延至招远市城区后折向南至平度市城东，全长超过100 km。该断裂带在招远市境内60 km 范围内，该断裂带在台上村南分支为玲珑断裂与破头青断裂，至九曲村南分枝为阜山-九曲蒋家断裂与破头青断裂，其中破头青断裂沿北东方向进入龙口市黑山村。

1.1 破头青断裂

破头青断裂带为胶东西北部重要的区域性控矿断裂，它控制了玲珑矿田内金矿脉的空间分布、矿化类型、矿物组合、矿化深度的变化规律。断裂由西南部经台上金矿进入矿田，矿田内出露长度约8 km，走向NE 60°～70°，倾向SE，倾角30°～40°，宽度大致为250～340 m，最宽可达700 m。经九曲村附近分为两支：一支仍沿NEE 方向延至黑山村附近，称为破头青断裂东段；另外一支走向为NE 35°，倾向SE，倾角30°～55°，为阜山-九曲蒋家断裂，构造带宽400 m 左右。破头青断裂主体沿栾家河岩体与玲珑岩体的接触带近东西向展布，部分沿玲珑岩体与胶东群变质岩的接触带分布，由西向东走向由NEE拐折为NE 方向，形成向SE 缓倾斜的弧型断裂构造带。断裂构造岩主要是一些碎裂状花岗岩、花岗质碎裂岩、碎裂岩、构造角砾岩，局部可见糜棱岩；在断裂带的上盘发育有几十厘米厚的断层泥，并在下盘产生次级派生断裂构造。沿地表断裂带可见多处热液蚀变或黄铁矿化现象，是玲珑矿田内主要控矿断裂（图1，图2）。沿地表向北东方向追索，栾家庄村北西岩石蚀变以钾长石化和糜棱岩化为主，黑山村西蚀变带由绢英岩化花岗岩、绢英岩化花岗质碎裂岩构成，其中可见绢英岩化花岗质碎裂岩中发育的主裂面，由20 cm 左右构造角砾岩构成，走向NEE64°，倾向SE，倾角36°，绢英岩化碎裂岩发育宽度约1.50 m，主裂面构造角砾岩及断层泥走向NE41°，倾向SE，倾角66°。该段蚀变带路线控制宽度70 m，呈明显变窄趋势；龙口市颜家沟村西南追索到断裂构造主体走向NEE50°～62°，倾向SE，倾角24°～60°，断裂带在该段路线控制厚度仅20～30 m。

在玲珑矿田区段，玲珑断裂为招（远）-平（度）（破头青）断裂二级控矿构造，它控制了次级矿脉的富集，导致矿脉的斜列及走向变化，产状在一定程度上制约了两侧次级矿脉的赋存标高。矿田内其他NE-NEE 走向的众多断裂为三级控矿构造，与主断裂复合部位，构造蚀变带明显增厚，控制了矿体的产出部位、形态、产状等（图2）。主要形成次级的“入字型”“Y 字型”“雁列型”“帚状”构造体系。

1.2 栾家河断裂

位于研究区东部（图1），全长20 多千米，宽5～20 m，局部超过30 m。总体走向35°，倾向北西，倾角50°～60°，局部较陡且反倾南东，在区域上切割栖霞序列、玲珑序列之郭家店单元及近东西向韧性变形带。带内构造岩主要为英云闪长岩质碎裂岩，绢英岩化碎裂岩，角砾岩及断层泥等。岩石分带性明显，靠主裂面近的岩石破碎较强。具多期次活动特征。

2 构造带内矿床空间赋存特征

破头青断裂带近主断裂面发育大型蚀变岩（焦家式）型金矿床为主，断裂带下盘特别发育的次级别、低序次的断裂是石英脉型和过渡类型金矿脉的赋存发育空间。目前查明的蚀变岩（焦家式）型金矿床有：岭南金矿床及其深部的栾家河金矿床、李家庄-东风（东风171）、水旺庄、水旺庄深部及外围等大型特大型金矿床（图1），是本次综合地质信息集成研究的典型矿床。

2.1 岭南台上金矿床

位于破头青断裂南段，南接招（远）-平（度）断裂，破头青断裂在此与玲珑断裂复合。破头青断裂作为区域性构造，早期认为其仅为导矿作用，岭南台上蚀变岩型金矿床的发现，揭开了该断裂找矿的序幕。矿体均赋存于破头青蚀变带的主裂面之下；靠近主裂面发育主矿体，远离主裂面多发育次要矿体。矿体多数为脉状、似层状，个别呈透镜状，在走向、倾向上展布为舒缓波状，表现了分枝复合、尖灭再现、膨缩的特征，其分布、形态、产状和规模严格受控于破头青断裂及其下盘次级断裂、裂隙，倾角范围为21°～61°，多集中在38°～44°；矿体厚0.53～7.35 m（崔书学，2008）。

2.2 东风李家庄171号脉矿床

图2 玲珑金矿田构造矿化剖面示意图

位于破头青断裂带的中部，与九曲断裂复合部位。破头青断裂控制了171 号蚀变矿脉群的展布（张丕建等，2015）。蚀变带长约2600 m，厚350～600 m，最厚近1000 m，走向NE 60°～70°，倾向SE，倾角35°～45°。其上盘次级裂隙发育，岩石也较破碎，多为碎裂状花岗岩和绢英岩化碎裂岩等；下盘岩石相对完整，局部有明显裂面，在主裂面发育有断层泥。区内的矿脉主要赋存在沿断裂破碎带充填交代形成的蚀变带内。主要矿脉为171 号脉群。矿脉群的分布范围、形态产状与蚀变带相一致，出露标高大多在150～200 m，最大为260 m。经勘查控制，目前主矿体长1380 m，斜深510～920 m，单工程真厚度0.27～19.66 m，平均厚度3.47 m，矿脉的主要岩性为黄铁绢英岩和黄铁绢英岩质碎裂岩。另外，矿体的厚大部分具有向北东侧伏的特点，沿走向及倾向均未封闭。

2.3 水旺庄金矿床

矿区位于破头青断裂带北东段，勘查区内主要矿体赋存于171 号蚀变矿脉群中。地表无出露。矿权内钻孔控制走向长2560 m，倾斜深2080 m，总体走向NE 20°～60°，倾向SE，倾角28°～45°。-851～-2173 m 标高范围内见矿，主要赋存于主裂面之下400～600 m 的黄铁绢英岩化碎裂岩带及黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内。矿体呈大脉状，平均走向NE 20°，倾向南东，倾角15°～35°。矿体最大走向长2560 m，最大倾斜深2080 m，埋深980 m。经分析为171 号脉北东侧伏位置，是171 号脉深部矿体的显现。

2.4 栾家河金矿床

产于破头青断裂带深部，矿区矿体均为隐伏矿体，矿体呈脉状，严格受成矿构造破碎带的控制，主要含矿构造为1 号脉和2 号脉，大致近平行斜列式分布，总体走向54°，一般45°～62°，倾向南西，倾角3°～46.7°。各矿体常见尖灭再现、膨胀收缩特征，伴随主要矿体上下盘常出现平行矿脉。主矿体位于主裂面下盘。矿体形态呈脉状，矿体走向54°，倾向SE，倾角3.5°～46.7°，平均倾角26.9°。控制矿体走向长度673 m，控制矿体延深472 m，赋存标高-2024～-2229 m 。矿体厚1.28～48.59 m，平均厚度12.64 m，矿体矿石为黄铁绢英岩化碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、黄铁绢英岩化硅化碎裂岩。矿化蚀变以绢英岩化为主。总体上中部厚大，沿走向两端厚度变小。栾家河金矿与栾家河断裂没有成因上的关系，从趋势分析来看，可能是岭南台上矿体的深部侧伏部位。

3 矿体空间分布规律

3.1 构造期次与控矿

破头青断裂带控矿有以下特点：矿床受NNE 向和NE 向断裂或裂隙带控制。矿体定位受NNE 向断裂局部开启段或其与分支复合、羽支交汇部位控制。矿化强弱受矿化裂隙发育程度或控矿构造活动期次、矿化裂隙叠加的影响，断裂带下盘的次级构造多形成含金石英脉型矿床为主。

3.2 平面呈似等距性

笔者对成矿带上的主要金矿体Ⅰ-1、Ⅰ-9、Ⅰ-37、1711、1 号进行厚度等值线拟合，在平面上发现其矿体厚度富集区呈近等间距产出（图3），矿体厚度密集区，相距600～1300 m。其中Ⅰ-1 和Ⅰ-9 号矿体相距600 m；Ⅰ-9 和Ⅰ-37 号矿体相距1100 m；Ⅰ-37 和1711号矿体东侧富集区相距1300 m；1711号矿体东侧富集区和1 号矿体相距600 m。通过分析发现，破头青断裂带内均有不同程度的矿化蚀变，矿体厚度的等距性规律，源于矿化蚀变强度的变化，矿化厚度较大的地方，多数为走向上、倾向上断裂带产状的变化。很大程度上可能与构造裂隙组合有关。

3.3 矿体倾向、侧伏规律

矿体侧伏是许多脉状金矿床中普遍存在的现象，其侧伏规律对深部矿体的定位预测具有指导意义（薛建玲等，2018）。矿体的侧伏主要受断裂构造两盘相对运动过程中产生的启张空间的侧伏制约，而启张空间的侧伏与断裂的性质及运动方式有关，矿体的侧伏反映了成矿流体运移的方向（徐述平等，2006）。笔者通过在纵向上完成的厚度等值线图上可以找到其规律。每一处矿化强、厚度大的区域就是一组构造组合的反映，似乎也有等距性的特征，也反映拆离—滑脱构造的构造原岩的差异性。研究表明在成矿作用过程中含矿热液沿一组斜列裂隙充填成矿，主带内常形成“多层”平行矿体而显叠瓦规律（图4）。

3.4 蚀变强度与矿化分带性

图3 破头青断裂控制主要矿体富集区近等间距分布图

在破头青主干控矿断裂带上，靠近主断面的断层下盘，岩石变形强度大，由均匀变形的碎粒岩、碎粉岩、糜棱岩等组成，矿化蚀变强烈，常常构成矿床主矿体，矿化类型为细脉浸染状金矿化，如水旺庄金矿、岭南台上金矿等。在离主干断裂断层面稍远一些的位置和主断裂附近较低级序的次级断裂，岩石破碎变弱，为花岗岩质碎裂岩和碎裂花岗岩，节理裂隙发育，多形成细网脉状的矿化类型，典型者如阜山金矿；离主干断裂断层面更远处，构造变形微弱，原岩基本未被破坏，发育具共轭剪节理性质的网状裂隙带，矿化类型以网脉状或脉状为主，局部还发育了典型的石英脉型金矿（陈玉民等，2016）。破碎蚀变岩是在构造岩基础上，经后期热液作用改造而成，在走向及倾向上均呈带状分布。自主裂面由内向外依次为黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化碎裂岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带、黄铁绢英岩化花岗岩带。在主裂面上盘，一般黄铁绢英岩化较弱，黄铁矿化更为微弱，而下盘黄铁绢英岩化强，往往是矿体的赋存部位。通常来讲，蚀变强度越大、厚度越大、分带越明显，矿化越好。穿过破头青断裂与九曲蒋家断裂交汇处的东风矿段，蚀变岩带循环出现，蚀变规模由大变小再变大（图4）；展示着叠瓦状成矿与深部成大矿的可能性。

图4 断裂带倾向厚度等值（a）与剖面（b）对应图

4 地球化学与地质物理特征与构造蚀变带的空间关系

4.1 深部地球化学与构造蚀变叠加关系

李惠等（2010）提出了东风171 脉构造叠加晕同位叠加模式（图5），特征指示元素是：前缘晕特征指示元素：As、Sb、Hg；近矿晕特征指示元素：Au、Ag、Cu、Pb、Zn；尾晕特征指示元素：Bi、Mo、Mn；并指出前缘晕强度增强趋势准则：在金矿床（体）的构造叠加晕轴向方向，即从已知矿体前缘→头部→中部→下部→尾晕，前缘晕元素异常强度，若出现由强—弱—强的变化趋势，特别是在矿体尾部前缘晕又增强，是指示深部还有盲矿存在的重要标志（孙之夫等，2015）。笔者认为这种元素组合关系本质是与拆离—滑脱构造活动产生的微构造形迹有关。元素性质的差异性，成矿热液上移过程中选择不同微构造形迹的不同部位的脉冲作用并沉淀，每一次脉冲选择是含矿元素富集过程，形成直观的厚大富矿体。在其构造相对闭合，裂隙不发育地段，可能地质环境均一，成矿热液不宜富集沉淀。前缘晕、尾晕可能反映脉冲的次数。只证明其矿化延续性还存在。本次地球化学工作依旧在钻探工程中采集原生晕地球化学样，在空间分布上予以补充，并分析数据找出其矿化强度的规律性，与其它成矿要素进行拟合，为扩大找矿空间、深部预测找矿提供科学依据。

4.2 深部地球物理与构造蚀变叠加关系

图5 山东省玲珑金矿田东风金矿床构造叠加晕剖面模式图（据李惠等，2010）

许多地质科研单位应用CSAMT、SIP、重磁测量等方法做了大量的工作，对工作区内的断裂构造和地层、岩体进行了定性划分，圈定了局部激电异常区域，异常大多数与已知见矿位置对应，总结了招（远）—平（度）断裂带北段蚀变岩型深部金矿找矿综合地质-地球物理特征。为了做好深部预测工作，本次地球物理勘查工作选择大地电磁测深（MT）的工作方法，大地电磁测深是以天然电磁场源引起的电磁响应来研究地下电性分布特征的一种方法。通过观测不同频率的电磁响应，达到测深的目的，具有探测深度大、不受高阻层屏蔽、分辨能力强的特点。用已知浅部矿体大地电磁相关参数反映，厘定深部构造延展趋势与脉冲强弱区推测。通过一组剖面的立体反映，发现其电阻率空间上的变化趋势（图6），图中南北两条测线电阻率数值与梯度的变化是构造蚀变带异常的反映，是矿体定位预测的关键，南部测线，向下缓倾伏延深较大，推测南部测线矿化体成矿深度应大于北部测线。

无论是可控源音频大地电磁法（CSAMT），还是大地电磁测深（MT）的工作方法，都是电阻率的参数去识别地下深处矿岩体的差异性，并确定其界面定位与矿岩规模。由于电阻率只是一个数值，地下多种地质体共享一组参数是完成可能的，因此，地球物理数值的多解性是客观存在的。区域地质环境的熟悉程度是地球物理参数解译的关键。所有参数只是人为主观地按照趋势去推断，很难排除与客观世界的不相符事实，通过钻探工程予以查证是必不可少的手段。

5 三维空间地质体构建

矿床是由地质作用形成的，地壳运动、岩浆作用、变质作用过程中留下的各种岩石物理性质、化学性质等各种成矿信息的差异表明，矿产形成过程具有长期性、复杂性，局部环境特殊性的特点，某种元素聚集与离散的空间差异是矿床地质工作者需要总结的。在浅部找矿工作中，传统的二维空间在成矿预测方面已经取得了显著成果。随着找矿深度的加大，深部成矿系统的内在复杂性，使传统方法在深部找矿与定位预测上存在局限性。因此在已知勘查工程的基础上，对矿床地质基础信息、地球物理勘查信息、地球化学勘查信息进行集成分析，最终反映到矿化蚀变带的定位与趋势变化（张宝林等，2019）（图7）。矿化蚀变带空间产状的变化与构造动力学主次、期次、叠加组合有关，矿化蚀变带厚大部位，无论是走向上还是倾向上反应的地质现象一定是多组构造叠加改造部位，对已知矿床（体）的产出特征，通过观察会发现其等距行或雁行的特点；进一步结合地球物理与地球化学剖面测量在其深部的变化趋势，可以推测蚀变带走向与倾向的空间延伸变化情况，实现矿产定位预测与勘查设计找矿的可视化。

6 矿体空间定位与成矿预测

6.1 破头青断裂带成矿深度的探讨

成矿深度构造校正测算法与最普遍采用的流体包裹体法最大的区别在于它从成岩成矿测算压力中消除掉构造附加静水压力，然后再对上覆岩石厚度进行推算。吕古贤（1995）运用该方法对玲珑金矿田多个构造岩带的成矿深度进行估算，得出矿田成矿深度范围为1000～3500 m，其中对破头青NE 向构造岩带估算结果约为3454.97 m；山东黄金集团三山岛成矿带西岭矿区完成的岩金勘查4000 m 深孔，证实了胶东地区成矿深度不小于3～4 km。宋明春等（2012）通过对胶西北多个矿床深浅部金矿的关系，提出了“阶梯式”成矿模式提供的理论支撑。目前该断裂带深部栾家河矿区最大的勘查深度为2600 m，断裂带大部分矿床勘查深部均小于2000 m，因此深部找矿潜力依然较大。

6.2 地球物理、地球化学信息提取与成矿空间的定位预测

地球物理与地球化学信息提取基于统计学的原理及勘查区地质成矿条件的认识程度，根据趋势面方法圈定异常基于地质体的某种均质参考。经验取值在于浅部勘查成果与地球物理、地球化学的信息提取对应关系，当然也不排除地质条件变化的可能性。深部地球物理与地球化学的信息提取建立在对地下成矿构造地质体的某些信息的变化趋势、地下空间成矿热液的运移方式的认识来推测矿体的赋存空间。因此，矿床成因与矿区构造体系研究是决定三维建模与矿体定位预测的关键。

6.3 深部与外围找矿方向

6.3.1 深部找矿

图6 破头青断裂带大地电磁测深卡尼亚视电阻率立体剖面图

成矿深度决定勘查深度，构造体系、侧伏规律决定着矿体定位。走向上矿体赋存与构造组合（分支复合）有关，倾向上的等距性是应力作用下拆—离断层形成的微构造体系有关。目前栾家河矿区勘查深度到了2600 m，根据成矿深度的探讨，深部还有巨大的找矿空间。从对应关系来看，栾家河矿区应该是岭南矿区的深部，水旺庄及其深部与171 脉一脉相承，空间位置破头青断裂带与九曲断裂组合部位，破头青断裂与栾家河断裂交汇部位，根据侧伏规律及等距性分布特征，从本次深部探测与蚀变带推测分析，预计水旺庄深部受栾家河断裂影响，成矿深部在-2800～-3000 m；栾家河矿区成矿深度达-3500 m，以上区域是深部扩大金矿资源量的有利部位。

图7 破头青断裂矿化蚀变带三维图

6.3.2 两翼找矿预测

破头青断裂往北延伸到了龙口市黑山、颜家沟村西南一带，追索到断裂构造主体走向NEE50°～62°，倾向SE，倾角24°～60°，断裂带在该段路线控制厚度仅20～30 m，有尖灭趋势。从成矿条件来看，玲珑杂岩体的影响范围，决定其找矿的可能性。李家庄至黑山一带，重点查找构造组合（分支复合）是找矿勘查首要解决的问题，构造的分支复合部位往往是成大矿的主要部位。同时根据侧伏规律的空间展现，隐伏矿床的成矿几率是存在的。

7 结论

综合地质信息资料整理与集成，是地质勘查工作者的基础性工作，通过勘查区的成矿规律研究，结合矿体空间延展趋势，建立三维空间模型，以可视化为基础在已知矿区的深部与外围进行成矿预测与勘查设计，起到事半功倍的效果。本文通过以上工作，进一步厘定了破头青断裂是招（远）—平（度）断裂带北段的主断裂，既是导矿构造又是容矿构造，运用大地电磁测深方法，推测了断裂带的深部空间蚀变规模与成矿有利空间，为后续矿产预测与定位勘查奠定基础。