山東山東新立金礦區(qū)地質(zhì)特征及成因分析

山東山東新立金礦區(qū)地質(zhì)特征及成因分析

山東省東部地區(qū)是中國最重要的金融產(chǎn)品之一。萊州市北部是東部采礦最重要的礦區(qū)之一。在研究和總結(jié)膠東地區(qū)特別是膠西北地區(qū)區(qū)域金成礦理論、成礦規(guī)律、控礦構(gòu)造的基礎(chǔ)上,結(jié)合三山島—倉上斷裂帶的成礦特點(diǎn),對地質(zhì)概況、礦區(qū)地質(zhì)、礦床地質(zhì)、礦床成因和找礦標(biāo)志等進(jìn)行了較系統(tǒng)研究,使新立礦區(qū)的找礦取得了重大突破。1隆區(qū)北地體萊州新立金礦區(qū)位于膠東半島西北部,大地構(gòu)造位置處于華北地臺南緣膠北地體之膠北隆起區(qū),西靠NNE向的沂沭斷裂帶,南接膠北地體之膠萊坳陷,北鄰龍口斷陷盆地和渤海坳陷,東接牟平—即墨構(gòu)造混雜帶(圖1)。古老的變質(zhì)基底變形巖系,多期多成因的巖漿活動和以北東向斷裂為主的構(gòu)造格架,構(gòu)成了本區(qū)金礦的成礦地質(zhì)背景(圖2)。1.1唐家莊巖群萊州新立金礦區(qū)分布的地層主要包括:中太古代唐家莊巖群(Ar3t)、新太古代膠東巖群(Ar4j),元古代荊山群(Pt1j)和粉子山群(Pt1f)及第四系(Q)。1.2北東向斷裂地質(zhì)背景萊州新立金礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造形式表現(xiàn)為褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造,以近東西向、北東向—北北東向和北西向構(gòu)造為主體。北東向斷裂構(gòu)造較密集地分布于新立金礦地區(qū),該區(qū)幾乎所有的金礦(點(diǎn))床都產(chǎn)于北東向斷裂中,因此北東向斷裂是主要的控礦構(gòu)造。三山島—倉上斷裂為一級斷裂,位于膠東金礦化集中區(qū)的西端,僅局部出露地表,大部分被第四系覆蓋,北東起自三山島鎮(zhèn),南西至潘家屋子,兩端延入渤海,其南西端入海后的芙蓉島有出露,與沂沭斷裂帶關(guān)系不明。陸地出露長12km,寬50～200m,平面上呈“S”型展布,總體走向40°,局部走向70°～80°,傾向南東,傾角45°～75°。斷裂主要沿玲瓏超單元二長花崗巖與馬連莊超單元變輝長巖的接觸帶展布,由糜棱巖、碎裂巖和碎裂狀巖石組成,有連續(xù)而穩(wěn)定的主裂面,呈舒緩波狀,顯壓扭性特點(diǎn)。該斷裂控制了三山島、倉上、新立金礦床(圖3)。2元柳家灶單元新立金礦床位于三山島斷裂成礦帶的中北部,北與三山島金礦床相鄰,向南隔海與倉上金礦床相距6km。斷裂蝕變帶受控于三山島—倉上主干斷裂帶,其形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀與斷裂帶一致。蝕變帶發(fā)育于新元古代震旦期玲瓏超單元崔召單元與新太古代五臺—阜平期馬連莊超單元欒家寨單元接觸帶之內(nèi)帶的二長花崗巖內(nèi),其上盤距接觸帶0～125m(圖4)。礦床范圍內(nèi)蝕變帶走向長1300m,寬在70～185m范圍內(nèi)變化,控制最大斜深1000m?？傮w走向62°,傾向南東,傾角33°～67°,平均傾角46°,多在40°～50°之間變化。由北向南礦體傾角有逐漸變陡趨勢,蝕變帶形態(tài)總體較穩(wěn)定,呈舒緩波狀延伸,局部走向變化較大,沿走向比沿傾向變化大。蝕變巖分帶明顯,沿走向、傾向呈帶狀展布。由上盤至下盤依次為:黃鐵絹英巖化花崗巖、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖、斷層泥(主裂面)、黃鐵絹英巖化碎裂巖、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖和黃鐵絹英巖化花崗巖。主裂面之下有薄層的黃鐵絹英巖化糜棱巖和黃鐵絹英巖斷續(xù)分布。主裂面之下0～34m范圍內(nèi)為黃鐵絹英巖化碎裂巖帶,蝕變與金礦化最強(qiáng),也是主礦體的賦存部位。主裂面之上無礦體賦存。3關(guān)于礦床成礦規(guī)律的研究3.1主要控礦構(gòu)造膠東金礦集中區(qū)是我國最大的金礦成礦區(qū)之一,已發(fā)現(xiàn)特大型、大型、中型金礦近百處,小型和礦化點(diǎn)近千處,有典型的焦家式和玲瓏式金礦床。研究表明,膠東金礦嚴(yán)格受構(gòu)造控制。膠東西北部位于郯廬斷裂(郯廬為一級斷裂)東側(cè),區(qū)內(nèi)金礦田明顯受區(qū)域性和局部性(二、三級構(gòu)造)構(gòu)造控制。區(qū)域構(gòu)造主要為近EW向、NE向-NNE向和NW向構(gòu)造,其中NE向斷裂構(gòu)造密集分布于全區(qū),是主要控礦構(gòu)造。據(jù)NE向斷裂構(gòu)造規(guī)模和對成礦的影響又把斷裂可分為四級:一級斷裂有三山島—倉上、龍(口)—萊(州)、招(遠(yuǎn))—平(度)斷裂等,二級斷裂主要有靈—北、草溝頭、洼孫家斷裂等,三級斷裂分布于一、二級斷裂之間,四級斷裂是規(guī)模更小的斷裂和裂隙帶。一級斷裂控制了區(qū)內(nèi)金礦田的分布,通過對招平斷裂構(gòu)造帶、龍—萊斷裂構(gòu)造帶與三山島—倉上斷裂構(gòu)造帶的研究與對比表明:其成礦地質(zhì)背景、成礦條件、成礦規(guī)律和控礦因素基本一致,都是重要成礦構(gòu)造,但在各構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的金礦床數(shù)目及礦床規(guī)模相差較大,招—平構(gòu)造帶已發(fā)現(xiàn)玲瓏、臺上、大尹格莊、夏甸等一系列大型、特大型金礦床。龍—萊構(gòu)造帶金礦床也密集分布,如焦家、金城、新城等大型、特大型金礦之間還有很多中小型金礦床,焦家、新城金礦成礦垂直深達(dá)1000m,而1997年前在三山島—倉上構(gòu)造含金礦帶中只發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)大型金礦床,當(dāng)時(shí)新立金礦只是個(gè)金礦點(diǎn),已有預(yù)測:三山島—倉上斷裂構(gòu)造帶應(yīng)還有很大找礦潛力。3.2地表部位或部位三山島—倉上金礦帶有很大找礦潛力,但構(gòu)造帶很長,并不是處處有礦,而是在最有利地段或部位才可能成礦。通過對構(gòu)造控礦規(guī)律、含礦構(gòu)造帶內(nèi)賦礦部位特點(diǎn)及倉上金礦賦存構(gòu)造部位的走向研究,不僅預(yù)測了新立地段為有利成礦部位,而且提出了新立段構(gòu)造走向轉(zhuǎn)變?yōu)镹EE向,被后期證明是重大突破。3.2.1倉上金礦和山島金礦構(gòu)造背景三山島—倉上金礦田、焦家—新城金礦田、靈—北金礦田、招—平金礦田等主要金礦田及其含礦構(gòu)造帶都受“N”字型構(gòu)造—巖漿型式或S型構(gòu)造控制。倉上金礦和三山島金礦分布于三山島—倉上構(gòu)造帶的“S”型構(gòu)造兩端,但“S”型顯示了極不協(xié)調(diào)性或不對稱性,三山島—倉上金礦帶總體走向NE40°局部走向70°～80°,傾向SE,傾角45°～75°。倉上金礦賦存于由NE向→NEE向的構(gòu)造部位,三山島金礦處于由NNE向到NE40°構(gòu)造部位。根據(jù)“S”型構(gòu)造的對稱性,預(yù)測了三山島—倉上構(gòu)造帶在三山島金礦南西延伸至海里的新立金礦地段走向由NE向南轉(zhuǎn)為NEE向。3.2.2內(nèi)、小型金礦床分布及間距預(yù)測導(dǎo)致了礦床等距展布。主要控礦斷裂構(gòu)造NNE向、NE向、NEE向和EN向的交匯點(diǎn)具有等距性,因而受其控制的金礦床也顯示等距分布。膠東地區(qū)金礦田、金礦田內(nèi)金礦床分布都顯示了等距性,構(gòu)造帶內(nèi)礦床—礦體在走向和傾向也有等距分布的特點(diǎn),且大、中、小型金礦床(體)間距大小與礦床規(guī)模近似正相關(guān)。含礦構(gòu)造帶內(nèi)金礦床分布等距性的對比與預(yù)測:龍—萊斷裂帶內(nèi)特大型金礦焦家金礦—新城金礦間距4.5km,其間有兩個(gè)中型金礦,間距為1.5km。三—倉斷裂構(gòu)造帶內(nèi)兩個(gè)特大型金礦即三山島金礦—倉上金礦之間為6.5km,比焦家金礦—新城金礦間距長2.5km,據(jù)此預(yù)測,在倉上北4.5km的新立地段是一個(gè)成礦有利地段。3.2.3引張部位、構(gòu)造通道構(gòu)造拐彎的引張部位、兩組構(gòu)造復(fù)合部位有利成礦研究表明,膠東金礦集中區(qū)各含金斷裂構(gòu)造帶內(nèi)有利成礦部位是斷裂分支—復(fù)合部位、構(gòu)造拐彎的引張部位、兩組構(gòu)造交匯復(fù)合部位,構(gòu)造面在傾向或側(cè)伏方向上傾角由緩變陡部位(張扭性正斷層)或由陡變緩部位(壓扭性逆斷層)。在三山島—倉上斷裂構(gòu)造帶的走向上,倉上金礦賦存于由NE向→NEE向的構(gòu)造部位,但三山島金礦處于NNE向→NE向轉(zhuǎn)向部位,但其轉(zhuǎn)彎度較小。若據(jù)倉上金礦賦存部位,推測在三山島金礦南延的新立地段應(yīng)出現(xiàn)向SWW大的轉(zhuǎn)彎構(gòu)造。3.2.4地質(zhì)意義的研究。在礦1966—1969年,山東省地質(zhì)局807隊(duì)在對萊州市三山島礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探期間,對礦區(qū)外圍進(jìn)行了初步工作,確定了新立金礦點(diǎn)的存在,但僅限于面上工作。1981—1983年,山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)隊(duì)由已知三山島構(gòu)造帶向南西追索,發(fā)現(xiàn)了淺部礦體,所見金礦體規(guī)模小,加之地表海沙、海泥、海水覆蓋,勘查工作擱置,多年來未取得進(jìn)展。對上述資料研究后的新認(rèn)識與預(yù)測:1)在三山島—倉上構(gòu)造帶的三山島金礦南西延伸方向上已發(fā)現(xiàn)新立段有金礦化體存在;2)研究南西延幾個(gè)孔在設(shè)計(jì)預(yù)定位置未見主構(gòu)造蝕變帶的原因,認(rèn)為如此大規(guī)模的三山島—倉上斷裂帶在三山島與倉上金礦之間不可能尖滅。不見主構(gòu)造蝕變帶的原因可能有兩種情況:其一是構(gòu)造產(chǎn)狀變陡;其二是構(gòu)造走向發(fā)生了變化。由于三山島金礦段和倉上金礦段的主構(gòu)造傾角都在40°～50°之間,傾角不會變化太大,所以認(rèn)為應(yīng)是主構(gòu)造走向發(fā)生了變化,預(yù)測新立段構(gòu)造走向應(yīng)由NE向轉(zhuǎn)向SWW-NEE向。3)在一些剖面上或鉆孔中,除NNE向三山島—倉上斷裂帶之外,還有一條NEE向構(gòu)造出現(xiàn),研究認(rèn)為這條NEE向構(gòu)造與NE向主構(gòu)造交匯復(fù)合后,應(yīng)是金礦有利富集地段。這也是預(yù)測在新立段有利成礦和方向變化的重要依據(jù)之一。3.3新立段構(gòu)造走向的新認(rèn)識由于新立構(gòu)造向南西延伸入海灘及淺海,地表無法觀察,為證實(shí)對在三山島—倉上構(gòu)造帶的三山島金礦床南西延伸方向的新立段構(gòu)造走向的新認(rèn)識與預(yù)測,是否由NE向變?yōu)镹EE向構(gòu)造,采用了地震方法,圈出和解譯了新立地段隱伏于第四系和淺海下的構(gòu)造帶,走向?yàn)镹EE、傾向南東,NEE向構(gòu)造帶,從而證實(shí)了上述推測的正確性,為勘探線的重新布設(shè)提供了重要依據(jù)。3.3.1蝕變與n含量的關(guān)系1)隨著巖石蝕變程度的逐漸加深,主要成礦元素Au、Ag、Ni、Co、Pb、Zn伴生元素As、Sb、Bi、Hg、Ni、Sn的含量均發(fā)生遞增現(xiàn)象,反映了金礦化作用與熱液蝕變的密切關(guān)系;反映了構(gòu)造破碎強(qiáng)烈的部位,也是蝕變礦化強(qiáng)烈的區(qū)段(表1)。2)主裂面下盤黃鐵絹英巖化碎裂巖中,主要成礦元素Au、Ag、Ni、Co、Pb、Zn及伴生元素As、Sb、Bi、Hg、Ni、Sn含量均高于上盤巖石,表明下盤礦化蝕變作用強(qiáng),上盤微弱,且在主裂面兩側(cè)隨著礦化蝕變作用的遞減,各元素的含量逐步降低(表1)。3.3.2au-ag與pb、zn相關(guān)性分析通過相關(guān)分析,Au與Ag、Cu、As、Pb、Zn、Sb呈正相關(guān)。Au、Ag為主要成礦元素,Au-Ag兩元素相關(guān)性最大(相關(guān)系數(shù)0.98);Cu、Pb、Zn為重要伴生元素,Au-Cu、Au-Pb、Au-Zn相關(guān)系數(shù)分別為0.83、0.45、0.43;Ag與Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg的相關(guān)系數(shù)較大(表2)。3.3.3成礦熱液的成分新立金礦床熱液期成礦作用具有脈動礦化、多次疊加的特點(diǎn),成礦作用從早期到晚期,成礦熱液的成分不斷發(fā)生變化,晶出的礦物組合由簡單到復(fù)雜再到簡單,金含量由多到少,銀含量由少到多。成礦作用可分為早期蝕變作用、中期礦化作用和晚期蝕變作用。1含礦熱液的構(gòu)造背景新立花崗巖演化的末期,產(chǎn)生大量的富含鉀質(zhì)的堿性成礦熱液,含礦熱液溫度高、內(nèi)壓大,PH值、Eh值高,滲透交代能力強(qiáng)。當(dāng)沿玲瓏超單元與馬連莊超單元的接觸帶發(fā)生斷裂時(shí),含礦熱液便滲透到斷裂裂隙中,并波及數(shù)百米之外,對圍巖進(jìn)行了廣泛的交代。富含鉀質(zhì)熱液的蝕變前鋒以交代原巖礦物為主,引起強(qiáng)烈的赤鐵礦化和鉀長石,從而形成了寬大的赤鐵礦化、鉀長石化帶。斷裂構(gòu)造的繼承性活動,此時(shí)已使巖石由塑性變形轉(zhuǎn)化為脆性變形,為熱液活動提供了有利的空間,為蝕變作用的進(jìn)行創(chuàng)造了有利條件。黃鐵礦呈星點(diǎn)狀嵌布在絹英巖中,構(gòu)成了黃鐵絹英巖或黃鐵絹英巖化巖石。早期蝕變作用以赤鐵礦化,鉀長石、黃鐵絹英巖化等蝕變作用為主,從而形成了各種蝕變巖。2金礦物的形成階段早期蝕變作用之后,斷裂構(gòu)造繼承性的活動,新立斷裂局部地段產(chǎn)生扭張,早期蝕變作用產(chǎn)生的各種蝕變巖,進(jìn)一步破碎,形成了黃鐵絹英巖化碎裂巖、角礫巖等。為中期疊加礦化提供了有利空間。此時(shí)含礦熱液經(jīng)過早期的鉀交代之后,鉀元素由熱液進(jìn)入巖石中,而SiO2則由巖石進(jìn)入熱液,熱液逐漸由堿性演變成中性至酸性,并由高溫氧化狀態(tài)逐漸演變?yōu)橹袦剡€原狀態(tài),含礦熱液的這種物理化學(xué)性質(zhì)的變化,使一些中、高溫礦物諸如自然金、黃鐵礦等開始沉淀(Fe3++As-+S2-=FeAsS↓(毒砂);Fe3++[S2]2-=FeS2↓(黃鐵礦));高氧化狀態(tài)的金、Fe2+被氧化,而高氧化的金被還原,形成自然金([AuCl4]-+3Fe2+=Au↓+4Cl-+3Fe3+)。早期形成的金成色較高,并被包在黃鐵礦中,形成包體金。此時(shí)熱液中的SiO2也有大量沉淀和黃鐵礦迭加在一起,形成了黃鐵礦石英脈,由于其內(nèi)無細(xì)晶硫化物,故早期的石英呈乳色,黃鐵礦顆粒粗大。黃鐵礦石英階段之后,構(gòu)造繼承性活動,使黃鐵礦石英脈被壓碎、壓裂,各種蝕變巖裂隙更加發(fā)育,為含礦熱液的富集沉淀提供有利的場所。此時(shí)由于大量SiO2的沉淀,熱液由酸性演化到弱酸近中性。Fe2+/Fe3+比值明顯增高,熱液處于還原狀態(tài),有利于金的沉淀。成礦作用進(jìn)入了金石英細(xì)—中粒黃鐵礦階段。隨著溫壓條件的降低,Fe2+/Fe3+比值更高,熱液處于低溫還原狀態(tài),金的沉淀達(dá)到鼎盛時(shí)期,此期形成的金礦物主要為銀金礦。隨著構(gòu)造的多階段性活動,熱液不斷的分異演化,熱液中Cu2+、Pb2+、Zn2+濃度增大,溫度、壓力進(jìn)一步降低,熱液演化為中性還原狀態(tài)。此時(shí)成礦作用進(jìn)入了金銀多金屬硫化物階段。隨著熱液脈動灌入的減弱,溫度、壓力進(jìn)一步降低,形成的金礦物多為金銀礦,銀的沉淀作用進(jìn)一步增強(qiáng),形成了各種含銀礦物。各種金銀礦物大量形成之后,熱液中成礦元素便已基本消耗盡,中期成礦作用至此結(jié)束。3石英—)晚期蝕變作用經(jīng)中期成礦作用之后,熱液成分亦趨簡單,熱液性質(zhì)由于中性變化至堿性,溫度已下降,熱液中HCO-3、CO2?332-及游離的CO2、CH4等與熱液中的Ca2+形成方解石,SiO2同時(shí)沉淀,形成了石英—方解石脈,穿切于各種蝕變巖及斷裂上盤的變質(zhì)巖中。殘留熱液和少量S2-和Fe2+結(jié)合形成細(xì)粒黃鐵礦與石英、方解石共生在一起。含礦熱液經(jīng)過不斷的演化,最終以石英—方解石階段結(jié)束了整個(gè)熱液期的成礦作用。3.3.4構(gòu)造及成礦作用1)新立金礦床屬重熔巖漿期后熱液交代破碎帶蝕變巖型金礦床,其首要控礦條件是斷裂構(gòu)造,斷裂生成發(fā)展可分兩個(gè)階段,首先是韌性變型階段,然后是脆性斷裂、裂隙疊加階段,成礦作用主要發(fā)生在脆性變型階段。2)新元古代玲瓏超單元巖體與新太古代馬連莊超單元的老變質(zhì)變形巖體接觸帶的內(nèi)帶是賦礦有利部位,這一特點(diǎn)與“焦家式”金礦床控、賦礦規(guī)律是一致的。新立金礦床即賦存于其接觸帶內(nèi)帶,其斷裂主裂面距接觸帶0～125m。3)北東向與近東西向斷裂構(gòu)造的復(fù)合部位是礦床形成的有利空間,走向上方位較大地段(北東向斷裂的近東西向地段)是礦床形成的有利部位。這一帶段是復(fù)合控礦斷裂的引張段,不僅是成礦期理化環(huán)境變化較大地段,也是礦液滲透、沉淀的有利場所。4)礦床主礦體產(chǎn)于緊靠主裂面之下的黃鐵絹英巖化碎裂巖帶(包括黃鐵絹英巖、黃鐵絹英巖化糜棱巖帶)內(nèi),即破碎蝕變程度最強(qiáng)的內(nèi)帶,并嚴(yán)格受其控制。產(chǎn)于其他蝕變、破碎程度相對較弱,帶內(nèi)的礦體均規(guī)模較小。5)斷裂活動與蝕變礦化相一致,主要活動高潮有四個(gè):早期石英黃鐵礦階段,金礦化微弱,形不成工業(yè)礦體;晚期的石英碳酸鹽階段基本無金礦化;中期的第二、第三階段為石英黃鐵礦及多金屬硫化物礦化階段,金礦化最強(qiáng),所以在礦床內(nèi)表現(xiàn)為金礦化對主要礦化階段發(fā)育和疊加程度的明顯依附關(guān)系,即當(dāng)含有細(xì)粒黃鐵礦石英細(xì)(網(wǎng))脈和多金屬硫化物石英細(xì)(網(wǎng))脈或它們相互迭加時(shí)往往形成厚而富的工業(yè)礦體。6)礦床地球化學(xué)特征表明,其主要成礦指示元素為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi,這些元素的組合異常是指示礦床存在的重要地球化學(xué)標(biāo)志。礦體地球化學(xué)元素的垂直分帶規(guī)律,對判定礦體剝蝕深度和礦體預(yù)測具有重要指導(dǎo)意義。3.3.5南西大西礦床展望1)礦床勘探成果表明,新立金礦床為大型易采、易選礦床。根據(jù)礦床勘探成果、成礦地質(zhì)條件、控賦礦規(guī)律及“焦