胶莱盆地东北缘郭城金矿床深部矿化特征及其地质找矿潜力论文

 

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　　摘要：郭城金矿大地构造位置位于胶莱盆地东北缘，胶-辽-吉构造带南段，华北克拉通东南缘，成矿地质条件优越。研究区虽经多年的勘探开采，但其深部矿化特征研究薄弱且存在较大争议，严重制约了成矿机理研究和进一步勘探工作。本文从目前工程最新揭露的地质信息及化验结果结合前人的研究成果进一步探讨了郭城金矿深部矿化特征。研究表明：①深部存在较大的成矿潜力，且成矿空间在花岗质糜棱岩以上；②成矿对岩性没有明确的选择性,即牧牛山岩体二长花岗岩和荆山群大理岩均可成矿；③通过系统分析金的含量，对比目前矿集区验证钻孔揭露的地质信息，矿区南东深部具有一定的成矿潜力，该研究成果可为胶莱盆地东北缘郭城金矿的深部及外围找矿勘查提供新的地质依据。

　　关键词：金矿；找矿方向；深部潜力；胶莱盆地东北缘

　　郭城金矿床处于胶东金矿集中区东部，位于胶莱盆地东北缘、牟平-乳山金成矿带的中南部，受到牟平-即墨断裂带南段的NE向郭城断裂控制，位于该断裂的下盘。其东南为苏鲁超高压变质带，西南临胶莱盆地，西北为胶北地体。郭城金矿大地构造位置位于胶莱盆地东北缘，胶-辽-吉构造带南段，华北克拉通东南缘，成矿地质条件优越。研究区虽经多年的勘探开采，但对其深部矿化特征研究薄弱且存在较大争议，严重制约了成矿机理研究和勘探工作的推进。龙口-土堆金矿区金成矿对围岩无选择性，主要控矿因素为区内不同产状的断裂构造及层间滑脱构造。本次工作进一步研究了区内展布的北东走向、南东倾含矿蚀变带，主要分布在荆山群老地层与牧牛山二长花岗岩接触带附近，未见明显主构造面；含矿蚀变带内与带外具有较明显的蚀变组合差异，尤其是在“绿泥石化、硅化及细网脉状黄铁矿化”基础上发育的典型硅化-黄铁矿化细网脉特征为蚀变带中心部位的标志。对比周边区域成矿地质条件，龙口-土堆金矿区深部最有利成矿部位为含矿构造蚀变带深部由陡变缓的部位，同时，蚀变带浅部的次级构造也具有良好的成矿地质条件。

　　综合研究认为，龙口—土堆矿区金矿床为中生代晚期与岩浆活动有关的中温热液型矿床，成矿流体为岩浆热液，后期有大气降水的混入，成矿物质来源于幔源，与周边金矿同处于胶莱盆地东北缘，总体受控于区内北东向的断裂构造系统及盆地边缘的铲式滑脱构造系统，定位于不同的构造部位，据此建立了矿床成矿模式，并通过分析矿床典型成矿地质特征总结了成矿预测要素，为下一步找矿提供指导。本文从目前工程最新揭露的地质信息及化验结果结合前人的研究成果进一步探讨郭城金矿深部矿化特征。

　　尽管前人对胶莱盆地金矿的矿床成因、构造特征与演化进行了大量工作，但尚不清晰拆离断层对金成矿作用和矿体就位的控制作用。此外，前人研究尚未定量表达成矿构造与矿化的空间关联，导致对成矿规律的挖掘不彻底，深部资源勘查方向还不明确。收集最新区域地质资料与深部找矿成果，推断深部成矿机制与找矿方向；对矿区勘查、生产资料进行整理、分析以及二次开发，进行综合研究，评价矿区2000m以浅范围内资源潜力，为深部成矿预测以及验证工程的布设提供依据；通过施工验证工程，完善矿床成矿模式及成矿规律，并对验证钻孔进行研究，提取深部成矿地质条件及信息，指导深部找矿。

　　1　矿床地质

　　胶莱盆地东北缘郭城—崖子地区是近年来发现的重要金成矿区，陆续探明一批大中型—超大型金矿床(陈原林等，2021)。龙口－土堆金矿床大地构造位置处于华北板块胶北地体南缘、南接胶莱盆地莱阳断陷，东临秦岭－大别造山带，是胶莱盆地东北缘最重要的金矿床之一。研究区地层由老至新为古元古代荆山群，中生代白垩纪莱阳群、青山群、王氏群及新生代第四系。断裂构造以NE走向为主，由桃村断裂、郭城断裂、崖子断裂在区域上划分呈NE向展布，形成区内的主要构造格架。桃村断裂北西地区为新太古代、古元古代地层，在桃村断裂与郭城断裂之间出露中生代地层，郭城断裂以东主要是“牧牛山”岩体二长花岗岩及古元古代荆山群变质岩系；崖子断裂以东为中生代地层。研究区中基性侵入岩脉十分发育、分布广泛(赵宝聚等，2019)，其侵位时代为早白垩世，年龄为114±2Ma~116±1Ma(陈原林等，2021)。
 

　　矿区地层以古元古界荆山群为主，少量白垩系莱阳群及第四系。荆山群出露于郭城断裂下盘，为野头组和陡崖组的石榴 (矽线)黑云片岩、蛇纹石化大理岩、透辉变粒岩、黑云变粒岩为主夹斜长角闪岩、透辉大理岩、含石墨黑云变粒岩、黑云变粒岩、大理岩、浅粒岩等。莱阳群仅见于矿区西北部的郭城断裂上盘为一套砾岩、砂砾岩沉积岩系包括龙旺庄组和曲格庄组。第四系发育于河沟、谷地及低山丘陵。岩性为砂砾石层、含砾砂质黏土、粉砂、粉砂质黏土等。

　　郭城金矿由龙口矿段、东刘家-后夼矿段、土堆-沙旺矿段组成，3个矿段的矿石类型各不相同。赵宝聚等(2019)按赋矿围岩分为土堆式金矿床和沙旺式金矿床两类，前者包括土堆矿段和龙口矿段，赋矿围岩为大理岩，其次为变粒岩、斜长角闪岩，后者包括沙旺矿段和东刘家矿段，赋矿围岩以牧牛山岩体中的二长花岗岩为主。考虑到金矿是热液流体作用下成矿，受构造控制明显，矿石类型受热液来源及组分影响更大，本文按矿石类型将郭城金矿各矿段加以区分，以便与辽上金矿床形成对比。东刘家-后夼矿段以石英-碳酸盐-黄铁矿型矿石为主，龙口矿段以蚀变岩型矿石为主，土堆-沙旺矿段以出现含金磁黄铁矿为主要特征(赵宝聚等，2019)。

　　构造活动是诱发成岩、成矿物质(岩浆、成矿物质、成矿流体)发生运动的原因和动力，构造空间是成岩、成矿物质的运移通道和沉淀场所，构造活动的多期性和阶段性则是多期次成矿作用和矿化强度不均匀性的直接原因。成矿构造对金矿的控制具有多层次、多尺度和多类型的特点：区域NNE向主断裂为流体提供运移通道，次级断裂的产状变化和断裂交汇部位赋存矿体，断裂性质控制矿床类型，断裂带产状控制矿体的倾伏和侧伏规律。构造作用除了为流体运移提供了通道，还影响了地球化学反应进程，表现为构造变形控制水岩反应的物理化学条件和地球化学分异机制。大多数胶东的金矿都形成于次级断层，是因为次级断裂发育的高孔隙度构造岩为流体提供了半封闭的容矿空间，而流体减压-岩石破裂的耦合机制促进了金的沉淀。

　　目前龙口-土堆金矿床在很多研究领域完成度较低，可以聚焦的方向还有很多。前人主要对龙口-土堆金矿床展开了矿床成因、成矿年代学、隆升剥蚀、流体演化和流体来源的研究，在其他方面还有待进一步探索。

　　2　深部矿化特征

　　根据矿山最新生产现状，对矿山各矿段已有的平面图、剖面图、叠合图等图件及相关成果进行更新，并结合地质调研工作，重新圈定地层与岩体界线、矿体赋存位置、构造展布形式，最终编制矿区尺度的地质综合研究图件；对矿区深部中段工程揭露的重点含矿构造进行梳理与评价。加强对周边辽上、西涝口等矿区地质特征及见矿效果的研究，并与本矿区进行对比，指导本区深部找矿。

　　利用原生晕理论与方法，按照一定间距对矿区已有深部钻孔岩心进行系统采样与分析，研究钻孔揭露矿区深部的元素分布、富集及异常特征；对重点含矿构造进行采样、测试，分析其元素异常特征，重点筛选存在头晕元素异常的构造。利用多元素异常特征，结合构造、地层、岩体、接触带等相关地质信息，指导矿区深部找矿。

　　矿区矿体严格受构造控制，存在郭城断裂的次级断裂、地层与岩体接触带中，地层及岩体中均有产出。因此，在以往物探工作的基础上，继续利用可控源音频大地电磁测深工作，大致查明矿区东刘家-后夼矿段的深部构造、岩体以及岩体与地层接触带的特征及展布形式，对深部成矿条件进行研究，寻找可能形成隐伏矿体的空间。

　　在矿区已有成矿模式的基础上，对深部成矿特征进行预测，推断成矿有利部位以及可能出现的地质情况。收集最新区域地质研究成果，并与胶西北深部成矿特征进行类比，研究本区深部控矿构造展布特征、矿体富集规律，重点对本区深部成矿中的无矿间隔、矿体富集部位、矿体的变化型式等特征进行研究与预测，在岩浆热液成矿系统理论的基础上，使矿床成矿模型更加完善。

　　利用地质填图、原生晕研究、物探测量等成果进行综合研究，圈定成矿有利部位，布设钻孔位置，施工2000m验证钻孔，并对验证钻孔岩心进行系统编录，分析揭露矿区深部的地质特征；开展验证钻孔地球物理测井工作，识别钻孔周围深部地层、岩性和构造界线及特征，分析深部成矿潜力；按一定间距对岩心进行原生晕采样，分析成矿、成晕的元素在垂向的分布变化特征，即重点研究前缘晕、近矿晕、后尾晕元素的垂向空间分布规律，判断深部成矿潜力，以期为深部找矿提供进一步的理论依据。
 

　　矿区内各矿段围岩蚀变存在较大差异，土堆-沙旺矿段发育有绿帘石化、碳酸盐化、钾化、绿泥石化及硅化等。东刘家-后夼矿段发育硅化、碳酸盐化，两者与金矿化关系密切，矿石类型主要为石英-碳酸盐-黄铁矿型；龙口矿段以绢英岩化、碳酸盐化为主要蚀变标志。从目前施工钻孔来看，东刘家水库以北东刘家-后夼-龙口一带普遍发育黄铁矿-碳酸盐化，该期碳酸盐化与成矿关系密切，碳酸盐脉宽1cm~3cm，这与辽上含金黄铁矿-碳酸盐脉型矿石基本相似。

　　从矿化蚀变来看，区内金矿床可分为热液成矿期和表生成矿期，热液成矿期为主要成矿期，金属硫化物由早到晚生成顺序大致为：黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。表生期主要生成褐铁矿和孔雀石，是富铁和富铜矿石在氧化环境下被淋滤氧化的产物。热液期主要分为4个阶段：石英-黄铁矿阶段；金-石英(绢云母)-黄铁矿(磁黄铁矿)阶段，为主要金成矿阶段，金含量高；石英-多金属硫化物阶段，有少量金形成；石英－碳酸盐阶段。
 

　　需要指出的是，随着勘查研究工作的不断深入，在龙口、东刘家、后夼等矿段均发现富金黄铁矿-碳酸盐脉型矿石，这与辽上金矿床深部矿石相类似，表明在郭城矿区内也存在一期含金碳酸盐热液，区内有两期热液金矿化存在。另外，在郭城金矿区施工的深部钻孔中，个别钻孔出现块状黄铁矿(块状黄铁矿岩心长约30cm)，但无金矿化。

　　郭城金矿深部矿体围岩蚀变类型及特征，分为如下几种：

　　(1)硅化。硅化是矿区主要的围岩蚀变，与金矿化有密切的关系，硅化强烈的地段矿化也较为发育，成矿早期到成矿晚期硅化都普遍发育。

　　(2)碳酸盐化。在围岩中较为发育，普遍呈细脉、网脉状或沿解理面产出，以方解石化最为普遍，常呈细脉状，与金矿化的相关性较差，代表成矿期的结束。

　　(3)钾化。主要发生了钾长石化，呈肉红色，钾化发育较好，发育宽度不等，钾化是在高温碱性的条件下形成的，属于本区较早形成的围岩蚀变类型。

　　(4)绿泥石化。较为发育，主要为角闪石、黑云母等暗色矿物蚀变产生，有时保留它们的假象。

　　(5)绿帘石化。绿帘石呈它形粒状分布在矿物颗粒之间，绿帘石正交偏光下显示不均匀干涉色。绿泥石化常沿裂隙发育，呈鳞片状分布在岩石表面，强度较弱。

　　3　找矿潜力

　　通过深部勘查成果认为，荆山群老地层与牧牛山二长花岗岩接触带附近的滑脱构造体系无明显主构造面，沿岩体与地层接触面发生破碎，呈“上陡下缓”带状展布(宋明春等，2015，2018)，辽上、西涝口金矿深部钻孔揭露地质信息显示厚大矿体的含矿构造蚀变带具有一定的蚀变分带，带外普遍发育星点状及稀疏浸染状的黄铁矿化，带内具有较强的绿泥石化、硅化及细网脉状黄铁矿化，以发育较强的硅化-黄铁矿化细网脉为典型特征，带内外蚀变强度渐变过渡，无明显界限。郭城金矿主要存在4种控矿构造型式，分别为郭城断裂挤压背景下形成的斜列式或共轭式次级裂隙、崖子断裂右旋张扭背景下形成的次级羽状裂隙、近EW向拆离断层构造体系、NE向的滑脱构造体系。其中，NE向的滑脱构造体系受区域应力场多次调整影响具有多期次活动的特点，为区内主要控矿构造。存在2种金矿床成因类、2期矿化叠加作用。一是中温热液脉型金矿，以硅化、绢云母化、黄铁矿化等蚀变为代表的形成于酸性流体环境下的金矿床，其成矿时代为早白垩世中-晚期(125Ma~115Ma)，为胶东地区大规模金矿化作用同期产物，盆地内及周缘的Cu、Mo多金属矿化亦是该时期产物；二是浅成低温热液型金矿，以碳酸盐化、黄铁矿化等蚀变为代表的产于碱性流体环境下的金矿床，其形成时代为晚白垩世末-古新世(58±11Ma)。“辽上式”黄铁矿-碳酸盐脉型金矿床是胶东地区继“焦家式”破碎蚀变型、“玲珑式”石英脉型金矿床之后又一新类型金矿床。其主要特征为：成因类型为浅成低温热液型金矿床；矿石类型为含金黄铁矿-碳酸岩脉型；矿床形成于晚白垩世末-古新世；产于挤压动力学背景有关的伸展环境；受盆缘断裂构造控制，充填于挤压构造中的引张空间(丁正江，2014)。

　　矿区内赋存深部厚大矿体的含矿构造蚀变带具有一定的蚀变分带，带外普遍发育星点状及稀疏浸染状的黄铁矿化，带内具有较强的绿泥石化、硅化及细网脉状黄铁矿化，以发育较强的硅化-黄铁矿化细网脉为典型特征，带内外蚀变强度渐变过渡，无明显界限。

　　矿区内牧牛山二长花岗岩体结晶时间为(2105±26)Ma，金成矿作用发生在119Ma左右，其成矿流体及成矿物质来源研究显示为深源特征，结合桃村断裂以西的牙山岩体及郭城断裂北部的院格庄岩体地质特征和年龄数据，推测矿区深部可能存在隐伏的燕山期花岗岩体为成矿地质体，在此基础上总结了成矿构造及成矿结构面特征、成矿作用特征标志，建立了矿区成矿地质模型，总结了找矿预测要素。

　　对比辽上金矿已掌握深部金矿体地质特征，建立矿化蚀变带的三维立体模型，利用该实体模型对已知Ⅲ号含矿构造蚀变带向南西方向延伸效果较好，具有较好的可行性，结合各项物探工作能够较好地圈定找矿靶区。郭城金矿深部钻探工程虽未探获厚大金矿体，但揭露了大量的金矿化、蚀变信息，钻孔深部发育较强的硅化及绿泥石化蚀变，其范围较广，反应矿区深部具有明显的热液活动迹象。该部分热液蚀变主要发育于牧牛山二长花岗岩内及其与荆山群老地层接触带附近，浅部产状多样，深部总体呈北东走向、南东倾，南西倾具备找大矿、找富矿的地质条件。

　　4　结论

　　(1)进一步认识胶莱盆地演化的精细化过程，从而加深对构造历史演化的认识过程；进一步认识盆地成矿作用与成矿规律，为指导深部找矿勘查工作提供坚实的科学依据，其意义十分重大。科学研究成果不仅对于厘清龙口-土堆矿床乃至胶东地区金的富集机制具有重要的指示意义，而且对矿石选冶工艺的确定也具有一定的指导作用。

　　(2)胶莱盆地东北缘郭城金矿深部存在较大的成矿潜力，且成矿空间在花岗质糜棱岩以上；成矿对岩性没有明确的选择性，即牧牛山岩体二长花岗岩、莱阳群砾岩和荆山群大理岩均可成矿。通过系统分析金的含量，对比目前矿集区验证钻孔揭露的地质信息，矿区南东深部具有一定的成矿潜力，该研究成果可为胶莱盆地东北缘郭城-崖子断裂带金矿床的深部及外围找矿勘查提供新的地质依据。