招平斷裂帶中段構造原生暈地球化學特征及找礦模型

梁平，祝德成，王巧云，祝培剛，陳磊，高華麗，劉漢棟，原昌偉

(1.山東招金地質勘查有限公司，山東 招遠 265400；2.山東省地質調查院，山東 濟南 250013；3.招遠市姜家窯金礦，山東 招遠 265400)

通訊作者：祝德成(1979—)，男，山東安丘人，高級工程師，主要從事地質礦產勘查工作；E-mail:zhudecheng1038@126.c0m

0 引言

構造地球化學是將構造地質研究與地球化學研究有機結合起來的一門邊緣學科。主要研究各種地質建造和構造的物質組成特征，地質構造作用與元素活化遷移，分散富集的關系、規律及其動力學機制[1]。構造化探是運用構造地球化學的思路和方法進行找礦研究的一種新方法。構造地球化學暈屬原生暈范疇，目前已被廣泛應用于成礦作用理論研究和隱伏礦床找礦預測，其為含礦溶液運移過程中在構造帶內部及其兩側形成的原生暈，是在成礦作用過程中形成，反映構造部位巖石中的地球化學異常，是最直接的原生地球化學特征的表現形式。構造地球化學暈在國內外專家、學者長期的探索研究下，已發展為地球化學找礦的主要方法技術之一，尤其在

尋找熱液成因隱伏礦床方面具有明顯直接的效果[2-3]。

招平斷裂帶是山東省乃至全國重要的金礦成礦帶，先后發現了臺上、大尹格莊、夏甸、東風、玲南、水旺莊、欒家河等特大—大中型礦床10余處，探獲資源儲量1000余噸[4]。不少學者對礦集區及典型礦床進行了包括地質特征、流體性質、礦床成因、構造與成礦關系、標型礦物、成礦預測方面的研究[5-14]，但對于構造地球化學研究僅局限于單個礦床[15-22]，且主要集中在礦床賦存相對較淺部位，針對成礦帶的構造地球化學研究相對薄弱。該文依據最近勘查成果，通過對招平斷裂帶中段進行控礦構造地球化學特征研究，分析構造原生暈分帶、疊加特征，建立構造地球化學分帶模型，結合礦體分布規律，為深部礦體的預測提供證據。

1 成礦地質背景

研究區位于膠東半島西北部，西靠沂沭斷裂帶，東接牟平-即墨構造混雜巖帶[14]。古老的前寒武紀基底變形變質巖系、多期多成因的巖漿活動和以NE向斷裂為主的構造格架，構成了該區金礦的區域成礦地質背景。

地層主要為新太古代膠東巖群，呈包體狀零星分布于太古宙TTG花崗質片麻巖中。古元古代荊山群和粉子山群原巖為一套泥質-鈣鎂質碳酸鹽巖及火山巖，分布于太古宙TTG片麻巖系的南北兩側。中生代白堊系為陸相火山—沉積巖系，主要分布于膠萊盆地和其他斷陷盆地中。巖漿巖主要發育太古宙TTG花崗片麻巖和中生代花崗巖，中生代花崗巖可分為玲瓏型、郭家嶺型和偉德山型[23]。玲瓏型花崗巖侵位于晚侏羅世，主要為二長花崗巖，呈NNE向帶狀分布于招平斷裂下盤。郭家嶺型花崗巖主要巖性為石英二長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖，呈近EW向巖基或巖株狀分布，屬早白堊世。偉德山型花崗巖為二長花崗巖。玲瓏型和郭家嶺型花崗巖為膠東地區金礦床的主要賦礦圍巖。

斷裂構造發育，主要呈NE—NNE向，包括三山島斷裂、焦家斷裂和招平斷裂帶及其下盤的次級斷裂，是膠西北地區金礦主要的控礦構造。

招平斷裂帶是區內最大的控礦和容礦構造，北起蓬萊，向南經招遠的道頭、夏甸，萊西南墅，平度尹府、山旺一帶，延入膠萊坳陷后被第四系覆蓋。出露長度超過120km，縱貫膠北隆起，切割EW向斷裂，被NW向斷裂錯斷。根據斷裂形成時代、構造性質及其對金礦化控制程度,斷裂變形可分為早、晚兩期。早期以韌性變形為主，被晚期以脆性變形為主的斷裂交接復合,是一條規模較大的壓扭性斷裂帶[24-25]。破碎蝕變巖帶由構造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖、黃鐵絹英巖等組成。斷裂帶在縱向和橫向上形態、產狀及變形特征有所不同。橫向上招平斷裂帶由南到北糜棱巖逐漸減少而碎裂巖逐漸增多。縱向上主斷面上盤以韌性變形為主，下盤以脆性變形為主。

招平斷裂帶一般劃分為北段、中段、南段三段。北段分布于招遠市城區以北，中段指招遠市城區—萊西市南墅鎮，南段為南墅至膠萊坳陷[26]。中段在走向上呈舒緩波狀，總體走向15°～20°，傾向SE，傾角30°～50°，在黑虎山斷裂以南為荊山群與玲瓏花崗巖界線，而在中、北部為太古宙TTG花崗質片麻巖與玲瓏花崗巖界線(圖1)。斷裂帶的寬度變化大，一般數十米至數百米，寬者達1000m以上，斷裂帶變寬的地段多是斷裂走向變化的地段，帶內發育各類碎裂巖，局部見糜棱巖。在該段主干斷裂的東部尚有多條與該主干斷裂大致平行或小角度相交的斷裂構造，如灤家河斷裂、豐儀店斷裂等，總體構成一個向北撒開在南墅一帶收斂的帚狀構造。斷裂向深部傾角逐漸變小，并由脆性變形向脆—韌性變形過渡。在垂直斷裂帶走向上，緊靠主裂面下盤形成規模大、產狀穩定的浸染狀—細脈浸染狀金礦，遠離主裂面形成細脈—網脈狀金礦。大尹格莊、夏甸、姜家窯、曹家洼、山后等金礦發育于該段的斷裂帶中，該段斷裂既是導礦構造，也是容礦構造。

招平斷裂帶中段各金礦床的成礦階段大體一致，一般劃分為4個成礦階段[27]：①黃鐵礦-石英階段：為成礦作用的早期階段。②金-石英-黃鐵礦階段：礦物共生組合為黃鐵礦、石英等，石英、黃鐵礦裂紋發育。③金-石英-多金屬硫化物階段：礦物共生組合為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、石英等。④石英-碳酸鹽巖階段：礦物共生組合為石英、方解石及少量黃鐵礦。①④階段分別為礦化開始和結束,基本不形成礦體；②～③階段為主要成礦階段。

1—古元古代荊山群;2—中生代燕山早期玲瓏型二長花崗巖;3—古元古代萊州序列基性—超基性巖;4—新太古代譚格莊序列奧長花崗巖;5—新太古代棲霞序列英云閃長巖;6—新太古代馬連莊序列基性—超基性巖;7—絹英巖化花崗巖;8—黃鐵絹英巖化花崗巖;9—黃鐵絹英巖化花崗質碎裂巖;10—黃鐵絹英巖化碎裂巖;11—(石英)閃長玢巖脈;12—花崗斑巖/石英二長斑巖脈;13—石英脈/偉晶巖脈;14—煌斑巖脈;15—金礦體;16—斷裂;17—地質界線;18—特大型金礦;19—中型金礦圖1 招平斷裂帶中段基巖地質簡圖

2 元素地球化學特征

2.1 樣品采集及測試

該次研究在招平斷裂帶中段的大尹格莊金礦、曹家洼金礦、姜家窯金礦鉆孔中采樣1449件，其中姜家窯金礦選取11條勘查線21個鉆孔取樣，采取樣品450件；曹家洼金礦選取9條勘查線的14個鉆孔取樣，采取樣品195件；大尹格莊金礦選取14條勘查線的33個鉆孔取樣，采取樣品804件。視蝕變礦化強度，取樣間距1.5～12m不等。測試由山東省物化探勘查院實驗測試中心完成，Au采用泡塑吸附無火焰原子吸收法(P-GF-AAS)，檢出限0.3×10-9；Ag，B采用垂直電極原子發射光譜法(ES)，檢出限Ag 20×10-9，B 1.0×10-6；Cu，Pb，Zn，Co，Ni，Mn，Ba采用電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-OES)，檢出限Cu 2.0×10-6，Pb 2.0×10-6，Zn 5.0×10-6，Co 1.0×10-6，Ni 2.0×10-6，Mn 30×10-6，Ba 50×10-6；Mo采用極譜法(POL)，檢出限0.2×10-6；As，Sb，Bi，Hg采用氫化物發生原子熒光分析法(HG-AFS)，檢出限As 0.4×10-6，Sb 0.04×10-6，Bi 0.03×10-6，Hg 4.0×10-9。

2.2 地球化學背景

在遠離成礦帶的圍巖中采集了95件未蝕變樣品作為礦區的背景樣，其中下盤玲瓏二長花崗巖36件、上盤英云閃長巖30件、斜長角閃巖29件。表1列出了礦田圍巖的微量元素背景含量及其濃度克拉克值特征。

從表1中可以看出：①濃集克拉克值≥1的元素有Au，Ba，Pb，Bi等。其中Au元素含量為5.52×10-9，濃集克拉克值為1.58；Ba元素含量為814.7×10-6，濃集克拉克值為2.09；Pb元素含量為21.78×10-6，濃集克拉克值為1.81；Bi元素含量為0.12×10-6，濃集克拉克值為28.92；②各元素濃集克拉克值從大到小依次是Bi(28.92─濃集克拉克值，下同)>Ba(2.09)>Pb(1.82)>Au(1.58)；③圍巖以富含Au，Ba，Pb，Bi為特點；④二長花崗巖的Au，Co，Cu，Mn，Ni，Zn，Ag，Bi，Hg，As含量低于太古宙變質基底；而Ba，Pb，Mo，Sb等元素含量高于前寒武紀變質基底，B含量近似。圍巖中微量元素含量特征為該區構造疊加暈異常下限及濃度分帶提供了依據。

表1 招平斷裂帶中段金礦床圍巖的微量元素特征值

注：()內為樣品數；元素含量單位：×10-6(其中Au，Ag，Hg 為×10-9)；背景值為幾何平均值，濃集克拉克值=礦區背景值/克拉克值；地殼豐度據文獻[28]。

2.3 斷裂構造微量元素含量及變化

招平斷裂帶中段蝕變破碎帶中微量元素含量見表2、圖2。

(1)在蝕變破碎帶中，Au，Cu，Ag，Pb，Zn，Bi，Hg，As等元素均出現了明顯富集，特別是Bi，Au，Ag，Pb，Zn，Cu等元素出現強烈富集，說明礦床多金屬硫化物階段發育，主成礦階段應為金-石英-黃鐵礦階段(第Ⅱ階段)與金-石英-多金屬硫化物階段(第Ⅲ階段)的疊加。

(2)上盤圍巖斜長角閃巖、英云閃長巖各元素含量變化不大。自碎裂狀英云閃長巖→構造角礫巖→金礦體→黃鐵絹英巖化碎裂巖→絹英巖化花崗質碎裂巖→絹英巖化花崗巖→未蝕變花崗巖,Au含量由低至高在降低，礦化弱→強→弱，這與招平斷裂中礦體的賦存吻合，自主斷裂面向下盤，一般賦存有3個礦體群，第一礦體群產于黃鐵絹英巖化碎裂巖中，其規模大、連續性好，第二礦體群產于絹英巖化花崗質碎裂巖中，第三礦體群產于絹英巖化花崗巖中，二、三礦體群規模小、品位高、連續性差，證明破碎帶蝕變巖型金礦存在構造—蝕變—礦化的水平分帶性。

表2 招平斷裂帶中段蝕變破碎帶巖(礦)石微量元素含量

注：()內為樣品數；元素單位：Au,Ag,Hg為×10-9，其他為×10-6；1—碎裂狀英云閃長巖，2—半固結構造角礫巖，3—金礦體，4—黃鐵絹英巖化碎裂巖，5—黃鐵絹英巖化花崗質碎裂巖，6—絹英巖化花崗巖

圖2 招平斷裂帶微量元素分布特征圖大陸地殼數據據鄢明才等[29]；自左至右：上盤→礦化破碎帶→下盤

(3)Ag，Pb，Zn，Cu等礦化元素自金礦體→黃鐵絹英巖化碎裂巖→絹英巖化花崗質碎裂巖→絹英巖化花崗巖含量逐漸降低，與Au元素呈正消長關系,反映了后期的疊加成礦作用。

(4)自黃鐵絹英巖化碎裂巖→絹英巖化花崗質碎裂巖→絹英巖化花崗巖,隨著礦化強度的減弱,前緣暈元素As，Hg元素的含量逐漸降低;Mo，Co，Ni等尾暈元素含量變化不大，根據頭暈指示元素As，Hg;尾暈指示元素Mo含量的變化可以判斷深部的盲礦體，進行初步的找礦預測。

2.4 元素富集特征

微量元素含量特征見表3。

表3 招平斷裂帶中段金礦床各元素含量特征

注：幾何均值、背景值單位為元素含量單位，其中Au，Ag，Hg為×10-9，其他為×10-6。

以各元素襯值(礦體各元素幾何平均值/礦區相應元素背景值)>1為標準，礦體的元素組合為Au，Bi，As，Ag，Cu，Pb，Sb，Hg，Mo，Zn，B，Mn，Co。以Au元素襯值大于10，其他元素襯值大于2為標準，金礦體特征元素組合為Au，Bi，As，Ag，Cu，Pb，Sb。

2.5 元素相關關系

相關分析是利用元素間的相關系數來衡量各元素間相關性和親和性的一種數學方法。成礦帶主要微量元素相關性如表4所示，在0.01水平上，Au與Bi，Hg，As，Sb，Co等元素相關性較好，表明Au成礦與Hg，As，Bi關系密切，其高含量具較好的成礦指示意義；Ag與Pb，Zn，B，Hg相關性較好，顯示多金屬硫化物階段的元素組合。

R型聚類分析遵循“物以類聚”的原則對變量歸類。招平成礦帶中段各指示元素的聚類分析譜系如圖3所示。以相似系數25可將元素分為Au-Bi-Hg-Au-Cu-As-Co-Sb-Ni-Mo、Ag-Pb-Zn-B-Ba兩個大群。當相似系數提高到20時，Au，

表4 招平斷裂帶中段各元素相關矩陣

注：**為在0.01水平(雙側)上顯著相關；*為在0.05水平(雙側)上顯著相關

圖3 成礦元素R型聚類分析譜系圖

Hg，Bi，Cu為一個亞群；顯示Au與Hg，Bi，Cu相關性好，元素Hg，Bi，Cu可作為重要的成礦指示元素，Ag，Pb，Zn，B元素相關，在礦物組合上表現為閃鋅礦與方鉛礦在多金屬硫化物階段緊密共生，反映Au與Ag，Pb，Zn可能生成于不同的成礦階段。一般認為，Au主要形成于金-石英-黃鐵礦階段；Ag，Pb，Zn主要形成于石英-多金屬硫化物階段，2個階段疊加礦石品位更高。

3 構造地球化學特征及找礦標志

3.1 元素地球化學分帶

樣品采自構造蝕變帶內礦化蝕變部位，依照成礦地球化學背景，確定各指示元素的異常下限，以異常下限作為外帶異常下限值。該次研究以異常下限的2～4，4～8倍做為異常中帶、內帶的下限標準，劃分標準見表5。

表5 招平斷裂帶中段指示元素異常外、中、內帶分帶標準

含量單位：Au，Ag，Hg為×10-9，其他元素為×10-6

Au，Ag元素內、中、外帶均發育，內帶分布在礦體和礦化帶上，緊緊圍繞礦體，形態與礦體相似，產狀與礦體一致；中、外帶位于蝕變帶中，帶的寬度受蝕變帶寬度限制；主裂面之下各帶寬大、之上狹窄。

As，Sb，Hg，B濃度分帶清晰，外帶發育、規模大、范圍廣，主要分布在蝕變帶內；中帶規模相對較小，出現在礦體與圍巖的接觸帶附近；內帶出現在規模較大的主礦體產出地段；外帶異常包圍礦體，中、內帶與礦體不完全重疊，出現于礦體上部和頭部。

Cu，Pb，Zn異常分帶明顯，外、中帶發育，規模較大，一般包圍礦體，內帶多與礦體重合或稍大，與Au異常共同出現于礦體附近。

Bi，Mo等異常外、中帶較發育，走向和傾向與礦體一致，形態呈狹長的帶狀，分帶不清晰，內帶異常不發育，主要出現在礦體的下部或尾部。

3.2 成礦元素異常特征

綜合研究成礦帶構造地球化學發育特點，特別是微量元素分帶特征，在研究識別不同成礦階段形成礦體及其構造原生暈的基礎上，得出如下結論：

(1)招平成礦帶中段的主要成暈元素為Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Hg，B，Bi，Mo等11種，分為前緣暈、近礦暈和尾暈。As，Sb，Hg，B：其強異常多分布于礦體的上部及前緣暈，是前緣暈特征指示元素。Au：以礦體為中心向上下、兩側濃度逐漸降低，Ag也有類似特點；Cu，Pb，Zn異常反映了Ⅲ成礦階段疊加部位，多與金正相關，Au，Ag，Cu，Pb，Zn是近礦指示元素。Bi，Mo：其強異常多分布于礦體的靠下部位及尾暈，是尾暈特征指示元素。Co，Ni，Ba，Mn：其異常零星，且多為外帶異常，與礦體相關性不明顯，對Au成礦指示作用不大。

①在礦體周圍能形成異常的指示元素有Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Hg，B，Bi，Mo。

②Au，Ag，Cu，Pb，Zn是以金礦體為中心向上下、兩側濃度逐漸降低，強異常指示近礦，Cu，Pb，Zn強異常指示Ⅲ階段疊加，可能形成富礦。

③As，Sb，Hg，B強異常分布于礦體上部及前緣，強異常指示礦體前緣或頭部。

④Bi，Mo異常分布于礦體下部及尾部，強異常指示礦體下部及尾部。

⑤Au，Ag，Cu，Pb，Zn異常指示近礦；As，Sb，Hg異常指示礦體上部及前緣暈；Bi，Mo異常指示礦體下部及尾暈。

(2)單個礦體原生暈的元素組合從上至下(礦體前緣—礦體—礦體尾部)為As，Sb，Hg(前緣暈)—Ag，Au，Cu，Pb，Zn(近礦暈)—Bi，Mo(尾暈)。

(3)招平成礦帶中段成礦具有多期多階段疊加成礦成暈特點，不同成礦階段形成的礦體都有自己的前緣暈、近礦暈和尾暈，其成礦、成暈在空間上有同位疊加、部分同位疊加、前尾暈疊加等多種形式。

3.3 地球化學找礦模型

招平成礦帶中段金礦體嚴格受斷裂構造控制，并具有多期多階段疊加成礦成暈特點，根據構造地球化學特征，建立了地球化學找礦模式(圖4)。

圖4 招平成礦帶中段斷裂構造原生暈地球化學找礦模式圖

(1)成礦指示元素：指示元素組合為Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Hg，Bi，Mo，B；前緣暈指示元素為As，Sb，Hg，B；近礦指示元素為Au，Ag，Cu，Pb，Zn；尾暈指示元素為Mo，Bi。

(2)構造地球化學成礦模式：成礦帶內每個礦體有自已的前緣暈(As，Sb，Hg，B)、近礦暈(Au，Ag，Cu，Pb，Zn)和尾暈(Bi，Mo)。

上、下多個串珠狀礦體的成礦、成暈有3種可能:一是同一成礦階段形成的多個串珠狀礦體及其原生暈，有總體前緣暈和尾暈。每個礦體又有自己的前緣暈、尾暈，規模都小于總體前、尾暈，2個礦體相近時形成前、尾暈共存；二是不同成礦階段成礦、成暈的疊加；三是多次成礦分別形成了上、下多個礦體的原生暈部分疊加。無論哪一種情況,其上部礦體的尾暈總是與下部礦體前緣暈疊加或部分疊加，前、尾暈共存是對深部進行盲礦預測的重要依據。

3.4 構造原生暈地球化學找礦標志

(1)前緣暈異常：在成礦帶內存在Au異常的基礎上，若有As，Sb，Hg，B等前緣暈異常出現，則指示深部有盲礦存在。若Au異常強度較低，As，Sb，Hg異常強度也只有外帶異常，指示盲礦體可能埋藏較深；若Au異常強度較大，As，Sb，Hg異常強度也較大時，指示盲礦體較淺。在有Au弱異常的基礎上，Bi，Mo異常較強，而As，Sb，Hg，B只有零星異常或無異常，則指示礦體下部、深部也不存在盲礦體。

(2)前緣暈、尾暈共存：在有Au弱異常條件下，若既有較強As，Sb，Hg前緣暈異常，又有較強Bi，Mo尾暈異常同時出現(共存)，則指示深部還有隱伏(盲)礦體，若Ag，Cu，Pb，Zn異常較強，指示有Ⅱ，Ⅲ階段成礦疊加，深部盲礦體可能品位較高；若在礦體中出現前、尾暈共存，且尾暈異常較弱，指示礦體向下延伸還很大。

(3)前緣暈強度：如果礦體前緣暈As，Sb，Hg，B異常強度從礦頭→礦體中部→礦尾，由強→弱→強，或異常一直很強，特別是在控制礦體最深工程的樣品中出現前緣暈強異常，指示礦體向深部有較大延伸；若疊加Ag，Cu，Pb，Zn異常，指示有Ⅱ，Ⅲ成礦階段疊加，深部礦體可能品位較高；若在礦體下部或尾部出現強前緣暈異常，則指示礦體向下延伸較大，或深部有盲礦體存在。

4 結論

招平成礦帶中段斷裂構造原生暈地球化學異常明顯，微量元素異常組合為Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，B，Hg，Mo；元素組分分帶在礦體的頭、中、尾部表現為不同的異常組合，同時，同一部位的內、中、外帶的異常組合也有差異；As，Sb，Hg為頭暈指示元素，Bi，Mo為尾暈指示元素，近礦指示元素為Au，Ag，Cu，Pb，Zn；已知礦體下部出現頭暈指示元素，暗示深部還有盲礦體存在，出現強度較大的尾暈元素組合，暗示在一定深度內可能不存在金礦體，頭暈、近礦暈元素組合同時出現，暗示礦體向深部延深較大。

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