膠東萊州新立金礦床深部三山島斷裂物化探異常特征及找礦靶區預測

杜利明，胡創業，付世興，梅貞華，王 璐，陳 琦，馮 娜

(1.中國冶金地質總局山東正元地質勘查院，山東濟南 250101；2.深部探測綜合地球物理技術工程試驗室，山東濟南 250101)

0 引言

三山島斷裂帶是膠東重要的控礦斷裂，自三山島北部海域至倉上地區的多個金礦床受其控制。近年來，該地區取得了重大找礦突破，部分學者對其構造-巖漿巖背景、成礦特征、控礦規律等進行了研究(趙冬冬等，2013；宋明春等，2015；宋英昕等，2017；王金輝等，2017；劉日富等，2019；張軍進等，2020)，認為三山島金礦帶存在階梯式成礦規律，縱向上呈“S”型或“反S”型的張裂處為成礦提供了有利空間，走向上南部與北部成礦地質條件有差異；侏羅-白堊紀巖漿活動為成礦提供有利條件，礦床為多階段熱液疊加。綜合物探(曹春國等，2012；王洪軍等，2020；王巧云等，2020)、三維建模(毛先成等，2020)等方法技術的應用，對該區找礦方向、靶區預測提供了參考依據。流體包裹體特征研究(周國發等，2008)認為礦石形成于中-低溫、低鹽度、低密度、酸堿性不均、以氟化物、氯化物和硫化物為成礦物質載體的還原性流體，并指出三山島金礦成礦深度為2.5～5 km，深部仍有找礦潛力。研究區位于三山島金礦新立礦床的深部，近年來的地質勘查成果表明，三山島斷裂延伸至本區，局部賦存金礦體。CSAMT方法是一種較成熟的方法(底青云等，2004；湯井田等，2015)，由于其利用人工場源，抗干擾能力強，并可通過近場校正(欒曉東等，2018)、條件約束(黃理善等，2015)等技術手段對數據進行反演，增加了探測深度和精度。鉆孔原生暈作為地球化學方法之一，在金屬礦勘查中應用廣泛，前人對鉆孔原生暈的組分分帶及圈定異常方法進行了系統研究(王文華和嚴汝珍，1988；嚴汝珍和王文華，1989)，近年來該方法在鉛鋅礦、銅礦、多金屬礦的勘查中取得良好的應用效果(白勇，2013；鄧龍林等，2018；劉宇曦等，2018；郜周全等，2020)。

本次研究綜合運用鉆孔原生暈及構造疊加暈理論及分析方法(李惠和張文華，1999；李惠等，2012,2019)，結合CSAMT測深方法對控礦空間位置探測結果的綜合分析，為該區深部找礦預測提供證據。

1 研究區概況

研究區位于山東省萊州市區北22 km，行政區劃隸屬萊州市三山島特別工業區。平均海拔2～3 m，地形低平，西部有城港公路通過，交通方便。

研究區位于三山島-倉上斷裂東側，新立金礦床深部。區內地層分布簡單(圖1)，主要為第四系(Qh)。構造以斷裂為主，主要為三山島-倉上斷裂(F1)。該斷裂帶沿走向、傾向呈舒緩波狀延展，總體走向為38°～62°，傾向南東，傾角33°～67°。斷裂帶以灰白—灰黑色斷層泥為標志的主裂面連續發育，厚0.05～0.5 m，主裂面上下發育有50～200 m寬的破碎帶。東北端走向為38°～45°，控制了三山島金礦床的展布，在新立礦床范圍內逐漸轉為50°～62°，控制了新立金礦床的空間分布。沿主斷面穩定分布的斷層泥對深部上升的成礦熱液起到阻隔富集作用，因而金礦的主礦體一般產于主斷面以下(劉日富和蔡小寧，2008；楊奎鋒等，2015)。

圖1 膠東萊州區域地質圖(a)和新立礦區地質圖(b)

經鉆孔揭露，區內巖漿巖主要為新太古代五臺-阜平期馬連莊序列欒家寨單元(Ar3νMl),呈巖基大面積侵入，巖性為中細粒變輝長巖(斜長角閃巖)。中生代燕山早期玲瓏序列崔召單元(J3ηγLc)，主要分布于三山島～倉上斷裂下盤，巖性為弱片麻狀中粒二長花崗巖，蝕變帶即發育于馬連莊序列與玲瓏序列接觸帶內帶的弱片麻狀中粒二長花崗巖中，帶內構造巖發育、蝕變強烈。

2 地球物理特征

2.1 巖石物性特征

本區蝕變帶位于馬連莊序列與玲瓏序列接觸帶內帶的弱片麻狀中粒二長花崗巖內，礦體主要賦存在三山島斷裂下盤。以主裂面為界，上盤構造巖依次為花崗質碎裂巖、碎裂狀花崗巖；下盤依次為斷層泥、糜棱巖、碎裂巖、絹英巖，絹英巖化、硅化、絹云母化碎裂巖等。其中碎裂巖帶和碎裂狀花崗巖帶呈連續帶狀展布，其它破碎巖帶呈不連續帶狀展布。

巖石物性顯示(表1)，區內高阻類巖石主要為玲瓏序列的二長花崗巖，其電阻率平均值一般在2970 Ω·m以上；其次為蝕變花崗巖及碎裂花崗巖，其電阻率平均值一般為829～1450 Ω·m；電阻率最低為新太古代馬連莊序列斜長角閃巖，電阻率平均值534 Ω·m。蝕變帶在電阻率斷面圖上整體顯示為電阻率梯級帶，由于蝕變帶本身巖石破碎、充水，導電性增加，電阻率進一步降低，和圍巖的物性差異增大，有利于推斷和圈定蝕變帶位置。

表1 巖石電性參數①

2.2 電性異常特征

區內0勘探線鉆孔控制蝕變帶最深接近2000 m，作為典型剖面進行研究(圖2)。蝕變帶淺部地面建筑密布，無法開展物探工作，根據實際情況自ZK638沿160°方向施測CSAMT測深。經過靜態效應校正、過渡區校正、已知鉆孔約束，進行反演計算，獲得電阻率斷面圖。結果顯示，三山島斷裂構造蝕變帶整體位于800～1600 Ω·m電阻率梯級帶內，其上部為斜長角閃巖低阻體，下部為二長花崗巖高阻體。異常沿傾向呈緩-陡交替的波狀形態，ZK7～ZK10控制的礦體即位于構造由緩變陡再變緩的位置，符合三山島斷裂帶控礦規律。據此特征和電阻率斷面，推斷深部2000～2500 m部位，蝕變帶由緩變陡，是良好的找礦靶區(圖2)。

圖2 新立金礦0勘探線地質物探綜合剖面圖

3 原生暈地球化學特征

3.1 指示元素濃度分帶特征

指示元素是作為找礦線索的化學元素，與礦床礦物共生組合關系密切，不同礦床的指示元素不同。三山島金礦的指示元素包括 Au、As、Sb、Bi、Hg、Co、Mo、Ni、Cu、Pb、Zn、Ba、Mn、Ag、B等15種元素(李惠等，2010；禹斌等，2010；王振軍等，2013)，不同地段的指示作用略有差異。本次研究采集7個鉆孔原生暈化探樣品，采樣間距10 m(蝕變帶加密至5 m)，共采集樣品718件，測試分析了以上15種元素，統計了背景值和標準離差，按照Xb+2S計算并適當取整確定異常下限Ca，指示元素的濃度分帶按照Ca≤外帶≤2×Ca≤中帶≤4×Ca<內帶的標準進行劃分(表2)。根據元素分析結果和分帶標準繪制指示元素分帶圖(圖3)，顯示該區Au元素濃度分帶特征明顯，內、中、外帶齊全，As、Sb、Bi元素具有外帶、內帶異常，Cu、Zn、Mn、Co、Ni元素在該地段指示作用不明顯。最佳指示元素組合為As、Sb、Hg、B、Ba、Au、Ag、Pb、Bi、Mo。其中Ba元素在前人研究三山島金礦構造疊加暈中未提及。但是Ba作為堿土金屬中活潑的元素，在浸染狀金礦床中起到很好的指示作用(王小春，1992)，作為本次研究的參考。

圖3 新立金礦0勘探線指示元素異常分布圖

表2 指示元素濃度分帶

由于采樣方法不同，本次分帶指標和構造原生暈的分帶有一定差別，例如大多數元素的中、內帶反映不明顯，但整體反映了元素的客觀分布規律，運用構造疊加暈理論，為深部找礦靶區預測提供依據。

3.2 指示元素軸向分帶及疊加暈特征

根據三(山島)-倉(上)斷裂帶金礦床深部盲礦預測的構造疊加暈模型(李惠等，2010)，三山島金礦原生暈指示元素中，前緣暈特征指示元素組合為As、Sb、Hg、B，近礦暈特征指示元素組合為Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾暈特征指示元素組合為Bi、Mo、Mn、Co，原生暈軸向分帶序列(由上→下)為Hg-Sb-As-B→Cu-Ag-Au-Pb-Zn→Bi-Co-(W)-Mn-Mo-(V)-Ni。根據本次鉆孔原生暈地球化學特征，參考前人研究成果，綜合該地段的地質因素等，確定本區原生暈前緣暈特征指示元素為As、Sb、Hg、B、Ba，近礦暈特征指示元素組合為Au、Ag、Pb，尾暈特征指示元素組合為Bi、Mo，據此繪制新立金礦0勘探線蝕變帶深部疊加暈模型圖(圖4)。

模型圖顯示，近礦暈包圍已控制礦體，且向深部有變寬的趨勢。前緣暈分為上下兩個，其中-1200 m以上的前緣暈規模較大，推斷為已控制礦體的前緣暈。下部的前緣暈位于已控制礦體的中下部，深部有變寬的趨勢。按照三山島金礦構造原生暈特征，不同期次成礦均有前緣暈、近礦暈和尾暈，存在多種形式的疊加結構。深部的前緣暈出現在已知礦體的中下、尾部，呈現反分帶特征，是盲礦體前緣暈疊加結果，指示深部存在盲礦體。尾暈出現在已知礦體尾部，規模較小，且與深部前緣暈共存，構成前、尾暈共存的特征，指示深部存在盲礦體(圖4)。

圖4 新立金礦0勘探線深部蝕變帶疊加暈模型

4 找礦靶區預測

上述地球物理異常特征和鉆孔原生暈分帶特征，指示深部仍有盲礦體。已知新立礦區0勘探線地質剖面顯示，三山島斷裂蝕變帶延伸至本區，傾向上呈現了波動特征，在傾角變化部位賦存礦體，符合三山島斷裂控礦規律。據CSAMT反演電阻率斷面，蝕變帶向深部仍有延伸，規模大，且存在電阻率梯度帶傾角的波動現象，推測2000～3000 m深度的斷裂蝕變帶內存在成礦有利部位。鉆孔原生暈的分帶特征顯示，已知0勘探線深部800～2000 m范圍內，存在多期次成礦原生暈疊加現象，一是近礦暈Au元素異常明顯，尾暈元素Mn、Co、Ni元素不發育，是深部盲礦體前緣暈疊加結果；二是在已知礦體尾部，尾暈和前暈共存，符合前、尾暈共存特征；三是深部的前緣暈As-Sb-Hg-B-Ba出現在已知礦體的中下部和尾部，呈反分帶特征。上述原生暈軸向分帶及疊加特征，指示深部存在盲礦體。從地球物理、地球化學的角度綜合分析，參考三山島斷裂帶的控礦規律和成礦模式，預測在該區深部2000～3000 m深度，蝕變帶內存在盲礦體，確定為找礦靶區(圖2、圖4)。

5 結論

(1)三山島斷裂帶規模較大，通過在研究區開展CSAMT測量及精細化反演，結合巖石物性及已知蝕變帶特征分析，認為獲取的電阻率斷面能夠反映深部斷裂帶的展布規律，為深部找礦預測提供了地球物理依據。

(2)參考前人在該區建立的構造疊加暈理論模型，通過本次典型剖面鉆孔原生暈的采樣和分析，研究發現礦體深部尾暈元素不發育、尾暈和前暈共存、呈反分帶等軸向分帶及疊加特征，指示深部仍存在盲礦體，為深部找礦預測提供了地球化學依據。

(3)根據三山島斷裂控礦規律、成礦模式，運用綜合物化探方法，綜合研究萊州新立礦區深部三山島斷裂帶賦存規律，確定1處找礦靶區，為今后該地區的深部金礦勘查工作提供參考。

[注 釋]

①山東正元地質資源勘查有限責任公司.2020.深部金礦資源評價理論、方法與預測最終報告[R].