绿岩带金矿三位一体成矿及成矿预测——以山东泰安地区为例

宗信德，赵宏生，彭 超，方传昌，石周青，乔 伟，李楠楠

（泰安市钰镪地质资源勘查开发有限责任公司，山东泰安271000）

0 序言

对泰安地区东部金（铁）成矿远景区综合分析研究认为，该区金矿是含金背景值较高的绿岩带形成后，在其后多期次花岗岩类岩浆侵入改造和多期次韧性剪切作用下，绿岩带中的金活化、迁移，在有利部位，特别是靠近花岗岩体的绿岩带之边缘（接触带）部位富集所形成的金矿床.

其成矿机制大致是：①太古宙陆核拼合后，地壳较薄，活动性较大，边缘产生裂陷，基性岩浆沿其喷发，形成绿岩带并产生第一次韧性剪切作用；②新太古代早期片麻状杂岩体TTG侵入，在TTG岩系中产生第二次韧性剪切作用，使TTG富含硅质的岩石糜棱岩化，并使成矿物质金活化、迁移、富集［1］；③新太古代中期底辟式岩基沿韧性剪切带侵入，绿岩带呈残留体包裹其中遭受改造，产生第三次韧性剪切作用，成矿物质金活化、迁移、富集；④新太古代晚期较大规模的钾质花岗岩、碱性岩浆侵入，产生第四次大规模的韧性剪切作用，使金属进一步富集成矿，或直接形成金、稀有、稀土、分散元素等矿床；⑤燕山期的岩浆活动，促使矿源层中的金或金矿重新活化、改造和再富集而形成金矿床.

根据这一分析，绿岩带金矿是以韧性剪切作用及所形成的韧性剪切带为主线，以绿岩为基础，以花岗岩侵入为导火的三位一体成矿.

所谓韧性剪切带为主线，是指韧性剪切作用的功能：①可使一些富含硅质的岩石糜棱岩化，形成多孔隙的砂糖状似硅质岩；②可使镁铁质、超镁铁质岩石构造蚀变，形成滑石菱镁片岩等，硅质岩、滑石菱镁片岩易于在后期热液作用中形成捕获金的岩相；③可使成矿物质活化迁移，从分散状态聚集成为有工业价值的矿体；④产生剪切成矿流体并形成脉状矿体［2-3］.韧性剪切带产生在较深部位（大于15 km），所产生的硅质糜棱岩因具良好渗透性，流体沿微裂隙渗透,为其发生广泛的化学反应提供了有利条件，韧性剪切作用是一种重要的成矿作用［1-2］.大的韧性剪切带具有延伸较远较深、长期多次活动的特点，而且是岩浆活动及热液活动比较强烈的地带，对成矿十分有利，因此有韧性剪切带金矿之说.找矿工作必须以韧性剪切带为主线.

所谓以绿岩带为基础，是说泰山岩群是矿源层：雁翎关组有强滑石化、蛇纹透闪片岩，岩石具鬣刺结构，它是科马提岩特有的结构，是绿岩带的典型代表.科马提岩是一种富含高铁镁和多种金属元素（Au、Fe、Cu、Ni、Co、S、Ti、稀有金属、分散元素、稀土元素）的超基性熔岩，是绿岩带的重要组成部分，含金背景值较高❶王庆平，于学峰，周群，等.泰安市矿产资源可持续发展战略研究.泰安市国土资源局.［4］，平均 10.7×10-9～72.42×10-9，是金矿床形成的矿源层物质基础，金和其他有益元素由此析出.世界各地所有绿岩带，无论规模大小都有金矿床产出，超大型金矿都在绿岩带内，必须以绿岩带为基础.

所谓以花岗岩侵入为导火，是由于花岗质岩浆对绿岩带的多次侵入改造，岩浆热源促进了绿岩带的区域变质和超变质作用，促使矿源层成矿物质活化、迁移、富集成矿，它起导火作用.

泰安地区东部金（铁）成矿远景区，必须以三位一体成矿模式为导向，综合全面分析区内物化探异常特征、矿产分布，以及以往工作所取得的成果和存在的问题，对区内各类矿产、特别是金矿成矿远景作出评价和资源潜力预测，为今后勘查工作指出方向.

1 绿岩带金矿成矿因素分析

1.1 绿岩带

泰山岩群是公认的绿岩带，三分为：①下部超镁铁质岩群，包括超镁铁质—镁铁质火山岩（金主要从中析出，大致相当雁翎关组），含少量火山碎屑岩沉积；②中部镁铁质—长英质火山岩、火山碎屑岩和沉积岩组合（大致相当山草峪组、柳杭组）；③上部沉积岩为主，含少量火山岩和条带状含铁建造［5］（大致相当柳杭组、孟家屯组）.

泰山岩群自下而上分为雁翎关组、山草峪组、柳杭组和孟家屯组［3］.因受多期岩浆侵入和韧性变形作用的改造，支离破碎，往往作为残留体赋存在新太古代和古元古代的侵入岩中.

（1）雁翎关组

岩石类型以角闪质岩石为主，夹变粒岩、云英片岩、透闪片岩、变质砾岩及磁铁石英岩.分三段，一段为超基性火山岩建造，二、三段为基性火山岩建造.变质程度为低角闪岩相，局部退变为绿片岩相.厚度200～1430 m.在新泰市羊流镇雁翎关村、石河村雁翎关组地层中，有强滑石化蛇纹透闪片岩，岩石具鬣刺结构，属标准的科马提岩.

（2）山草峪组

岩石类型以黑云变粒岩为主，夹云母片岩、磁铁石英岩、浅粒岩及角闪变粒岩，变质程度为低角闪岩相.原岩为杂砂岩、泥质岩，为陆源碎屑岩建造.厚度144～5281 m.

（3）柳杭组

岩石类型以斜长角闪岩、黑云变粒岩、角闪黑云变粒岩为主，夹变质砾岩、绢英片岩、磁铁石英岩等，变质程度为角闪岩相，局部绿片岩相，原岩为碎屑岩建造.厚度 170～1744 m.

（4）孟家屯组

岩石类型为石榴石英岩、含石榴石英岩、十字石黑云石榴石英岩、黑云石榴石英片岩等.分两段，一段以岩石粒度粗、石榴石含量多、含黑云母少为特征，二段以岩石粒度细、含石榴石少、含黑云母多为特征.变质程度为低角闪岩相，原岩为含泥质碎屑岩.厚度217.6 m.

1.2 花岗岩

泰山花岗岩三分为片麻状杂岩体、底辟式岩基或岩株、钾质花岗岩侵入体.

（1）片麻状杂岩体

分布于泰山-蒙山一线的新太古代早期第二阶段望府山单元条带状细粒含黑云英云闪长质片麻岩、东近台单元条带状中细粒黑云英云闪长质片麻岩、西官庄单元中粒含黑云角闪英云闪长质片麻岩、李家楼单元中细粒黑云英云闪长质片麻岩、扫帚峪单元细粒片麻状含黑云英云闪长岩等，属英云闪长岩（T）；新太古代中期第二阶段上巷单元中粒含黑云片麻状奥长花岗岩（T）；新甫山单元中细粒片麻状花岗闪长岩（G）.岩石均具片麻状或条带状构造，呈北西向带状展布，属灰色片麻状杂岩体，也称TTG系列.同位素年龄值在2520～2730 Ma之间.

（2）底辟式岩基或岩株

由花岗闪长岩或紫苏花岗岩组成，常侵入到片麻状杂岩体内部或边部.分布于泰山-沂山一线的新太古代晚期第二阶段的卧牛石单元弱片麻状中粗粒含角闪黑云英云闪长岩、窝铺单元中粒黑云英云闪长岩、后峪单元细粒黑云英云闪长岩，属英云闪长岩（T）；接山单元片麻状中细粒含黑云奥长花岗岩、东桃园单元片麻状中粒含黑云奥长花岗岩等（T）；布山单元细粒含黑云花岗闪长岩（G）.侵入岩为底辟式岩基或岩株，呈北北西向带状分布.同位素年龄值在2520～2570 Ma之间.

（3）钾质花岗岩侵入体

钾质花岗岩、二长花岗岩等，呈小型深成岩体或岩脉侵入体，包括新太古代晚期第三阶段的侵入岩蒋峪单元条带状中粒黑云二长花岗岩、条花峪单元弱片麻状中粗粒含黑云二长花岗岩、邱子峪单元片麻状细粒含黑云二长花岗岩、岩马单元斑状中粒含黑云二长花岗岩、虎山单元斑状中粗粒二长花岗岩、松山单元中粒二长花岗岩、调军顶单元细粒二长花岗岩.同位素年龄值在2520～2570 Ma之间.

钾质花岗岩侵入体对金矿有重要的控制作用.金是从超镁铁—镁铁质火山岩中由于花岗岩的侵入，特别是吕梁期的花岗岩侵入建立起的温度梯度而富集的.吕梁运动晚期区域性大规模挤压作用，在形成一系列紧闭倒转褶皱的同时，褶皱翼部派生出局部的层间剪切作用，并产生大多数金的矿化.因此，在一定意义上讲，大部分金的矿化是吕梁期热-构造事件的产物［5］.

（4）中生代岩浆岩

中生代重熔花岗质岩浆对再生型金矿床的形成起着重要的控制作用.金矿体既可产在岩体内，也可分布在外接触带.岩体在成矿过程中既提供热源，促进流体循环，并使围岩中的金活化、迁移、聚集，同时重熔作用使绿岩重熔释放部分金，重熔岩浆热液进入浅层的断裂构造中成矿［6］.

1.3 韧性剪切带

泰安地区东部金（铁）成矿远景区（图1）范围内及附近，自北向南分布着香山-二虎官庄、永丰庄-前麻峪-南涝坡韧性剪切带❶中华人民共和国地质图（1/5万）说明书：放城幅.山东省地质矿产局，1993.，简称泰、莱、新韧性剪切带，也称下港-化马湾-蒙山构造岩浆杂岩带.杂岩带经受了多期次韧性剪切、脆性断裂活动的改造，并分布有燕山期脉岩、火山岩和以金为主的多金属元素组合异常,因此是有利的金矿成矿构造带.

泰、莱、新韧性剪切带呈北北西向舒缓的“S”型展布，隐（断）续延长92 km，分三区段出露，出露长度62 km，两区段隐伏，隐伏区长30 km.

（1）北区段

为香山、吊鼓山韧性剪切带，展布于泰山凸起、莱芜大王庄陡崖村以北，直至章丘西营-垛庄间，长度约25 km，成矿远景区（东）内长度13 km，宽度2～3 km，走向330°左右.向南隐伏于第四系及其以下地层，隐伏区长约20 km.

（2）中区段

为二虎官庄-官桥-永丰庄韧性剪切带，展布于新甫山凸起，长度19 km，北部宽200 m，中部宽250 m，南部宽100～350 m.总体走向330°，北部倾向南西，倾角69～75°，南部近直立.向南隐伏于第四系及其以下地层，隐伏区长约10 km.

（3）南区段

南区段北部为前麻峪-篓子峪韧性剪切带，南部为南涝坡韧性剪切带，展布于蒙山凸起.走向310～330°，长近 30 km，宽 3～5 km.韧性剪切带规模大，多期活动并有构造变质作用.另与南涝坡韧性剪切带近于平行的尚有南西侧东进-邱子峪韧性剪切带，东侧角山-鲁家庄韧性剪切带和李家庄韧性剪切带.

前麻峪-篓子峪-南涝坡韧性剪切带复杂，特别是南涝坡韧性剪切带最宽、最发育、最复杂，且有与其平行的3条韧性剪切带使其更加复杂化.产生韧性剪切的岩石既有孟家屯组和雁翎关组地层，又有新太古代各类岩体，也有混合岩化产生的各类脉体条带.多期活动明显，新太古代晚期始直到燕山期均有岩浆活动.古元古代早期中天门单元含角闪黑云英云闪长岩呈条带状顺韧性剪切带展布，新太古代晚期第三阶段的二长花岗岩斜切并捕虏中期第二阶段的新甫山岩套已糜棱岩化的岩体，本身也糜棱岩化，晚期脆性状态又有活动，表现为石英脉、花岗斑岩、闪长玢岩呈脉状沿剪切带分布.成因复杂，是集地层残留、岩浆作用、变质作用和混合岩化作用于一体的多成因构造带.

2 绿岩带金矿成因类型分析

沈保丰教授将绿岩带有关的金矿床划分为同构造晚期初生型金矿床和构造期后再生型热液金矿床两种类型［6］.前一类型细分为①细脉浸染状金矿床和②脉状金矿床2个亚类；后一类型细分为③与壳源深熔花岗岩有关的金矿床，④与偏碱性杂岩和碱质交代作用有关的金矿床，⑤与岩浆隐爆作用有关的金矿床，⑥与次火山岩-火山岩有关的金矿床4个亚类.共计6个亚类.共同点是：①都产在深变质绿岩带中,与绿岩带有关；②受韧性剪切带控制；③与不同期次或多期次花岗岩有关.不同点是：①细脉浸染状金矿床多产在绿岩层序的中上部位，原岩为安山质-长英质岩层，矿石品位不高，矿体与围岩界限不明显，矿体呈似层状和透镜状；②脉状金矿床多产在镁铁质火山岩中，分单脉、复脉、网脉和交代脉，常赋存在柔脆叠加构造带、退变质带和强变形带部位，矿石品位不高，石英大脉型矿石品位较高，矿体以陡倾为主，延深较大，且延深常大于延长；③构造期后与壳源深熔花岗岩有关的金矿床强调新太古代晚期第三阶段钾质花岗岩和中生代燕山运动的影响，受构造控制，既可产在岩体内，也可产在外接触带的围岩中，甚至在脉岩体内，强调石英二长闪长玢岩和煌斑岩脉的褐铁矿化是全岩矿化，强调矿石品位较富；④与偏碱性杂岩和碱质交代作用有关的金矿床由一系列近平行的含金石英脉、石英-钾长石脉、钾长石脉和细脉浸染状矿脉组成，与二长岩-正长岩类岩石有关，围岩蚀变以钾长石化为主；⑤与岩浆隐爆作用有关的金矿床细分为隐爆角砾岩筒型、隐爆侵入角砾岩墙型和隐爆震碎角砾岩型，矿石品位不高，可选性好；⑥与次火山岩-火山岩有关的金矿床特点是产在凸起凹陷的过渡地带，基底是深变质绿岩带，成矿作用与燕山期同源的中酸性次火山岩有关，侵入岩呈岩株状.

张贻侠教授的绿岩带金矿分类［5］值得重视和研究.他将绿岩带金矿分为原生金矿和再生金矿两种类型.这里对再生金矿姑且不论，只对原生金矿作一浅析.原生金矿分为层控型金矿、脉状剪切带金矿两个亚类.层控型金矿包括产在长英质火山碎屑岩和沉积岩中的金矿，产在条带状铁建造中的金矿和产在铜锌块状硫化物中的金矿3个细类.这一分类较前一分类初生型金矿床更具实际意义，它比前一分类的第一类型细分为细脉浸染状金矿床和脉状金矿床2个亚类更具体、更细化.可以说，前一分类的第二类型具体完美，后一分类的第一类型具体完美，二者的结合尽善尽美.特别是后一分类能把产在条带状铁建造中的金矿单列出来，这对于寻找变质沉积铁矿及其顶、底板岩石中的共生、伴生或独立金矿有重要的指导意义.

3 成矿远景区划分

泰安地区东部金（铁）成矿远景区基本以凸起、凹陷为界，分为 1、2、3、4、5 区段（图 1）.其中 1、3、5 区段为凸起区，分别称为北区段、中区段和南区段，是工作重点.2、4区段为凹陷区.

（1）北区段

北区段面积118.678 km2.韧性剪切带不在北区范围，而是在以东2～4 km的莱芜境内.

北区段矿产主要为黄峪金矿、彭家庄铁矿.它们所处的地质背景远离韧性剪切带.

（2）中区段

中区段面积242.515 km2，由二虎官庄-官桥-永丰庄韧性剪切带控制，分布在化马湾-谢家庄断裂与纸房-官桥-永丰庄-南羊流断裂间，长度19 km，宽度平均2000 m.

韧性剪切带东邻富山倒转向斜和雌山褶皱（图2）.富山倒转向斜走向330°，西翼纸房-官桥-永丰庄-南羊流断裂，东翼新甫山雌山褶皱为新甫山复背斜西翼的次级褶皱，褶皱轴走向320°，褶皱宽约3 km，褶皱地层为山草峪组二段.

正因如此，本区段分2片，西片为韧性剪切带范围，图上测得面积144.76 km2，剪切率为0.2625.东片为富山倒转向斜和雌山褶皱区，面积97.39 km2.

（3）南区段

南区段面积197.517 km2，由南涝坡韧性剪切带控制.图上测得韧性剪切带面积145 km2.剪切率为0.7341.

南区段矿产主要有砂金矿、岳家庄金矿、刘杜金矿、二龙山-太平顶金矿、角山金矿.据分析研究，岳家庄金矿、刘杜金矿处在三位一体成矿区内，矿床成因类型属同构造晚期初生型金矿床中的第一亚类细脉浸染状金矿床.

（4）凹陷区

凹陷区即2、4区段，面积分别是90.02 km2和124.388 km2.2区段为泰（安）莱（芜）凹陷，4区段为汶东凹陷.两凹陷均可能赋存有煤矿、石膏矿、岩盐矿、钾盐矿、自然硫、石油及以往勘查可能疏漏的铜、钴、金及稀有元素矿产.其次，在马家沟组八陡段与上部月门沟群本溪组之间的假整合面上，如有燕山晚期闪长岩类侵入岩，假整合面上的山西式铁矿则可能经热液改造叠加，形成假整合面矿体.另外，凹陷区深部与相邻凸起区有相似的地质条件，是今后勘查工作需加以重视的.

4 成矿预测

4.1 预测指标的建立

为有效地开展绿岩带金矿找矿，按照“三位一体”成矿模式，需对成矿区进行成矿预测.思路是对绿岩、花岗岩、韧性剪切带三因素以100分等分制进行量化分解，以各区段所得分数进行成矿预测.绿岩中按雁翎关组、山草峪组、柳杭组、孟家屯组岩石类型特点划定不同的分数，总分33.4分；花岗岩类分片麻状杂岩体、底辟式岩基、钾质花岗岩、印支-燕山晚期岩浆岩，并根据作用大小划定不同的分数，总分33.3分；韧性剪切带则根据本要素的分数33.3乘以本区的韧性剪切率.各预测区预测分数如表1.

表1 各区量化指标分数一览表Table 1 Quantized indexes of metallogenic factors for the predicted areas

4.2 各区段成矿预测

表1基本反映了各区段的成矿远景优劣.总体来说，成矿远景区均属绿岩带，理论上均有绿岩带金矿赋存.南区段（82.15分）为最理想的成矿远景区，其次是中区段东片和西片，再次是北区段.

北区段：预测金资源量6 t左右.

中区段西片：其中的化马湾金矿普查已结束，查明金资源量约5.3 t.预测金资源量在8.7 t左右.

中区段东片：成矿远景较为乐观，不仅已有1～2处理想的金矿化点，而且有单家峪铁矿、伟晶岩、长石、铌钽矿、锂矿、白云母、黄铁矿、蛇纹石、独居石砂矿等.一个地区如有星罗棋布的大量矿点，无论有无经济价值，都是成矿预测的有利的标志.众多矿点的分布反映该区属于成矿元素的异常区，大型矿床往往与小矿床、矿点构成众星捧月的布局［5］.预测金资源量6.3 t左右.

南区段：大的韧性剪切带具有延伸较远、较深、长期多次活动的特点，而且是岩浆活动及热液活动比较强烈的地带，对成矿作用十分有利.泰、莱、新韧性剪切带本身规模大，南区规模大而复杂.预测金资源量12.8 t左右.

总计预测金资源量33.8 t.

5 结语

绿岩带金矿是以韧性剪切带为主线，以绿岩为基础，以花岗岩侵入为导火的三位一体成矿.根据目前所掌握的资料，成矿远景区内以往的找矿工作一是个别偏离三位一体成矿区，但由于仍在绿岩带内，取得了初步的找矿效果；二是在三位一体成矿区内，取得了一定的找矿效果，但因投入不足，区内仍有找矿潜力；三是对矿床的成因类型认识不够，勘查工作针对性不强，找矿工作肤浅，找矿效果不明显；四是以往个别探矿权设置不尽合理，一个较好的成矿区段被分割，还有勘查周期过长、不能统筹勘查等因素影响，束缚了地质找矿工作的进展.凡此种种，使成矿远景区内以往的地质找矿工作仅在初生型金矿床类型上徘徊，不能向再生型热液金矿床类型上跨越，找矿工作无重大突破.基于上述，大的找矿突破必须突破再生型热液金矿床类型找矿这一关，必须首先把握“三位一体”成矿模式，分析工作区成矿条件和可能存在的矿床成因类型，有的放矢地部署勘查工作；此外根据以往的资料，认真分析矿床的成因类型，掌握不同成因类型矿床的特征和突出特点，并应用于找矿实践；必须提高对绿岩金矿的认识，认识的提高将会带来找矿的突破；必须加大投入、整装勘查.

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