沂沭断裂带中段及西侧金矿成矿类型及成矿作用

王巧云, 郝兴中,2, 李秀章, 倪振平, 祝德成

(1.山东省地质调查院，济南 250013;2.中国地质大学 地球科学与资源学院，北京 100083)

沂沭断裂带中段及西侧金矿成矿类型及成矿作用

王巧云1, 郝兴中1,2, 李秀章1, 倪振平1, 祝德成1

(1.山东省地质调查院，济南 250013;2.中国地质大学 地球科学与资源学院，北京 100083)

探讨沂沭断裂带中段及其西侧金矿床的成矿类型及成矿作用，为金矿勘查提供依据。研究区金矿床类型包括岩浆期后热液型和绿岩带型，其中岩浆期后热液型又分为矽卡岩型、隐爆角砾岩型和潜火山热液石英脉型。选取铜井金铜矿床和化马湾金矿床作为岩浆期后热液型和绿岩带型金矿类型的典型代表，从矿床的地质特征、矿体特征及成矿作用等方面进行分析。研究表明岩浆作用是岩浆期后热液型矿床成矿主导因素，控矿构造是其空间展布形式；区域变质作用是绿岩带型金矿成矿的主导因素。该地区寻找与燕山期侵入杂岩体有关的火山热液型金矿床是下一步找矿的重要方向，其中次火山侵入杂岩体分布区、爆破角砾岩筒、断裂构造交汇部位以及化探异常与地质标志相对应地段均是找矿勘查的方向。

岩浆期后热液型；绿岩带型；控矿因素；成矿作用；沂沭断裂带

沂沭断裂带中段及其西侧是山东省重要的金矿带之一，该区构造形态总体以NNE和NW向为主，其中沂沭断裂带总体呈NNE向展布，其西侧以NW向构造为主。研究区自北而南分布着铁寨、化马湾、金星头、铜井、南小尧、龙泉站、牛家小河、归来庄、磨坊沟、卓家庄、龙宝山、莲子汪等十余处中小型金矿床(点)(图1)。前人研究结果表明，该地区存在2种不同类型的金矿床，即绿岩带型、岩浆期后热液型，其中岩浆期后热液型又可分为矽卡岩型、隐爆角砾岩型和潜火山热液石英脉型[1]。绿岩带型以化马湾、龙泉站金矿为代表；矽卡岩型以铜井金矿为代表；隐爆角砾岩型以归来庄、磨坊沟金矿为代表；潜火山热液石英脉型以龙宝山金矿为代表。

该地区以往的研究成果较为丰富，主要如：林景仟等[2]和许文良等[3]对研究区的侵入岩体做了系统的年代学研究，确认岩浆侵入具有多期次特征；郭瑞朋[4]、周斌[5]和陈立辉等[6]分别对铁寨杂岩体及铁铜沟岩体做了岩石学方面的研究；顾雪祥等[7]和王永等[8]详细讨论了沂南钙碱性杂岩体的岩石学、地球化学及成矿条件；夏庆霖等[9]研究了龙宝山岩体的成矿流体特征；田晓娟[10]从构造地球化学的角度探讨了该地区构造与成矿作用的关系；刘涛等[11]测试了铜井岩体的稀土元素并讨论岩体的物质来源；关于绿岩带型金矿的研究，主要是针对控矿因素的探讨[12-15]。前人研究成果为本次研究奠定了良好基础。

在研究区内，构造不仅控制着侵入岩的就位，而且为矿液的运移和成矿提供通道和空间。因此，研究控矿因素对成矿的贡献及控矿因素的定量化是目前的新课题。分析构造控矿规律，划分构造活动序列，区分成矿期前、成矿期、成矿期后构造活动的特点，进一步总结成矿期构造活动标志，从而圈定成矿构造异常带，对指导找矿具有重要的意义。

图1 沂沭断裂带区域地质矿产简图Fig.1 Sketch map showing geology and mineral resources of Yishu fault belt(据文献[1]和[16]修改)Ar3T.泰山岩群；TTG.前寒武纪变质深成杂岩；Pz.古生代沉积碳酸盐岩；Mz.中生代碎屑沉积岩。1.中生代侵入岩；2.中生代火山岩盆地；3.韧性剪切带；4.断裂；5.变质热液金矿床；6.侵入岩型热液金矿床

1 区域成矿背景

沂沭断裂带中段及其西侧的金矿化规律是与包括沂沭断裂带在内的郯庐深大断裂带在燕山期的构造岩浆活动分不开的[17]。由古太平洋板块与欧亚板块碰撞并斜向俯冲引起华北克拉通中生代大规模地壳减薄和地幔扰动以及区域构造应力场变化的认识已为众多地质学家接受；这一地质过程既是导致中生代期间郯庐断裂带强烈构造岩浆活动的主要机制，也是形成和控制沂沭断裂带及其邻区金矿成矿作用的主要因素[18]。

燕山期岩浆岩对沂沭断裂带金矿化的控制作用主要表现在：一是多期次、多阶段的高钾钙碱性潜火山岩浆活动，为金元素活化迁移和聚集成矿提供了充足的热源和热液；二是在岩浆活动末期形成的隐爆角砾岩、杂岩体接触带及伴生的放射状、环状断裂，为矿液的迁移和金的沉淀聚集提供了有利的空间[1]。在岩浆活动早期，闪长玢岩岩体边部形成矽卡岩型金矿化，如铜井、金场等，中晚期斑岩体边部形成斑岩型金矿化。在岩浆活动最晚期，随岩浆分异程度的增加，形成规模较大、品位较高的角砾岩型金矿化，如归来庄金矿等(图1)。

该区的控矿构造按走向可分为近EW、NWW和NEE向构造。如归来庄金矿位于一个近EW向(约80°)构造带内，卓家庄、磨坊沟金矿位于NWW向构造带内，东大湾、梨方沟、董里、刘家庄东岭、宝古山等金矿均分布于NNE向(10°～30°)构造带内及其附近[1]。矿体的展布形态也严格受构造控制，产状与构造面的产状基本一致。归来庄金矿体呈脉状，走向与构造线走向一致；卓家庄金矿体呈筒状，产状与2条断裂交汇轴产状一致；磨坊沟、东大湾等层状矿体与层间破碎带产状一致，受层内裂隙构造控制，裂隙发育程度与金的富集程度正相关。

2 典型矿床剖析

2.1 铜井金铜矿床(矽卡岩型)

位于沂南县城以北6 km处；大地构造位置上处在鲁西隆起区内的马牧池凸起东缘，NNE向的鄌郚—葛沟断裂之西侧；矿区包括汞泉、山子涧、龙头旺和堆金山4个主要矿段(图2)。

图2 铜井金铜矿区地质图Fig.2 Geological sketch map of Tongjing Au-Cu mine(据文献[1]修改) C-g.崮山组； C-zh.张夏组； C-m.馒头组； C-z.朱砂 硐组； M.大理岩。1.中生代燕山晚期闪长岩； 2.燕山晚期闪长玢岩； 3.燕山晚期花岗岩； 4.矽 卡岩； 5.压扭性及压性断层

2.1.1 矿床地质特征

区内出露地层有震旦系土门群黄绿色页岩夹薄层灰岩；寒武系李官组、朱砂硐组、馒头组、张夏组和崮山组砂岩、页岩、灰岩；在鄌郚—葛沟断裂以东还出露有白垩系青山群八亩地组安山岩等。地层产状在铜井村以东倾向E或SE，倾角10°～20°；铜井村以西倾向W或SW，倾角15°～30°。整个矿区地层在铜井周围构成轴向近南北的穹窿状背斜构造，是由于铜井杂岩体侵入而致。朱砂硐组、馒头组和张夏组的石灰岩是成矿有利围岩(图2)。除铜井穹状背斜外，断裂构造十分发育，主要分为3组：①NW向断裂组，规模中等，走向300°～345°，倾向SW，倾角65°～90°。②NNE向断裂组，规模大，活动时间长，力学性质复杂，主要表现为压性和压扭性，走向100°～40°，倾向主要为NW，倾角62°～90°。这2组断裂均对铜井岩体有一定的控制作用，而后期活动又对矿体起到破坏作用。③近EW向断裂，活动时间晚，切割前2组断裂。

铜井杂岩体呈岩株状侵入于铜井穹状背斜的核部，其边部呈脉状分枝插入围岩，形成株脉联合体。铜井杂岩体侵入期次多，岩性及岩相变化复杂，主要为闪长岩类和闪长玢岩类，其中闪长玢岩与成矿关系最为密切(图2)。矿体主要赋存于背斜核部和株脉联合体的接触带中。

2.1.2 矿体特征及矿石特征

矿体均呈似层状扁豆体，产状受接触带控制，走向近南北，总体西倾，倾角15°～20°。矿体规模小，厚度一般为1 m左右，最厚4.41 m。矿石类型：含铜金磁铁矿矿石约占70%(面积分数)，含铜金矽卡岩矿石约占20%，含铜大理岩和含铜石英闪长玢岩矿石约占10%。矿石呈自形或半自形粒状结构、交代残余结构；块状、致密块状、条带状、细脉状、浸染状构造。金属矿物主要为磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、自然金，少量斑铜矿、镜铁矿、针铁矿；非金属矿物以石榴子石、透辉石、绿帘石为主，其次为石英、绿泥石、阳起石、方解石、透闪石及蛇纹石等。

围岩蚀变自岩体边缘向接触带及其外侧表现出明显的分带性，由岩体向外依次为内矽卡岩带、外矽卡岩带、大理岩及角岩化带。内矽卡岩带见于山子涧、汞泉等矿段(图3)，由矽卡岩化闪长岩或闪长玢岩组成，蚀变矿物主要由石榴子石、透辉石、绿帘石等组成，受岩体与地层接触带控制。外矽卡岩带分布广泛，每个矿段皆有分布，由石榴子石、透辉石、绿帘石、方解石等组成，呈似层状、透镜状产出，倾角平缓。在该带中富含铜金矿体，是区内主要赋矿部位。大理岩带见于各个矿段，主要由方解石组成，有少量铜钼矿体。角岩化带分布于铜井杂岩体周围，由透辉石角岩、石榴子石绿帘石角岩、黑云钠长角岩等组成，局部有铜矿体。

2.1.3 成矿作用分析

本次对铜井铜金矿石中的1个样品的方解石进行氢、氧、硫同位素测定，δ18O水为13.75‰，δD为-62.5‰，平衡温度为99℃，δ34S为-1.73‰(表1)。参考董树义等[19]及王永[20]的测试数据，其测试数据均落在岩浆水和变质水以外的区域，表明沂南铜井金铜矿床的成矿热液来源是多源的(图4)。作者倾向于成矿热液主要来自变质水，混有一定量的大气降水。

图3 山子涧矿段+70 m中段地质平面图Fig.3 Geological sketch map of Shanzijian Au-Cu mine at +70 m height(据文献[1]) C-zu.寒武纪朱砂硐组上灰岩段；C-zy.寒武纪朱砂 硐组余粮村页岩段；闪长玢岩； SK.矽卡岩。 1.灰岩；2.大理岩；3.含铜金矿体；4.断裂

前人对沂南铜井闪长玢岩岩体做过U-Pb年龄[8,21]和Sr-Nd同位素测试[8]。据李洪奎等[21]对铜井金矿矿石中的锆石U-Pb测试结果，谐和线年龄数值为(128.6±3.6)Ma，MSWD=0.89，推断铜井金矿的形成时代在128 Ma B.P.左右。据王永等[8]的研究结果，中生代闪长玢岩中锆石具有典型的岩浆锆石特征，U-Pb年龄为128～129 Ma，锆石εHf(t)值暗示岩浆来源于富集岩石圈地幔，但受到亏损地幔物质的混染。并且Sr、Nd以及Pb同位素比值特征显示其源区有陆壳物质参与，具有多端元混合特征[8]。沂南铜井岩体源区的多元性以及亏损地幔物质参与程度的逐渐增强，说明该地区中生代岩石圈减薄已达到最大，岩浆源区的差异也是该地区与胶东地区成矿性差异的主要原因之一[3]。

表1 沂南地区金矿石中相关矿物的氢、氧同位素组成Table 1 Hydrogen and oxygen isotopic compositions of gold ores and related rocks in Yinan region

本文样品由中国地质科学院矿产资源研究所稳定同位素实验室测试。

图4 沂南铜井及其他矿区金矿石中氢氧同位素组成Fig.4 Hydrogen and oxygen isotopic compositions in minerals from Tongjing and other Au-Cu mines (引用数据来自文献[19]和[20])

2.2 化马湾金矿床(绿岩带型)

2.2.1 矿床地质特征

图5 泰安市化马湾金矿床地质简图Fig.5 Simplified geological map showing the Huamawan gold district in Tai’an City(据文献[15]修改)Ar3l.泰山岩群柳杭组；Ar3s.泰山岩群山草峪组；Ar3γoXs.上港单元奥长花岗岩； Ar3γδoTw.望府山单元英云闪长岩。1.断层； 2.变质砾岩； 3.角砾岩带； 4.韧性剪切带； 5.金矿化带； 6.金矿体及编号

化马湾金矿床位于鲁西隆起中的新甫山凸起上。区内广泛出露新太古代泰山岩群山草峪组、柳杭组，新太古代阜平期片麻状黑云英云闪长岩(TTG岩系)。古生代寒武—奥陶纪地层主要分布在矿区北部(图5)。岩浆岩以新太古代—古元古代侵入岩为主；中生代燕山期二长质—正长质—闪长质浅成侵入岩多呈岩株、岩床及岩脉产出，与金、铜矿化关系密切[1,18]。大规模的韧性剪切活动与成矿密切相关，是绿岩型金矿的主成矿期[22]。区内韧性剪切带长11.4 km，宽200～350 m，走向330°，倾向NE(局部为SW)，多近直立，平面上呈波状延展。东侧为柳杭组，西侧为奥长花岗岩、英云闪长岩。在矿区内西南峪—李家庄段长5 km地段，变质变形强烈，金矿体(矿化体)赋存于韧性剪切带中心部位。带内主要由糜棱岩及糜棱岩化岩石组成，其岩性为白云石英片岩、二云石英片岩。脆性断裂主要为沂沭断裂带派生形成的一系列NW、NWW向断裂，其上又叠加了NE、NNE向构造，也是区内主要控矿构造之一，控制着燕山期侵入岩及金矿床的分布，为矿液的迁移和Au的沉淀聚集提供了有利空间。

2.2.2 矿体特征

矿体赋存于绿岩带NW向韧性剪切带中。矿体顶底板均为新太古代泰山岩群内的一套绿岩组合，已圈定5个矿体(图5)。

Ⅰ号矿体控制长度500 m，最大控制延深250 m。矿体南段出露地表，北段向NW侧伏，侧伏角>30°。

Ⅱ号矿体出露地表，控制长度100 m，最大控制延深87 m。矿体呈陡立的似层状，其产状变化与矿化带及围岩基本一致。矿体厚度在0.81～2.31 m，平均厚度1.42 m。

Ⅲ号矿体出露地表，平面呈“S”形展布。控制长度350 m，最大控制延深196 m。呈扁透镜状或陡立的似层状，在深部有分叉现象。矿体厚度在0.34～2.28 m，平均厚度1.00 m。

Ⅳ号矿体大部分出露于地表，北端隐伏于地下。矿体向NW侧伏，侧伏角为40°左右。矿体长400 m，最大控制延深250 m。一般为陡立的似层状，其产状变化与矿化带及围岩基本一致。

Ⅴ号矿体分布在金矿化带南段。矿体部分出露于地表，北端向NW侧伏，侧伏角30°左右。矿体为单层，呈尖灭再现的扁透镜体状，其产状变化与围岩基本一致，在倾向延伸上呈明显的舒缓波状。

2.2.3 成矿作用分析

新太古代早期(2.85～2.7 Ga B.P.)，在鲁西地区的海盆内，沿裂谷发生了大规模的超基性、基性火山喷溢，形成了雁翎关组的火山-沉积岩建造。随后海盆内快速接受了一套砂、泥质沉积，形成了山草峪组的沉积岩建造。随着又一次火山-沉积旋回的继续，形成了柳杭组的火山-沉积建造。伴随着整个火山沉积建造的过程，形成了最初始的金矿矿源层。

新太古代晚期-古元古代的区域变质作用使泰山岩群的火山-沉积岩系发生变质作用，伴随着区域变质、TTG岩系的侵入、韧性变形、推覆剪切等构造岩浆活动，矿源层中的金活化富集，形成了高金背景的金矿化带。古元古代鲁西大规模强烈的韧性剪切作用下，绿岩带及早期形成的TTG岩系产生韧性变形，使Au进一步活化，形成富含矿质的构造热液，在韧性剪切带的有利部位交代蚀变、富集成矿(图6)。

图6 化马湾金矿床成矿模式图Fig.6 Mineralization model of Huamawan gold deposit (引自文献[23])1.古陆壳；2.超镁铁质岩；3.镁铁质岩；4.镁铁质-安山质火山岩；5.长英质火山岩；6.硅铁质岩；7.太古宙TTG； 8.钾长质花岗岩； 9.海西期花岗岩；10.燕山期花岗岩；11.韧性剪切带；12.含金石英脉

燕山晚期鲁西地区岩浆活动范围较广，生成多种岩石系列和大量的杂岩体。此时由于沂沭断裂带及其次级断裂切割地壳至上地幔，引发了钙碱性的辉长质岩浆和壳源的花岗质岩浆活动，反映强烈伸展环境的地球动力学背景。该期岩浆作用与热液活动叠加于绿岩带金矿化之上，为进一步富集成矿提供了条件。鲁西绿岩带地区经历了元古代、中生代2期主要成矿作用的叠加，只是后期的叠加仅限于局部，因此限制了绿岩带矿床的规模。

3 控矿因素分析

对于岩浆期后热液型矿床，岩浆作用是主导因素，控矿构造是其空间展布形式。以岩体为中心的穹隆构造、2组或2组以上断裂交汇部位、地层间的裂隙构造、岩株与围岩的接触面，都是蚀变矿化明显的地段，是矿体赋存的有利部位。矽卡岩型金矿在空间分布上表现非常明显。而对于隐爆角砾岩型和潜火山热液石英脉型金矿，是在成岩作用后期，随着岩浆分异程度不断提高，含矿热液充填在已固结的侵入岩或喷出岩的母岩体内，随热液聚集、温压升高发生爆破，形成于构造角砾岩带中和裂隙处。

绿岩带型金矿的主导因素是区域变质作用。古元古代的区域变质作用和燕山期的伸展拉张环境是该类型矿床的成矿动力机制。古元古代岩浆侵入到泰山岩群变质基底岩系，形成了最初绿岩矿化带。燕山晚期的构造-岩浆-热液活动叠加于绿岩带金矿化之上，使金矿进一步蚀变、富集成矿。韧性剪切带，特别是韧性剪切带与燕山晚期脆性断裂叠加部位是赋矿有利地段。

4 找矿模型探讨

通过分析控矿因素和成矿机制，本文分别对这4种成矿类型进行归纳(图7)。

图7 沂沭断裂带地区找矿模型图Fig.7 Prospecting model of gold deposits in Yishu fault belt

a. 矽卡岩型：成矿时间为中生代燕山期，成矿作用为岩浆热液充填交代矽卡岩成矿，成矿地段位于闪长岩与寒武系灰岩的接触带。

b. 隐爆角砾岩型：成矿时间为燕山早期，成矿作用为次火山含矿热液充填交代作用，成矿部位受次火山岩体顶部隐爆角砾岩控制。

c. 潜火山热液石英脉型：成矿时间为燕山晚期，受燕山晚期闪长玢岩控制。

d. 绿岩带型：成矿时间较长，跨越古元古代至燕山晚期。成矿作用是古元古代大规模强烈的韧性剪切作用以及伸展拉张形成的压扭性构造，促使古元古代岩浆侵入到太古代沂水岩群、泰山岩群等变质基底，燕山晚期的构造-岩浆活动使Au进一步活化。成矿部位是韧性剪切带与燕山晚期脆性断裂叠加部位。

成矿系列是在一定的构造旋回阶段，在一定的地质构造单元，在一定的成矿作用下，形成的一组具有成因联系的矿床组合自然体[24]。作者以成矿系列理论为指导，在分析控矿因素和成矿机制的基础上，探讨时间和空间的成矿因素及因果关系，归纳了岩浆期后热液型和绿岩带型金矿床的找矿模式(图7)。

5 结 论

沂沭断裂带及其西侧主要有2种金矿类型，岩浆期后热液型和绿岩带型。该地区绿岩带所处位置构造活动剧烈，成矿环境相对开放，不利于矿体保存，因此限制了绿岩带型金矿的规模，只能形成小型金矿床和矿化点。岩浆期后热液型金矿在成矿物质来源方面直接由杂岩体从地幔带来，成矿物质、成矿热液充足，成矿动力较强，得以形成一系列大中型金矿床。该地区分布有几十处次火山杂岩体，在很多杂岩体中找到了金矿床，其余杂岩体也发现了金矿化。因而该地区找矿的重点为寻找与燕山期侵入杂岩体有关的火山热液型金矿床。

区域找矿方向有:①燕山期浅成次火山侵入杂岩体分布区，即5个侵入杂岩体岩带区；②火山机构和爆破角砾岩筒；③断裂构造交汇部位；④闪长玢岩、煌斑岩及花岗斑岩类密集区，脉岩多与侵入岩体和金矿有不同程度的成因联系，往往与金矿相伴而生；⑤化探异常与金矿吻合性好，当地质标志与化探异常相对应时，往往会有金矿化存在，是寻找金矿的有利部位。

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Analysis of typical metallogenic types and mineralization of gold deposits in the Yishu fault belt, Shandong, China

WANG Qiaoyun1, HAO Xingzhong1,2, LI Xiuzhang1, NI Zhenping1, ZHU Decheng1

1.ShandongInstituteofGeologicalSurvey,Jinan250013,China;2.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China

Metallogenic types and gold mineralization along the middle part of Yishu fault belt are studied so as to provide more theoretical basis and prospecting clues for gold exploration in this area. Two types of gold deposits occur in the study area, including post magmatic hydrothermal type and greenstone belt type. The former can be subdivided into the contact metasomatic type, cryptoexplosion breccia type and submarine volcano hydrothermal quartz vein type respectively. The Tongjing gold-copper deposit and Huamawan gold deposit are selected as a typical representative of the post magmatic hydrothermal type and greenstone belt type to study their geological features, orebody characters and mineralization. It shows that magmatism is the dominant factor to control the formation of post magmatic hydrothermal type deposits and the ore-controlling structures determine spatial distribution of ore. Regional metamorphism is the leading factor in gold mineralization to the greenstone belt type. The prospecting direction for future work is to find volcano hydrothermal gold deposit related to intrusive complex of Yanshan period, and volcano intrusive complex, explosion breccia and fault intersections are the key to exploration targets.

post-magma hydrothermal type; greenstone belt gold deposits; ore-controlling factors; mineralization

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.01.14

1671-9727(2017)01-0120-09

2014-10-30。

山东省地质勘查项目(鲁勘字2007-09)。

王巧云(1980-),女,博士,高级工程师,从事矿床地质学研究, E-mail:wangqiaoyun11000@hotmail.com。

P618.51

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