山东沂源金星头金矿成矿地质条件及成矿潜力分析

范振华

(山东省第一地质矿产勘查院，山东省富铁矿勘查技术开发工程实验室，山东 济南 250100)

0 引言

金星头金矿区位于山东省淄博市沂源县西里镇西南，是鲁西重要的金、银、铜、铁多金属矿产地之一。金星头矿区最早于20世纪50—60年代作为铁矿点被发现，华北地质局231队、山东省地质厅808队、山东省冶金地质勘探公司第一勘探队先后对其勘查后，认为铁矿找矿希望不大。1969—1970年，山东省冶金地质勘探公司第一勘探队在金星头岩体内外接触带上发现了金铁共生、银铜伴生的多金属矿床，并划分金星、苏家上峪、尖固顶、北山四个矿化地段。1986—1987年，沂源县黄金公司在苏家上峪矿段施工的3个钻孔中见金、铜矿(化)体。1986—1990年，冶金部第四勘探队对苏家上峪矿段进行了普查和详查，共探明Ⅰ，Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅲ1，Ⅲ2，Ⅳ1，Ⅳ2，Ⅴ1，Ⅴ2九个矿体，求得C+D级金储量570kg(1)冶金工业部山东地质勘查局四队，山东省沂源县金星头地区金矿区苏家上峪矿段详查地质报告，1990年。。2014年，山东省第一地质矿产勘查院开展沂源县裕华地区金矿资源调查，对苏家上峪矿段Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅳ1，Ⅳ2，Ⅴ1五个金矿体重新进行了块段划分及资源量估算，估算金(333+333D)金属量119kg，平均品位5.00×10-6，并划分金星头、桑树峪两个成矿预测区(2)山东省第一地质矿产勘查院，山东省沂源县裕华地区金矿资源调查报告，2014年。。总结以往地质勘查工作，金星头地区地质勘查主要集中在苏家上峪矿段，勘探深度多在300m以内，总体工作程度较低，深部及外围找矿工作不足。

该文在总结金星头地区成矿地质条件基础上，对矿床地质特征和成矿物质来源进行分析，并类比鲁西地区部分与中生代岩浆热液有关的系列金矿床的成矿地质背景，从成矿系统角度探讨金星头地区成矿潜力，提出找矿建议。

1 区域成矿地质条件

金星头金矿大地构造位置位于郯庐断裂中段西侧，鲁西隆起区(Ⅱ)—鲁中隆起(Ⅲ)—马牧池-沂源断隆(Ⅳ)，其地层分区属于华北地层区鲁西地层分区。

1.1 地层

金星头地区出露有新太古代泰山岩群，古生代寒武纪长清群、九龙群以及新生代第四纪地层(图1)。区内泰山岩群地表出露较少，主要分布于金星村西南和西北侧的傲徕山序列酸性岩体中，呈捕掳体状零星出露，由雁翎关组和山草峪组组成。区内寒武纪地层自下而上为朱砂洞组、馒头组、张夏组、崮山组及炒米店组，岩性多为浅海相细碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造，区内赋矿层位主要是寒武纪馒头组灰岩，其次是朱砂洞组含燧石结核灰岩。

1.2 构造

区内NW向丁家庄断裂、金星头断裂及NE向辛庄北-朱家峪断裂，构成区域基本构造格架(图1)。金星头断裂为区内最大断裂，属于沂沭断裂带旁侧扇状构造的放射性断裂，断裂性质为张性—张扭性，推测其受构造演化及区域应力变化影响，经过多次挤压和拉张，最终形成的张性开放环境，该环境不利于金元素等矿质元素沉淀富集，断裂带内目前尚未发现有Au矿化，但该断裂可能与深部岩浆房相沟通，为岩浆活动提供了良好的通道。

1—第四系；2—炒米店组；3—崮山组；4—张夏组；5—馒头组；6—朱砂洞组；7—傲徕山序列二长花岗岩；8—新太古代泰山岩群；9—沂南序列铜汉庄单元石英闪长玢岩；10—沂南序列靳家桥单元角闪闪长玢岩(柳光峪岩体)；11—沂南序列东明生单元辉石闪长岩(金星头岩体)；12—金伯利岩；13—辉长岩脉；14—角度不整合界线；15—地质界线；16—断裂；17—推测断裂；18—金星头研究区；19—金矿点位置名称图1 沂源金星头地区区域地质略图

1.3 岩浆岩

金星头地区岩浆活动可分为2期：一是新太古代岩浆活动，主要形成傲徕山序列中酸性岩，主要呈岩基状分布于金星头西北、西南侧；二是中生代岩浆活动，形成以沂南序列为主的闪长质杂岩体(表1)，多呈小岩株状分布于金星头、桑树峪、社庄及石拉一带(图1)。目前查明与金多金属矿成矿密切相关的金星头岩体属于沂南序列东明生单元，是燕山晚期岩浆活动的产物[1-3]。

2 矿床地质特征及物质来源

2.1 岩体地质特征

金星头地区与成矿有关岩体主要是位于金星头断裂以北的金星头岩体(东明生单元)，为多期次侵入的闪长岩类杂岩体，脉动侵入特征明显(图2a)，岩相变化呈渐变关系，由中心相向边缘相可见含橄榄石黑云母辉长岩(图2b)—含黑云母辉石闪长岩(图2c)—中细粒黑云母闪长岩(图2d)，边缘相多具似斑状结构。

表1 金星头地区侵入岩岩石谱系单位

柳光峪岩体(靳家桥单元)位于金星头断裂以南，局部沿金星头断裂直接侵位(图1)，总体呈岩床或大岩株侵位于寒武纪地层之下(图3a)，岩性为闪长玢岩，斑晶为斜长石、角闪石，基质细粒结晶结构(图3b)，其岩相变化主要体现在斑晶矿物成分上，自西北向西南方向，斑晶由长柱状角闪石为主渐变为板状斜长石为主。该岩体与围岩接触带附近蚀变发育，但矿化情况较差，与金成矿关系较弱。

图2 金星头杂岩体(东明生单元)野外及镜下照片

图3 柳光峪杂岩体(靳家桥单元)野外及镜下照片

2.2 矿体地质特征

区内已发现的金矿(化)体据矿体形态可分为3种类型：一是呈层状、似层状或长透镜状矿体，局部膨大呈囊状(图4Ⅳ号矿体)，多见于岩体与寒武纪馒头组接触带附近，或寒武系与基底岩石不整合面附近(图4Ⅷ号矿体)，是目前发现的主要矿体类型，产状与围岩接近，具有明显层控特点，多为接触交代成因；二是脉状、网脉状矿体，多分布于岩体顶部内接触带碎裂状蚀变闪长(玢)岩中，含矿热液沿裂隙充填交代，形成网脉状矿体；三是呈扁豆状、透镜状矿体，多沿捕掳体边部或沿地层层间破碎及裂隙分布(图4Ⅸ号矿体)。

1—馒头组；2—雁翎关组；3—矽卡岩；4—沂南序列东明生单元辉石闪长岩；5—石英闪长岩脉；6—矿体；7—推测变质岩基底界线图4 沂源金星头地区苏家上峪矿段8勘探线地质剖面图

矿体受构造控制明显，区内控矿构造主要有侵入接触构造、断裂构造、捕虏体构造、不整合面构造及硅钙岩性界面构造等，其中，金星头地区硅钙岩性界面发育[4-5]，是区内重要控矿因素，要引起重视，主要有2种：一是不纯碳酸盐岩地层与早期角闪闪长玢岩脉形成的岩性界面(图5)；二是寒武系内部碳酸盐岩与碎屑岩岩性界面，以及碳酸盐岩与其所夹硅质结核接触面。

a—角闪闪长玢岩捕虏体成岩时代早于金星头岩体，推测为铜石序列；b—早期角闪闪长玢岩与馒头组不纯灰岩形成硅钙界面，气水热液沿其贯入并发生矽卡岩化热液蚀变图5 寒武纪馒头组与早期角闪闪长玢岩脉形成的硅钙界面

2.3 蚀变矿化

金星头地区围岩蚀变主要有矽卡岩化、硅化、大理岩化、角岩化及碳酸岩化等，矽卡岩化和硅化是区内主要矿化蚀变，硅化常伴随矽卡岩化发育，大理岩化、角岩化为区内热液接触变质产物。矿化有黄铁矿化、黄铜矿化、斑铜矿化等金属硫化物矿化，以及磁铁矿化、镜铁矿化、孔雀石化、蓝铜矿化、褐铁矿化等金属氧化物矿化，区内金矿成矿与铜矿化关系密切，Au,Cu元素在成矿元素聚类分析谱系图中良好的相关性也印证这一观点[6]。

2.4 成矿模式

金星头所处的鲁西地区在早白垩世处于相对稳定的板内环境，壳幔混合重融程度低[7-10]，大量地幔熔融岩浆形成大量碱性—钙碱性侵入杂岩体，结合前人对鲁西地区金矿硫、铅同位素和氢氧、碳氧同位素，以及流体包裹体研究结果分析[11-14]，金星头地区金矿与鲁西地区其他热液型金矿矿质来源相似，以幔源为主，金有可能来源于碱性岩体深部同源岩浆及其分异作用，其携带的上地幔含矿流体活化萃取泰山岩群中Au,Ag,Cu等元素，并与大气降水形成新的富含挥发份的成矿热液，当其运移至岩体顶部时，因减压沸腾或交代作用发生成矿作用[10,13]；或沿不整合面、层间破碎及硅钙岩性界面等贯入发生接触交代成矿作用(图6)。

平面：1—沂南序列靳家桥单元闪长玢岩；2—沂南序列东明生单元辉石闪长岩；3—寒武纪不纯碳酸盐岩；4—中基性岩脉；5—矽卡岩；6—矿体地表露头；7—断裂；8—大理岩化；9—角岩化。剖面：10—闪长玢岩；11—辉石闪长岩；12—闪长岩；13—太古代基底岩石；14—白云岩；15—灰岩；16—大理岩；17—泥页岩；18—角岩；19—断层；20—不整合界面；21—矿体图6 沂源金星头地区成矿模式略图

3 成矿潜力与赋矿部位探讨

3.1 成矿潜力分析

3.1.1 区域成矿地质背景对比

将金星头金矿与鲁西地区的归来庄、铜井、金厂、磨坊沟、铁铜沟、三岔河等金多金属矿床成矿地质背景进行类比(表2)[13-19]，发现上述矿床矿化类型各异，有蚀变斑岩型、矽卡岩型、爆破角砾岩型及碳酸盐岩微细侵染型等，但它们大地构造背景相似，均产于鲁中隆起的次级构造，成矿地质条件、赋矿层位及矿质来源等有诸多相似之处，其空间分布亦与岩体侵位具明显相关性[20]，同属于中生代岩浆热液有关的成矿系统。

3.1.2 研究区成矿潜力分析

结合前人资料分析及实地勘查，笔者认为金星头地区成矿地质条件较好，具有一定的找矿潜力。

(1)研究区西北侧北山一带：紧邻北山西侧的金家山矿区勘查矿种以铅、锌为主(3)山东省地质调查院，山东省沂源县金家山地区金及多金属矿普查报告，2011年。，共生金、银。铅、锌元素在热液矿床成矿元素中属于中、低温成矿元素，其在矽卡岩型矿床中多偏离主接触带[21-22]，根据元素地球化学运移及垂向分布特点，北山一带可能为金星头岩体西北边缘，向西会更加远离接触带，因此下一步应加强深部勘查，寻找岩体与寒武系接触边界，从而寻找隐伏矿体。金星头地区北部辛庄及金家山一带寒武纪朱砂洞组底部的白云岩、白云质灰岩中发现的层状金、银矿化，指示了该区寒武纪碳酸盐岩微细浸染型金矿(磨坊沟式金矿)存在的可能性[17,23]。同时，鲁西沂南矿区太古宇和新元古界之间不整合面及其上覆的新元古代地层中金矿体的发现[14,24]，为金星头地区深部找矿提供了重要的指示意义。

表2 金星头金矿与鲁西地区部分金矿床成矿地质背景对比

据于学峰等，2001年[15]、2018年[14]；胡芳芳等，2010年[13]；马明等，2018年[16]；徐金芳等，2000[17]；张英梅等，2018年[18]；冯启伟，2017[19]。

(2)研究区东北侧尖崮顶至东侧苏家上峪一带：踏勘过程中，在苏家上峪一带发现金星头岩体顶部存在类似金家山地区发现的爆破角砾岩(图7)，角砾岩性包括闪长玢岩、泥灰岩等，角砾间具有一定拼合型，绿帘石化、硅化、黄铁矿化蚀变发育，类比金星头南侧的蒙阴丁家庄地区、沂水高庄铜多金属矿等地发现的角砾岩型矿化及其地质特征[25-26]，认为金星头地区也可能存在爆破角砾岩型矿化。另外，尖崮顶—苏家上峪东侧山体盖层较厚，各类岩性硅钙界面发育，常伴随多层“层控”蚀变矿化，是层控矽卡岩型矿化发育的有利部位。

(3)金星—苏家上峪以南，金星头断裂以北区域：该区域发育大量闪长岩脉，顺层或与地层呈小角度相交侵入，其与地层接触带附近形成多层矽卡岩化蚀变矿化带，可见黄铁矿等金属硫化物呈浸染状分布。

图7 金家山及金星头苏家上峪爆破角砾岩照片

3.2 赋矿部位探讨

根据区内矿化分布情况，该文以金星头断裂为界，探讨该区可能存在的赋矿部位。

3.2.1 金星头断裂以北区域

该区是找矿重点区域，要加强有利控矿构造研究，围绕金星头岩体开展系统勘查工作，寻找爆破角砾岩型—岩浆热液型—接触交代型—碳酸盐岩微细浸染型多种矿化类型。

(1)金星头地区北山、尖崮顶至苏家上峪一带岩体顶部及接触带附近发现的角砾岩，为该区寻找爆破角砾岩型、岩浆热液型金矿化提供证据。

(2)区内地层捕虏体是矽卡岩型金矿化的发育部位；两类硅钙岩性界面以寒武系内部碳酸盐岩与碎屑岩岩性界面成矿为主。

(3)金星头地区新太古代基底与上覆寒武纪长清群之间的角度不整合面是重要的导矿赋矿空间，寒武纪朱砂洞组底部的白云岩、白云质灰岩也是寻找“磨坊沟式”金矿的有利层位。

3.2.2 金星头断裂以南区域

该区域矿化信息较弱，以桑树峪附近的汞矿化点为重点，进一步查明多组控矿构造的性质与期次，加强就矿找矿工作。

4 结论

(1)金星头地区以往地质工作勘查程度不足，通过成矿地质背景、地质特征分析，及区域矿床类比，认为该区成矿地质条件较好，其深部和外围具有一定成矿潜力。

(2)以成矿系统理论为指导，围绕金星头岩体对深部及外围展开系统勘查，寻找爆破角砾岩型—岩浆热液型—接触交代型—碳酸盐岩微细浸染型等多种类型矿化。加强捕虏体、硅钙岩性界面、角度不整合面等主要控矿构造研究，在金星头断裂以北区域寻找有利赋矿部位。

(3)金星头地区铜金多金属矿成矿与该区中生代岩体侵入密切相关，查明区内岩体与金星头断裂的空间分布和成岩成矿关系，将对金星头及临区深部找矿有重要指导意义。