“三位一体”找矿预测理论在山东省七宝山矿集区的应用

李双飞

(山东省第八地质矿产勘查院，山东地矿局有色金属矿找矿与资源评价重点实验室，山东 日照 276826)

0 引言

山东省五莲七宝山矿集区已发现钓鱼台硫铁矿、金线头金铜矿、七宝山多金属矿3个大中型矿床，自2008年发现七宝山铜及多金属矿以来，多个勘查单位多次在该地区采用多种方法开展找矿勘查工作，均无重大进展。本次研究利用中国地质调查局叶天竺结合危机矿山深部找矿总结出的“三位一体”找矿预测方法[1-2]，通过对典型矿床的成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志的研究，叠加了物化探特征等找矿标志，构建了综合找矿预测模型，开展了少量工程验证，新发现具有找矿意义的隐爆角砾岩带。

1 矿集区地质背景

矿集区位于沂沭断裂带之昌邑-大店断裂东侧，胶南隆起西北，胶莱盆地西南缘。由于中生代太平洋板块向西俯冲，区域上NNE向沂沭断裂带与NE向五莲-青岛深大断裂活动，区内构造、岩浆活动发育，引发了七宝山火山机构的形成与发展(图1)，火山机构东西长约3km，南北宽约2.6km，呈椭圆形，发育次火山杂岩体，有明显的环状和放射状断裂，为金铜矿及多金属矿的赋存提供了地质前提[3]。

矿集区经历了长期发展演化及沂沭断裂带、五莲-荣成断裂带、近岸断裂带等深大断裂多期活动的切割改造，致使区内构造形态复杂，基底构造线主要由片麻理、韧性变形带及变质表壳岩的展布方向所体现，断裂构造则反映在构造破裂面及其所夹持的构造岩展布特征。区内各地质单元的分布及主干构造线的展布总体呈现出一种以沂沭断裂带为主干的树枝状几何格局[4-5]。

1—第四系；2—青山群后夼组凝灰岩；3—青山群方格庄组粗安岩；4—青山群八亩地组安山质集块角砾岩；5—大盛群田家楼组粉砂岩；6—大盛群马朗沟组复成分砾岩；7—莱阳群曲格庄组砂岩；8—石英闪长玢岩；9—安山玢岩；10—角闪安山玢岩；11—闪长岩；12—角闪闪长岩；13—粗安斑岩；14—闪长玢岩；15—构造蚀变带；16—断裂；17—推测断裂；18—地质界线；19—不整合界线；20—地层产状；21—钓鱼台硫铁矿；22—金线头金铜矿；23—七宝山多金属矿；24—研究区位置图1 七宝山矿集区大地构造位置图(据彭永和，2018修编)

2 典型矿床研究

选择七宝山金线头金铜矿(图2)和七宝山多金属矿做为典型矿床进行研究。根据前人资料及研究成果[6-13]，确定矿床的“三位一体”及物化探找矿标志，构建综合找矿预测模型。

1—第四系；2—安山玢岩；3—角闪安山玢岩；4—闪长岩；5—石英闪长玢岩；6—金线头金铜矿；7—地质界线；8—金铜矿体；9—断裂；10—隐爆角砾岩筒界线；11—钾化界线；12—绢英岩化界线；13—青磐岩化界线；14—采坑图2 金线头金铜矿矿区地质简图(据刘洪举，2013修编)

2.1 成矿地质体

金铜矿产出于隐爆角砾岩筒内，矿体产出位置在空间上与石英闪长玢岩关系密切，且石英闪长玢岩相对于矿区其他类型岩浆岩明显更富Au[14-18]，中生代燕山期中酸性的岩体——石英闪长玢岩等为矿床提供了重要的物质来源，确定成矿地质体为石英闪长玢岩。

石英闪长玢岩为晚期偏酸性的岩浆，多呈小岩株产出，部分地段以岩枝、岩墙产出，发育气孔状构造，气孔中充填结晶不完整黄铁矿。

2.2 成矿构造与成矿结构面特征

金线头金铜矿床、七宝山多金属矿床的成矿构造属陆相火山岩-次火山岩-隐爆角砾岩成矿构造系统，是由中生代盆地边缘早期形成的火山机构、次火山岩杂岩体、断裂、中生代层状火山岩及隐爆角砾岩岩体等岩石构造组成[19-23]。隐爆角砾岩筒(体)、原生断裂是重要的成矿构造体。

成矿结构面主要是火山系统下的原生断裂、次生断裂、火山机构、隐爆角砾岩筒、次火山岩岩体接触带等。

2.3 成矿作用标志特征

2.3.1 矿体特征

七宝山次火山杂岩体构成一个大型椭圆形的环形构造，矿(化)体赋存于隐爆角砾岩筒内，为含金铜网脉状矿化带。矿化带在平面上呈南宽北窄的椭圆状，在剖面上为一不规则的筒状，向SE侧伏，侧伏角在60°～70°之间。矿体形态以似层状、薄板状为主。局部膨大成透镜状、扁豆状、纺锤状等(图3,表2)。矿体形态复杂，沿走向及倾向具有明显的分支复合、尖灭再现现象。

2.3.2 蚀变特征

成矿前蚀变以青磐岩化、次生石英岩化为主，成矿主阶段以硅化、钾化、绢英岩化、黄铁绢英岩化、碳酸盐化、石膏化为主。

金铜矿床的围岩蚀变具有明显的空间分带，在水平方向上，以隐爆角砾岩筒为中心向外缘依次为硅化、钾化→(黄铁)绢英岩化→青磐岩化→泥化(高岭土化)蚀变分带；矿体具有明显的垂直分带现象，上部富金，下部富铜。成矿物质主要赋存在胶结物中，金属矿物主要有镜铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、辉铜矿、磁黄铁矿等，脉石矿物以石英和菱铁矿为主，还有白云石、重晶石等，其中硫化物和镜铁矿是该矿床的主要载金矿物。

2.3.3 物化探异常特征

1∶5万航空磁测资料显示，矿床对应的磁力高达峰值，峰值2300nT，磁力高异常反映了多期次中偏基性—中性—中酸性杂岩体，四周磁力低反映了低磁性沉积岩。

七宝山地区1∶5万水系沉积物测量显示，次火山岩分布区异常元素组合较多，主要为:铜、铅、锌、金、银、钼、铁等，均具有明显的浓度分带及浓集中心。

2.3.4 成矿流体特征

金线头金铜矿流体包裹体主要由4种类型：水溶液—富液包裹体、富气包裹体、气液包裹体、特大不规则气液包裹体。测温结果显示，主要区间为120～290℃,说明该矿床为浅成中—低温热液矿床[7]。

2.3.5 稳定同位素特征

(1)硫同位素：金线头金铜矿主成矿期黄铁矿和黄铜矿，其δ34S值范围是(4.53～5.41)×10-3，显示流体来源于岩浆[8]。

(2)铅同位素：张连营对金线头金铜矿矿石中及矿区主要的赋矿围岩进行了铅同位素测定，矿区矿石中硫化物与火山—侵入杂岩具有相似的铅同位素组成，属于幔源为主的壳幔混合来源[9]。

2.3.6 成矿时代

区内的金铜矿、铜及多金属矿主要形成于早白垩世青山群八亩地组大规模火山活动时期。前人对七宝山地区及胶莱盆地的火山岩做过大量的同位素年龄测试[10-12]，青山群八亩地组形成时间大致在108～124Ma之间，区内金铜矿成矿年龄应在120Ma左右。

3 “三位一体”找矿预测模型

综合典型矿床“三位一体”要素特征认为，成矿地质体为次火山岩体，成矿构造为隐爆角砾岩筒和火山机构中的原生断裂，成矿结构面为隐爆角砾岩筒、原生断裂及层凝灰岩与次火山岩岩性界面。成矿作用特征标志：隐爆角砾岩+镜铁矿+硅化+黄铁矿及构造蚀变岩+锰矿化+铁帽。该区矿床属陆相火山热液型矿床，根据以上研究，结合典型矿床的地物化遥特征，笔者建立了七宝山陆相火山热液型矿床找矿预测要素(表2)，进一步构建了该区综合找矿预测地质模型(图3)。

4 找矿预测

根据综合找矿预测地质模型，火山机构与矿床的形成有直接关系，七宝山火山机构内发育次火山杂岩体，且构造发育；航磁资料显示该区为高磁异常区，幅值600～1200nT；遥感资料确定该区异常明显；前人化探资料化探显示该区处于Au，Cu，Ag，As，Pb，Zn，Sb，Bi，Mo，Hg十元素组合异常区，各元素异常强度大，套合程度高，前人化探资料在该区圈定了化探综合异常。综上所述，确定了七宝山火山机构为找矿靶区(图4)。

通过查证，在七宝山找矿靶区中南部发现隐爆角砾岩带一条(图5)，近EW走向，角砾岩主要发育镜铁矿、黄铁矿、黄铜矿、铅锌矿化，蚀变主要为硅化、钾化、碳酸盐化、绢云母化，镜铁矿化等以胶结物沿角砾边缘充填，铜铅矿体呈脉状赋存矿隐爆角砾岩带中。经钻探揭露，发现深部含矿隐爆角砾岩，估算求得(334)铜矿石量327万t，金属量1.47万t；(334)铅矿石量309万t，金属量1.39万t。

1—第四系；2—青山群；3—角闪闪长岩；4—安山玢岩；5—角闪安山玢岩；6—角闪闪长玢岩；7—石英闪长玢岩；8—次生石英岩；9—构造碎裂岩；10—七宝山多金属矿矿体；11—金线头金铜矿；12—隐爆角砾岩带；13—地质界线；14—断裂；15—化探异常；16—航磁异常；17—遥感异常及编号；18—找矿靶区图4 七宝山找矿靶区图

a—地表隐爆角砾岩；b—铜铅矿石；c—隐爆角砾岩岩心；d—隐爆角砾岩素描图；e—隐爆角砾岩岩心；f—隐爆角砾岩素描图图5 隐爆角砾岩特征

5 结论

(1)依据“三位一体”找矿预测理论，通过研究典型矿床金线头金铜矿，确定了典型矿床的成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志及物化遥特征，建立了七宝山地区陆相火山热液型矿床综合找矿预测地质模型。

(2)根据综合找矿预测模型，确定了七宝山找矿靶区，通过预测有利地段，指导勘查工程布设，新发现含矿隐爆角砾岩带一条，达到矿产地规模，通过继续勘查，有望扩大矿体资源量。本次研究结果及实践证明“三位一体”找矿预测理论找矿效果显著，在矿产勘查工作中具有现实的指导意义。