胶西北招远南隐伏构造活动序次：地球物理启示

2021-01-18孟银生张瑞忠李瑞红王文国1

金属矿山 2020年12期

孟银生张瑞忠李瑞红王文国1

（1.国家现代地质勘查工程技术研究中心，河北廊坊 065000；2.招金矿业股份有限公司，山东招远 265400；3.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000）

胶东半岛面积约占我国国土面积的0.3%，其黄金资源储产量在我国占有重要地位，国内黄金总产量的1/4左右出自此处［1-2］。招平断裂带位于半岛西北部，在百余千米的断裂带内发现金矿（点）床20余处，探明金矿资源储量达1 500余吨［2］，是半岛内规模最大的金矿带。招平断裂带中段招远至道头镇区段处的地表多为新生代地层覆盖，金矿资源探明储量较带内其余区段明显偏低，其原因尚不清楚。本研究在总结断裂带内金矿地质勘查和理论研究成果［1-5］的基础上，分析了金成矿带内构造和岩矿体的地质地球物理特征，从不同尺度分析了构造、岩体及其相互关系，并通过可控源音频大地电磁探测和验证钻孔，为招远南—道头镇隐伏金矿体控矿地质体研究提供证据支撑。

1 地质背景

胶东半岛大地构造位于华北克拉通东南缘，西界为郯庐断裂带，东临太平洋板块，主体由胶北地体和苏鲁超高压变质带北段两个构造单元［1，6-7］组成。前者由胶北隆起和胶莱盆地组成，出露地层由老到新依次为太古宇胶东群、元古宇荆山群和粉子山群以及中生界侏罗系、白垩系地层［6-8］。

胶北隆起西北部主要构造有EW向构造带、NNE—NE向断裂带及NW向断裂带［1，7］。燕山晚期发育的NNE向与NE向压扭性断裂为郯庐断裂带的次级断裂，是胶东西北部金矿主要的导矿、容矿构造［6，9-14］，大致以35 km左右间隔平行展布了三山岛断裂带、焦家断裂带和招平断裂带3条构造带。

招平断裂带南起平度，向北经招远向NE延伸，穿过蓬莱市伸入海底。断裂破碎带长100余千米、宽度为40～400 m，断裂带以西分布中生代壳源玲珑型黑云母花岗岩，以东为壳幔混源的胶东群和荆山群变质岩，断裂带在招远市以北展布于花岗岩体中［8，15］。断裂主体走向 NE30°～50°，倾向东，倾角为 30°～50°，由浅往深逐渐变缓［1-2，5-6］。断裂带内广泛分布有受早期深大断裂控制的中生代侵入岩，包含晚侏罗世玲珑花岗岩、早白垩世中期郭家岭花岗岩和早白垩世晚期的艾山花岗岩［1，4，16-17］。侏罗纪玲珑花岗岩主要由黑云母花岗岩和二长花岗岩构成，来源于新太古代上地壳部分熔融［18］。早白垩世郭家岭花岗岩主要由斑状花岗闪长岩组成，来源于地幔软流圈和地壳拆沉榴辉岩上涌形成的岩浆混染［18］。未变形的早白垩世晚期艾山花岗岩，主要出露在胶东半岛东部，由地壳—地幔混合碱性花岗岩类组成［19］。

2 隐伏构造和岩体地球物理特征

2.1 隐伏岩体与区域构造关系

胶西北地区 1∶20万区域布格重力异常［1，20-21］显示招远市西南、平度市以北地区存在以郭家店为中心的局部圈闭负重力异常，大体走向NE，围绕在该圈闭负异常周围的重力正负转换带对应有NE向招平断裂带和NW向岩性接触带。郭家店花岗岩体东侧为胶东群变质岩体，北侧为玲珑花岗岩体。

走向NW的岩性接触带大体呈现为沿栖霞南—招远南—焦家南的相对低重力异常带（图1）。招平断裂带走向在招远南由NNE向转为NE向，对应的NNE—NE向重力值梯度带在相应位置与NW向低重力异常带交叉。近EW向低重力异常带为构造转换带，招平断裂带在招远以南和以北的金矿床（体）在控矿要素上可能存在较大差异。

近EW向低重力异常带南北两侧分别为郭家店岩体和玲珑花岗岩体，在招远南被招平断裂带穿插。近EW向相对低重力异常带作为栖霞—招远—焦家以北的花岗岩体的南部边界，控制了花岗岩体的分布范围，时序上低重力异常带早于花岗岩体。招平断裂在招远市以北展布于花岗岩体内，说明招远以北玲珑花岗岩体早于招平断裂。玲珑花岗岩体和近EW向构造带均对招平断裂的形成和演化具有控制作用。由布格重力异常资料可划分4期构造活动形迹：近EW向低密度带→玲珑花岗岩体→招平断裂带→郭家店岩体。

招远南至道头镇为贫矿区段［1-2］，焦家断裂带在焦家南约15 km也是贫矿区段，二者连线落在低密度带内。低密度异常带是否与贫矿有关有待进一步开展地质勘查和金成矿理论研究。本研究在分析可控源音频大地电磁探测资料的基础上，从地球物理勘查角度分析招远南至道头镇区段的贫矿原因，以期支撑相应金成矿理论和找矿预测研究。

2.2 岩、矿石物性特征

招平断裂带中南段产出的金矿床类型以破碎带蚀变岩型为主，石英脉型次之。金矿石中金属矿物以黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿为主，非金属矿物以石英、绢云母、钾长石、斜长石和方解石为主。金矿物以银金矿和自然金为主，含少量金银矿，主要以可见金的形式充填于黄铁矿和石英裂隙中，见少量晶隙金和包体金［1，14，22］。成矿元素为 Au-Ag（-Cu-Pb-Zn），呈现出中—低温蚀变矿化组合特征，热液蚀变主要为黄铁矿化、硅化、钾长石化、绢云母化和碳酸盐化。按矿石矿物组合、结构构造、蚀变破碎程度等因素，矿石可分为（黄铁）绢英岩化糜棱岩型、黄铁绢英岩化碎裂岩型、细脉（浸染）状或网脉状石英黄铁矿化蚀变花岗（碎裂）岩型和多金属硫化物蚀变碎裂岩型4类。矿石结构主要为晶粒状结构，次为压碎结构、填隙结构、交代结构、乳浊状结构及包含结构等。矿石构造以浸染状及细脉状构造为主，斑点状、网脉状、交错状构造次之［1，5，23］。

招平断裂带内不同地质体的电性差异较为显著［21-22，24-27］（图 2），电阻率高者主要为中粒二长花岗岩，中低电阻率主要为胶东群地层中各类岩石和碎裂岩、角闪岩等。金矿石本身呈高阻，但是其赋存位置为各种碎裂岩和断层泥等低阻环境，因此其地球物理找矿标志是低阻背景中的局部高阻［21-22］。

3 数据来源和处理

3.1 可控源音频大地电磁测量原理

电性源CSAMT测量系统分为发射和接收两部分，发射端是在距离接收端5～10 km范围内布设一条与测线平行的接地导线（与测线间距1 km），对地下供以某一频率f的交变电流。接收端是在研究区布设一定点距的接收器，沿测线测量相应频率的电场分量Ex和磁场分量Hy。本研究根据下式计算地下半空间的卡尼亚电阻率［28］：

依据勘探电磁理论，在均匀介质中平面电磁波的能量随着传播距离的增加呈指数衰减。电磁波能量衰减至1/e时的距离即为趋肤深度δ：

式中，ρ为背景电阻率，（Ω·m）；f为发射频率，Hz。

勘探大地电磁法中定义电磁波能量衰减50%的距离为勘探深度D，即：

地质构造的背景电阻率一定时，频率增高则相应勘探深度随之减小；反之，勘探深度增大。因而可以改变电磁发射信号的频率来勘探分析地下不同深度的地质构造电性特征［28］。

3.2 观测系统和数据处理

本研究在招远南至道头镇区段中间位置布设了两条电性源CSAMT测量剖面（图3）。北侧的L11测线长 3.00 km，点距 50 m，走向116°54′12″，收发距为6.30 km，南侧的L12测线长2.90 km，点距50 m，走向117°12′05″，收发距为6.00 km。共用发射源分为两段（A1B1长1.20 km，A2B2长0.90 km），发射频率范围为0.8～9 600 Hz。

测量工作中检查点4个，占总测点数量的3.33%，少量测点数据受高压输电线干扰，经校正后所有数据均能够用于反演解释。针对研究区段无探明规模金矿床的问题，根据岩矿石地球物理性质差异，分析区域重力异常特征，对CSAMT数据进行了二维约束反演处理。

4 结果与讨论

为进一步查清研究区隐伏低密度带与招平断裂带的关系，本研究对可控源音频大地电磁探测资料进行处理、解释和推断，以分析研究区构造和岩体的空间关系。

CSAMT探测线L11、L12（图4）显示招远南至道头镇的隐伏低密度带与招平断裂主次级断裂连通。L11线2 600～3 000点间（最浅至-250 m）可见较大规模的隐伏低阻岩体。L12线2 800～2 900点之间（最浅至-330 m）见隐伏低阻岩体。L11线2 500～3 000点之间底侵岩体南延是“有根”的，隐伏岩体生成于招平断裂之后，形态和位置受招平断裂控制。在CSAMT剖面L12线1 400点西南400 m处施工的钻孔验证表明：349～905 m为金矿化相关地质体，表明从L11线向L12线方向隐伏岩体的影响逐渐减弱，矿化体埋深也逐渐增大［29］。钻孔验证情况与地球物理探测结果和矿体预测结果吻合，NE向招平断裂和EW向基底构造的交汇部位是金矿体产出的有利空间。

因研究区金矿体受控于构造［1-2，5，13，30-32］，根据上述分析，推断招平断裂带上盘可能存在一系列类似于招远南近EW向岩体底侵形成的隐伏花岗岩体（如毕郭岩体、郭家岭岩体等），岩体形成于招平断裂主金成矿作用结束之后。底侵岩体在研究区内由北东向南西沿招平断裂次级断裂运移，高温高压的环境熔离了熔点较低的金元素，在一定程度上破坏了前期形成的金矿体，使金元素迁移富集到岩体周边及其与招平断裂交汇处，导致后生成的花岗岩低密度带内金资源贫化。隐伏构造活动序次为：近EW向低密度带→玲珑岩体→招平断裂→郭家店岩体→近EW向低密度带活化。需做进一步的构造分析、年代研究，从金成矿理论高度认识招平断裂中段相对贫矿的原因。