胶东莱州新立金矿床深部三山岛断裂物化探异常特征及找矿靶区预测

2021-06-18杜利明胡创业付世兴梅贞华

地质与勘探 2021年3期

杜利明，胡创业，付世兴，梅贞华，王璐，陈琦，冯娜

(1.中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，山东济南 250101；2.深部探测综合地球物理技术工程试验室，山东济南 250101)

0 引言

三山岛断裂带是胶东重要的控矿断裂，自三山岛北部海域至仓上地区的多个金矿床受其控制。近年来，该地区取得了重大找矿突破，部分学者对其构造-岩浆岩背景、成矿特征、控矿规律等进行了研究(赵冬冬等，2013；宋明春等，2015；宋英昕等，2017；王金辉等，2017；刘日富等，2019；张军进等，2020)，认为三山岛金矿带存在阶梯式成矿规律，纵向上呈“S”型或“反S”型的张裂处为成矿提供了有利空间，走向上南部与北部成矿地质条件有差异；侏罗-白垩纪岩浆活动为成矿提供有利条件，矿床为多阶段热液叠加。综合物探(曹春国等，2012；王洪军等，2020；王巧云等，2020)、三维建模(毛先成等，2020)等方法技术的应用，对该区找矿方向、靶区预测提供了参考依据。流体包裹体特征研究(周国发等，2008)认为矿石形成于中-低温、低盐度、低密度、酸碱性不均、以氟化物、氯化物和硫化物为成矿物质载体的还原性流体，并指出三山岛金矿成矿深度为2.5～5 km，深部仍有找矿潜力。研究区位于三山岛金矿新立矿床的深部，近年来的地质勘查成果表明，三山岛断裂延伸至本区，局部赋存金矿体。CSAMT方法是一种较成熟的方法(底青云等，2004；汤井田等，2015)，由于其利用人工场源，抗干扰能力强，并可通过近场校正(栾晓东等，2018)、条件约束(黄理善等，2015)等技术手段对数据进行反演，增加了探测深度和精度。钻孔原生晕作为地球化学方法之一，在金属矿勘查中应用广泛，前人对钻孔原生晕的组分分带及圈定异常方法进行了系统研究(王文华和严汝珍，1988；严汝珍和王文华，1989)，近年来该方法在铅锌矿、铜矿、多金属矿的勘查中取得良好的应用效果(白勇，2013；邓龙林等，2018；刘宇曦等，2018；郜周全等，2020)。

本次研究综合运用钻孔原生晕及构造叠加晕理论及分析方法(李惠和张文华，1999；李惠等，2012,2019)，结合CSAMT测深方法对控矿空间位置探测结果的综合分析，为该区深部找矿预测提供证据。

1 研究区概况

研究区位于山东省莱州市区北22 km，行政区划隶属莱州市三山岛特别工业区。平均海拔2～3 m，地形低平，西部有城港公路通过，交通方便。

研究区位于三山岛-仓上断裂东侧，新立金矿床深部。区内地层分布简单(图1)，主要为第四系(Qh)。构造以断裂为主，主要为三山岛-仓上断裂(F1)。该断裂带沿走向、倾向呈舒缓波状延展，总体走向为38°～62°，倾向南东，倾角33°～67°。断裂带以灰白—灰黑色断层泥为标志的主裂面连续发育，厚0.05～0.5 m，主裂面上下发育有50～200 m宽的破碎带。东北端走向为38°～45°，控制了三山岛金矿床的展布，在新立矿床范围内逐渐转为50°～62°，控制了新立金矿床的空间分布。沿主断面稳定分布的断层泥对深部上升的成矿热液起到阻隔富集作用，因而金矿的主矿体一般产于主断面以下(刘日富和蔡小宁，2008；杨奎锋等，2015)。

图1 胶东莱州区域地质图(a)和新立矿区地质图(b)

经钻孔揭露，区内岩浆岩主要为新太古代五台-阜平期马连庄序列栾家寨单元(Ar3νMl),呈岩基大面积侵入，岩性为中细粒变辉长岩(斜长角闪岩)。中生代燕山早期玲珑序列崔召单元(J3ηγLc)，主要分布于三山岛～仓上断裂下盘，岩性为弱片麻状中粒二长花岗岩，蚀变带即发育于马连庄序列与玲珑序列接触带内带的弱片麻状中粒二长花岗岩中，带内构造岩发育、蚀变强烈。

2 地球物理特征

2.1 岩石物性特征

本区蚀变带位于马连庄序列与玲珑序列接触带内带的弱片麻状中粒二长花岗岩内，矿体主要赋存在三山岛断裂下盘。以主裂面为界，上盘构造岩依次为花岗质碎裂岩、碎裂状花岗岩；下盘依次为断层泥、糜棱岩、碎裂岩、绢英岩，绢英岩化、硅化、绢云母化碎裂岩等。其中碎裂岩带和碎裂状花岗岩带呈连续带状展布，其它破碎岩带呈不连续带状展布。

岩石物性显示(表1)，区内高阻类岩石主要为玲珑序列的二长花岗岩，其电阻率平均值一般在2970 Ω·m以上；其次为蚀变花岗岩及碎裂花岗岩，其电阻率平均值一般为829～1450 Ω·m；电阻率最低为新太古代马连庄序列斜长角闪岩，电阻率平均值534 Ω·m。蚀变带在电阻率断面图上整体显示为电阻率梯级带，由于蚀变带本身岩石破碎、充水，导电性增加，电阻率进一步降低，和围岩的物性差异增大，有利于推断和圈定蚀变带位置。

表1 岩石电性参数①

2.2 电性异常特征

区内0勘探线钻孔控制蚀变带最深接近2000 m，作为典型剖面进行研究(图2)。蚀变带浅部地面建筑密布，无法开展物探工作，根据实际情况自ZK638沿160°方向施测CSAMT测深。经过静态效应校正、过渡区校正、已知钻孔约束，进行反演计算，获得电阻率断面图。结果显示，三山岛断裂构造蚀变带整体位于800～1600 Ω·m电阻率梯级带内，其上部为斜长角闪岩低阻体，下部为二长花岗岩高阻体。异常沿倾向呈缓-陡交替的波状形态，ZK7～ZK10控制的矿体即位于构造由缓变陡再变缓的位置，符合三山岛断裂带控矿规律。据此特征和电阻率断面，推断深部2000～2500 m部位，蚀变带由缓变陡，是良好的找矿靶区(图2)。

图2 新立金矿0勘探线地质物探综合剖面图

3 原生晕地球化学特征

3.1 指示元素浓度分带特征

指示元素是作为找矿线索的化学元素，与矿床矿物共生组合关系密切，不同矿床的指示元素不同。三山岛金矿的指示元素包括 Au、As、Sb、Bi、Hg、Co、Mo、Ni、Cu、Pb、Zn、Ba、Mn、Ag、B等15种元素(李惠等，2010；禹斌等，2010；王振军等，2013)，不同地段的指示作用略有差异。本次研究采集7个钻孔原生晕化探样品，采样间距10 m(蚀变带加密至5 m)，共采集样品718件，测试分析了以上15种元素，统计了背景值和标准离差，按照Xb+2S计算并适当取整确定异常下限Ca，指示元素的浓度分带按照Ca≤外带≤2×Ca≤中带≤4×Ca<内带的标准进行划分(表2)。根据元素分析结果和分带标准绘制指示元素分带图(图3)，显示该区Au元素浓度分带特征明显，内、中、外带齐全，As、Sb、Bi元素具有外带、内带异常，Cu、Zn、Mn、Co、Ni元素在该地段指示作用不明显。最佳指示元素组合为As、Sb、Hg、B、Ba、Au、Ag、Pb、Bi、Mo。其中Ba元素在前人研究三山岛金矿构造叠加晕中未提及。但是Ba作为碱土金属中活泼的元素，在浸染状金矿床中起到很好的指示作用(王小春，1992)，作为本次研究的参考。

图3 新立金矿0勘探线指示元素异常分布图

表2 指示元素浓度分带

由于采样方法不同，本次分带指标和构造原生晕的分带有一定差别，例如大多数元素的中、内带反映不明显，但整体反映了元素的客观分布规律，运用构造叠加晕理论，为深部找矿靶区预测提供依据。

3.2 指示元素轴向分带及叠加晕特征

根据三(山岛)-仓(上)断裂带金矿床深部盲矿预测的构造叠加晕模型(李惠等，2010)，三山岛金矿原生晕指示元素中，前缘晕特征指示元素组合为As、Sb、Hg、B，近矿晕特征指示元素组合为Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾晕特征指示元素组合为Bi、Mo、Mn、Co，原生晕轴向分带序列(由上→下)为Hg-Sb-As-B→Cu-Ag-Au-Pb-Zn→Bi-Co-(W)-Mn-Mo-(V)-Ni。根据本次钻孔原生晕地球化学特征，参考前人研究成果，综合该地段的地质因素等，确定本区原生晕前缘晕特征指示元素为As、Sb、Hg、B、Ba，近矿晕特征指示元素组合为Au、Ag、Pb，尾晕特征指示元素组合为Bi、Mo，据此绘制新立金矿0勘探线蚀变带深部叠加晕模型图(图4)。

模型图显示，近矿晕包围已控制矿体，且向深部有变宽的趋势。前缘晕分为上下两个，其中-1200 m以上的前缘晕规模较大，推断为已控制矿体的前缘晕。下部的前缘晕位于已控制矿体的中下部，深部有变宽的趋势。按照三山岛金矿构造原生晕特征，不同期次成矿均有前缘晕、近矿晕和尾晕，存在多种形式的叠加结构。深部的前缘晕出现在已知矿体的中下、尾部，呈现反分带特征，是盲矿体前缘晕叠加结果，指示深部存在盲矿体。尾晕出现在已知矿体尾部，规模较小，且与深部前缘晕共存，构成前、尾晕共存的特征，指示深部存在盲矿体(图4)。

图4 新立金矿0勘探线深部蚀变带叠加晕模型

4 找矿靶区预测

上述地球物理异常特征和钻孔原生晕分带特征，指示深部仍有盲矿体。已知新立矿区0勘探线地质剖面显示，三山岛断裂蚀变带延伸至本区，倾向上呈现了波动特征，在倾角变化部位赋存矿体，符合三山岛断裂控矿规律。据CSAMT反演电阻率断面，蚀变带向深部仍有延伸，规模大，且存在电阻率梯度带倾角的波动现象，推测2000～3000 m深度的断裂蚀变带内存在成矿有利部位。钻孔原生晕的分带特征显示，已知0勘探线深部800～2000 m范围内，存在多期次成矿原生晕叠加现象，一是近矿晕Au元素异常明显，尾晕元素Mn、Co、Ni元素不发育，是深部盲矿体前缘晕叠加结果；二是在已知矿体尾部，尾晕和前晕共存，符合前、尾晕共存特征；三是深部的前缘晕As-Sb-Hg-B-Ba出现在已知矿体的中下部和尾部，呈反分带特征。上述原生晕轴向分带及叠加特征，指示深部存在盲矿体。从地球物理、地球化学的角度综合分析，参考三山岛断裂带的控矿规律和成矿模式，预测在该区深部2000～3000 m深度，蚀变带内存在盲矿体，确定为找矿靶区(图2、图4)。