胶西北断裂构造蚀变分带及其铲式分布特征

吕承训，霍庆龙，唐占信，范 潇，汤 磊，许亚青，袁月蕾

(1.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；2.中国地质大学(北京)，北京 100083；3.河北省众联能源环保科技有限公司，河北 石家庄 050011；4.山东招金集团有限公司，山东 招远 265400；5.云冈石窟研究院，山西 大同 037007；6.贵州省煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心，贵州 贵阳 550001；7.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101)

0 引 言

胶东金矿集中分布于胶东西北部，金矿成矿带受区域大型断裂控制。区域上的典型控矿断裂包括：三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂和牟乳断裂等。区内沿断裂带发育一系列大中型金矿床。前人研究[1-10]发现，以断裂为中心的蚀变岩带根据蚀变类型可以分为断层泥、硅化带、黄铁绢英岩带、强钾化花岗岩带、弱钾化花岗岩带和未蚀变花岗岩带，在对它们的分布规模开展了初步研究，并通过构造变形蚀变岩带的多层次地质填图证实：胶东地区控矿断裂蚀变带的宽度不仅仅是以往认为的几十米宽，而是几百米，甚至超过千米，蚀变的规模和强度控制了成矿作用[11]。前人根据构造蚀变带的岩相分布特征在胶东区域使用找矿新方法获得了找矿突破[5]。胶东区域的成矿构造蚀变带的分布与区域断裂构造密切相关[12-14]，因此总结区域内断裂构造的展布形态规律，可以更好地为深部预测和找矿服务[15-16]。本文以此为研究基础，依靠实地观测、采样与室内测试分析，结合矿山已有的地质、地球物理、地球化学和钻探资料，分析胶东区域断裂构造的形态学特征，总结研究区域断裂构造形态对金矿深部赋存规律的影响及其研究意义。

1 区域地质构造和背景

胶东地区的主要控矿构造为郯庐断裂带，受构造活动和岩浆活化的影响，研究区内岩浆岩分布与断裂展布特征密切相关(图1)。胶东主要金矿的控矿断裂带大部分位于郯庐断裂带东部，这些次生的控矿断裂构造自西向东分别为：三山岛—仓上断裂带、新城—焦家断裂带、北截—灵山沟断裂带、招远—平度断裂带和牟平—即墨断裂带。上述4条次生断裂带的展布方向和相互间距大致相同，为区域热液活动提供了通道，也为热液蚀变成矿提供了良好的地质环境和成矿空间[17]。

图1 胶东西北地区区域构造和断裂蚀变分布略图(据吕承训[19]，2012)Fig.1 Geological map of Jiaodong peninsula and the location of faults and gold deposits (adapted from LÜ Chengxun [19],2012)1.印支期花岗岩；2.玲珑型似片麻状黑云母花岗岩；3.栾家河—伟德山型中粗粒二长花岗岩；4.郭家岭型似斑状花岗闪长岩；5.崂山—艾山花岗岩；6.胶东主要构造断裂带位置；7.矿床分布及取样位置(图中圆形图例位置表示蚀变岩型金矿床，方形图例位置表示石英脉型金矿床)；8.推断断裂

胶东地区在中生代时期的岩浆热液活动程度高，在地质历史进程中曾出现多期次大规模的热液侵入事件。岩浆热液活动的早期产物为壳源重熔花岗岩，晚期以深源花岗岩为主，构成区域“岩浆核杂岩隆起-拆离带”构造，断裂分布在隆起区的边部[16]。

胶东区域构造特征也显示了中生代陆内“岩浆核杂岩隆起-拆离断裂带”的构造特色[18]，既为区域成矿提供了动力和物质来源，也为断裂蚀变带控矿研究奠定了地质基础。胶东地区典型的拆离断裂带沿着断裂北北东方向分布，受深部岩浆杂岩核隆起-拆离带的控制。构造带的倾向表现北西和南东的明显变化，三山岛—仓上断裂带倾向南东、新城—焦家断裂带倾向北西、招远—平度断裂带倾向南东和牟平—即墨断裂带倾向北西。

2 区域蚀变矿化带的铲式断裂构造特征

2.1 焦家断裂带的蚀变分带和构造地质特征

焦家金矿田作为胶东地区典型的蚀变岩型金矿带受焦家断裂带控制，其中代表性金矿床包括了焦家、新城等大型金矿(图2)[20]。焦家金矿是焦家式金矿床的命名地，该矿床的地质特征很有代表性，五个主要工业矿体均产在焦家扭压破碎带绢英质蚀变岩带中[21]。焦家断裂带宽50～200 m ，平均走向NE 40°,倾向NW ，倾角30°～45°。绢英质蚀变岩由交代重熔花岗岩及胶东群变质岩在脆-韧性剪切带中经热液蚀变作用而成。焦家金矿矿体产状与区域内的控矿断裂相近。矿体厚度从数米到数十米不等，矿体展布长度逾千米，整体延深超过1 000 m以上。矿体的形态多呈脉状或透镜状，矿体赋存位置主要位于控矿主断裂面下盘的黄铁绢英质碎裂岩带中。金矿矿化元素的富集程度与围岩的蚀变程度呈正相关。矿体的整体金品位平均值较低，但是含矿范围和金元素富集程度的变化系数小。根据焦家金矿矿区地质资料和实地观测，控矿断裂构造的倾角平缓，平均40°左右；根据矿区中段图和钻孔资料可知矿体存在沿走向倾向发生膨胀、收缩和局部分支复合的现象，矿体产状有向SW侧伏的现象，侧伏角在70°左右。焦家金矿的矿体受断裂构造展布形态的控制，呈现出“上陡下缓”的铲状形态。

图2 焦家断裂蚀变带分带示意图Fig.2 Sketch map of alteration zone along the Jiaojia fault1.第四系沉积物；2.胶东岩群；3.玲珑型花岗岩；4.郭家岭型花岗岩；5.强钾化花岗岩；6.弱钾化花岗岩；7.断裂；8.蚀变带界线；9.金矿床

2.1.1 焦家断裂的蚀变分带特征

区域断裂的成矿作用结合矿化、蚀变和构造岩的特点加以研究。开展区域断裂的构造变形蚀变分带性研究。实测构造变形蚀变岩相剖面，例如望儿山—金华山西的剖面，剖面直线长度约为1 300 m(图3)。本文将控矿主断裂面下盘的围岩划分为四个蚀变带：(1)绢英岩化蚀变带；(2)强钾化蚀变带；(3)弱钾化蚀变带；(4)未蚀变带。

图3 望儿山—金华山构造蚀变带实测剖面图Fig.3 Measured geologic profile of the Wangershan-Jinhuashan structural alteration zone 1.玲珑似片麻状花岗岩；2.黄铁绢英岩化花岗岩；3.强钾化花岗岩；4.弱钾化花岗岩；5.石英脉；6.断层及其产状

绢英岩化蚀变带：该蚀变分带发育于主断裂面附近，受热液蚀变影响最为明显，多呈强烈的绢英岩化，同时伴随石英脉网脉状穿插。该蚀变带的宽度为50～80 m，其中以灰绿色绢英岩为主；石英脉多呈白色-灰白色，宽度为10～20 cm。蚀变带中岩石呈块状构造，碎裂状结构，不含暗色矿物。

强钾化蚀变带：该蚀变带的赋存位置与绢英岩化蚀变带相比距离主控矿断裂稍远。焦家金矿中的强钾化蚀变带宽度为500～600 m，整体呈深红-肉红色，具有明显的红色斑晶特征。该蚀变带中岩石主要为强钾化花岗岩，岩石多呈肉红色，块状构造，变余花岗结构，主要矿物包含钾长石、斜长石、石英和绢云母，不含暗色矿物。

弱钾化蚀变带：弱钾化蚀变带与强钾化蚀变带的主要区别在于暗色矿物在岩石中的含量，蚀变程度较强钾化蚀变带低。该蚀变带在焦家金矿中的赋存位置较强化蚀变带更加远离主要控矿断裂，宽度为300～400 m，具有微弱的钾化现象，具有明显的暗色矿化特征。该蚀变带中的岩石主要呈灰白-灰黑色，具有明显的肉红色钾长石斑晶。岩石呈块状构造，斑状花岗结构，内部含有钾长石、斜长石、石英和黑云母。

未蚀变带：该分带中以胶东地区广泛发育的黑云母花岗岩为主，岩石呈块状构造，花岗结构，颜色为灰白色，脉岩与其似片麻理的产状方向相近。

2.1.2 焦家断裂带的地质特征和空间展布形态

焦家主断裂的倾角比较平缓，而次级断裂相对陡立。焦家断裂带显示为脆韧性多期活动的构造，是控制焦家金矿田最重要的NNE向断裂构造带[10]。作为焦家矿田的Ⅰ级控矿构造，焦家断裂带倾角比较平缓，而Ⅱ级控矿断裂，例如望儿山断裂和灵山沟—北截断裂，倾角相对陡立(表1)。

表1 焦家金矿田北北东—北东向断裂主要地质特征Table 1 Geological features of NNE-NE-trending faults in the Jiaojia orefield

焦家铲状断裂蚀变带由浅部向深部逐渐变宽。通过对矿区地质资料和已有钻孔数据的研究发现，焦家金矿的主要控矿断裂构造具有明显上陡下缓的深部延伸形态，呈铲式分布特征。矿体如图4所示，受断裂构造控制，同样具有上陡下缓的展布形态，以-200 m为分界点，-200 m以上产状较陡，倾角在40°～70°之间，-200 m以下产状较缓，倾角在20°～30°之间。矿体在-400 m以上主要发育于玲珑花岗岩与变辉长岩的接触带，在-400 m以下主要发育在花岗岩岩体中。上述两种金矿发育部位的张性和张扭性小型次生断裂发育，产状与主要控矿断裂近似，但倾向相反，同时倾角陡立。主要控矿断裂控制金矿整体形态，次生断裂控制金矿在岩体中的分布。

图4 焦家金矿64号勘探线断裂蚀变带剖面图Fig.4 Profile of faulting and alteration zone for Exploration Line No.64 in the Jiaojia gold deposit1.胶东岩群；2.绢英岩化蚀变岩；3.强钾长石化蚀变岩；4.弱钾长石化蚀变岩；5.似片麻状黑云母花岗岩；6.焦家断裂；7.岩体界线；8.钻孔位置

根据钻孔数据，对蚀变分带在不同深度的横向宽度进行统计发现，各蚀变分带的横向宽度由浅到深均呈现逐渐增加的趋势，包括了弱钾长石化蚀变带的整体宽度也逐渐增加，在-400 m深度蚀变宽度最宽1 500 m。

2.2 招平断裂带的蚀变分带和构造地质特征

除了焦家断裂带，招平断裂带，即招远—平度断裂带也是胶东地区重要的成矿带，其全长超过130 km，沿断裂带分布了夏店、大尹格庄和曹家洼等典型金矿床(图5)。

2.2.1 招平断裂带的构造变形岩相和蚀变分带特征特征

该研究区的主要金矿通过利用构造变形岩相填图取得区域找矿突破。前人在该区域开展90 km2构造变形岩相填图[5]，圈定了花园、郭家埠和后瞳村3个预测区，后经招金集团、河东金矿、大尹格庄金矿和武警黄金部队等单位详细勘查，在花园预测区探明了5个大型和超大型蚀变岩型金矿床。构造变形蚀变岩分带填图为找矿空白区成为储量100多吨的金矿田做出了重大贡献[5]。

表2 焦家金矿铲式断裂蚀变分带特征Table 2 Alteration characteristics of listric faults in the Jiaojia gold deposit

招平断裂蚀变带中构造蚀变岩相的相关研究表明，主控矿断裂带的下盘花岗岩岩体和上盘变质岩接触带是重要成矿区位，沿南北方向延伸。构造蚀变带主要存在于下盘。沿断裂构造延展，岩石变形程度有较大差异，南部断裂带中的岩石多呈韧性变形，同时断裂带宽度较大；而断裂北部的岩石则多呈脆性变形。该断裂带上的构造变形程度变化指示断裂带中的岩石经历了从早期韧性，脆韧性到晚期脆性变形的整个构造过程。在构造运动的过程中，断裂构造岩可以划分为：断层泥、糜棱岩带、构造角砾岩带、碎裂岩带等。上述这些构造岩在受到构造作用的同时，也受到成矿热液的蚀变作用影响，围岩蚀变程度和断裂之间的距离有关，距离断裂越近蚀变程度越高。招平断裂带的围岩蚀变类型与焦家断裂类似，包括了：绢英岩化蚀变带、强钾长石化蚀变带、弱钾长石化蚀变带和未蚀变花岗岩带(图5)。

图5 招平断裂带简图Fig.5 Sketch map of the Zhaoping fault zone1.第四系；2.燕山期花岗闪长岩；3.燕山期黑云母花岗岩；4.粉子山群和胶东群的老变质岩；5.压扭性断裂；6.压性断裂；7.张扭性断裂；8.各矿山位置(小、中、大型矿山)

2.2.2 招平断裂带的地质特征和空间展布形态

招平断裂带的宽度差异较大，断裂南端宽约5 km，断裂北端宽约15 km。前人研究认为断裂北部由5条走向相近的次级断裂组合而成，包括了凤仪店断裂、栾家河断裂、大秦家断裂、玲珑断裂和老云头顶断裂。

从空间展布角度上看，招平断裂带呈现较为明显的铲状形态(图6)。平面空间上，招平断裂走向近NE 40°，倾向SE，倾角45°±10°。断裂带在构造运动中的延伸过程受到岩石地层等多方面地质因素影响，因此断裂的走向自北向南不是完全一致的。招平断裂带北部的走向在NE至NNE向30°～60°之间，随着断裂向南延伸逐渐接近NS向，到勾山水库以南断裂走向变为NE向45°左右。断裂整体平面形态自北向南形成类似“S”形的构造展布形式。

图6 招平断裂带构造蚀变带实测剖面Fig.6 Measured profile of structural alteration zone of the Zhaoping fault1.胶东群斜长交闪片麻岩；2.玲珑型似片麻状黑云母花岗岩；3.栾家河型粗粒二长花岗岩；4.绢英岩；5.似片麻理；6.伟晶岩脉；7.强钾化花岗岩；8.弱钾化花岗岩；9.构造角砾岩；10.断裂；11.代表性节理位置及产状

纵向空间上，根据井下实际测量结果和已有钻孔、矿体的资料分析，发现了招平断裂带的铲式空间展布特征。以台上金矿、夏店金矿和大尹格庄金矿等受到招平断裂带控制的金矿床为例，其纵向剖面均呈现出控矿主断裂倾角“上陡下缓”的深部产状变化特征，展布形态类似“铲”或“勺”状。该类断裂构造的纵向空间分布特点是靠近地表处倾角较大，同时倾角随断裂向深部延伸而逐渐平缓。以台上金矿为例，控矿断裂在地表至-300 m标高的部分倾角为45°，在-300 m以下区位逐渐变缓到20°～30°(图7)。

图7 台上金矿21勘探线剖面示意图Fig.7 Sketch profile of Exploration Line No.21 in the Tai-shang gold deposit1.矿体；2.断裂面；3钻孔编号

同样的铲式断裂构造特征在大尹格庄金矿同样存在。以该金矿的76勘探线剖面为例，控矿主断裂在地表到-450 m标高处倾角保持在50°左右，超过-400 m以下的区位，断裂倾角由50°变为32°左右(图8)。

图8 大尹格庄76勘探线剖面示意图Fig.8 Sketch profile of Exploration Line No.76 in the Dayingezhuang gold deposit1.矿体分布；2.断裂面

夏甸金矿的铲式断裂构造如图9所示。根据该金矿7号矿体的剖面示意图，夏甸金矿的矿体在-1 200～-1 600 m标高处，产状倾角由40°变缓至7°左右，倾角随深度增加直至水平(图9)。

图9 夏甸金矿7号矿体剖面示意图Fig.9 Sketch profile of Orebody No.7 in the Xiadian gold deposit1.断裂面；2.矿体；3.控制钻孔

招平断裂带作为夏甸金矿的主要控矿构造，其铲式断裂的形态特征如下：断裂北部的破头青断裂两组共轭节理产状分别为215°∠35°和160°∠39°；断裂中部区域的曹家洼金矿中断裂产状为135°∠29°；断裂经过夏甸断裂上盘向SE方向滑动，深部倾角变缓。招平断裂在深部变缓形成铲式形态的主要因素，可能与区域内岩浆热液活动形成的岩浆岩体和老变质岩之间的接触带不同岩性物理化学性质差异的影响有关[22]。

根据招平断裂带的空间分布特征和几何形态，可以看出招平断裂带与焦家断裂带的形态相近，呈现出明显“浅部产状陡,深部产状缓”的“S”形铲状形态(图10)。断裂的铲状展布形态对于断裂带上分布的金矿矿体深部赋存区位有直接控制作用。

图10 招平拆离断裂带几何特征示意图Fig.10 Schematic diagram showing the geometric characteristics of the Zhaoping detachment fault zone1.主拆离-滑脱断裂带(韧性剪切带)；2.上盘变质岩；3.下盘岩浆岩杂岩体；4.主要矿床或地名

3 结 论

本研究以焦家断裂带和招平断裂带为例，通过长期的资料收集和实地观测，分析胶东西北部滑脱断裂带的空间分布特点，并开展构造断裂蚀变岩分带填图工作和构造分析，获得以下认识：

(1)胶东区域的典型控矿断裂，以焦家断裂和招平断裂为例，产状呈现出：走向NE 20°～40°，倾向SE，倾角35°～55°的特征。主断裂由多组次级断裂构造组成，并在断裂形成后受到区域构造运动的错断作用。胶东区域典型断裂带的走向并不是稳定不变的，而是在平面空间上构成类似“S”形的构造形式，这也反映出控矿断裂构造带由次生断裂复合并叠加的特点。

(2)胶东区域断裂构造带中的岩石构造变形和蚀变作用相伴发育，野外观察显示为构造变形蚀变岩相。构造蚀变岩的构造变形程度和蚀变程度与区域金元素富集程度均呈正相关关系。依据构造变形蚀变岩相进行地质填图，是胶东金矿找矿过程中的重要地质学方法。

(3)从垂向空间的剖面上看，胶东焦家断裂和招平断裂的深部变化显示明显铲式构造特征，即断裂“浅部产状陡,深部产状缓”。两个典型断裂在浅部的倾角在65°左右，深部倾角明显变缓在25°～30°，整体空间展布形态显示为“铲式”拆离-滑脱断裂的特征。

(4)铲式断裂构造是在区域构造的影响下，断裂在上盘下滑运动、区域应力变化过程中应力松弛阶段的构造运动产物。铲式断裂为胶东区域热液成矿提供了热液通道、蚀变环境和成矿空间，并在断裂形成后期受到区域构造运动影响，进而呈现铲式展布形态。铲式断裂构造不仅控制了区域构造岩相和热液蚀变岩相的分布，还控制了胶东浅部矿体和深部第二富集带的形成过程，为区域深部找矿提供了重要佐证。