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  • CN 62-1112/TF 
  • ISSN 1005-2518 
  • 创刊于1988年
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黄金科学技术, 2018, 26(4): 396-405 doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2018.04.396

胶东西北部重要金成矿断裂带特征

肖风利,1, 曾庆栋,2,3,4, 马凤山2,3,4, 王昭坤1, 孙之夫5, 孙宗峰5

1 山东黄金集团有限公司,山东 济南 250101

2 中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京 100029

3 中国科学院地球科学研究院,北京 100029

4 中国科学院大学地球科学学院,北京 100049

5 山东黄金地质勘查有限公司,山东 莱州 261400

Features of Major Gold Metallogenic Fracture Belt in Northwestern Jiaodong

XIAO Fengli,1, ZENG Qingdong,2,3,4, MA Fengshan2,3,4, WANG Zhaokun1, SUN Zhifu5, SUN Zongfeng5

1 Shandong Gold Group Co.,Ltd.,Jinan 250000,Shandong,China

2 Key Laboratory of Mineral Resources,Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China

3 Institutions of Earth Science,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China

4 College of Earth Sciences,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

5 Shandong Gold Geology and Mineral Exploration Co.,Ltd.,Laizhou 261400,Shandong,China

收稿日期: 2018-04-17   修回日期: 2018-05-25  

基金资助: 国家重点研发计划项目“华北克拉通成矿系统的深部过程与成矿机理” .  2016YFC0600100
山东黄金集团有限公司科研(深钻)项目“胶东金矿集区超深部综合地质研究与资源预测”

Received: 2018-04-17   Revised: 2018-05-25  

作者简介 About authors

肖风利(1968-),男,山东新泰人,高级工程师,从事金属成矿与找矿研究工作xiaofl@sd-gold.com , E-mail:xiaofl@sd-gold.com

曾庆栋(1964-),男,山东青州人,研究员,从事内生金属成矿作用与找矿预测研究工作zengqingdong@mail.iggcas.ac.cn , E-mail:zengqingdong@mail.iggcas.ac.cn

摘要

胶东地区已累计探明金资源储量超过4 500t,成为世界级重要的金矿集区之一。该地区发育蚀变岩型、石英脉型和层间破碎带型金矿,受区域主干断裂、次级断裂及盆地边滑动断裂的控制,其中蚀变岩型金矿是区内最重要的金矿类型。胶东西北部已发现的超大型金矿均受胶西北三山岛、焦家和招平3条主干断裂的控制,3条主干断裂控制的金矿资源量已超过3 300t。这3条主干断裂阶段活动明显:早阶段发生韧性剪切变形作用,形成韧性剪切带,由糜棱岩和糜棱岩化岩石组成;中阶段发生脆性变形作用,形成碎裂岩(化)带;晚阶段为挤压变形,形成断层泥。金矿成矿与中期脆性变形密切相关,金矿化赋存于主干断裂带中碎裂(角砾)岩带发育部位。研究表明,3条主干断裂深部仍具有巨大的找矿潜力。

关键词: 胶东西北部 ; 蚀变岩型金矿 ; 超大型 ; 金矿集区 ; 三山岛断裂 ; 焦家断裂 ; 招平断裂 ; 构造叠加

Abstract

Over 4 500 tons of gold reserves have been proved in Jiaodong area,and Jiaodong area has become one of the important world-class gold cluster areas. Altered rock type,quartz vein type and interlayer fracture zone type gold ores are the major gold ore type in Jiaodong area,these gold ores are controlled by major regional faults,secondary faults and interlayer slide faults. Altered rock type gold deposit is the most important gold deposit in Jiaodong area. The discovery super-large gold deposits are controlled by Sanshandao,Jiaojia and Zhaoping faults,over 3 300 tons gold reserves have been proved in these three major faults. Sanshandao,Jiaojia and Zhaoping faults are characterized by poly-stage activities:early stage ductile shear deformation characterized by mylonite and mylonitic rocks,middle stage brittle deformation characterized by the cataclastic rock (or breccia),and late stage compressional deformation characterized by the fault gouge. The gold mineralization in Jiaodong area is closely related to the middle stage brittle deformation,and the gold mineralization occur within the catclastic(breccia) zones.The research shows that the three major faults still have huge exploration ore potential.

Keywords: northwestern Jiaodong ; altered rock type gold ore ; super-large scale ; ore-concentrating area ; Sanshandao fault ; Jiaojia fault ; Zhaoping fault ; structural overprinting

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本文引用格式

肖风利, 曾庆栋, 马凤山, 王昭坤, 孙之夫, 孙宗峰. 胶东西北部重要金成矿断裂带特征. 黄金科学技术[J], 2018, 26(4): 396-405 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2018.04.396

XIAO Fengli, ZENG Qingdong, MA Fengshan, WANG Zhaokun, SUN Zhifu, SUN Zongfeng. Features of Major Gold Metallogenic Fracture Belt in Northwestern Jiaodong. Gold Science and Technology[J], 2018, 26(4): 396-405 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2018.04.396

胶东地区金矿众多,储量巨大,是我国最大的黄金产地。胶东金矿区由招远—莱州矿集区、蓬莱—栖霞矿集区和牟平—乳山成矿带组成(图1),已探明资源量超过4 500 t[1]。其中,招远—莱州金矿集区金矿资源规模最大,目前焦家金矿田已探明资源储量为1 260 t,三山岛金矿田已探明资源储量累计达1 100 t,玲珑金矿田已探明资源量为1 057 t[2]。胶东金矿最显著的特征是断裂控矿[3,4,5,6,7,8]。而胶东西北部隆起3条NE走向的低角度断裂带系统(三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂)几乎控制了胶东半岛金矿储量的80%以上。区内已发现的10个超大型金矿(储量大于100 t)金资源量达2 900 t[9],这些超大型金矿分别是三山岛北部海域金矿、新立深部金矿、西岭金矿、南吕—欣木金矿、纱岭金矿、朱郭李家金矿、焦家深部金矿、曲家金矿、东风深部金矿和夏甸深部金矿,均受胶西北3条主干断裂(三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂)的控制。虽然前人对这3条主干断裂已开展了若干研究[10,11,12,13],但取得的认识并不同,因此对其开展构造属性研究仍具有重要的理论与实际意义。

1 胶东地区地质概况

胶东地区位于华北克拉通东南缘,其东南部为苏鲁超高压变质带,西侧以郯庐断裂与鲁西隆起相隔。区域内隆起区地层主要包括太古宙胶东群各类片麻岩、古元古代荆山群和粉子山群变质岩,盆地内地层主要为白垩纪火山岩。中生代NE向断裂和侵入岩极为发育。主要构造包括三山岛断裂带、焦家断裂带、招平断裂带和牟乳断裂带等。中生代侵入岩以花岗质杂岩为主,包括玲珑岩体、郭家岭岩体、滦家河岩体、鹊山岩体、昆嵛山岩体、艾山岩体和伟德山岩体等(图1);其次为中基性和酸性脉岩,如闪长玢岩和煌斑岩等。

胶东地区金矿类型主要有:蚀变岩型、石英脉型和层间破碎带型,其中前2种最为重要,被称为“玲珑式”和“焦家式”金矿,也被统称为胶东型金矿[14],从成因上称为克拉通破坏型金矿[15]。其中,石英脉型(玲珑式)金矿以玲珑、台上、邓格庄和乳山(金青顶)等为代表,金矿化发育在石英脉体内;蚀变岩型(焦家式)金矿以三山岛、焦家、河东、河西和大尹格庄等为代表,金矿化赋存于区域缓倾斜及多次活动叠加断裂带中;层间破碎带型金矿以蓬家夼和大庄子为代表,金矿化产于盆地边缘与基底之间的层间破碎带内,以角砾状矿化为特征。

图1

图1    胶东地质简图及金矿分布[16]

1.太古宇胶东群;2.古元古界荆山群;3.苏鲁高压—超高压变质岩块;4.白垩系火山岩;5.第四系沉积物;6.中生代花岗岩;7.主要断裂;8.石英脉型金矿;9.蚀变岩型金矿;10.城市

Fig.1    Geological map and distribution of gold deposits in eastern Shandong[16]


胶东地区金矿最新研究成果表明,尽管矿化类型、产出空间和地质背景有所不同,但胶东众多金矿床的成矿时代主要集中在早白垩世[(120±10)Ma]前后这一时段内,暗示着其均受同一次重大地质事件的制约[15,16]。三叠纪,华北克拉通南侧与扬子板块、北侧与西伯利亚板块的碰撞造山作用趋于结束,构造同时发生明显改变[17]。构造应力场由SN向挤压应力场转变为近EW向挤压应力场。(120±10)Ma,太平洋板块俯冲引起的不稳定地幔流动体系,导致华北克拉通上地幔中熔流体含量增加、岩石圈黏度显著降低,这使得华北克拉通东部原来古老岩石圈地幔经历了强烈的熔流体交代作用,其物理化学性质转变为类似于软流圈的属性,正是这种富含熔流体的“似软流圈”与下地壳直接接触、幔源熔流体与地壳发生强烈作用,不仅导致了克拉通的破坏,同时也导致了华北克拉通东部巨量幔源流体来源金矿床的形成[15]。胶东地区金矿的形成与(120±10)Ma构造动力学体制转折(克拉通破坏)有关,是克拉通破坏作用的结果。在这一过程中,区域内主干断裂起到了重要的导矿与容矿作用。

2 三山岛断裂带

三山岛断裂带位于区域最西部三山岛—仓上一线,陆地延伸11 km,两端延入渤海。断裂带严格控制着一系列金矿床的产出,如:新近勘查发现的超大型三山岛北部海域金矿、西岭金矿、三山岛金矿和仓上金矿均受该断裂的控制。断裂带多被第四系覆盖,仅在局部地表有出露。断裂带主要沿中生代玲珑花岗岩与新太古代胶东群接触带展布,主裂面连续而稳定,呈舒缓波状,显示压扭性特点;断裂总体走向约为35°,局部为70°~85°,倾向SE,倾角为35°~50°。断裂带内由绢英岩化碎裂岩、糜棱岩、角砾岩和断层泥(厚5~50 cm)等构成,宽40~400 m。矿体一般产于断层泥下盘角砾岩带或碎裂岩带内(图2)。

图2

图2   三山岛断裂地质地球化学剖面图(三山岛金矿,-435 m中段N462-1号穿脉)

Fig.2   Geological and geochemical section map of Sanshandao fault(N462-1 transverse drift at -435 m level,Sanshandao gold deposit)


研究表明,三山岛断裂具有明显的多期变形特点。早期为韧性变形,其宏观特征为花岗岩变形,形成韧性剪切带,表现为花岗岩中石英矿物的拉长[图3(a)];中期为脆性变形,表现为角砾岩化、碎裂岩化和张性含金石英脉(见空洞、晶簇构造)[图3(b),3(c)];晚期(成矿后)为挤压变形,形成挤压带和断层泥[图3(d)]。断裂构造显微特征表明:早期韧性变形表现为石英拉长、波状消光、变形带及动态重结晶(细粒化)等特点[图3(e),3(f)];中期脆性变形表现为碎裂岩化及角砾状构造[图3(g),3(h)],在裂隙中充填含金黄铁矿。目前韧性剪切带发育于断裂破碎蚀变带(矿化带)外侧。断裂破碎蚀变带为强绢英岩化破碎蚀变带,其原岩结构构造均已受到强烈改造而消失。

图3

图3    三山岛断裂宏观与微观变形特征

(a)花岗岩韧性变形—石英拉长(透镜状);(b)三山岛断裂中贯入含金石英脉;(c)碎裂岩化、角砾岩化蚀变岩;(d)主断裂中断层泥与挤压带;(e)韧性变形—石英变形带(左)及拉长;(f)石英拉长及细粒化(透射光);(g)脆性变形—碎裂岩化构造;(h)角砾状构造,黄铁矿脉充填(反射光)

Qz-石英;Qv-石英脉;Py-黄铁矿;Kf-钾长石;Hem-褐铁矿

Fig.3    Macroscopic and microcosmic deformation of Sanshandao fault


三山岛金矿-435 m中段N462-1线穿脉地球化学剖面图(图2)表明,三山岛断裂带碎裂岩中Au元素含量呈现有规律的变化,随着岩石破碎、蚀变程度的降低,矿化逐渐变弱。成矿元素Au、Ag在热液蚀变作用最强部位达到极值[435-4 (Au)=4.1×10-6;435-5 (Au)=3.12×10-6],富集成矿。而在无碎裂岩化部位则没有明显金矿化的叠加。

3 焦家断裂带

焦家断裂带位于三山岛断裂东侧14 km,长约27 km,宽度为80~500 m。走向NE30°,倾向NW,倾角为16°~40°,近地表较陡,倾角为60°~70°。焦家断裂是掖黄弧形断裂的中段,掖黄断裂全长约80 km,走向NE-NEE,总体向NW凸起,总体倾向NW,在焦家断裂带下盘存在有望儿山、河西、河东、上庄和界河等次级断裂,均向西倾,且倾角缓于焦家断裂主带,向西延伸与焦家断裂交会,而该交会部位矿化明显富集。在新城—大塚坡地段,主断裂沿新太古代胶东群斜长角闪岩(上盘)与侏罗纪玲珑花岗岩体(下盘)接触带分布。在新城以北及大塚坡以南地段,主断裂主要展布于玲珑花岗岩体内。该断裂控制了焦家、新城、马塘、南吕—欣木和焦家深部等一系列大型、超大型金矿的产出和分布。断裂带由断层泥、金矿体(黄铁绢英岩化碎裂岩或角砾岩)、绢英岩化变形花岗岩及平行裂隙带(石英脉)等组成(图4)。

在新城矿区和寺庄矿区井下坑道观察与研究表明,焦家断裂同样具有3期变形特点:早期为韧性变形,花岗岩中发育有石英拉长、波状消光、变形带及动态重结晶(细粒化)现象[图5(a),5(b)];中期为张性变形,形成碎裂岩化和角砾岩化,其中破碎强烈部位形成金矿体;晚期为挤压变形,形成断层泥。韧性剪切带同样发育于蚀变带外侧。

在新城金矿-680 m中段185线穿脉开展了Au、Ag成矿元素地球化学研究,结果表明Au元素含量在构造—热液蚀变作用强的碎裂岩化(角砾岩化)带达到极值(图4),富集成矿。

图4

图4    焦家断裂地质地球化学剖面图(新城金矿-680 m中段185线穿脉)

Fig.4    Geological and geochemical section map of Jiaojia fault(transverse drift along No.185 exploration line at -680 m level,Xincheng gold deposit)


图5

图5   焦家断裂变形特征

(a)石英变形带及细粒化;(b)石英拉长及细粒化(透射光)(新城金矿);(c)碎裂状构造(黄铁矿充填);(d)角砾状构造(反射光)(白色为黄铁矿,焦家金矿)

Kf-钾长石;Qz-石英;Pl-斜长石;Ser-绢云母;Py-黄铁矿

Fig.5   Deformation features of Jiaojia fault


4 招平断裂带

招平断裂位于胶西北东部,全长约200 km,总体走向NE30°,在夏甸附近(向北)分支为2条(图1)。断裂带宽度为50~200 m(最宽800 m),断面倾向SE,倾角为30°~50°。招平断裂发育宽大破碎蚀变带,破碎蚀变带中产有蚀变岩型金矿床,如:东风金矿深部和大尹格庄金矿等;在主断裂下盘,发育有大量次级断裂,如破头青断裂,在其下盘发育有一系列次级断裂,控制着玲珑金矿大量含金石英脉的产出[11]

招平断裂带由碎裂岩(黄铁绢英岩)、碎裂岩化绢英岩、糜棱岩(糜棱岩化花岗岩)和断层泥等组成。构造岩的宽度由南至北有逐渐变窄的趋势(南段为400~500 m,北段为200~300 m),断裂主裂面上几乎随处可见断层泥[10]。招平断裂与前述主断裂相同,也发生了3期明显的构造活动。早期构造活动表现为韧性变形,形成花岗质糜棱岩和糜棱岩化花岗岩,石英具有明显的塑性变形、压扁拉长、波状消光、变形带和细粒化现象[图6(a),6(b)],长石形成眼球状碎斑。中期为脆性变形,形成碎裂岩系列,主要分布于主断裂中心,形成张性断层角砾岩、碎裂岩和碎裂岩化岩石,而断裂构造活动强烈部位(断层角砾岩和碎裂岩)为金矿化赋存部位(图7)。晚期以挤压为主,形成断层泥,发育在主断裂面部位,颜色多为灰黑色,少数为灰白色。

在东风金矿-420 m中段159线穿脉对招平断裂进行成矿元素地球化学分析,结果表明,Au与Ag在黄铁绢英岩化碎裂岩中达到极值[Df77(Au)=4.86×10-6],富集成矿(图7)。

图6

图6   招平断裂变形特征

(a)石英波状消光、重结晶;(b)石英透镜状(透射光);(c)碎裂结构,黄铁矿脉充填;(d)角砾状构造矿石(反射光)(东风金矿)

Qz-石英;Py-黄铁矿

Fig.6   Deformation features of Zhaoping fault


5 讨论

5.1 区域断裂时空分布

胶东西北部3条主干控矿断裂具有相似的特点,其走向和倾角相近,而相邻2条断裂倾向相反,构成“断背形”和“断向形”[16,18]。对此,不同学者持有不同的观点,如李俊建等[19]认为,这些主干断裂早期断裂面可能是花岗岩体的侵入接触面,后被改造成为“X”形断裂面;李洪杰等[18]认为这3条主干断裂是在中生代近EW向挤压应力作用下形成的,但同时依附迁就了区域早期EW向断裂,并最终呈弧形展布;牛树银等[20]认为这些主干断裂及其次级断裂的形成均是胶西北地幔亚热柱—幔枝构造的结果;宋明春等[21]认为3条主干断裂为岩石圈减薄环境中形成的同一伸展构造带。最新地球物理研究表明[16],三山岛断裂为主干断裂,而焦家断裂则为次级断裂。

图7

图7    招平断裂地质地球化学剖面图(东风金矿-420 m中段159线穿脉坑道)

Fig.7    Geological and geochemical section map of Zhaoping fault(transverse drift along No.159 exploration line at -420 m level,Dongfeng gold deposit)


主干断裂的形成多与郯庐断裂的活动结合起来,认为胶西北这些断裂均是郯庐断裂的次级构造。对于主干断裂的形成与活动时代,不同学者也持有不同的观点。如任云升等[22]认为郯庐断裂带在三叠纪—侏罗纪早期表现为走滑作用,在晚侏罗—早白垩世表现为拉张作用,在晚白垩世之后再次发生挤压作用。郯庐断裂作为区域控岩、控矿断裂体系,对应胶西北成矿作用,发生了早期左行压扭—成矿右旋张扭—成矿后挤压逆冲演化历史。而李俊建等[19]认为,郯庐断裂带在晚三叠世为左行平移断层,郯庐断裂带大幅左旋平移应发生在玲珑花岗岩侵位(160 Ma)后的中晚侏罗—早白垩世(160~135 Ma);在早白垩世早期(135~122 Ma),断裂由大规模左旋平移向右旋拉伸转变,从而导致郭家岭花岗闪长岩侵位;在早白垩世晚期(122~120 Ma),由于太平板块俯冲方向发生转变,导致出现短暂的应力场反转[16];早白垩世晚期至晚白垩世早期,郯庐断裂发生强烈的右旋拉伸,沂沭裂谷及其分支裂谷(如胶莱盆地)形成于这一阶段[23]

近期研究工作表明,在断裂附近郭家岭花岗闪长岩(130 Ma)均卷入了构造变形,发育韧性剪切带[16],这表明了区域断裂的早期变形可能发生于早白垩世。

5.2 区域断裂控矿规律

胶西北地区的大型—超大型金矿床均受招平、焦家和三山岛3条主干断裂的控制(图1)。断裂构造系统是金矿集区的成矿构造,其不仅是成矿流体的运移通道,而且是矿体的赋存部位。断裂构造系统是胶西北地区形成大型—超大型矿床的关键性因素[24]。金矿主要产于“断背斜”两侧断裂中,如:大尹格庄和夏甸金矿床产于招平断裂南段;焦家和新城金矿床产于焦家断裂带;三山岛和仓上金矿床产于三山岛断裂。金矿床主要产在2条断裂带构成的“断背形”内部,即相邻2条断裂下盘的花岗岩中。而在由胶东群组成的“断向形”范围内,没有金矿床产出。单个金矿床矿体主要产在主断裂下盘的破碎蚀变带中,在断裂带平面延长及剖面延深方向上,金矿体产于断裂带产状变化的部位,即断裂走向和倾向的转弯处。

6 结论

(1)胶东西北部3条主干断裂(三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂)控制着胶东超大型蚀变岩型金矿床的产出与分布,它们既是导矿构造又是控(容)矿构造。研究表明,3条主干断裂深部仍具有巨大的找矿潜力。

(2)胶东西北部3条主干断裂均具有三阶段活动特点,第一阶段为韧性变形作用,形成糜棱岩和糜棱岩化岩石;第二阶段为脆性变形作用,形成碎裂岩(化)带;第三阶段为挤压变形,形成断层泥。其中,中期的脆性变形与金矿成矿密切相关。

(3)Au、Ag元素地球化学分析结果表明,金矿化仅发育于主干断裂脆性变形阶段,金矿化赋存于主干断裂带中碎裂(角砾)岩带发育部位。

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