胶西北金矿阶梯式成矿模式_宋明春

2
2.1
焦家金矿带矿床分布模式
赋矿构造
焦家金矿带深部金矿与浅部金矿沿焦家断裂下 盘分布, 在平面上矿体主要产于断裂分枝复合、膨胀 转折等部位 , 在剖面上则主要产于断裂倾角由陡变 缓的转折点下部(图 2). 焦家断裂在剖面上显示为“铲 式”断裂特点, 在焦家矿区最大勘探深度 1400 m 以浅,
图1
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中国科学: 地球科学
2012 年
第 42 卷
第7期
图3
胶西北典型矿区金矿主矿体垂直纵投影图
图下方数字为勘探线编号, 图内为各矿区主要矿体及编号
三种情况: (1) 浅部矿体尖灭后在下部再现深部矿体, 二者之间有一定的无矿间隔 , 如寺庄、夏甸等矿区 ; (2) 深、浅部矿体连为一体, 构成延伸连续的大矿体, 但中间出现弱矿化段和(或)收缩段, 如焦家、台上矿 区 ; (3) 从地表或浅部向下连续延深很大 , 在目前勘 查深度内未发现尖灭再现的深部矿体 , 或者深部出 现斜列矿体, 如新城、大尹格庄等矿区[19]. 同一矿区 深、浅部金矿的关系表明, 第一矿化富集带和第二矿 化富集带表现为尖灭再现、膨胀夹缩关系, 二者之间 没有统一的界限位置.
① ① ① ② ③ ② ② ②
① 山东省地质矿产勘查开发局, 济南 250013; ② 山东省第六地质矿产勘查院, 招远 265400; ③ 山东省地质科学实验研究院, 济南 250013 * E-mail: mingchuns@163.com 收稿日期: 2011-04-07; 接受日期: 2011-09-21 山东省地质矿产勘查开发局地矿科技项目资助
图2
焦家矿区第 80 勘探线剖面图
1. 第四系; 2. 侏罗纪玲珑花岗岩; 3. 新太古代变辉长岩; 4. 焦家断裂; 5. 金矿体; 6. 黄铁绢英岩化碎裂岩带; 7. 黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩 带; 8. 黄铁绢英岩化花岗岩带; 9. 地质界限; 10. 钻孔位置; 11. 深、浅部勘查区边界
表1
倾角 (°) 数量 (条 ) 比例 (%) 90~80 173 17.54 79~70 157 15.92
寺庄矿区深部金矿矿化裂隙倾角统计表(986 条)
69~60 211 21.40 59~50 190 19.27 49~40 143 14.50 39~30 59 5.98 29~20 24 2.43 19~10 14 1.42 9~1 15 1.52
2.4
矿床模式
2.3
矿体产出特点
矿体成群产出 , 主要矿体平行焦家断裂主断面
分布. 除Ⅳ号矿体群零星分布在主断面之上以外, 其 余三个矿体群分布在主断面之下 , 并受三层矿化蚀 变带控制 (图 2). Ⅰ号矿体群赋存在邻近主断裂面之 下的黄铁绢英岩化碎裂岩带内, 由 1 条厚而连续的矿 体组成, 构成矿床主矿体; Ⅱ号矿体群位于Ⅰ号矿体 群之下, 赋存于黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内; Ⅲ 号矿体群则赋存在更下部的黄铁绢英岩化花岗岩内 . 从Ⅰ号到Ⅲ号矿体群, 矿体规模变小, 矿体分布密度 变稀 , 矿体产状由平行主断面逐渐变为斜交主断面 , 矿石类型则由蚀变岩型经蚀变岩 -石英细脉复合型变 为石英细脉型. 第二、第三矿化蚀变带中常常出现与 焦家断裂主断面斜交的陡倾或反倾矿体 , 这种矿体 常密集出现于断裂产状由陡变缓的转折部位 , 例如 , 焦家矿区浅部矿床Ⅲ号矿体群由 100 余条陡倾或反 倾脉状矿体组成
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2012 年
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第7期
主要地质体为早前寒武纪变质杂岩, 由新太古代 TTG 质花岗片麻岩、 变辉长岩(斜长角闪岩)和少量呈 残留包体出现的胶东岩群及中太古代唐家庄岩群组 成 ; 焦家断裂和招平断裂之间的断裂下盘主要分布 侏罗纪玲珑花岗岩 , 侵入有白垩纪郭家岭花岗闪长 岩、伟德山花岗岩、崂山花岗岩和相关的脉岩 (煌斑 岩、辉绿玢岩、闪长玢岩、花岗质脉岩等). 主干断裂 切割了玲珑花岗岩体 . 研究区南侧和北侧有少量白 垩纪沉积盖层 , 沿海边和河流分布有第四纪松散沉 积层(图 1).
金矿和深部金矿的连接带 . 浅部主矿体位于地表至 垂深 350~500 m 之间, 深部主矿体位于垂深 450~900 m 以下, 浅、 深部矿体之间由垂直距离 150~550 m 的弱 矿化带连接 ( 图 3). 弱矿化带金品位 1×106~2×106, 浅部矿体平均金品位 6.18×106, 深部矿体平均金品位 3.74×106. 弱矿化带除矿石金品位明显降低外 , 矿体 长度变短, 矿体厚度明显减薄, 矿体分枝复合、膨胀 夹缩变化明显[19]. 由于矿体长度变短, 在第 80 勘探 线形成无矿间隔 , 浅部矿体与深部矿体垂向间隔近 200 m(图 2). 夏甸矿区浅部矿床埋藏较浅, 分布在 0 m 标高以 浅, 向下经过 200 m 的无矿间隔后, 于200 m 标高再 现深部矿体, 连续延深至1200 m 标高(图 3). 台上矿床主矿体在200 m 标高以浅, 矿体沿走 向长大于 1000 m, 除 13 线与下部矿体相连外, 向深 部尖灭. 在200 至300 m 标高, 矿体沿走向长不足 200 m, 300 m 标高以深矿体沿走向长大于 500 m, 连续向下延深至800 m 标高未尖灭, 推测矿体延深 将超过1200 m(图 3). 胶西北典型矿床的矿体垂向分布 , 归纳起来有
胶西北地区地质和金矿分布图
Fra Baidu bibliotek
1. 第四纪沉积层; 2. 白垩纪沉积盖层; 3. 早前寒武纪变质杂岩; 4. 白垩纪崂山花岗岩; 5. 白垩纪伟德山花岗岩; 6. 白垩纪郭家岭花岗岩; 7. 侏罗纪玲珑花岗岩; 8. 出露/隐伏断裂; 9. 矿床(点). F1. 三山岛断裂; F2. 焦家断裂; F3. 招平断裂; P1, P2. 剖面位置
尚待探索. 2005 年以来, 胶西北地区相继发现和探明 了寺庄深部、马塘深部、焦家深部、东风深部、三山 岛深部等大型 - 超大型金矿床 [16~19], 揭示了金矿床由 浅部向深部的规律性变化 , 为建立金矿床空间分布 模式提供了地质依据.
1
区域地质背景
胶西北金矿主要受三山岛断裂、焦家断裂、招平 断裂三条主干断裂构造控制 , 构成三条主要金矿成 矿带. 断裂总体走向呈 NE 向, 与三条主干断裂平行 展布的一组近 NE 向次级断裂发育, 少量 NW 向和近 EW 向断裂. 三山岛断裂倾向 SE, 焦家断裂倾向 NW, 招平断裂倾向 SE, 三者形成“向、背”组合样式. 三山 岛断裂和焦家断裂之间及招平断裂东侧的断裂上盘
中国科学: 地球科学 www.scichina.com 论 文
2012 年
第 42 卷
第 7 期: 992 ~ 1000
《中国科学》杂志社
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胶西北金矿阶梯式成矿模式
宋明春 *, 伊丕厚 , 徐军祥 , 崔书学 , 沈昆 , 姜洪利 , 袁文花 , 王化江
英文引用格式:
Song M C, Yi P H, Xu J X, et al. A step metallogenetic model for gold deposits in the northwestern Shandong Peninsula, China. Sci China Earth Sci, 2012, 55: 940–948, doi: 10.1007/s11430-012-4366-7
关键词 深部金矿 阶梯式成矿模式 铲式断裂 伸展构造 胶西北 焦家金矿带
山东省胶西北地区是胶东大型金矿集区 [1] 的主 要组成部分, 著名的焦家破碎带蚀变岩型、玲珑石英 脉型等金矿床类型均发现和命名于该区 . 前人通过 对该地区金矿的大量勘查研究 , 较全面总结了金矿 平面分布规律 [2~5], 提出了一些金矿形成模式 . 目前 , 对金矿成矿的主要观点有 : 多源长期成矿模式 [5], 幔 隆作用模式 [6], 壳-幔成矿模式 [7], 三阶梯分带模式 [8], 变生热液金矿成矿模型和中生代深循环大气降水热液 金矿成矿模型[9]; 太平洋板块俯冲的远程效应成矿[10], 碰撞造山过程中由挤压向伸展转变成矿[11], 非造山带 型金矿 [12], 大规模深部物质和热能强烈上涌成矿 [13], 地幔柱构造成矿 [14] 和多因耦合成矿 [15]. 前人关于金 矿成矿的研究主要集中于讨论金矿的成矿机制、成 因、成矿构造体制和动力学背景等理论问题, 如何与 具体找矿实践结合 , 特别是解决深部找矿空间问题 ,
焦家断裂产状表现有 2 处明显的转折 , 一是地表至 400 m, 断裂倾角由近 70°渐变为 30°左右, 主矿体 厚大部位出现于100 m 以下产状明显变缓处, 构成 浅部金矿体; 二是600~1000 m, 断裂倾角由 30°左 右渐变为 16°, 主矿体厚大部位出现于850 m 以下产 状明显变缓处 , 构成深部金矿体 [18]. 可见 , 焦家断裂 在剖面上显示台阶式或坡坪式特点 , 金主矿体相应 构成二个台阶 (图 2), 矿体厚大部位赋存于台阶的平 缓部分. 焦家带金矿主矿体基本沿焦家断裂主裂面分布 , 其上被 2~50 cm 厚连续而稳定的断层泥圈闭. 其他矿 体大部分赋存于一组缓倾斜裂隙中 , 远离主裂面逐 渐出现一组陡倾裂隙, 或稀或密、或宽或窄. 缓倾裂 隙平行或近平行于主裂面, 裂隙与岩芯轴夹角以 40°~74° 为主 , 少数小于 40°; 倾角主要为 16°~50°, 少数大于 50°; 单条裂隙主要宽度 5~10 cm, 相对较 宽; 裂隙平直 , 反映具剪切性质 . 陡倾裂隙与主裂面 呈斜交关系或反向倾斜 , 裂隙与岩芯轴夹角以小于 10°为主, 少数 20°~30°; 倾角多大于 80°, 少数 60°~
2.2
浅、深部金矿的关系
浅部金矿和深部金矿沿同一断裂构造倾斜方向 分布 , 构成浅部第一矿化富集带和深部第二矿化富 集带[18]. 寺庄矿区浅部矿床主矿体分布在120 m 标 高以浅, 向下尖灭. 在垂向间隔近 200 m 后, 于300 m 标高浅部矿体右侧下方出现了深部矿床主矿体 , 向下至900 m 标高尚未尖灭(图 3). 焦家矿区主矿体从地表向下连续延深至1100 m 标高, 沿倾斜方向出现矿化变弱的中间带, 构成浅部
摘要
在胶西北深部金矿找矿取得重大突破的基础上 , 通过对控矿断裂构造的深部变
化、 金矿体的空间分布研究, 提出了焦家金矿带金矿受铲式断裂控制, 胶西北金矿受伸展构 造带控制的认识 . 建立了焦家带金矿床空间分布模式和胶西北金矿区域成矿模式 , 认 为, 胶西北主要金矿成矿带深部存在多重成矿空间, 控制金矿床的铲式断裂沿倾斜方向出 现若干个倾角由陡变缓的变化台阶, 相应的会形成若干个呈阶梯式分布的金矿床(体), 称之 为胶西北金矿阶梯式成矿模式. 本文指出, 胶东金矿形成于三叠纪扬子板块与华北板块强 烈碰撞之后白垩纪地壳伸展减薄期, 陆壳重熔、流体活化、伸展拆离是金成矿的主导因素.
[20~22]
综上所述, 焦家带金矿床模式可以概括为: 一条 构造带(焦家断裂带)、二个倾斜台阶、二段矿化富集 带(第一矿化富集带和第二矿化富集带)、二种产状类 型(陡倾和缓倾)、 三层矿化蚀变带(黄铁绢英岩化的碎 裂岩带、花岗质碎裂岩带和花岗岩带)(图 4). 焦家金矿带矿床是受构造型式和流体迁移 -沉淀 方式控制的 . 构造是成矿流体运移的通道和矿体定 位的场所, 焦家断裂兼具韧性和脆性特征[23], 是一条 韧性 - 脆性转换断裂 , 有利于成矿物质富集 . 沿焦家 断裂主断面发育的断层泥, 是良好的不透水层, 构成 了成矿流体的圈闭层 , 使成矿物质在圈闭层之下聚 集, 因此金矿体主要分布于焦家断裂下盘. 大型铲式 断裂沿走向和倾向往往呈舒缓波状展布 , 沿倾向倾 角的陡、缓交替形成台阶型式. 成矿流体沿断裂运移 时 , 断裂陡倾段顶部压力小 , 流体向上逸散快 , 不宜 沉淀成矿; 断裂缓倾段顶部压力大, 流体横向逸散慢, 宜沉淀成矿 . 因此 , 矿体主要赋存于断裂缓倾段 , 断 裂沿倾向的台阶型式造成了金矿的阶梯式分段富集 . 在靠近断裂主构造面附近, 流体受主构造控制, 沿构 造带扩散、沉淀, 形成平行主构造的缓倾矿体; 远离 主构造带, 流体沿玲珑岩体的边缘张裂隙运移、 沉淀, 形成与主构造斜交的陡倾矿体 . 陡倾矿体和缓倾矿 体构成了垂向上的二元结构 , 相似于块状硫化物矿 床的补给带和层状矿. 流体控制矿质的迁移和沉淀 , 流体运动及其与 围岩的相互作用造成矿化蚀变分带 . 由于焦家断裂 断层泥的屏蔽作用 , 成矿流体首先在其下聚集、沉
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宋明春等: 胶西北金矿阶梯式成矿模式
70°; 单条裂隙宽度主要为 2~4 cm, 相对较窄 ; 裂隙 呈不对称折线状, 反映具张扭活动性质. 沿二组裂隙 均有金矿化. 对寺庄矿区深部矿床远离主断面的Ⅲ号矿体群 裂隙倾角统计 (表 1)显示 , 矿化裂隙发育 , 倾角变化 较大 . 其中 , 倾角在 30°~49°的缓倾裂隙占统计数的 20.57%, 倾角 60°~90°的陡倾裂隙占 54.86%. 陡倾裂 隙的数量超过缓倾裂隙 . 而在靠近主裂面附近几乎 没有发现陡倾裂隙, 可见离主裂面越远, 陡倾裂隙所 占比例越大.