杜显彪，张瑞，朱宁，张英梅

(山东省鲁南地质工程勘察院，山东省地勘局第二地质大队，山东 济宁 272100)

自1987年在山东平邑地区发现了大型归来庄金矿床以来，至今在该区还没有实现新的找矿突破。为了指导该区金矿勘查，提高已发现矿床的深部勘探和外围找矿效果，提高找矿效率，争取早日实现第二次找矿突破，对平邑地区铜石金矿田控矿构造进行研究是非常重要的。笔者在系统收集该区以往地质、物化探及科研成果资料的基础上，研究了20世纪90年代以来取得的找矿新成果及新认识，对区内金矿床的特征、控矿构造进行了系统的总结。

1 成矿地质背景

铜石金矿田位于郯庐断裂带中段西侧，鲁西断块隆起区南部，尼山凸起北端。区域出露地层主要有新太古代泰山岩群、寒武纪长青群、九龙群、奥陶纪马家沟群、侏罗纪淄博群、白垩纪莱阳群及第四系等。其中，以寒武纪九龙群、奥陶纪马家沟群分布最广(王茂争，2018；刘登锋等，2010；杜显彪等，2016)。断裂构造发育，主要为北西向、北北西向、北东向及近东西向。区域岩浆岩较发育，有新太古代二长花岗岩及花岗闪长岩、中生代二长闪长玢岩和二长斑岩。其中，以中生代岩浆岩最为发育，构成了铜石中偏碱性次火山杂岩体。归来庄金矿赋存于该杂岩体东边近东西向断裂构造内(王照波等，2001)。

2 区域构造特征

区域构造发育，一系列北西—北北西向断裂构造形成一向北西散开、南东收敛的树枝状构造格架，为郯庐断裂带的派生构造，具多期、多阶段活动的特点，也是区内的主干构造(李理等，2008)。基底岩系中发育有北西向韧性剪切构造带。北西向尼山断裂及北北西向燕甘断裂等大型主干断裂构成区内构造格架，各断裂呈略向南西方向凸出的弧形，向北西撒开，向南东收敛构成鲁南小型帚状构造，控制着区内地层和中生代岩浆岩的分布(肖淳，2012；胡华斌，2005；沈远超等，2000)。区内大型主干断裂是主要的导岩构造，浅火山穹窿构造及伴生环状、放射状构造控制着矿体的展布。目前，在区内所发现的金矿(床)点中，多数与这些小型次级断裂有关，并受其严格控制(于学峰，2010；张国权，2017)。在铜石地区，由于燕甘断裂的多期次活动，导致铜石杂岩体的侵位，在其次级东西向归来庄断裂中形成归来庄大型金矿床(图1)。

3 金矿田控矿构造特征

铜石金矿田分布多个金矿床，本次主要对该区最大的归来庄金矿床的控矿构造进行分析。归来庄矿区内主要发育北西—北西西、北东—北东东、近东西向3组断裂构造(图2)，归来庄金矿床主矿体赋存于近北西向F1断裂中(张国权，2017；于学峰，2010)。

3.1 近东西向断裂

3.1.1 归来庄F1断层

分布于归来庄村西至小平安庄村东一带，地表出露长度2 000余米(王茂争，2018；张国权，2017)，总体走向为85°，倾向南，倾角为45°～68°，自西向东由浅而深倾角有变缓的趋势，-300 m标高以浅倾角为主，为45°～68°；在-540～-600 m标高，倾角一般为27°～40°；在-600～-665 m标高，倾角一般为8°～13°，局部近水平。东段水平断距为50 m，垂直断距为85～120 m；西段水平断距为180 m，垂直断距为90～120 m。破碎带宽为0.60～32.30 m，沿走向和倾向均呈舒缓波状延展，膨胀狭缩变化明显。

3.1.2 归来庄F2断层

位于F1断层北西，西起曾家庄村南，东至归来庄村西，控制长度为750 m，总体走向为85°～90°，倾向南，倾角为42°～75°。破碎带宽为0.50～4.50 m，沿走向、倾向均呈舒缓波状延展，具膨胀狭缩、分子复合现象。工程控制最大斜深300余米，岩石蚀变矿化不均匀，具有东段宽而矿化强、西段窄而矿化弱的特点。

3.2 北西—北西西向断裂

包括F3、F8、F9、F10、F11、F12、F13断裂，长约数百米至千余米不等，宽0.5 m至数米不等，走向为295°～315°。位于矿区北部的F8、F10、F11、F13倾向南西—南南西；位于矿区南部的F3、F9倾向北东—北北东，倾角为60°～85°，皆为正断层。带内碎裂状硅质灰岩及碎裂岩发育，硅化强烈，伴有褐铁矿化、碳酸盐化等。Ⅲ号蚀变带位于F3中，蚀变带中段金矿化较好，地表控制矿体长度为70 m，平均厚度为2.82 m，Au平均品位为5.15×10-6。

1.第四系；2.古近纪官庄群；3.白垩纪青山群；4.白垩纪莱阳群；5.侏罗纪淄博群；6.石炭纪月门沟群；7.奥陶纪马家沟群；8.寒武纪九龙群；9.寒武纪长清群；10.新太古代泰山岩群；11.隐爆角砾岩；12.侏罗纪二长斑岩；13.侏罗纪二长闪长玢岩；14.侏罗纪细粒闪长岩；15.新太古代花岗闪长岩；16.新太古代黑云母石英闪长岩；17.金矿化标志层；18.实测断层；19.平行不整合地质界线；20.角度不整合地质界线；21.大型金矿床；22.中型金矿床；23.小型金矿；24.铜石杂岩体出露范围；25.研究区图1 平邑地区铜石金矿田区域地质略图Fig.1 Regional geological map of Tongshi gold field in Pingyi area

3.3 北东—北东东向断裂

包括F4、F5、F6、F7、F12、F14等，断层长度数百米至千余米，走向为60°～80°，多数倾向南东，倾角为69°～80°，只有F12倾向北北西。该组断裂均为高角度正断层，长度一般为400～1 500 m。破碎带宽一般为3～10 m，多为碎裂状二长斑岩脉充填。金矿化较弱，高岭石化发育，局部有萤石化、黄铁矿化等。

3.4 归来庄金矿区断裂构造传统认识

此前，有学者根据断裂与归来庄金矿成矿的时间关系，把归来庄金矿区构造活动划分为成矿前、成矿期和成矿后3个阶段(郭谱，2014；于学峰，2010；刘登锋等，2010)，认为成矿前 “受燕甘断裂右行剪切作用的影响，近南北向挤压应力相对集中，产生了近东西向压性结构面F1、F2”；成矿期“受铜石次火山岩浆上侵和冷凝后的隆升等因素的共同影响，本区应力场发生了明显变化，产生了近南北向引张应力及垂直方向上的挤压应力，已形成的F1断裂发生了张性为主兼扭性构造活动”，为矿液运移和Au元素沉淀聚集提供了良好的场所；成矿后，在燕甘断裂右行剪切作用所产生的近南北向挤压应力作用下，再次表现为压扭性活动特征，区内形成了北西—北西西、北东—北东东向断层。

1.角砾岩；2.金矿体及编号；3.矿化蚀变带；4.正断层产状及编号；5.推测断层图2 归来庄金矿区构造图Fig.2 Structural map of Guilaizhuang gold mining area

3.5 归来庄金矿区断裂构造新认识

本次对归来庄金矿区断裂构造进行了进一步研究，取得以下新认识。

(1)北西—北西西、北东—北东东断层是2组共轭X剪切断裂，近东西向的主断裂F1是沿2组共轭X剪切断裂形成的追踪张断裂。北西—北西西、北东—北东东向断裂并非形成于近东西向断裂F1之后，更不是形成于成矿后。相反，北西—北西西、北东—北东东向断裂形成时间应该稍早于近东西向断裂F1。归来庄金矿区近东西、北西—北西西、北东—北东东向3个方向的断裂都是形成于成矿前，都对金成矿具有控制作用。

(2)在归来庄金矿成矿前后的一段时间内，控制矿区应力场的主要因素不是燕甘断裂，而是铜石岩体的岩浆侵入活动。其应力场一致是稳定的东西向压应力，并非传统认识的时而南北向、时而东北向压应力(图3)。

图3 归来庄断裂F1形成示意图Fig.3 Schematic diagram of formation of Guilaizhuang fault F1

上述认识的依据如下。

(1)1∶10 000地质图上断裂特征。笔者把归来庄金矿区1∶10 000地质图删减了地层等内容，保留了断裂构造和矿体(图2)。图2中北西—北西西、北东—北东东向断层显示明显共轭X剪切断裂特征(图4)。

(2)据1∶1 000矿床地质图推测断裂特征。归来庄金矿区成矿期的断裂构造是在统一应力场中形成的，根据分形理论的自相似性原则，归来庄金矿区1∶10 000地质图上呈现的2组断裂形成共轭X断裂的现象，在1∶1 000矿床地质图上也应该会显示。为此，笔者又对1∶1 000矿床地质图中的断裂构造进一步研究。

但是，归来庄金矿区没有开采之前，为缓坡丘陵地貌，耕地覆盖严重，更有归来庄(旧址)压覆，基岩出露很差，所以1∶1 000矿区地质图，尤其是对F1断层破碎带的填图，主要依靠探槽揭露完成。填图偏重于对岩性界线，尤其是矿化蚀变带、构造角砾岩带的岩性界线的填图，对F1断层内部的次级构造研究不足。

现在归来庄金矿区已经成为一个巨大的采坑。尽管如此，也不影响对1∶1 000矿床地质图中次级构造进行研究。因为F1断裂带上施工了大量的槽探工程，工程间距达到了25 m，而且探槽内的岩性界线都是测量技术人员采用仪器法在野外现场标注到地形图上确定的，点位十分准确。

从图3可以看出，断裂F1断裂面弯弯曲曲，不会是一个简单的断裂面，这个平均厚度为10.55 m、最厚36.5 m的破碎带内部结构十分复杂，应该发育十分复杂的次级断层。笔者推断在断层走向突变的部位就是不同方向的次级断层经过的地方，金矿体分支或复合的部位也应该有不同方向的次级断层经过。基于上述观点，在主矿体附近推断30余条次级断裂(图4)。

1.二长斑岩；2.二长闪长玢岩；3.角砾岩；4.金矿体及编号；5.正断层产状及编号；6.推测断层图4 归来庄金矿主矿体控矿断裂构造平面图Fig.4 Structural plan of ore controlling faults in main orebody of Guilaizhuang gold mine

图2中，推测断裂和实测断裂明显分为北东—北东东、北西—北西西向2组，显示出共轭X剪切断裂的特点。图2与图4具有明显的相似性，完全符合分形理论的自相似性原则，从而印证了笔者的认识：F1是由2组共轭X剪切断裂形成的追踪张断层。

(3)古应力场特征。中生代铜石岩浆上侵必然向周边产生巨大的挤压应力，归来庄金矿区位于铜石岩体的东部边缘，在来自于矿区西部的压应力挤压下，形成北西—北西西、北东—北东东向2组共轭X剪切断层(图3)。

铜石岩浆不断上侵，对矿区产生的近东西向压应力一直持续，北西—北西西、北东—北东东向2组共轭X剪切断层不断发展，在F1位置形成追踪张断裂。铜石岩体是一个具有多期次的复式杂岩体，每一次岩浆上侵都会引起断裂构造的调整活动以适应应力场的变化。所以归来庄金矿区的断层多数表现为多期活动的特点。因此，断裂F1所表现出的压性特征是早期北西—北西西、北东—北东东剪切断裂活动形成，并非南北向压力下的产物，而是北西向压应力下剪切力的产物。追踪张断裂F1形成以后，F1显然表现为张性断层特征。尽管如此，矿区应力场的基本性质仍然没有改变，主应力σ1方向为北西向，应力来自于铜石岩浆的侵入活动对周边围岩的挤压力。

矿区内北西—北西西、北东—北东东共轭剪切断裂的锐夹角平分线正是近北西向，根据岩石力学理论，该方向就是主压应力σ1方向，符合古应力场特征。

4 构造对金矿的控制分析

在资料准备的过程中，发现归来庄金矿区Au元素三维地球化学异常图与三维构造图的形态、产状、位置十分吻合。

为了进一步查明控矿断裂特征，将归来庄金矿区构造三维图(图5)与金矿区地质图进行对比，标定了断层的编号，它们分别与地表的F1、F9和不整合面对应。另外，在深部还发现一个新的隐伏断层，暂时编号F15。在三维构造图上，这条断层与F9断层形态具有相似性，推断二者产状是一致的。既然归来庄金矿区Au元素三维地球化学异常图与三维构造图的形态吻合，在三维构造图的断层查清楚之后，就自然可以圈定异常的控矿构造。

从图5可以看出，归来庄金矿区的主要控矿断裂为F1、F9、F15和不整合面。

1.断层及编号 ；2.钻孔；3.Au品位0.110 9×10-6～0.382 5×10-6；4.Au品位0.382 5×10-6～0.654 1×10-6；5.Au品位0.654 1×10-6～110.018 2×10-6图5 归来庄金矿区三维断裂构造与Au元素三维地球化学异常关系图Fig.5 Relationship between 3D fault structure and 3D geochemical anomaly of Au element in Guilaizhuang gold mining area

4.1 断层F1控矿构造分析

根据新的认识，归来庄金矿床①号矿体主要受西北西—北西西、北东—北东东剪切断裂控制，按照2组断裂的总体产状进行极射赤平投影(刘登锋等，2010)。北西—北西西走向断裂总体产状为215°∠60°，北东—北东东断裂总体产状为160°∠70°，二者交线产状为211°∠60°，显示矿体应向南西倾伏(图6)，这与归来庄金矿深部勘探结果是一致的(图7)。

图6 北西—北西西、北东—北东东断裂极射赤平投影图Fig.6 Stereographic projection of NW-NWW and NE-NEE faults

图7 归来庄金矿①号矿体水平投影图Fig.7 Horizontal projection of orebody No.1 in Guilaizhuang gold mine

4.2 断层F9控矿构造分析

F9断层分布位于金矿区中南部，走向为290°左右，倾向为20°左右，倾角为55°～78°，长度约1.16 km。

归来庄金矿的主矿体是向南倾，所以已经习惯认为归来庄金矿的控矿断裂就是向南倾，却忽略了向北倾的断裂控矿。断层F9的控矿作用在归来庄金矿区Au元素三维地球化学异常与断裂关系图上表现的十分清楚，位于F9倾向方向的④、⑤、⑥、⑦、⑧号矿体应该是受断层F9控制所致(图8)。F9不仅控制了④、⑤、⑥、⑦、⑧号金矿体，还与F1共同控制了①号矿体的中部富集成矿作用，在二者交汇部位形成金的高品位矿体(图5)。

图8 归来庄金矿床控矿构造与矿体分布图Fig.8 Ore controlling structure and ore body distribution of Guilaizhuang gold deposit

4.3 不整合面控矿作用分析

在归来庄金矿区南部，靠近前寒武纪结晶基底的不整合面10～50 m处，有一层赋存在不整合面附近、产状平缓的金矿床。在Au元素三维地球化学异常图上，不整合面控制的金矿化也十分清晰(图9)，该矿体平行不整合面，并随不整合面起伏而变化。

图9 不整合面控矿图Fig.9 Ore controlling map of unconformity fault

吕朋菊(1990)研究认为，在鲁西广大地区存在一个由2个主滑脱层和9个次滑脱层、2个一级滑面和7个二级滑面及若干个三级滑面纽成的多层次多级别滑动构造系(李理等，2008；陶涛，2009；吕朋菊等，1990)。滑动构造系均发育在岩性差异悬殊的结合力弱的界面上，滑动形成层间破碎带。层间破碎带渗透性好，有利于成矿热液的进入和交代作用发生(徐安泰等，2018；李理等，2008)。

4.4 其他断层控矿分析

4.4.1 断层F10控矿作用分析

由上述可知，F1是北西—北西西、北东—北东东向2组共轭X剪切断裂形成的追踪张断裂。既然是2组断裂控制的追踪张断裂，哪一条为主导一直没有研究。

笔者根据归来庄金矿区金矿(化)体厚度与深度综合信息图，绘制了①号矿体等深线图(图10)。等深线图上可见等深线平行于断层F10，指示主导F1追踪张断裂的是断层F10。

矿区1∶10 000地质图上，F10并没有西延至矿体，可能是野外第四系覆盖和村庄压覆的原因，没有看到，但依据F10走向，F10与F1西段在同一条直线上，所以推断F1西段主要受F10主导。

4.4.2 断层F12控矿作用分析

①号矿体浅部，在深度为0～220 m左右金矿化特别富集，矿体厚度大，品位高，推断是由F12交线以上F1破碎带变厚所致。成矿热液从下面向上运移，过二者交线以后，破碎带变厚，致使流体压力骤降，温度也迅速降低(王照波等，2001)，物理化学条件的迅速改变引起流体溶解度降低，形成厚大富矿体(图11)。

图11 归来庄金矿床①号金矿体浅部厚大且富集现象剖面示意图Fig.11 Profile diagram of thick and enrichment phenomenon in shallow part of No.1 gold body in Guilaizhuang gold deposit

5 平邑地区成矿模型

通过上述分析研究，新建了平邑地区金成矿立体模型(图12)。其要点是平邑地区地壳上隆和岩浆侵入必然向岩体四周地区挤压，在四周形成共轭X形断裂，同时不整合面附近形成层间滑动断层，这些共轭X断裂具有不同尺度的自相似共轭X自相似次级、甚至更次级断裂、节理构造，它们属于剪切性质断裂。这些断裂属于成矿期断裂，岩浆和成矿热液侵入到这些断裂中成矿。

1.金矿体及编号；2.角砾岩 ；3.正断层及编号；4.逆断层及编号；5.推断断层；6.金矿体中心深度；7.钻孔；8.钻孔编号/孔深、矿化深度；9.钻孔编号/孔深、多层矿化深度；10.钻孔编号/未见矿孔深图10 归来庄金矿床①号金矿(化)体等深线图Fig.10 Bathymetric map of No.1 gold (mineralized)body in Guilaizhuang gold deposit

岩浆和成矿热液运移中有时发生隐爆作用(沈远超等，2000)。当共轭的2组断裂密集发育时，隐爆作用发生在追踪张断裂中，形成归来庄式金矿——脉状金矿(化)体；当共轭的2组断裂稀疏发育时，隐爆作用发生在构造相对薄弱的断裂交线部位，形成卓家庄式金矿——筒状金矿(化)体；不整合面与上述断裂交汇部位形成磨坊沟式金矿——层状碳酸盐岩型金矿(化)体(徐安泰等，2018；董树义，2008)。

平邑地区形成了工业金矿体的深部下限，初步认为是寒武系底部的不整合面。

6 结论

归来庄金矿区发育近东西向、北西—北西西向和北东—北东东向3组断裂构造，归来庄金矿床矿体赋存于近东西向断层中。由于铜石岩浆侵入时期，矿区应力场主导因素应该是铜石岩浆侵入活动，主应力σ1方向为近北西向。在持续的北西向主应力σ1作用下，首先形成共轭北西—北西西向和北东—北东东向剪切断裂，然后在二者密集发育部位形成近东西向追踪张断层。3组断裂都是成矿前构造，北西—北西西向和北东—北东东向断裂内都具有成矿条件，交汇部位成矿条件较有利(沈远超等，2000；董树义，2008)，成矿不仅仅限于近东西向断裂构造。该认识颠覆了该区传统构造观点，极大地拓展了找矿空间，对于归来庄金矿及铜石金矿田其他金矿深部和外围找矿都具有重要指导意义。

1.金矿体；2.隐爆角砾岩筒；3.不整合面；4.断裂；5.新太古代二长花岗岩图12 平邑地区金矿成矿模式图Fig.12 Metallogenic model map of gold deposits in Pingyi area

根据归来庄金矿区控矿构造的产状特点，将控矿构造分为3种类型。

(1)共轭X断裂及其东西向追踪张断裂。金矿床矿体受北东东和北西西向2组共轭X断裂控制，沿2组断裂密集发育部位容易形成近东西向的追踪张断裂，其中F1是最大的一条追踪张断裂，控制了①号矿体的形态和产状，并且该控矿构造具浅陡而深缓的特征。共轭X断裂不仅在平面上表现为“X”型，在垂向上也表现为“X”型，如F9和F10就是一组走向一致，但倾向相反的共轭X断裂，它们是同一构造应力场中形成的断裂构造，都是重要的导矿和容矿构造。

(2)不整合面。不整合面控矿主要指结晶基底和沉积盖层之间的不整合面，该不整合面对成矿的控制作用主要表现在2个方面：一方面不整合面是地球化学性质的转换带，为矿物质沉淀富集的地球化学障；另一方面不整合面附近的沉积盖层由于上覆巨厚岩层的垂直压力产生较多裂隙，形成良好的导矿和容矿构造。

(3)层间破碎带。从归来庄金矿采场了解到，①号矿体有较多的分支发育于围岩内层间破碎带中，分支矿脉与层理产状一致，只是规模一般不大。