沂水县前王家庄金矿地质特征及找矿意义

2019-09-25王树星杨扬刘金勇

山东国土资源 2019年10期

王树星，杨扬，刘金勇

(1.山东省第一地质矿产勘查院，山东济南 250000；2.山东省物化探勘查院，山东省地质勘查工程技术研究中心,山东省土壤地球化学工程实验室，山东济南 250013)

0 引言

沂沭断裂带是郯庐断裂带的山东部分，由4条大致平行的主干断裂组成，构成“两堑夹一垒”的构造样式，对沉积建造、岩浆活动和成矿作用有明显的控制[1]。在沂沭断裂带中段沂水-汤头和安丘-莒县断裂之间的汞丹山凸起区[2]，先后勘查评价了沂南县牛家小河金矿、沂水县龙泉站金矿、石屋官庄金矿、南小尧金矿等赋存于脆/韧性剪切带中的蚀变岩型金矿[3-4]，研究了成矿地质背景[5-7]、矿床成因[8-9]、成矿规律[10]、找矿方向[11]。

通过对沂水县前王家庄金矿开展详查工作，共圈定11个矿体，探求金金属量2258kg(1)山东省物化探勘查院，山东省沂水县前王家庄矿区金矿详查报告，2014年。。新矿床的发现验证了研究区具有良好的成矿远景，然而其成矿地质背景、矿体特征、矿床成因、找矿方向等研究工作仍较薄弱。该文旨在对成矿地质背景和矿床地质特征进行梳理分析，探讨金矿矿床成因，综合找矿信息评价成矿潜力，为圈定金矿远景区和勘查靶区提供理论指导。

1 成矿地质背景

前王家庄金矿位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)沂沭断裂带(Ⅲ)汞丹山断隆(Ⅳ)汞丹山凸起(Ⅴ)之上(图1)。

1.1 地层

研究区仅在西北角沂水-汤头断裂以西出露震旦纪、寒武纪盖层，基底为新太古代沂水岩群，主要分布于沂水-汤头断裂以东汞丹山凸起区东侧，呈大小不等的包体出露于变质变形侵入岩中。沂水岩群主要岩性为斜长角闪岩、黑云变粒岩夹角闪变粒岩、透闪阳起片岩、变粒岩及磁铁石英岩、石榴石英岩，为太古宙具绿岩带性质的一套火山-沉积建造。

1.2 岩浆岩

区内岩浆岩十分发育，主要有新太古代沂水序列、傲徕山序列及中元古代牛岚单元等。中生代岩体在区内多以脉岩产出，主要有辉长岩脉、细粒闪长岩脉、闪长玢岩脉、煌斑岩脉、石英脉、伟晶岩脉等(图1)。

1—第四系；2—寒武系；3—震旦纪土门群；4—沂水岩群；5—牛岚单元辉绿岩；6—傲徕山序列条花峪单元中粒含黑云二长花岗岩；7—沂水序列牛心官庄单元中细粒紫苏奥长花岗岩；8—沂水序列蔡峪单元中粒石榴紫苏花岗闪长岩；9—沂水序列马山单元中粒紫苏二长花岗岩；10—沂水序列横岭单元中粒二辉石英闪长岩；11—煌斑岩脉；12—闪长玢岩脉；13—伟晶岩脉；14—石英脉；15—蚀变带及其编号；16—地质界线；17—平行不整合界线；18—角度不整合界线；19—压扭性断裂；20—断裂；21—韧性剪切带；22—片麻理产状图1 研究区地质图 (据山东省沂水县长家沟地区金矿普查报告修编，2001年)

1.3 脆性断裂

脆性断裂构造以NNE向沂水-汤头断裂为主，并发育多条与沂水-汤头断裂近于平行的次级断裂，如横岭断裂(图1)。

1.3.1 沂水-汤头断裂

是马站-苏村裂陷与汞丹山凸起的分界断裂，呈10°～25°方向展布，是区内规模最大的构造，宽150～1000m，总体产状280°～295°∠35°～56°，呈舒缓波状，倾角变化较大，北段较陡，南段较缓，断面擦痕、阶步、揉皱发育，活动性质以左行压扭性为主，具多期活动特点。断裂西侧为马朗沟组砂岩夹页岩，东侧主要为结晶基底岩系。带内岩石破碎强烈，具明显的构造分带性。主断面以西为砂岩质碎裂岩、碎裂状砂岩，沿主断面有厚度不等的断层泥；以东为挤压片理化带、绿片岩带、糜棱岩质碎裂岩、花岗糜棱岩质碎裂岩、碎裂岩带、碎裂状二长花岗岩等。主断面下盘岩石中普遍有硅化、绿泥石化、绢云母化等蚀变现象，并有金矿化显示，局部富集可形成金矿体或矿化体，如龙泉站金矿、牛家小河金矿等，为沂沭断裂带内金矿主要产出部位[1]。

1.3.2 横岭断裂

位于长家沟至横岭一带，地表出露长约3.5km，宽约10m，总体走向10°～20°，倾向NWW，倾角51°～78°，沿走向呈舒缓波状展布，断裂性质为左行压扭性。两侧岩石主要为蔡峪单元中粒石榴紫苏花岗闪长岩和牛心官庄单元中细粒紫苏奥长花岗岩。北段主要为呈透镜体排列的围岩，岩石破碎较轻，蚀变不强，具较弱的褐铁矿化、高岭土化等；南段为构造角砾岩、花岗质碎裂岩、麻粒岩质碎裂岩等，具有金矿化、褐铁矿化、绿泥石化、高岭土化、硅化及碳酸盐化等蚀变。带内发育Ⅱ-1，Ⅱ-2号蚀变带。

1.4 韧性剪切带

总体呈近EW-NEE向弧形展布，发育于新太古代变质表壳岩、TTG系列花岗质岩石中，以发育特征性构造片麻岩、变晶糜棱岩等为主。由北向南依次发育蔡峪、胡家旺、黄姑山3条剪切带。

1.4.1 蔡峪韧性剪切带

前王家庄金矿详查工作中，通过分析物探资料，钻探验证了该隐伏剪切带，地表为第四系覆盖。两侧岩石为牛心官庄单元中细粒紫苏奥长花岗岩，带内岩石为硅化花岗质碎裂岩等，岩石蚀变主要为黄铁矿化、褐铁矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化。带内发育Ⅲ-1蚀变带。

1.4.2 胡家旺韧性剪切带

西起长家沟，经胡家旺、牛心官庄、大张官庄村西北，东至大黄旺村南。总体长度5.5km，宽约120m，西侧被NNE向横岭断裂左行平移，东侧被第四系覆盖。胡家旺村南剪切带走向为70°，至大黄旺一带则为45°，总体构成一向SSE凸起的弧形。糜棱面理倾向S，倾角约65°。剪切带总体发育在新太古代沂水序列牛心官庄单元紫苏奥长花岗岩中，带内构造岩主要为长英质残斑糜棱岩，绢云母化较强烈。s-c组构及不对称小褶皱常见，显示该剪切带具左行剪切运动特征，变形环境为中低绿片岩相。带内发育Ⅳ-1，Ⅳ-2，Ⅳ-3蚀变带。

1.4.3 黄姑山韧性剪切带

位于长家沟村南到黄姑山南一带，地表出露长约2.5km，宽20～40m，总体走向77°，倾向SE，倾角31°～51°，发育在中细粒紫苏奥长花岗岩中，多数由糜棱岩化奥长花岗岩组成，局部为长英质糜棱岩，岩石蚀变矿化微弱。

2 矿体地质特征

按构造样式，前王家庄金矿床可分为3类金矿体：产于韧性剪切带、脆/韧性构造带、碎裂岩带中(图2)。

2.1 产于韧性剪切带中的金矿体

Ⅳ-1蚀变带赋存于胡家旺韧性剪切带上盘，地表出露长约1.8km，宽30～80m，总体走向70°～90°，倾向SE，倾角45°～65°(图2)。带内岩石为黄铁矿化糜棱岩、麻粒岩质糜棱岩、长英质糜棱岩。

Ⅳ-1-1矿体出露地表，赋存于黄铁矿化糜棱岩内(图3)。总体呈脉状，总体走向90°，倾向S，倾角约45°。走向控制长280m，沿倾向延深46m。地表矿体厚度由西向东逐渐变薄，为0.67～0.42m，向深部逐渐变厚，最大厚度为1.00m，矿体平均厚度0.70m。单样最高含金量6.76×10-6，最低2.15×10-6，矿石金平均品位3.82×10-6。

1—花岗岩；2—麻粒岩质糜棱岩；3—长英质糜棱岩；4—黄铁矿化糜棱岩；5—矿体图3 Ⅳ-1蚀变带剖面图 (据山东省沂水县长家沟地区金矿普查报告，2001年)

研究区内韧性变形活动可划分为二期[1，12]，Ⅳ-1号蚀变带赋存的NEE向韧性剪切带为第一期，构造层次为中深层。剪切带形成于早元古代早期，且早于牛岚单元辉绿岩脉侵位时代(2)中国地质大学(北京)区调研究所马站幅(J50E024019)、圈里幅(J50E024020)、高桥幅(I50E001019)1∶5万区域地质调查报告，1997年。。

根据蚀变带、矿体特征，结合胡家旺韧性剪切带东北段牛心官庄(Ⅳ-2)(3)山东省物化探勘查院，山东省沂水县牛心官庄矿区铁矿详查报告，2012年。、大张官庄(Ⅳ-3)(4)山东省第八地质矿产勘查院，山东省莒县大张官庄地区金矿普查报告，2018年。金矿点地质特征(图1)，该构造样式金矿主要发育于韧性剪切带上盘黄铁矿化糜棱岩中，矿化规模大，但金质富集程度较低，样品中Au含量多为10-7数量级。

2.2 产于脆/韧性构造带中的金矿体

Ⅰ-1蚀变带为研究区内已知规模最大的蚀变带，产出于牛心官庄单元花岗岩与沂水岩群石山官庄岩组接触带部位的脆/韧性构造带内(图2)，为主矿体赋存部位。总体走向0°左右，倾向E，倾角74°～81°，矿化带一般厚2～5m，最厚可达12m。带内主要岩性为紫苏奥长花岗岩、紫苏黑云斜长麻粒岩及长英质糜棱岩等。深部岩石多见黄铁矿化、硅化、碳酸盐化、绿帘石化等，地表多见褐铁矿化及硅化。

Ⅰ-1-1号矿体：为带内主矿体，赋存于黄铁矿化糜棱岩中，探槽中局部为黄铁矿化石英脉(图4)。呈脉状，沿走向及倾向呈舒缓波状延伸，具尖灭再现、膨胀狭缩特征。矿体沿走向长510m，倾向延深180m。矿体产状与蚀变带一致，总体走向约0°，倾向E，倾角61°～82°。矿体单工程最小厚度0.30m，最大厚度6.64m，平均厚度2.18m。单样最高品位50.50×10-6，最低品位0.70×10-6，平均5.62×10-6。

1—第四系；2—花岗岩；3—糜棱岩；4—沂水岩群；5—矿体图4 Ⅰ-1蚀变带剖面图

以往金矿研究认为[3]，第二期NNE向中浅层次变形构造广泛分布在前寒武纪变质岩分布区，由一系列变形强带及夹于其间的变形弱带构成，叠加在早期片麻理及中深层次韧性变形带之上，并切割和改造早期NEE向中深层次韧性变形带。韧性变形带形成于新元古代晋宁期，被震旦纪土门群不整合覆盖，具左旋走滑的特点。Ⅰ-1蚀变带及其带内矿体赋存地质体的强烈糜棱岩化，应为该期韧性变形在研究区内的响应。

2.3 产于碎裂岩带中的金矿体

Ⅱ-1和Ⅱ-2蚀变带呈脉状产出于横岭断裂破碎带中，产状与断裂带基本一致(图2)。Ⅱ-1蚀变带总体走向10°左右，倾向W，倾角64°～86°，一般厚1～3m，最厚可达5m。带内主要岩性为紫苏奥长花岗岩、紫苏黑云斜长麻粒岩及花岗质构造角砾岩、碎裂状紫苏奥长花岗岩等。岩石多呈碎裂状，常见黄铁矿化、硅化、碳酸盐化。

Ⅱ-1-3矿体为Ⅱ-1蚀变带中已发现的最大规模矿体，地表无出露，赋存于黄铁矿化硅化花岗质角砾岩中，呈脉状分布(图5)。矿体沿走向长180m，倾向延深170m。矿体产状与断裂带基本一致，总体走向约10°，倾向约280°，倾角65°～86°。矿体单工程最小厚度0.90m，最大厚度3.15m，平均厚度1.88m。单样最高品位49.12×10-6，最低品位0.72×10-6，平均6.96×10-6。

控矿断裂系浅层次构造，形成于燕山晚期，但有两次活动，早期形成于燕山晚期第一阶段，晚期活动形成于燕山晚期第三阶段。

3 矿床成因

3.1 矿源层形成

太古宙时期，来自地幔(或地核)的携带丰富金质的中—基性岩浆的强烈喷发，形成了以中—基性喷出岩为主的火山岩建造——沂水岩群，具有类绿岩带的性质，金元素含量可达10.7×10-9，明显高于克拉克值，是金矿的初始矿源层[3]。

3.2 构造成矿作用

研究区内成矿大致分为3期，均明显受构造作用控制(表1)。

3.2.1 第一期韧性变形成矿

发育于早元古代的第一期中深层次的韧性剪切带活动，形成NEE向展布的韧性剪切带。以Al2O3守恒为限制条件，整个剪切带自原岩到云母石英片岩质量和体积增加大约50%[13]。在此过程中，沂水岩群(矿源层)中的成矿物质不断被萃取，金质在低压扩容空间富集。形成的同生剪切带型金矿赋存于韧性剪切带上盘，处于相对开放体系，故而以矿化规模大但不集中为特征，为后续构造成矿作用奠定了良好的物质基础。

1—第四系；2—沂水岩群；3—花岗岩；4—碎裂状花岗岩；5—角砾岩；6—地质界线(细)/断层(粗)；7—矿体及编号图5 Ⅱ-1蚀变带剖面图

3.2.2 第二期脆/韧性变形成矿

晋宁期形成的包括沂水-汤头断裂在内的NNE向中浅层次韧性剪切带，以左行走滑运动为主。在韧—脆(脆—韧)性构造转换部位形成扩容空间，具备有利的温压和封闭条件，有利于从邻近矿源层或第一期糜棱岩蚀变带中活化迁移出的金质沉淀富集，形成了区内矿体规模最大的蚀变岩型金矿。

3.2.3 第三期脆性断裂成矿

中生代燕山早期，沂沭断裂带强烈活动[14-15]，广泛的构造—岩浆热事件，使得整个隆起区再度大规模活化。研究区内没有见到大规模的中生代岩体出露，而研究区以南龙泉站金矿勘查钻孔中见有闪长岩体产出，其岩性、结构、构造与沂南铜石杂岩体二长闪长质和二长—正长质杂岩体相似，说明汞丹山凸起上与金矿成矿作用有关的中生代岩浆活动是存在的，只是未出露地表[1]。

表1 构造成矿作用特征

中生代以中酸性成分为主的岩浆沿袭活化的NEE向基底构造侵位，使区内的热事件达到高峰[3]。中生代岩浆活动对金的成矿十分有利，为金元素的活化、迁移和富集成矿提供了热源和流体来源，足以使矿源层和先成蚀变带内的金质发生活化、迁移，在碎裂岩带内沉淀、富集形成金矿床。

4 找矿意义

研究认为，沂水-汤头断裂沿带有良好的找矿前景[3]，找矿方向可分为构造蚀变带、韧性剪切带、化探异常带和矿体深部等[16]。前王家庄金矿等一系列矿床、矿(化)点的发现也为沂沭断裂带中段，特别是汞丹山凸起中部的金矿勘查验证了成矿潜力，对找矿目标、勘查方向、工作对象等具指导意义。

4.1 同构造样式矿化类型类比

不同构造样式产出的矿化类型与区域典型矿床特征类比见表2。

表2 不同构造样式矿化类型的矿床特征对比

由表2可知，研究区内不同构造样式的矿化类型与区域同构造样式的典型矿床在矿床特征上具较高的相似度，说明研究区具备形成对应矿床的潜力。

前王家庄金矿Ⅰ-1主矿带在控矿构造特征、矿石特征、围岩蚀变等方面均与龙泉站、牛家小河等矿床有相似之处，其构造成矿作用均为第二期中浅层次脆/韧性构造作用。区别在于，Ⅰ-1蚀变带距离沂水-汤头断裂较远，呈近SN向，倾向E，产出于沂水岩群与新太古代花岗岩接触带等构造相对薄弱部位。

沂沭断裂带中段金矿找矿目标主要分为两类：一是紧邻沂水-汤头断裂的赋存于其下盘的NNE向矿体，以龙泉站金矿、牛家小河金矿[23]为代表；二是汞丹山凸起中部NEE向韧性剪切带矿体，以南小尧金矿为代表。研究区位于汞丹山凸起中部，以往找矿目标为南小尧型金矿，故工作重点为NEE向韧性剪切带，对NNE向韧/脆性构造带的重视程度偏弱，尽管取得了一定的找矿成果，但矿化程度较低。前王家庄金矿的发现，为汞丹山凸起中部金矿勘查指出了新的找矿目标，与赋存于沂水-汤头断裂下盘的龙泉站金矿同成因类型、同构造样式的蚀变岩型金矿。

4.2 第一期中深层次韧性剪切带

第一期中深层次韧性剪切运动形成了较大规模的金质富集，为后续构造成矿作用奠定了物质基础，寻找同类构造对判别找矿前景有重要意义。该类韧性剪切带野外易识别，带状分布，连续性好，矿化规模大，地表出露宽，黄铁矿化、硅化、绢英岩化强烈发育，地表呈白色或灰绿色，多表现为正地形，黄铁矿多呈自形粒状。因此，可首先寻找该类韧性剪切带作为找矿远景区，再进一步寻找第二期中浅层次脆/韧性构造带、第三期脆性碎裂岩带、岩体与地层接触带构造等有利成矿地段作为勘查靶区。第一期3条韧性剪切带呈近等间距、平行展布特征，为寻找未知剪切带提供了可能。研究区以南已发现了南小尧、景家庄、大尧等多条NEE向剪切带，且带内发育不同程度的金矿化，为汞丹山凸起金矿勘查提供一定参考。