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胶西北招贤金矿床深部找矿及研究新进展

2022-09-28王英鹏张文李秀章刘汉栋祝培刚王立功王金辉郭瑞朋

山东国土资源 2022年9期
关键词:黄铁矿花岗岩金矿

王英鹏,张文,李秀章,刘汉栋,祝培刚,王立功,王金辉,郭瑞朋

(山东省地质调查院,山东 济南 250014)

0 引言

胶东地区是我国重要的金矿集中区,目前已探明金资源量超5000t,已成为世界第三大金矿集中区[1-2]。区内自西向东密集分布着胶西北(莱州-招远)、栖蓬福(栖霞-蓬莱-福山)、牟乳(牟平-乳山)3个矿集区[3-4],其中胶西北矿集区最为出名,累计查明金资源储量超4000t,占胶东总量的90%以上,区内三山岛、焦家和玲珑-大尹格庄金矿田均已成为资源储量超千吨的世界级金矿田[5-9]。

招贤金矿床是近年来在胶西北焦家金成矿带深部新发现的金矿床,是目前国内勘查深度最大的金矿区[10]。2020年以来,山东省地质调查院依托国家重点研发计划和山东省地质勘查项目,在矿区南部大官庄地区继续开展深部找矿,施工2个超2300m的钻孔,在-2000m以深探获厚大金矿体,主矿体厚度19.5~43.14m,平均品位3.95~4.91g/t,最高品位93.5g/t,新增金资源量153t,矿区累计探获金资源量已超200t(1)山东省地质调查院,山东省莱州市大官庄地区深部金矿资源调查报告,2022年。,达到特大型金矿床规模,实现了深部找矿重大突破。本文在总结前人工作基础上,介绍近几年的深部找矿及研究进展,旨在为该地区深部找矿提供一些帮助。

1 成矿地质背景

胶西北金矿集区位于华北克拉通东南缘和郯庐断裂带东侧[11],大地构造位置属华北板块(Ⅰ级)、胶辽隆起区(Ⅱ级)、胶北隆起(Ⅲ级)[12-13]。

区内岩浆岩分布广泛,主要由新太古代变质岩系和中生代花岗岩类侵入岩组成。新太古代变质岩系以变辉长岩和英云闪长质片麻岩为主,中生代花岗岩类侵入岩以侏罗纪玲珑花岗岩为主,部分为白垩纪郭家岭花岗岩[14]。

区内构造活动强烈,以NNE—NE向构造为主,主要控矿构造为三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂,控制着区内金矿床的分布,相继探明了三山岛北部海域、西岭、寺庄、焦家深部、朱郭李家、纱岭等多处大型—特大型金矿床[15-20](图1a)。

1—第四系;2—白垩纪郭家岭花岗闪长岩;3—侏罗纪玲珑二长花岗岩;4—新太古代变质岩系;5—新太古代英云闪长质片麻岩;6—新太古代变辉长岩;7—蚀变带;8—实测与推测断裂及编号;9—金矿床;10—矿区范围;11—勘探线及编号;12—钻孔位置及编号(蓝色为深钻位置);F1—三山岛断裂;F2—焦家断裂;F3—招平断裂图1 胶西北区域地质图(a据文献[15]修改)和招贤矿区地质图(b据文献[11]修改)

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

招贤金矿床位于焦家断裂带的中南段,矿区内地表均被第四系覆盖,基岩均为钻孔揭露,主要为新太古代变质岩(栖霞序列英云闪长质片麻岩和马连庄序列变辉长岩)和中生代花岗岩(玲珑二长花岗岩和郭家岭花岗闪长岩),玲珑花岗岩是主要赋矿围岩(图1b)。脉岩主要有闪长玢岩、辉绿玢岩和煌斑岩脉,主要为矿后脉岩。

控矿断裂为焦家断裂(地表未出露,由钻孔揭露控制),矿区内长度约5.4km,宽160~500m,工程控制最大斜深4650m(320线),最大垂深2362m。断裂呈舒缓波状延伸,走向0°~30°,倾向NW,平均倾角27°,向深部(2850m)倾角变缓至20°左右[7],是一上陡下缓的铲式断裂,中浅部沿玲珑序列花岗岩和太古宙基底接触带发育,深部切入玲珑二长花岗岩内[21]。

焦家断裂多期活动特征明显,一般认为成矿前断裂经受了左行压扭性活动,形成糜棱岩;成矿期断裂活动属右行张扭或右行张剪性质,为成矿流体运移、沉淀提供了有利空间[22-24],成矿后断裂以压性为主兼扭性。由于太平洋板块向西俯冲所产生的弧后拉张效应及郯庐断裂中段强烈拉张作用影响,断裂构造受到叠加改造,产生成矿后断裂,已形成的金矿体也相应受到断裂的破坏[4,21]。

2.2 矿体特征

矿区共圈定金矿体30个(2)山东省地质调查院,山东省莱州—招远整装勘查区金矿资源潜力评价与找矿预测示范报告,2021年。,按不同蚀变岩带控制,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号4个矿体群,其中Ⅰ号矿体群中的Ⅰ-1和Ⅰ-2号矿体为主矿体[10]。

矿体主要赋存于焦家断裂带下盘构造蚀变带中,呈似层状、脉状、透镜状产出,产状与主裂面基本一致,具膨胀夹缩、分枝复合等特征。浅部矿体主要产于主裂面之下,而深部矿体则主要产于主裂面之上,赋存于玲珑花岗岩内部的控矿断裂蚀变带内(图2)。

Ar3J—胶东岩群;Ar3γδQx—栖霞序系列新庄单元英云闪长质片麻岩;Ar3νMl—马连庄序列栾家寨单元;J3ηγLc—玲珑序列崔召单元黑云二长花岗岩;γδ—郭家岭花岗闪长岩;γJ—绢英岩化花岗岩;γSJH—黄铁绢英岩化碎裂状花岗岩;SγJH—黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩;SJH—黄铁绢英岩化碎裂岩;1—金矿体;2—主断裂面(断层泥);3—断层及推测断层图2 招贤矿区320勘探线剖面图(据文献[7]修改)

近年来的勘查工作主要针对Ⅰ-2号矿体开展。Ⅰ-2号矿体总体规模较大,其与纱岭矿区和前陈矿区Ⅰ-2号矿体、南吕-欣木Ⅰ-1号矿体、寺庄深部Ⅰ-1号矿体、马塘深部(朱郭李家)Ⅰ-1号矿体为同一矿体[25](图3)。招贤矿区范围内,Ⅰ-2号矿体由11个钻孔控制,分布于256~352线、-1836m~-2360m标高范围内,主要赋存于黄铁绢英岩化碎裂岩内,局部赋存于黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩内。矿体最大走向长1400m,最大延深770m。矿体沿倾斜方向未封闭,具有延深趋势。矿体单工程真厚度1.33~34.51m,平均厚度14.23m,厚度变化系数79%,属厚度稳定型矿体。矿体单工程品位0.81~21.34g/t,平均品位3.35g/t,品位变化系数109%,属有用组分分布较均匀型矿体。

1—矿体投影边界;2—钻孔及编号;3—矿区范围;4—勘探线及编号图3 焦家-纱岭金矿床主要矿体示意图(据文献[25]修改)

2.3 矿石特征

矿石矿物主要为金矿物(自然金、银金矿)、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等,脉石矿物主要为石英、斜长石等。其中黄铁矿是主要载金矿物。金矿物以自然金为主,银金矿次之。金矿物形态以角粒状为主,片状、麦粒状次之,枝杈状、浑圆粒状、针状少量。金矿物粒度以细粒金为主,多数介于5~10μm。金矿物的赋存状态以晶隙金为主,其次为包体金,主要分布于黄铁矿裂隙及晶隙中[11-12]。随着深度的增加,金矿物成色呈增高趋势,自然金的含量增高,伴生组分中银的含量呈降低趋势[7,25]。

招贤矿区矿石类型与焦家带中浅部类似,根据蚀变碎裂程度可分为3种类型:黄铁绢英岩化碎裂岩型、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩型、黄铁绢英岩化碎裂状花岗岩型(图4),矿区内主矿体主要由前2种类型矿石组成。

a,b—黄铁绢英岩化碎裂岩型矿石;c—黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩型矿石;d—黄铁绢英岩化碎裂状花岗岩型矿石;Py—黄铁矿;Qt—石英;Ser—绢云母;Kf—钾长石图4 招贤矿区典型矿石照片

矿石结构以晶粒状结构为主,其次有碎裂结构、填隙结构、包含结构、交代残余结构和乳滴状结构等;矿石构造以(细脉)浸染状、脉状构造为主,其次为枝杈状、网脉状构造(图5)。

a—黄铁矿呈自形—半自形粒状结构;b—黄铁矿呈半自形—他形结构;c—碎裂结构,黄铁矿受应力作用破碎,裂纹发育;d—填隙结构,黄铜矿充填于黄铁矿裂隙中;e—包含结构,黄铜矿包裹于黄铁矿晶粒中;f—乳滴状结构,黄铜矿呈乳滴状分布于闪锌矿中;Py—黄铁矿;Ccp—黄铜矿;Gn—方铅矿;Sp—闪锌矿图5 招贤矿区矿石结构显微照片

3 深部找矿及研究进展

3.1 深部找矿进展

招贤矿区先后开展了多次勘查工作,2020年之前,山东省地质调查院在区内相继开展了《山东省莱州市招贤地区金矿普查》《山东省莱州市招贤地区金矿普查(续作)》《山东省焦家地区深部资源调查》《山东省莱州矿集区深部找矿预测》等多个省部级地质勘查项目,累计完成钻探工作量37459.07m/20孔,提交金矿矿石量6537×104t,金金属量172358kg,其中工业品位金矿矿石量3544×104t,金金属量115462kg,平均品位3.26g/t。

2020年至今,山东省地质调查院针对矿区南段的Ⅰ-2号矿体深部开展了找矿工作,实施了2个深度超过2300m的钻孔,孔深分别为2364.73m(320ZK03)、2439.43m(352ZK03)(图1b),2个钻孔均揭露了厚大金矿体。320ZK03钻孔于孔深1948.10~2178.94m发现金矿体9个,累计厚度64.55m,最高品位93.3g/t,其中Ⅰ-2号主矿体厚度达43.14m,平均品位3.95g/t;352ZK03钻孔于2308~2378.83m深发现金矿体4个,累计厚度33m,最高品位21.34g/t,其中Ⅰ-2号主矿体厚度19.5m,平均品位4.91g/t(表1)。

表1 招贤矿区深钻见矿信息表

深部钻孔的实施,尤其是352ZK03钻孔越过了浅部近1500m的无、弱矿间隔,对深部矿体的控制超过了2300m,证实焦家金成矿带在-2000m~-3000m深度内有巨大的找矿潜力,新增工业品位金矿推断资源量153t,其中Ⅰ-2号主矿体新增115t,实现了深部找矿的重大突破。

3.2 研究工作进展

招贤金矿是新发现的矿床,目前研究程度较低,前人主要对矿体特征[10]、载金矿物化学成分及其地质意义[11]、黄铁矿中可见金的成因[26]等方面进行了研究。

3.2.1 载金矿物研究进展

王英鹏等[11]对黄铁矿、黄铜矿和金矿物开展了系统的矿相学研究,认为招贤金矿中金赋存状态包括可见金和不可见金,其中以可见裂隙金为主,金矿物包括自然金和银金矿;黄铁矿显示弱富S、轻亏Fe的特征,Co/Ni比值大于1;随深度增加,Co/Ni比值增大、w(As)降低,金成色增加,推断招贤金矿为岩浆成因,且深部具有成矿潜力。

LI Q等[26]采用岩相学观察、电子背散射衍射(EBSD)和激光烧蚀—电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)方法研究了含金黄铁矿的结构和成分。认为可见金颗粒不是黄铁矿中不可见金再活化的结果,而是在含金黄铁矿形成后通过流体引入的,含金成矿流体在黄铁矿微裂缝和晶隙间的循环导致了可见金的沉淀。

3.2.2 隐伏花岗岩研究进展

近年来,随着招贤矿区深部钻孔的实施,钻孔揭露了焦家带下盘隐伏的斑状中粒花岗闪长岩—二长花岗岩。招贤矿区72ZK03(1690~1704m)、88ZK07(1871~1885m)、288ZK03(2307~2353m)、352ZK03(2329~2364m)及纱岭矿区152ZK666(1300m)等钻孔底部均有揭露。于晓卫等[27]对矿区隐伏花岗岩开展了锆石SHRIMP U-Pb年龄研究,测得88ZK07钻孔底部斑状花岗闪长岩年龄为127.59Ma,为白垩纪郭家岭期花岗岩,证实在焦家金成矿带深部有隐伏郭家岭花岗岩体存在。

4 深部找矿前景探讨

自2011年找矿突破战略行动以来,焦家带深部找矿工作取得重大找矿成果,累计探明金资源量超1400t,最大勘查深度已达3000m[5]。前人研究表明,焦家带金矿床成矿深度为4~8km,根据剥蚀速度计算玲珑花岗岩剥蚀量仅为2.0~4.2km,远未达到金矿最大成矿深度[28],深部金矿找矿潜力良好。

近年来,山东省地质调查院和山东省地质科学研究院相继在招贤矿区和吴一村地区施工了多个深度超过2000m的钻孔,最深达3266.06m,均取得较好找矿成果(图2)。

(1)山东省地质调查院实施的深钻越过了浅部弱矿间隔,在-2000m以深探获厚大金矿体。Ⅰ-2号主矿体厚度13.50~43.14m,品位2.28~5.25g/t,矿体延伸稳定、厚度大、品位高,向深部未封闭。

(2)山东省地质科学研究院在吴一村地区实施的焦家带深部勘查科研钻孔ZK01终孔深度3266.06m,在2700.89~2854.59m发现金矿体6个,累计见矿厚度25.20m,平均品位1.85g/t,最高品位13.65g/t,其中工业矿体厚度7.00m,平均品位3.14g/t。

以上结果表明焦家金成矿带在-3000m深度内仍赋存有金矿体,深部金矿资源潜力巨大。根据目前控制程度,矿区南部的Ⅰ-2号主矿体在倾向上延伸稳定,-2360m以深矿体仍未闭合,其深部具有良好的找矿前景。

5 结论

(1)近年来,招贤矿区深部找矿工作取得了显著进展。实施的320ZK03、352ZK03钻孔在-2000m以深探获厚大金矿体,累计厚度33.00~64.55m,其中主矿体厚度19.50~43.14m,平均品位3.95~4.91g/t,新增金资源量153t,矿区累计探获金资源量已超200t,达到特大型金矿床规模。

(2)目前的勘查工作结果显示,矿区南部的Ⅰ-2号主矿体厚度在倾向上延深稳定,-2360m以深矿体仍未闭合,显示焦家金成矿带在-2000m~-3000m深度仍具有极好的找矿潜力,在深部开展进一步的勘查工作,预期会实现更大的找矿突破。

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