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浅析山东莱州金矿床地质特征及成因

2022-12-18初晶晶

中国金属通报 2022年9期
关键词:胶东金矿矿床

初晶晶,宋 波*

从我国矿产行业现状调研结果与分析结果来看,我国的金矿开发现状属于社会焦点问题,而通过分析我国金矿储量的地区排名可以看出胶东属于中国较为集中的金矿区域。目前生产力水平较高,普通百姓也逐渐开始使用黄金制品,使得金矿需求逐渐增加,因此要进一步对胶东地区的金矿进行探测,发掘金矿资源,增加金矿的开采率。一般地,烟台、青岛与威海附近的地域都被称为胶东地区。在该地,金矿数量多,且分布较为密集,因为金元素性质较为特殊,开采出的金矿经常会分配到一些国家建设中做特殊用途,除此之外也会制作成首饰或者工艺品等。在胶东地区目前已经发现的金矿矿床约达一百处,将其以矿床规模与覆盖面积为标准进行划分,可知共有5处特大型金矿矿床,大型的有8处,中小型有85处,而小型的金矿矿点则数量较多,可达二百有余,整个矿区的金矿储量丰富,约有六百吨。金矿开采工作进行前需要制定合理的实施方案,因此作业开始之前就要通过资料收集以及实地勘测等手段对胶东地区的金矿地质构造特征有具体的认知,才能更好地找到找矿方向,之后对于外围与深部地质也要进行探测,继续找矿作业,这样才能给胶东地区金矿开采工作的稳定开展提供保障。

1 矿区地质特征

(1)地层。矿区西部有整个矿区最多的出露地层,地层构造较简单,其岩性多以黑云变粒岩为主,但也不乏石英岩。它们经过变质作用会形成角闪岩相,这种物质是成矿的主要条件,也是整个胶东地区的金矿主要成矿物质。除此之外,在矿区南部以及西部发现第四系松散堆积物,厚度在三米到八米之间。

(2)构造。望儿山矿区构造类型主要是断裂构造,属于望儿山—河东断裂带中,也是次级断裂体系。该断裂带在矿区范围内在二十五度左右,在矿区南端以约三百五十度分布,整体来看矿区内的断裂带走向不稳定,有很大变化。望儿山—河东断裂有极大的倾向变换,在北西、西部以及南西等方向都存在倾向变化,倾角在四十五度到六十度的范围内,属于较为稳定的状态。发育热液在发生蚀变后出现硅化、绢英岩化与黄铁绢英岩化等,这也是望儿山矿区的主要产矿矿石。蚀变现象在望儿山—河东断裂破碎带的发生率较高,它们也是矿区矿产储存及发育的构造条件。

(3)岩浆岩。望儿山矿区岩浆岩中片麻黑云母二长花岗最普遍,这也是胶东地区矿床中关键的赋矿围岩,发生的蚀变多是钾长石化、绢英岩化以及硅化等。在望儿山金矿矿区中,玲珑黑云母二长花岗岩较为常见,其中大都存在伟晶岩脉。煌斑岩脉出露概率与规模均较低,以近东西向以及近南北向在矿区内分布。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

望儿山金矿区矿床中共有Ⅰ~Ⅵ号蚀变带。范围最大的是Ⅰ号蚀变带,受F1主断裂带影响较大,宽度在十米到七十米之间,倾向延深要高于一千二百米,其走向与倾向较为平缓,呈波浪形延展,个别部分有膨大或缩小情况,-800m标高以下趋势弱化。F1主断面附近就是蚀变带中心所在地,此处蚀变最强,附近的蚀变则逐渐减弱。以Ⅰ号蚀变带为界,位于其上的蚀变带编号为Ⅴ、Ⅵ号,这两条蚀变带存在于地表内部,隐蔽性极高;居于其下则展布了其他三条蚀变带。Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ号蚀变带属性是含矿蚀变带,Ⅱ、Ⅲ号蚀变带在地表所占面积较少,处于矿床南端。矿体赋存于+110m~-650m标高。

以矿体规模以及储矿量为标准,现有矿体可以分为小型以及次要、主要矿体三种,相同类别探明矿体个数分别为40、2、2。其中Ⅰ号和Ⅴ1号矿体为主要矿体;Ⅴ2和23号矿体属于次要矿体一类。小型矿体则较多,Ⅰ3、Ⅰ6、Ⅵ1、1号~22号,24号~37号都属此类,这种矿体多是单孔见矿,表外矿体也占据其中一部分。主矿体矿石量占矿床总量的86%,金属量占总量的79%。主要介绍Ⅰ、Ⅴ1、Ⅴ2和23号矿体地质特征。

2.2 矿石特征分析

矿石的特征中组分较为关键,且关于矿石组成的分析层次清晰,具体有以下两方面。第一,矿石矿物组成分析。矿石组分的主体元素为金,还可以将银与硫综合利用起来。将金与石英脉型矿床相比,结果显而易见:前者品位略低于后者。第二,矿石化学组成。相关工作者应该在矿区内部的坑道或其他部位采取矿石原料,以此为样本进行分析,经过分析可以发现金与银、锡、铜、钼等之间的关系呈正比,且与银之间的正相关特点最为突出。除此之外,还应分析矿山构造。除了矿体内部还应从整体上也就是构造分析矿石特征。该矿山的状态多为细脉侵染状,但有或多或少有脉状以及斑点状等其他状态。在细脉侵染下,通过之前蚀变的矿石之间的裂隙展开。

2.3 围岩蚀变

望儿山金矿床围岩蚀变现象较为复杂,具体种类见下表。总结矿体与围岩的接触关系,发现矿体从外围向矿体内部主要分布顺序为:蚀变岩-成矿-成矿-钾-长石带-钾长石花岗岩。

3 矿床成因分析

3.1 地层条件

根据有关文献对胶东地区不同地层的金丰度值的统计结果中可知:变质岩系中胶东群的含金丰度值要大于地壳平均值,矿区与成矿较为吻合,这也是众多学者将胶东群作为金矿的初始矿源层的关键原因。但大量资料显示,胶东东部胶东群含金量较低,小于地壳含金量4×10-9,因此故望儿山金矿化富集矿床与地层没有直接关系。

对于胶东地区在古老变质岩区中金矿含量较多的现象,可从以下角度进行理解:古老变质岩是金矿构成的矿体基础,历史上发生了多次玄武质岩浆活动,推动了上地幔源区的金矿的逐步发育。在太古代-古元古代时期,胶东地区已经是上地幔的金源区,也是后期金成矿不可替代的因素之一。因此,胶东地区金矿的成矿物质大部分来源于地球深层,即认为地幔流体从上地幔带走金,通过多层次促进金矿的形成,地幔柱的演化。结合前人对成矿物质来源的分析,认为胶东群可提供少量成矿物质进行成矿。

3.2 构造条件

望儿山金矿床最突出的特点就是构造控矿,与之紧密相关的就是断裂构造,它对金矿的形成与分布起的影响十分关键,断裂的展布位置与产状变化对矿体的规模与状态有密切联系,其间也存在着一定的规律。

(1)断层规模、金赋存与成矿断层构造控制着万格山金体的整体分布,以及矿体的赋存、蚀变形态和类型。矿区最大的断裂构造为河东—望儿山断裂带,为含矿构造。望儿山主断裂属于焦家-新城主断裂的次生构造,两者蚀变和成矿特征相似。由于大尺度裂缝可以在生成演化过程中提供足够的驱动力,有助于材料的分解活化和矿物流体的迁移。目前,平均生产面积达-610m,平均开发面积达-630m,部分开发面积达-710m。望儿山主断裂面的上、下盘直接影响了矿区内综合质量最高的Ⅰ号矿体的产出,工业矿体主要富集在断面产状较陡处。

(2)构造控矿化局部富集及工业矿体空间定位分析了望儿山金矿床I、IV矿脉中矿体的空间分布,分析了望儿山金矿床的强成矿区和断层构造。矿体之间的相关性可以在空间上定位。断裂带1号脉矿体主要表现在断裂带的北部,矿体厚度增加,品位变高,东北部矿体变薄,品位降低;断层部分矿体资源丰富,矿体富强;断层出露,地势平缓,矿体逐渐变窄。

(3)从断裂带1号脉矿体沿走向、倾角的位置及赋存变化构造控矿断层的动态特征,应力分析图显示控矿断层为左-两侧正断层,其结果是伸展的局部倾向于形成含矿空间,从而导致矿体的定位。

(4)构造控制蚀变类型望儿山矿区内断裂构造主要为构造岩发育的断裂破碎带,其中存在着构造碎裂岩带,可以达到超高的渗透效果。这是因为构造岩碎裂程度较大,缝隙较多。以上特征使得矿区内部热液与岩体之间接触面积增大,导致蚀变带更加广泛,也使得蚀变更加明显,流体沉淀作用也加快。矿区内蚀变类型以绢英岩化为主,在构造碎裂岩带内形成。

3.3 岩浆岩条件

研究表明,胶东地区侵入岩十分发育,主要为中生代侵入岩和脉岩,其中,中生代花岗岩与含金矿化具有密切的时空联系。本研究测得的锆石灯石的U-Pb谐波年龄为162.74±0.47Ma。前人研究确定玲珑花岗岩的形成时代为166±4Ma,成矿时代为阳山(110Ma~125Ma),因此灯斑岩和玲珑花岗岩被认为是同一地区区域构造热岩浆活动的产物,它与金的时空成矿密切相关,是一种占优势的矿物灯石。

望儿山金矿床中脉岩比较发育,以煌斑岩脉为主体,这些岩脉易发生蚀变,主要分为成矿前岩脉、成矿岩脉和成矿后岩脉,矿体多分布在岩脉周围,成矿前就存在岩脉带,有助于成矿的富集性。成矿过程中,断层构造沿福代克矿化带继承。然而,成矿岔道限制了含矿热液的运移和最终定位,但起不到筛分作用。

3.4 矿床成因类型及成矿模式

3.4.1 矿床成因类型

对于望儿山金矿矿床形成的具体过程和类型,目前研究内容较少,在学术界还没有达成共识,综合其相关研究结果,大致存在以下两个观点:

(1)望儿山地区的金矿是一种低温低盐度矿床;

(2)望儿山断裂破碎带充填热液-交代金矿类型。这种金矿实际上是一种复合型金矿,具有蚀变岩和石英脉型两种矿化特点。

通过前文对山东莱州金矿床的地质特征和矿床成因综合研究分析,进一步结合已有文献对矿床成矿类型以及成矿模式总结,其主要特征如下:

(1)本文研究的望儿山金矿位于山东的矿产集中区的西北区域,并且成型在河东-望儿山断裂构造带部位,其主要成矿时期在中生代以后,该时期正是伊泽奈奇板块俯冲欧亚大陆时期,也是山东半岛地区重要的造山和成矿的时期。

(2)矿区内的结晶基底主要分为三种类型,第一种是太古代胶东岩群,第二种是古元古代荆山群,第三种是粉子山群。因此,该矿区的岩性具有多种特性,主要有黑云变粒岩、石榴二辉麻粒岩、黑云斜长片麻岩等,同时还有斜长角闪岩等;出露的岩浆岩则主要有两种:壳源花岗岩和壳幔混源花岗质岩石,后者形成的主要原因是壳源花岗岩沿着断裂侵位。本文研究的山东莱州地区金矿的煌斑岩锆石谐和年龄162.74±0.47Ma。

(3)研究分析可知,山东莱州望儿山金矿上下壁与主断层基本平行,即断层为矿区含矿构造。该金矿的矿体受断层构造的影响和控制,从空间上看,矿体以一定的格局再现,导致金矿化阶段性富集。另外,改矿区的围岩蚀变情况强烈,主要表现为黄铁绢英岩化、碳酸盐化以及硅化为主,还伴随着钾长石化和绿泥石化。对于望儿山金矿来说,其金矿化与黄铁绢英岩化和硅化存在紧密的关联,该金矿是较为典型的蚀变岩型矿化类型。

(4)望儿山金矿形成经历了两个重要的成矿时期,分别为热液成矿期、表生氧化期,在第一个时期内,望儿山形成黄铁矿化石英脉型-黄铁矿化蚀变岩型,并且是该阶段还分为以下四个主要阶段:第一阶段是石英--黄铁矿阶段。该阶段为热液活动的早期,与围岩存在剧烈的交代,形成颗粒较大的黄铁矿;第二阶段是金-石英-黄铁矿阶段。这个阶段开始形成大量的金属矿,并且交互浸染,并逐渐发展到金-银-石英-多金属硫化物阶段密切;第三阶段是金-银-石英-多金属硫化物阶段。这个阶段产生黄铜矿、黄铁矿等,并且矿体分布相互浸染,是硅化、绢云母化等作用做强的时期,这个时期是主要金矿化时期;第四阶段是石英--碳酸盐阶段。这个阶段是成矿的晚期,说明成矿基本上完成,主要是沿着断裂带孕育产生一些碳酸盐。

3.4.2 成矿模式

胶东地区的在中生代早中期时期正好处于碰撞造山阶段,经过古太平洋板块与欧亚板块相互作用形成,并且主要是因SE向NW斜向快速俯冲导致,在此过程中存在一个松弛阶段,在此期间大多花岗岩在脆韧性断裂带下部发育,与此同时花岗岩岩浆会在高温下出现同熔现象,甚至在重熔作用下上侵定位。在该时代晚期开始出现转折,我国东部岩层厚度锐减,地幔以流体状上涌,在胶东地区成矿过程中起到了关键作用。

4 胶东地区成矿规律和找矿方向分析

4.1 成矿规律分析

只有基本认识了胶东地区的金矿矿区、矿床与矿石等地质构造条件,才能判断当地找矿方向,也可以及时评价,这也是开矿前的理论准备。对找矿方向的评价由三个环节构成。第一,找矿方向准备工作。通过地理信息技术的支持收集胶东地区的地质信息,并对全部信息进行分类整合,并利用不同渠道借鉴以往的找矿方式,在综合经验与资料的基础上制定找矿工作的合理规划。此环节最终要达到对金矿矿区有一定了解,并对成矿基本特征进行研究,为成矿规律的总结提供准备;第二,探寻成矿规律。根据上一环节的结果对胶东地区金矿断裂演化进行判断,当金矿矿区中的矿体开始发生成矿状态,可以通过脆性断裂促进金矿液的沉淀,以此推断控矿表现;第三,根据规律推出找矿方向。在这些准备工作完成的基础上可以推断胶东地区金矿成矿规律:比如北泊金矿,其位于断裂带交错重合地区,南、北分别存在金矿,这种地区很容易孕育出优质的矿产,矿区金丰度极高。

4.2 找矿方向

根据上述研究分析结果,对山东半岛地区的金矿寻找工作带来极大帮助,能够通过对矿体质地特征来确立找矿方向。并且基于对主、次构造带等部位分析,能够有效得到胶东半岛地区金矿的分布趋势,并且利用先进的技术手段来验证。实际上,按照上述的研究结果,已经探知胶东半岛的焦家地区具有典型的金矿矿床质地特征,尽管该地区的矿产品质不高,但是其厚度较大。不仅如此,涧里-跃进村地区的矿体表现出连续状,同样存在金矿的可能,需要开展更加详细的找矿工作。

5 结论

金矿床的发育和形成对地质构造要求有一定的标准,成矿的实现也必须满足地质构造特征符合标准。在地质外力的作用下,矿区深层的地质构造将发生变化,成矿过程也将受到影响,矿体的位置分布也将发生相应的变化。如本文重点分析的望儿山金矿床,望儿山-河东断裂带对其整体影响作用非常大,并且是焦家-新城主断裂的延伸部分,即属于次级断裂。因此,通过对焦家金矿矿床的详细情况分析研究,非常有利于推测该金矿矿藏潜力。值得注意的是,望儿山金矿的蚀变带主要走向特征与现存的优质金矿的矿床地质特征极其相似,这表明望儿山地区金矿的潜力非常大,在其周边或者更深层次找矿具有很好的前景。

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