王金輝，張貴麗，陶有兵，王英鵬，祝培剛

(山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250014)

0 引言

膠東金礦集中區(qū)金礦十分發(fā)育，截至目前已探明資源儲量的金礦床(區(qū))共有200余處，累計探獲資源量近5000t，自西向東依次為膠西北、棲蓬福、牟乳3個金成礦區(qū)[1-2]，3個金成礦區(qū)以膠西北金成礦區(qū)最為出名，區(qū)內(nèi)三山島、焦家和玲瓏-大尹格莊金礦田均成為資源儲量超千噸的世界級金礦田[3-5]。深部找礦取得突破之后，地質(zhì)工作者將找礦目標(biāo)轉(zhuǎn)向近岸海域，近年來深部和海域隱伏區(qū)找礦又取得重大突破，在膠西北金成礦區(qū)內(nèi)三山島斷裂北延海域發(fā)現(xiàn)了470t超大型金礦。三山島北部海域金礦床是截至目前在我國發(fā)現(xiàn)的最大規(guī)模的海域超大型金礦床，礦床類型為破碎帶蝕變巖型，礦體賦存于三山島斷裂下盤的玲瓏花崗巖中。

2013—2018年，山東省地質(zhì)調(diào)查院利用地質(zhì)調(diào)查專項及省地勘資金項目在三山島海域開展地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，通過海上重力測量工作，確定了三山島斷裂在北部海域的延展位置，提交一處A類金礦靶區(qū)[6]。在三山島西部海域新發(fā)現(xiàn)一條重力梯級帶，推測為斷裂構(gòu)造引起。該梯級帶位于沂沭斷裂帶東側(cè)，總體走向NE，被NW向斷裂錯動。前人工作已經(jīng)證明本區(qū)的斷裂構(gòu)造對金礦的形成起著重要的控制作用，已知金礦床嚴(yán)格受NE—NNE向深大斷裂控制。本次工作通過海上鉆探對該梯級帶進(jìn)行了驗證，發(fā)現(xiàn)鉛(鋅、金)礦化體。揭露了前寒武紀(jì)變質(zhì)巖與中生代二長花崗巖的接觸界面，類比相鄰三山島金成礦帶，對該梯級帶含礦可能性進(jìn)行分析，期待對該海域找礦工作提供幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)特征

膠西北金成礦區(qū)地處膠東金礦集中區(qū)西北部。大地構(gòu)造位置屬華北地臺(Ⅰ級)、膠遼臺隆(Ⅱ級)、膠北隆起(Ⅲ級)西北部，西臨沂沭斷裂帶，北東鄰龍口斷陷盆地，基底由呈東西展布的太古宇構(gòu)成(圖1)。

區(qū)內(nèi)地層出露相對零星。主要古元古代荊山群與粉子山群及新元古代蓬萊群，中生代地層主要包括萊陽群、青山群及王氏群。新生代地層主要有古近紀(jì)五圖群、新近紀(jì)臨朐群和第四紀(jì)地層[7]。

1—第四系；2—白堊系；3—新元古界；4—古元古界；5—白堊紀(jì)嶗山花崗巖；6—白堊紀(jì)偉德山花崗閃長巖；7—白堊紀(jì)郭家?guī)X花崗閃長巖；8—白堊紀(jì)雨山花崗閃長巖；9—侏羅紀(jì)玲瓏花崗巖；10—太古宙TTG片麻巖；11—實測(推測)斷裂；12—海上重力范圍圖1 膠西北地區(qū)地質(zhì)簡圖[1]

膠西北地區(qū)侵入巖呈近EW向或NE向展布的巖基、巖株、巖瘤狀產(chǎn)出。超基性—酸性均有發(fā)育，尤以中酸性、酸性巖規(guī)模大、分布廣。形成時代自中太古代至新生代，中生代燕山晚期最發(fā)育；巖漿物質(zhì)來源分為幔源、殼源和殼幔巖漿混合源等。

中生代侵入巖主要有侏羅紀(jì)燕山早期玲瓏花崗巖，白堊紀(jì)燕山晚期郭家?guī)X花崗閃長巖、偉德山花崗閃長巖、雨山花崗閃長斑巖、嶗山花崗巖組成。玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗閃長巖是區(qū)內(nèi)金礦的主要圍巖，與金礦關(guān)系密切，構(gòu)成膠西北金礦集區(qū)巖漿巖主體[8-9]。

區(qū)內(nèi)金礦受斷裂構(gòu)造控制，沿三山島斷裂分布有三山島、新立、倉上、三山島北部海域、西嶺等金礦床，沿焦家斷裂帶及其下盤次級斷裂分布有新城、曲家、上莊、焦家、望兒山、寺莊、沙嶺、朱郭李家、馬塘、前陳、南呂-欣木、蠶莊等金礦床，沿招平斷裂帶及其下盤次級斷裂分布有臺上、東風(fēng)、嶺南、阜山、大磨曲家、水旺莊、九曲蔣家、九曲、大開頭、羅山、大尹格莊、夏甸、萊西、山旺、謝家溝、舊店等金礦床。

2 研究區(qū)布格重力異常特征

膠東西北部地區(qū)，粉子山群、膠東巖群、棲霞序列、馬連莊序列變質(zhì)巖密度偏高，玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗閃長巖密度偏低。由于花崗巖體與變質(zhì)巖接觸時，在巖體分布區(qū)形成明顯的重力低異常，在變質(zhì)巖分布區(qū)形成重力高異常，因此利用重力異常可以圈定出變質(zhì)巖和花崗巖類的分布范圍[10]。

2013—2018年，山東省地質(zhì)調(diào)查院為了查明該海域地質(zhì)構(gòu)造情況，使用美國生產(chǎn)的海底重力儀，在該海域開展海上1∶5萬重力測量工作，形成研究區(qū)布格重力異常圖。從布格重力異常圖上主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈波動性，NE向高低相間的分帶性。以沂沭斷裂帶為界，魯東地區(qū)表現(xiàn)為在重力高值背景上的強(qiáng)烈波動重力場，背景值平均在(0～25)×10-5m/s2，顯著高于魯西重力場。沂沭斷裂帶以東，重力場在高背景上亦表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的波動性，芙蓉島南部出現(xiàn)布格重力異常最高值達(dá)20.9×10-5m/s2，為區(qū)內(nèi)最高值，東部布格異常值最低達(dá)-4×10-5m/s2，重力差值近25×10-5m/s2，重力場跌宕起伏，高低相間，使布格異常表現(xiàn)明顯的塊狀分布特征。引起此波動的原因：一是地殼運(yùn)動的差異性，莫霍面起伏差異，二是花崗巖侵入的不平衡性，巖體大小厚薄不等，三是區(qū)內(nèi)高密度的元古界沉積厚度不一。

區(qū)內(nèi)共推斷斷裂22條，F(xiàn)1斷裂(昌邑-大店斷裂)走向NNE，表現(xiàn)為規(guī)模大、梯度陡的重力梯級帶異常特征，斷裂以西表現(xiàn)為重力低特征，以東表現(xiàn)為重力高特征。綜合區(qū)域構(gòu)造圖及1∶25萬布格重力異常圖、航磁圖及地震資料[11]，該斷裂為沂沭斷裂帶最東側(cè)分支昌邑-大店斷裂。F3斷裂(三山島斷裂)整體走向NE，傾向SE，在平面上呈“S”形，三山島—新立段走向40°，向北由三山島金礦延伸入海，向南從新立西延入渤海，跨海后經(jīng)倉上、潘家屋子?xùn)|延入渤海。

F2斷裂(刁龍嘴斷裂)是本次工作首次發(fā)現(xiàn)(圖2)，也是重點(diǎn)研究對象。該斷裂位于研究區(qū)西部，總體走向NE，被NW向斷裂F11，F(xiàn)16斷裂錯動，長約38km，南西(F10斷裂以南)及北東(F17斷裂以北)兩端走向不明。在F16斷裂以南表現(xiàn)為寬大重力梯級帶異常特征，斷裂北西側(cè)表現(xiàn)為重力高異常特征，向北西幅值逐漸升高，南東側(cè)表現(xiàn)為重力低，幅值達(dá)-2.5×10-5m/s2，在水平梯度模等平圖上，則表現(xiàn)為一條帶狀分布的正極值帶，帶上梯度值一般在1.2×10-8/s2以上，最大可達(dá)2.2×10-8/s2。該斷裂在F16斷裂以北重力梯級帶特征減弱，但在垂向一階導(dǎo)數(shù)圖中梯級帶明顯，在水平梯度模等平圖中為極大值異常帶特征。在高精度重力測量剖面圖上該斷裂表現(xiàn)為臺階重力異常，自北向南斷裂兩側(cè)斷差逐漸變大。該海域施工3個淺鉆，北西側(cè)為高密度的太古宙變質(zhì)巖，南東側(cè)則為低密度的玲瓏二長花崗巖，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料分析認(rèn)為，該斷裂北西側(cè)為高密度的前寒武紀(jì)變質(zhì)巖反映，南東側(cè)則為低密度的花崗巖反映。

3 鉆探驗證

為了驗證該梯級帶性質(zhì)，根據(jù)重力剖面測量推斷情況指導(dǎo)并部署鉆孔17SZK01(圖2)，鉆孔施工深度為1109.30m，終孔傾角88.60°，終孔孔徑75mm。

全孔巖性較簡單，主要為條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖、中細(xì)粒二長花崗巖、鉀化二長花崗巖等，夾有小規(guī)模暗色脈巖及花崗斑巖(圖3)。425.78m之前主要巖性為中細(xì)粒變輝長巖、條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖、鉀化二長花崗巖、中細(xì)粒二長花崗巖，構(gòu)造角礫巖脈巖主要為閃長玢巖和花崗閃長斑巖。425.78～451.10m發(fā)育絹云母化蝕變，原巖為條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖。構(gòu)造蝕變帶與上盤圍巖分界較為清楚，與下盤圍巖呈漸變關(guān)系，總體軸面夾角約55°±，540.70～546.34m發(fā)育絹云母化蝕變，絹云母化蝕變較強(qiáng)，未見金屬硫化物；546.34～649.07m巖性主要為條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖，夾少量花崗巖脈，其中546.34～550.54m發(fā)育螢石礦化，見有方鉛礦伴隨產(chǎn)出(圖4c)，經(jīng)化驗，滿足工業(yè)品位鉛礦體視厚度為4.4m，549.74～550.74m樣品分析Au品位0.1g/t，550.74～551.74m樣品分析Au品位0.16g/t；649.07m處見巖體接觸面，界線較清晰，接觸面與巖心軸夾角45°±；649.07～792.94m巖性主要為中細(xì)粒二長花崗巖，巖石整體發(fā)育鉀化蝕變，多呈肉紅色，局部可見硅質(zhì)細(xì)脈穿插，伴隨有少量黃鐵礦、黃銅礦產(chǎn)出，其中，746.56～746.80m見黃鐵礦呈團(tuán)塊狀分布；778.81～780.31樣品分析Au品位0.1g/t；781.32～792.94m為弱絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖，發(fā)育絹云母化、綠泥石化等蝕變，偶見黃鐵礦呈星點(diǎn)狀分布；792.94～829.32m為中細(xì)粒二長花崗巖；829.32～866.22m為鉀化硅化二長花崗巖，巖石整體發(fā)育鉀化、硅化蝕變，多見長英質(zhì)、硅質(zhì)細(xì)脈穿插，偶見黃鐵礦呈星點(diǎn)狀、小團(tuán)塊狀產(chǎn)出；866.22～936.61m為中細(xì)粒二長花崗巖，局部發(fā)育鉀化、硅化蝕變；936.61～941.51m發(fā)育絹英巖化蝕變，見少量黃鐵礦呈星散狀分布；941.51～1109.30m主要為中細(xì)粒二長花崗巖，夾少量輝綠巖、花崗斑巖脈，局部發(fā)育鉀化、硅化蝕變，偶見少量黃鐵礦呈星點(diǎn)狀沿裂隙分布。

1—斷裂及編號；2—本次施工海上深鉆位置及編號；3—前期已施工鉆孔位置及編號；4—已知金礦床圖2 三山島西部海域布格重力異常圖(附推斷斷裂)

1—海水；2—第四系；3—中細(xì)粒變輝長巖；4—條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖；5—中細(xì)粒二長花崗巖；6—鉀化二長花崗巖；7—花崗閃長斑巖；8—絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖；9—鉛礦體；10—鉆孔位置及編號圖3 研究區(qū)地質(zhì)剖面簡圖

a—條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖；b—條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖與二長花崗巖接觸界面；c—螢石方鉛礦；d—鉀化硅化二長花崗巖圖4 鉆孔內(nèi)典型巖石照片

4 SHRIMP鋯石U-Pb測年

區(qū)內(nèi)中生代巖體與金礦的形成一直是存在著爭論。有人認(rèn)為金礦與玲瓏花崗巖侵入演化有關(guān)[12]；有學(xué)者認(rèn)為金礦是郭家?guī)X花崗巖巖漿期后熱液礦床[13-14]；有觀點(diǎn)認(rèn)為郭家?guī)X花崗巖與金礦化成礦流體具同源性，且成礦略晚于巖漿侵位[15]；另一些觀點(diǎn)認(rèn)為金礦床受斷裂構(gòu)造蝕變帶和郭家?guī)X花崗巖體接觸帶聯(lián)合控制[16]；還有人認(rèn)為金的來源與埃達(dá)克巖有關(guān)[17]。眾說紛紜，但是這些觀點(diǎn)都與中生代巖體有關(guān)。

為了確定二長花崗巖的年代，從鉆孔1050m取樣品進(jìn)行了SHRIMP鋯石U-Pb測年。鋯石挑選由河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實驗室利用標(biāo)準(zhǔn)重礦物分離技術(shù)分選完成。然后在雙目鏡下挑選出無裂痕、無包裹體且具有代表性的鋯石顆粒粘于環(huán)氧樹脂表面，固化后打磨拋光至露出一個光潔平面；再進(jìn)行透、反射和陰極發(fā)光照像；結(jié)合這些圖像仔細(xì)研究鋯石的晶體形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，以選擇最佳測試點(diǎn)。SHRIMP鋯石U-Pb測年在國家科技基礎(chǔ)條件平臺北京離子探針中心(中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所)分析完成。鋯石定年分析所用儀器為SHRIMPII。詳細(xì)的實驗條件、測試分析流程及數(shù)據(jù)處理方法見文獻(xiàn)[18-19]。

挑出的鋯石呈長柱狀，粒徑100～200μm，長寬比2∶1～3∶1，自形，具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶(圖5),對該二長花崗巖樣品鋯石進(jìn)行了分析，15顆鋯石的207Pb/235U和206Pb/238U年齡都在諧和線上及其附近(表1，圖6)，其中15顆鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(153.9±1.1)Ma,位于160～150Ma之間[20]，巖漿鋯石的年齡代表了巖體的形成年齡，說明孔內(nèi)二長花崗巖形成于中生代晚侏羅世(燕山早期)。

表1 鉆孔內(nèi)二長花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)表

圖5 孔內(nèi)二長花崗巖鋯石CL圖像

圖6 孔內(nèi)二長花崗巖鋯石U-Pb諧和圖(a)和加權(quán)平均年齡(b)

通過本次鉆探揭露結(jié)合鋯石測年,確定該巖體為玲瓏二長花崗巖,綜合區(qū)域構(gòu)造圖及小比例尺布格重力異常圖、航磁圖及地震資料,確定該接觸面即為玲瓏二長花崗巖的西部邊界，接觸帶以西的萊州灣地層主要為新近紀(jì)及古近紀(jì)地層,無侵入巖體[11]。

5 討論

在布格重力異常圖上F2斷裂表現(xiàn)為一條規(guī)模較大的重力梯級帶，斷裂北西側(cè)表現(xiàn)為重力高異常特征，南東側(cè)表現(xiàn)為重力低異常特征，并且南北兩端梯級帶變化不一致，都表現(xiàn)為南陡北緩。該特征與三山島斷裂(F3)非常相似，三山島斷裂為區(qū)內(nèi)重要控礦斷裂，位于三山島—倉上—潘家屋子一帶，南北兩端均延入海中，整體走向NE，傾向SE，在布格重力異常圖(圖2)上表現(xiàn)為規(guī)模大、水平變化率大的重力梯級帶，同樣表現(xiàn)為南陡北緩。

在重力低的邊部，鼻狀正重力異常、重力低的“港灣”部位、舒緩波狀重力梯度帶、交叉或尖滅端是金礦集中分布的有利部位，在重力梯級帶拐彎部位易形成大型、特大型金礦[21]。重力值逐漸增高或降低的“鼻狀區(qū)”與已知金礦田有明顯的對應(yīng)關(guān)系，其中梯度變化寬緩的負(fù)“鼻狀區(qū)”為金礦集中產(chǎn)出區(qū)[22]。大致沿NE走向的F2斷裂北段，位于重力梯度變化寬緩的“鼻狀區(qū)”，布格重力異常梯級帶特征較弱，南北兩段均表現(xiàn)為較強(qiáng)的重力異常梯度帶。在相鄰三山島成礦帶上，三山島、三山島北部海域等超大型金礦床分布在重力低值區(qū)與重力高值區(qū)的過渡梯級帶上及其邊緣地帶。

通過17SZK01施工，鉆孔649.07m以上中細(xì)粒變輝長巖，條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖，鉀化二長花崗巖，中細(xì)粒二長花崗巖，以下為玲瓏二長花崗巖，局部鉀化強(qiáng)烈，絹云母化黃鐵礦化等現(xiàn)象存在。549.74～550.74m樣品分析Au品位0.1g/t，550.74～551.74m樣品分析Au品位0.16g/t,778.81～780.31m樣品分析Au品位0.1g/t，649.07m處見巖體接觸面，界線較清晰(圖4b)。對比相鄰三山島斷裂帶，2014年山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在芙蓉島東部海域施工了鉆孔ZK5401(圖2),419.30m為棲霞序列變質(zhì)巖與玲瓏巖體接觸面，接觸面以上主要為變輝長巖以及英云閃長質(zhì)片麻巖，局部破碎，以下為二長花崗巖。另外三山島斷裂發(fā)育在玲瓏花崗巖當(dāng)中，如2015年利用“山東省萊州北部金礦遠(yuǎn)景調(diào)查”施工的鉆孔ZK8401開孔后見少量的變輝長巖后基本上為玲瓏二長花崗巖，到876.59m穿過三山島斷裂主斷裂面。三山島北部海域金礦賦礦的直接圍巖主要是侏羅紀(jì)玲瓏花崗巖，而非棲霞序列變質(zhì)巖與玲瓏巖體接觸界線處，該情況與本次驗證的刁龍嘴斷裂非常相似。

根據(jù)該區(qū)域“東西成行、南北成列、匯集成片呈棋盤格局”金礦分布特征，推斷F2斷裂北部區(qū)域具有很高的成礦可能性。布格異常值基本介于(-1～10)×10-5m/s2之間，剩余異常上基本表現(xiàn)為重力低異常特征。該區(qū)北部與近EW向布格重力異常梯級帶交會，具有顯著的成礦重力場條件。對應(yīng)三山島斷裂上，賦存有三山島、倉上、新立大型金礦床及西嶺、三山島北部海域特大型金礦床。

從以上地質(zhì)、礦產(chǎn)及物探特征可以發(fā)現(xiàn)，該區(qū)重磁場分界清晰，北部與近東西向布格重力異常梯級帶交會，具有顯著的成礦重磁場條件；孔內(nèi)上部為變輝長巖及英云閃長質(zhì)片麻巖，局部發(fā)育絹英巖化，鉆孔下部為玲瓏二長花崗巖，具有較強(qiáng)的鉀化、硅化現(xiàn)象，對比三山島、焦家斷裂地質(zhì)條件，具有較高相似性；黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦等多金屬硫化物發(fā)育，部分樣品分析結(jié)果顯示具有金礦化，個別Au品位為0.16×10-6。綜合認(rèn)為該區(qū)具有較好的找礦潛力。

6 結(jié)論

(1)開展海上重力工作,圈定異常梯級帶，通過海上鉆探驗證確定了前寒武紀(jì)變質(zhì)巖與巖體接觸面。

(2)通過巖石SHRIMP鋯石U-Pb測年，確定巖體為形成于中生代晚侏羅世(燕山早期)的玲瓏二長花崗巖，綜合區(qū)域地質(zhì)資料,確定該位置為膠東玲瓏二長花崗巖在該海域的西部邊界。

(3)F2斷裂南北兩端重力特征表現(xiàn)為南陡北緩，對比三山島金成礦帶布格重力及地質(zhì)特征，結(jié)合鉆探驗證及樣品分析，F(xiàn)2斷裂找礦潛力較好。