山東省蒙陰縣常馬礦區金剛石原生礦深部綜合找礦模型

趙秀芳，褚志遠

(山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂 276006)

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地質與礦產

山東省蒙陰縣常馬礦區金剛石原生礦深部綜合找礦模型

趙秀芳，褚志遠

(山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂 276006)

以礦區地質背景、含礦巖體地質特征為基礎，分析了蒙陰縣常馬礦區金剛石原生礦的成礦地質條件，提出含礦巖體是受構造控制的金伯利巖巖體，巖體具有低電阻、低負重力場的地球物理異常等信息。在綜合分析礦床成礦地質條件、磁異常、電性異常特征的基礎上，初步建立了蒙陰縣常馬礦區金剛石原生礦礦床地質-磁法-電法綜合找礦模型。

常馬金剛石礦；綜合找礦模型；山東蒙陰縣

0 引言

常馬礦區位于山東省蒙陰縣聯城鄉王村西南約300 m處。大地構造位于華北板塊(Ⅰ)、魯西隆起區(Ⅱ)、魯中隆起(Ⅲ)、蒙山-蒙陰斷隆(Ⅳ)、蒙山凸起(Ⅴ)的近中部，朱連興[1]認為魯西礦田位于郯廬斷裂西側,距主斷裂帶約60～70km，在NW向和NE向構造交會地段,形成含金剛石最富的脈狀礦體及筒狀礦體。沂沭斷裂帶是郯廬斷裂帶的一部分，常馬礦區位于沂沭斷裂帶西側46～70km的山東蒙陰金剛石原生礦的成礦帶上。

1965—1975年，山東省地質局第七地質隊在魯中南地區開展了大規模的金剛石原生礦勘查工作，

共發現蒙陰縣常馬、西峪、坡里3個金伯利巖帶，共發現巖體58個*山東省地質局第七地質隊，山東省蒙陰金剛石原生礦紅旗1號巖脈礦產儲量報告，1967。②山東省地質局第七地質隊，山東省蒙陰縣金剛石礦紅旗30號儲量報告，1970。④山東省地質局第七地質隊，山東省蒙陰縣西峪金剛石礦帶普查報告，1975。⑤山東省地質局第七地質隊，山東省蒙陰縣金剛石礦王村礦區勝利1、2號地質勘探報告，1972。，其中常馬莊巖帶巖體9個，由8組巖脈和2個巖管組成，含礦性最好；西峪巖帶巖體24個，由10組巖脈和8個巖管組成，含礦性次之；坡里巖帶由25組巖脈組成，含礦性較差。

1969年，山東省第七地質礦產勘查院在紅旗1號巖脈勘探的后期，進行1∶2000磁法測量時圈出一個不規則異常，經工程驗證在蒙陰縣王村西南300 m發現了勝利1號大、小2個巖管。

1986—1988年、1997—2000年，山東省地質礦產局第七地質大隊分別與英國奇切斯特金剛石有限公司、加拿大環亞集團有限公司、澳大利亞光塔資源有限公司合作，在魯中南的費縣、平邑、郯城、臨沭、

沂南、沂水、莒南、棗莊等地開展金剛石原生礦風險地質勘查等工作，通過這些地質勘查工作，尚未發現新的金剛石原生礦，但取得了大量金剛石成礦信息和找礦線索，為進一步找礦部署提供了依據*山東省地質礦產局第七地質大隊，山東省費縣-郯城地區金剛石原生礦普查報告，1991年。。

1 區域地質背景

1.1 區域成礦地質條件

該區處于魯西隆起區中南部的蒙山凸起的近中部，區內已發現的金伯利巖屬蒙陰金剛石礦常馬礦帶，自北而南，有埠洼巖脈、紅旗14號、紅旗30號、紅旗1號、勝利6號、勝利2號、勝利3號、紅旗27號等8條金伯利巖脈。脈帶的中部有勝利1號大、小巖管，它們共同組成了常馬金剛石原生礦成礦帶(圖1*山東省第七地質礦產勘查院區調分隊，1∶5萬區域地質圖(蒙陰幅、楊謝幅)修繪，1996—1998年。)。

1—山前組；2—張夏組；3—饅頭組；4—朱砂洞組；5—泰山巖群地層；6—常馬莊單元金伯利巖；7—牛嵐單元輝綠巖；8—傲徠山序列侵入巖；9—新甫山序列侵入巖；10—泰山序列侵入巖；11—地質界線；12—角度不整合地質界線；13—地層產狀；14— 壓扭性斷裂；15—性質不明的斷裂；16—研究區范圍圖1 蒙陰常馬礦區區域地質簡圖②

新太古代泰山巖群變質巖系組成區內的基底巖系，為一套火山—碎屑巖建造，下部為斜長角閃巖、透閃巖夾角閃片巖，中部為黑云變粒巖、二云變粒巖夾角閃石英巖，上部為黑云變粒巖與斜長角閃巖互層。

區域斷裂構造以NW向為主，其次是NE和NEE向。NW向斷裂主要有三官廟-皮卞莊斷裂、茅草崮斷裂、大望山斷裂、花峪-榛子崖斷裂、蒲河斷裂等；NE—NEE向斷裂主要有白馬莊-黑山子斷裂、小羊子莊斷裂等。區內斷裂是金伯利巖漿的運移通道和儲存空間，控制了金伯利巖產出部位，決定了金伯利巖體的形態、產狀和規模[2]。

區域巖漿活動頻繁，主要有新太古代泰山序列閃長質片麻巖、新甫山片麻狀花崗巖和花崗閃長巖、傲徠山序列二長花崗巖、中元古代牛嵐單元輝綠巖及古生代常馬莊單元金伯利巖。常馬莊單元金伯利巖以巖管或巖脈的形式分布在常馬莊一帶，為金剛石原生礦的成礦母巖。結合山東地質歷史，晚奧陶紀，加里東運動中期活動強烈，華北地臺(含該區)隆升為陸，海水盡退，長期遭受風化剝蝕，造成上奧陶統(上部)，志留系、泥盆系及下石炭統缺失。大約在455～543 Ma，幔源低堿偏鉀鎂質超鎂鐵質巖漿在泰山-蒙山斷隆的蒙陰地區侵爆而形成了含金剛石的常馬莊金伯利巖單元[3]。

1.2 區域地球物理特征

1.2.1 莫霍面特征

莫霍面的起伏對地殼構造、巖漿活動及成礦作用具有重要控制作用，是金剛石區域成礦地質背景的一個重要方面。

山東莫霍面總體呈東淺西深的緩變帶，在該緩變帶的背景上，周邊地區呈條帶狀幔隆，中部幔坳的特征。沂沭斷裂帶位于莫霍面東淺西深的梯度帶上[4]。魯西地區系沂沭斷裂帶以西的基巖隆起區。魯西隆起為幔坳區，莫霍面深度一般36～38 km[5]。金伯利巖巖漿來源于地幔深處，與莫霍面的形態關系密切。常馬金伯利巖帶位于區內莫霍面局部隆起與凹陷相交的斜坡部位，并偏向凹陷地方(圖2)。隆起中心莫霍面最深35 km，凹陷中心最深39km，為一長條形凹槽，走向與上五井斷裂相吻合。

圖2 蒙陰原生礦深部構造模型

1.2.2 區域磁場特征

研究區隸屬魯西以正磁場為背景的北西向、東西向正負磁場條帶間隔分布的波動磁場區。以低負磁場值-100 ～0 nT為特征[4]。其間蒙山一帶有北西向串珠狀異常帶，場值0 ～200 nT，其余為北西向展布的區域性負磁場。該負磁場中部有一條NW向分布的升高磁場帶，與地質確定的蒙山斷裂正好吻合。常馬莊巖帶就產在蒙山斷裂中部北側，為重低磁高區，且磁異常特征嚴格受NW向和NE向2組斷裂控制。常馬金伯利巖帶處于0～40 nT的正負磁場中，上延200 m和500 m兩個高度后，巖帶出現于正負磁場交接部位的偏負磁場一側。該磁場異常與重力負異常有較好的套合及對應。該處磁異常應為金剛石原生礦賦礦有成因關系的金伯利巖引起的，為金剛石原生礦成礦的有利部位。

1.2.3 區域重力場特征

區域重力以沂沭斷裂為界，以西的魯南地區為重力低區，以東為重力高區。常馬礦區位于重力低區，其重力值為-25×10-5～-10×10-5m/s2[4]。區域內重力低區由近南北為長軸與近東西為短軸的重力低構成。重力低的最大圈閉重力等值線為-10×10-5m/s2，此范圍內為大片基巖出露區，主要為新太古代泰山巖群與下古生代地層分布，并有大片新太古代二長花崗巖侵入，尚有少量上古生代、中生代地層及其零星侵入巖分布其中。該重力低為前寒武紀地層增厚與莫霍面下凹引起。

泰山巖群分布于沂沭斷裂帶以西的魯西隆起區，為該地區老基底，呈包體、捕虜體、殘留體形式存在。泰山巖群密度較大，含較多基性巖成分的巖層，如斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖，形成局部相對重力高和磁力高。該層為片麻理發育，鐵鎂質、超鐵鎂質成分定向排列，而且產狀較陡，必然產生磁異常。這造成了該地區低負重力場和磁力場異常。

總之，金剛石原始礦床多出現在巖石圈斷裂一側隆起與坳陷的銜接帶—構造薄弱帶(如常馬礦帶產于蒙山凸起，西峪礦帶產于新甫山凸起，坡里礦帶產于馬牧池凸起)，莫霍面等深線相對較淺的部位、隱伏基底斷裂發育地帶，三者吻合的部位是尋找金伯利巖較有遠景的的地區[6]。

2 礦床地質特征

2.1 地層

礦區內出露地層僅有第四紀山前組。主要分布在礦區中部溝谷地帶，主要巖性為褐黃色含礫砂質粘土層，底部為砂質碎石層(圖3)。

1—山前組；2—常馬莊單元金伯利巖脈及巖管；3—牛嵐單元輝綠巖；4—白馬莊單元黑云石英閃長質片麻巖；5—實測與推測地質界線；6—壓性斷裂；7—壓扭性斷裂；8—實測右行走滑斷 層；9—鉆孔及編號；10—勘探線及編號；11—采礦坑范圍圖3 常馬金剛石礦床地質簡圖

2.2 構造

礦區內斷裂構造較為發育，主要為NW向和NNE向2組斷裂，分布于巖管東部，該礦區金伯利巖受EW向與NNE向構造帶的交會部位控制。NW向斷裂大部分傾向SW，傾角60°～80°，以左行壓扭性為主，沿斷裂廣泛發育擠壓扁豆體、碎裂巖、斷層泥，常形成0.6～1.5 m寬的碎裂巖帶；NNE向斷裂傾向SE，傾角65°～86°。右行錯動，具明顯的壓扭性特征，是由一系列小裂面組成的“羽裂帶”。沿斷裂廣泛發育有碎裂巖、糜棱巖、斷層泥，常呈灰紫紅色、褐紅色、土黃色帶狀分布。勝利1號巖管即產出于以上2組斷裂交切復合部位，其中NW向和NNE向斷裂及其伴生次級斷裂，具體控制巖管空間形態。NW向斷裂控制了巖管的長軸方向，南北邊界的形態及傾向的變化。NNE向斷裂是金伯利巖上升的通道，控制巖管的短軸方向及中心收縮變化。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖出露新太古代早期泰山序列白馬莊單元細粒含角閃黑云石英閃長質片麻巖、中元古代牛嵐單元輝綠巖、古生代常馬莊單元金伯利巖。其中常馬莊單元金伯利巖侵入新太古代白馬莊單元細粒含角閃黑云石英閃長質片麻巖。常馬莊單元金伯利巖是礦區的主要地質體，圍巖為新太古代泰山序列白馬莊單元細粒含角閃黑云石英閃長質片麻巖。

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要表現為蛇紋石化，在金伯利巖兩側特別發育，它是以熱液作用形式使圍巖普遍轉化為蛇紋石化碎裂巖方式表現出來。巖管周圍蛇紋石化主要表現形態是呈細的網脈狀蛇紋石穿插在圍巖中，此外，在近礦圍巖的節理中可見到赤鐵礦染作用。這往往也是近礦體的征兆。

3 探礦成果

3.1 礦體特征

該次深部工作范圍內(-340～-740m)，發現2個金伯利巖管，為勝利1號巖管深部礦體和新發現的勝利1-1號隱伏巖管。

3.1.1 勝利1號巖管深部礦體

勝利1號巖管出露于地表。1972年勘探報告在3線、5線、7線分別有鉆孔ZK129，ZK72，ZK46將巖管控制到-355m標高，該次施工的11ZK01在603.99～624.08m見4層金伯利巖。該次工作范圍內，礦體賦存標高-340～-740m，賦存深度600～1000m，斜深400m。平面形態呈“鐮刀狀”。“刀頭”分布于基1線～-6線，走向210°，傾向SE，傾角87°。長33～38m，寬9～12m；“刀把”分布于1線～9線，走向300°，傾向SW，傾角80°，長60～80m，寬7～21m；礦體總的變化趨勢是向下變細(圖4、圖5)。

1—勝利1號礦體；2—勝利1-1號礦體；3—勘探線位置及編 號；4—鉆孔落點位置及編號；5—研究區范圍圖4 深部礦體聯合中段斷面圖

3.1.2 勝利1-1號巖管

鉆孔12ZK01在717.30～736.20m見金伯利巖3層，厚16.6m，為該次新發現的隱伏巖管，命名為“勝利1-1號”，位于勝利1號巖管西南60m。勝利1-1號礦體由單孔控制，主要分布在3線和5線之間。巖管走向NWW，傾向200°，傾角85°，推測走向長度40m，寬約11m，延深200m，賦存標高-340～-540m(圖4、圖5)。

單樣平均品位786.076 mg/m3，單孔礦體平均品位369.643 mg/m3。不同深度平均品位變化如圖6。

圖5 巖管水平斷面形態變化示意圖

圖6 勝利1號巖管不同深度品位變化圖

3.2 礦石質量

3.2.1 指示性礦物

巖管深部所見巖性為斑狀鎂鋁榴石金伯利巖，呈灰綠色、暗綠色，斑狀結構—基質微晶結構，塊狀構造。斑晶分布一般比較均勻，部分地段或不同段高，略有變化。斑晶礦物主要為橄欖石(已蛇紋石化)，其次為金云母、鎂鋁榴石、鉻鐵礦、鉻透輝石和金剛石等。基質為細粒金伯利巖或顯微斑狀金伯利巖，主要由橄欖石(假像)和少量的金云母構成。橄欖石是斑狀金伯利巖中最主要的造巖礦物，含量一般85%～95%。

3.2.2 礦石化學成分

勝利1號巖管深部金伯利巖中SiO2含量32.74%～36.80%，MgO含量20.35%～28.46%，比SiO2含量略低，MgO∶SiO2略小于1；K2O含量0.71%～1.19%，Na2O含量0.10%～0.46%，K2O含量>Na2O含量是常馬金伯利巖化學成分顯著特征之一，且K2O含量隨云母含量變化而變化(表1)。勝利1號巖管深部含有一些特征元素和稀有元素，Cr元素豐度值均大于500×10-6；Ni元素豐度值均大于800×10-6；V，Ti，Pb，Sn等微量元素含量見表2。

勝利1-1號巖管金伯利巖中，SiO2含量32.75%，MgO含量26.27%，K2O含量0.63%，Na2O含量0.20%，與勝利1號巖管深部金伯利巖化學成分基本相同(表1)。Co元素含量為139×10-6，比勝利1號巖管含量高，其他元素含量與勝利1號巖管深部基本一致(表2)。

3.3 礦區地球物理特征

3.3.1 勝利1號巖管磁異常特征

在20世紀30年代美國和蘇聯先后應用磁法尋找金伯利巖[7]。在我國應用磁法于1966年5月發現紅旗28號金伯利巖管,1968年9月發現勝利1號金伯利巖管[8-10]。

1968—1969年，山東省第七地質礦產勘查院在該區做了1∶2000地面磁測，通過對磁異常的研究，初步掌握了具有磁性金伯利巖巖體與磁異常的對應關系，對已發現的含金剛石的金伯利巖和控礦構造進行研究，進一步探索找礦方向。從圖7、8可以看出，巖管在平穩磁場背景上呈現正磁異常，小巖管上曲線尖銳，異常最大幅度可達1000nT以上。大巖管上因浮土厚度漸增、礦石成分中圍巖巖屑含量增多，異常值下降為200 ～500 nT。在ΔZ平面等直線圖上巖管呈封閉的規則等值線圖，大巖管邊界與150 nT等值線圈吻合較理想，小巖管上由于是巖管與巖脈的綜合反映，難以按等值線圈出其邊界。

表1 勝利1號巖管深部、勝利1-1號巖管金伯利巖化學成分(%)

表2 勝利1號巖管深部、勝利1-1號巖管金伯利巖微量元素(10-6)

圖7 勝利1號ΔZ等值線平面圖

圖8 勝利1號ΔZ剖面平面圖

3.3.2 可控源音頻大地電磁測深成果

可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是近些年來迅速發展起來的一種勘探方法，與常規電法相比，可控源音頻大地電磁測深法具有探測深度大、設備使用相對輕便和橫向分辨率高等特點，已廣泛應用于礦產資源勘查工作之中，并取得了令人十分滿意的實際效果[11-15]。金伯利巖在導電性上表現為低阻特征[16-17]，且低阻特征往往賦存在多組斷裂的交會部位，在這些部位總有一定范圍的巖石破碎帶存在，破碎帶經常呈低阻反映，因此利用可控源大地電磁測深法圈定金伯利巖賦存的有利地段是有效的，尤其是低電阻原因由巖管引起的。

蒙陰地區金伯利巖電阻率低于圍巖電阻率，從表3可以看出，各種金伯利巖的電阻率一般在24.3～898Ω·m之間，混合花崗巖、灰巖等圍巖電阻率一般在80～ n·1000Ω·m之間。金伯利巖電阻率與圍巖的電阻率具有明顯的差異，因此在勝利1號巖管周圍布設可控源大地電磁測深進行深部找礦有著充分的地球物理前提。

表3 蒙陰某礦區金伯利巖及圍巖電阻率統計[18]

在礦區南部進行了可控源音頻大地電磁測深，共布設了8條東西方向的可控源剖面，網度10m×10m(線距×點距)。通過可控源音頻大地電磁測深在礦區發現了低阻異常體一處，經鉆探驗證實為勝利1號深部和勝利1-1號金伯利巖引起的。

圖9 常馬礦區第5線CSAMT勘查綜合斷面圖

根據圖9中第5線CSAMT反演電阻率斷面圖可知淺部(0～250m)低阻凌亂區、中部(250～450m)低阻區、深部(450～980m)高阻區。

①地表至250 m深度范圍內，為凌亂的高低阻相間的電性層，視電阻率為50～700Ω·m。自淺部至深部呈條帶狀具有一定走向的低阻帶，推測為構造破碎帶。

②250～450m深度范圍內，視電阻率呈中低阻顯示，由淺至深視電阻率逐漸增大，其值700～3000Ω·m左右。沿剖面方向視電阻率等值線走向改變，梯度帶特征明顯，這一特征在多個剖面具連續分布現象。推測視電阻率梯度帶為構造破碎帶。

③450～980m深度范圍內，顯示了巨厚的高阻圍巖和近乎直立的低阻異常帶。電阻率3000～10000Ω·m。低阻梯度帶位于5剖面中部，剖面之間低阻帶具有連續性。推測低阻梯度帶為上部破碎帶的下延部分，破碎帶總體傾向東，傾角約80°。

通過對野外實測數據的反演處理，得到了8條剖面的視電阻率剖面圖，反應在平面圖上(圖10)為一南東傾、傾角陡直的低阻異常體，且在深度450～980m范圍，第5剖面具有明顯的規模態勢，說明該處構造發育。結合已知蒙陰已知金剛石礦區金伯利巖體及圍巖物性參數，推斷該低阻異常體為金伯利巖或構造破碎帶，其推測成果的可靠性有待鉆探工作進行驗證。

圖10 不同深度低阻體分布圖

3.4 物探測井

為驗證磁法、電法所圈異常的可靠性，了解深部低阻異常的產狀和水平寬度，在礦區南部7勘探線和3勘探線上布設了2個定向鉆孔11ZK01和12ZK01主要控制-340m和-540m兩個斷面，驗證了磁異常和低阻異常特征。同時對施工的鉆孔12ZK01進行了測井工作與鉆探相配合，共測點272個，測井內容為梯度電阻率、三分量、井斜。磁測井曲線范圍為61～826m，根據鉆孔編錄，715～750m，785～790m，815～816m磁異常為金伯利巖所引起，該鉆孔三分量磁測曲線圖與巖心對應性較好；視電阻率曲線范圍為61～826m，根據鉆孔編錄，717.3～736.2m，785.5～789.3m，815.6～816.4m為斑狀金伯利巖，低阻帶為斑狀金伯利巖所引起，該鉆孔視電阻率曲線圖與巖心對應性較好，金伯利巖、構造破碎帶都能顯示低阻特征，這與可控源音頻大地電磁測深結果相一致。

4 結論和討論

通過以上初步分析，借鑒相似礦床的勘查經驗[18-19]，建立了該區地質-磁法-電法綜合找礦模型(表4)。

蒙陰縣常馬礦區深部找礦應用地球物理，結合地質條件，對魯西金伯利巖區域成礦地質條件和區域地球物理特征做了全面系統的研究和論述，最后提出了地質—磁法-電法綜合找礦模式，這在工作中避免了盲目性,有針對性地篩選出有希望的綜合異常,鉆探驗證取得了明顯的找礦效果。通過綜合模型找礦找到勝利1號和勝利1-1號2個巖管，并在勝利1號12ZK01-R5(841.30～850.0m)選出金剛石1顆，粒徑1mm，重6.21mg。這證明了該模型與方法在該區找礦工作中是成功的，找礦工作取得了突破性進展，對該地區未來的找礦具有重要的指導意義。

表4 蒙陰縣常馬礦區金剛石礦深部綜合找礦模型

圖11 磁法及電法模型圖

圖12 地貌及植被特征圖

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Comprehensive Prospecting Mode of Primary Diamond Deposit in Deep Changma Area in Mengyin County of Shandong Province

ZHAO Xiufang ，CHU Zhiyuan

(No.7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Linyin 276006, China)

Based on geological characteristics of ore-bearing rocks and geological background, geological condition of diamond primary ore of Changma mining area in Mengyin county has been analyzed. It is regarded that ore-bearing rock is kimberley rock controled by structures, and rock is geophysical anomalies with low resistance and low negative gravity. On the basis of comprehensive analysis of ore-forming geological conditions, characteristics of magnetic anomalies and electrical anomalies, geological-magnetic-electric integrated prospecting model of diamond primary ore in Changma mining area of Mengyin county has been established primarily.

Changma diamond deposit; integrated prospecting model; Mengyin county in Shandong province

2015-12-14；

2016-02-25；編輯：王敏

省礦費項目：山東省蒙陰縣常馬礦區金剛石原生礦深部普查，山東省國土資源廳，魯國土資發〔2011〕96號

趙秀芳(1972—)，女，山東肥城人，工程師，主要從事地質礦產勘查工作；E-mail：zhxfwg@163.com

P619.2

A

趙秀芳，褚志遠.山東省蒙陰縣常馬礦區金剛石原生礦深部綜合找礦模型[J].山東國土資源，2016,32(9)：17-25.ZHAO Xiufang ，CHU Zhiyuan.Comprehensive Prospecting Mode of Primary Diamond Deposit in Deep Changma Area in Mengyin County of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(9)：17-25.