山東棲霞香夼地區多金屬硫化物礦床外圍隱爆-侵入角礫巖的發現及意義

郭晶，朱學強，任天龍，戴廣凱

(山東省地質調查院，山東 濟南 250013)

0 引言

香夼鉛鋅礦發現于1958年，是一個多金屬共生的有色金屬礦床，主要生產鉛、鋅、銅及硫精礦。其位于膠東棲霞-蓬萊-福山成礦帶，這一成礦帶是膠東地區重要的金、銅、鉬等多金屬成礦區[1-4]。以往的地質勘查工作對礦床地質特征及成因[5]、礦床地球化學特征[6]、礦床分帶特征和成礦機制[7]、礦床類型及找礦遠景[8]等方面進行了研究。表明礦床總體上表現為上部為矽卡巖型鉛鋅礦體，中部為矽卡巖—斑巖型硫、銅礦體，深部為斑巖型銅鉬礦化體，為一中—高溫矽卡巖—斑巖型復合礦床[7]。Cu,Pb,Zn的儲量都達到中型礦床規模。但香夼礦區外圍工作程度仍較低，勘探深度有限，資源規模尚有增長空間。而且在幾十年的勘探歷史中，很少有人提及隱爆角礫巖。

野外調查中，在礦區外圍SW蒙家村東灰巖露天采場發現隱爆-侵入角礫巖體，角礫巖內部見金屬硫化物。在礦區鉆探中僅有少量關于隱爆-侵入角礫巖的記錄，但由于其易與構造角礫巖混淆，且厚度多小于1m，容易被勘探所忽視。

隱爆角礫巖是熱液運移的良好通道和容礦場所，是金屬礦床的一種重要類型[9]，常與淺成—超淺成中酸性斑巖體相伴產出。許多斑巖型金、銀、鎢錫礦及斑巖型銅金鉬礦床都與隱爆角礫巖存在密切的時空及成因聯系[10-11]。

1 礦床地質特征

香夼多金屬硫化物礦床大地構造位置位于膠北隆起區藏格莊凹陷南緣與煙臺凸起過渡地帶。礦區地層主要為新元古代蓬萊群香夼組以及南莊組(圖1)，與成礦有關的地層是香夼組，為一套低級變質的碳酸巖建造，分為兩個巖性段：一段為泥灰巖、灰巖互層夾薄層板巖，二段為厚層灰巖夾泥質灰巖。斷裂構造主要有近EW走向的龍窩鋪-翰家疃斷裂、NEE走向的蒙家斷裂、棗林河斷裂。前者與盆緣斷裂近于平行，控制了斑巖體的侵入與分布。巖漿巖主要為早白堊世花崗閃長斑巖，呈巖株、巖枝、巖脈狀(圖2)，為中酸性鈣堿性系列淺成—超淺成侵入體，富含Cu，Pb，Zn，Mo等微量元素，為成礦母巖。尚有少量輝綠巖脈等。

1—香夼組二段；2—香夼組一段；3—南莊組；4—花崗閃長斑巖；5—輝綠巖脈；6—隱爆-侵入角礫巖；7—震碎角礫巖；8—矽卡巖化帶；9—鉛鋅礦體；10—地質界線；11—斷層；12—推測斷層；13—香夼鉛鋅礦；14—該次發現的隱爆角礫巖位置圖1 香夼礦區地質簡圖(據盧文姬等，2016年修編)

γδπK1—花崗閃長斑巖；ls—灰巖圖2 花崗閃長斑巖產狀特征

礦體主要分布于花崗閃長斑巖侵入體與香夼組灰巖接觸帶上，共探明64個礦體，礦體呈脈狀、透鏡狀、似層狀、囊狀，主礦體向下700m仍為封閉[12]。礦化具有明顯的分帶現象，垂向上由淺部向深部，平面上由外部向內部，依次為矽卡巖鉛鋅礦帶、矽卡巖-斑巖銅硫礦帶、斑巖銅鉬礦帶。礦石主要包括矽卡巖型和絹英巖化斑巖型兩類，礦石主要呈浸染狀、細脈浸染狀、塊狀及條帶狀構造。圍巖蝕變自巖體內部向外圍蝕變類型依次為：硅化、絹云母化、鉀化→矽卡巖化→綠泥石化、綠簾石化、絹云母化、碳酸鹽化等。

2 隱爆-侵入角礫巖的地質特征

新發現的隱爆-侵入角礫巖位于香夼礦區外圍SW蒙家村東灰巖露天采場內，其圍巖為礦化蝕變的花崗閃長斑巖以及灰巖(圖3)，與圍巖接觸界線清晰。角礫巖分布于巖體穹頂與灰巖接觸部位內接觸帶、陡傾的張性破裂或者灰巖層間，多分布于灰巖與巖體的接觸界面附近，與巖體關系密切。分布于小巖株穹頂的角礫巖主要沿巖株頂部分布(圖4a)，下伏的巖體具有一定的礦化蝕變；沿張性裂隙分布的角礫巖走向45°，向SW陡傾，不僅切割灰巖(圖4b)，同時也切割花崗閃長斑巖巖體及輝綠巖脈(圖4c)，寬度在10～40cm之間，呈中部寬向兩側延伸至灰巖內部尖滅的特征，延伸長度約500m，兩側圍巖具有一定的礦化蝕變；灰巖層間分布的角礫巖具有大致順層發育(圖4d)，下部寬度在10～60cm，向上尖滅側現的現象，邊部的灰巖圍巖伴有震碎而成的震碎角礫巖(圖4e)，但灰巖未見礦化蝕變現象。角礫巖的礦化蝕變強度在上述3個位置表現為逐漸減弱。

1—香夼組二段；2—香夼組一段；3—花崗閃長斑巖；4—輝綠巖脈；5—隱爆-侵入角礫巖；6—灰巖；7—泥灰巖；8—花崗閃長斑巖；9—硅化；10—黃鐵礦化；11—青磐巖化；12—地質界線；13—斷層圖3 蒙家地區隱爆角礫巖及蝕變特征

γδπK1—花崗閃長斑巖；ls—灰巖；βμ—輝綠巖；cb—隱爆-侵入角礫巖圖4 隱爆角礫巖產狀及特征

角礫巖角礫大小混雜，從2～30mm不等，少量達5cm，多無磨圓；局部具氣液運移的“流動構造”，角礫具一定的磨圓，角礫成分靠近巖體部位以花崗閃長斑巖為主，靠近灰巖部位以灰巖為主，膠結物為與斑巖角礫成分相同的巖粉及熱液蝕變礦物，部分為巖漿質膠結，膠結物與角礫界限清晰(圖4f)。

熱液蝕變主要為中低溫蝕變礦物組合為主，有硅化、黃鐵礦化、絹云母化、碳酸鹽化、青磐巖化等。黃鐵礦呈集合體團塊狀、浸染狀、星點狀分布，主要發生在角礫巖內部及附近巖體內。

礦區鉆孔揭露顯示隱爆-侵入角礫巖體多位于斑巖體內部、矽卡巖帶內部或巖枝與灰巖接觸部位，這與地表發現的隱爆-侵入角礫巖的分布特征類似。其分布位置為邊部發育的Pb，Zn礦體或獨立形成的Pb，Zn礦體；縱向上表現為向深部靠近巖體，角礫巖礦體ωPb由0.82×10-2變化到1.97×10-2，ωZn由0.45×10-2變化到2.33×10-2，反映出增加的趨勢。

3 含礦巖體特征

隱爆角礫巖是花崗閃長斑巖侵入爆破的產物，與花崗閃長斑巖有著密切的空間聯系(表1)。

表1 巖石主量元素(%)和CIPW標準礦物主要巖石化學參數

測試單位：山東省第八地質礦產勘查院實驗測試中心；*數據引自盧文姬等，2016年。

3.1 巖體特征

香夼地區花崗閃長斑巖主要沿近EW向、NNE向兩組斷裂交會部位產出，灰白色，常因蝕變呈黃綠色，斑狀結構，塊狀構造。基質呈顯微隱晶質及等軸他形半自形微晶結構，局部見有顯微扉細包含結構。斑晶成分主要為更—中長石、石英，另外有少量正長石、條紋長石、透長石、黑云母、角閃石等。斑晶呈自形—半自形板狀、粒狀及片狀，粒度在0.35～5mm不等。斑晶在巖石中分布不均勻，含量在40%～60%間變化，局部有大斑晶出現。黑云母褪色蝕變強烈，部分蝕變為白云母。基質成分為石英、堿性長石、斜長石及少量黑云母等，呈近等軸他形-半自形粒狀，粒度在0.005～0.01mm間，基質占巖石的60%～40%。副礦物為磷灰石、鋯石及微量榍石等。

花崗閃長斑巖SiO2含量為62.28%～65.78%；Na2O+K2O含量為5.5%～6.44%；里特曼指數σ為1.33～1.97，屬鈣堿性系列；Na2O/K2O在0.46～0.88之間，屬I型花崗巖；A/CNK為1.35～1.45；固結指數SI在8.93～15.05之間，反映巖漿分異程度較高。經對成礦母巖花崗閃長斑巖進行黑云母、白云母K-Ar測年結果分別為120.6Ma和127.6Ma[14]。

與隱爆角礫巖有關的巖體，巖漿侵入的深部不能太大，一般為淺成或超淺成的(地表以下3km以內)小斑巖體[11]；原始巖漿的水含量是影響巖漿侵入爆破的主要因素[15]；富含揮發分；富強不相容元素Cs，Rb，K等；以及輕稀土元素La，Ce，Na和非活動性元素Nb，V，Hf；貧高場強元素Nb，Sr，Ti，Zr，P等[16]。

據丁正江[17]測得5組含冰點溫度氣液兩相包裹體數據，結合礦區斑巖型礦床成礦特點，直接利用靜巖壓力下成礦壓力與成礦深度關系，計算得該礦床成礦深度范圍大致2.78～3.52km。地球化學分析也表明香夼巖體相對富集Rb，Ba，U，Th，K，Nd；相對虧損Ba，Nb，Sr，P，Ti[12]。

3.2 隱爆角礫巖成巖機理

早白堊世華北克拉通東部進入破壞峰期，淺部地質以伸展活動為特征，廣泛出現斷陷盆地，而深部過程以巖石圈轉型與減薄為特征，主要表現形式為巖漿活動[18]。

巖漿活動過程中，與火山活動有關的中酸性淺成—超淺成巖漿——花崗閃長斑巖沿隆起與凹陷的過渡帶的薄弱地帶上侵。當巖漿快速到達地殼淺部，溫度和壓力迅速減低，大量水、揮發分和成礦元素析出，逐漸向巖漿頂部運移。由于灰巖地層的屏蔽作用，使氣液大量聚集，當壓力遠遠超過圍巖的承壓時[19]，引發半塑性和已固結巖石發生破碎和震裂形成隱爆-震裂角礫巖，同時產生一系列的爆破的節理-裂隙系統，并沿著裂隙系統和層理等薄弱界面“灌入”。而后隨著溫度和壓力的驟降，熔漿發生冷凝、結晶并析出大量含礦熱液，進入爆破裂隙系統，形成蝕變和金屬硫化物礦化。

4 地球物理地球化學特征

1∶5萬水系沉積物地球化學特征資料表明，在蒙家一帶存在As，Sb，Pb，Zn，Cu，Ag地球化學異常；與香夼礦區的礦致異常(Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi)具有類似元素化探異常特征。

對化探異常進行查證，在峨山-草格莊一帶布置了地質激電中梯聯合剖面。該剖面走向近SN向，大致垂直于斑巖體和灰巖的接觸界面走向，同時垂直侵入-隱爆角礫巖帶。灰巖的電阻率較高，一般在900～4000Ω·m之間，極化率一般在0.8%～1.6%之間，花崗閃長斑巖的電阻率中等，一般在600～1200Ω·m之間，極化率一般在0.8%～1.6%之間；蝕變輝綠巖脈物理性質為低阻，當其含有金屬硫化物時，極化率也會隨金屬硫化物含量的增加而增高。隱爆-侵入角礫巖具有一定的孔隙度，并含有一定的金屬硫化物，表現為低電阻率。

激電中梯剖面曲線圖顯示(圖5)，整條剖面電阻率前段較后段高，整體小于1000Ω·m，具有低視電阻率異常特征。極化率整體平穩，局部存在較大的波動，具有大于1.5%的高視極化率異常特征。在650～700點及1250～1300點之間存在明顯的低阻高極化率特征，與地表發現的黃鐵礦化蝕變帶大致對應，應為礦致異常。

5 討論

隱爆角礫巖型礦產主要產在環太平洋成礦帶、古地塊對接碰撞帶和火山盆地的邊緣[20]。香夼礦區所處位置為環太平洋成礦帶的白堊紀藏家莊陸相火山盆地南緣，在盆地南緣與東緣均發育白堊紀雨山序列花崗閃長斑巖、石英閃長斑巖等淺成斑巖體，并且具有形成隱爆角礫巖的驅動熱液循環的熱點(源)盆地邊緣同生斷裂——吳陽泉斷裂。

(1)地表出露的斑巖為以巖脈、巖株形式產出并侵入香夼組地層以及南部的南莊組地層，并具有大致順層的特征。另外，隱爆角礫巖多位于淺成—超淺成中酸性斑巖體頂部[13]，Wolfe[21]認為形成隱爆角礫巖的淺成—超淺成斑巖體往往是與深部大隱伏巖體相連的沿著軟弱帶向上侵入的小巖株，推測深部存在較大的隱伏巖體，巖脈、巖株向下匯聚為花崗閃長斑巖體。

根據地表出露的隱爆-侵入角礫巖特征分析，現階段出露的角礫巖部位應為角礫巖筒的上部或旁側，深部可能存在隱爆角礫巖筒或斑巖型礦體。

圖5 峨山-草格莊地物綜合剖面圖

(2)1∶5萬水系沉積物地球化學測量表明蒙山一帶具有與礦致異常相一致的化探異常，并發育低阻高極化率異常帶，因此，具有進一步的找礦潛力。

(3)隱爆-侵入角礫巖對礦化、礦產的富集起著重要作用，是重要的找礦標志。隱爆角礫巖中心往往是最佳成礦位置[18]。香夼礦區及外圍隱爆-侵入角礫巖的發現，可以幫助尋找隱爆中心，進而探尋深部隱伏斑巖型礦床，有助于礦產資源規模的增長。

6 結論

香夼礦區發育的隱爆-侵入角礫巖表現為3種產出狀態：小巖株穹頂、沿張性裂隙以及灰巖層間；具有明顯區別于構造角礫巖的產狀和巖石學特征。

與隱爆角礫巖有著密切空間聯系的花崗閃長斑巖具有形成深度淺，富含揮發分，富強不相容元素Cs，Rb，K等；以及輕稀土元素La，Ce，Na和非活動性元素Nb，V，Hf；貧高場強元素Nb，Sr，Ti，Zr，P等；具有形成隱爆角礫巖及相關礦床的條件。

隱爆角礫巖的發現對完善該地區的斑巖成礦體系以及進一步尋找隱伏斑巖型多金屬礦體具有重要意義。