山東半島海域成礦區帶劃分淺析

湯世凱，李金鵬，趙輝，吳鳳萍，扈勝濤

(1.山東省海洋地質勘查院，山東 煙臺 264004；2.山東省第三地質礦產勘查院，山東 煙臺 264004)

山東半島海域屬于中國東部海區，橫跨渤海和黃海。渤海屬于我國內海，以遼東半島南端老鐵山角至山東半島北端蓬萊角為界，與黃海相隔。黃海在地理上以山東半島成山角至朝鮮半島的白翎島為界，分為南黃海和北黃海。中國東部海區大陸架寬廣，蘊藏有豐富的礦產資源和漁業資源，具有重要的戰略意義和經濟地位[1]。在研究礦產資源，對成礦區帶劃分時，多以陸地為重點研究對象，海域方面研究甚少，前人認為研究區海域作為中國大陸架的自然延伸，是濱太平洋成礦域中的一個成礦省，可分為渤海油氣天然氣水合物成礦區和黃海油氣天然氣水合物成礦區[2]，該劃分方案較為概略。該文在參考大量詳實的區域重磁、構造單元和成礦區帶劃分資料的基礎上，依照由已知到未知、由陸緣到近海的原則，對海域重磁異常特征、構造單元以及成礦區帶劃分做初步的研究探討。

1 重磁異常特征

重力異常反映地殼乃至巖石圈物質橫向分布不均勻性的綜合效應，磁力異常反映構造運動和巖漿活動的信息[1]，通過對重磁異常規律研究，能夠圈定盆地范圍，推斷追索深大斷裂和具有一定物性差異的斷裂構造，劃分大地構造單元等。該文系統收集山東半島海域不同精度的重磁異常資料(1)山東省物化探勘查院，山東省重磁資料綜合解釋成果報告，1997年8月。[1,3-5]，對研究區內渤海、北黃海和南黃海的重力異常和磁異常進行分塊描述，總結重磁異常特征，為厘清海域地質構造單元界線提供依據。

1.1 重力異常特征

渤海與黃海布格重力異常截然不同，渤海背景值明顯比黃海偏低(圖1)①，反映了2個海區不同的深部構造差異。渤海布格重力異常大致以郯廬斷裂為界，表現為“東高西低”，其東側以正異常為主，西側以大面積的負異常為主[3]，整體與NE向的郯廬斷裂帶協調一致，局部出現NW向布格異常值圈閉，空間重力異常與布格重力異?；疽恢?，異常值稍有降低，等值線形態相對復雜。黃海布格重力異常，從總體上看以大面積的正異常為主。具體到南北黃海，其重力異常又有著較大差異，北黃海為一相對布格重力異常低值區，南黃海為一相對布格重力異常高值區，空間重力異常與布格重力異常形態相近，幅值相差不大。渤海海峽附近近SN向的布格重力正異常，反映了膠遼隆起區在海域的延伸；北黃海盆地海域布格重力異常以負異常為主，異常圈閉，走向變化不大，反映了盆地內部的斷陷構造；南黃海北部海域大面積的NE向正異常，反映了膠南-威海隆起區向海域的延伸，該海域NE向線性串珠狀高值正異常梯度帶反映了千里巖斷裂的發育[6]。

1.2 磁異常特征

研究區磁異常特征與布格重力異常特征相反，大致以郯廬斷裂為界，渤海海域大面積正磁異常，黃海海域大面積負磁異常(圖2)(2)山東省物化探勘查院，山東省重磁資料綜合解釋成果報告，1997年8月。。海區異?？傮w走向為NE—NNE向，磁異常強度一般為±40nT，局部能達到±100nT。渤海磁異常在NE走向的背景上，發育NW向排列的串珠狀異常，某種程度上掩蓋了NE走向的特征[3]。黃海磁異常大面積以負值為主，總體上較為寬緩，大多在-50nT～0nT之間變化。南北黃海之間的高值區呈團塊狀，出現數個大面積、高幅值的正異常圈閉，在北黃海一側延續北黃海盆地NW向正異常特征，南黃海一側出現NE向和近E—W向的正異常團塊。南黃海北部千里巖隆起表現為NE向高值異常帶[6]，是蘇魯超高壓變質帶在海域延伸的體現。

1—正等值線(nT);2—負等值線(nT);3—零等值線(nT);4—相對磁力高;5—相對磁力低圖2 區域航空磁測磁力(ΔT)異常

2 構造單元特征

2.1 構造單元劃分

通過以上研究區布格重力異常、磁異常的幅值和形態等特征的研究，結合鄰區的地質構造展布，在充分參考前人研究成果的基礎上，對海域大地構造單元特征進行劃分和總結。該次海域構造單元劃分，只有北黃海盆地及次級構造單元，渤中坳陷為獨立構造單元，其余為陸域構造單元向海域的延伸，因此這部分構造單元定名為陸域構造單元名稱(海域)(表1、圖3)[3,7-10](3)山東省國土資源廳，山東省地層、侵入巖、構造單元劃分方案，2014年3月。。

研究區以五蓮-即墨-牟平斷裂帶及其向海域延伸的部分為界，劃分為華北板塊和蘇魯造山帶2個Ⅰ級構造單元；以齊河-廣饒斷裂、昌邑-大店斷裂、渤海灣盆地邊界以及北黃海盆地邊界為界線，劃分為渤海灣盆地、膠遼隆起區、北黃海盆地和膠南-威海隆起區等4個Ⅱ級構造單元；以大的區域性斷裂(如千里巖斷裂)、盆地內斷裂以及盆地角度不整合界線為界，進一步劃分為埕寧隆起、膠北隆起、膠萊盆地東部以及千里巖隆起等10個Ⅲ級構造單元。

表1 研究區大地構造單元劃分

1—一級單元界線；2—二級單元界線；3—三級單元界線；4—坳陷；5—隆起；F1—千里巖南緣斷裂；F2—千里巖斷裂；F3—五蓮-即墨-牟平斷裂；F4—昌邑-大店斷裂；F5—鄌郚-葛溝斷裂；F6—齊河-廣饒斷裂圖3 研究區及鄰區構造單元劃分簡圖(據資料①[3,7-11]修改)

2.2 構造單元特征

渤海灣盆地是一個新生代沉積盆地，呈現東西分帶，南北分塊的格局。研究區內由埕寧隆起、渤中坳陷和濟陽坳陷3個Ⅲ級構造單元組成[10]，坳陷和隆起的基底被大量的NNE—NE向、NWW向和近EW向斷裂所分割。埕寧隆起邊界受NNE向和NW向斷層控制，基底由泰山群、寒武系及石炭-二疊系組成，新近系不整合超覆其上[4]。渤中坳陷受NNE向郯廬斷裂帶和NWW向張家口-蓬萊斷裂帶的控制，坳陷基底面總體上自SW向NE向傾斜，以北斷南超半地塹凹陷為主，充填厚度萬米以上的新生界[4]。濟陽坳陷構造樣式可以看作渤中坳陷向南的延伸，和渤中坳陷類似，受近EW向且南傾的斷層控制，表現為北斷南超的半地塹構造[3]。

膠遼隆起區在海域內發育膠北隆起一個Ⅲ級構造單元，受NE—NNE向、NW向構造疊加和改造[4]，長期以來處于隆起剝蝕狀態?；字饕晒旁糯?新元古界的荊山群、粉子山群、芝罘群和蓬萊群變質巖，新太古代花崗質片麻巖，中生代侵入巖組成。

北黃海盆地在研究區內分為西部坳陷、中西部隆起和南部坳陷群三部分[7]。西部坳陷內發育中生界(上侏羅-下白堊統)和新生界(古近系和新近系-第四系)等地層[12]。中西部隆起發育地層簡單，厚度較小，主要為新近紀以來的沉積，新近系甚至第四系直接覆蓋在中生代基底之上[3]。南部凹陷群由數個規模不大的凹陷及相鄰的凸起組成，主要地層為下白堊統、古近系和新近系-第四系，中生界厚度很薄，部分凹陷內缺失，導致新生界直接覆蓋在前中生界基底之上[4]。盆地內主要發育NNE向、NEE—近EW向、NW向3組構造斷裂，其中NNE向斷裂是盆地的控制性斷裂，其常構成盆地邊界或盆地內隆起與坳陷的邊界，控制了盆地的隆、坳格局和沉積特征[7]。

膠南-威海隆起區向海域的延伸，根據不同的沉積、構造特征可分為劉公島隆起、膠萊盆地東部(海域)和千里巖隆起三部分。劉公島隆起屬于威海隆起向東側海域延伸的部分[3]，隆起內廣泛分布花崗質侵入體包括元古宙花崗質片麻巖、塊狀花崗巖以及中生代印支-燕山期花崗巖等，并經歷早期EW向構造，后期疊加NE—NNE向、NW向等不同層次、不同機制的構造改造，褶皺變形及花崗質巖漿侵位十分發育。膠萊盆地東部(海域)是陸域膠萊盆地向南黃海延伸的東斷西超的不對稱箕狀斷陷[4,8]，根據最新的重磁資料，其在海域中的邊界為千里巖斷裂[13]，盆地內主要發育有王氏群、青山群和萊陽群地層。千里巖隆起作為膠南-威海隆起區向東南海域的延伸，形態為一個NEE走向的狹長地帶，南以千里巖南緣斷裂與南黃海北部盆地分界，隆起內部發育NE向區域性大斷裂-千里巖斷裂，該隆起為印支期華北與揚子板塊碰撞的產物，與膠南隆起、威海隆起具有相同的成因機制[6]，巖性為高壓-超高壓變質巖，如元古界和太古界黑云母質混合巖、長石石英巖、黑云母片巖等，局部見白堊系的殘留。

3 成礦區帶劃分

3.1 成礦區帶劃分依據

成礦區帶是具有較豐富礦產資源及其潛力的成礦地質單元。其劃分主要依據區域成礦的地質構造環境及區域成礦作用的性質、產物(礦種)、強度及其他有關的礦化信息[14]。根據全國成礦區帶劃分方案的最新研究成果[2]，成礦域主要對應于構造域，成礦省和成礦帶的范圍也應大致對應相應的構造單元，受控于統一的古構造及受控之動力學體系。

包括研究區在內的廣大區域在漫長的地質歷史過程中，發育多個大地構造-成礦旋回，成礦區帶的劃分與大地構造單元的劃分密切相關。以往研究區未進行詳細的成礦區帶劃分，該文嘗試以海域構造單元界線和海域礦產資源(潛在)分布為依據，對海域成礦區帶劃分進行淺析。該文中成礦區帶Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級劃分采用全國成礦區帶劃分方案，成礦域、省、帶分別對應相應的構造單元。Ⅳ級成礦區劃分是該次研究的重點對象，主要參考山東省重要礦產區域成礦規律及山東省地質礦產圖集[14-15]中在陸域的劃分方法和邊界。

3.2 成礦區帶劃分

工作區Ⅰ級成礦域屬于濱太平洋成礦域和秦祁昆成礦域，Ⅱ級成礦省屬于華北成礦省和秦嶺-大別成礦省(東段)。Ⅲ級成礦帶屬于渤海灣盆地成礦帶、膠東(次級隆起)成礦帶、北黃海盆地成礦帶、桐柏-大別-蘇魯(造山帶)成礦帶。Ⅳ級成礦區為埕口-寧津煤成礦區、渤中-濟陽石油天然氣成礦區、膠北金、菱鎂礦、煤、灰巖成礦區、北黃海盆地西-南部石油天然氣成礦區、千里巖金、蛇紋巖、石棉、花崗石成礦區、海陽石油天然氣成礦區(表2、圖4)。該文簡要介紹各Ⅳ級成礦區特征。

表2 研究區成礦區帶劃分(據文獻[2,14-15]修改)

1—Ⅰ，Ⅱ級成礦域、省界線；2—Ⅲ級成礦帶界線；3—Ⅳ級成礦區界線；4—成礦區帶編號圖4 研究區成礦區帶劃分示意圖

(1)埕口-寧津煤成礦區(Ⅳ-1)

陸域內埕寧隆起存在多個石炭-二疊系含煤鉆孔，煤層賦存具有厚度大、深度大的特點。據重磁資料解譯推斷該隆起海域部分發現石炭-二疊紀地層(4)山東省第四地質礦產勘查院，山東省近海(渤海)礦產資源調查報告，2016年10月。，推測該區域是煤礦成礦遠景區。

(2)渤中-濟陽油氣成礦區(Ⅳ-2)

渤海灣盆地是迄今海域發現油氣田最多的盆地，盆地內渤中-濟陽坳陷是油氣集中分布區之一，如現已發現并開發利用的渤中28-1，26-2，25-1油田和蓬萊19-3，25-6油田等。坳陷內新近紀、古近紀含油氣沉積建造十分發育，如古近紀孔店組二段、沙河街組一至四段和東營組生油巖系，其中沙河街組三段產烴率較高[14]。生油層與儲集層在時空位置上具有“自生自儲”、“下生上儲”和“新生古儲”三種成油組合模式。

(3)膠北金、菱鎂礦、煤、灰巖成礦區(Ⅳ-3)

根據地球物理資料解譯推斷，三山島-萊州灣一帶前新近紀基巖出露燕山早期晚侏羅世玲瓏序列花崗巖(5)山東省第四地質礦產勘查院，山東省近海(渤海)礦產資源調查報告，2016年10月。，陸域該巖體內發育多個大中型金礦床，以及我國首個海上金礦-三山島北部海域金礦床，都與該巖體關系密切[16-17]，研究認為該巖體可能是金礦的衍生礦源巖；龍口一帶發育龍口凹陷并向海域延伸，地層為古近系五圖群，是煤礦的主要賦存地層；其余海區的前新近紀基巖解譯為古元古代粉子山群和新元古界蓬萊群，而陸域古元古界和新元古界分別以變質沉積型菱鎂礦、碳酸鹽建造為特征。因此按地層分布來看，海域礦產資源與陸域之間可能存在相互對應的關系。

(4)北黃海盆地西-南部油氣成礦區(Ⅳ-4)

北黃海盆地相對其他盆地而言，地質勘探程度十分低，至今未在盆地內進行鉆探作業。根據西朝鮮灣盆地內(位于北黃海盆地東部，兩盆地部分區域重合)鉆探資料顯示，侏羅系是潛在的烴源巖[18]。通過盆地內以往地震資料解釋的地層界面信息，晚侏羅-白堊紀沉積為河湖相砂泥巖，是盆地坳陷主要的生儲油巖系，古近系為河流相及淺湖-半深湖相沉積，夾儲油層[19]。因此，盆地坳陷內中生界(上侏羅-下白堊統)和新生界(古近系和新近系-第四系)所發育的區域可能具有一定的油氣遠景。

(5)千里巖金、蛇紋巖、石棉、花崗石成礦區(Ⅳ-5)

膠南-威海隆起區內礦產有金、蛇紋巖、石棉、花崗石等礦產[20]。千里巖隆起和劉公島隆起作為膠南-威海隆起區向海域的延伸，其地球物理特征、基巖出露以及大地構造特征均具有一致性，其成礦特征及成礦單元劃分也具有可類比性，推測也以發育金、蛇紋巖、石棉、花崗石礦為主。

(6)海陽油氣成礦區(Ⅳ-6)

膠萊盆地萊陽群中已發現多處油氣苗，萊陽群水南組的灰綠、灰黑色頁巖和灰黑色頁狀白云巖是一套烴源巖[8]。膠萊盆地向海域的延伸部分為海陽凹陷，凹陷主體位于南黃海海域，出露地層是萊陽群下部地層[21]，海域該套地層生儲蓋組合配套好，且未遭受大的構造斷裂和巖漿活動破壞，理論上可能具有較好的油氣潛力。

4 結論

(1)研究區渤海海域布格重力異常以負異常為主，磁異常為大面積正異常；北黃海盆地布格重力異常以負異常為主，南黃海北部以NE向正異常為主，黃海海域磁異常為大面積負異常。

(2)以陸域構造單元作參考，基于海域重磁異常特征，海域劃分為2個Ⅰ級構造單元、4個Ⅱ級構造單元和10個Ⅲ級構造單元。Ⅲ級構造單元是重點劃分對象，渤中坳陷和北黃海盆地內各次級單元為獨立的海域構造單元，其余的Ⅲ級構造單元皆是陸域向海域的延伸。

(3)和陸域成礦區帶相對應，以海域構造單元邊界為界線，海域劃分為2個Ⅰ級成礦域，2個Ⅰ級成礦省，4個Ⅲ級成礦帶和6個Ⅳ級成礦區。Ⅳ級成礦區是該次研究重點，各坳陷構造單元為油氣成礦區，埕寧隆起為煤成礦區；膠北隆起為金、菱鎂礦、煤、灰巖成礦區；千里巖隆起為金、蛇紋巖、石棉、花崗石成礦區。