山東省五蓮七寶山礦集區控礦構造特征及其意義

彭永和，彭藝媛，黃鸝，王申，趙宗瑞

(1．山東省第八地質礦產勘查院，山東地礦局有色金屬礦找礦與資源評價重點實驗室，山東 日照 276826；2．濟南大學，山東 濟南 250022)

0 引言

七寶山礦集區自20世紀70年代發現中型金銅礦、大型硫鐵礦以來，近幾年又有新的突破，發現了中型鉛鋅銀多金屬礦床，礦床都賦存在七寶山火山機構內，前人對金銅礦床地質特征[1-4]，流體包裹體及其流體演化特征[5-8]，成礦地球化學條件[9-10]，控礦因素[11]，七寶山火山機構[12-13]等開展了大量的研究，重點關注金銅礦的成因，對找礦方向重點關注金銅礦或期待發現新的角礫巖筒。中國地質調查局開展全國危機礦山接替資源勘查項目時，對金銅礦礦床的深部及外圍進行了探索，盡管沒有大的突破，但對礦床成因有了新的認識，在七寶山隱爆角礫巖筒中的含礦蝕變斑巖中發現了高溫高鹽度的包裹體，認為在巖筒深部很可能轉換成斑巖型礦床[8]找礦方向轉入深部。發現七寶山多金屬礦床以后，該區又成了熱點地區，一些學者對多金屬礦的地質特征、賦礦規律等進行了研究和探討[14-21]。其中吉林大學①山東省第八地質礦產勘查院、吉林大學，山東省五蓮縣七寶山地區銅及多金屬礦成礦新認識及找礦新方法研究，2014年。從流體包裹體巖相學及顯微測溫學上對三者之間的成礦演化進行了探討，對成礦時代進行了厘定，但對三者之間特別是金銅礦和多金屬礦之間是否是同一成礦系列沒有闡述，火山機構的演化缺乏系統性研究。筆者在該地區工作多年，試圖通過該區的構造控礦特征、前人厘定成礦時代及巖體侵位特點來研究他們之間的關系，模擬形成的動力學過程，結合礦化蝕變分帶，建立統一的成礦體系，對下步找礦方向進行探討。

1 區域構造背景

研究區位于華北板塊與揚子板塊兩大板塊的碰撞構造帶和沂沭斷裂相交部位，膠萊盆地西南緣，環太平洋多金屬成礦帶的外帶，是中國中東部重要的次火山巖型多金屬礦床成礦區。總體受這2個構造單元控制。膠萊盆地的形成經歷了多期次、多階段、不同構造—熱體制的構造引張和伸展過程[22]，其形成和演化歷史較完整地記錄了中國東部晚中生代構造體制轉換和巖石圈減薄過程，研究結果表明，在白堊紀—古新世時期,膠萊盆地經歷了3個成盆階段和3次構造擠壓反轉事件以及有2期重要的火山活動。大規模的火山噴發活動和沂沭斷裂帶的頻發復合為后期多金屬礦床的賦存提供了地質前提。

區域地層主要沿火山機構外圍發育中生代白堊紀萊陽群、大盛群、王氏群河湖相沉積巖系；青山群中性、中基性火山碎屑巖、熔巖組合；第四系松散砂礫層、砂土層。構造以NNE向昌邑-大店斷裂、郝官莊斷裂為主，次為NNE向中至斷裂、近EW向汪湖斷裂和NW向中村斷裂。巖漿活動主要為中生代燕山早期形成的七寶山次火山巖體，由輝石(角閃)安山玢巖、輝石閃長巖、安山玢巖、石英閃長玢巖—花崗閃長玢巖等先后四期侵入體組成。為區內成礦提供礦物質來源(圖1)。

1—第四系；2—王氏群紅土崖組；3—青山群方戈莊組；4—青山群八畝地組；5—大盛群田家樓組；6—大盛群馬郎溝組；7—萊陽群曲格莊組；8—石英閃長玢巖；9—安山玢巖；10—輝石安山巖；11—閃長巖；12—輝石閃長巖；13—輝石二長巖；14—粗安斑巖；15—閃長玢巖；16—多金屬礦化帶；17—斷裂帶；18—張性斷層；19—壓性斷層；20—張扭性斷層；21—壓扭性斷層；22—斷層；23—推測斷層；24—地質界線；25—不整合地質界線；26—地層產狀；27—釣魚臺硫鐵礦床；28—金線頭金銅礦床；29—七寶山多金屬礦床圖1 五蓮縣七寶山礦集區域地質略圖(據文獻[15,19]修編)

2 礦床構造控礦型式

在控礦因素中，構造極為重要，構造控制著成礦作用的發生和發展，為含礦巖漿侵入開辟上升通道，為侵入巖漿及其伴生礦產創造了冷凝分異和停集賦存場所。研究該區控礦構造對下部勘查找礦具有重要意義。七寶山礦集區主要控礦構造型式可以歸納為:接觸帶層間破碎帶控礦構造型式、隱爆角礫巖筒控礦構造型式、層間凝灰巖界面控礦構、“X”共軛斷裂控礦構造型式4個類型。

2.1 接觸帶層間破碎帶控礦構造型式

接觸部位往往是構造薄弱位置，易誘發構造活動，其斷裂下盤凹凸轉折部位、港灣位置極易富集成礦(圖2)，此種構造型式的礦石特點為：品位低，產狀平緩，厚度大。以蝕變巖型礦石類型為主，一般發生硅化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化、黃鐵礦化等蝕變。但礦化蝕變較弱，反應了該接觸類礦化蝕變規模小、時間持續短、范圍小的特點。該構造型式主要發育在杏山峪礦段，次火山巖體的頂部，殘留火山巖蓋層位置。火山巖蓋層和巖體的外接觸帶以及隱伏巖體和蓋層接觸位置為下步重點找礦方向。一般認為，其形成機理為在火山巖就位過程中，巖體的熱收縮作用和圍巖之間發生熱作用，發生接觸帶水壓構造，或拆離滑脫構造，形成平行接觸面的裂隙系統，封閉條件下沉淀成礦。

1—輝石閃長巖；2—安山玢巖；3—安山質角礫熔巖；4—構造角礫巖；5—地質界線；6—多金屬礦體；7—斷裂；8—鉆孔位置及編號圖2 杏山峪礦段層間破碎帶控礦構造型式示意圖

2.2 隱爆角礫巖筒控礦構造型式

該型式發育在金線頭金銅礦。金銅礦發育在角礫巖筒內(圖3)，礦床總體產狀受隱爆角礫巖筒控制，巖筒呈橢圓柱狀，NW—SE 向展布，長約400m，寬120～300m(北窄南寬)，延深大于600m，垂向上持續向SE傾伏 (傾角約72°)。金銅礦物主要賦存于角礫膠結物中，角礫基本沒有位移，含礦脈體膠結，膠結物含量5%～8% ，膠結脈體內結晶的礦物主要有鏡鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、菱鐵礦、石英、方解石和石膏等，膠結脈體貫通性好[5,11]，產狀極不規則，變化較大，主要的蝕變類型有黃鐵絹英巖化、硅化、碳酸鹽化，圍巖主要為閃長巖、輝石閃長巖、石英閃長玢巖和角閃石安山玢巖。

1—銅礦體；2—金礦或金銅礦體；3—鉆孔位置；4—角礫巖筒邊界；5—勘探界限圖3 金線頭金銅礦23線隱爆角礫巖筒控礦構造型式示意圖

隨著次火山雜巖體的侵入活動進入尾聲，富含礦漿的熱液運移到金線頭一帶，其時由沂沭斷裂帶引發的次級斷裂構造與巖漿熱液富集區聯通時，引發熱液沿斷裂的運動，熱液溫度和壓力較高，超過上覆圍巖巖石靜壓力時，發生隱爆，形成隱爆角礫構造，以及與之相關的蝕變和礦化。成礦時間略早于多金屬礦第一期蝕變巖型成礦時間或相近。

2.3 層間凝灰巖界面控礦構造型式

據文獻資料認為層凝灰巖的存在，是火山湖的殘留，可以作為火山機構的標志，沿該界面往往賦存大規模的似層狀、透鏡狀礦體(岔路口斑巖鉬礦、東裙、得爾布爾、七一鉛鋅礦床)[23]。該區2017年補充勘查時在贊子崖地區發現了這一成礦界面，成礦于中生代早白堊世青山群中基性第二火山噴發旋回的噴發間隙，一般認為賦存于安山巖之間的角礫熔巖和凝灰巖夾層，其標志層位為紫紅色的層凝灰巖夾層，發育黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化等蝕變，礦化以方鉛礦、閃鋅礦為主，黃鐵礦局部含量大于5%，蝕變厚度大，品位低。垂直該帶發育垂向稀疏多金屬礦化。蝕變帶上下盤均為黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化等蝕變的安山巖。富集礦段有待進一步勘查(照片1e)，此型式控礦可能需要后期進一步疊加富集才能成礦(圖4)。

1—安山巖；2—安山質角礫熔巖；3—黃鐵礦化；4—綠泥石化；5—閃鋅礦化；6—方鉛礦化；7—多金屬礦體；8—地質界線；9—鉆孔位置及編號圖4 贊子崖地區0勘探線層間凝灰巖界面控礦構造型式示意圖

該區發育的大型釣魚臺硫鐵礦床其產出受火山巖巖性、層位的控制，屬與火山噴出活動有關的火山噴氣熱液礦床，歸類為該控礦構造型式(照片1f)。

a—紅石崗礦段：1—斷裂；2—礦體；3—標高。b—杏山峪礦段：1—角礫熔巖；2—粗斑安山玢巖；3—粗斑安山玢巖；4—輝石閃長巖；5—多金屬礦化體；6—多金屬礦體及編號；7—地質界線；8—斷裂圖5 杏山峪礦段、紅石崗礦段“X”共軛斷裂控礦構造型式示意圖

2.4 “X”共軛斷裂控礦構造型式

礦區早期受近SN向擠壓，后期受SE—NW向拉張作用形成。該構造型式主要發育在多金屬礦床的紅石崗礦段和杏山峪礦段。紅石崗地表總體呈南部收斂的90°～117°和80°～99°“X”破碎蝕變帶內，礦體總體呈8°～10°和172°～170°角度共軛；在+140m賦存標高位置75°～110°和93°～118°“X”破碎蝕變帶內，礦體總體呈8°～18°和172°～162°角度共軛；在+115m賦存標高位置70°～88°和95°～108°“X”破碎蝕變帶內，礦體總體呈13°～18°和167°～172°角度共軛；在+90m賦存標高位置呈75°和96°“X”破碎蝕變帶內礦體總體呈21°和159°角度共軛(圖5)。該構造至少經過了先壓扭后張扭的過程，早期顯壓扭性質，表現為斷面平直光滑，發育蝕變巖型礦石，后期受東南西北向應力影響，形成張扭性質(照片1c)，充填交代熱液成礦。由于礦床遭受了后期張扭性斷裂影響，主礦體SE側伏，側伏角58°。(圖7b)杏山峪礦段在地表發育50°和122°兩組共軛構造控礦，其沿走向同樣在HB3、HB5線剖面發育7°～15°和173°～165°兩組共軛控礦構造。礦體存在向SW側伏的現象，鉛鋅品位變化具SW側伏的趨勢。(圖7a)一般發生硅化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化、黃鐵礦化等蝕變，具有早期蝕變弱貧、后期蝕變強富的特點。

a—金線頭隱爆角礫巖型銅礦石；b—蝕變巖型貧多金屬礦石；c，d—脈狀富多金屬礦石；e—弱多金屬礦化蝕變巖；f—硫鐵礦礦石照片1 七寶山礦集區礦石照片

3 礦床成因分析和找礦方向探討

3.1 礦床成因

中生代三疊紀是各陸塊聚合形成中國大陸的重要時期，揚子板塊向北運移與華北板塊發生碰撞，形成秦嶺-大別-蘇魯造山帶，中晚期構造體制轉換為伸展為主，在早白堊世青山期，約146.7Ma年開始[1]，受沂沭斷裂帶伸展、拉張及擠壓作用、郝官莊深大斷裂引張裂陷共同影響，形成膠萊斷陷盆地，由此在早白堊世中期七寶山地區引發大規模的火山噴發活動[22]。噴發沉積了萊陽旋回、八畝地旋回、石前莊旋回、方戈莊旋回等中基性的火山碎屑巖、熔巖組合等。在火山盆地的邊緣七寶山地區形成中心式火山穹隆構造——七寶山火山機構，次級的錐狀火山口、環狀和放射狀等斷裂構造。

八畝地旋回具有從噴發相—噴溢相—沉積相—噴溢相—噴發相的韻律，在沉積相噴發間隙，受次火山熱液影響，發生一次成礦事件，在該區的贊子崖發生多金屬礦化、硫鐵礦化蝕變，可能由于持續時間短或者沒有后期疊加成礦作用，贊子崖地區暫沒有大規模成礦，黃鐵礦化蝕變在釣魚臺地區規模最大形成硫鐵礦。

1—“X”共軛斷裂控礦構造型式；2—層間凝灰巖界面控礦構造型式；3—接觸帶層間破碎帶控礦構造型式；4—隱爆角礫巖筒控礦構造型式圖6 七寶山礦集區控礦構造型式分布示意圖(據文獻[5]修編)

受沂沭斷裂帶多期活動影響，古火山機構復活，并伴隨淺成—超淺成侵入活動，深部巖漿熔融，熔融巖漿沿郯廬斷裂的分枝斷裂成中心——裂隙式上侵，侵入活動以中基性—中性—中酸性巖漿活動從NW向南東方向發展演化，在南東位置金線頭逐步活動減弱，侵入活動以小規模的裂隙式活動為主，至此火山機構形成。隨著巖漿分異，含礦流體逐步在金線頭地區富集，早期的硅化、黃鐵礦化為主的面型蝕變，對后期礦液的運移提供了屏蔽層，隨著成礦流體富集，溫度和壓力升高，發生隱爆，巖石角礫巖化，造成瞬間減壓作用，成礦流體的壓力釋放，使流體性質發生改變，引發成礦作用，張裂隙、隱爆角礫構造為含礦熱液的富集、運移和沉淀創造了良好條件，金線頭金銅礦形成。

區域性擠壓為熱液形成和礦質活化提供了動力，火山熱液活動使得一些銅、金、鉛鋅等成礦組分再度活化，沿角礫巖筒運移，135Ma沂沭斷裂帶發生左行平移活動，引發區域斷裂系統的形成[24]，在七寶山的杏山峪和紅石崗地區形成壓扭性的近EW向“X”共軛斷裂，斷裂構造切穿角礫巖筒，與巖漿熱液富集區聯通，引發熱液沿斷裂向紅石崗地區—杏山峪地區運動，此時的斷裂以壓扭性為主，熱液在紅石崗和杏山峪地區沉淀沿“X”共軛斷裂構造成礦(圖5)，發生第一次多金屬成礦作用，該次成礦以蝕變巖類型為主(照片1b)。第二次成礦作用發生在沂沭斷裂帶張扭性裂谷階段(K1—K2) 110～120Ma[25]，受此影響，七寶山地區發生南北相引張和SW—NW向扭動，伸展運動產生的負壓區抽吸帶礦熱(溶) 液并交代充填成礦，發生第二次多金屬成礦作用，在敞溝、紅石崗形成脈狀礦石(照片1c、d)，在杏山峪地區火山蓋層和巖體緩傾接觸帶位置受此影響發生層間破碎帶構造成礦(圖2)，NW—SE向扭動是造成紅石崗和角礫巖筒礦體南東向(圖7)的原因。至此構造格局形成，礦化逐漸減弱，成礦結束。

1—勘探線及其編號；2—厚度等值線及其數值；3—工程控制范圍界線圖7 鉛鋅礦化主要指標及主斷面空間形態變化趨勢圖(據王可勇等)

1—地質界線；2—礦化蝕變分帶；3—航磁異常圈定隱伏雜巖體；4—斷層及其性質；5—礦體；6—隱爆角礫巖筒圖8 七寶山礦集區礦化蝕變分帶示意圖

3.2 找礦方向探討

七寶山次火山雜巖是與青山組火山巖同源的次火山巖[3,14,26-27]，硫鐵礦和金銅礦、多金屬礦成礦物質來源于七寶山次火山巖體，是不同時期巖漿演化分異的結果，是不同成礦溫度和階段的產物，屬同一成礦系列。金線頭金銅礦為礦化中心，中低溫熱液礦床：贊子崖—杏山峪—紅石崗—敞溝是礦化外帶。航磁異常顯示基本和次火山巖體范圍吻合，說明巖體基本裸露，僅在巖筒東南位置發育隱伏巖體，且與成礦有關的斷裂構造切穿該區，在隱伏巖體和上覆蓋層接觸帶位置，以接觸帶層間破碎帶構造型式為主(圖8)。前人在七寶山隱爆角礫巖筒中的含礦蝕變斑巖中發現了高溫高鹽度的包裹體，認為在巖筒深部很可能轉換成斑巖型礦床[7]，故角礫巖筒的深部尋找中高溫的金銅礦，在角礫巖筒的東南方向尋找中低溫多金屬礦床。

4 結論

(1)金銅礦、多金屬礦、硫鐵礦都發育在七寶山火山機構內，受同一巖漿源控制，是以噴出—淺成—超淺成相、不同期次火山侵位的火山熱液礦床。是不同成礦演化階段的產物，3個礦床屬同一成礦系列，是一期廣泛的構造-巖漿成礦事件。

(2)該區發育4種控礦構造型式，主要分為“X”共軛斷裂構造型式、隱爆角礫巖筒構造型式、接觸帶層間破碎帶構造型式、層間凝灰巖界面構造型式。其受控于膠萊盆地的張裂與沂沭斷裂帶的聯合作用。

(3)礦區發育不同方向和性質斷裂構造，多金屬礦床的杏山峪、紅石崗、敞溝3個礦段，經歷了不同構造運動控制，但至少經歷了一次從壓扭性到張扭性質的過程，形成了不同的礦石類型，壓扭性構造形成蝕變巖型礦石類型，張性構造形成脈狀礦石類型。

(4)3個礦床都呈不同方向側伏。金銅礦SE向側伏，側伏角72°；多金屬礦床紅石崗礦段SE向側伏，側伏角58°；杏山峪礦段南西方向側伏，側伏角58°，都是受沂沭斷裂帶次級構造SN向引張和SE—NW向扭動影響的結果。

(5)按照蝕變礦化分帶，沿金銅礦外帶發育中低溫多金屬礦，角礫巖筒的深部尋找中高溫的金銅礦，在角礫巖筒的東南方向尋找中低溫多金屬礦床。