山東沂源金星頭金礦成礦地質條件及成礦潛力分析

范振華

(山東省第一地質礦產勘查院，山東省富鐵礦勘查技術開發工程實驗室，山東 濟南 250100)

0 引言

金星頭金礦區位于山東省淄博市沂源縣西里鎮西南，是魯西重要的金、銀、銅、鐵多金屬礦產地之一。金星頭礦區最早于20世紀50—60年代作為鐵礦點被發現，華北地質局231隊、山東省地質廳808隊、山東省冶金地質勘探公司第一勘探隊先后對其勘查后，認為鐵礦找礦希望不大。1969—1970年，山東省冶金地質勘探公司第一勘探隊在金星頭巖體內外接觸帶上發現了金鐵共生、銀銅伴生的多金屬礦床，并劃分金星、蘇家上峪、尖固頂、北山四個礦化地段。1986—1987年，沂源縣黃金公司在蘇家上峪礦段施工的3個鉆孔中見金、銅礦(化)體。1986—1990年，冶金部第四勘探隊對蘇家上峪礦段進行了普查和詳查，共探明Ⅰ，Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅲ1，Ⅲ2，Ⅳ1，Ⅳ2，Ⅴ1，Ⅴ2九個礦體，求得C+D級金儲量570kg(1)冶金工業部山東地質勘查局四隊，山東省沂源縣金星頭地區金礦區蘇家上峪礦段詳查地質報告，1990年。。2014年，山東省第一地質礦產勘查院開展沂源縣裕華地區金礦資源調查，對蘇家上峪礦段Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅳ1，Ⅳ2，Ⅴ1五個金礦體重新進行了塊段劃分及資源量估算，估算金(333+333D)金屬量119kg，平均品位5.00×10-6，并劃分金星頭、桑樹峪兩個成礦預測區(2)山東省第一地質礦產勘查院，山東省沂源縣裕華地區金礦資源調查報告，2014年。?？偨Y以往地質勘查工作，金星頭地區地質勘查主要集中在蘇家上峪礦段，勘探深度多在300m以內，總體工作程度較低，深部及外圍找礦工作不足。

該文在總結金星頭地區成礦地質條件基礎上，對礦床地質特征和成礦物質來源進行分析，并類比魯西地區部分與中生代巖漿熱液有關的系列金礦床的成礦地質背景，從成礦系統角度探討金星頭地區成礦潛力，提出找礦建議。

1 區域成礦地質條件

金星頭金礦大地構造位置位于郯廬斷裂中段西側，魯西隆起區(Ⅱ)—魯中隆起(Ⅲ)—馬牧池-沂源斷隆(Ⅳ)，其地層分區屬于華北地層區魯西地層分區。

1.1 地層

金星頭地區出露有新太古代泰山巖群，古生代寒武紀長清群、九龍群以及新生代第四紀地層(圖1)。區內泰山巖群地表出露較少，主要分布于金星村西南和西北側的傲徠山序列酸性巖體中，呈捕擄體狀零星出露，由雁翎關組和山草峪組組成。區內寒武紀地層自下而上為朱砂洞組、饅頭組、張夏組、崮山組及炒米店組，巖性多為淺海相細碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造，區內賦礦層位主要是寒武紀饅頭組灰巖，其次是朱砂洞組含燧石結核灰巖。

1.2 構造

區內NW向丁家莊斷裂、金星頭斷裂及NE向辛莊北-朱家峪斷裂，構成區域基本構造格架(圖1)。金星頭斷裂為區內最大斷裂，屬于沂沭斷裂帶旁側扇狀構造的放射性斷裂，斷裂性質為張性—張扭性，推測其受構造演化及區域應力變化影響，經過多次擠壓和拉張，最終形成的張性開放環境，該環境不利于金元素等礦質元素沉淀富集，斷裂帶內目前尚未發現有Au礦化，但該斷裂可能與深部巖漿房相溝通，為巖漿活動提供了良好的通道。

1—第四系；2—炒米店組；3—崮山組；4—張夏組；5—饅頭組；6—朱砂洞組；7—傲徠山序列二長花崗巖；8—新太古代泰山巖群；9—沂南序列銅漢莊單元石英閃長玢巖；10—沂南序列靳家橋單元角閃閃長玢巖(柳光峪巖體)；11—沂南序列東明生單元輝石閃長巖(金星頭巖體)；12—金伯利巖；13—輝長巖脈；14—角度不整合界線；15—地質界線；16—斷裂；17—推測斷裂；18—金星頭研究區；19—金礦點位置名稱圖1 沂源金星頭地區區域地質略圖

1.3 巖漿巖

金星頭地區巖漿活動可分為2期：一是新太古代巖漿活動，主要形成傲徠山序列中酸性巖，主要呈巖基狀分布于金星頭西北、西南側；二是中生代巖漿活動，形成以沂南序列為主的閃長質雜巖體(表1)，多呈小巖株狀分布于金星頭、桑樹峪、社莊及石拉一帶(圖1)。目前查明與金多金屬礦成礦密切相關的金星頭巖體屬于沂南序列東明生單元，是燕山晚期巖漿活動的產物[1-3]。

2 礦床地質特征及物質來源

2.1 巖體地質特征

金星頭地區與成礦有關巖體主要是位于金星頭斷裂以北的金星頭巖體(東明生單元)，為多期次侵入的閃長巖類雜巖體，脈動侵入特征明顯(圖2a)，巖相變化呈漸變關系，由中心相向邊緣相可見含橄欖石黑云母輝長巖(圖2b)—含黑云母輝石閃長巖(圖2c)—中細粒黑云母閃長巖(圖2d)，邊緣相多具似斑狀結構。

表1 金星頭地區侵入巖巖石譜系單位

柳光峪巖體(靳家橋單元)位于金星頭斷裂以南，局部沿金星頭斷裂直接侵位(圖1)，總體呈巖床或大巖株侵位于寒武紀地層之下(圖3a)，巖性為閃長玢巖，斑晶為斜長石、角閃石，基質細粒結晶結構(圖3b)，其巖相變化主要體現在斑晶礦物成分上，自西北向西南方向，斑晶由長柱狀角閃石為主漸變為板狀斜長石為主。該巖體與圍巖接觸帶附近蝕變發育，但礦化情況較差，與金成礦關系較弱。

圖2 金星頭雜巖體(東明生單元)野外及鏡下照片

圖3 柳光峪雜巖體(靳家橋單元)野外及鏡下照片

2.2 礦體地質特征

區內已發現的金礦(化)體據礦體形態可分為3種類型：一是呈層狀、似層狀或長透鏡狀礦體，局部膨大呈囊狀(圖4Ⅳ號礦體)，多見于巖體與寒武紀饅頭組接觸帶附近，或寒武系與基底巖石不整合面附近(圖4Ⅷ號礦體)，是目前發現的主要礦體類型，產狀與圍巖接近，具有明顯層控特點，多為接觸交代成因；二是脈狀、網脈狀礦體，多分布于巖體頂部內接觸帶碎裂狀蝕變閃長(玢)巖中，含礦熱液沿裂隙充填交代，形成網脈狀礦體；三是呈扁豆狀、透鏡狀礦體，多沿捕擄體邊部或沿地層層間破碎及裂隙分布(圖4Ⅸ號礦體)。

1—饅頭組；2—雁翎關組；3—矽卡巖；4—沂南序列東明生單元輝石閃長巖；5—石英閃長巖脈；6—礦體；7—推測變質巖基底界線圖4 沂源金星頭地區蘇家上峪礦段8勘探線地質剖面圖

礦體受構造控制明顯，區內控礦構造主要有侵入接觸構造、斷裂構造、捕虜體構造、不整合面構造及硅鈣巖性界面構造等，其中，金星頭地區硅鈣巖性界面發育[4-5]，是區內重要控礦因素，要引起重視，主要有2種：一是不純碳酸鹽巖地層與早期角閃閃長玢巖脈形成的巖性界面(圖5)；二是寒武系內部碳酸鹽巖與碎屑巖巖性界面，以及碳酸鹽巖與其所夾硅質結核接觸面。

a—角閃閃長玢巖捕虜體成巖時代早于金星頭巖體，推測為銅石序列；b—早期角閃閃長玢巖與饅頭組不純灰巖形成硅鈣界面，氣水熱液沿其貫入并發生矽卡巖化熱液蝕變圖5 寒武紀饅頭組與早期角閃閃長玢巖脈形成的硅鈣界面

2.3 蝕變礦化

金星頭地區圍巖蝕變主要有矽卡巖化、硅化、大理巖化、角巖化及碳酸巖化等，矽卡巖化和硅化是區內主要礦化蝕變，硅化常伴隨矽卡巖化發育，大理巖化、角巖化為區內熱液接觸變質產物。礦化有黃鐵礦化、黃銅礦化、斑銅礦化等金屬硫化物礦化，以及磁鐵礦化、鏡鐵礦化、孔雀石化、藍銅礦化、褐鐵礦化等金屬氧化物礦化，區內金礦成礦與銅礦化關系密切，Au,Cu元素在成礦元素聚類分析譜系圖中良好的相關性也印證這一觀點[6]。

2.4 成礦模式

金星頭所處的魯西地區在早白堊世處于相對穩定的板內環境，殼幔混合重融程度低[7-10]，大量地幔熔融巖漿形成大量堿性—鈣堿性侵入雜巖體，結合前人對魯西地區金礦硫、鉛同位素和氫氧、碳氧同位素，以及流體包裹體研究結果分析[11-14]，金星頭地區金礦與魯西地區其他熱液型金礦礦質來源相似，以幔源為主，金有可能來源于堿性巖體深部同源巖漿及其分異作用，其攜帶的上地幔含礦流體活化萃取泰山巖群中Au,Ag,Cu等元素，并與大氣降水形成新的富含揮發份的成礦熱液，當其運移至巖體頂部時，因減壓沸騰或交代作用發生成礦作用[10,13]；或沿不整合面、層間破碎及硅鈣巖性界面等貫入發生接觸交代成礦作用(圖6)。

平面：1—沂南序列靳家橋單元閃長玢巖；2—沂南序列東明生單元輝石閃長巖；3—寒武紀不純碳酸鹽巖；4—中基性巖脈；5—矽卡巖；6—礦體地表露頭；7—斷裂；8—大理巖化；9—角巖化。剖面：10—閃長玢巖；11—輝石閃長巖；12—閃長巖；13—太古代基底巖石；14—白云巖；15—灰巖；16—大理巖；17—泥頁巖；18—角巖；19—斷層；20—不整合界面；21—礦體圖6 沂源金星頭地區成礦模式略圖

3 成礦潛力與賦礦部位探討

3.1 成礦潛力分析

3.1.1 區域成礦地質背景對比

將金星頭金礦與魯西地區的歸來莊、銅井、金廠、磨坊溝、鐵銅溝、三岔河等金多金屬礦床成礦地質背景進行類比(表2)[13-19]，發現上述礦床礦化類型各異，有蝕變斑巖型、矽卡巖型、爆破角礫巖型及碳酸鹽巖微細侵染型等，但它們大地構造背景相似，均產于魯中隆起的次級構造，成礦地質條件、賦礦層位及礦質來源等有諸多相似之處，其空間分布亦與巖體侵位具明顯相關性[20]，同屬于中生代巖漿熱液有關的成礦系統。

3.1.2 研究區成礦潛力分析

結合前人資料分析及實地勘查，筆者認為金星頭地區成礦地質條件較好，具有一定的找礦潛力。

(1)研究區西北側北山一帶：緊鄰北山西側的金家山礦區勘查礦種以鉛、鋅為主(3)山東省地質調查院，山東省沂源縣金家山地區金及多金屬礦普查報告，2011年。，共生金、銀。鉛、鋅元素在熱液礦床成礦元素中屬于中、低溫成礦元素，其在矽卡巖型礦床中多偏離主接觸帶[21-22]，根據元素地球化學運移及垂向分布特點，北山一帶可能為金星頭巖體西北邊緣，向西會更加遠離接觸帶，因此下一步應加強深部勘查，尋找巖體與寒武系接觸邊界，從而尋找隱伏礦體。金星頭地區北部辛莊及金家山一帶寒武紀朱砂洞組底部的白云巖、白云質灰巖中發現的層狀金、銀礦化，指示了該區寒武紀碳酸鹽巖微細浸染型金礦(磨坊溝式金礦)存在的可能性[17,23]。同時，魯西沂南礦區太古宇和新元古界之間不整合面及其上覆的新元古代地層中金礦體的發現[14,24]，為金星頭地區深部找礦提供了重要的指示意義。

表2 金星頭金礦與魯西地區部分金礦床成礦地質背景對比

據于學峰等，2001年[15]、2018年[14]；胡芳芳等，2010年[13]；馬明等，2018年[16]；徐金芳等，2000[17]；張英梅等，2018年[18]；馮啟偉，2017[19]。

(2)研究區東北側尖崮頂至東側蘇家上峪一帶：踏勘過程中，在蘇家上峪一帶發現金星頭巖體頂部存在類似金家山地區發現的爆破角礫巖(圖7)，角礫巖性包括閃長玢巖、泥灰巖等，角礫間具有一定拼合型，綠簾石化、硅化、黃鐵礦化蝕變發育，類比金星頭南側的蒙陰丁家莊地區、沂水高莊銅多金屬礦等地發現的角礫巖型礦化及其地質特征[25-26]，認為金星頭地區也可能存在爆破角礫巖型礦化。另外，尖崮頂—蘇家上峪東側山體蓋層較厚，各類巖性硅鈣界面發育，常伴隨多層“層控”蝕變礦化，是層控矽卡巖型礦化發育的有利部位。

(3)金星—蘇家上峪以南，金星頭斷裂以北區域：該區域發育大量閃長巖脈，順層或與地層呈小角度相交侵入，其與地層接觸帶附近形成多層矽卡巖化蝕變礦化帶，可見黃鐵礦等金屬硫化物呈浸染狀分布。

圖7 金家山及金星頭蘇家上峪爆破角礫巖照片

3.2 賦礦部位探討

根據區內礦化分布情況，該文以金星頭斷裂為界，探討該區可能存在的賦礦部位。

3.2.1 金星頭斷裂以北區域

該區是找礦重點區域，要加強有利控礦構造研究，圍繞金星頭巖體開展系統勘查工作，尋找爆破角礫巖型—巖漿熱液型—接觸交代型—碳酸鹽巖微細浸染型多種礦化類型。

(1)金星頭地區北山、尖崮頂至蘇家上峪一帶巖體頂部及接觸帶附近發現的角礫巖，為該區尋找爆破角礫巖型、巖漿熱液型金礦化提供證據。

(2)區內地層捕虜體是矽卡巖型金礦化的發育部位；兩類硅鈣巖性界面以寒武系內部碳酸鹽巖與碎屑巖巖性界面成礦為主。

(3)金星頭地區新太古代基底與上覆寒武紀長清群之間的角度不整合面是重要的導礦賦礦空間，寒武紀朱砂洞組底部的白云巖、白云質灰巖也是尋找“磨坊溝式”金礦的有利層位。

3.2.2 金星頭斷裂以南區域

該區域礦化信息較弱，以桑樹峪附近的汞礦化點為重點，進一步查明多組控礦構造的性質與期次，加強就礦找礦工作。

4 結論

(1)金星頭地區以往地質工作勘查程度不足，通過成礦地質背景、地質特征分析，及區域礦床類比，認為該區成礦地質條件較好，其深部和外圍具有一定成礦潛力。

(2)以成礦系統理論為指導，圍繞金星頭巖體對深部及外圍展開系統勘查，尋找爆破角礫巖型—巖漿熱液型—接觸交代型—碳酸鹽巖微細浸染型等多種類型礦化。加強捕虜體、硅鈣巖性界面、角度不整合面等主要控礦構造研究，在金星頭斷裂以北區域尋找有利賦礦部位。

(3)金星頭地區銅金多金屬礦成礦與該區中生代巖體侵入密切相關，查明區內巖體與金星頭斷裂的空間分布和成巖成礦關系，將對金星頭及臨區深部找礦有重要指導意義。