“三位一體”找礦預測理論在山東省七寶山礦集區的應用

李雙飛

(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)

0 引言

山東省五蓮七寶山礦集區已發現釣魚臺硫鐵礦、金線頭金銅礦、七寶山多金屬礦3個大中型礦床，自2008年發現七寶山銅及多金屬礦以來，多個勘查單位多次在該地區采用多種方法開展找礦勘查工作，均無重大進展。本次研究利用中國地質調查局葉天竺結合危機礦山深部找礦總結出的“三位一體”找礦預測方法[1-2]，通過對典型礦床的成礦地質體、成礦構造和成礦結構面、成礦作用特征標志的研究，疊加了物化探特征等找礦標志，構建了綜合找礦預測模型，開展了少量工程驗證，新發現具有找礦意義的隱爆角礫巖帶。

1 礦集區地質背景

礦集區位于沂沭斷裂帶之昌邑-大店斷裂東側，膠南隆起西北，膠萊盆地西南緣。由于中生代太平洋板塊向西俯沖，區域上NNE向沂沭斷裂帶與NE向五蓮-青島深大斷裂活動，區內構造、巖漿活動發育，引發了七寶山火山機構的形成與發展(圖1)，火山機構東西長約3km，南北寬約2.6km，呈橢圓形，發育次火山雜巖體，有明顯的環狀和放射狀斷裂，為金銅礦及多金屬礦的賦存提供了地質前提[3]。

礦集區經歷了長期發展演化及沂沭斷裂帶、五蓮-榮成斷裂帶、近岸斷裂帶等深大斷裂多期活動的切割改造，致使區內構造形態復雜，基底構造線主要由片麻理、韌性變形帶及變質表殼巖的展布方向所體現，斷裂構造則反映在構造破裂面及其所夾持的構造巖展布特征。區內各地質單元的分布及主干構造線的展布總體呈現出一種以沂沭斷裂帶為主干的樹枝狀幾何格局[4-5]。

1—第四系；2—青山群后夼組凝灰巖；3—青山群方格莊組粗安巖；4—青山群八畝地組安山質集塊角礫巖；5—大盛群田家樓組粉砂巖；6—大盛群馬朗溝組復成分礫巖；7—萊陽群曲格莊組砂巖；8—石英閃長玢巖；9—安山玢巖；10—角閃安山玢巖；11—閃長巖；12—角閃閃長巖；13—粗安斑巖；14—閃長玢巖；15—構造蝕變帶；16—斷裂；17—推測斷裂；18—地質界線；19—不整合界線；20—地層產狀；21—釣魚臺硫鐵礦；22—金線頭金銅礦；23—七寶山多金屬礦；24—研究區位置圖1 七寶山礦集區大地構造位置圖(據彭永和，2018修編)

2 典型礦床研究

選擇七寶山金線頭金銅礦(圖2)和七寶山多金屬礦做為典型礦床進行研究。根據前人資料及研究成果[6-13]，確定礦床的“三位一體”及物化探找礦標志，構建綜合找礦預測模型。

1—第四系；2—安山玢巖；3—角閃安山玢巖；4—閃長巖；5—石英閃長玢巖；6—金線頭金銅礦；7—地質界線；8—金銅礦體；9—斷裂；10—隱爆角礫巖筒界線；11—鉀化界線；12—絹英巖化界線；13—青磐巖化界線；14—采坑圖2 金線頭金銅礦礦區地質簡圖(據劉洪舉，2013修編)

2.1 成礦地質體

金銅礦產出于隱爆角礫巖筒內，礦體產出位置在空間上與石英閃長玢巖關系密切，且石英閃長玢巖相對于礦區其他類型巖漿巖明顯更富Au[14-18]，中生代燕山期中酸性的巖體——石英閃長玢巖等為礦床提供了重要的物質來源，確定成礦地質體為石英閃長玢巖。

石英閃長玢巖為晚期偏酸性的巖漿，多呈小巖株產出，部分地段以巖枝、巖墻產出，發育氣孔狀構造，氣孔中充填結晶不完整黃鐵礦。

2.2 成礦構造與成礦結構面特征

金線頭金銅礦床、七寶山多金屬礦床的成礦構造屬陸相火山巖-次火山巖-隱爆角礫巖成礦構造系統，是由中生代盆地邊緣早期形成的火山機構、次火山巖雜巖體、斷裂、中生代層狀火山巖及隱爆角礫巖巖體等巖石構造組成[19-23]。隱爆角礫巖筒(體)、原生斷裂是重要的成礦構造體。

成礦結構面主要是火山系統下的原生斷裂、次生斷裂、火山機構、隱爆角礫巖筒、次火山巖巖體接觸帶等。

2.3 成礦作用標志特征

2.3.1 礦體特征

七寶山次火山雜巖體構成一個大型橢圓形的環形構造，礦(化)體賦存于隱爆角礫巖筒內，為含金銅網脈狀礦化帶。礦化帶在平面上呈南寬北窄的橢圓狀，在剖面上為一不規則的筒狀，向SE側伏，側伏角在60°～70°之間。礦體形態以似層狀、薄板狀為主。局部膨大成透鏡狀、扁豆狀、紡錘狀等(圖3,表2)。礦體形態復雜，沿走向及傾向具有明顯的分支復合、尖滅再現現象。

2.3.2 蝕變特征

成礦前蝕變以青磐巖化、次生石英巖化為主，成礦主階段以硅化、鉀化、絹英巖化、黃鐵絹英巖化、碳酸鹽化、石膏化為主。

金銅礦床的圍巖蝕變具有明顯的空間分帶，在水平方向上，以隱爆角礫巖筒為中心向外緣依次為硅化、鉀化→(黃鐵)絹英巖化→青磐巖化→泥化(高嶺土化)蝕變分帶；礦體具有明顯的垂直分帶現象，上部富金，下部富銅。成礦物質主要賦存在膠結物中，金屬礦物主要有鏡鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、方鉛礦、輝銅礦、磁黃鐵礦等，脈石礦物以石英和菱鐵礦為主，還有白云石、重晶石等，其中硫化物和鏡鐵礦是該礦床的主要載金礦物。

2.3.3 物化探異常特征

1∶5萬航空磁測資料顯示，礦床對應的磁力高達峰值，峰值2300nT，磁力高異常反映了多期次中偏基性—中性—中酸性雜巖體，四周磁力低反映了低磁性沉積巖。

七寶山地區1∶5萬水系沉積物測量顯示，次火山巖分布區異常元素組合較多，主要為:銅、鉛、鋅、金、銀、鉬、鐵等，均具有明顯的濃度分帶及濃集中心。

2.3.4 成礦流體特征

金線頭金銅礦流體包裹體主要由4種類型：水溶液—富液包裹體、富氣包裹體、氣液包裹體、特大不規則氣液包裹體。測溫結果顯示，主要區間為120～290℃,說明該礦床為淺成中—低溫熱液礦床[7]。

2.3.5 穩定同位素特征

(1)硫同位素：金線頭金銅礦主成礦期黃鐵礦和黃銅礦，其δ34S值范圍是(4.53～5.41)×10-3，顯示流體來源于巖漿[8]。

(2)鉛同位素：張連營對金線頭金銅礦礦石中及礦區主要的賦礦圍巖進行了鉛同位素測定，礦區礦石中硫化物與火山—侵入雜巖具有相似的鉛同位素組成，屬于幔源為主的殼幔混合來源[9]。

2.3.6 成礦時代

區內的金銅礦、銅及多金屬礦主要形成于早白堊世青山群八畝地組大規模火山活動時期。前人對七寶山地區及膠萊盆地的火山巖做過大量的同位素年齡測試[10-12]，青山群八畝地組形成時間大致在108～124Ma之間，區內金銅礦成礦年齡應在120Ma左右。

3 “三位一體”找礦預測模型

綜合典型礦床“三位一體”要素特征認為，成礦地質體為次火山巖體，成礦構造為隱爆角礫巖筒和火山機構中的原生斷裂，成礦結構面為隱爆角礫巖筒、原生斷裂及層凝灰巖與次火山巖巖性界面。成礦作用特征標志：隱爆角礫巖+鏡鐵礦+硅化+黃鐵礦及構造蝕變巖+錳礦化+鐵帽。該區礦床屬陸相火山熱液型礦床，根據以上研究，結合典型礦床的地物化遙特征，筆者建立了七寶山陸相火山熱液型礦床找礦預測要素(表2)，進一步構建了該區綜合找礦預測地質模型(圖3)。

4 找礦預測

根據綜合找礦預測地質模型，火山機構與礦床的形成有直接關系，七寶山火山機構內發育次火山雜巖體，且構造發育；航磁資料顯示該區為高磁異常區，幅值600～1200nT；遙感資料確定該區異常明顯；前人化探資料化探顯示該區處于Au，Cu，Ag，As，Pb，Zn，Sb，Bi，Mo，Hg十元素組合異常區，各元素異常強度大，套合程度高，前人化探資料在該區圈定了化探綜合異常。綜上所述，確定了七寶山火山機構為找礦靶區(圖4)。

通過查證，在七寶山找礦靶區中南部發現隱爆角礫巖帶一條(圖5)，近EW走向，角礫巖主要發育鏡鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、鉛鋅礦化，蝕變主要為硅化、鉀化、碳酸鹽化、絹云母化，鏡鐵礦化等以膠結物沿角礫邊緣充填，銅鉛礦體呈脈狀賦存礦隱爆角礫巖帶中。經鉆探揭露，發現深部含礦隱爆角礫巖，估算求得(334)銅礦石量327萬t，金屬量1.47萬t；(334)鉛礦石量309萬t，金屬量1.39萬t。

1—第四系；2—青山群；3—角閃閃長巖；4—安山玢巖；5—角閃安山玢巖；6—角閃閃長玢巖；7—石英閃長玢巖；8—次生石英巖；9—構造碎裂巖；10—七寶山多金屬礦礦體；11—金線頭金銅礦；12—隱爆角礫巖帶；13—地質界線；14—斷裂；15—化探異常；16—航磁異常；17—遙感異常及編號；18—找礦靶區圖4 七寶山找礦靶區圖

a—地表隱爆角礫巖；b—銅鉛礦石；c—隱爆角礫巖巖心；d—隱爆角礫巖素描圖；e—隱爆角礫巖巖心；f—隱爆角礫巖素描圖圖5 隱爆角礫巖特征

5 結論

(1)依據“三位一體”找礦預測理論，通過研究典型礦床金線頭金銅礦，確定了典型礦床的成礦地質體、成礦構造和成礦結構面、成礦作用特征標志及物化遙特征，建立了七寶山地區陸相火山熱液型礦床綜合找礦預測地質模型。

(2)根據綜合找礦預測模型，確定了七寶山找礦靶區，通過預測有利地段，指導勘查工程布設，新發現含礦隱爆角礫巖帶一條，達到礦產地規模，通過繼續勘查，有望擴大礦體資源量。本次研究結果及實踐證明“三位一體”找礦預測理論找礦效果顯著，在礦產勘查工作中具有現實的指導意義。