華北克拉通東部新房金礦床成礦規(guī)律與三維成礦預(yù)測

仲米山　羅銀花　劉冰　王學(xué)強(qiáng)　劉正宏　高巍　孫桂濤　陳軍典　高福亮　吳子杰　高永釗　張國仁　潘明臣　邱昆峰

摘要：新房金礦床是近年新發(fā)現(xiàn)的中型金礦床，礦體主要賦存于新房變質(zhì)核雜巖的蓋層與基底之間的韌性剪切帶內(nèi)，嚴(yán)格受伸展拆離帶控制，礦石類型以蝕變巖型為主，石英脈型次之。該礦床目前正在勘探中，深部及外圍成礦潛力巨大。通過地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查、地球物理勘查、地球化學(xué)勘查和鉆探工程等多種三維立體手段，首次建立了新房金礦床三維地質(zhì)構(gòu)造模型，并通過地層、巖漿巖、構(gòu)造與礦體之間的三維空間關(guān)系和成礦機(jī)制分析，研究成礦規(guī)律，建立了三維成礦預(yù)測模型，以期對下一步深部勘查提供科學(xué)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：新房金礦床；變質(zhì)核雜巖；三維地質(zhì)特征；成礦規(guī)律；成礦預(yù)測；深部找礦

中圖分類號：TD11 P618.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2023）07-0048-07doi：10.11792/hj20230707

引 言

新房金礦床位于華北克拉通東部遼東半島南部，與膠東巨型金礦帶隔渤海相望。膠東巨型金礦帶作為中國最大、世界前三的超巨量型金礦帶聞名于世，累計(jì)探明金資源量占全國總量的1/3左右［1-18］。而遼東地區(qū)與膠東地區(qū)具有相似的成礦地質(zhì)背景，均位于華北克拉通東部及郯廬斷裂帶東側(cè)，金礦床成因均與早白堊世華北克拉通大規(guī)模伸展減薄有關(guān)［19-24］，但遼東地區(qū)一直未有較大突破。通過研究發(fā)現(xiàn)，膠東地區(qū)礦石類型主要為破碎蝕變巖型，而遼東地區(qū)礦石類型主要為石英脈型，蝕變巖型較少［25-30］。

新房金礦床是近年新發(fā)現(xiàn)的中型金礦床，目前已探明金金屬量10余t（深部及外圍正在勘探中，有望達(dá)到大型金礦床規(guī)模），平均金品位3 g/t。礦石類型以構(gòu)造硅鉀蝕變巖型為主，石英脈型次之。構(gòu)造硅鉀蝕變巖型礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦，脈石礦物以鉀長石為主，其次為石英，含有少量絹云母和碳酸鹽礦物。石英脈型礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦，其次為黃銅礦，脈石礦物主要為石英，其次為鉀長石。金屬礦物多呈不規(guī)則的連續(xù)性較差的脈狀、囊狀、瘤狀、團(tuán)塊狀及細(xì)脈狀分布于破碎石英脈中。礦體主要賦存于新房變質(zhì)核雜巖蓋層與基底之間的韌性剪切帶內(nèi)，嚴(yán)格受伸展拆離帶控制［31-38］。勘探結(jié)果顯示，該礦深部及外圍成礦潛力巨大。本次通過地質(zhì)、物探、化探和鉆探工程等多種三維立體手段，首次建立了新房金礦床三維地質(zhì)構(gòu)造模型，并通過地層、巖漿巖、構(gòu)造與礦體之間的三維空間關(guān)系和礦體賦存規(guī)律，研究成礦機(jī)制和成礦模式，最終建立三維成礦預(yù)測模型，以期對下一步深部勘查提供科學(xué)指導(dǎo)。該礦床的深入研究將是探索遼東地區(qū)金礦與膠東巨型金礦帶對比的一把鑰匙。

1 新房變質(zhì)核雜巖特征

新房金礦床北鄰丹東五龍金礦床和白云金礦床，南與膠東巨型金礦帶隔海相望（見圖1）。通過近年研究工作發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)存在典型的變質(zhì)核雜巖，即新房變質(zhì)核雜巖（見圖2）［35-36］。該變質(zhì)核雜巖具有典型的三層結(jié)構(gòu)，即上盤的新元古代—寒武紀(jì)弱變形沉積蓋層、下盤的新太古代變質(zhì)基底片麻巖和中間的韌性剪切帶糜棱巖，再加上位于上盤的中生代伸展盆地和下盤的中生代花崗質(zhì)侵入巖，一起構(gòu)成變質(zhì)核雜巖的五個(gè)部分［39］。該變質(zhì)核雜巖形成于華北克拉通破壞峰期的早白堊世，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樯媳P相對下盤自東向西伸展拆離。新房金礦床就是在該變質(zhì)核雜巖伸展拆離過程中，由拆離斷裂內(nèi)含礦熱液富集成礦。

新房變質(zhì)核雜巖由拆離斷裂向下至核部片麻巖組成，具有明顯的分帶性，即拆離斷裂—糜棱巖質(zhì)碎裂巖—碎裂綠泥石化糜棱巖—糜棱巖—糜棱巖化片麻巖—片麻巖，推測深部發(fā)育同期中酸性巖體侵入。據(jù)多個(gè)鉆孔巖芯巖性劃分，推斷全區(qū)碎裂綠泥石化糜棱巖厚度100～150 m，糜棱巖帶厚度150～200 m，糜棱巖化片麻巖過渡帶厚度50 m左右。上盤發(fā)育一套淺層次的正斷裂組合（見圖3），下盤發(fā)育韌性剪切帶。與拆離斷裂接觸的是一條糜棱巖帶，該帶上部糜棱巖具有疊加脆性破裂特征。糜棱巖帶中除了發(fā)育糜棱面理外，還發(fā)育a型線理、殘斑旋轉(zhuǎn)及流動(dòng)構(gòu)造，以及長英質(zhì)脈剪切褶皺（見圖4）及硅鉀蝕變等。向核部，多見近平行的閃長巖脈群，巖脈群走向垂直區(qū)域最大拉伸方向。在長期的伸展作用加持下，拆離斷裂發(fā)育時(shí)期較長，與區(qū)域隆起和伸展同時(shí)進(jìn)行，而且拆離斷裂活動(dòng)并不局限于同一層位或同一接觸帶上。因此，拆離斷裂及其伴生的變質(zhì)核雜巖體反映了巖石圈的伸展、拆離、基底隆起的相關(guān)性。

2 礦體賦存規(guī)律

根據(jù)新房金礦床現(xiàn)有資料，目前已發(fā)現(xiàn)礦（化）體600多條，其中圈定礦體93條。根據(jù)成礦條件，變質(zhì)核雜巖不同構(gòu)造部位賦存礦（化）體的數(shù)量占比明顯不同（見圖5、圖6）。具體特征如下：

1）在青白口系南芬組至奧陶系地層中，目前尚未發(fā)現(xiàn)礦（化）體（見圖6-a）。

2）在拆離斷裂上盤附近的釣魚臺組變質(zhì)砂巖中，由于巖石空隙度較大，又鄰近拆離斷裂，含礦熱液易于流動(dòng)和沉積。因此，較富集形成礦（化）體，占已發(fā)現(xiàn)礦（化）體的5 %～10 %（見圖6-b）。

3）拆離斷裂不僅是含礦熱液運(yùn)移的通道，而且還是含礦熱液的儲(chǔ)存空間。該斷裂內(nèi)發(fā)現(xiàn)多條礦（化）體，占已發(fā)現(xiàn)礦（化）體的20 %～25 %（見圖6-c）。

4）在拆離斷裂下盤頂部，在約150 m內(nèi)糜棱巖質(zhì)碎裂巖、碎裂糜棱巖帶內(nèi)，由于早期韌性變形又疊加了脆性變形，巖石破碎，巖石空隙度增大，含礦熱液在此流動(dòng)及沉淀，富集成礦，占已發(fā)現(xiàn)礦（化）體的20 %～28 %（見圖6-d）。

5）在拆離斷裂以下300 m內(nèi)大致推斷為糜棱巖，在韌性剪切過程中，巖石韌性變形，具硅鉀化蝕變，閃長巖脈發(fā)育，形成熱液，金元素活化遷移，隨著物理化學(xué)條件的變化，重新富集成礦，占已發(fā)現(xiàn)礦（化）體的25 %～30 %（見圖6-e）。

6）糜棱巖化片麻巖帶為糜棱巖與原片麻巖過渡類型，各地厚度不一致，推測平均厚度50 m。閃長巖脈發(fā)育，該帶礦體較少，占已發(fā)現(xiàn)礦（化）體的10 %～15 %（見圖6-f）。

7）片麻巖帶，發(fā)育閃長巖脈，該帶礦體較少，占已發(fā)現(xiàn)礦（化）體的5 %～10 %（見圖6-g）。

8）深部同時(shí)期中酸性巖體，因未控制，含礦性不明。

通過以上研究統(tǒng)計(jì)可知，新房金礦床有70 %～80 %礦（化）體賦存在拆離斷裂內(nèi)及以下約300 m厚的大致平行于拆離斷裂、總體上緩傾斜的狹長帶狀范圍內(nèi)，也就是說，上限控制在拆離斷裂，向下至糜棱巖帶結(jié)束，為典型的變質(zhì)核雜巖型韌性拆離斷裂控礦。

3 成礦模式

通過研究總結(jié)新房變質(zhì)核雜巖形成過程與礦（化）體賦存位置關(guān)系，認(rèn)為在變質(zhì)核雜巖伸展拆離過程中金元素活化、富集成礦。該類型金礦床形成模式可劃分為3個(gè)階段（見圖7）。

1）初期階段：水平伸展，地層減薄，層間滑動(dòng)，韌性剪切帶形成。

初期階段，地殼開始活化，在區(qū)域近東西向水平伸展應(yīng)力作用下，上部蓋層總體減薄。巖層沿蓋層與基底之間界面及主要層面發(fā)生由東向西滑動(dòng)，在蓋層與基底間形成了拆離斷裂，在其附近及下部發(fā)生韌性變形，形成了糜棱巖帶，附近巖石發(fā)生了強(qiáng)烈變形、熱液活動(dòng)及蝕變強(qiáng)烈［30］。在含金高背景的太古宙片麻雜巖系的基礎(chǔ)上，經(jīng)過韌性變形，產(chǎn)生熱液，使金成礦元素開始活化，脫離母巖，組成含金熱液遷移，在韌性剪切帶適當(dāng)部位進(jìn)一步富集。

2）中期階段：持續(xù)伸展，巖漿上侵，地殼隆起，韌性剪切帶分帶性明顯，礦（化）體開始形成。

在持續(xù)伸展作用下，同期深部中酸性巖漿上升侵入，使地殼抬升、隆起，深部巖漿就位時(shí)形成張裂隙或斷裂，中基性巖漿呈脈狀灌入圍巖中。含礦熱液與圍巖發(fā)生交代，局部成礦。向上疊加脆性變形，頂部巖層遭受風(fēng)化剝蝕。在平行糜棱面理方向上，可見同構(gòu)造偉晶質(zhì)脈體和硅鉀化蝕變。在韌性剪切帶內(nèi)，含礦熱液進(jìn)一步活化，使太古宙基底中的金元素進(jìn)一步富集，形成硅鉀蝕變巖型礦體。

3）晚期階段：疊加脆性變形，地層缺失，發(fā)育閃長巖脈群，地表剝蝕，有利部位富集成礦。

隨著持續(xù)伸展和深部巖漿上侵，地殼隆起，在巖體頂部圍巖（片麻巖及糜棱巖）內(nèi)，產(chǎn)生一系列垂向上平行的斷裂，大量含礦石英熱液沿此類斷裂灌入，在圍巖接觸帶上富集成礦。當(dāng)含礦熱液沿裂隙上移至糜棱巖質(zhì)碎裂巖、碎裂糜棱巖帶內(nèi)及拆離斷裂界面及附近時(shí)，發(fā)生沉淀富集成礦。在拆離斷裂上部，蓋層巖石產(chǎn)生了一系列正斷裂，每條斷裂向下與主斷裂交會(huì)。頂部巖石繼續(xù)遭受風(fēng)化剝蝕。

上部巨厚的沉積蓋層為成礦熱液聚集起到了良好的封閉作用，熱液活動(dòng)加強(qiáng)，巖石發(fā)生硅化、鉀化等蝕變，最后形成硅鉀蝕變巖型和石英脈型礦體，礦體多賦存于拆離斷裂與糜棱巖帶之間。

4 三維成礦預(yù)測

通過系統(tǒng)分析成礦規(guī)律，建立了新房金礦床成礦模式，結(jié)合地球物理、鉆探工程資料和地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查研究成果，以鉆孔資料為主，結(jié)合地物綜合剖面分析，建立了新房金礦床三維成礦預(yù)測模型（見圖8）。礦體主要賦存于新房變質(zhì)核雜巖蓋層與基底之間的韌性剪切帶內(nèi)，成礦模型與膠東地區(qū)金礦床成礦模型相似［4］，認(rèn)為拆離斷裂的傾向和走向延伸部分是下一步勘查的主要成礦預(yù)測區(qū)。

5 結(jié) 論

1）通過對新房變質(zhì)核雜巖幾何結(jié)構(gòu)與礦體賦存規(guī)律的研究，得出拆離斷裂是金礦體的主要富集層位。

2）通過研究總結(jié)新房變質(zhì)核雜巖形成過程與金元素富集成礦有利部位，建立了新房金礦成礦模式。

3）通過系統(tǒng)分析研究總結(jié)新房金礦床成礦規(guī)律，建立新房金礦成礦模式，再結(jié)合地球物理、鉆探工程資料和地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查研究成果，建立了新房金礦床三維成礦預(yù)測模型，認(rèn)為拆離斷裂的傾向和走向延伸部分是下一步勘查的主要成礦預(yù)測區(qū)。

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Metallogenic regularity and 3D metallogenic prediction of Xinfang Gold Deposit in Eastern North China Craton

Zhong Mishan1，2，Luo Yinhua3，Liu Bing4，Wang Xueqiang4，Liu Zhenghong1，Gao Wei2，Sun Guitao4，Chen Jundian5，Gao Fuliang2，Wu Zijie2，Gao Yongzhao2，Zhang Guoren2，Pan Mingchen2，Qiu Kunfeng6

（1.College of Earth Sciences，Jilin University; 2.Liaoning Provincial Institute of Geological Exploration Co.，Ltd.;3.Liaoning Geology and Mineral Resources Institute Co.，Ltd.; 4.Liaoning Seventh Geological Brigade Co.，Ltd.; 5.Geophysical Measuring Exploration Institute of Liaoning Province Co.，Ltd.; 6.School of Earth Science and Resources，China University of Geosciences （Beijing））

Abstract：The Xinfang Gold Deposit is a recently discovered medium-sized gold deposit，and the ore body mainly occurs within the ductile shear zone between the cover and basement of the Xinfang metamorphic core complex.It is strictly controlled by extensional detachment zones，with the predominant ore type being altered rock and the secondary quartz vein type.The deposit is currently being explored，and it has great potential for deep and peripheral mineralization.Through geological structural surveys，geophysical exploration，geochemical exploration，and drilling engineering，a three-dimensional geological structure model of the Xinfang Gold Deposit has been established for the first time.Through analysis of the three-dimensional spatial relationship between strata，magmatic rocks，structures，and ore bodies，as well as the study of? mineralization laws，a 3D? mineralization prediction model have been established，to provide scientific guidance for deep exploration in the next step.

Keywords：Xinfang Gold Deposit;metamorphic ore complex;three-dimensional geological features;mineralization regularity;mineralization prediction;deep ore prospecting

收稿日期：2023-04-20； 修回日期：2023-05-10

基金項(xiàng)目：遼寧省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目（JH20-210000-05760）；遼寧地礦集團(tuán)科研項(xiàng)目（遼地科2016-01）

作者簡介：仲米山（1986—），男，正高級工程師，博士研究生，從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與礦產(chǎn)勘查預(yù)測方面的研究工作;E-mail：278929624@qq.com

*通信作者：劉 冰（1969—），男，高級工程師，從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作；E-mail：pj05518@163.com