












摘要:膠東地區是世界著名的金礦資源基地,截至2023年6月已累計探明金礦資源量已達5757余噸。與金礦成礦密切的中生代花崗巖分布廣泛,巖石類型多樣,也是山東省最發育、最典型的地區。本文對膠東地區金礦與中生代區域性花崗巖空間展布、形成時代和形成環境等關系進行了分析研究。區域性廣泛分布的中生代花崗巖為晚侏羅世玲瓏期(166~146Ma)、早白堊世早期郭家嶺期(135~123Ma)、早白堊世晚期偉德山期(123~110Ma)和嶗山期(118~108Ma),研究認為區域性巖漿事件一般持續10Ma左右,而重熔型花崗巖一般持續20Ma,反映了由基底巖石熔融到侵入結晶的2個階段,它有一個由基底固體巖石熔融的過程,大致也需要10Ma,既固體巖石熔融10Ma,熔漿活動上侵結晶10Ma。玲瓏期重熔型花崗巖是揚子板塊和華北板塊碰撞的期后產物,郭家嶺期巖漿事件代表了中國東部中生代構造體制轉換的開始,偉德山期巖漿事件代表了構造體制轉換的高峰期,嶗山期巖漿事件代表了構造體制轉換的結束期。86.8%的金礦賦存在玲瓏期花崗巖中,6.9%的金礦賦存于郭家嶺期花崗巖中,玲瓏期花崗巖和郭家嶺期花崗巖Au元素背景值明顯高于偉德山期花崗巖和嶗山期花崗巖。礦石硫與玲瓏期花崗巖、郭家嶺期花崗巖范圍相近,特別是與玲瓏期花崗巖大范圍重疊,具有巖漿熱液硫同位素變化小的特點,說明礦石硫主要源為玲瓏期花崗巖、郭家嶺期花崗巖。礦石鉛主要為再活化的下地殼鉛,即前寒武紀結晶基底鉛,有幔源鉛加入。金礦成礦年齡有162~146Ma、133~120Ma、120~115Ma、112~105Ma共4個區間范圍,與膠東地區四期區域性花崗巖形成時間對應,成礦年齡一般晚于成巖年齡3~5Ma。根據膠東金礦及多金屬礦與巖漿熱液事件對應關系,劃分為玲瓏金成礦期、郭家嶺金成礦期、偉德山金及多金屬成礦期和嶗山多金屬成礦期。
膠東地區金礦主要是新太古代變質地層和古元古代底部片巖層位經過重熔作用金元素活化、遷移、富集和郭家嶺期巖漿作用成礦。基于以上成礦作用認識,根據地球化學塊體理論,對膠東金礦潛力進行了估算,膠東地區3000m以淺金礦潛力約為1.8萬t,同時對膠西北深部金礦進行了系統預測,預測3000m以淺金資源量3997t,5000m以淺7497t。
通過地質綜合研究,棲霞地區中新太古代變質巖下部有隱伏玲瓏期花崗巖,根據金礦主要賦存在玲瓏期花崗巖中的空間展布,S、Pb等同位素以及玲瓏期花崗巖是金礦成礦直接圍巖或母巖的認識,該地區變質巖中發育眾多的石英脈型中小型金礦和礦(化)點,可能是淺部或頂部礦體的表現,認為該地區具有良好的成礦背景和潛力,是膠東地區今后金礦找礦的重要地區和方向。并建議在該地區部署地震和大功率激電剖面及地質科研鉆探,查清一系列NE向斷裂和地質結構,為金礦找礦提供科學依據。
關鍵詞:金礦;中生代花崗巖;成礦預測;找礦方向;膠東地區
中圖分類號:P618.51""" 文獻標識碼:A""" doi:10.12128/j.issn.16726979.2024.03.002
0 引言
膠東半島是我國最重要的金礦集中區,截至2023年6月底累計探明金礦資源量已超5757t。擁有三山島、焦家、玲瓏等世界級超大型金礦。膠東地區金礦類型主要有3種:破碎帶蝕變巖型、石英脈型及硫化物石英脈型。膠東地區中生代花崗分布特點是廣泛并且巖石類型多,與金礦具有密切的關系,并受到國內外地質專家的高度關注,諸多大型—超大型金礦床的賦礦圍巖多為中生代花崗巖。金礦床主要位于中生代晚侏羅世玲瓏期花崗巖和早白堊世郭家嶺期花崗閃長巖中,少數位于新太古代-古元古代變質巖以及中生代早白堊紀地層中,并嚴格受斷裂構造控制。金礦與花崗巖的關系也是地質學家關注和爭論的重點,眾多學者認為金礦與中生代花崗巖關系密切:早期研究認為金礦與玲瓏期花崗巖關系密切,玲瓏期花崗巖是其成礦母巖[12];后期研究認為金礦與郭家嶺巖體關系更為密切,認為郭家嶺期花崗巖巖漿期后熱液活動是導致金礦成礦的直接原因[3];近年來有的學者認為金礦與偉德山期花崗巖關系更為密切,認為偉德山期花崗巖及其相關脈巖更有可能是金礦成礦的直接原因[4]。
鑒于上述問題,開展了《膠東地區中生代花崗巖與金礦的研究》和《膠西北地區金礦成礦作用及深部成礦預測》課題研究,對膠東地區地層、侵入巖進行了系統的巖石地球化學、穩定同位素地球化學采樣分析和同位素測年,研究了巖漿巖成因及與金礦關系,開展了典型金礦研究,成礦地質條件分析和成礦物質來源研究,探討了金礦成礦作用和成礦過程,對膠東地區金礦資源潛力進行了估算,對膠西北金礦深部金礦資源進行了預測。
1 區域地質概況
研究區位于膠東半島,大地構造位置隸屬于華北板塊(Ⅰ級)之膠遼隆起區(Ⅱ級)和秦嶺大別蘇魯造山帶(Ⅰ級)之膠南威海隆起區(Ⅱ級),地層由老至新依次為中太古代唐家莊巖群,新太古代的膠東巖群,古元古代荊山群、粉子山群和膠南威海表殼巖組合,中元古代的芝罘群,新元古代的蓬萊群,中生代的萊陽群、青山群、王氏群,古近系的五圖群,新近系的臨朐群及第四系,古元古代變質地層及中生代陸相火山巖地層分布最為廣泛。侵入巖由山東最古老的中新太古代TTG片麻巖、新元古代片麻狀花崗巖和中生代侵入巖組成,以中生代花崗巖最為發育,共劃分出較大規模的34個雜巖體(圖1)。斷裂構造以NE向、NNE向為主,少量的EW向、NW向及近SN向,其中金礦的控礦斷裂多以NE-NNE向為主,如三山島斷裂、焦家斷裂、招平斷裂、笏山斷裂、棲霞斷裂、羅家盤子澗斷裂、馬家窯斷裂、金牛山斷裂等。
2 中生代區域性花崗巖巖劃分
對近年來獲得的單顆粒鋯石UPb年齡數據進行統計(圖2),膠東中生代區域性花崗巖存在158~160Ma、128~132Ma、118~120Ma、114~116Ma的4個峰值。結合巖性組合將其劃分為晚侏羅世玲瓏期、早白堊世早期郭家嶺期、早白堊世晚期偉德山期和嶗山期四期巖漿事件。
2.1 晚侏羅世玲瓏期花崗巖
形成于晚侏羅世,多呈不連續的環帶狀結構,從中部至邊部為中粗粒二長花崗巖、中粒二長花崗巖、細粒二長花崗巖和細粒混合花崗巖,是該地區典型的地殼重熔型花崗巖。主要巖體單元有招遠玲瓏、棲霞畢郭、蓬萊磁山、牟平鵲山、牟平昆崳山、萊陽晶山、海陽榆山,以玲瓏巖體為代表,其與金礦空間關系最為密切。
本次采集15件樣品,SHRIMP UPb年齡值為145~166Ma,持續時間長達21Ma,屬于晚侏羅世。
2.2 早白堊世(早期)郭家嶺期花崗巖
形成于早白堊世早期,由早到晚巖性分別為中粒二長閃長巖、斑狀石英二長巖、斑狀花崗閃長巖和斑狀二長花崗巖,屬典型的殼幔混合型花崗巖。主要巖體有招遠叢家、棲霞郭家嶺、蓬萊范家店、龍口七甲、萊州三山島、招遠北截、招遠上莊等,以郭家嶺巖體為代表,其與金礦在空間上和時間上關系密切。
本次研究分析12件樣品,SHRIMP UPb年齡值為128~139Ma,持續時間11Ma,屬于早白堊世。
2.3 早白堊世(晚期)偉德山期花崗巖
形成于早白堊世晚期,由早到晚巖性分別為細粒角閃閃長巖、中粒二長閃長巖、斑狀石英二長巖和斑狀二長花崗巖,是該地區典型的殼幔混合型花崗巖。主要巖體有榮成偉德山、文登澤頭、牟平院格莊、棲霞牙山、棲霞艾山、海陽、海陽礦山、萊州周官、萊州南宿、平度北峰頂、福山炮山、即墨鰲山衛等,代表性的為偉德山巖體,其與多金屬礦形成有關。
本次采集18件樣品,SHRIMP UPb年齡值為110~123Ma,持續時間13Ma,屬于早白堊世。
2.4 早白堊世(晚期)嶗山期花崗巖
形成于早白堊世晚期,為一套A型花崗巖,巖石類型為晶洞二長花崗巖、晶洞正長花崗巖、晶洞堿長花崗巖。主要巖體有青島嶗山、海陽招虎山、蓬萊大柱山、榮成成山頭、乳山寨山、乳山葛箕、文登八里張家、文登張家產等,以青島嶗山巖體為代表。
本次采集10件樣品,SHRIMP UPb年齡值為108~118Ma,持續時間10Ma,屬于早白堊世。
從以上四期花崗巖形成時間看出,區域性巖漿事件一般持續10Ma左右,而重熔型花崗巖一般持續20Ma,它有一個由變質基底巖石熔融的過程,大致也需要10Ma,反映了由基底巖石熔融到侵入結晶的2個階段,既固體巖石熔融持續時間為10Ma,熔漿活動上侵結晶持續時間為10Ma。
3 中生代構造巖漿演化
晚三疊世蘇魯造山帶同折返巖漿事件。三疊紀早期,揚子板塊開始向華北板塊俯沖,形成大陸碰撞型造山帶,240~220Ma發生超高壓變質作用,在碰撞后的伸展環境下,形成了寧津所單元石英正長巖及槎山正長花崗巖,形成時代為204~214Ma。
4 膠東金礦概況
膠東礦集區主要由膠西北、棲蓬福和牟乳3個成礦小區組成,截至2023年6月底累計查明資源量5757 t。金礦床主要分布于萊州、招遠、棲霞、蓬萊、福山、牟平、平度、萊西、乳山以及文登等市(區)(圖4),礦床數量共計247處(巖金礦床),其中超大型金礦床共14處,大型金礦床共36處,中型金礦床共71處,小型金礦床共126處。
膠東地區金礦床按照巖石類型及不同的礦化蝕變,將其劃分為蝕變巖型、石英脈型、硫化物石英脈型、石英網脈帶型、層間滑動構造帶型、盆緣斷裂角礫巖型和黃鐵礦碳酸鹽脈型。破蝕變巖型典型礦床代表為三山島、焦家以及大尹格莊等礦床,石英脈型典型礦床代表為玲瓏、舊店和黑嵐溝等礦床,以上兩者為主要類型,資源量占整個膠東資源量90%以上。硫化物石英脈型典型礦床為金牛山、鄧格莊等礦床,破碎帶石英網脈帶型代表為河西金礦床,層間滑動構造帶型代表為杜家崖金礦床,盆緣斷裂角礫巖型代表為蓬家夼、宋家溝金礦床,黃鐵礦碳酸鹽脈型代表為遼上、郭城金礦床。
5 中生代區域性花崗巖與金礦關系
5.1 空間展布關系
玲瓏期花崗巖:膠東大多數金礦床賦存于玲瓏期花崗巖中,以及其與前寒武紀地質體接觸帶和郭家嶺期花崗巖接觸帶附近。賦存金礦床141處,其中超大型14處,大型29處,中型42處,小型56處[38]。金礦數量占整個膠東金礦數量57%,而資源量占86.8%。
膠西北地區郭家嶺期巖體中同樣發育金礦床,但數量和資源量上遠不及玲瓏期花崗巖。郭家嶺期花崗巖賦存金礦床累計45處,其中大型4處,中型17處,小型24處[38]。金礦床數量占整個膠東金礦數量18%,資源量占6.9%。
偉德山期及嶗山期花崗巖在空間上與金礦關系不明顯,僅在澤頭巖體(偉德山期花崗巖)中賦存小型金礦床3處,資源量4.3t,占比不到0.1%,嶗山期花崗巖中無金礦床產出[38]。
中生代萊陽群林寺山組礫巖中賦存大型金礦床1處,為宋家溝金礦;古元古代地層及花崗巖質片麻巖賦存礦床累計26處,其中大型2處,中型6處,小型18處,數量占膠東金礦數量的11%,資源量占3.4%;新太古代TTG中賦存金礦床累計31處,其中中型9處,小型22處,主要分布在棲霞地區[38],礦床數量占膠東金礦數量的13%,資源量占2.4%。
5.2 成礦物質來源
為了研究探討膠東金礦成礦物質來源,本次研究通過不同地質體成礦元素豐度及S、Pb同位素進行了探討。
5.2.1 不同地質體金豐度及組合特征
地質體金豐度:對膠東地區出露的主要地質體采用地質剖面的形式按一定間距進行系統的巖石地球化學取樣,通過統計分析,膠東巖群Au平均含量為0.801×109,荊山群底部Au平均含量為1.03×109,粉子山群底部Au平均含量為0.94×109,蓬萊群Au平均含量為0.4×109,玲瓏期花崗巖Au平均含量為0.73×109,郭家嶺期花崗閃長巖體的Au平均含量為0.66×109,偉德山期花崗巖Au平均含量為0.26×109。
金元素組合特征:金元素具有親地核和下地幔的特征,膠東巖群形成金的初始富集。從相關性分析,膠東巖群AuAgCuBi、棲霞TTG巖AuAgPbW、玲瓏巖體AuCuHgAsSb、郭家嶺巖體AuHgSb、偉德山期巖體AuHgCuAsSb、中生代脈巖AuCu顯著相關,說明了Au的來源與膠東巖群、玲瓏期花崗巖和郭家嶺期花崗巖具有繼承性。
5.2.2 地質體及金礦S同位素
地質體S同位素:本次測得膠東主要地質體δ34S為:新太古代膠東巖群(樣品8件)1.1‰~+5.4‰,平均2.31‰,荊山群(樣品6件)+5.2‰~+11.9‰,平均+7.55‰,蓬萊群(樣品6件)2.2‰~+5.3‰,平均+2.82‰,古元古代中基性巖體(樣品3件)+2.9‰~+3.2‰,平均+3.07‰,玲瓏期花崗巖(樣品13件)+2.3‰~+11.9‰,平均+6.27‰,郭家嶺期花崗巖(樣品10件)+2.3‰~+9.8‰,平均+5.96‰,偉德山期花崗巖(樣品9件)+0.2‰~+5.9‰,平均+2.8‰,青山群、王氏群火山巖(樣品8件)+4.9‰~+11.3,平均+6.39‰(圖5)。
金礦S同位素:本次采集了三山島北部海域、三山島、水旺莊、大莊子、笏山金礦床礦石樣品30件,挑選黃鐵礦并進行硫同位素測試,搜集區內前人在此開展的黃鐵礦S同位素分析數據,發現金礦床硫同位素δ34S值主要集中在+6‰~+12‰,蝕變巖型金礦范圍最大,石英脈型金礦次之,多金屬硫化物型金礦最小。
玲瓏期花崗巖為重熔型花崗巖,重硫原因是繼承了前寒武紀變質基底(尤其是古元古代荊山群)重硫并在重熔過程中進一步富集;郭家嶺期花崗巖為殼幔混合花崗巖,其δ34S值降低的原因為地幔物質的加入,偉德山期花崗巖幔源物質的加入導致δ34S值進一步降低,中太古代變質巖和古元古代、中生代中基性巖體主要δ34S來自地幔,后期由于混入少量殼源物質,其δ34S值接近或者略大于地幔。與膠東主要地質體對比,礦石硫δ34S值與荊山群變質巖、青山群王氏群火山巖、玲瓏期花崗巖及郭家嶺期花崗巖范圍相近,特別是與玲瓏期花崗巖δ34S值大范圍重疊,說明礦石中硫主要來源為玲瓏期花崗巖,前寒武紀變質地層、中生代郭家嶺期花崗巖也提供了一定的硫源。
以上說明膠東地區金礦床的硫源主要來源為前寒武紀變質基底及中生代玲瓏期、郭家嶺期花崗巖,同時幔源物質和殼源物質進行了少量參與。
5.2.3 地質體及金礦Pb同位素
本次工作采集了膠東地區主要地質體樣品28件,主要包括膠東巖群、荊山群、玲瓏期花崗巖、郭家嶺期花崗巖、偉德山期花崗巖,進行全巖Pb同位素測試。為了與金礦床對比,搜集了區內前人在此做的礦石黃鐵礦Pb同位素進行處理研究。
金礦床與膠東巖群變質巖、荊山群、玲瓏期花崗巖、郭家嶺期花崗巖、偉德山期花崗巖的鉛同位素數據點主要位于地幔鉛演化線和造山帶鉛之間(圖6),投點大范圍重疊,位置一致,礦石Pb同位素主體相對集中,總體分布略顯分散、說明了金礦相較膠東主要地質體其成礦物質來源更復雜;在構造環境圖解中(圖7),金礦床和膠東各地質體投點主要分布在下地殼范圍,少部分落入造山帶或靠近造山帶范圍。玲瓏期花崗巖為前寒武紀變質基底巖石部分熔融所形成,而郭家嶺巖體為殼幔同熔所形成,推斷玲瓏期花崗巖中的鉛源主要來自于前寒武紀結晶基底;而郭家嶺期花崗巖鉛源來自于幔源鉛和前寒武紀結晶基底巖石的混合。膠東金礦床礦石鉛來源主要為前寒武紀結晶基底鉛,同時幔源鉛混合加入。
5.3 成巖成礦時代
本文收集了近年來發表和本次測試膠東金礦床成礦年齡,通過統計得出,范圍大致有146~162Ma、133~120Ma、120~115Ma、110~105Ma共4組年齡數據,一般比花崗巖成巖晚3~5Ma(圖8)。
譚俊等[95]認為成礦事件一般同步或略滯后于同源巖漿活動,成巖成礦時差在95%信度下服從正態分布,介于0~16.0Ma,均值約為7.0Ma。若金礦成巖成礦存在著≤16.0Ma的時差,二者之間具同源成因聯系。
姜曉輝等[96]通過黃鐵礦RbSr測年法,獲得留村金礦成礦年齡(151.0±2.7)Ma;張良[73]通過白云母40Ar/39Ar測年法,獲得平里店金礦成礦年齡(162.5±0.8)Ma。本次通過熱液獨居石UPb測年法,獲得大莊子金礦成礦年齡為(146.7±1.3)Ma,上述數據說明膠東地區存在150~162Ma的金礦成礦事件,與玲瓏期花崗巖巖漿活動事件相對應。目前這一范圍金礦成礦年齡數據較少,可能是由于后期發生多期構造巖漿事件對原始成礦礦物進行了疊加改造,而只保存了少量痕跡的結果。
Yang LQ等[97]通過白云母40Ar/39Ar測年法,獲得大尹格莊金礦成礦年齡在126.8~132.74Ma,認為是一次重要的金成礦事件;Yang KF等[28]通過熱液獨居石UPb測年法,獲得棲霞笏山金礦成礦年齡(128.2±2.7)Ma和(120.0±3.1)Ma,認為(128.2±2.7)Ma為早期成礦階段的年齡,(120.0±3.1)Ma是主成礦階段年齡;胡芳芳[99]通過白云母40Ar/39Ar測年法,獲得乳山(金青頂)金礦成礦年齡(128.8±0.1)Ma;蔡亞春等[100]通過絹云母RbSr測年法,獲得乳山胡八莊金礦成礦年齡(126.5±5.6)Ma;本次通過熱液獨居石UPb測年,分別獲得三山島金礦成礦年齡120.2Ma、笏山金礦成礦年齡120.1Ma、黑嵐溝金礦成礦年齡120.1Ma、靈山溝金礦成礦年齡120.9Ma、鄧格莊金礦成礦年齡120.2Ma等數據。認為該成礦期年齡與郭家嶺期花崗巖巖漿活動相對應,一般晚于郭家嶺期花崗巖5Ma左右。
本次通過絹云母40Ar/39Ar測年法,在三山島、寺莊、玲瓏、大尹格莊等金礦獲得的成礦年齡較多集中在115~119Ma范圍,認為120~115Ma的年齡數據與偉德山期花崗巖巖漿活動相對應,一般晚于偉德山期花崗巖2~5Ma。
付超等 中國地質調查局天津地質調查中心, 山東1∶5萬棲霞縣幅、桃村幅、山前店幅礦產地質調查報告, 2019年。通過黃鐵礦RbSr測年法,獲得土堆金礦成礦年齡(107.1±5)Ma,遼上金礦成礦年齡(105.5±9)Ma;Li J W等[101]通過白云母40Ar/39Ar測年法,獲得乳山(金青頂)金礦成礦年齡108.0~109.3Ma。110~105Ma的年齡數據與嶗山期花崗巖巖漿活動相對應,可能是早期礦化被嶗山期巖漿事件疊加改造的結果。
5.4 成礦期劃分
162~146Ma成礦期與玲瓏期重熔花崗巖巖漿活動相對應,將其定為玲瓏金成礦期,可分為早期162Ma±,晚期152Ma±,是膠東地區前寒武紀變質基底經重熔作用形成玲瓏期花崗巖過程中,金等成礦元素活化、遷移和富集,并在局部構造有利部位成礦;133~120Ma的成礦期與郭家嶺期花崗巖巖漿活動相對應,定為郭家嶺金成礦期,可分為早期133~125Ma,晚期123~120Ma,郭家嶺期殼幔巖漿混合作用,帶來了幔源的成礦物質和流體,并進一步活化、疊加了早期已富集的Au成礦物質,在構造有利部位富集成礦;120~105Ma是膠東地區金及多金屬成礦期,與偉德山期花崗巖巖漿活動相對應,定為偉德山多金屬成礦期,可分為早期120~114Ma,晚期110~105Ma,偉德山期大規模巖漿活動,金及多金屬熱液加熱和疊加作用使金元素進一步富集,形成金及多金屬礦;112~105Ma成礦期與嶗山期花崗巖巖漿活動相對應,定為嶗山多金屬成礦期,也可能是早期礦化被嶗山期花崗巖疊加改造的結果。
膠東地區金及多金屬礦成礦年齡與該地區廣泛發育的中生代四期花崗巖巖漿活動時間相對應或略晚,膠東地區金及多金屬礦是中生代四期區域性巖漿活動多次成礦作用的結果。據此,將膠東地區的金礦成礦期劃分為4個,即玲瓏金成礦期、郭家嶺金成礦期、偉德山金及多金屬成礦期和嶗山多金屬成礦期(圖9)。
6 成礦預測
6.1 膠東地區金礦資源潛力
膠東地區金礦主要是新太古代變質地層和古元古代底部片巖層位經過重熔作用形成玲瓏期花崗巖的過程中金元素活化、遷移、富集和郭家嶺期巖漿作用成礦的認識。根據地球化學塊體理論,本次利用地球化學數據對膠東地區金進行了大致估算,面積大約16500km2,膠東巖群與古元古代地層為Au礦源層,膠東巖群Au均值為0.801×109,厚度按3000m,密度2.81t/m3,古元古代地層Au均值為0.985×109,厚度按1000m,密度2.78t/m3。二者重熔形成玲瓏期花崗巖,在以上二者被重熔為玲瓏期花崗巖過程中大約有1.8萬t的Au被活化、遷移或富集成礦,這可視為膠東地區金礦的潛力。
6.2 膠西北地區最小預測區潛在資源估算
本次工作對膠西北地區金礦潛力進行了評價,共圈定43個最小預測區,其中破碎蝕變巖型37個,石英脈型6個。共預測金金屬量7497.351t(表1,圖10)。
按最小預測區級別分:A級最小預測區14個,預測金金屬量6801.349t;B級最小預測區13個,預測金金屬量445.294t;C級最小預測區16個,預測金金屬量240.238t。
按潛在資源級別分:預測QZ1類型金金屬量4175.061t;QZ2類型金金屬量3322.290t。
按估算深度分:500m以淺預測金金屬量98.969t;500~1 000 m以淺預測金金屬量234.190t;1 000~2 000 m以淺預測金金屬量1 259.800t;2 000~3 000 m以淺預測金金屬量2 403.621t;3 000~4 000 m以淺預測金金屬1 904.511t;4 000~5 000 m以淺預測金金屬量1 596.260t。
3個找礦靶區:三山島北部,1 500 m~+3 300 m,預測資源量181t;招賢深部,2 200 m~+3 300 m,預測資源量190t;水旺莊,1 000 m~+2 600 m,預測資源量214t。
根據以上預測,整個膠東地區金礦潛力約為1.8萬t,考慮到風化剝蝕約1 000t左右,尚有1.7萬t,減去已經探明的5 757t,再減去膠西北3 000 m以淺預測的約4 000t,尚有7 243t,分布于膠東其他地區,棲霞地區潛力最大。
7 找礦方向及建議
一是膠西北3條成礦帶深部和外圍,二是向東拓展,棲霞地區具有較好的成礦條件和找礦潛力,是今后膠東金礦找礦的方向。
7.1 膠西北地區
三山島金成礦帶北部、焦家成礦帶招賢地區和招平斷裂帶北部水旺莊地區深部仍有較大的找礦潛力,以上3個地區3 300m以淺預測金資源近600 t,招平斷裂帶中部大尹格莊-夏甸也有較大潛力,是勘查的重點地區。
7.2 棲霞地區
棲霞地區是指招平斷裂帶以東至桃村斷裂帶以西前寒武紀變質基底分布區,膠東地區地質構造特征西部以招平斷裂帶,東部以桃村斷裂帶界,大致分為3部分,招平斷裂以西地區主要為中生代玲瓏期花崗巖,招平斷裂以東地區至桃村斷裂帶主要為新太古代變質基底,桃村斷裂以東地區又是中生代玲瓏期花崗巖(昆崳山鵲山巖體),構成了東西兩凸中間為一斷塊的地質格局,這是由于招平斷裂向南東方向斜落和棲霞斷裂繼續向南東方向斜落而造成的。根據地質構造研究,招平斷裂帶向南東斜落大約1 000 m,棲霞斷裂帶向南東斜落500~600 m(圖11),結合物探資料推斷,招平斷裂帶至棲霞斷裂帶地塊中新太古代變質巖之下不深既存在隱伏的大規模玲瓏期花崗巖,局部(畢郭地區)已經出露地表,在笏山礦區200~300 m鉆孔中亦見有玲瓏期花崗巖。而棲霞斷裂帶以東地塊中新太古代變質巖之下隱伏的玲瓏期花崗巖可能在1 000~2 000 m,根據棲霞上曲家村閃長玢巖中發現中粒二長花崗巖包體(圖12),形態各異,呈圓、橢圓、不規則狀、長條狀產出,大者達30~40 cm,小者僅幾厘米,局部集中,經巖石學、巖石化學、地球化學、同位素年代學等特征研究對比,證實其為玲瓏期花崗巖,該花崗巖包體是閃長巖脈從深部上侵過程中捕獲攜帶上來的,說明該地區變質基底之下存在玲瓏期花崗巖。
通過對膠東地區金礦分布情況研究,膠東地區88%的金礦分布于玲瓏期花崗巖中。該地區發育有眾多的石英脈型中小型金礦,主要分布在變質基底中,這些金礦可能是成礦帶的頂部產物,既“頭發類礦”,大礦體或蝕變巖型礦體在深部,綜合研究認為該地區具有很好的成礦條件和較大的找礦潛力,是今后膠東金礦找礦方向和新區。
7.3 建議
建議從招平斷裂帶(招遠城東)—桃村斷裂帶(棲霞桃村)布設一條地震和大地電磁剖面,一是研究羊坡嶺、塔山、大榆家、笏山、棲霞、羅家、馬家窯、唐家泊一系列NE向斷裂的結構和延展情況,二是研究該地區變質巖的厚度及深部結構,下部是否有玲瓏期花崗巖及其深度。在此基礎上布設地質科研深鉆,一是揭露地質結構,二是深部找礦(圖4)。
8 結論
(1)將膠東中生代區域性花崗巖劃分為晚侏羅世玲瓏期(145~166Ma)、早白堊世早期郭家嶺期(128~139Ma)、早白堊世晚期偉德山期(111~123Ma)和嶗山期(108~118Ma)4期巖漿事件,區域性巖漿事件一般持續10Ma左右,而重熔型花崗巖一般持續20Ma。
(2)玲瓏期為同碰撞花崗巖,郭家嶺期、偉德山期均為大陸弧花崗巖,嶗山期為典型的A型花崗巖。這四期花崗巖反映了中國東部中生代構造體制轉換過程,玲瓏期重熔型花崗巖是揚子板塊和華北板塊碰撞的后期地殼重熔作用的產物,郭家嶺期巖漿事件代表了構造體制轉換的初期,偉德山期巖漿事件代表了構造體制轉換的最強烈期,嶗山期巖漿事件代表了構造體制轉換的結束期。
(3)通過對不同地質體成礦元素豐度和S、Pb同位素測試,膠東金礦床的成礦物質來源與圍巖玲瓏花崗巖相似,主要來源于下地殼(華北板塊前寒武紀結晶基底),有地幔物質加入。金礦物質來源(礦源層)是中新太古代表殼巖和古元古代荊山群和粉子山群底部地層,成礦作用是揚子板塊向華北板塊之下俯沖作用造成華北基底重熔形成玲瓏期花崗巖的過程和郭家嶺期殼幔混合花崗巖巖漿作用,金元素活化、遷移、富集成礦,重要構造界面為礦液運移和沉淀提供了通道和空間。
(4)通過金礦與中生代花崗巖對比研究,將膠東金礦成礦期劃分成4個,即玲瓏金成礦期(162~146Ma)、郭家嶺金成礦期(133~120Ma)、偉德山金及多金屬成礦期(120~115Ma)、嶗山多金屬成礦期(112~105Ma)。
(5)膠東金礦礦床數量共計227處(巖金礦床),累計查明資源量5 757余噸。玲瓏期花崗巖中資源量占86.8%,郭家嶺期花崗巖資源量占6.9%。
(6)根據地球化學塊體理論,膠東變質基底被重熔為玲瓏期花崗巖過程中大約有1.8萬t的Au被活化、遷移或富集成礦,這可視為膠東地區金礦的潛力,膠東地區金礦潛力巨大。
(7)金礦找礦方向:一是膠西北3條成礦帶深部和外圍,三山島金成礦帶北部、焦家成礦帶招賢地區和招平斷裂帶水旺莊地區深部仍有較大的找礦潛力;二是向東拓展,棲霞地區中新太古代變質巖下部有隱伏的玲瓏期花崗巖,具有很好的成礦條件和較大的找礦潛力,是今后膠東金礦找礦的方向和新區。
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Relationship between Jiaodong Gold Deposit and Mesozoic Regional Granite Metallogenic Predication and Prospecting Direction
WANG Laiming1,WANG Jinhui1,REN Tianlong1,YU Xiaowei1,ZHANG Wen1,LI Ruixiang2,TAO Youbing1,YANG Zhenyi1,WANG Ligong1,LIU Handong1,GUO Ruipeng1
(1.Shandong Institute of Geological Surveying,Shandong Ji'nan 250014,China;2.No. 6 Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau Of Geology and Mineral Resources (No. 6 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources),Shandong Weihai 264209, China)
Abstract:Jiaodong area is a world-renowned gold resource base. By the end of June 2023, a cumulative proven gold resource is over 5757t. The Mesozoic granites which are closely related to gold mineralization are widely distributed and have diverse rock types. It is the most developed and typical area in Shandong province. The relationship between gold deposits in Jiaodong area and the spatial distribution, formation era, and formation environment of regional granite in Mesozoic era has been analyzed and studied. The widely distributed Mesozoic granites in this area are classified as late Jurassic Linglong period (166~146Ma), early Cretaceous Guojialing period (135~123Ma), late early Cretaceous Weideshan period (123~110 Ma), and Laoshan period (118~108 Ma). It is regarded that regional magmatic events generally last for about 10Ma, while remelting granites generally last for 20Ma. It reflects two stages from the melting of the basement rock to the intrusion crystallization. It has a process of melting from the basement solid rock, which also requires approximately 10Ma. The melting of the solid rock is about 10Ma and the intrusion crystallization of the magma activity is about 10Ma. The Linglong period remelting granite is a post collision product of the Yangtze and North China plates. Guojialing period magmatic event represents the beginning of the Mesozoic tectonic system transformation in eastern China, Weideshan period magmatic event represents the peak period of tectonic system transformation, and Laoshan period magmatic event represents the end period of tectonic system transformation. 86.8% of gold deposits are hosted in the granites of Linglong period, and 6.9% of gold deposits are hosted in the granites of Guojialing period. The background of Au element in the granites of Linglong period and Guojialing period is significantly higher than that in Weideshan period and Laoshan period. The range of ore sulfur is similar to granites in Linglong period and Guojialing period, especially with a large overlap with granites in Linglong period. It has the characteristics of small changes in sulfur isotopes in magmatic hydrothermal fluids. It is indicated that main source of ore sulfur is granites in Linglong period and Guojialing period. The ore lead mainly consists of reactivated lower crustal lead, namely pre-Cambrian crystalline basement lead, with mantle derived lead added. The mineralization age of gold deposits ranges from 162~146Ma,133~120Ma,120~115Ma and 112~105Ma, corresponding to the formation time of four regional granites in Jiaodong area. The mineralization age is generally later than the diagenetic age of 3~5Ma. According to the correspondence between Jiaodong gold deposits and polymetallic deposits and magmatic hydrothermal events, it can be divided into Linglong gold mineralization period, Guojialing gold mineralization period, Weideshan gold and polymetallic mineralization period, and Laoshan polymetallic mineralization period.
The gold deposits in Jiaodong area are mainly formed by the activation, migration, and enrichment of gold elements through remelting in metamorphic strata of Neoarchean and the bottom schist layers of Paleoproterozoic, as well as magmatic activity during Guojialing period. Based on the understanding of ore-forming processes mentioned above and based on the theory of geochemical blocks, the potential of Jiaodong gold deposits has been estimated. The potential of shallow gold deposits in Jiaodong area is about 18000t, and a systematic predication has been made for deep gold deposits in the northwest of Jiaodong area. It is predicated that shallow gold resources in the 3000m area will be 3997t, and the shallow gold resources in the 5000m area will be 7497t.
Through comprehensive geological research, it has been found that there are hidden granites in Linglong period in the lower part of Neoarchean metamorphic rocks in Qixia area. Based on spatial distribution of gold deposits mainly occurring in the granites in Linglong period, isotopes as S and Pb, and granites in Linglong period are the recognition of direct surrounding rocks or parent rocks for gold mineralization. There are numerous quartz vein type small and medium sized gold deposits and mineralization points developed in the metamorphic rocks in the area, which may be manifestations of shallow or top ore bodies. It is believed that this area has a good mineralization background and potential. It is an important area for future gold exploration in Jiaodong area. It is recommended to deploy seismic and high-power induced polarization profiles and geological research drilling to identify a series of faults with the trend of NE and geological structures, providie a scientific basis for gold exploration.
Key words:Gold deposits; Mesozoic granites; metallogenic predication; prospecting direction; Jiaodong area