“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質—地球物理模型
——新技術新方法在金礦深部找礦中的應用

郭國強，賀春艷，劉洪波，張大明

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；2.河北省煤田地質局物測地質隊，河北 邢臺 054000)

“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質—地球物理模型
——新技術新方法在金礦深部找礦中的應用

郭國強1，賀春艷1，劉洪波1，張大明2

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；2.河北省煤田地質局物測地質隊，河北 邢臺 054000)

焦家斷裂帶、三山島斷裂帶是膠西北區著名的金礦成礦帶，控礦成因類型屬典型的“焦家式”蝕變巖型金礦。近年來，該兩大成礦帶在勘查研究及深部找礦探索方面取得了一系列重大突破，其埋藏深、規模大，充分顯示出其深部找礦的巨大潛力,淺部的常規物探方法模型已經建立，但常規物探在深部找礦中的難度越來越大，至今仍沒有總結出一套適合深部蝕變巖型金礦地質—地球物理模型的有效物探方法，鑒于此，該文通過在深部找礦中應用較好的新技術新方法的一致性探討，并結合成礦地質特征及鉆孔資料，分析建立“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質—地球物理模型。

膠西北地區；金礦；蝕變巖型；地質—地球物理模型

膠西北地區是全國重要的金礦集中區，截至2015年底，該地區累計查明金金屬量(333及以上)4000t以上，跨入世界第三大金礦區。膠西北地區特別是焦家斷裂帶和三山島斷裂帶附近，以往地質物化探工作程度較高[1]。尤其20世紀60年代以來，由于“焦家式金礦”的發現，山東地礦局及其他系統地勘單位、科研院校和地方礦山都開展了大規模的普查找礦及科研工作，包括1∶25萬、1∶20萬、1∶5萬及更高比例尺的地質調查，1∶20萬、1∶5萬及更高比例尺的綜合物化探以及重點金礦床礦產勘查科研工作。研究范圍內包括了基礎地質、礦床的控礦因素、成礦規律、成礦作用、成礦條件、成礦時代、成礦模式及綜合找礦方法等[2]，積累了豐富的基礎地質、礦產勘查、物探科研及探采資料，為該次模型的建立奠定了堅實的基礎。

1 區域地質背景

膠西北地區大地構造位置[3]處于華北板塊(Ⅰ級)東南緣，膠遼地塊(Ⅱ)、膠北隆起(Ⅲ)、膠北斷隆(Ⅳ級)、膠北凸起(Ⅴ級)和棲霞-馬連莊凸起(Ⅴ級)，如圖1所示。多期次多成因巖漿活動和以NE向斷裂構造為主的構造格架[4]，構成該區金礦的成礦地質背景。

區內巖石以結晶基底和中生代侵入巖為主，基底巖系主要由前寒武紀變質巖及侵入其中的中、新元古代侵入體組成。粉子山群為低角閃巖相變質。中生代燕山期侵入巖非常發育，區內基底構造以近EW向韌性剪切帶、片麻理、條帶等為主，脆性斷裂以NE向斷裂最為發育，金礦床分布眾多。NE及NNE向斷裂構造是金礦定位的主體，尤其是區內三山島斷裂和焦家主干斷裂對金礦床的控制作用非常明顯[5]。

圖1 膠西北部區大地構造單元劃分圖

2 地球物理特征

2.1電性特征

電阻率特征:該區巖礦石電阻率分為高阻、中阻、低阻3類。膠西北地區高電阻率巖石主要有玲瓏花崗巖、郭家嶺花崗閃長巖等，其電阻率平均值一般在2800Ω·m以上，最高可達8810Ω·m。其次為蝕變花崗巖及碎裂花崗巖，其電阻率平均值一般為800～1740Ω·m。電阻率最低為新太古代變基性巖，電阻率平均值在300Ω·m左右。當巖石經破碎蝕變后，其電阻率比原巖明顯降低，反映在視電阻率曲線上會表現為明顯的低阻特征，而當破碎帶中的巖石硅化程度較高時，視電阻率曲線則會表現為低阻帶中的局部高阻。如新城、焦家金礦的富礦石平均電阻率為1200～1740Ω·m，個別可達7500Ω·m。

極化率特征:花崗巖及花崗閃長巖的極化率低而穩定，一般在5%以下，新太古代變基性巖則更低，一般4%以下。而巖石經礦化蝕變后，極化率則明顯升高，一般在7%以上，蝕變礦化強烈的富礦石則更高，極化率達20%以上，是各類正常巖石極化率的4～5倍,且隨著硫化礦物含量的增加而增大。蝕變巖型金礦金含量往往與硫化物的含量關系密切，呈正相關關系，就是說金含量越高，其極化率也越高，根據這一特性，可利用激電法尋找硫化礦物富集體，以達到間接尋找金礦體的目的[6]。

2.2區域重力磁場特征

膠東地區區域重、磁場宏觀上反映了區內的區域構造格架、巖漿活動和地層展布特征[7]。重、磁場走向總體上呈NE—NEE，重力場強度變化大，具有南北成帶，帶內成塊分布的整體特征，區域△T磁異常特征顯示為以低磁異常場為背景，局部有條帶狀正磁異常發育的特點(圖2、圖3)。

重力場中，以平度—郭家店—道頭—蘇家店—大辛店一線的“S”型重力低異常最為顯著，形成區域重力低異常核心，最低值為-24×10-5m/s2，具體表現為中部重力低兩側重力高，中部重力低以郭家店、玲瓏、艾山組成的中酸性復式巖體的反映，也是山東省乃至我國金礦的重要分布區和重要產區，周邊重

1—第四系；2—新近系+古近系；3—白堊系；4—古—新元古界；5—新元古代含榴輝巖的花崗質片麻巖；6—太古宙花崗綠巖帶；7—花崗巖；8—斷層；9—大型—特大型金礦床/中小型金礦床；10—布格重力異常等值線

1—第四系；2—新近系+古近系；3—白堊系；4—古—新元古界；5—新元古代含榴輝巖的花崗質片麻巖；6—太古宙花崗綠巖帶；7—花崗巖；8—斷層；9—大型—特大型金礦床/中小型金礦床；10—△T等值線

力高是高密度的膠東巖群、荊山群、粉子山群等變質巖系及太古代基性巖的反映。在重力低異常的北側三山島—玲瓏之間，重力場等值線呈近EW向走向的緩變帶，向NE逐漸增高，以1×10-5m/s2/km梯度向北遞增，等值線呈近EW向分布，說明玲瓏花崗巖體由南向北逐漸變薄。東西向重力異常主要反映玲瓏花崗巖體下的基底構造呈近東西向分布。膠東西北部大部分的特大、大中型金礦床沿該重力緩變帶分布(圖2)。

通過金礦床(點)的分布特征可以看出，金礦體的分布與以上巖體間存在密切相關性。礦體的形態和空間分布受花崗巖體分布的控制。絕大部分金礦床直接產在玲瓏花崗巖和郭家嶺花崗巖中或其邊緣及外接觸帶中[8]，礦床一般分布在巖體內或周圍0～4km范圍內，礦體位于斷裂中與圍巖呈斷層接觸。這一地質特征反映在重力場上，則表現為沿巖體與變質巖系的接觸帶形成了規模巨大的環形重力布格異常等值線梯級帶，重力異常梯級帶的形態及變化特征，則體現了與金成礦關系密切相關的中酸性巖體與前寒武紀變質巖系接觸帶的分布特征。重磁資料顯示郭家嶺復式巖體總體傾向為SW，而分布在該巖體內或周圍的金礦床則絕大多數集中在巖體的南西部,如分布在巖體西北部的倉上、新立、三山島、馬塘、焦家等特大型金礦；分布在巖體南部的夏甸、曹家洼大尹格莊等大型金礦[9]。

3 CSAMT、MT、重、磁方法一致性、有效性探討

膠東地區前期開展過大量的重磁電震等物探方法，包括常規的物探方法以及新技術新方法，根據大量找礦生產實踐總結一些成熟、有效的膠東西北部地區深部金礦找礦及成礦預測的方法組合：大比例尺高精度重力+大比例尺高精度磁測+CSAMT(AMT、MT)+激發極化法(激電測深、頻譜激電測深)+地質物性綜合研究。下面以具體試驗剖面來探討一下該組合方法的有效性，該試驗剖面布置在有鉆孔控制的紗嶺金礦的寺莊、前陳家附近。

從圖4來看，該試驗剖面中CSAMT與MT兩種方法地電斷面電阻率等值線基本形態變化一致，高低阻反映明顯，相同深度電阻率數值及其展布特征一致，電性差異明顯，6200點附近由大點及小點、由淺及深,過度梯級帶清晰可見，該梯級帶即是已知焦家斷裂帶，位于電阻率等值線由低到高的過渡梯級帶上[11]。

重磁異常特征對焦家式蝕變帶反映較清晰，上盤表現為低磁、高重力，為前寒武紀變質巖；下盤表現為高磁、低重力，為玲瓏花崗巖的反映[12]。重磁梯級帶反映金礦蝕變帶位于重磁過度梯級帶上。

圖4 綜合物探新技術方法一致性對比試驗

在SIP法各參數斷面等值線圖上，斷裂帶反映為定向延深的條帶串珠狀低阻帶[13]，電阻率值越低反映斷裂帶礦化蝕變程度愈強烈。斷裂帶(金礦體)表現為低阻、高充電率、高時間常數、低頻率相關系數等異常特征，其上盤為前寒武系變質巖，下盤為玲瓏花崗巖。

綜上所述，通過對已知剖面綜合物探新技術新方法一致性試驗，5種方法(4種類型)地層、巖體、構造對應一致，空間展布特征明顯清晰，真實反映各地質體的地球物理特征。因此，同時利用該綜合物探新技術方法做剖面勘查是切實可行的。

4 “焦家式”破碎蝕變巖型金礦地質—地球物理找礦模型

通過研究前期資料并結合該次工作成果，建立了“焦家式”蝕變巖型深部金礦綜合地質—地球物理找礦模型，為今后開展蝕變巖型金礦找礦研究提供了基礎經驗及科學依據，其模型如圖5所示。

圖5 “焦家式”蝕變巖性金礦地質—地球物理深部找礦模型

(1)金礦體(點)位于玲瓏花崗巖(黑云母花崗巖)或郭家玲花崗巖(花崗閃長巖)與前寒武紀變質巖地層的斷裂接觸帶部位[14]。尤其在斷裂破碎帶的轉彎部位，傾角變化明顯部位(變緩和變陡)和支斷裂交會部位易成大礦。

(2)重磁異常特征對焦家式蝕變帶反映較清晰，上盤表現為低磁、高重力，為前寒武系變質巖；下盤表現為高磁、低重力，為玲瓏花崗巖的反映。金礦蝕變帶位于重磁過度梯級帶上，并伴有低值反映，對應高極化率、中高阻(或低阻)特征。尤其△g梯度帶的轉彎部位及△g等值線呈“S”型分布的中間段易形成金礦田。磁場△T值表現為由局部變化的低磁場(0～200nT)向平穩的低負磁場(-50～-100nT)過渡帶，在破碎帶的一側常有△T為100～200nT的條帶狀正異常顯示，這種局部的長條狀正磁異常主要是侵入的郭家嶺花崗閃長巖引起的。當變質巖地層是以斜長角閃巖為主時，由于其磁性較強，△T值就表現為由低負磁場(-50～-100nT)向較強的正磁場l00～200nT過渡(變質巖地層為其他巖性時多表現為低磁異常)。

(3)在CSAMT法電阻率斷面等值線圖及激電測深ρs單支曲線來看，斷裂蝕變帶位于(視)電阻率等值線由低到高的過渡梯級帶上，即花崗巖片麻巖一側視電阻率明顯高，而前寒武紀變質巖一側視電阻率明顯低，在斷裂破碎帶上(視)電阻率值介于上述高阻與低阻之間。(視)電阻率等值線同步向下彎曲、間距變大及由陡變緩部位為成礦有利部位。

(4)在SIP法電阻率參數斷面等值線圖上，斷裂帶反映為定向延深的條帶狀低阻帶，電阻率值越低反映斷裂帶礦化蝕變程度愈強烈。在等值線拐彎、低阻帶局部膨大部位為成礦的有利部位。

(5)斷裂蝕變帶在充電率參數斷面圖及極化率(ηs)單支曲線上反映為(定向延深的條帶串珠狀)高值異常，高值異常是金屬硫化物富集體的標志[15]，即為金礦體賦存有利部位的標志。

(6)高時間常數(τa)，低相關系數(сa)為礦化蝕變、金礦體賦存的標志[16]。

5 結論

(1)重力勘探對隱伏巖體、深大斷裂、區域構造格架及斷陷盆地的劃分具有較好的作用[17]；高磁對于圈定隱伏巖體，劃分老變質巖與侵入巖的接觸界限較有效，尤其是區分磁性差異較大的玲瓏超單元與郭家嶺超單元體[18]；利用可控源音頻大地電磁(CSAMT)法查明控礦斷裂構造的深部變化特征，選取成礦有利部位[19]；利用大功率激電測深或頻譜激電測深(SIP)圈定深部高極化地質體的空間分布范圍[20]。

(2)通過在三山島斷裂帶倉上、三山島金礦，焦家斷裂帶焦家金礦焦家、寺莊、紗嶺金礦，招平斷裂帶大尹格莊金礦等重點金礦床綜合物探方法的對比應用可知，尋找膠西北“焦家式”蝕變巖型深部金礦最佳技術方法組合是：大比例尺高精度重力+大比例尺高精度磁測+CSAMT(AMT、MT)+激發極化法(激電測深、頻譜激電測深)。

(3)前人的研究成果為該次“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質—地球物理模型的建立提供了基礎資料,結合該次綜合物探研究建立的該找礦模型具有類比性和外推性，為今后在深部找礦中尋找蝕變巖型金礦起到了提綱挈領的作用，具有很大的借鑒意義。借助該模型，可以迅速精選施工方法，少走彎路，更有針對性，以較少的人力、物力、財力達到最佳的找礦效果。

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Application of Geological and Geophysical Model in Deep Part of "Jiaojia type" Altered Gold Deposit——Application of New Technology and New Method in Prospecting Deep Deposit

GUO Guoqiang1, HE Chunyan1, LIU Hongbo1, ZHANG Daming2

(1.Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute, Shandong Jinan 250013, China；2.Geophysical Prospecting ,Surveying and Geological Exploration Team, Hebei Bureau of Coal Geological Exploration, Xingtai Hebei 054000)

Jiaojia fault belt and Sanshandao fault belt are famous gold mineralization belts in northwest region. Its ore-controlling type belongs to typical "Jiaojia type altered gold deposit. In recent years, a series of major breakthroughs have made in the exploration in these two major metallogenic belts. Its hidden depth and large scale have fully showed the great potential. Conventional geophysical method of shallow ore prospecting model has been established. But conventional geophysical prospecting in deep ore prospecting has become more and more difficult. An effective geophysical method which is suitable for geological geophysical model in deep alterated type gold deposit still can not be summarized. In view of this, through study on the application of new technologies and new methods for deep ore prospecting, combining with qualitative characteristics and drilling data, the analysis, geological—geophysical model of "Jiaojia type" deep altered type gold deposit has been establishment.

Northwestern China; gold deposit; altered rock type; geological—geophysical model

2016-06-23；

2016-09-14；編輯：曹麗麗

2013年度山東省地礦局地質勘查項目，編號kc2013020

郭國強(1980—)，男，山東金鄉人，工程師，主要從事物探新技術新方法的應用與研究工作；E-mail：gsr211@163.com

P618；P510.8

A

郭國強，賀春艷，劉洪波，等.“焦家式”蝕變巖型深部金礦地質—地球物理模型——新技術新方法在金礦深部找礦中的應用[J].山東國土資源，2017,33(2)：21-27.GUO Guoqiang, HE Chunyan, LIU Hongbo, etc.Application of Geological—geophysical Model in Deep Part of "Jiaojia type" Altered Gold Deposit——Application of New Technology and New Method in Prospecting Deep Deposit [J].Shandong Land and Resources, 2017,33(2)：21-27.