焦家断裂带南段深部地球物理地球化学特征与找矿方向

祝德成，刘汉栋，祝培刚，王巧云，张文，杨仕鹏

(山东省地质调查院，山东 济南 250013)

焦家断裂带南段深部地球物理地球化学特征与找矿方向

祝德成，刘汉栋，祝培刚，王巧云，张文，杨仕鹏

(山东省地质调查院，山东 济南 250013)

该文选取焦家断裂带南段的徐村院—史家地区作为研究的重点地区。通过可控源音频大地电磁测深、激电测深、钻探验证等手段，首次确定焦家断裂带自徐村院—姬家—黄家西—史家西—大尹家东一线延伸方向，将焦家断裂带沿走向向南推断了6km；认为焦家断裂带南段倾向W，倾角30°～50°，局部可达78°，断裂平面上呈S形，形态不规则；查明了焦家断裂带南段深部地球物理、地球化学特征；钻探揭露了焦家断裂带南延位置，拓展了焦家金矿带的找矿空间，提出了新的找矿方向。

焦家断裂带；地球物理；地球化学；找矿方向

胶西北的焦家断裂带是中国东部重要的金矿控矿构造之一。进入21世纪以来，在焦家金矿带开展了大量金矿深部找矿工作并取得重大突破[1-4]。2006年以来，相继发现了寺庄矿区深部大型金矿床(42t)[5]、焦家矿区深部特大型金矿床[6](105t)、朱郭李家矿区深部特大型金矿床(126t)[7]、纱岭矿区特大型金矿床(373t)等多处大型、特大型金矿。国内外地学研究者对焦家断裂带开展了很多研究工作，主要集中在金矿成矿规律、成矿模式、成矿预测，对焦家带深部开展了资源预测和评价等工作，取得了很多重要的研究资料。但对于焦家带南延问题，特别是焦家带在徐村院南进入覆盖区后，其走向发生了什么变化？一直存在争议。一种观点认为焦家断裂带由徐村院经紫罗刘家与NE向的苗家断裂蚀变带相连；另一种观点认为焦家带南段自朱桥西南，向南西经小琅瑘、由家、小矫家延伸至平里店东[8-10]。该文基于山东省地质调查院与山东省第六地质矿产勘查院在焦家断裂带南段，徐村院—史家地区开展的可控源音频大地电磁测深、激电测深、钻探验证及井中激电测量、成矿预测及井中原生晕化探测量等工作，查明了焦家断裂带南段延伸方向，首次将焦家断裂带向南推断延伸了6km,极大地拓展了焦家金矿带找矿空间，并对南段深部地球物理特征、地球化学特征开展研究，通过实施钻探验证，探讨了深部矿体特征，提出了找矿方向。

1 地质特征

焦家断裂带北起黄山馆，向南经新城、焦家，至平里店，总长27km，宽80～500m。走向总体呈NNE向，但变化较大：从寺庄村沿NNE—NE走向延伸至高家庄子，过辛庄后拐向NEE向(75°左右)至水盘，从水盘沿25°方向进入龙口市境内；寺庄以南以170°走向延至徐村院村南。

1.1 区域地质特征

焦家断裂带由Ⅰ级控矿构造焦家主干断裂，Ⅱ级控矿构造的焦家主干断裂下盘支断裂-望儿山断裂和灵北断裂，及Ⅲ级控矿构造的次级断裂组成。总体走向30°，倾向NW，倾角16°～40°,近地表较陡60°～70°(图1)。中部的新城—大塚坡地段沿新太古代马连庄序列与中生代玲珑序列接触带展布；新城以北及大塚坡以南地段主要展布于玲珑序列内。断裂带形态特征如下：平面上呈“S”型，形态不规则，沿走向及倾向均呈舒缓波状展布，膨胀夹缩、分支复合特征极为明显，焦家断裂带走向在不同地段发生变化，有切割特征，呈“N”字形，说明焦家断裂具有多期活动的特征[11-13]。

1—郭家岭序列花岗闪长岩;2—玲珑序列二长花岗岩;3—马连庄序列变辉长岩;4—闪长玢岩;5—破碎蚀变带;6—实测压扭性断裂;7—物探推测断裂带图1 焦家金矿带地质略图

焦家断裂带在倾向剖面上显示出铲式断裂的特点：在焦家矿区，断裂产状有2处明显的转折，一是地表至-400m，断裂倾角由近70°渐变为30°左右，主矿体厚大部位出现于-100m以下产状明显变缓处，构成浅部金矿体；二是-600m～-1000m，断裂倾角由30°左右渐变为16°，主矿体厚大部位出现于-850m以下产状明显变缓处，构成深部金矿体。可见，金矿床在剖面上主要产于断裂倾角由陡变缓的转折部位下部。

1.2 研究区主要地质特征

1.2.1 构造分带特征

从焦家断裂带的主断面到远离主断面的下盘，其构造岩带由强应变矿化富集带、弱应变无矿化带逐渐过渡到弱应变弱矿化带和花岗岩带；而构造强度也相应呈现强—弱—较强—较弱的变化趋势。各构造岩带表现出的蚀变构造也具有不同特征(表1)。蚀变岩的分带特征上，从黄铁绢英岩化碎裂岩—黄铁绢英岩化花岗岩—绢英岩化花岗岩逐渐过渡黑云母花岗岩，空间上呈渐变接触关系。蚀变强度由主裂面到下盘逐渐减弱，蚀变类型也随着深度、温度和构造应力的变化而改变。矿化分带由靠近主裂面的交代作用，逐渐变为远离主裂面的充填作用。

1.2.2 蚀变分带特征

①断层泥：灰白—灰黑色，由泥质物和石英角砾组成，延伸较稳定，产状与断裂蚀变带一致，厚2～40cm，与蚀变岩接触界线清晰，沿黄铁绢英岩化碎裂岩带的顶部展布(表1)。

②黄铁绢英岩化碎裂岩带：位于主裂面下盘或两侧，蚀变岩石主要为黄铁绢英岩化碎裂岩，局部为黄铁绢英岩化角砾岩及黄铁绢英岩化糜棱岩等，呈较连续的带状分布，局部缺失，厚0.00～80.00m，平均21.70m。-1000m标高以下逐渐变薄，并具尖灭趋势。

③黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带：位于黄铁绢英岩质碎裂岩带上、下盘，与其为渐变过渡关系，呈连续带状分布。该带厚4.20～188.50m，平均56.47m，主要蚀变岩为黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗质碎斑岩等。

④黄铁绢英岩化花岗岩带：为蚀变带外带，主要蚀变岩为黄铁绢英岩化花岗岩，带内局部见薄层的黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩。

⑤绢英岩化变辉长岩带：位于破碎蚀变带(-400m标高以上)上盘边部，局部碎裂程度高，为变辉长岩质碎裂岩，与变辉长岩呈渐变过渡关系，并与下盘的黄铁绢英岩化碎裂岩或黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩等呈突变关系。多为带状分布，厚度变化较大。

⑥钾化、红化花岗岩带：位于蚀变带最外侧，与黄铁绢英岩化花岗岩和二长花岗岩呈渐变过渡关系，多为不规则带状。岩带的突出特点是钾长石交代斜长石形成发育的交代结构，外貌呈淡肉红色。

表1焦家断裂带构造、蚀变和矿化分带特征[14]

矿化与蚀变强度有一定的相关性，但主要取决于构造活动。焦家矿区Ⅰ号主矿体赋存于主裂面下盘的黄铁绢英岩质碎裂岩带内，Ⅱ矿体赋存于黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩，Ⅲ矿体赋存于黄铁绢英岩化花岗岩带中。

2 地球物理特征

2.1 可控源音频大地电磁测深

在焦家带南延的朱桥-苗家一带施测了3条CSAMT剖面。其中Ⅰ线剖面(图2)西起朱桥镇东北，东至梁郭与大郎家交叉路口。图2显示，近地表表现为相对低阻区；中深部表现为由浅入深逐渐升高的相对高阻区。结合以往地质资料，推断上部的相对低阻区为变质岩残留体的反映，中深部相对高阻区为花岗质岩类，两者的接触界面反映了花岗岩顶面的起伏变化特征。

视电阻率等值线明显的梯级带位置，推断为断裂带位置，共推断断裂3条，编号为F1，F2，F3。F1断裂位于倾向NW的视电阻率等值线梯级带上，推断为焦家断裂；F2断裂位于剖面中间倾向W的视电阻率等值线梯级带上，且呈“U”型同步弯曲；F3断裂位于视电阻率等值线向SE向同步弯曲处，推断为灵北断裂。

2.2 激电测深

图3看出，在浅部视电阻率由于受第四系的影响，其等值线变化较小且幅值较低；随电极距(AB/2)的增大，视电阻率逐渐增大，当AB/2≥220m时，在380点～430点处形成明显的低阻特征，为岩石破碎引起的。测线上视极化率值总体变化不大，一般视极化率值在1.8%～2.8%之间，从浅到深视极化率有逐渐增大的趋势，当AB/2≥1000m时，存在4处弱的视极化率异常，视极化率值在2.6%～6.6%之间，异常形态不规则、不封闭，有向深部延伸的趋势。推断了2条断裂,F1为焦家断裂,F3为灵北断裂。

2.3 井中激电测量

对在焦家成矿带南延位置施工的544ZK1进行了井中激电测量工作。井中激电测量结果表明，该孔视电阻率变化范围58～13722Ω·m，平均值978Ω·m。视电阻率低值出现在孔深391～452m以及1250～1290m段，两段岩性受构造作用明显，岩石破碎，富水性良好。视电阻率高值区主要集中在钻孔的上半部分，岩性为英云闪长岩，其视电阻率极高，普遍在2000Ω·m以上，最大值达到13722Ω·m。视极化率变化范围0.44%～7.09%，平均值2.25%。视极化率的低值出现于钻孔上部，高值出现于钻孔底部。在主断裂面处的井壁激电异常视极化率未出现明显异常，而五个方位的视极化率则明显从高值区跳跃到低值区，视电阻率同样迅速降低。总体来看上半部分视极化率较高，下半部分相对平稳。195m处与1195m处圈定2个极化率异常，分别对应于绢英岩化英云闪长质碎裂岩和钾化花岗质碎裂岩，其SE方向视极化率高于NW方向，极化体有向SE方向侧伏的趋势。钻孔底部1320m附近各条曲线均出现了未封闭正异常，视极化率呈现明显升高，矿化体向周围伸展比较均匀，无明显的方向性。

1—第四系；2—片麻状黑云英云闪长岩；3—二长花岗岩；4—推断断裂蚀变带及编号；5—推断地质界线；6—地形线图2 朱桥—梁郭地区Ⅰ线CSAMT反演断面图

焦家断裂带南延在可控源音频大地电磁测深剖面与激电测深剖面上都表现为明显的视电阻率等值线梯级带。在验证钻孔544ZK1中进行的井中激电测量显示，在1250～1290m处出现视电阻率低值区段，表明受构造作用明显，岩石破碎，富水性良好，推测为焦家断裂南延在深部的反映。

3 地球化学特征

3.1 成矿元素富集规律

由表2元素变异系数由大到小的是Bi>Ni>Ag>Au>Cu>Pb>Zn>Sb>Co>As>Ba>Mn>Hg；其中变异系数大于1的有Bi，Ni，Ag，Au，Cu，Pb，Zn；表明Bi，Ni，Ag，Au，Cu，Pb，Zn等成矿元素在成矿期有较大程度的活化、迁移。

3.2 相关性分析

表3为544ZK1孔元素地球化学相关系数矩阵。从不同元素间的相关系数看，在0.05信度水平上，Au与Ag，Co，Ni，Cu，Sb相关；Ag与Au，Ni，Cu，Pb，Zn，Bi，Sb相关；Pb与Zn，Ag，Cu，Bi相关；Zn与Co，Cu，Mn，Pb，Ag，Bi相关；Cu与Au，Ag，Co，Mn，Pb，Zn，Bi相关。显然，Ag-Co-Ni-Cu-Sb是与Au矿化密切相关的一组元素组合。

1—第四系；2—片麻状黑云英云闪长岩；3—二长花岗岩；4—推断断裂蚀变带及编号；5—推断地质界线图3 激电测深综合剖面图

项目AuAgCoBaMnNiCuPbZnAsSbBiHg均值6.60310.686.73962.00459.998.6410.4040.1052.492.650.260.7521.78均值的标准误差0.6458.400.3232.5711.332.111.696.316.160.190.030.230.49标准差6.39581.076.20324.04112.6920.9716.8162.8061.281.930.262.264.89极小值0.4422.520.5118.6261.86.11.016.320.50.380.050.0714.91极大值46.962000.0022.92000.0937.0202.4144.3534.6584.79.972.0315.5739.71变异系数1.781.870.860.340.242.431.621.571.170.7316.010.22

注：均值、标准误差、极大值和极小值的单位为元素含量单位，其中Au，Ag，Hg为×10-9；其他为×10-6

表3 544ZK1孔元素相关矩阵

注：**为在 0.01 水平(双侧)上显著相关；*为在 0.05 水平(双侧)上显著相关

3.3 聚类分析

图4 544ZK1孔成矿元素R型聚类分析谱系图

在相关分析的基础上，开展元素的聚类分析。图4是聚类分析谱系图，可以看出在20距离水平上，元素可以分为如下3组：第一组为Cu-Pb-Zn-Ag-Bi，第二组为Ba-Mn，第三组为Au-Co-Ni-As-Sb，在14距离水平上，Au与Co，Ni聚为一类，显示Au与Co，Ni相关性好，可能反映了Au

元素的幔源来源；Cu，Pb，Zn，Ag，Bi等元素相关性好；显示多金属硫化物成矿阶段的叠加，在矿物组合上表现为闪锌矿、方铅矿和黄铜矿在多金属硫化物阶段紧密共生，可能反映了Au的主要成矿期在Au-石英-黄铁矿阶段，而Ag，Cu，Pb，Zn是在Au-石英-多金属硫化物阶段的产物。

3.4 钻孔原生晕特征

从图5中可以看出，成矿元素高值区有2-4号样品、58-65号样品、85-88号样品三个区间，位置对应于320～332m的二长花岗岩，沿裂隙具钾化，见团块状黄铁矿，678～785m的钾化花岗质碎裂岩和花岗质碎裂岩，999～1011m的绢英岩化花岗岩、绢英岩化花岗质碎裂岩，矿化与构造活动有关[15]。

4 找矿方向

该次工作在焦家带南延位置施工钻孔1个，编号544ZK1，其中在钻孔544ZK1孔中的1276.70～1305.40m见到构造糜棱岩、绢英岩化碎裂岩、绢英岩化花岗质碎裂岩等，认为是焦家断裂带位置，该区构造岩中黄铁矿含量甚低，金矿化微弱。

图5 544ZK1孔成矿元素分布图

通过与主要含矿地段对比发现，焦家带南段矿化程度相对较弱，黄铁矿含量明显降低，收集附近见矿钻孔也发现了这一共性问题，焦家带南段总体上矿体厚度变薄，矿化程度偏低，但仍具有一定的金矿找矿前景。就焦家带南段而言，区内找矿应主要集中在-1500m深部为主，至于焦家带南段矿化变弱的原因尚需进一步研究。

5 结论

(1)通过开展可控源音频大地电磁测深、大功率激电测深等工作，推断了焦家断裂南延位置，首次将焦家断裂沿走向向南推断了6 km，并进行了钻探验证。

(2)查明了焦家断裂南段深部岩体地球物理、地球化学特征，并进行了断裂解译。

(3)确定了焦家断裂南延位置，拓展了焦家带金矿找矿空间，为该地区深部找矿提供了重要靶区。

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GeophysicalandGeochemicalCharacteristicsandProspectingDirectioninDeepSectionofSouthernJiaojiaFaultBelt

ZHU Decheng, LIU Handong, ZHU Peigang, WANG Qiaoyun, ZHANG Wen, YANG Shipeng

(Shandong Geological Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China)

In this paper, selecting Xucunyuan—Shijia area in southern Jiaojia fault belt as a key study area, by using electrical resistivity, electrical sounding, drilling verification and other means, it is firstly determined that Jiaojia fault belt extends along Xucunyuan—Jijia—Huangjiaxi—Shijiaxi—Dayinjiadong. The Jiaojia fault zone is inferred to be 6km along the strike southward. It is regarded that the trend in southern Jiaojia fault belt is NW, and inclination angle is 30°～50°which can reach 78°in regional area. The fracture shows S shape and irregular shape in plane. Geophysical and geochemical characteristics in deep part of southern Jiaojia fault belt have been identified. Drilling reveals the southern extension position, expands prospecting space, and puts forward a new prospecting direction of Jiaojia fault belt.

Jiaojia fault belt; geophysics; geochemistry; prospecting direction

2017-08-10；

2017-09-24；

王敏

山东省重点研发计划，2017CXGC1606；国家重点研发计划，2017YFC0601506

祝德成(1979—)，男，山东安丘人，高级工程师，主要从事地质矿产勘查工作；E-mail：zhudecheng1038@126.com

P631

A

祝德成，刘汉栋，祝培刚，等.焦家断裂带南段深部地球物理地球化学特征与找矿方向[J].山东国土资源，2017,33(12)：6-12.ZHU Decheng, LIU Handong,ZHU Peigang,etc.Geophysical and Geochemical Characteristics and Prospecting Direction in Deep Section of Southern Jiaojia Fault Belt[J].Shandong Land and Resources,2017,33(12)：6-12.