解析找矿成功案例,助力找矿勘查突破()

作者按:一段时期以来,多个媒体平台(包括公众号、图书等)先后整理推送了大量国内外金属矿床找矿勘查成功案例。这些案例从理论思维、勘查历史、技术方法、经验总结等角度对矿床的找矿勘查过程进行了详细阐述,无疑对新一轮找矿突破行动具有重要启示意义。但这些案例介绍对背景、过程和成果着墨较多,很多读者读过仍不解渴。基于此,作者结合本人的理解,以作者推送的“”成果为基础,将定期或不定期以这些案例(也包括作者挑选的其他案例)为基本素材和典型实例,通过对案例中反映的信息,针对有关成矿基本控制、基本规律科学原理分析、思维方法论升华以及如何指导实践运用等,谈一些学习体会,希望帮助感兴趣的同志能从中受到更多具有实际指导意义的启发,在找矿勘查实践中取得更大突破。一方面是为了进一步推介这些案例,另一方面是让其发挥更大作用。如有不当和不妥,敬请留言指正。

第4期 看看胶西北地区近年金矿的找矿突破

山东省莱州市焦家超巨型金矿床、三山岛超巨型金矿床和招远市玲珑金矿田

宋明春 林少一 丁正江 周明岭 范家盟 李瑞祥 李世勇

山东省地质矿产勘查开发局

山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队

山东省物化探勘查院

胶东地区找金取得重大成果,经历了“浅部找矿由石英脉型到蚀变岩型【变与不变律中的体式变换】”“深部找矿由尖灭到阶梯重现【排列组合律中的阶梯/台阶】”的认识和实践过程。

胶东地区是我国最重要的金矿集区,累计探明金资源储量超过5000t,占全国总量的约1/3,是除南非兰德盆地和乌兹别克斯坦穆龙套地区之外的世界第三大金矿集中区。胶东地区已探明中型以上规模的金矿床(区)100余处(图1),矿床规模大且分布集中,明显改善了“中国大型、特大型金矿床少,中小型金矿床多”的格局,推动我国由贫金资源国跃居金资源储量全球第二。山东省莱州市焦家超巨型金矿床、三山岛超巨型金矿床和招远市玲珑金矿田集中了胶东3/5左右的金资源储量,其找矿历程和成果为我国金矿找矿提供了典型范例【体会:胶东金矿集中区相对中国而言,正如南非兰德盆地相对于世界一样,是一种特别的存在。目前为止,在中国境内还看不到有第二个地区能与其对比。以山东地质六队、原武警黄金部队等为代表的几代找矿勘查工作者为此付出了艰辛的努力,做出了突出贡献。但在就胶东地区,金矿资源潜力到底有多大,成矿深度到底有多深,尽管研究评价很多,仍然难以说清楚。胶东地区金矿找矿勘查开采历史是金矿成矿分散集中律的完美体现】。

图1 胶东地区区域地质及主要金矿床分布图

1—第四系;2—白垩系;3—古元古界和新元古界;4—含榴辉岩的新元古代花岗质片麻岩;5—太古宙花岗岩-绿岩带;6—白垩纪崂山型花岗岩;7—白垩纪伟德山型花岗岩;8—白垩纪郭家岭型花岗岩;9—侏罗纪花岗岩类;10—三叠纪花岗岩类;11—整合、不整合地质界限;12—断层;13—以往探明的浅部金矿床位置(图中金矿符号大小依次代表资源储量≥100t的超大型金矿床、20t≤资源储量<100t的大型金矿床、5t≤资源储量<20t的中型金矿床和资源储量<5t的小型金矿床);14—新探明的深部金矿床位置(图中金矿符号大小含义同图例13);15—蚀变岩型和网脉型金矿,石英脉型和硫化物石英脉型金矿,以及蚀变角砾岩型、蚀变砾岩型和层间滑脱拆离带型金矿;ME1—胶西北成矿小区;ME2—栖-蓬-福成矿小区;ME3—牟-乳成矿小区;F1—三山岛断裂;F2—焦家断裂;F3—招平断裂;F4—西林-陡崖断裂;F5—金牛山断裂

一、任务来源

(一)焦家和三山岛超巨型金矿床

山东焦家和三山岛金矿床是“焦家式”破碎带蚀变岩型金矿的典型产地,也是地质学家研究的重点矿床之一,已勘查、开发和研究了50余年。矿床勘查的任务来源可分为两个阶段:

第一阶段为矿床发现和浅部勘查阶段,任务来源于国家的地质管理部门。20世纪60年代,按照地质部的整体部署,山东省地质局组织队伍在胶东莱州—招远一带开展金矿找矿工作。1965年,山东地质局807队(简称“807队”)依据1958年胶东第一地质队(1960年改名为801队,后改为山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队或山东省第六地质矿产勘查院,简称“山东地质六队”)对三山岛金矿点的踏勘线索,在三山岛地区施工槽探工程,肯定了矿区工作价值。1966年,807队实施钻探,初步确定为大型金矿床。1969年12月,提交了《山东掖县三山岛金矿区勘探地质报告》,估算金矿储量60.196t。三山岛金矿于1978年开始基础建设,于1990年12月正式投产。1997—2002年,莱州市地质矿产勘查院在三山岛金矿邻近的新立矿区开展了金矿勘查工作,提交了《山东省莱州市新立矿床金矿勘探地质报告》。1967年807队发现了焦家金矿床,1967—1969年807队利用国家资金开展了普查和详查工作,1969—1972年开展了勘探工作,1975年始建矿山。1980—1992年根据山东省地矿局关于“加强带上普查”的指示精神[(80)鲁地字第10号],山东地质六队利用国家资金完成了寺庄矿区金矿普查。1980—1987年山东冶金三队利用国家资金完成了马塘矿区金矿普查。1992—1996年根据全国储委和有关领导部门的指示精神,山东地质六队牵头与焦家金矿共同完成了《山东省莱州市焦家金矿床地质勘探-生产勘探总结报告》。

第二阶段为深部找矿阶段,勘查资金少量来源于国家财政资金,大部分为地勘单位、矿山企业自筹,有少量民间资金。深部找矿突破始于焦家超巨型金矿床的寺庄矿区,2003年,山东地矿局以鲁地字〔2003〕29号文下达了山东省莱州市寺庄深部金矿普查任务,2003—2004年山东地质六队完成了《山东省莱州市寺庄矿区深部金矿普查报告》,其后于2005—2006年自筹资金完成了《山东省莱州市寺庄矿区深部金矿详查报告》,这是胶东地区提交资源储量评审验收的首份深部大型金矿报告。2007—2016年以国有地勘单位和国有企业为主分别融资完成了焦家深部、马塘深部、南吕—欣木、纱岭、前陈等矿区的深部勘查工作。

2002—2009年,山东黄金集团有限公司三山岛金矿委托山东正元地质资源勘查有限责任公司实施了“山东省莱州市三山岛矿区深部地质详查”项目。2007—2009年,全国危机矿山接替资源找矿项目管理办公室批准山东黄金集团有限公司实施了“山东省莱州市三山岛金矿接替资源勘查”项目。2010—2015年,山东黄金地质矿产勘查有限公司实施了“山东省莱州市新立村矿区深部及外围金矿勘探”项目。2008—2013年,山东黄金地质矿产勘查有限公司组织实施了“山东省莱州市西岭村矿区金矿普查”及“山东省莱州市西岭村矿区金矿详查”项目。2012—2016年莱州市瑞海矿业有限公司委托山东省第三地质矿产勘查院实施了“山东省莱州市三山岛北部海域矿区金矿详查”及“山东省莱州市三山岛北部海域矿区金矿勘探”项目。

(二)玲珑金矿田

玲珑金矿是我国重要的黄金产地,其开采历史悠久,最早可上溯至唐代。矿床勘查的任务来源可分为两个阶段:

第一阶段为浅部勘查阶段,任务来源于国家的地质管理部门。1957—1972年,根据国务院“必须大力发展黄金生产”的指示,807队在玲珑金矿田开展金矿找矿工作,先后开展了玲珑矿段、九曲矿段、打开头矿段、西山108号和55号脉、东风矿段等的勘查工作。其中,1959年对玲珑矿田42条矿脉进行了重点评价,1965年提交了《山东省玲珑金矿田九曲矿段地质勘探报告》。1979—1990年,冶勘四队、二队为矿山生产的需要奉命进入玲珑金矿区开展工作,先后提交了7份地质报告,探明金储量超过50t。随着金矿事业的蓬勃发展和地质工作不断深入,玲珑金矿田找矿前景不断扩大,1989年,台上矿段、东山47号脉群和东风207号脉群等深部被列为国家“892”规划项目,分别由山东地质六队和冶勘二队、四队进行了储量承包,通过勘查,新增资源量近140t,为玲珑金矿田增添了3个大型金矿床。

第二阶段为深部找矿阶段,勘查资金少量来源于国家财政资金,大部分为矿山企业自筹。2011—2016年,先后完成了玲南矿区深部及外围、东风、栾家河、水旺庄、李家庄等矿区的深部勘查工作,深部共探获金资源量近500t,取得了显著的找矿成果。

【体会:胶东地区金矿床开发开采历史悠久,找矿勘查过程也很复杂,不同规模的矿床星罗棋布。以上提到的一系列响当当的金矿名字,加上其他未提到的名称,其中很多是因为探采矿权设置需要而定,有些是因公司企业名称而定,空间坐标交织、深部浅部叠置。有些在地理空间上,已经很难分辨出哪个是哪个了】

二、找矿思路确定

(一)浅部金矿找矿思路——由石英脉到蚀变岩

新中国成立初期,我国金矿勘查和地质研究基础薄弱,金矿资源紧缺,是世界上的贫金资源国。1957年国务院提出大力恢复和发展黄金生产以后,山东省开展了系统的金矿地质工作。1957—1965年的8年间,虽投入大量工作,但因只着眼于按照历史上的找矿线索和经验寻找石英脉型金矿,找矿进展缓慢,查明金矿资源总量不足30t。另外,当时勘查规范全部照搬苏联的,克列特尔“大构造只导矿不成矿”的论断严重束缚了地质工作者的思想和实践。

针对找矿困难局面,地质人对前期找矿工作进行了深刻反思,山东地质六队技术人员发现,胶东石英脉的规模一般不大,在其中很难找到大矿,必须改变找矿思路才能实现找矿突破。他们进一步分析认为,胶东地区断裂构造的规模大、数量多,而且石英脉与断裂构造配套性好,在石英脉密集的区域附近一般有较大规模的断裂构造分布。因此,冲破寻找石英脉型金矿的束缚,大胆探索,围绕大断裂构造开展普查找矿。1966年首先在莱州焦家村附近发现了有明显黄铁矿化的大断裂带——焦家断裂,经后期工作,这种矿化蚀变确定为黄铁绢英岩化,将金矿类型命名为焦家式破碎带蚀变岩型金矿。1969年完成了我国第一处蚀变岩型金矿床三山岛金矿床勘探工作,自此,中国的一种有重要经济价值的新类型金矿诞生了!

(二)深部金矿找矿思路——由尖灭到阶梯重现

经过长期高强度勘查、开发,我国500m深度以内的浅、表部易找到的金矿已基本被找到,找矿难度越来越大,金保有资源储量越来越少。截至2002年年底,全国保有金资源储量2914.08t,可采储量服务年限不足10年;山东省保有金资源储量496.38t,77%的金矿山可开采年限不足5年,寻找大规模接替资源迫在眉睫!20世纪末至21世纪初的近10年间,地质人员虽然在胶东地区投入不少找矿工作以期寻找新的矿床,但极少发现中型及以上规模的金矿床,迫使地质人员不得不将找矿方向转向已知矿床的深部。

经过对焦家、三山岛金矿床控矿断裂和矿化蚀变带的大量勘查研究,地质人员发现虽然浅部矿体在400m深度以下趋于尖灭或矿体厚度变薄、品位降低,但赋矿断裂一直向深部延伸、蚀变带连续发育、矿化时断时续,并且断裂倾角向深部有明显变缓的特点,因此认为深部还有找矿潜力,并提出矿体向深部呈阶梯式梯次出现的认识。按照新的找矿思路,首先在寺庄金矿深部开展普查找矿,实现了深部找矿突破。自此,坚持在主要断裂成矿带的深部寻找第二、第三赋矿台阶的找矿思路,找矿不断取得新突破,开拓了深部找矿空间。在矿床的勘查过程中,始终坚持“整体部署、分段实施”及“边施工、边研究、边调整”的原则,遵循“由浅入深、由稀到密、由面转点,先普后详、全面控制,边普查找矿、边详查控制矿体、边综合整理估算资源量”的勘查流程,提高了勘查效率、缩短了找矿周期。

【体会:1.一味照搬前人认识,有时候确实是束缚手脚,限制思维;现在要充分注意的是另外一种情况,就是专家崇拜。有一些所谓专家是为写文章、申报奖而“创新”,各种理论、认识花样翻新,术语、概念层出不穷,新瓶装旧酒、新词表旧意,真正的找矿人听听就好;

2.胶东西北部地区的金矿找矿,从石英脉型到蚀变岩型,从浅部到深部,既是一个找矿思路不断调整的过程,其中包含了几代找矿人艰辛探索、反复研究、不断总结的杰出贡献,但同时也是一个按找矿勘查规律自然演进的过程,一方面,矿山企业因资源危机不得不另辟道路、向深部延深探索;另一方面,也是实践过程中新问题、新认识、新发现逐渐推动的结果。

3.胶东作为我国最重要的金矿集中区,尽管发现了一批超大型或巨型矿床,但目前看来,其资源潜力仍然巨大;深部找矿虽然屡获突破,但并不表明浅部矿床就已穷尽。全面系统客观总结梳理和动态准确更新已有勘查成果,在已总结出的成矿规律基础上,进一步细化、明晰区域成矿规律和矿区矿化富集规律,无论对于浅部还是深部找矿仍具有重要意义。】

三、技术方法选择

(一)浅部金矿找矿技术方法

胶东金矿找矿的早期阶段主要是采用地表地质调查、群众报矿、沿主要成矿带走向追索、钻探验证等方法,后来发展了地球物理和地球化学【体会:经典、传统的找矿方法仍然是最有效的方法】找矿方法。地质方法是浅表部矿找矿的主要方法,其次为地球物理和地球化学方法。地质方法主要是根据成矿规律和找矿标志等圈定找矿靶区或直接发现矿体,找矿的地质规律和标志主要有:矿体一般产于【大】断裂中断层泥下盘的破碎带中、黄铁绢英岩化【和石英脉】是重要的找矿标志、断裂面弯曲和产状变化部位为成矿有利部位,焦家断裂、三山岛断裂及招平断裂等控矿断裂主裂面以下范围内的黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带是矿床主矿体赋存部位、断裂下盘次级断裂或裂隙发育段为成矿有利部位【体会:以上几条是主因主导律和协同耦合律在胶东地区的具体表现】、矿体具近等间距分布特征、矿体具尖灭再现、三山岛及招平断裂控制矿体具北东向侧伏、焦家断裂控制矿体具【或】南西向侧伏规律【体会:以上几点是排列组合律在胶东地区的具体表现】等。【体会:事实上,这些规律(包括下面提到的台阶/阶梯)是胶东地区金矿找矿勘查经验的总结,无论是在浅部,还是在深部找矿勘查中都是有效的,需要在本区开展找矿的同志仔细体会,认真把握】

胶东金矿的找矿采用了多种地球物理方法,其中区域性的重力测量、磁法测量主要用于区域成矿预测和成矿规律研究。而矿区勘查主要采用激电中梯和激电测深方法,每一找矿项目或区域一般都开展激电测量工作。经过大量实践,建立了以常规电法、磁法为主的地球物理找矿模型,如蚀变岩型金矿的地球物理找矿标志是低磁、低阻、高极化率异常,而石英脉型金矿的地球物理找矿标志是低磁、高阻、高极化率异常,地球物理方法在浅部找矿中发挥了较好作用。【体会:地球物理方法主要用来定位断裂位置及判断其产状变化。但方法选对很重要,不一定需要所有方法一轰而上】

地球化学勘查方面,主要采用了次生晕和原生晕地球化学勘查方法。胶东地区的次生晕地球化学,已系统开展了1∶20万、1∶5万水系沉积物测量,部分矿区开展了1∶1万土壤测量,次生晕地球化学在大面积找矿靶区选择、成矿预测中发挥了重要作用。原生晕地球化学,已开展了部分地区的1∶5万基岩化探测量和部分矿区的1∶1万、1∶5000基岩化探测量及化探剖面测量,为普查工作勘查工程布置提供了依据。通过上述工作,建立了金矿找矿的次生晕和原生晕地质-地球化学找矿模型,将Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi作为金矿找矿的主要指示元素,确定了它们的水平和轴向分带规律。【体会:地球化学异常主要用来定位矿化区域及其强度】

多种方法联合的综合信息找矿也是胶东浅部金矿找矿的重要方法。例如,位于三山岛矿区西南侧的莱州市仓上金矿床为一个被第四系覆盖的隐伏矿,地表没有任何直接找矿线索,找矿难度很大。20世纪60年代后期至1978年间,地质工作者开展了一系列工作,一直没有找矿突破。1979年以来,地质工作者改变找矿方法。首先,开展了1∶1万磁法测量工作,大致确定了三山岛断裂的位置,然后按照每平方千米2~3点的密度实施取样钻,进行基岩填图和原生晕地球化学测量;其次,在矿化较好部位进行电法联剖和汞气测量,其后进行原生晕异常检查和钻探验证,发现找矿线索后,于1984—1988年完成普查评价工作,提交了1处大型金矿床。

【体会:1.地球物理和地球化学测量方法的选择和成果的运用,均要以地质理论和认识、成矿控制和成矿规律的正确分析为前提。

2.地质方法、地球物理和地球化学、钻探工程方法在深部找矿中同样是适用的,并且发挥的作用也基本相同,严格地说没有深浅之分,差异在于技术上控制深度不同,当然海域钻探有区别于陆上钻探的技术要求。

3.地质、地球物理、地球化学方法相互配合、互相映证,结合成矿控制和成矿规律的分析,对于快速定位勘查目标极其重要】

(二)深部金矿找矿技术方法

1.地质找矿方法

深部找矿以地质方法为主,地球物理方法为辅,开展了部分深部地球化学勘查的研究性工作。深部找矿的关键地质方法是就矿找矿【是一种找矿思路】和运用阶梯式赋矿【是前面未提到的矿体在垂向上的排列组合规律,针对深部找矿具有特定的指向性意义】规律。焦家、三山岛矿区的深部矿都是沿已知浅部矿的控矿断裂向深部追索而发现的,是就浅部矿找深部矿的典型案例。地质规律是实现深部找矿突破的最重要因素,地质人员在总结前期深部金矿找矿经验时,提出了深部金矿阶梯式成矿模式(详见下文),并根据这一模式实施进一步的深部找矿,取得了突出的找矿效果。

2.多尺度逐步逼近找矿预测方法

在前人大量实践的基础上,胶东深部找矿采用了多尺度逐步逼近找矿预测方法。首先,完成了整个胶东地区的大面积多元信息综合区域成矿预测,在大量地质、物探、化探、遥感综合勘查基础上,以地质变量类比和构造岩相界面成矿为主要标志,在胶东圈出预测远景区130余处;然后,对主要成矿带进行了大比例尺(1∶2.5万~1∶1万)矿带(田)成矿预测,在开展系统的1∶5万~1∶5000拉网式大比例尺高精度电法、磁法、重力和构造地球化学测量基础上,圈定了主要成矿带上的找矿靶区,其中在焦家金矿田圈定了20处深部找矿靶区,预测深部资源总量972.761t。近年来,正在探索开展深部金矿三维成矿预测,在对大量地质、钻探、物化探资料进行计算机数据处理和建立数据库的基础上,进行三维立体建模,开展深部成矿预测。

3.地球物理勘查方法

在该区的深部找矿勘查研究中应用最多的地球物理方法是可控源音频大地电磁测量和大地电磁测量方法,开展了部分大功率激电测深和井中激电工作。通过地球物理实验研究,建立的地球物理勘查模型如下:

1)重磁数据对矿化断裂蚀变带反映较清晰,上盘表现为低磁、高重力,为前寒武纪变质岩;下盘表现为高磁、低重力,为玲珑花岗岩的反映。断裂蚀变带位于重磁过渡梯级带上。

2)在CSAMT法、MT法视电阻率断面等值线图上,断裂蚀变带位于电阻率等值线由低到高的过渡梯级带上,梯级带呈舒缓波状特征,梯级带上梯度变化最大的部位为断裂带主裂面下界面。电阻率等值线同步向下弯曲、间距变大及由陡变缓部位为成矿有利部位。

3)在SIP法电阻率参数断面等值线图上,断裂带反映为定向延深的条带状低阻带,电阻率值越低反映断裂带矿化蚀变程度愈强烈。在等值线拐弯、低阻带局部膨大部位为成矿有利部位。

4)充电率参数断面等值线图上,断裂带反映为定向延深的条带串珠状高值异常带,高值异常是金属硫化物富集体的标志,在一定范围内充电率值越高其矿化蚀变程度越强。

5)高时间常数、低相关系数为矿化蚀变带、金矿体赋存的标志。

4.深部金矿勘查模型和阶梯式找矿方法

成矿地质理论认识与高精度、大探测深度找矿方法技术有机结合是实现胶东深部找矿突破的关键。在找矿实践中建立的深部金矿勘查模型为:成矿构造带+高精度地球物理探测+阶梯式成矿模式,即:选择已知的成矿构造带,实施高精度精细地球物理探测确定赋矿断裂带延深和深部产状变化,按照阶梯式成矿模式对断裂倾角由陡变缓的有利成矿区段布置钻探验证。以这一找矿模型为基础研发的深部金矿阶梯式找矿方法是:在地表通过高精度地球物理探测,查明断裂构造向深部的延深情况及倾角变化,根据阶梯式成矿模式圈定深部金矿靶区,实施深部钻探予以验证。这一方法将成矿模式与地球物理模型有机融合,突破传统的以圈定激电异常为目标的浅表部金矿找矿思路,创造了以识别控矿断裂向深部倾角变缓的台阶位置为目标的深部金矿找矿方法,该方法授权国家发明专利并获得第二十二届中国专利优秀奖。

5.地球化学勘查方法

在本区开展的深部地球化学勘查主要是探索性的或方法实验研究,陆续开展了孔内构造地球化学、构造叠加晕地球化学等工作。在三山岛断裂带开展的构造叠加晕地球化学研究,根据金矿成矿成晕具有多期多阶段脉动叠加的特点,建立了构造蚀变带深部盲矿预测的构造叠加晕模型,在三山岛、新立、仓上3个矿床深部预测盲矿靶位22个、有利成矿地段3个、有利成矿远景区2个。近年来进行了多维异常体系找矿研究,发现构造蚀变带中Na2O、Ba、Sr含量低于正常花岗岩,出现明显贫化,并据此预测了焦家超巨型金矿床深部找矿方向。

6.深孔钻探技术

20世纪主要采用传统的钻探设备和工艺进行金矿勘探,最大钻探孔深不超过1000m。钻探设备和工艺的技术进步是胶东深部找矿取得成功的重要因素之一。在胶东深部找矿钻探施工中,技术人员创新绳索取芯、泡沫钻进、受控定向钻探等技术,解决了深孔钻进钻杆断裂、塌孔、埋钻、烧钻和取芯等工程技术难题,提高了深部钻进能力和效率;采用金刚石WL钻探技术、液动冲击WL钻探方法、PHP系列无固相冲洗液、LBM泥浆、立轴钻机和动力头钻机等深孔钻探组合技术,解决了胶东地区硬、脆、碎、漏、酥复杂岩层钻进难题,确保了深孔钻探成功率。其中,在三山岛矿区、焦家矿区和玲珑矿区分别施工了深度为4006.17m、3266.06m和3000.58m 3个深度超过3000m的岩芯钻孔,三山岛矿区的4006.17m钻孔被誉为中国岩金勘查第一深钻。

7.海域勘探技术

在三山岛北部海域矿区勘查中,开展了海域高精度磁法测量、浅地层剖面测量等工作,研发了海域小口径钻探平台、海域钻探方法等装备和技术,解决了海上金矿勘查的关键技术难题,开创了海上金矿找矿先河。

四、勘查发现过程

(一)浅部金矿的发现和勘查

1.主要找矿过程

(1)焦家金矿床

焦家金矿床的发现奠定了“焦家式”金矿作为中国重要金矿类型的地位。1966年,807队二分队龙埠地质组郝万祥在莱州焦家村附近【1】发现了有矿化的大断裂带——焦家断裂,队长朱明恕与李宏骥、郝万祥等经现场观察、取样,确认了该断裂带的找矿价值【体会:可能是矿化较弱,主矿化部位不清,否则可直接开展工作了。或者当时认为大断裂只导矿,不赋矿,还不敢直接上工程】。1967年3月,807队龙埠地质组根据1∶5万金矿地质测量和多次访问【2】群众采矿资料,在掖县焦家村西北一处老民采井旁侧的毛石中发现有较轻微蚀变,见有细脉状和星点状黄铁矿化,几经周折找到当年参与采金的老乡,按照其指引的采矿“顺槽”在麦田中麦苗长势异常位置布施探槽【这个有意思】,发现了宽数十米的构造破碎蚀变带,其中含有强风化的细脉浸染状黄铁矿。经系统取样化验,在破碎蚀变带中分别圈定厚度为8.26m、7.28m,平均金品位7.36×10-6、5.23×10-6的2个金矿体【发现了强矿化部位】。随后进行了较系统的槽探和钻探揭露、控制,至5月上旬,施工的7个探槽和2个钻孔全部见矿【体会:对群众报矿点开展地质工作,既佐证了断裂带找矿价值,又坚定了在其中找矿的决心。是不是从此转变了大断裂只导矿、不赋矿的传统认识?】。地质队员们意识到,一个具有重大意义的新类型金矿诞生了,坚定了在区域性大断裂中寻找构造蚀变岩型金矿的信心。经过【3】数年的勘探工作,1972年由崔春池主编并提交了《山东掖县焦家金矿区地质勘探报告》。1996年,由地质六队与山东省焦家金矿的张韫璞、孙之夫主持提交了《山东省莱州市焦家金矿床地质勘探-生产勘探总结报告》,国家储委以全资准字〔1997〕071号文批准该报告,累计查明资源储量金金属量84832kg,为特大型金矿床。继焦家金矿床之后,胶东地区相继发现和评价了新城、马塘、河西、大尹格庄等破碎带蚀变岩型金矿,为焦家式金矿的研究积累了丰富的地质资料。

【体会:从这个介绍看,胶东地区的构造破碎蚀变岩中有矿,早在1967年就发现了。】

1977年,在全国第二次金矿工作会议上,山东地质六队提出的“焦家式破碎带蚀变岩型金矿地质特征”研究成果引起与会同行的强烈反响,被以会议纪要形式确定为“焦家式破碎带型金矿”,简称“焦家式”金矿,确定为中国的一种金矿新类型。1985年,山东省地质六队完成的“焦家式新类型金矿的发现及其突出的找矿效果”获得国家科学技术进步奖特等奖。

(2)三山岛金矿床

三山岛金矿床原为一处【1】金矿点,首次为何人何时发现已无法考证。1948—1949年,招远县玲珑矿业公司在三山岛进行金矿试采试探,1949年阮鸿仪对矿体及试采试探情况进行了地质调查研究,编写了《山东三山岛勘察报告》。1958年12月,山东省地质局胶东第一地质队张志敏、刘志田对三山岛金矿点进行了踏勘选点,采集了少量【2】拣块样品进行化验,但金品位偏低,达不到当时工业指标要求。1965年,807地质队张玉彩等人对矿点进行了再次踏勘,【3】系统进行了拣块取样,金品位5×10-6左右。1965年12月,807地质队三分队杨文玉等根据前期踏勘成果,对三山岛金矿点进行检查评价,编写了《踏勘简报》。1966年3月,807地质队二分队朱云德等人对三山岛金矿点【4】开展普查工作,在施工ZK2钻孔时揭露了厚度19.94m的金矿体,平均品位6.08×10-6。随后,金矿勘查工作逐渐转入【5】详查、勘探,于1969年11月提交了《山东掖县三山岛金矿区地质勘探报告》,查明金资源量60196kg。1997年,莱州市地质矿产勘查院对三山岛断裂的新立段开展了系统的金矿普查工作,于1999年3月提交《仓上新立矿区①号矿体储量计算说明书》,查明金资源量量9176kg。其后,于2002年12月提交了《山东省莱州市新立矿床金矿勘探地质报告》,探获金资源量30729kg。

【体会:从这个介绍看,胶东地区的第一个构造破碎蚀变岩型金矿——三山岛金矿勘探报告(当时为什么勘查工作者为什么没有提“三山岛式”?),早在1969年就提交了,规模也不小(60196kg),远早于焦家金矿1996年提交的勘探报告(84832kg)。只不过“破碎带蚀变岩型金矿”或“焦家式”金矿的名称是在焦家金矿床提交后确定的。】

(3)玲珑金矿田

玲珑金矿开采历史可以追溯至【1】唐朝,有记载的地质调查工作始于1891年。新中国成立后,我国一些老一辈的地质学家【2】多次对玲珑金矿进行调查。1959年,胶东第一地质队在玲珑金矿中选择【3】42条矿脉进行了重点评价,这是新中国成立后对玲珑金矿第一次进行的比较系统的普查工作。1962年1月—1965年12月,807队对玲珑矿区【4】九曲矿段开展金矿勘查工作,并对玲珑金矿纷乱繁杂的传统矿脉名称统一按数字进行编号,300余条主要矿脉的编号一直沿用至今。1965年12月,提交了《山东招远玲珑金矿田九曲矿段地质勘探报告》,这是山东省第一份金矿勘探地质报告。1965年,在九曲矿段勘探的同时,又对玲珑矿段和大开头矿段等进行了矿点检查,之后又相继进行了普查勘探工作。1967年提交了《玲珑-大开头矿段勘探地质报告》。1966年,807队在进行玲珑矿田1∶1万地质填图时,【5】冲破“东山有矿,西山无矿”【体会:这也是一次很重要的思路拓展。这种大胆拓展体现找矿专家对成矿多样性、赋矿多样性有刻认识。这种多样性在很多地区找矿都很重要】的思想束缚,在西山的108号和55号矿脉上大胆布设了探井工程,结果见到了品位颇富的金矿体。经普查勘探,很快探明了一个埋藏浅、金品位高、矿体稳定的多金属硫化物石英脉型金矿床,并于1971年提交了《山东招远玲珑金矿田108号矿脉勘探地质报告》。位于破头青蚀变带东段的东风矿段,由多条脉群组成,1968—1970年,807队对该矿段脉群做过普查,并对其中的201号脉进行了详查,1970年4月提交了该矿段详查地质报告。

1979年,冶勘四队对玲珑金矿田东山矿床九曲矿段进行了勘查工作,通过对其中的52号脉群的勘查工作,取得了新的地质成果,打开了找矿新局面。同时促进了东山、东风一带面上的普查工作。从1979年进入玲珑金矿区至1990年,冶勘四队、二队共提交了7份地质报告,探明金储量超过50t。

1989年,国家“892”规划,国家黄金管理局与山东地质六队和冶勘二队、四队签订项目承包合同,对台上矿段、东山47号脉和东风207号脉群等深部开展金矿勘查工作。山东地质六队于1992年8月提交了《山东省招远市台上金矿床台上矿段勘探中间地质报告》,探获金资源量超过40t。冶勘二队于1993年6月提交了《山东省招远市玲珑金矿田东风矿床中段中间勘探地质报告》,探获金资源量超过43t。冶勘四队于1993年8月提交了《山东省招远市玲珑金矿田东山矿床47号脉群勘探地质报告》,探获金资源量超过53t。

【体会:从以上三个矿床勘查历史的介绍看,

1.胶东地区的第一个石英型金矿勘探报告,交于1965年,当时也没有提“玲珑式”。

2.除第一个金矿地质勘探报告——玲珑金矿田九曲矿段——是石英脉型金矿,稍早于1969年提交的三山岛(破碎蚀变岩型)金矿勘探报告外,在胶东地区,石英脉金矿与蚀变岩型金矿的地质勘查工作基本上是同步进行的。

3.这也就是说,勘查对象从石英脉转到蚀变岩,并非重大的找矿思路调整,重大的思路调整主要是大型断裂带既导矿、也赋矿和东山西山都有矿。而这种调整实际上是在找矿勘查实践中逐渐形成的,而这些调整对胶东地区的找矿突破极为关键。】

2.找矿突破的关键

(1)破碎带蚀变岩赋矿

焦家和三山岛超巨型金矿床含矿破碎蚀变带大致沿早前寒武纪变质岩与玲珑型花岗岩的接触带展布,也有地段发育于玲珑型花岗岩中。主断裂下盘以黄铁绢英岩化为标志的破碎带蚀变岩是关键找矿标志,破碎带蚀变岩按其破碎蚀变程度形成分带现象,不同蚀变带中赋存不同规模的矿体。断裂主裂面发育灰黑色断层泥(厚1~50cm),以主裂面为界,上盘依次为绢英岩化斜长角闪岩质碎裂岩带、钾化绢英岩化斜长角闪岩带和斜长角闪岩带;下盘依次为黄铁绢英岩或黄铁绢英岩化碎裂岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩及钾化、黄铁绢英岩化花岗岩带,各岩带之间界线为渐变过渡。矿床中矿体集中成群产出,在主断面之下的3层矿化蚀变带中分别产出3个矿体群,黄铁绢英岩(黄铁绢英岩化碎裂岩)带内赋存Ⅰ号矿体群,而且金矿床主矿体多赋存于这一蚀变带中;黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内赋存Ⅱ号矿体群,一般为矿床的次要矿体,也有主矿体赋存于或延伸到这一蚀变带中;黄铁绢英岩化花岗岩带内赋存Ⅲ号矿体群,均为次要矿体。在正常花岗岩中可见稀疏的石英脉型金矿体。在断裂主断面附近,矿体产状与主断面平行,随着远离主断面,逐渐出现斜交主断面和反向倾斜的矿体。3层矿化蚀变带的矿化强度由强变弱,矿化类型表现为稠密浸染状、浸染状-网脉状、网脉状-脉状、脉状变化。

(2)石英脉赋矿

玲珑金矿田的突出找矿标志是石英脉,金矿化产于坚硬、凸出地表的石英脉中。玲珑矿田由700余条大致平行的含金石英脉及含金蚀变岩脉组成,已探求资源储量的矿脉有40余条。含金石英脉及含金蚀变岩脉往往集中分布,构成脉群。如在大开头矿段,长度大于50m的含金石英脉有254条之多,脉体走向40°~80°,倾向北西,倾角50°~90°,个别向南东陡倾,沿走向及延深方向均呈舒缓波状变化。按规模和形态,将含金石英脉分为4类:①稳定厚脉型石英脉。长80~800m,厚2~6m,石英脉稳定而连续,含矿率高,是主要工业矿脉。②稳定薄脉型石英脉。长一般大于80m,厚度小于1m,一般较稳定,但含矿率低,矿体中部有时出现贫矿体。③透镜状石英脉。长一般在40m以内,最大不超过80m,厚一般3~4m,个别达6m以上。小透镜体宽仅0.5m左右,长宽比为20∶1~5∶1,以10∶1居多数,沿走向尖灭迅速。倾向相对稳定,含矿率高,往往是金矿化富集地段。④似透镜状石英脉。透镜体由若干平行的小石英脉组成,其中一条为主脉,两侧有若干条副脉,主脉与副脉在两端汇合。整个透镜体长20~40m,最大60m,宽4~6m,沿走向尖灭迅速,沿倾向往往与厚脉型或薄脉型汇合,含矿率较高。

(二)深部金矿的发现和勘查

1.主要找矿过程

(1)焦家金矿床

20世纪末至21世纪初,为了解决金矿资源危机问题,山东省的地质工作者开始围绕焦家成矿带开展一些探索性的深部找矿工作。1997—1998年,山东地质六队在焦家金矿床深部施工了4个钻孔,在-710~-620m标高之间圈定了4个矿体,矿体长120~360m,厚0.50~5.44m,斜深240~420m,金平均品位1.68×10-6~3.82×10-6,估算金金属资源量2172kg;在招平成矿带上,1988年于台上金矿床深部施工的13ZK187孔,于垂深907.31~946.60m处(标高-760m)见到了真厚度达32.49m、平均金品位5.49×10-6的厚大矿体,在深977.71~1048.02m的孔段内还有4层样长1.50~8.66m、金品位2.23×10-6~3.25×10-6的支矿体。2001—2002年,山东省地矿局部署开展了“山东省焦家成矿带深部大比例尺金矿成矿预测研究”项目,由石玉臣、常乃焕、李爱民、黄太岭、季顺乐、刘长春等负责,圈出了11处深部成矿预测靶区,预测金矿资源总量565t。

(2)三山岛金矿床

2002—2009年,山东黄金集团有限公司三山岛金矿委托山东正元地质资源勘查有限责任公司在三山岛深部开展普查工作,累计施工地表钻及坑内钻48孔,探获新增金资源量12762kg,平均品位2.98×10-6。2007年,全国危机矿山接替资源找矿项目管理办公室批准三山岛金矿实施了“山东省莱州市三山岛金矿接替资源勘查”项目,施工钻探工程12孔,探获新增资源量60436kg,平均品位2.78×10-6。2003年3月—2007年9月,莱州地质矿产勘查有限公司对新立矿区①-1号矿体西延部位【只要矿体没有尖灭,从其完整性角度,就应继续控制】(55~91线)开展了金矿勘探工作,探获金资源量33163kg,平均品位2.96×10-6,矿体平均厚度15.28m。2011年10月—2015年6月,山东黄金地质矿产勘查有限公司在前期详查工作的基础上进一步开展金矿勘探,施工穿脉3278.50m、地表钻孔32469.76m/27孔、坑内钻6557.50m/31孔。至此,新立矿区累计探获工业金资源量141809kg,平均品位3.08×10-6。2008—2013年,山东黄金地质矿产勘查有限公司组织在西岭矿区开展金矿详查,提交金资源量382.58t。

2006年6月,山东省第一地质矿产勘查院(简称“一院”)通过申请在先方式获得了莱州市三山岛北部海域矿区金矿普查探矿权。其后与企业合作开展前期勘查工作,由一院的方长青负责,于2007—2009年开展了部分物探及海域调查工作;2009年5月—2011年6月施工岩芯钻孔8个,其中ZK2806孔揭露金矿体视厚度72.71m,金平均品位7.86×10-6;ZK3206孔揭露金矿体视厚度47.98m,金平均品位2.18×10-6。2012—2014年,山东省第三地质矿产勘查院(简称“三院”)受企业委托,由张军进、丁正江、刘殿浩、张丕建等负责开展海域金矿详查工作,提交了《山东省莱州市三山岛北部海域矿区金矿详查报告》,探获金资源量470.47t,是山东省一次性提交报告探获资源量最大的矿区【充分体现了山东一院的专家们对胶西北地区金矿成矿规律有深刻的理解和认识,并将其运用到了找矿勘查实践中。要知道在海域找矿,显然金异常都是没有的】。

(3)玲珑金矿田

受焦家深部金矿找矿突破的启发,地质工作者将玲珑金矿田的找矿重点转向主要控矿断裂——破头青断裂和蚀变岩型金矿,连续取得了重大突破,相继发现了玲南矿区深部及外围、栾家河矿区、东风矿区、水旺庄矿区和李家庄矿区等多个大型、超大型金矿床,新增金资源量逾500t。

1988年,在台上金矿床施工的13ZK187孔,于垂深907.31~946.60m处(标高-760m)见到了真厚度达32.49m、平均金品位5.49×10-6的厚大矿体;在深977.71~1048.02m的孔段内还有4层样长1.50~8.66m、金品位2.23×10-6~3.25×10-6的支矿体。1997—1998年,山东地质六队以钻探为主要工作手段,对整个台上金矿床深部开展了金矿普查工作,探求表内D+E级金属量166353kg,平均品位6.08×10-6。2000—2002年,山东地质六队对台上金矿床台上矿段深部开展了金矿普查工作,在9~23线-802~-300m标高间,估算(333)类金矿资源量金属量99981kg。

2005—2011年,山东正元地质勘查院对175号脉群深部及36号脉群开展金矿普查工作,之后又对175号脉群深部地段开展金矿详查工作,探获金资源量达35t。2007—2010年,三院对东风矿区171号脉开展深部详查,累计探获金资源量逾158t。2009—2015年,山东地质六队在水旺庄矿区开展详查工作,累计探获金资源量逾170t。2011—2016年,山东地质六队在玲南矿区深部及外围开展金矿详查工作,探获金资源量逾100t。

目前,胶东深部找矿已发现中型及以上金矿40多处,新增金资源储量逾3000t。尤其是,探明莱州市三山岛北部海域(资源量470.47t)、莱州市西岭(资源量382.58t)、莱州市纱岭(资源量309.93t)、莱州市腾家(资源量206t)等4个资源储量>200t的金矿区,形成以三山岛、焦家和玲珑为代表的3个千吨级金矿田,并且在三山岛和焦家地区的多个以往认为独立分布的浅部金矿床向深部连为一体成为同一个矿床,二者资源储量均超过1000t,成为中国仅有的2个千吨级超巨型金矿床,实现了中国金矿找矿的历史性突破。2014年,山东地矿局组织完成的《胶东金矿理论技术创新与深部找矿突破》,获得国家科学技术进步奖二等奖。

2.找矿突破的关键——阶梯式成矿模式

通过焦家、三山岛超巨型金矿床的深部勘探揭示:金矿床受断裂构造控制,沿同一条断裂若干个金矿床集中成带分布;控矿断裂为浅部倾角陡向深部变缓的铲式断裂,而且由浅至深显示陡、缓交替变化的台阶式或坡坪式特点,矿体厚大部位赋存于台阶的平缓部分,在2000m垂向深度以浅出现浅部和深部2个赋矿台阶(或称矿化富集带),二者之间为无矿间隔或弱矿化带;断裂主断面附近矿体平行主断面产出,断裂下盘,逐渐出现斜交主断面和反向倾斜矿体;矿床中矿体成群产出,形成3个矿体群,分别受3层破碎蚀变带控制。矿床和矿体的这种分布规律可以概括为:1条构造带、2个倾斜台阶、2段矿化富集带(第一矿化富集带和第二矿化富集带)、2种产状类型(陡倾和缓倾)、3层矿化蚀变带(黄铁绢英岩化碎裂岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和黄铁绢英岩化花岗岩带)(图3)。通过对赋矿构造、深浅部主矿体对比、矿体产出特点、围岩条件等的深入分析发现,胶西北破碎带蚀变岩型金矿控矿断裂沿倾向出现若干个倾角由陡变缓的变化台阶,金矿体主要沿台阶的平缓部位和陡、缓转折部位富集,构成阶梯式分布模式,浅部金矿体之下还有第二、第三赋矿台阶,这一赋矿规律即为深部金矿阶梯式成矿模式。

在玲珑金矿田的玲南矿区,深部找矿结果揭示,矿体具有明显的分段富集特征,第一、第二矿化富集段矿体斜长均为1000m,弱矿化段或无矿段斜长为700~1000m。据此,在-2200~-2000m标高地段科学预测靶区,经过验证首次在胶东地区发现第三矿化富集段(图5)。各矿化富集段的厚大矿体均赋存于断裂倾角较缓的部位,构成阶梯式成矿模式。

阶梯式成矿模式揭示了矿体分布规律,解决了深部赋矿位置问题,科学解释了断裂陡倾段无矿而缓倾段赋矿的现象,为深部金矿找矿指明了方向。根据阶梯式成矿模式,在多个矿区找矿中摈弃了以往由浅入深、首先在地表圈定矿体的传统做法,确立了越过地表弱矿化段直接施工深部钻孔进行深部找矿的勘查思路,在钻探施工过程中,遵循“边打、边观察、边研究、边施工”的工作程序,大胆探索、顺藤摸瓜,实现了深部找矿突破。

物理化学条件的改变是矿液中的成矿物质沉淀结晶的必要条件,而影响物理化学条件的最重要因素是深度,只有在一定深度下的地球化学和物理化学条件界面附近,矿质方能沉淀成矿,每一种矿床都有其特定的形成深度。低角度断层一方面因倾角小或者呈平缓的波状起伏,与受深度影响的成矿物理化学界面夹角很小,或连续出现或穿插于这种界面附近,有利于矿质的沉淀;另一方面断层上、下盘的地质体在岩性、结构、构造等方面有差异,其物理化学条件也有差异,因此低角度断层与物理化学界面在一定的范围内重叠,甚至低角度断层控制了这种界面,成为成矿最有利的部位。这是低角度断层或断裂缓倾段赋矿的重要原因。构造型式和流体迁移-沉淀方式是断裂阶梯式赋矿的决定机制,由于地质体岩性、结构等的不均匀性,断裂沿走向和倾向往往呈舒缓波状展布,沿倾向倾角的陡、缓交替形成台阶模式。成矿流体沿断裂运移时,断裂陡倾段顶部压力小,流体向上逸散快,不宜沉淀成矿;断裂缓倾段顶部压力大,流体横向逸散慢,宜沉淀成矿。因此,矿体主要赋存于断裂缓倾段,断裂沿倾向的台阶模式造成了金矿的阶梯式分段富集。在靠近断裂主构造面附近,流体受主构造控制,沿构造带扩散、沉淀,形成平行主构造的缓倾矿体;远离主构造带,流体沿花岗岩体的边缘张裂隙运移、沉淀,形成与主构造斜交的陡倾矿体。陡倾矿体和缓倾矿体构成了垂向上的二元结构,相似于块状硫化物矿床的补给带和层状矿。

(三)焦家超巨型金矿床发现的主要哲学思维

1.普遍联系思维

胶东从找石英脉型金矿到找蚀变岩型金矿是普遍联系思维在找矿中的具体体现。普遍联系观认为,世界上的每一个事物或现象都同其他事物或现象相互联系着,没有绝对孤立的东西。地质工作者在分析胶东金矿成矿规律时认为,胶东地区的金矿不会仅产在石英脉型中,只要有合适的成矿空间应当会存在其他类型金矿【体会:赋矿地质体的多样性。在胶东地区还包括隆起区其他位置发育的不同产状的构造裂隙或破碎带;盆地边缘地区发育的层间角砾岩带、迁就不整合面的构造破碎带;南部盆地内部与火山-次火山岩浆活动有关的角砾岩筒、接触带等。一切皆有可能,在正确的成矿控制和成矿规律指导下,大胆设想,小心求证。认准的事坚持下去,必有收获。胶东找矿人做出了绝佳的示范】,因此坚持在能够赋矿的断裂带中找矿,坚持在与控制石英脉的构造配套的高级别构造中找矿。功夫不负有心人,“哲学思维+坚持不懈”最终换来了成功的喜悦——发现了国内最具找矿前景的焦家式金矿新类型。

继焦家金矿床之后,相继发现和评价的新城、马塘、河西、大尹格庄等破碎带蚀变岩型金矿,是就矿找矿的典型案例,新城、马塘和河西金矿是就焦家金矿控矿断裂沿走向延伸找邻近矿的结果,大尹格庄金矿则为就蚀变岩型矿找其他区域的同类型矿的结果。这些找矿发现体现了“没有绝对孤立的东西”的哲学思想,在某一地区发现一个矿床,自然要想到这个矿床不会是孤立存在的,一定会存在相似的地质条件和相似的矿床【体会:“找相似”与“找不同”兼顾——类专属性律与变与不变律的结合运用】。

2.阶梯式发展思维

焦家超巨型金矿床的发现和勘查过程是一个阶梯式推进的过程:在浅部找矿方面,先找到1个矿,再发现其他的矿;在深部找矿方面,先探明浅部矿,再拓展到深部找矿;在找矿效果和理论认识方面,先在焦家式金矿理论的指导下找到了一批浅部矿,再在阶梯式成矿理论指导下探获了一批深部矿。深部金矿的阶梯式成矿模式则是哲学思维与科学认识的有机结合,通过地质研究发现了由浅部至深部金矿体呈不连续的台阶式分布,这是一种地质科学规律,这一规律与自然和社会发展的规律是一致的。阶梯式发展是物质世界运动和人类认识运动的重要形式。阶梯式发展论表明,物质运动和人类的认识过程不是简单的直线上升式的发展,而是从一个台阶上升到另一个台阶的阶梯式发展的。

3.由实践到认识的认识论

胶东地区的找矿经历了实践—认识—再实践—再认识的反复过程。通过早期的浅部找矿实践,提出了破碎带蚀变岩型金矿的新认识,按照这一认识再实践,实现了一轮找矿突破;通过其后的深部找矿实践,提出了阶梯式成矿的新认识,按照这一认识再实践,实现了新一轮找矿突破。

五、矿床基本情况

(一)焦家超巨型金矿床

焦家超巨型金矿床位于胶东半岛西北部莱州市—招远市交界处,距离莱州市区直线距离约28km,行政区划分属莱州市金城镇与朱桥镇,矿区面积约20km2。矿区位于滨海平原,地势平坦,交通便利,村镇密集,民风淳朴,经济较为发达。

矿区位于华北克拉通东南缘胶辽陆块的胶北隆起西北部。矿区地表大部分被第四纪松散沉积物所覆盖,其下伏主要为新太古代胶东变质杂岩(主要有TTG质片麻岩、斜长角闪岩和黑云变粒岩等)和侏罗纪玲珑型花岗岩,其东北部新城一带见有白垩纪郭家岭型花岗岩,基岩中有伟晶岩、细晶岩、石英闪长玢岩、闪长玢岩、辉绿玢岩和煌斑岩等脉岩;附近分布有较多北东走向的断裂和破碎蚀变带,也有近南北走向的断裂。

矿床受焦家断裂控制,焦家断裂在矿区内的控制长度约6.7km,宽80~600m,工程控制最大斜深4040m(256剖面),最大垂深2012m;平面或剖面上呈“S”形延伸,走向15°~325°,总体走向为35°~40°;倾向西—北西,倾角较缓,一般16°~45°,在焦家附近的浅部断裂倾角较陡,为60°~70°,系统勘查工程揭示该断裂倾角具有上陡(60°~70°)下缓(16°~30°)、北陡(60°~80°)南缓(25°~30°)的特点。断裂主裂面附近(主要是下盘)以及沿走向、倾向产状变化部位或“入”字形构造交汇部位都是金矿化有利地段【体会:沿构造走向——线状和近等间距排列;沿构造倾向——台阶/阶梯状和近等间距排列、尖灭再现或侧现、侧伏;不同构造交汇——结点排列。这些规律搞清楚,找矿勘查方向就会很明确】。

20世纪在寺庄、焦家、马塘等地区累计查明400m深度以浅的浅部矿金资源储量超过300t。由于矿床浅部主矿体相互不连接,长期以来一直将浅部矿区作为若干个独立的矿床勘查、开采和研究。2005年以来,山东地质六队等单位在该区500~2200m深度范围内进行了深部金矿勘查,相继发现和探明了寺庄深部、焦家深部、马塘深部和纱岭-前陈等金矿资源,累计探明资源储量超过800t。研究发现,深部和浅部金矿受同一条断裂构造带及其分支断裂控制,沿同一矿化蚀变带分布,主矿体相互连接或平行斜列分布或叠合,实际上构成一个资源储量超过1200t的超巨型金矿床。焦家巨型金矿床共有大小矿体500余个,其中主要矿体3个【也是分散集中律的表现】。

1)纱岭-寺庄深部Ⅰ-1号矿体。矿体主要分布于纱岭—前陈矿段和寺庄深部矿段,向北少量延伸到马塘深部矿段,为与浅部矿体不连接的盲矿体。产于焦家断裂下盘的黄铁绢英岩化碎裂岩带及黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内,局部延伸至黄铁绢英岩化花岗岩带内。该矿体的金资源储量接近400t。其中在纱岭-前陈矿段,矿体位于-2020~-940m标高范围内,最大走向长1920m,最大倾斜长2158m,最大控制垂深930m。矿体呈似层状、大脉状,具分支复合、膨胀狭缩等特点,产状与焦家断裂主裂面基本一致,走向0°~19°,倾向北西西,倾角19°~38°,平均倾角约26°。矿体单工程厚1.16~125.07m,平均15.10m;单工程品位1.00×10-6~11.37×10-6,平均3.09×10-6。

2)马塘深部Ⅱ-1号矿体。矿体主要分布于马塘深部矿段,少量延伸到寺庄深部矿段,为与浅部矿体不连接的盲矿体,赋存于焦家断裂下盘的黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内,局部延入黄铁绢英岩化花岗岩带内。位于-990~-550m标高范围内。矿体最大走向长1240m,平均766m,最大倾斜长670m,平均435m。矿体呈大脉状、脉状分布,走向20°,倾向北西,倾角16°~41°,平均倾角30°。矿体单工程厚1.28~76.72m,平均23.06m;单工程品位1.01×10-6~10.89×10-6,平均3.82×10-6。该矿体金资源储量近90t。

3)马塘-焦家Ⅰ号矿体。矿体分布于马塘矿段、马塘深部矿段、焦家矿段和焦家深部矿段,受焦家断裂下盘的黄铁绢英岩化碎裂岩带控制,局部向下延入黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内。矿体最大走向长1936m,平均870m;最大倾斜长2470m,平均1520m。矿体呈似层状、大脉状。在焦家深部矿段矿体走向30°,倾向北西,倾角在16°~30°间变化;矿体单工程厚0.91~37.82m,平均10.95m,矿体单工程品位1.01×10-6~11.97×10-6,平均3.74×10-6;焦家矿段矿体平均厚度5.50m,平均品位6.18×10-6。由浅部至深部矿体规模变大、连续性变好、厚度变厚、金品位变低。该矿体的金资源储量超过150t。

(二)三山岛超巨型金矿床

三山岛超巨型金矿床位于莱州市北约26km,分为新立、三山岛、三山岛北部海域和西岭4个矿区,行政区划隶属莱州市管辖。面积近35km2。矿区交通便利,当地经济较为发达。

矿床西邻郯庐断裂带,矿床及附近区域大部分被第四系覆盖,其下伏主要为新太古代胶东变质杂岩(主要有TTG质片麻岩、斜长角闪岩和黑云变粒岩等)和侏罗纪玲珑型花岗岩,少量白垩纪郭家岭型花岗岩。脉岩主要为中生代煌斑岩、辉绿玢岩、石英闪长玢岩及闪长玢岩等。

矿床共圈定矿体80余个,累计探明金矿资源量超过1200t,矿体绝大多数赋存于三山岛断裂主裂面以下的黄铁绢英岩中。新立矿区主矿体为Ⅰ-1号矿体,西岭矿区主矿体为Ⅰ-1~Ⅰ-7号矿体,三山岛矿区主矿体为Ⅰ-1~Ⅰ-2号矿体,三山岛北部海域主矿体为Ⅰ-1~Ⅰ-9号矿体。Ⅰ号矿体群全长近8km,最深控制标高-2312m,最大控制斜深超过3km。矿体呈大脉状,局部呈似层状,沿走向及倾向呈舒缓波状展布,常见分支复合、膨胀夹缩现象。矿体产状与主裂面基本一致,走向30°~80°,平均35°,倾向南东,倾角25°~78°,平均倾角40°。

在三山岛北部海域矿区,赋矿标高-1736~-796m,矿体走向35°左右,倾向南东,倾角21°~52°,平均39°;工程控制矿体走向长1446m,倾向最大延深1072m,【1】深部未封闭;矿体厚度最小1.07m,最大101.86m,一般4.08~65.80m,平均30.91m,厚度变化系数78%;单样金品位最高213.32×10-6,最低品位0.05×10-6,平均5.23×10-6,品位变化系数202%。在西岭矿区,赋矿标高-2076~-862m,矿体走向25°~36°,倾向南东,倾角26°~53°;工程控制矿体走向长1718m,倾向延伸最深990m,【2】深部未封闭;矿体厚度最小1.61m,最大97.55m,一般2.40~50.62m,平均21.10m,厚度变化系数123%;单样金品位最高为35.19×10-6,平均4.26×10-6,品位变化系数128%。在三山岛矿区,赋矿标高-1286~-600m,矿体走向12°~37°,倾向南东,倾角37°~52°;工程控制矿体走向长700m,倾向最大延伸800m,【3】深部未封闭;矿体厚度最小1.50m,最大34.48m,一般1.69~13.14m,平均10.23m;矿体平均2.57×10-6。在新立矿区,赋矿标高-2313~-10m,矿体走向17°~89°,倾向南东,倾角30°~65°,由北向南,矿体倾角有逐渐变陡的趋势,由浅至深矿体倾角有逐渐变缓的趋势;工程控制矿体走向长3952m,倾向延伸最深2808m,【4】深部未封闭【体会:这些未封闭,表示还需要进一步控制】;矿体厚度最小0.31m,最大44.29m,一般1.00~9.00m,厚度变化系数81%;单样金品位最高为163.89×10-6,平均3.00×10-6,品位变化系数167%。

(三)玲珑金矿田

玲珑金矿田位于招远市城区东北12~20km的招远市玲珑镇及阜山镇。面积约110km2。矿床位于罗山东南麓,属剥蚀丘陵区,地势起伏较大,坡度陡,沟谷发育,植被广布,交通便利,村镇密集,工农业较发达。

矿区位于招(远)-平(度)断裂带北段。区域内少量出露新太古界胶东岩群,古元古界荆山群、粉子山群等地层。岩浆岩广布,主要包括侏罗纪玲珑型花岗岩、文登型花岗岩和白垩纪郭家岭型花岗岩。矿区内构造主要为断裂构造,规模较大的有破头青断裂、玲珑断裂、九曲蒋家断裂。断裂构造控制了矿区内矿脉的产出,矿脉走向北北东—北东。

破头青断裂为招平断裂的北段,为本区控矿构造之一。西起招远温家,经台上、九曲至龙口市雀山姜家,全长21km,总体走向60°,倾向南东,倾角30°~50°。断裂带宽250~340m,九曲一带最宽达800m,主裂面处发育断层泥。

玲珑金矿田浅部出露的矿脉呈密集的脉群出现,脉群岩性多为黄铁矿石英脉及其两侧的绢英岩化蚀变岩。脉群走向一般在北东35°~70°,倾向以北西为主,但靠近破头青断裂的脉群如47—52号脉群、10号脉群、175号脉群浅部倾向南东(与破头青断裂一致),而深部转向北西倾。各脉群内部及相邻脉群间,矿脉关系错综复杂,穿插、交汇、分支、复合现象明显。主要矿脉群有108号脉群、53~55号脉群、36号脉群、45~51号脉群、9号脉群、47~52号脉群、48~10号脉群、175号脉群。其中108号脉群是主要含金矿脉群,位于矿区的西北部,东起大庄子村西,西至欧家夼村北,主要由108号、98号、107号、71号、95号、96号、97号共7条矿脉组成,108号脉为该脉群的主脉,其他矿脉属支脉,沿走向或倾向最终与108号脉交汇。108号脉地表长约5500m,宽1~8m,呈舒缓波状,走向北东50°~65°,倾向北西,倾角变化总趋势北东端较缓,一般为35°~45°,南西端较陡,一般为55°~71°,倾向上缓下陡,倾角在55°左右,主要由绢英岩化花岗岩和黄铁石英脉组成,其他各脉的特征与108号脉相似。

深部共圈定了430余个金矿体,金资源量超过500t。其中主要矿体有5个。

1)玲南矿区Ⅰ-37号矿体。矿体分布于断裂带下盘紧靠主裂面的黄铁绢英岩化碎裂岩带及黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内。矿体最大走向长843m(标高-900m),最大倾斜长2012m(43号勘探线)。最低见矿工程标高为-1342m,最大埋深1459m(43ZK3)。矿体沿倾向已尖灭,沿走向向两侧均未封闭。矿体呈似层状、大脉状,具分支复合、膨胀夹缩等特点,产状与主裂面基本一致,走向28°~63°,平均走向53°,倾向南东,倾角在25°~51°间变化,平均倾角约38°。单工程矿体厚度1.07~21.66m,平均厚度7.03m,厚度变化系数68.70%,属厚度变化稳定型矿体。单样金品位0.05×10-6~25.87×10-6,平均品位3.45×10-6,品位变化系数为82.44%,属有用组分分布均匀型矿体。

2)栾家河矿区1-1-1号矿体。矿体位于主裂面下盘,呈脉状,走向54°,倾向南东,倾角3.5°~46.7°,平均倾角26.9°。控制矿体走向长度673m,控制矿体延深132~472m,赋存标高-2229~-2024m之间。单工程矿体厚度1.28~48.59m,平均厚度12.64m,厚度变化系数118%,属厚度变化较稳定型矿体;单样金品位1.00×10-6~91.29×10-6,平均品位7.24×10-6,品位变化系数172%,属有用组分分布不均匀型矿体。

3)东风矿区1711号矿体。该矿体为一盲矿体,赋存标高-1550~+80m,矿体埋深最浅120m,最深1700m。矿体总体呈似层状、大脉状分布,沿走向及倾向显舒缓波状。矿体与矿脉产状基本一致,总体走向60°,倾向南东,倾角36.5°~43.5°。矿体控制长2500m,控制斜深510~3100m,单工程矿体厚度0.27~26.06m,平均厚度4.23m,矿体厚度变化系数116%,属厚度变化较稳定矿体;单样金品位1.00×10-6~26.34×10-6,平均品位2.71×10-6,品位变化系数139%,属有用组分分布较均匀型矿体。

4)水旺庄矿区②号矿体。该矿体赋存于主裂面之下400~600m之间的黄铁绢英岩化碎裂岩带及黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内,赋存标高-2173~-851m。矿体呈大脉状,平均走向北东20°,倾向南东,倾角一般15°~35°。矿体最大走向长2560m,最大倾斜深2080m,埋深1349m。单工程矿体厚度1.25~31.49m,平均厚度5.46m,厚度变化系数111.62%,属厚度变化较稳定型矿体;单样金品位1.02×10-6~41.07×10-6,平均品位4.27×10-6,品位变化系数144.60%,属有用组分分布较均匀型矿体。

5)李家庄矿区②号矿体。矿体赋存于破头青断裂主裂面之下400~600m之间,产状与破头青断裂基本相同,总体走向60°,一般55°~65°,倾向南东,倾角12°~47°,平均32°。最大走向长960m,最大倾斜长453m,赋存标高为-1606~-860m,矿头埋深1080m。矿体呈大脉状,单工程矿体厚度1.30~19.14m,平均厚度6.52m,厚度变化系数79.35%,属厚度变化稳定矿体;单样金品位1.09×10-6~10.61×10-6,平均品位3.01×10-6,品位变化系数105.35%,属有用组分分布较均匀型矿体。

六、结束语

胶东焦家和三山岛超巨型金矿床以及玲珑金矿田重大找矿发现和突破,都有其曲折的经历,都是地质工作者智慧和汗水的结晶,都离不开认真负责、开拓创新和坚持实践。找矿的主要启示有:

(一)找大矿要选择矿床集中产出的矿田

地壳中的矿产在空间上分布是不均匀的,往往在某些特定的地质构造区域大量集中产出【分散集中律】。而且矿床具有丛聚性,常常在一定范围内成群产出,构成成矿地质背景、物质成分和成因上相近似的一系列矿床集中分布的矿田。因此,矿床勘查中要由点及面,以正在勘查的矿床为基础,不断扩大找矿范围,将分散的找矿线索和区域联系起来,连片勘查、整装勘查、整体研究,逐渐构建完整的矿田轮廓。以个体找矿为突破口,实现矿田范围的整体找矿突破。焦家超巨型金矿床、三山岛超巨型金矿床和玲珑金矿田都是矿床丛聚性的表现和围绕同一矿田集中连片勘查的成果。在焦家超巨型金矿床找矿中,首先发现了寺庄深部金矿床,然后不断扩大找矿成果,陆续探明了焦家深部(东季—南吕)、马塘深部(朱郭李家)、纱岭和前陈等矿床(段)。

(二)勇于突破固有成矿认识和模式

成矿理论、成矿模式和勘查模型是人们基于实际观测数据对某类矿床特征的高度概括与总结,是实现找矿突破的重要依据。然而,任何成矿理论与找矿方法都与当时所处的历史阶段密切相关,已有的勘查技术常常是在特定的客观条件下针对某种矿床而选定的,方法技术的运用是有条件的,不能无限地推广,需针对不同地质条件制定有效的勘查技术组合【体会:这点很重要。】。建立模型是有益的,有助于指导勘查过程中的信息收集和解释,有助于扩大找矿人员的视野,但也会约束人们的思路,需要在实践过程中不断地完善和发展已有的理论与模型。胶东金矿深部找矿是突破传统认识取得重大找矿成果的典型案例。

20世纪末,由于焦家、寺庄等金矿床后备资源紧张,山东地矿六队在焦家金矿床深部的-710~-620m标高间施工了4个钻孔,没有发现有价值的找矿线索,许多人认为深部找矿前景不好;在寺庄金矿床深部勘查时,初期施工的钻孔见矿效果也不理想,部分地质专家认为该矿床是一个“小、散、贫、薄、浅”的小型矿床,深部不会有矿。山东地质六队项目组人员通过仔细研究地质资料发现,控矿的焦家断裂向深部倾角有变缓的迹象,并且认为断裂倾角的较缓部位有利于成矿。因此,突破前人的认识束缚,大胆实施深部钻探,实现了深部找矿突破,创建了深部金矿阶梯式成矿模式。

玲珑金矿田是玲珑式石英脉型金矿的典型产地,以往找矿的重要标志是抗风化能力强、凸出正地形的石英脉。在找矿实践中,地质工作者提出了“上有石英脉、下有蚀变岩”【体会:在我国的其他金矿区,确有此规律——体式变换(即张性空间的石英脉型和压性空间的蚀变岩型交替出现)——与构造性质和形成的赋矿空间特征有关。】的认识,并且根据这一认识在石英脉型金矿的深部进行了找矿探索,未获得找矿突破。进入21世纪以来,地质工作者打破常规的找矿思维,在沿沟谷负地形分布且被第四系严重覆盖的招平断裂北段(破头青断裂和九曲断裂)及其深部开展找矿实践,连续探明了多处资源量过百吨的超大型蚀变岩型金矿床,改变了该矿田的矿床类型格局。深部找矿实践证明,玲珑金矿田中蚀变型金矿与石英脉型金矿共存【体会:实质上也是由构造性质和其形成的赋矿空间特征决定的——既可在同一条构造不同部位出现(如中部石英脉,两侧或一侧蚀变岩;或这段石英脉,那段蚀变岩;或上部石英脉,下部蚀变岩等),也可在相似标高的不同构造中出现】前者主要赋存于破头青和九曲断裂中,后者则产于主断裂下盘的次级断裂裂隙带中。二者在平面上的分布规律,从构造角度分析应当是“上有蚀变岩(主断裂带中)、下有石英脉(主断裂下盘)”。通过对比发现,蚀变岩型金矿的矿体规模大、产状缓,金品位低,金矿物的形态简单、粒度细。在地球化学方面,蚀变岩型矿石中重硫含量较高,流体包裹体的盐度较小,其氢、氧同位素组成表现为混合水特征;而石英脉型金矿主要显示以岩浆水为特征,指示蚀变岩型金矿成矿深度浅于石英脉型金矿【体会:这一点需要谨慎对待。石英脉主要是由以岩浆水为主体的含矿热液充填结晶形成,自然更加体现出单一岩浆水的特征;而蚀变岩则是岩浆水对破碎岩石的交代蚀变形成,可能交代蚀变过程中混入了更多其他来源的水,因而体现出混合水特征。其本身不应是成矿深浅的标志。胶东金矿床找矿的事实也表明,蚀变岩型金矿要比石英脉型形成的深度要深得多】。深部找矿建立的矿床类型分布模式颠覆了以往浅部找矿的相关模式。

(三)建立和采用客观有效的勘查模型或找矿方法组合

矿产勘查有巨大的风险和不确定性,由于勘查对象复杂多变,而且大型-超大型矿床的形成需要特殊的成矿环境或成矿作用,即使在地质条件相似、勘查程度相同的地区,矿床的特征和规模亦可能相差悬殊。因此,因地制宜地确定勘查模式和找矿方法组合是找矿成功的关键因素。矿产勘查的基本准则是:地质理论为指导,技术方法为保障,工程验证为准绳,高强度投入为支撑。胶东浅部金矿找矿的突破得益于发现了焦家式破碎带蚀变岩型金矿类型及建立的断裂赋矿模式,激电方法在找矿中发挥了较好作用。胶东深部找矿的突破则与阶梯式成矿模式和相应的勘查模型密切相关,可控源大地电磁测量在深部找矿中有较好效果。

(四)要进行大量细致的野外地质观察

矿产勘查是实践性很强的工作,所有理论、模型、准则,必须接受找矿成效的检验。找矿工作要经历由浅入深的过程,即从露头、老硐或铁帽等地表标志入手,先发现浅部矿,然后再借助物探、钻探手段和地质、地球化学资料对深部成矿条件进行分析,逐步向深部发展。富有想象力的系统地质填图和大量野外地质观察是找矿的极重要手段,地质观测是最原始和最基础的获取地质信息的手段【体会:这个太重要了。说白了,就是少搞那些虚头巴脑、天花乱坠、花样翻新的高大上的东西】,然而却是一切成矿理论得以形成和发展的基础,也是一切地球物理和地球化学技术得以应用的基础。地质人员要弘扬以献身地质事业为荣、以艰苦奋斗为荣、以找矿立功为荣的“三光荣”精神和特别能吃苦、特别能忍耐、特别能战斗、特别能奉献的“四特别”精神,不畏艰辛,扎扎实实地做好野外工作。矿床发现往往属于长期奋斗在野外第一线的地质人员,坚持长期的野外实践是找矿成功的必要条件。胶东的金矿就是找矿人员坚持不懈、锲而不舍、专心入迷、用心找矿发现的。找矿工作需要耐心,需要坚忍不拔、艰苦而富有成效的工作,才能达到顶点。

【学习总结:

1.胶东,特别是其西北部核心地区作为我国最大的金矿集中区,必有其特殊的地质背景和成矿地质环境。但从其地质特征看,又是相对简单的地区(三套地层、三套岩体、三条构造)。其特殊性具体表现在哪里,虽然研究很多,但目前并未形成统一的认识。从成矿角度看,有几点是肯定的:一是相对稳定的成矿地质环境——它保证了成矿作用过程在成矿期内的持续稳定进行和成矿产物在成矿后未受到显著改变;二是有丰富的成矿物质(包括矿质和热液等)来源——它保证了成矿物质巨量聚集和不断的供给;三是至少一期强烈、涉及区域较大且持续的成矿作用——它保证了矿床(体)最终的成型;四是规模较大、总体稳定、连通性好的“聚运储”空间;五是上述各因素在时空域内得到了绝佳的耦合。从深部,特别是壳幔相互作用的角度去解析这一特殊背景是重点研究方向。

2.胶东地区金矿的勘查突破, 是金属矿床成矿基本控制、基本规律自觉和不自觉在找矿勘查实践中运用的典型实例。从前的解析可以看出,几乎每一项基本控制、每一条基本规律都在本区不同层次都有具体的表现。基于胶东地区金成矿规律和找矿经验的总结,不仅对于本区,对于其他地区的找矿勘查工作都弥足珍贵。建议每个矿山、每个矿床的地质师对照相关规律逐条比较分析、认真细致梳理,并指导深边部和外围找矿勘查工作。

3.主断裂面下盘黄铁绢英化破碎蚀变带控矿赋矿和各种形(样)式的排列组合规律,是确定找矿位置、选择找矿方法、部署找矿工作的关键。其前提是想办法搞清楚相关构造的基本特征和活动性质,准确分析其平面和垂向上的波状起伏、产状变化等具体细节,这是胶东地区金矿找矿勘查工作的重中之重,即构造问题。从找矿勘查角度,其他方面只需做一些辅助性和验证性工作。

4.只有控矿构造的相关问题搞清楚了,结合有关规律的对应分析,一旦确定了目标区,就是大胆设计和不断优化钻探工程施工了。无论是在浅部,还是在深部,胶东地区的金矿找矿都还有很大的潜力。】

THE END