山東萊蕪—淄博地區(qū)中生代雪野序列巖體成巖成礦機(jī)制

劉書鋒，邵艷琴，劉鑫冉，孫思涵，鄭德超，宋 波，李曉波

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250100；2.山東省地礦工程集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250014；3.山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250103；4.山東正元地質(zhì)資源勘查有限責(zé)任公司，山東 淄博 255035)

0 引 言

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置簡圖(據(jù)張增奇等，2014 修編)1-一級單元界線；2-二級單元界線；3-三級單元界線；4-四級單元界線；5-五級單元界線；6-斷裂及推測斷裂;7-不整合界線；8-單元代號；9-研究區(qū)范圍F1-連云港—泗陽—嘉山斷裂；F2-五蓮斷裂；F3-牟平—即墨斷裂；F4-昌邑—大店斷裂；F5-安丘—莒縣斷裂；F6-鄌郚—葛溝斷裂；F7-齊河—廣饒斷裂；F8-聊城—蘭考斷裂Fig. 1 Simplified map showing the geotectonic location of the study area (modified from Zhang et al.,2014)

1 斷裂特征

山東萊蕪—淄博地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，不僅控制了巖體、地層和礦產(chǎn)的分布，而且將該區(qū)分割成凸起與凹陷相間分布的構(gòu)造格局(圖1)，主要劃分為NE、SN、NW向(包括NNW向)3組斷裂(圖2)。

圖2 山東萊蕪—淄博地區(qū)構(gòu)造略圖(據(jù)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊，2018 修編)1-上五井?dāng)嗔眩?-淄河斷裂；3-金山—姚家峪斷裂；4-船廠—五色崖斷裂；5-文祖斷裂；6-長清斷裂；7-曹縣斷裂；8-巨野斷裂；9-肥城斷裂；10-嘉祥斷裂；11-孫氏店斷裂；12-嶧山斷裂；13-塔子—石門官莊斷裂；14-銅冶店—孫祖斷裂；15-泰山—孝義斷裂；16-汶上—泗水?dāng)嗔眩?7-鄆城斷裂；18-菏澤斷裂；19-鳧山斷裂；20-單縣斷裂；21-尼山斷裂；22-獨角山斷裂；23-韓旺斷裂；24-九山斷裂；25-夏蔚斷裂；26-蒙山斷裂；27-長龍斷裂；28-鹿野斷裂(銅冶店—孫祖斷裂)；29-斷裂性質(zhì)；30-稀土礦；31-磷礦Fig. 2 Structural sketch of Laiwu-Zibo area,Shandong Province(modified from the Fifth Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology &Mineral Resources,2018)

圖3 文祖斷裂素描圖(萊蕪鹿野北)(據(jù)山東省地質(zhì)調(diào)查院，2014)1-寒武系朱砂洞組；2-寒武系饅頭組；3-硅化及銅礦化；4-產(chǎn)狀；5-斷裂；6-斷裂破碎帶Fig. 3 Sketch of Wenzu fault (North Luye,Laiwu)(after Shandong Institute of Geological Survey,2014)

1.1 NW、NNW向斷裂

NNW向斷裂為該區(qū)規(guī)模較大、變形強(qiáng)烈的主干構(gòu)造之一，延伸遠(yuǎn)，走向穩(wěn)定，斷層南端常與NW向斷裂復(fù)合，對該區(qū)構(gòu)造格局影響較大。沿斷裂有白堊紀(jì)巖漿侵入，古近紀(jì)仍在活動。規(guī)模較大者主要有文祖斷裂、銅冶店—孫祖斷裂、船廠—五色崖斷裂。該組斷裂早期為強(qiáng)烈的張性活動，后期為左行壓扭性構(gòu)造運(yùn)動。

1.1.1 文祖斷裂 北起水寨鎮(zhèn)以北，向南經(jīng)文祖、上游等地，在雪野與銅冶店—孫祖斷裂(鹿野斷裂)會合(劉書鋒等，2021)。北端與齊河—廣饒斷裂相交，被新近系巴漏河組及第四系覆蓋，總長度>50 km，寬50～200 m。該斷裂總體走向330°～350°，傾向SWW，傾角75°～80°，由2～4條斷裂破碎帶組成，具張性斷落活動特征；斷裂兩盤的壓性劈理、牽引褶皺和兩翼緊閉小揉皺等伴生與派生次級構(gòu)造較為發(fā)育，劈理化帶產(chǎn)狀與主干斷面產(chǎn)狀基本保持一致(圖3)。

平面上，根據(jù)鄰斷裂劈理及褶皺樞紐與主斷面關(guān)系和地質(zhì)體的錯動情況，判斷主干斷裂具有左行扭動特征。在斷面橫剖面上，斷裂兩盤的牽引褶曲以及由次級壓扭性小斷裂組成的剖面“入”字形構(gòu)造指示斷裂西盤(上盤)由西向東向上逆沖(圖4)，發(fā)育的水平擦線亦佐證了該斷裂的水平走滑運(yùn)動。沿斷裂帶局部有閃長巖脈充填，晚白堊世形成的碳酸巖脈、云母巖脈與斷裂走向一致。

綜上，該斷裂早期以張性斷落活動為主，晚期以左行走滑兼具壓扭特征；中新世以后活動不太明顯。該斷裂帶后期的左行扭動造成斷裂兩盤寒武—奧陶系的左行錯移達(dá)4.5 km。

1.1.2 船廠—五色崖斷裂 北起馬家峪以北，向南經(jīng)甘泉莊—東張莊—北欒宮—東富榮，走向330°～350°，傾向SWW，傾角75°～80°，其兩側(cè)伴生一系列與其平行的次級小斷裂(圖5)。組成該斷裂系的每條斷裂帶寬50～200 m不等，局部發(fā)育褐鐵礦化石英脈、碳酸巖脈等。顯微構(gòu)造分析表明，構(gòu)造巖為脆性碎裂作用形成的張性角礫巖，說明該斷裂在其變形早期曾發(fā)生強(qiáng)烈的張性構(gòu)造活動。在平面上，根據(jù)斷裂帶內(nèi)派生的鄰斷裂劈理及與主斷面斜交的小褶皺樞紐等，可判定該斷裂帶后期曾發(fā)生過EW向壓性構(gòu)造運(yùn)動，兼具左行扭動。

1.1.3 銅冶店—孫祖斷裂 北起章丘垛莊，經(jīng)鹿野、蓮?fù)碌鹊?，南至沂南孫祖，走向320°，傾向SW，斷裂面產(chǎn)狀230°∠80°(劉書鋒，2019a)。該斷裂規(guī)模巨大，總體分6段，該區(qū)屬銅冶店—孫祖斷裂垛莊—鹿野段和鹿野—前孤山段(劉書鋒，2019a)。為凸起與凹陷的分界斷裂，對該區(qū)侵入體和礦產(chǎn)分布起明顯控制作用。

圖4 文祖斷裂聯(lián)合剖面(北段)(據(jù)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所，1999)(a) 文祖以北；(b) 三德范南東；(c) 水龍洞以西(遠(yuǎn)觀)；(d) 水龍洞以西(近觀)1-灰?guī)r；2-白云巖；3-砂巖；4-長石砂巖；5-泥巖；6-石炭—二疊系月門溝群太原組；7-奧陶系馬家溝群八陡組；8-奧陶系馬家溝群閣莊組；9-奧陶系馬家溝群五陽山組；10-奧陶系馬家溝群土峪組；11-奧陶系馬家溝群北庵莊組；12-奧陶系馬家溝群三山子組a段；13-寒武—奧陶系馬家溝群炒米店組；14-斷裂；15-產(chǎn)狀；16-石英脈；17-硅化蝕變；18-斷裂破碎帶Fig. 4 Joint section of Wenzu fault (north section) (after the Institute of Regional Geological Survey,China University of Geosciences (Beijing),1999)(a) North of Wenzu;(b) Southeast of Sandefan;(c) West of Shuilongdong (distant view);(d) West of Shuilongdong (close view)

圖5 白泉莊—五色崖斷裂素描圖(章丘橫溝東)(據(jù)山東省地質(zhì)調(diào)查院，2014)1-奧陶系馬家溝群北庵莊組石灰?guī)r段；2-奧陶系馬家溝群五陽山組石灰?guī)r段；3-奧陶系馬家溝群閣莊組白云巖段；4-產(chǎn)狀；5-斷裂；6-斷裂破碎帶Fig. 5 Sketch of Baiquanzhuang-Wuseya fault (East Henggou,Zhangqiu) (after Shandong Institute of Geological Survey,2014)

圖6 銅冶店—孫祖斷裂主斷面剖面素描(萊蕪銅山南)(據(jù)山東省地質(zhì)調(diào)查院，2014)1-碎斑巖；2-碎裂巖；3-碎裂巖化花崗巖；4-碎斑巖及斷層泥；5-擦痕及階步；6-節(jié)理①碎裂巖化花崗巖帶；②碎裂巖帶；③碎斑巖及斷層泥帶；④碎裂巖帶；⑤碎裂巖化花崗巖帶；⑥密集節(jié)理帶Fig. 6 Sketch of main section of Tongyedian-Sunzu fault (South Tongshan,Laiwu)(after Shandong Institute of Geological Survey,2014)

該斷裂帶由2～4條斷裂破碎帶組成，帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖呈棱角-次棱角狀，鈣質(zhì)膠結(jié)，巖性復(fù)雜，具張性斷裂活動特征；斷裂兩盤的壓性劈理、牽引褶皺和兩翼緊閉小揉皺等伴生、派生次級構(gòu)造較為發(fā)育，劈理化帶產(chǎn)狀與主干斷面產(chǎn)狀基本保持一致(圖6)。早白堊世之前，在區(qū)域性壓扭-扭性應(yīng)力場作用下，銅冶店—孫祖斷裂帶形成NW向構(gòu)造帶；晚白堊世—古近紀(jì)漸新世轉(zhuǎn)為張性斷裂活動，沿斷裂帶侵入早白堊紀(jì)侵入巖體和云母碳酸巖脈(雪野南斷裂附近)等，在凹陷盆地沉積了白堊系及古近系；古近紀(jì)末期，在近EW向擠壓應(yīng)力作用下，該斷裂被近EW向張性斷裂切割；中新世以后，在左行壓扭機(jī)制作用下，構(gòu)造格局重新調(diào)整，切過EW向斷裂，亦使不同斷裂相互連接。

1.2 SN向斷裂

金山—姚家峪斷裂北起周村西側(cè)，向南經(jīng)磁村、和莊等地，與NW向斷裂會合。該斷裂為區(qū)域性主干斷裂帶，NW向延伸，長度>50 km，東西寬1～2 km，由一系列長度不等的NW向次級斷裂相互平行排列構(gòu)成。斷裂帶總體產(chǎn)狀為斷層面東傾，傾角陡立，一般為60°～85°(圖7)；斷裂帶在平面及剖面上均呈齒狀，顯示了張性追蹤的特征，局部地段伴有重晶石脈、閃長玢巖脈、輝長玢巖脈和碳酸巖脈等侵入(劉書鋒等，2021)。在張性碳酸鹽巖角礫巖中發(fā)育壓溶流劈理構(gòu)造，微劈理切過早期張性構(gòu)造角礫巖，反映張性角礫形成后又經(jīng)歷了壓扭作用，說明該斷裂帶經(jīng)歷了先張扭后壓扭的力學(xué)機(jī)制轉(zhuǎn)換過程。

圖7 金山—姚家峪斷裂剖面素描(博山大峪口)(據(jù)山東省地質(zhì)調(diào)查院，2003)1-奧陶系馬家溝群三山子組a段含燧石結(jié)核白云巖；2-奧陶系馬家溝群東黃山組泥質(zhì)白云巖；3-奧陶系馬家溝群北庵莊組石灰?guī)rA-方解石雁列脈；B-擠壓帶中的S-C劈理；C-張性構(gòu)造角礫巖Fig. 7 Sketch of Jinshan-Yaojiayu fault (Dayukou,Boshan)(after Shandong Institute of Geological Survey,2003)

圖8 五井?dāng)嗔阉孛鑸D(臨朐嵩山西)(據(jù)山東省地質(zhì)調(diào)查院，2003)1-頁巖；2-灰?guī)r；3-白云巖；4-斷裂破碎帶；5-斷裂；6-奧陶系馬家溝群；7-寒武—奧陶系馬家溝群三山子組a段；8-寒武—奧陶系馬家溝群炒米店組Fig. 8 Sketch of Wujing fault (West Songshan,Linqu)(after Shandong Institute of Geological Survey,2003)

圖9 葫蘆臺斷層聯(lián)合剖面圖(據(jù)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊，1981)1-灰?guī)r；2-泥質(zhì)白云巖；3-奧陶系馬家溝群五陽山組；4-奧陶系馬家溝群土峪組；5-奧陶系馬家溝群北庵莊組；6-斷裂；7-產(chǎn)狀Fig. 9 Joint section of Hulutai fault(after the First Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology &Mineral Resources,1981)

1.3 NE向斷裂

1.3.1 五井?dāng)嗔?為魯中地區(qū)大型斷裂構(gòu)造之一，對該區(qū)的構(gòu)造格局、巖漿活動、礦產(chǎn)分布以及中-新生代盆地的形成及發(fā)展起明顯控制作用。該斷裂帶地表出露北起臨朐縣城北，南至新泰龍廷，出露總長約80 km，寬約1 km，走向25°～30°，傾向SE，局部傾向NW，傾角60°～80°(圖8)。見牽引褶皺，局部見構(gòu)造角礫巖以及擦痕等構(gòu)造。

該斷裂帶的活動具多期性，每期性質(zhì)不同，活動期次大致可分為左行走滑(三疊紀(jì)晚期)—壓性(侏羅紀(jì))—張性(白堊紀(jì)—早始新世)—壓性(始新—漸新世)—左行張性(中新—早更新世)—右行壓扭(中更新世—現(xiàn)代)6期。

1.3.2 淄河斷裂 大致沿山東淄博淄河河谷蜿蜒展布，東盤為寒武系及下奧陶統(tǒng)，西側(cè)主要為中奧陶統(tǒng)，常有輝綠巖脈侵入，太河一帶發(fā)育有較大面積的中基性-中偏堿性侵入雜巖，斷裂帶附近碳酸巖脈、煌斑巖脈發(fā)育廣泛，構(gòu)成了一條復(fù)雜的構(gòu)造巖漿巖帶(劉書鋒，2019b)。

淄河斷裂帶形成時代較早，活動時間較長。在侏羅紀(jì)，區(qū)域性的剪切力形成較平直的構(gòu)造薄弱帶；白堊—古近紀(jì)顯示張性(圖9)、張扭性，斷面呈舒緩波狀，控制白堊紀(jì)碳酸巖脈、閃長巖等侵入巖分布；新近紀(jì)以后轉(zhuǎn)為壓扭性，沿斷裂侵入的巖漿巖亦遭受斷裂破壞。

1.4 斷裂形成機(jī)制及活動序列

根據(jù)斷裂與地質(zhì)體以及斷裂之間的相互切割關(guān)系，區(qū)內(nèi)斷裂一般具多期活動性，在不同地質(zhì)時期，活動性質(zhì)不盡相同。

1.4.1 NW、NE向斷裂 具共軛斷裂特征，形成時間早，活動周期長，棋盤狀構(gòu)造,二者控制了基巖露頭區(qū)的總體構(gòu)造格局。在侏羅紀(jì)，區(qū)域性擠壓應(yīng)力形成一系列NW、NE向的壓扭性破裂面；在白堊紀(jì)—古近紀(jì)漸新世，以張性或張扭性活動為主，形成中-新生代斷陷盆地，控制了白堊系和古近系沉積，同時沿斷裂侵入了早白堊世中酸性-中性-偏堿性侵入巖體；古近紀(jì)早期，被近EW向張性斷裂切割；中新世以后，以左行壓扭活動為主，切割近EW向張性斷裂，在NE向斷裂中形成壓性結(jié)構(gòu)面，此次左行壓扭機(jī)制不但造成EW向斷裂走向不連續(xù)，而且因構(gòu)造應(yīng)力調(diào)整，部分鄰近斷裂相互連通，導(dǎo)致NW向與NNW向斷裂復(fù)合。

1.4.2 SN、NNW向斷裂 形成年代稍晚于上述斷裂，對早白堊世侵入巖脈的展布起明顯控制作用。白堊—古近紀(jì)以張性或張扭性活動為主；白堊紀(jì)末或古近紀(jì)初期被近NS向張性斷裂切割；新近紀(jì)中新世之后以左行壓扭活動為主，切割近NS向斷裂，張性結(jié)構(gòu)面演化為壓扭性結(jié)構(gòu)面。

2 巖體地質(zhì)特征

2.1 腰關(guān)蛭石化云母巖

主要分布于萊蕪腰關(guān)、雪野、淄博石馬等地，巖體多為脈狀、層狀成群產(chǎn)出，走向多為NW向，傾向NE，傾角一般在10°～30°之間。脈體長幾百至數(shù)千米，寬1～5 m，多侵入于傲徠山序列二長花崗巖和寒武—奧陶系灰?guī)r中。巖石呈灰綠-灰黑色，礦物組分(表1)主要為蛭石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%～70%，最高可達(dá)95%，黑云母大部分蛭石化，磷灰石有被碳酸鹽礦物交代現(xiàn)象。

2.2 鹿野碳酸巖

主要分布于萊蕪胡家莊—東峪、章丘垛莊，以及淄博博山區(qū)八陡(圖10a、b)、淄川區(qū)太河鄉(xiāng)陽泉村一帶，多呈脈狀、層狀產(chǎn)出，多為NW、EW走向，產(chǎn)狀較平緩，傾角5°～15°，長800～1 100 m，寬0.5～1.0 m，多侵入于寒武—奧陶系中(圖10c)。

表1 萊蕪—淄博地區(qū)中生代燕山晚期腰關(guān)單元云母巖脈礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對比Table 1 Comparison of mineral mass fraction of mica veins in Yaoguan Unit of Late Yanshanian period in the Mesozoic Era,Laiwu-Zibo area

表2 萊蕪—淄博地區(qū)中生代燕山晚期鹿野單元碳酸巖脈礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對比Table 2 Comparison of mineral mass fraction of carbonatite veins in Luye Unit of Late Yanshanian period in the Mesozoic Era,Laiwu-Zibo area

圖10 淄博碳酸巖脈野外照片F(xiàn)ig.10 Field photos of carbonatite vein,Zibo (a) Granite breccia in carbonatite vein;(b) Limestone breccia in carbonatite vein;(c) Contact relationship between carbonatite vein and the overlying limestone

巖石呈灰白、紅棕色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分(表2)主要為方解石，少量白云石，為碳酸巖脈的主要礦物成分。其中，方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%～80%，最高>95%，自形粒狀，粒徑一般為0.1～1.5 mm，等軸狀，無色，具閃突起及雙晶；白云石為自形粒狀，橫斷面為菱形。碳酸鹽礦物中有磷灰石及磁鐵礦等礦物的包裹體；石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1.0%左右，局部有集中現(xiàn)象，達(dá)20%～30%；磷灰石粒徑一般為0.01～0.10 mm，部分被碳酸鹽交代。

2.3 巖體巖石類型、成因及就位機(jī)制

2.3.1 巖石類型 萊蕪—淄博地區(qū)中生代燕山晚期雪野序列侵入體巖石類型主要為蛭石化云母巖、碳酸巖，屬超基性碳酸巖系列。腰關(guān)巖體化學(xué)成分(表3)顯示，w(SiO2)為3.89%～20.47%，w(K2O+Na2O)為0.020%～3.28%，w(P2O5)為3.00%～4.30%。巖石普遍含稀土元素，∑REE最高值在2 390～5 427 g/t之間，稀土元素主要為La、Ce、Pr、Nd、Y等，∑LREE/∑HREE為22.43～55.94，輕重稀土分餾程度高；δEu為0.76～1.18，具弱正Eu異常(圖11)。

表3 萊蕪—淄博地區(qū)中生代燕山晚期碳酸巖脈和云母巖脈主要化學(xué)成分及特征參數(shù)Table 3 Main chemical constituents and characteristic parameters of carbonate veins and mica veins of Late Yanshanian period in Laiwu-Zibo area

圖11 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖(據(jù)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，1995；山東省地質(zhì)調(diào)查院，2003；中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，2017；山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊，2018)1-碳酸巖(萊蕪鹿野)；2-碳酸巖(萊蕪胡家莊)；3-碳酸巖(淄博陽泉村)；4-碳酸云母巖(淄博石馬)；5-蛭石化云母巖(萊蕪腰關(guān))Fig. 11 Chondrite-normalized distribution pattern of rare earth elements(after the First Institute of Geology and Mineral Resources Exploration of Shandong Province,1995;Shandong Institute of Geological Survey,2003;Shandong Zhengyuan Geological Exploration Institute of China metallurgical Geology Bureau,2017;The Fifth Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology &Mineral Resources,2018)

2.3.2 成因及就位機(jī)制 雪野序列巖體巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征指示原始巖漿來源于上地幔，屬幔源結(jié)晶型侵入巖，巖體的產(chǎn)狀特征指示就位機(jī)制為巖墻擴(kuò)張侵位機(jī)制。

2.3.3 侵入體形成年代 (1)萊蕪胡家莊稀土礦穩(wěn)定同位素測試。硫化物來源單一，為地殼中富34S的沉積物及大氣降水下滲循環(huán)之地下熱水(表4)。δ18O值在20.78‰～22.09‰之間(表5)，平均值為21.48‰，極差為1.31‰，此結(jié)果比圍巖地層中的方解石(23.3‰～24.9‰)略低，C同位素充分確定了碳酸巖具幔源特征。因此，方解石礦物經(jīng)后期改造為次生礦物,是成礦熱液與圍巖進(jìn)行水巖反應(yīng)混合后的結(jié)果。

表4 萊蕪胡家莊稀土礦S 同位素組成Table 4 S isotope composition of rare earth ore in Hujiazhuang,Laiwu

表5 萊蕪胡家莊稀土礦C、O同位素組成Table 5 C and O isotope composition of rare earth ore in Hujiazhuang,Laiwu

(2)萊蕪胡家莊稀土礦流體包裹體測試。包裹體長徑皆<10 μm，測溫片鏡下可見次生包裹體呈線形分布，原生包裹體多呈獨立散點分布(圖12)，局部見與碳酸鹽礦物生長邊界協(xié)調(diào)。此次測試的包裹體均為原生包裹體，類型皆為氣液兩相包裹體(劉敬杰等，2019)，于120、160、180 ℃形成3個峰值。

圖12 萊蕪胡家莊包裹體鏡下照片及特征(據(jù)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊，2018)V-氣相，L-液相Fig. 12 Microscopic photos and characteristics of Hujiazhuang inclusion in Laiwu (after the Fifth Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology &Mineral Resources,2018) V-gas phase;L-liquid phase

沸騰體系(相分離體系)流體包裹體的捕獲溫度高于其均一溫度，由等容線圖可確定萊蕪胡家莊碳酸巖流體之溫壓特征(圖13)。使用等容線相交法推測所測流體捕獲溫度為190～230 ℃、捕獲壓力為30～95 MPa(劉敬杰等，2019)，靜水壓對應(yīng)深度為3.0～9.5 km，靜巖壓對應(yīng)深度為1.2～3.8 km?？梢姡R蕪胡家莊稀土礦所處深度為靜水壓—靜巖壓過渡階段，成巖、成礦深度為3.0～3.8 km，屬幔源成因。

圖13 萊蕪胡家莊流體包裹體等容線圖(據(jù)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊，2018)Fig. 13 Isochore diagram of fluid inclusions in Hujiazhuang,Laiwu (after the Fifth Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology &Mineral Resources,2018)

萊蕪雪野、淄博東石馬、淄博八陡地區(qū)鹿野單元碳酸巖體的同位素年齡分別為(122.94±0.70)Ma、(134.94±1.80)Ma、(132.96±0.75)Ma，在萊蕪茶葉村附近蛭石化含磷灰石云母巖中取磷灰石單礦物，繪制U-Pb同位素諧和曲線(圖14)，萊蕪地區(qū)鹿野巖體切割燕山期煌斑巖脈，侵入年代為中生代白堊紀(jì)燕山晚期。

圖14 萊蕪腰關(guān)單元鋯石U-Pb諧和曲線圖(據(jù)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所，1999)Fig. 14 Zircon U-Pb concordia diagram of Yaoguan Unit,Laiwu(after the Institute of Regional Geological Survey,China University of Geosciences (Beijing),1999)

3 中生代多期脈巖的成礦特征

在銅冶店—孫祖斷裂帶(劉書鋒，2019a)、白泉莊—五色崖斷裂、金山—姚家峪斷裂和淄河斷裂帶(劉書鋒，2019b)的寒武—奧陶系層間滑動帶及中酸性侵入巖(二長花崗巖等)的構(gòu)造裂隙和破碎帶中，巖漿期后熱液促成中-低溫?zé)嵋盒偷V脈，如含磷云母巖脈、含磷碳酸巖脈、含稀土碳酸巖脈等，雖規(guī)模較小，但分布較廣，可作為“就礦找礦”的一條重要線索。

3.1 與蛭石化含磷云母巖、碳酸巖脈有關(guān)的磷礦

該類型磷礦主要分布于淄河斷裂帶(劉書鋒，2019b)以西—萊蕪盆地北側(cè)的泰山凸起區(qū)，產(chǎn)于中生界雪野序列蛭石化含磷云母巖和碳酸巖脈中，均屬巖漿巖型成因(羅益清，1991；楊合群，2020)。成礦母巖有蛭石化輝石黑云母巖和碳酸鹽巖，侵入寒武—奧陶系或下元古界二長花崗巖中，受斷裂構(gòu)造和地層層間裂隙控制。

3.1.1 蛭石化輝石黑云母巖中的磷礦 該礦床之母巖為含磷輝石黑云母巖，屬偏堿性超基性巖(倪守斌等，1995)，因在雪野發(fā)現(xiàn)最早，故在山東被稱為“雪野式磷礦”。主要分布于萊蕪北部及章丘普集、垛莊，形成了萊蕪雪野磷礦、萊蕪腰關(guān)磷礦、萊蕪狂山磷礦、章丘普集磷礦、章丘垛莊磷礦等。該類型礦體產(chǎn)于傲徠山序列二長花崗巖的構(gòu)造裂隙中，個別為奧陶系、寒武系碳酸鹽巖和饅頭組下頁巖段紫紅色頁巖，或二疊系紫紅色砂頁巖?！把┮笆搅椎V”可分為蛭石化含磷輝石黑云母巖型與碳酸鹽化蛭石化含磷黑云母巖型。①蛭石化含磷輝石黑云母巖型，圍巖主要為二長花崗巖，個別為饅頭組下頁巖段紫紅色頁巖或二疊系紫紅色砂頁巖。礦石普遍含有蛭石，個別礦體蛭石磷片直徑大，因次生碳酸鹽化較弱，故選礦性能良好，萊蕪北部及章丘普集抬頭等地磷礦屬之。②碳酸鹽化蛭石化含磷黑云母巖型，礦體圍巖為奧陶系、寒武系碳酸鹽巖，蛭石含量較多，磷片直徑較小，多<1 mm，礦體次生碳酸鹽化強(qiáng)烈，礦石含大量碳酸鹽礦物，章丘垛莊等地磷礦屬之。“雪野式磷礦”含有大量蛭石，礦石中蛭石質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為40%～70%，高者可達(dá)90%。

圖15 萊蕪腰關(guān)地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)隊，1995修編)1-第四系；2-白堊系雪野序列腰關(guān)單元斑狀蛭石化含磷灰石云母巖；3-上太古界傲徠山序列松山單元中粒二長花崗巖；4-上太古界傲徠山序列邱子峪單元巨斑狀細(xì)粒含黑云二長花崗巖；5-上太古界傲徠山序列蔣峪單元條帶狀中粒黑云二長花崗巖；6-斜長角閃巖包體；7-石英巖脈；8-實測斷裂及產(chǎn)狀；9-銅礦體Fig. 15 Simplified geological map of Yaoguan area,Laiwu (modified from the First Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology &Mineral Resources,1995)

圖16 萊蕪腰關(guān)地區(qū)磷礦Ⅰ—Ⅰ′、Ⅳ—Ⅳ′地質(zhì)剖面圖(據(jù)山東省革委地質(zhì)局第一地質(zhì)隊一分隊，1976 修編)1-二長花崗巖；2-條帶狀二長花崗巖；3-白堊系雪野序列腰關(guān)單元斑狀蛭石化含磷灰石云母巖；4-上太古界傲徠山序列松山單元中粒二長花崗巖；5-上太古界傲徠山序列蔣峪單元條帶狀中粒黑云二長花崗巖；6-探槽位置及編號；7-鉆孔位置及編號脈；8-磷礦體Fig. 16 Geological profile of phosphate ore Ⅰ-Ⅰ′ and Ⅳ-Ⅳ′ in Yaoguan area,Laiwu (modified from the First Division of the First Geological Brigade of the Geological Bureau of Shandong Provincial Revolution Commission,1976)

萊蕪峪門東南至腰關(guān)磷礦(圖15)，產(chǎn)于傲徠山序列片麻狀二長花崗巖構(gòu)造裂隙中，呈脈狀(圖16)產(chǎn)出，共有3條磷礦脈，傾角4°～32°，w(P205)為5.33%～8.96%。

3.2 與碳酸巖脈有關(guān)的稀土礦

表6 碳酸巖型稀土礦中稀土及其他元素含量Table 6 Rare earth and other elements contained in rare earth carbonate

3.2.1 萊蕪胡家莊稀土礦 位于銅冶店—孫祖斷裂帶西側(cè)(圖17)，主要由3個礦體組成，薄層狀，產(chǎn)狀平緩，礦體頭尾均已出露，在地質(zhì)平面圖上呈3個長形薄層狀礦體(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 號礦體)。

圖17 萊蕪胡家莊地區(qū)稀土礦地質(zhì)略圖(據(jù)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，2012修編)1-第四系；2-奧陶系馬家溝群五陽山組；3-奧陶系馬家溝群土峪組；4-奧陶系馬家溝群五北庵莊組；5-奧陶系馬家溝群東黃山組；6-寒武—奧陶系馬家溝群三山子組；7-寒武系長清群饅頭組石店段；8-寒武系朱砂洞組丁家莊段；9-寒武系；10-白堊系雪野序列鹿野單元碳酸巖；11-上太古界傲徠山序列調(diào)軍頂單元細(xì)粒二長花崗巖；12-上太古界傲徠山序列松山單元中粒二長花崗巖；13-上太古界新甫山序列上港單元片麻狀中粒含黑云奧長花崗巖；14-重晶石脈；15-閃長巖脈；16-閃長玢巖脈；17-含銅石英巖脈；18-實測斷裂及產(chǎn)狀；19-稀土礦體；20-探槽位置及編號Fig. 17 Geological sketch of rare earth ore in Hujiazhuang area,Laiwu (modified from the First Geological and Mineral Exploration Institute of Shandong Province,2012)

圖18 萊蕪胡家莊碳酸鹽稀土礦探槽素描圖(據(jù)山東省革委地質(zhì)局第一地質(zhì)隊三連，1972 修編)1-殘坡積相含礫砂質(zhì)黏土、黏土質(zhì)粉礦、砂礫石層；2-泥質(zhì)灰?guī)r；3-煌斑巖脈；4-第四系；5-寒武系饅頭組；6-煌斑巖脈；7-中生界白堊系雪野序列鹿野單元碳酸巖；8-磷礦化；9-產(chǎn)狀；10-磷礦體Fig. 18 Sketch of Hujiazhuang carbonate rare earth ore exploration trench,Laiwu(a) Trench TC1;(b) Trench TC5 (modified from the Third Company of the First Geological Brigade of the Geological Bureau of Shandong Provincial Revolution Commission,1972)

Ⅰ號礦體：呈薄層狀，WN、ES向展布，礦體TRE2O3平均品位為1.01%。平均厚0.84 m，總體西薄東厚。礦體與圍巖有斜切現(xiàn)象，在探槽TC5中可見碳酸巖脈切穿閃斜煌斑巖脈(圖18)，該脈體中礦物顆粒大小有變化，局部有偉晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，由此確定礦床的母巖為碳酸巖。巖體與圍巖界線清晰，輕微蝕變，與圍巖沒有依存關(guān)系，同時未發(fā)現(xiàn)與碳酸巖脈有成因關(guān)系的巖體，因此碳酸巖脈是由碳酸巖巖漿沿地層層面及層間滑動面等薄弱地帶侵入、充填而成。礦體與碳酸巖脈完全吻合，后期熱液活動不太強(qiáng)烈，稀土礦床與母巖基本上同期形成，礦床含有一定量的Nb2O5，因此該礦床為碳酸巖型含鈮稀土礦床。

Ⅱ號礦體：NE走向，呈薄層狀產(chǎn)出，TRE2O3平均品位為1.10%。野外觀察發(fā)現(xiàn)，礦體與圍巖有斜切現(xiàn)象。

Ⅲ號礦體：走向近EW，呈薄層狀產(chǎn)出，TRE2O3平均品位為0.95%。自西向東厚度沿走向和傾向有變薄趨勢。

3.2.2 淄博石馬稀土礦 該礦體位于淄博西石馬北(圖19)，礦床呈巖床狀，傾向 NNW，傾角 5°，東西長約 900 m ，南北寬約400 m，該礦床主要包括Ⅰ、Ⅱ號礦體，呈巖床狀產(chǎn)出于奧陶系馬家溝群五陽山組灰?guī)r中。礦石中稀土組分以輕稀土為主，稀土品位在 0.13%～0.27%之間。

稀土礦物均以富輕稀土(田世洪等，2006；劉書鋒等，2020)為共同特征，但因在該區(qū)巖體中含量極少，對巖石稀土品位影響不大。主要化學(xué)成分為 CaO、MgO、Fe2O3、SiO2、P2O5、CO2，其次為 REO、Al、Ba、Mn、Sr、Ti 等，Zr、Na、Nb、Cu、Pb、Ga等很少，TRE2O3平均品位為1.00%。礦石類型為含鈮稀土-鈰組類型。礦體圍巖主要為泥質(zhì)灰?guī)r，其次是粉砂質(zhì)頁巖等。萊蕪胡家莊輕稀土礦相關(guān)的巖漿巖與中生代燕山晚期碳酸巖(許成等,2002b，2004)密切相關(guān)，屬中生代白堊紀(jì)燕山晚期。

萊蕪—淄博地區(qū)與白堊紀(jì)燕山晚期碳酸巖有關(guān)的巖漿型輕稀土礦成礦地質(zhì)條件為中生代燕山期的巖漿巖在期后發(fā)生了堿質(zhì)交代和熱液交代作用，巖石中富堿質(zhì)、富輕稀土元素；有利的成礦構(gòu)造即銅冶店—孫祖斷裂穿過該區(qū)，萊蕪富鐵礦地區(qū)亦有較大的稀土礦找礦潛力。

圖19 淄博石馬地區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊，2018修編)1-第四系；2-二疊系；3-石炭—二疊系；4-二疊—三疊—侏羅系；5-奧陶系；6-寒武系；7-寒武—奧陶系；8-白堊系雪野序列鹿野單元碳酸巖；9-白堊系沂南序列上水河單元細(xì)粒角閃閃長巖；10-上太古界巖體；11-地質(zhì)界線；12-平行不整合地質(zhì)界線；13-角度不整合地質(zhì)界線；14-斷裂；15-稀土礦Fig. 19 Geological sketch of Shima area,Zibo (modified from the Fifth Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology &Mineral Resources,2018)

4 中生代雪野序列巖體成礦規(guī)律

4.1 控礦因素

4.1.1 巖體的成礦作用 中生代燕山晚期構(gòu)造-巖漿活動強(qiáng)烈，受太平洋板塊及庫拉板塊(古太平洋板塊)共同作用(劉書鋒等，2019)，深大斷裂進(jìn)一步活化，隨地幔上涌而地殼減薄，物質(zhì)重熔，高溫高壓深熔巖漿流體沿區(qū)域性深大斷裂帶上升，為成礦提供了大量的礦質(zhì)及熱源，成礦巖漿和礦化熱液為同一地質(zhì)時期的不同產(chǎn)物，成礦巖漿形成的巖體與礦化熱液形成的礦體在空間上共存，巖體本身即為成礦母巖。

萊蕪—淄博地區(qū)磷礦和稀土礦的形成在空間上與燕山晚期沂南序列碳酸巖脈、云母巖脈等密切相關(guān)，萊蕪腰關(guān)等磷礦賦存于燕山晚期斑狀蛭石化含磷灰石云母巖體中，云母巖為成礦母巖；萊蕪胡家莊稀土礦床、淄博石馬稀土礦皆賦存于燕山晚期碳酸巖體中，碳酸巖即為成礦母巖。

4.1.2 構(gòu)造的成礦作用 斷裂構(gòu)造本身具有巨大的機(jī)械能，在轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎突瘜W(xué)能時導(dǎo)致礦物質(zhì)遷移、活化、重新分配及再定位等，在有利構(gòu)造部位極易富集成礦。構(gòu)造本身具有必要的空間，可作為能量釋放之低能部位，故磷礦及稀土礦便可賦存于不同級別、不同序次的構(gòu)造之中。

萊蕪—淄博地區(qū)“雪野式磷礦”“萊蕪式磷礦”“胡家莊式稀土礦”均分布于魯中隆起的次級構(gòu)造單元中，其礦床形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模受云母巖脈和碳酸巖脈的產(chǎn)出部位與產(chǎn)狀，以及銅冶店—孫祖斷裂帶、文祖斷裂、船廠—五色崖斷裂帶、金山—姚家峪斷裂帶、淄河斷裂帶及其次級派生不同方向斷裂所控制，多產(chǎn)于寒武—奧陶系灰?guī)r的斷裂破碎帶、層間構(gòu)造滑動帶等構(gòu)造部位。故區(qū)域分劃性斷裂是最有利的控巖、控礦構(gòu)造，其不同方向的次級構(gòu)造是有利的導(dǎo)礦和儲礦構(gòu)造，礦(化)體的生成、規(guī)模、形態(tài)和展布嚴(yán)格受其控制。

4.2 礦床類型及成因

萊蕪—淄博地區(qū)稀土礦、磷礦屬與碳酸巖及云母巖有關(guān)的巖漿熱液型成因。

自中侏羅世開始，中國東部巖石圈快速減薄，地幔物質(zhì)迅速隆升，沂沭斷裂帶劇烈活動，魯西隆起開始復(fù)活，沂沭斷裂帶的左行平移致使魯西地塊產(chǎn)生次級區(qū)域性深大斷裂，上地幔巖漿逐漸沿深大斷裂附近的構(gòu)造薄弱帶上侵，在上侵過程中巖漿冷凝成侵入巖體。因巖漿的迅速上侵，圍巖亦隨之產(chǎn)生不同規(guī)模的地質(zhì)應(yīng)力活動，除發(fā)生產(chǎn)狀變化外，同時產(chǎn)生了一些新構(gòu)造，包括斷裂構(gòu)造、巖體接觸帶構(gòu)造及圍巖的層間滑動帶、層間破碎帶等，原構(gòu)造(如斷裂、不整合面等)被活化，進(jìn)而成為熱流體運(yùn)移之通道和場所，為成礦物質(zhì)的進(jìn)一步聚集提供了有利的空間條件。

巖漿在上移過程中會伴隨熱流體的出現(xiàn)，有巖漿本身的，亦有運(yùn)移過程中圍巖組分加入的，這些流體高溫高壓，大大增加了對許多物質(zhì)的溶解度。由于這些流體多為高堿性或酸性流體，對稀土元素的溶解度很高，在不斷的循環(huán)運(yùn)移過程中很多稀土元素被逐步溶解，即從圍巖中“萃取”了成礦物質(zhì)。在巖漿定位冷凝過程中，流體不斷冷卻，溫度隨之降低，流體結(jié)晶形成固體礦物而富集成礦。

在成礦過程中，流體起著極其重要的作用，首先溶解成礦物質(zhì)并不斷運(yùn)移，伴隨著巖體的緩慢上升，溫度緩慢降低，圍巖流體的加入也不斷增多，流體的酸堿平衡被打破，成礦物質(zhì)結(jié)晶富集成礦。構(gòu)造為成礦流體的運(yùn)移、富集提供了有利的通道和空間，流體運(yùn)載成礦物質(zhì)，其酸堿平衡打破后，流體中的成礦物質(zhì)在有利構(gòu)造部位沉淀而富集成礦。

5 結(jié) 論

(1)萊蕪—淄博地區(qū)NE、SN、NW向斷裂將該區(qū)分割成凸起與凹陷相間分布的構(gòu)造格局，明顯控制了巖體、地層和礦產(chǎn)的分布，具有重要的控巖控礦性。

(2)研究區(qū)沂南序列雪野巖體分布廣泛，產(chǎn)出形態(tài)、分布特征不盡相同，是多期構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物，同位素年齡為122～134 Ma，侵入年代為中生代白堊紀(jì)燕山晚期。與其成礦密切相關(guān)的脈巖主要為蛭石化含磷云母巖脈和碳酸巖脈，形成深度為中—超淺成，因此礦體的形成深度亦基本在此范圍內(nèi)，同時侵入脈巖亦是巖漿巖型磷礦、稀土礦(化)體的成礦母巖。

(3)構(gòu)造、侵入脈巖為該區(qū)主要控礦因素，在“就礦找礦”基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步開拓找礦思路和視野，在尋找同類型礦(化)體的同時，于中生代脈巖中自稀土找金銅和自金銅找稀土兼顧。