打开胶东深部找金的大门

吕古贤带领科研团队在胶东地区开展野外构造岩相地质填图。

在金矿行业，山东胶东地区以不足全国陆域面积的0.27%，拥有着超过全国30%的黄金储量，其重要性不言而喻。2017年5月，国土资源部举行山东胶东地区金矿深部找矿成果新闻发布会，宣布胶东地区金矿勘探取得具有世界级影响的重大突破，一跃成为世界第三大金矿区，也稳固了全国最大黄金储量矿区和生产基地的地位。

在胶东，有一支探寻金矿深部奥秘的科研团队 。他们在中国地质调查局地质力学研究所以吕古贤研究员的带领下，在胶东找金一线持续开展研究达34年，几乎走遍了当地所有的黄金矿山，完成20余个金矿科研项目，瞄准胶东地区深部找矿的关键科技问题，取得了构造物理化学理论、构造岩相填图方法和成矿深度构造校正测算技术等创新成果，在焦家金矿率先实现深部第二富集带的突破，打开了胶东深部金矿找矿的大门。

1 建立“玲珑—焦家式”金矿构造物理化学模式，为深部找矿提供理论基础

胶东地区早期的金矿找矿，以开采石英脉金矿为主。上世纪60年代初，山东地质六队发现了胶东地区新的成矿类型——破碎带蚀变岩型金矿床，命名为“焦家式金矿床”。金矿新类型的发现，使得山东省金矿资源储量大幅度增长，也极大地拓宽了全国金矿找矿思路和方向。

随着金矿资源的大规模勘探开发，自上世纪80年代开始，胶东地区85%以上金矿山陷入可采储量严重不足的窘境。胶东找金，亟待向深部和外围拓展。

而实际情况是，相对于煤矿、石油等沉积矿产，金矿的矿体规模小、构造复杂、矿床类型变化大，成矿规律难以掌握。不仅如此，胶东与金矿有关的大地构造背景、岩浆岩、控矿规律、深部找矿技术方法等，一直处于不同理论观点争论之中。早期研究把玲珑石英脉金矿和焦家蚀变岩金矿作为两个矿床类型，提出前者是中生代浅部成矿，后者是元古代深部地壳成矿；对比赣南钨矿的五层楼分带，指出胶东金矿也具有上部石英脉—下部蚀变岩的五层楼垂直分带，并且依据这一认识开展了深部找矿和外围预测，但找矿效果并不好。

那么，胶东金矿的深部找矿难题如何破解？

以胶东金矿矿田构造为博士论文选题，吕古贤发现，胶东金矿具有明显的构造控矿特征，他坚信，应该坚持发展李四光地质力学理论和杨开庆构造动力成岩成矿的研究方向，把胶东金矿深部外围找矿难题作为科技攻关的目标。

吕古贤带领科研团队深入胶东地区，对典型金矿床进行了广泛的野外地质调查，应用区域地质、构造地质、矿床学、岩石学、地球化学、地球物理及遥感地质等综合分析手段，进行了地质填图、剖面测制、岩石矿物地球化学分析、应变应力测算等，创造性地应用构造—岩相形迹的新概念，首次建立了胶东太古宙—元古宙东西展布的反S弧形断褶构造—变质岩相型式和中生代N形构造—岩相型式，并指出这两期构造—岩相型式的叠加复合活动控制了胶东金矿的区域分布和成矿规律。

根据详细的矿田构造、矿床构造与勘探开采的实际调查，吕古贤研究团队明确，石英脉型和蚀变岩型金矿为同一成矿背景下不同成矿构造的产物，成矿早期阶段压扭带产出焦家式蚀变岩型金矿，稍晚阶段张扭带发育玲珑式石英脉型金矿，两者在空间分布上呈水平分带和受“入”字形构造控制，这与前人提出的的垂直分带模式完全不同。据此，吕古贤等建立了更加符合胶东地区地质实际的“玲珑—焦家式”金矿新类型，并强调在次级张断裂找石英脉金矿、在石英脉金矿外围寻找挤压带和蚀变岩金矿的找矿新思路。

胶东构造控矿现象非常明显，普遍发育含金构造地球化学蚀变岩带。但吕古贤认为，化学元素分布只是化学平衡的结果，而物理化学才是地球化学变化的原因，从而提出了“构造力改变物理化学条件控制化学平衡”的新思路。欧阳自远和翟裕生两位院士认为，构造物理化学理论开拓了金属成矿学新的研究领域，构架了成矿学和找矿学的桥梁。

2 发展“构造岩相填图”方法，提高调查和深部外围找矿科技水平

老矿区地表的矿脉基本采空，缺失了“就矿找矿”的依据，难以建立深部预测的地质标志。为解决这一问题，要研究控矿构造系统，还必须考虑地壳的构造运动和物质成分的相互关系。吕古贤等在胶东阜山金矿实测3平方千米的构造岩相图,并进行了物理化学参数分析，进而定义构造岩相是“显示构造特征、建造类型和物理化学条件的构造岩石单元”，使其更便于野外识别和测量，再结合构造界面及物理化学参量急变带成矿的揭示，提出了“构造岩相填图”找矿方法。

在此基础上，吕古贤等先后测制了1∶25万、1∶5万、1∶1万和1∶1000等不同比例尺的构造岩相成矿图，进而发现了蚀变岩宽度与矿床规模正相关等成矿规律。由此，将矿体和相关蚀变围岩都作为目标，把预测标志从十几米扩大到几百、几千米宽，显著提高了预测能力。这也改变了对胶东断裂蚀变岩的规模与成矿作用的已有认识。

“构造岩相填图”找矿方法在焦家、大庄子等金矿获得了良好的探矿效果。地表结合中段构造岩相填图，焦家金矿应用“入”字形构造控矿规律提出靶区，验证工程在空白区发现单矿脉厚5米、品位达8~12克/吨的富矿石英脉群。在大庄子金矿开展变质岩区含金绿泥石化蚀变分带的填图，在断裂北部3条勘探线和6个中段找到了被错失的矿脉，一举扭转了矿山资源危机局面。新城、大尹各庄、灵山、曹家洼和玲珑等9个金矿，通过地表—中段三维构造岩相填图，解决了中段预测、构造叠加区预测和采空区预测等难题，均取得较好的探矿效果

3 在焦家金矿首次验证深部第二富集带，推动胶东深部找矿的广泛勘查活动

焦家、夏甸和玲珑等大型金矿在上世纪90年代普遍在地下300米左右进入无矿区带，勘探工程要么见矿不好，要么完全没矿。而且，当时的测算表明，焦家式蚀变岩金矿形成深度为6～8公里左右，深部没有适宜的成矿条件和新矿带。科技人员对于胶东地区金矿深部找矿普遍信心不足。

为了探索胶东金矿深部矿带，在前国家计委青年科技找矿项目《重点矿化区带隐伏矿床找矿方法和预测》的资助下，1995年，地质力学所、山东省焦家金矿、山东省地质勘查局二队联合在焦家金矿开展了《山东省焦家金矿隐伏矿床深部构造物化探预测与构造物理化学研究》科研项目，目标就是对焦家深部是否发育有第二个金矿富集带进行研究和预测。

吕古贤等开展“构造附加静压力”理论研究，进一步建立了成矿深度的构造校正测算方法。应用此方法，获得了焦家蚀变岩金矿形成约2.5公里的新数据。

随着勘查工作和研究的深入，研究团队发现，焦家矿区Ⅰ号矿脉（蚀变岩型）和Ⅲ号矿脉（硫化物石英脉型）并非前人提出的上下关系或早晚关系，而是不同性质的“入”字形构造关系，均属同一深度的构造层次，不能用统一的深度测算方法。他们通过地质结合地球物理和地球化学勘查，计算了矿体剥蚀保留状况，首次提出焦家金矿属于浅成矿床，并指出目前开采的仅仅是“矿头”，深部才是主矿体。

根据新发现深部成矿的地质、物探和化探信息，研究团队预测无矿段之下发育“深部第二矿化富集带”，并圈定了焦家金矿深部第二矿化富集带的5个成矿靶区，预测金金属量22.5吨。

根据项目组提出的钻探方案，山东省第六地质矿产勘查院实施深部勘查和验证。经在焦家金矿主含蚀变带深部（-500米以下）进行钻探控制，勘查发现，焦家金矿床深部Ⅰ、Ⅱ号矿体尖灭再现明显，其控矿条件和赋存规律与浅部矿体相同，从而证实了焦家金矿深部第二富集带找矿前景广阔。更进一步的探矿成果更加令人惊喜，在-600～-700米圈定了4个新矿体，探求金矿E级储量2172千克。

这是胶东地区首次依据“深部第二富集带”靶区揭露的隐伏矿体，由此开启了胶东深部找矿的广泛勘查活动。

4 胶东金矿深部富集带得以证实，深部大型金矿床纷纷浮出水面

山东省第六地质矿产勘查院参考胶东金矿深部“第二富集带”的观点，借鉴焦家金矿深部勘探成功经验，在莱州寺庄地区开展成矿预测和钻探，在穿越200余米无矿段后，发现了厚大的新矿体。经过两年半的勘查，2007年，地质六队在焦家金矿成矿带深部发现特大型金矿——莱州寺庄深部金矿，探明储量51.83吨，潜在经济价值近80亿元。时任国务院总理的温家宝特别作出批示：“请国土资源部转告山东六队职工，祝贺他们在金矿勘探中取得重大发现，向大家致以亲切的问候。”

此后，在胶东金矿赋存“深部第二富集带”的找矿思路和成功经验的示范下，新城金矿、三山岛金矿、夏甸金矿、台上金矿、阜山金矿、鑫汇金矿和玲珑金矿等，都在深部贫矿或无矿段之下又发现了新的富厚金矿带。胶东金矿深部发育第二富集带终于得以证实。仅山东地质六队在2002～2011年在胶东地区新勘查发现5处超大型金矿床和15处大中型矿床，探明黄金资源储量1225余吨，主要勘查于深部矿带。

2014年，由山东省地矿局和中国地质科学院地质力学所等单位联合完成的《胶东金矿理论技术创新和深部找矿突破》项目获得国家科技进步二等奖。据了解，该项目指导胶东地区发现中型以上金矿床28个，包括6个超大型和6个大型矿床，提交新增金资源/储量2118.483吨，占全国同期的45.17%，是全国2002年底岩金保有资源/储量的72.7%，是山东省2005年以前50余年累计探明金资源/储量的2.06倍。

科研工作密切结合地质找矿问题，预测靶区及时得到矿山探矿工程验证，科研成果直接转化为生产和经济效益，吕古贤的科研团队为胶东金矿深部地质找矿突破作出了实实在在的贡献。如今，他们依然奋战在胶东大地。

他们加入到深部探测行列，瞄准胶东金矿的研究方向和找矿难题，确定了以“一个构造岩相模式、三大岩类构造测量和多层次构造岩相找矿”为近期研究重点。他们研究胶东岩浆核杂岩隆起—拆离带成矿模式，探讨新类型新矿带的关键问题；他们依据地质力学的理论和Ramsay的现代构造测量方法，开展成矿岩体野外构造填图、结构分析与成矿作用研究；他们发展构造岩相研究，探讨区域预测、矿田预测、矿化边界预测、矿脉及矿脉群预测的多级指标系统。近期，他们完成了《玲珑金矿田东部断裂蚀变成矿体系三维研究与深部预测》项目，提出的4个靶区经工程验证共计新增金属量达14041千克。