膠東被視為全球惟一一個晚于賦礦圍巖幾十億年而發(fā)生巨量金聚積的礦集區(qū), 也是中國最重要的黃金基地, 已發(fā)現(xiàn)金礦床 150 余處, 累計探明黃金資源儲量超過 4500 t。金礦床沿區(qū)域上 NE-NNE 向斷裂帶及其次級斷裂產(chǎn)出, 具有NE 呈帶、 EW 呈行的分布特征, 形成招萊、蓬棲、牟乳和盆緣 4 條金礦帶?？氐V斷裂帶經(jīng)歷了從擠壓、經(jīng)剪壓和剪張、到伸展的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換, 其中成礦前為擠壓?剪壓構(gòu)造體制, 成礦后為伸展構(gòu)造體制, 而大規(guī)模金成礦作用受控于NNW-SSE 向主構(gòu)造應(yīng)力場引起的韌?脆性形變, 形成于剪壓?剪張構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程中。區(qū)域控礦斷裂帶具有拆離斷層特征, 且在成礦期與上、下盤的構(gòu)造?建造組合具有變質(zhì)核雜巖典型的 3 層組成結(jié)構(gòu), 其中受控于拆離斷層脆?韌性變形的玲瓏變質(zhì)核雜巖東緣金礦床的金礦化年齡略早于受控于脆性構(gòu)造變形的區(qū)域大規(guī)模金成礦作用, 表明至少存在兩次連續(xù)卻明顯不同的金成礦事件, 其形成于陸內(nèi)伸展拆離向匯聚擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換背景。成礦前、后, 區(qū)域主構(gòu)造應(yīng)力場基本均一, 反映了區(qū)域均勻應(yīng)變特征; 而成礦期 NE-NNE 向斷裂帶疊加于再活化的近 EW 向基底構(gòu)造之上, 觸發(fā)區(qū)域控礦的NNE 向斷裂帶往 NE 方向偏轉(zhuǎn)了約 20°~30°, 引起構(gòu)造主應(yīng)力偏離區(qū)域等效應(yīng)力 10°~20°, 導(dǎo)致局部非均勻應(yīng)變和圍巖滲透率的增大, 從而有利于巨型金礦床(區(qū))的形成與就位。壓剪構(gòu)造體制下斷層產(chǎn)狀相對平緩的部位呈拉張狀態(tài), 導(dǎo)致斷裂帶下盤形成厚且寬的含赤鐵礦鉀化蝕變帶, 其化學(xué)和流變學(xué)特征有利于隨后金成礦作用的發(fā)生, 是破碎帶蝕變巖型金礦床 NE 向控礦斷層傾角相對較緩的可能原因; 而由斷塊旋轉(zhuǎn)變形導(dǎo)致的近平行 S-N 向高角度斷裂帶間先存構(gòu)造薄弱帶的再活化和液壓致裂作用是導(dǎo)致石英脈型金礦床形成與就位的可能機(jī)制。

關(guān)鍵詞: 構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換; 基底構(gòu)造復(fù)活; 拆離斷層; 變質(zhì)核雜巖; 膠東金礦床

高科技工業(yè)發(fā)展亟需的金屬往往無法被替代,其中多種金屬僅被發(fā)現(xiàn)于少數(shù)國家的特定礦床中。對礦產(chǎn)資源需求的持續(xù)激增, 迫使人們不得不勘探與開發(fā)更低品位、更深和海底的隱伏礦床作為接替資源,巨型礦床(區(qū))是主要勘查目標(biāo)。然而隱伏礦床的探尋仍然是當(dāng)今礦產(chǎn)勘查的主要難題之一, 目前尚不清楚是什么控制了巨型礦床(區(qū))的形成與定位, 而這個問題的核心是它們具有獨(dú)特的成因機(jī)理, 還是僅代表最高效的成礦作用和(或)最佳成礦過程耦合的末端產(chǎn)物(Richards, 2013)？這在一定程度上導(dǎo)致金屬礦床的發(fā)現(xiàn)率持續(xù)下降、找礦成本卻急劇上升, 黃金勘探也不例外。盡管如此, 仍有大量金礦床未被發(fā)現(xiàn), 隱伏金礦床的探尋始終是令人關(guān)注的重大課題。《 Nature Geoscience》集中發(fā)文對巨型金銅礦床和礦集區(qū)的形成與定位機(jī)理展開探討, 引領(lǐng)了當(dāng)今地球科學(xué)重大國際研究前沿 (http:// www.nature. com/ngeo / focus / metal-resources /index. html)。

中國是黃金生產(chǎn)與消費(fèi)大國, 2007 年黃金產(chǎn)量為 270.491 t、消費(fèi)量為 327.60 t, 到 2017 年產(chǎn)金426.142 t(連續(xù) 11 年世界第一)、消費(fèi)量則高達(dá)1089.07 t(連 續(xù) 5 年 世 界 第 一 )。膠東是我國最重要的黃金生產(chǎn)基地, 已探明黃金資源儲量超過 4500 t, 黃金年產(chǎn)量約占全國的1/4、連續(xù) 42 年居全國之首, 它也被視為全球惟一一個晚于賦礦圍巖幾十億年而發(fā)生巨 量 黃 金 工 業(yè) 聚 積 的 地 區(qū)。該區(qū)是一個主要由前寒武紀(jì)基底巖石和超高壓變質(zhì)巖塊組成、中生代構(gòu)造?巖漿作用發(fā)育的內(nèi)生熱液金礦集區(qū), 約 130~110 Ma 的金成礦事件比區(qū)域變質(zhì)作用晚約 2 Ga; 其成礦背景、產(chǎn)出環(huán)境及成礦作用在全球金礦床中獨(dú)具特色, 顯著區(qū)別于世界范圍已知典型金礦床, 也不同于區(qū)域同時代其他類型礦床(如中國大陸斑巖型礦床、中國東部矽卡巖型金礦床和淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床)。

長期以來, 對膠東金礦集區(qū)進(jìn)行了大量地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)研究與探查工作, 取得了豐碩成果, 積累了大量有價值的數(shù)據(jù)資料, 為進(jìn)一步深入研究奠定了堅實(shí)基礎(chǔ); 尤其是近年來,隨著對其礦床成因研究的逐步深入、以及系列深部找礦鉆探工程不斷取得突破,使膠東金礦床被視為引領(lǐng)深部勘查突破的理想對象。然而, 對其構(gòu)造控礦機(jī)理和規(guī)律的研究還相對缺乏, 逼近客觀實(shí)際的成礦規(guī)律和成礦模式尚未被揭示, 亟需深入研究。 因此, 為了深化對膠東金礦成礦作用的科學(xué)理解, 本文在大量相關(guān)研究基礎(chǔ)上,系統(tǒng)剖析了其區(qū)域構(gòu)造格架與金礦床時空分布特征,厘定了控礦構(gòu)造特征與樣式, 探討了其構(gòu)造控礦機(jī)理與地球動力學(xué)背景, 以期為揭示其成礦規(guī)律并指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)新的金礦資源提供理論依據(jù)。

膠東地區(qū)橫跨華北克拉通東南緣與蘇魯超高壓變質(zhì)帶, 是一個主要由前寒武紀(jì)基底巖石和超高壓變質(zhì)巖塊組成、中生代構(gòu)造?巖漿作用發(fā)育的內(nèi)生熱液金礦集區(qū)。該區(qū)南臨全球規(guī)模最大的高壓?超高壓變質(zhì)帶, 北靠我國大陸巖石圈現(xiàn)今最薄區(qū)域, 東鄰太平洋板塊俯沖帶, 西被郯廬斷裂帶所限; 經(jīng)歷了古元古代、三疊紀(jì)和晚中生代以來三次造山事件,金成礦作用滯后于區(qū)域變質(zhì)作用峰期約 2 Ga, 與燕山期克拉通再活化、巖石圈減薄及金屬再富集的高峰近同時, 形成于早白堊世(約 130~110 Ma)伸展拆離向匯聚擠壓轉(zhuǎn)換構(gòu)造體制下。以五蓮?煙臺斷裂帶為界, 膠東地區(qū)可進(jìn)一步分為東、 西兩部分: 東部即蘇魯?shù)伢w北段, 屬秦嶺?大別?蘇魯造山帶的一部分; 西部即膠北地體,包括北側(cè)的膠北隆起和南側(cè)的膠萊盆地(圖 1)。

區(qū)域構(gòu)造主要包括 EW、 NE-NNE 和 NW-NNW向構(gòu)造系統(tǒng)。其中 EW 向構(gòu)造主要表現(xiàn)為古老基底褶皺及與之伴生的斷裂構(gòu)造共同組成的褶斷帶, 它們是在前中生代 EW 向基底褶皺帶基礎(chǔ)上發(fā)展起來長期活動的構(gòu)造帶。它們并非以簡單、連續(xù)、穩(wěn)定的構(gòu)造形式表現(xiàn)出來, 而是以 EW 向花崗巖帶、斷陷盆地和斷裂帶等斷續(xù)體現(xiàn), 主要包括 37°50′N 左右的蓬萊?龍口、 37°20′N 左右的棲霞、 36°50′N 左右的平度?石島 3 條 EW 向區(qū)域構(gòu)造帶, 這些構(gòu)造帶從北向南呈間距約 60 km 似等間距近平行展布(圖 1)。其形成與早中生代華北板塊與揚(yáng)子板塊之間陸陸碰撞造成的南北向擠壓作用有關(guān), 與大別?蘇魯超高壓變質(zhì)巖同時形成。

NE-NNE 向斷裂是主控礦構(gòu)造, 被認(rèn)為是郯廬斷裂帶的次級斷裂(圖 1), 它們聯(lián)合組成了區(qū)域巖漿/熔體和含金流體的主要輸運(yùn)通道。郯廬斷裂帶被認(rèn)為是晚侏羅世發(fā)育于中國東部的左行走滑斷層, 因深達(dá)巖石圈地幔而成為殼/幔物質(zhì)和能量交換的重要場所, 早白堊世演化為右行剪切斷 層 , 并 控 制 膠 萊 拉 分 盆 地 的 形 成。 NE-NNE 向斷裂以約 35 km 的間隔彼此平行均勻分布于膠東半島, 自西向東分別為三山島、焦家、招平、棲霞、牟平?即墨和牟乳斷裂帶(圖 1), 膠東幾乎所有探明的金儲量都與這些斷裂帶有關(guān)。 構(gòu)造解析與年代學(xué)綜合研究表明,這些斷裂帶均具有長期演化、多期次活動的特征,中生代構(gòu)造變形過程一般包括左行逆沖→右行張剪→右行正斷→左行壓剪 4 個階段, 例如牟平?即墨斷裂帶晚侏羅世經(jīng)歷左行走滑擠壓轉(zhuǎn)換、早白堊世金成礦時遭受拉張或拉伸轉(zhuǎn)換、晚白堊世和古近紀(jì)為右行走滑拉伸轉(zhuǎn)換。

NW 向斷裂主要分布于膠西北地區(qū), 總體展布方向?yàn)?300°~330°, 傾向 NE 或 SW, 傾角 60°~80°,延伸長幾到幾十千米, 寬幾到幾百米, 沿斷裂走向及傾向有明顯的波狀起伏變化。根據(jù)斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主、支斷裂的組合關(guān)系, 認(rèn)為屬左行壓剪性質(zhì),切割含礦蝕變帶, 形成于主期金成礦作用之后的擠壓事件。NWW 向大尹格莊斷裂錯斷 NE-NNE 向招平斷裂帶, 導(dǎo)致不同性質(zhì)流體沿斷裂帶交匯處混合而發(fā)生銀多金屬疊加成礦作用, 是一個明顯的 NW 向斷裂控礦的例子。

膠東金礦集區(qū)已發(fā)現(xiàn)金礦床 150 余處, 累計探明黃金資源儲量超過 4500 t, 它們沿區(qū)域 NE-NNE向斷裂帶及其次級斷裂產(chǎn)出, 具有 NE 呈帶、 EW 呈行的分布特征(楊立強(qiáng)等, 2014b)。根據(jù)金礦床(點(diǎn))的空間分布特點(diǎn), 可分為招遠(yuǎn)?萊州(招萊)、蓬萊?棲霞(蓬棲)、牟平?乳山(牟乳)和膠萊盆地南北緣(盆緣)4條金礦帶, 它們賦存了膠東絕大部分金礦床, 其間多是以侏羅紀(jì)?白堊紀(jì)火山?沉積盆地相隔, 前兩者位于膠北隆起中, 牟乳帶位于蘇魯?shù)伢w之內(nèi)。此外,文登?威海金礦帶是近年來在膠東半島東端新發(fā)現(xiàn)的金礦帶, 其內(nèi)金礦床往往賦存于米山主斷裂旁側(cè)與之平行的次級斷裂帶內(nèi), 礦床規(guī)模一般較小(圖 1)。

2.1 招萊金礦帶

該礦帶西起三山島、東至玲瓏大磨曲家, 南自招遠(yuǎn)夏甸、北抵黃縣縣城, 東西長約 60 km, 南北寬約 45 km(約為 119°48′E~120°30'E、37°05'N~37°35'N),面積約 3000 km2。帶內(nèi)金礦床嚴(yán)格受區(qū)域 NE-NNE向斷裂帶控制, 這些斷裂帶主要發(fā)育于膠東群變質(zhì)巖與中生代花崗巖接觸界面、局部穿切中生代花崗巖, 自西向東發(fā)育三山島、焦家和招平 3 條近平行、等間距(約 15 km)的主干含金斷裂帶(圖 2)以及焦家斷裂旁側(cè)派生的侯西、河西、望兒山、靈山溝?雙目頂和破頭青斷裂旁側(cè)派生的玲瓏 5 條次級含金斷裂帶, 構(gòu)成三山島、焦家和招平 3 條世界級金礦帶。目前已發(fā)現(xiàn)金礦床(點(diǎn))200 余處, 占膠東已探明資源儲量的 85%以上(Qiu et al., 2002); 大型?超大型金礦床集中產(chǎn)出, 形成焦家、玲瓏、三山島、大尹格莊?夏甸(大夏)、舊店、靈山溝?北截(靈北)和鞍石等金礦田(圖2); 而三山島?玲瓏近 EW向成礦廊帶雖然長僅50 余千米、寬僅十幾千米, 卻聚集了近 100 個金礦床, 已探明金資源儲量約 3500 t(相當(dāng)于膠東已探明金資源儲量 75%)。

2.2 蓬棲金礦帶

該帶位于招萊金礦帶東約 50 km, 其邊界控礦斷裂為 NNE 向的五十里堡斷裂和肖古家斷裂; 前者南起棲霞境內(nèi), 北入渤海, 全長約 70 km, 走向 NNE 20°~30°, 在平面上略呈波狀, 傾向 SE, 傾角 70°~ 80°。后者分布于研究區(qū)東部, 斷裂活動性質(zhì)和產(chǎn)狀與前者大致相似, 只是規(guī)模更大, 產(chǎn)狀較緩, 破碎帶約 100 m, 斷裂傾角為 60°~70°。該礦帶開發(fā)較晚,其發(fā)現(xiàn)始于 1970 年代末期以來?xiàng)?原馬家窯)金礦的勘探和開發(fā), 之后又發(fā)現(xiàn)了百里店、雞冠山、玉皇頂、十里堡、初家幢等小型金礦床(點(diǎn)); 直至近年來, 才在蓬萊地區(qū)發(fā)現(xiàn)系列遠(yuǎn)景較大的金礦床, 如后大雪、大柳行、黑嵐溝、煙臺、山城(后夼)等金礦床。由于藏格莊盆地的間隔, 該帶可分為南部的棲霞和北部的蓬萊(大柳行)2 個金礦田(圖 1)。

2.3 牟乳金礦帶

該帶為膠東第二大金礦帶, 位于蓬棲金礦帶東約 45 km; 礦帶南北長達(dá) 85 km, 東西寬約 30 km,總面積約 2000 km²。帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)和探明金礦床(點(diǎn))100 余處, 其中大型金礦床 3 處, 中?小型金礦床40 余處。控礦斷裂帶走向約 NNE15°, 近平行、等間距排列, 呈左行右階式分布, 間距為 5 km 左右, 由西向東分別為青虎山?唐家溝、石溝?巫山、將軍石?曲河莊及馬家莊?葛口含金斷裂帶, 這些斷裂主要發(fā)育在昆崳山雜巖體中, 主體呈剪張性, 旁側(cè)與其平行的次級張性斷裂中也往往有大型金礦床的產(chǎn)出;主要形成金牛山(鄧格莊?金青頂)和萊山?王格莊 2個金礦田(圖 1)。

近年來, 在膠南群 BIF 建造與中生代花崗巖的接觸帶附近發(fā)現(xiàn)部分銅金礦床, 在三佛山斑狀二長花崗巖中發(fā)現(xiàn)金多金屬礦床, 其定位受花崗巖侵位過程中形成的弧形和放射狀構(gòu)造控制, 其中放射狀斷裂控制著礦體分布, 弧形斷裂控制著礦體側(cè)伏。

2.4 盆緣金礦帶

膠萊盆地位于膠東半島中部, 是中生代晚期形成的斷陷盆地。該盆地邊緣金礦帶的勘查與研究始于 20 世紀(jì) 90 年代, 在盆地東北盆緣斷裂帶中和盆內(nèi)萊陽群礫巖中發(fā)現(xiàn)了蓬家夼、發(fā)云夼、土堆、遼上、西澇口等大?中型層間滑動角礫巖?蝕變巖型金礦床。近年來, 盆地東南緣地帶的五蓮、日照、膠南、莒南坪上等地區(qū)也先后發(fā)現(xiàn)了五蓮七寶山含金、銅多金屬次火山巖型金礦、坪上含金鐵礦, 以及莒南、沂水地區(qū)受破碎帶控制的小型金礦, 最近在莒縣風(fēng)臺溝和杜村等地的白堊紀(jì)地層中也發(fā)現(xiàn)了金礦化; 總體形成大莊子(?吉格莊)、蓬家夼 2 個金礦田(圖 1)。

3.1 變形特征

區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造以 NE-NNE 向斷裂帶為主, 其內(nèi)發(fā)育糜棱巖和碎裂巖系列的變形構(gòu)造巖, 并疊加在一起形成復(fù)構(gòu)造巖, 既反映了早期深中層次固態(tài)流變特征的滑劈理和折劈理, 又展現(xiàn)出晚期淺層次脆性變形的構(gòu)造片理和節(jié)理密集帶。糜棱巖系列主要發(fā)育在斷裂帶附近的碎裂花崗巖中, 其延續(xù)性較差,保存不完整; 碎裂巖系列分布在斷裂面的上下盤,且下盤更發(fā)育, 呈帶狀分布, 由斷層泥、碎粉巖、碎粒巖、碎裂巖和碎裂花崗巖組成。構(gòu)造巖普遍發(fā)育鉀(紅)化、(黃鐵)絹英巖化、硅化和碳酸鹽化蝕變, 形成具有明顯分帶性的構(gòu)造蝕變巖, 且與金礦化關(guān)系密切, 其中(黃鐵)絹英巖化和鉀(紅)化發(fā)育地段常常是金礦化富集地段。

中晚侏羅世?早白堊世早期(如同構(gòu)造綠泥石K-Ar 年齡 149.2 Ma 和 136.8±8.35 Ma; 鄧軍等, 1996),區(qū)域遭受 NW 向擠壓構(gòu)造變形, 以 NNE 向逆斷層和NW-NWW 向橫張斷層或走滑斷層為特征, 如 NENNE 向三山島、焦家和招平斷裂兼有左行滑動特征。焦家斷裂帶糜棱巖中石英 c 軸組構(gòu)中平行于 X 軸的帶狀點(diǎn)極密為柱面<c>滑移, 代表 600~ 700 ℃高溫的擠壓變形環(huán)境。 早白堊世中晚期(如焦家斷裂 123.53±1.74 Ma 白云母K-Ar 年齡和 128.2±1.36 Ma、127.7±1.34 Ma 玲瓏拆離斷層白云母 ⁴⁰Ar/³⁹Ar 坪年齡, 區(qū)域遭受 NNE-NE 向擠壓構(gòu)造變形。早階段 NNE-NE 向斷裂帶內(nèi)糜棱巖中長英質(zhì)礦物變形指示韌性剪切變形環(huán)境為綠片巖相變質(zhì)條件; 焦家斷裂帶糜棱巖石英 c 軸組構(gòu)中平行于 Y軸的簡單點(diǎn)極密為柱面<a>滑移, 反映了擠壓構(gòu)造環(huán)境 , 并 發(fā)生了 右行 剪切活 動 , 變形溫 度為 400~ 500 ℃, 壓力為(3.5~4.5)′10⁸Pa。晚階段 NNE-NE 向斷裂帶內(nèi)碎裂巖石英 c 軸組構(gòu)中平行于 Z 軸的簡單點(diǎn)極密為底面<a>滑移, 反映了張性構(gòu)造環(huán)境, 脆性變形階段溫度主要為 200~300 ℃, 壓力為(0.6~1.6)′10⁸Pa。

3.2 構(gòu)造樣式

膠東金礦床群聚于 NNE 向玲瓏和鵲山變質(zhì)核雜巖周邊, 沿著拆離斷層帶分布(圖 1~3)。 這些 NNE向變質(zhì)核雜巖在成礦期具有典型的 3 層組成結(jié)構(gòu),其中拆離斷層分隔了代表下部單元的高級變質(zhì)花崗雜巖體和上部單元的前寒武紀(jì)變質(zhì)巖。上盤的前寒武紀(jì)巖石主要包括新元古代 TTG(英云閃長巖?奧長花崗巖?花崗閃長巖)片麻巖、角閃巖、混合巖(膠東群)和新元古代變質(zhì)基底, 其內(nèi)發(fā)育系列 NE-NNE 向高角度正斷層, 使得變質(zhì)核雜巖被肢解和改造。下盤花崗雜巖體主要由經(jīng)歷明顯韌性變形的片麻狀黑云母和白云母花崗巖組成, 尤其是下盤靠近拆離斷層附近遭受強(qiáng)烈的糜棱巖化。拆離斷層經(jīng)歷了長期演化和多期次變形活動, 由上盤和下盤中的斷層角礫巖、斷層泥、碎裂巖和糜棱巖組成; 拆離斷層中發(fā)育的斷層角礫巖和斷層泥厚度變化從 1 厘米到幾厘米不等。緊貼斷裂帶下盤, 強(qiáng)烈的熱液蝕變和晚期脆性變形疊加破壞了早期韌性變形組構(gòu), 韌性變形溫度估計為 600~700 ℃。拆離斷層帶的巖石組成、幾何學(xué)、運(yùn)動學(xué)、宏觀和顯微構(gòu)造以及石英 EBSD 組構(gòu)分析, 顯示其經(jīng)歷了從角閃巖相?綠片巖相?地殼表層次的變形變質(zhì)過程, 同時也反映在 NWW-SEE(285°~105°)向伸展作用下, 下盤巖石經(jīng)歷了從深部向淺部遞進(jìn)剝露的過程。主拆離斷層帶典型剖面內(nèi)構(gòu)造巖中石英進(jìn)行有限應(yīng)變測量和運(yùn)動學(xué)渦度計算結(jié)果顯示,主拆離斷層帶由深到淺剝露過程中, 整體上剪切類型由純剪為主轉(zhuǎn)換為單剪為主, 同時應(yīng)變量逐漸增大。因剝蝕, 蓋層和主拆離斷層已被破壞, 膠東地區(qū)變質(zhì)核雜巖結(jié)構(gòu)現(xiàn)今已不復(fù)存在,但在成礦期其存在并控制了金礦化。

地震剖面解釋結(jié)果顯示, 膠萊盆地深部發(fā)育兩個低角度拆離系統(tǒng), 其中一個位于萊陽凹陷深層(對應(yīng)于淺表的鵲山變質(zhì)核雜巖)。 由一系列向北傾的鏟形斷層組成, 北傾的膠縣斷裂和五龍河斷裂構(gòu)成了這個拆離系統(tǒng)的南部地表邊界。該深部拆離系統(tǒng)控制了萊陽凹陷不對稱的伸展構(gòu)造樣式。深部拆離帶顯示西淺東深的特點(diǎn), 凹陷南緣五龍村斷層和西緣茂支場斷層構(gòu)成了該凹陷深部拆離系統(tǒng)的西南邊界; 拆離面向東終止在 NNE 向東陡山斷裂帶西側(cè)。

綜合高精度重力和電磁法剖面測量結(jié)果, 揭示出拆離斷層在剖面上產(chǎn)狀顯示為陡緩交替的變化特點(diǎn), 金礦體主要賦存于斷裂產(chǎn)狀陡?緩轉(zhuǎn)折變化部位, 造成了金礦分段富集產(chǎn)出特征。淺部金礦床(體)和深部金礦床(體)沿同一斷裂構(gòu)造傾斜方向分布, 構(gòu)成淺部第一礦化富集帶和深部第二礦化富集帶, 在兩個礦化富集帶之間的斷裂陡傾段出現(xiàn)無礦間隔, 而淺部金礦體之下還有第二、第三富集帶; 礦床中礦體成群產(chǎn)出, 形成多個礦體群, 受多層礦化蝕變帶控制。隨后實(shí)施的深部鉆探工程驗(yàn)證了上述地球物理綜合探測成果。

4.1 構(gòu)造控礦機(jī)理

由于膠東金礦床賦存在數(shù)億年前形成的巖石中,晚中生代構(gòu)造演化和變形序次非常復(fù)雜; 尤其是強(qiáng)烈熱液蝕變和后期脆性變形疊加于控礦斷裂帶之上, 早期韌性變形的組構(gòu)往往被破壞, 僅殘留部分?jǐn)D壓片理或糜棱巖角礫, 從而導(dǎo)致構(gòu)造運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)難以恢復(fù)。長期以來, 通過礦床或礦田尺度的構(gòu)造觀測和力學(xué)分析, 對這些斷裂帶在金成礦時的運(yùn)動學(xué)和力學(xué)性質(zhì)提出了多種認(rèn)識, 主要包括: ①NW-SE向擠壓作用; ②NW-SE 向伸展作用; ③NE-SW 向走滑作用; ④NW-SE 向擠壓向 NE-SW 向擠壓轉(zhuǎn)換; ⑤正滑和走滑兩種相互獨(dú)立的構(gòu)造復(fù)合疊加; ⑥NW-SE向伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換為 NW-SE 向擠壓構(gòu)造體制。 然而, 由于缺乏對整個斷裂帶尺度的構(gòu)造解析及其成礦動力學(xué)的深入探討，尤其是深部結(jié)構(gòu)與變形樣式的地球物理約束更是鮮見, 上述控礦構(gòu)造體制的不確定性在一定程度上導(dǎo)致了對金礦床成礦規(guī)律和深部找礦方向的不同理解, 甚至引起對金礦床分類的認(rèn)識分歧。

我們最近的系統(tǒng)研究揭示 NE-NNE 向控礦斷裂帶實(shí)際上經(jīng)歷了從擠壓、經(jīng)剪壓和剪張、到伸展的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換(Deng et al., 2008, 2018); 其中成礦前為擠壓?剪壓構(gòu)造體制(圖 4a), 成礦后為伸展構(gòu)造體制(圖 4c), 且這兩個階段的區(qū)域主構(gòu)造應(yīng)力場基本均一, 表明區(qū)域形變的均一性; 而大規(guī)模金成礦作用受控于NNW-SSE 向主構(gòu)造應(yīng)力場引起的韌?脆性形變, 形成于剪壓?剪張構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程中, 且這一階段的區(qū)域主構(gòu)造應(yīng)力場在 EW 向成礦廊帶附近向 NEE 方向發(fā)生了約 20°的偏轉(zhuǎn)(圖 4b), 這種局部主構(gòu)造應(yīng)力場的偏轉(zhuǎn)表明區(qū)域控礦的 NNE 向斷裂帶向 NE 方向偏轉(zhuǎn)了約20°~30°。這種偏轉(zhuǎn)是由于沿該帶的成礦前基底斷裂和褶皺的再活化, 導(dǎo)致系列 NE-NNE 向控礦斷裂帶與其交匯形成構(gòu)造節(jié)點(diǎn), 產(chǎn)生局部非均勻應(yīng)變, 增加了巖石的滲透率, 從而有利于成礦流體的匯聚和金的群聚富集。 該認(rèn)識得到了深部地球物理探測成果的支撐。 這一現(xiàn)象在玲瓏金礦田臺上金礦床表現(xiàn)十分明顯: 成礦前EW 向基底斷裂被 NE-NEE 向破頭青斷裂(玲瓏斷裂北段)及其次級斷裂左行錯動, 在斷裂交匯處形成的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)控制了高品位金礦體(圖 5)。

破碎帶蝕變巖型金礦床控礦斷層的傾角相對較緩, 而傾角較陡的斷裂帶往往不發(fā)育該類型金礦化,這是由于壓剪構(gòu)造體制下斷層產(chǎn)狀相對平緩的部位呈拉張狀態(tài), 導(dǎo)致斷裂帶下盤形成厚且寬的含赤鐵礦鉀化蝕變帶, 其化學(xué)和流變學(xué)特征有利于隨后金成礦作用的發(fā)生。

而近 SN 向的牟乳和蓬棲金礦帶尚未發(fā)現(xiàn)與上述類似的構(gòu)造節(jié)點(diǎn), 大型石英脈型金礦床往往產(chǎn)出于古元古代變質(zhì)巖和中生代花崗巖接觸帶及兩期花崗巖體的接觸帶之上或附近, 它們之所以能夠形成石英脈型金礦床的集聚, 可能與由斷塊旋轉(zhuǎn)和扭變形導(dǎo)致的近平行斷裂帶間先存構(gòu)造薄弱帶的再活化和液壓致裂作用有關(guān)。

此外, 玲瓏變質(zhì)核雜巖東緣金礦床受控于拆離斷層脆?韌性變形的金礦化絹云母 ⁴⁰Ar/³⁹Ar 和鋯石裂變徑跡年齡約為 130~126 Ma,明顯早于受控于脆性構(gòu)造變形的約 120 Ma 的區(qū)域大規(guī)模金成礦作用,意味著膠東地區(qū)中生代至少存在兩次連續(xù)卻明顯不同的金成礦事件, 它們形成于陸內(nèi)伸展拆離向匯聚擠壓構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換背景、斷裂帶韌?脆性遞進(jìn)構(gòu)造變形過程中。

4.2 地球動力學(xué)背景

郯廬斷裂沿膠東半島西緣延伸, 晚侏羅世表現(xiàn)為左行走滑, 這可能反映了太平洋板塊斜俯沖到歐亞大陸, 導(dǎo)致沿大陸邊緣形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造變形體制。其中, 早白堊世膠東地區(qū)的構(gòu)造變形以膠萊盆地下白堊統(tǒng)萊陽群和古元古界荊山群之間的角度不整合為標(biāo)志, 發(fā)生在 130~150 Ma。期間至少發(fā)生了兩幕主要的擠壓變形事件: 早幕以 NW-SE 向擠壓逆沖和左旋走滑共同作用為主要特征; 晚幕以晚侏羅世侵入體內(nèi) NNE 向近水平韌性剪切帶和褶皺變形為特征。 150~146 Ma 和 141~ 130 Ma 之間兩次短暫的巖漿活動間隙, 可能是對該構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換作用的響應(yīng)。之后, 區(qū)域經(jīng)歷了兩個不同階段的早白堊世伸展作用(圖 6): ①約 130~120 Ma,區(qū)域 NW-SE 向伸展。以 NNE 走向的左行走滑或橫張斷裂、變質(zhì)核雜巖形成和裂解作用為特征, 前者控制了雙峰式郭家?guī)X型巖漿活動(包括系列密集的NNE 向中酸性巖脈)的產(chǎn)出、后者對白堊紀(jì)的膠萊拉分盆地和區(qū)域金礦起直接控制作用。早期 130~120 Ma,整個東亞地區(qū) NW-SE 向伸展變形, 而陡傾直角俯沖帶引起的中地殼減薄和俯沖板塊回轉(zhuǎn)被認(rèn)為與這次伸展事件有關(guān)。伸展變形導(dǎo)致廣泛的地殼熔融和抬升、產(chǎn)生高角度正斷層, 然后去頂變質(zhì)核雜巖演化為低角度正斷層。沿拆離斷層的脆性變形和相關(guān)熱液成礦作用可能僅僅與部分去頂拆離到更脆性的地殼淺部有關(guān)。之后, 可能與太平洋板塊結(jié)構(gòu)重大轉(zhuǎn)變有關(guān), 引起了膠東地區(qū)的拆離斷層再活動。②約 120~100 Ma, 區(qū)域近W-E 向伸展。以蘇魯?shù)伢w嶗山 A 型花崗巖、膠萊盆地青山期強(qiáng)烈的火山噴發(fā)和玄武巖脈發(fā)育為特征,造山作用最終結(jié)束。該階段, 對應(yīng)于華北克拉通破壞、中國東部巖石圈大規(guī)模減薄和大陸裂谷作用的高峰及晚期金礦成礦作用, 其地球動力學(xué)背景可能與古太平洋 Izanagi板塊向西俯沖板片的斷離作用密切相關(guān)。

我們最新的資料證實(shí)玲瓏變質(zhì)核雜巖東緣金礦床的成礦時代明顯早于膠東其他地區(qū)的金礦床(Yang et al., 2014, 2016d), 這意味著膠東中生代至少存在兩次連續(xù)卻明顯不同的金成礦事件, 它們均形成于陸內(nèi)伸展拆離向匯聚擠壓轉(zhuǎn)換構(gòu)造體制(Yang et al., 2014)。 Mercier et al. (2007)指出約 127 Ma 的主伸展方向改變也可能引起沿 NE-NEE 向斷裂的左行走滑運(yùn)動, 是造成膠北隆起邊緣郭家?guī)X巖體侵位和流體成礦事件的主要原因之一(圖 6)。

膠東金礦床沿區(qū)域 NE-NNE 向斷裂帶及其次級斷裂產(chǎn)出, 這些控礦斷裂經(jīng)歷了從擠壓、經(jīng)剪壓和剪張、到伸展的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程, 其中成礦前為擠壓?剪壓構(gòu)造體制, 成礦后為伸展構(gòu)造體制。這兩個階段的區(qū)域主構(gòu)造應(yīng)力場基本均一, 反映了區(qū)域形變的均一性特征 。大規(guī)模金成礦作用受控于NNW-SSE 向主構(gòu)造應(yīng)力場引起的韌?脆性形變, 形成于剪壓?剪張構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程中(區(qū)域控礦斷裂帶具有拆離斷層特征, 且其在成礦期與上、下盤的構(gòu)造?建造組合具有變質(zhì)核雜巖典型的 3 層組成結(jié)構(gòu), 其中玲瓏變質(zhì)核雜巖東緣金礦床受控于拆離斷層脆?韌性變形的金礦化年齡(約 130~126 Ma), 略早于受控于脆性構(gòu)造變形約 120±5 Ma 的區(qū)域大規(guī)模金成礦作用)。此時的區(qū)域主構(gòu)造應(yīng)力場在 EW 向成礦廊帶附近向 NEE 方向發(fā)生了約 20°的偏轉(zhuǎn), 這種局部主構(gòu)造應(yīng)力場的偏轉(zhuǎn)表明區(qū)域控礦的 NNE 向斷裂帶向 NE 方向偏轉(zhuǎn)了約 20°~30°。這種偏轉(zhuǎn)是由于沿該帶的成礦前基底斷裂和褶皺的再活化, 導(dǎo)致系列 NE-NNE向控礦斷裂帶與其交匯形成構(gòu)造節(jié)點(diǎn),產(chǎn)生局部非均勻應(yīng)變, 增加了其巖石的滲透率, 從而有利于成礦流體的匯聚和金的群聚富集。

破碎帶蝕變巖型金礦床控礦斷層的傾角相對較緩, 這是由于壓剪構(gòu)造體制下斷層產(chǎn)狀相對平緩的部位呈拉張狀態(tài), 導(dǎo)致斷裂帶下盤形成厚且寬的含赤鐵礦鉀化蝕變帶, 其化學(xué)和流變學(xué)特征有利于隨后金成礦作用的發(fā)生。而近 S-N 向的金礦帶之所以能夠形成石英脈型金礦床的集聚可能與由斷塊旋轉(zhuǎn)和扭變形導(dǎo)致的近平行斷裂帶間先存構(gòu)造薄弱帶的再活化和液壓致裂作用有關(guān)。