《Journal of Structural Geology》：Structural Control of Gold Mineralization in the Jiaodong Peninsula, Eastern China
编辑推荐：
胶东半岛古太平洋板块西缘金矿床成矿受燕山期构造演化控制，通过结构分析、岩芯钻探及EBSD技术揭示135-120Ma构造从 NW-SE 压缩转向延伸，导致低角度剥离断层形成浸染型矿床（占资源2/3）和高角度脆性断层形成石英脉型矿床（占1/3），整合断层阀与模式转换模型阐明流体行为变化机制。
田中华|丁正江|麦克肯齐·道格|陈国明|张启斌|刘福来|肖文娇
中国地质科学院地质研究所深部地球与矿产勘查国家重点实验室，北京100037
摘要
胶东半岛位于古太平洋板块的西缘，是世界上最大的金矿区之一，已探明的金资源储量超过5500吨。尽管其具有重要的经济价值，但矿化机制和控制矿体的地质结构的本质仍存在争议。本研究主要基于结构分析、野外观察、岩芯钻探和电子背散射衍射（EBSD）技术，并结合区域地质年代数据，探讨了燕山造山事件期间控制矿体的地质结构的演化过程。研究发现，该地区存在众多逆冲断层和走滑断层，这些断层后来又被剥离断层所覆盖。大约在1.35亿年前，该地区的构造模式从NW–SE方向的压缩转变为NW–SE方向的拉伸。主要的金矿化事件发生在1.2亿年前，晚于这种构造转变。本文识别出两种同时期的矿化类型：一种是低角度剥离断层中的分散型矿床（占资源量的三分之二），另一种是陡倾断裂中的石英脉型矿床（占三分之一），这两种矿床形成于具有不同几何特征的地壳构造中。我们整合了“断层阀”模型和最近提出的“模式转换”模型，以解释这两种矿化类型的空间分布规律，并将其形成归因于有效应力、流体压力和渗透性的周期性变化对成矿流体行为的影响。我们的研究结果强调了构造转变和构造演化在控制胶东地区金矿大规模富集中的关键作用，并通过首次将该模型应用于该地区，为这些巨型金矿的成因提供了新的统一解释框架。
引言
胶东半岛位于古太平洋板块的西缘，是全球最重要的沿海金矿区之一，已探明的金资源储量超过5500吨。这一资源不仅支撑了中国的战略矿产资源安全，也为研究大规模金矿化的成因机制提供了天然实验室（Deng等人，2020；Fan等人，2003；Goldfarb等人，2021；Mao等人，2008）。尽管经过数十年的深入研究，胶东金矿的成因分类仍存在争议，主要存在造山作用、岩浆-热液作用以及岩石圈减薄/破坏（克拉通破坏）等不同成因模型（Deng等人，2020；Goldfarb和Santosh，2014；Li等人，2023；Zhu等人，2017），这些模型反映了全球关于巨型金矿区成因（造山作用相关还是侵入作用相关）的广泛争论（Goldfarb和Groves，2015；Groves等人，2020；Groves和Santosh，2021；Wyman等人，2016）。然而，一个明确的地质事实是：所有具有经济价值的矿体都严格受特定地质结构的控制（Yang等人，2024）。这些结构主要包括岭龙和昆峪山变质核杂岩（MCCs）中的低角度剥离断层（Armstrong，1982；Lister和Davis，1989；Davis等人，1993）以及区域NNE走向网络中的高角度断层（Song等人，2023；Wu等人，2020）。
胶东地区的断层系统对矿化类型具有决定性影响。这种一级结构控制与全球模型一致，即低角度剥离断层有利于深部流体的上升和矿体的富集，例如美国盆地-山脉省的经典矿化模型（Spencer和Welty，1986）以及死亡谷和爱琴海地区的类似构造（Lister和Davis，1989；Tirel等人，2008）。在胶东地区，这种关系表现为明显的空间分布规律：大规模的分散型（变质岩型）金矿主要分布在主要剥离断层带（如三山岛、胶家矿区），而石英脉型矿床则形成于高角度脆性断层带（如沐坪-鲁山断层系统，图1）（Song等人，2022）。这种明显的关联表明，断层的几何形状、运动学特性和流变学特性（包括塑性剪切的作用）是控制矿化的关键局部因素。值得注意的是，详细的结构分析表明，不同的构造阶段——压缩（Li等人，2014）、过渡（Yang等人，2024）和拉伸（Xia等人，2016）——可能在矿化过程中发挥了不同但相互关联的作用。因此，这种从压缩到拉伸的构造转变的确切时间和动态过程尚不明确，这在该地区的构造-成矿模型中是一个重要空白。
争议的核心是一个关键问题：复杂的矿化类型（包括分散型和石英脉型矿化）是如何受到局部断层几何形状和流变学特性与区域构造环境相互作用的影响的？具体来说，为什么浅倾剥离断层会促进流体与岩石的广泛相互作用形成分散型矿床，而陡倾脆性断层则会形成开放的石英脉（Song等人，2022；Yang等人，2018，2021）？综合模型（如“断层阀”模型（Sibson，1988）和“模式转换”模型（Hobbs等人，2023）的应用为解决这些问题提供了有希望的框架。这些模型已成功应用于解释从显生宙增生造山带到前寒武纪地盾等多种地质环境中的金矿沉积现象，证明了它们在连接断层滑动、流体超压和矿体形成之间的普遍适用性。然而，这些模型在胶东半岛的具体应用机制，特别是特定地质结构如何控制流体迁移路径和触发矿体沉淀的机制，仍不明确。
为了解决这些问题，本研究基于对胶东地区关键金矿区压缩型和拉伸型地质结构的详细野外观察，结合岩芯样本、电子背散射衍射（EBSD）数据和区域地质年代信息，提出了三个主要目标：（1）描述这一时期古应力场的时空演化过程，精确确定胶东半岛从压缩到拉伸的构造转变时间；（2）建立结构演化与金矿化之间的成因模型，具体应用“断层阀”模型（Sibson，1988）和创新的“模式转换”模型（Hobbs等人，2023）来阐明分散型和石英脉型矿体的不同形成机制。本研究的结果有望解决长期以来关于胶东地区金矿化结构控制的争议，并为未来的深部、海上和未充分勘探区域的勘探提供坚实的理论指导，从而加深我们对这一全球最大、最具经济价值的金矿区的理解。
部分摘录
地质背景
胶东半岛位于古太平洋板块的西缘，是理解东亚构造演化的重要位置（Qiu等人，2024；Zhang和Groves，2024；Zhu等人，2017；Windley等人，2010）。从构造上看，该半岛处于华北克拉通和华南克拉通的交汇处，这是一个经历了多阶段变形和改造的大陆碰撞带（Tian等人，2024）。该地区的复杂性进一步
逆冲断层
本研究在岭龙MCC和昆峪山MCC进行了露头结构分析和大规模地质剖面绘制（图1）。例如，在昆峪山变质核杂岩（MCC）的脚壁位置25CGM39，识别出多个位于低角度剪切带内的逆冲断层（图1，图2）。这些断层在露头尺度上宽约200米，呈东南向倾斜（倾角140°∠30°）
应力场转变与构造转变的时间
胶东金矿区NE–NNE走向的控制矿体断层的构造演化记录了从晚侏罗世至早白垩世的根本性构造转变，即从NW–SE方向的压缩转变为早白垩世的拉伸（图12）。普遍认为，这一演化过程首先经历了NW–SE（或ESE–WNW）方向的压缩，随后进入NW–SE（或E–W）方向的拉伸阶段（图12；例如，Deng等人，2008，2018；Yang等人，2024）。
结论
- (1)
结构分析表明，区域性的逆冲断层和走滑断层始终被后期剥离断层所覆盖，反映了从早期NW–SE方向的压缩、经过压扭走滑作用，最终转变为NW–SE方向的拉伸的清晰构造过程。
- (2)
晚侏罗世的压缩作用可能建立了区域性的构造框架，而大约1.35亿年开始的造山后拉伸作用重新激活了这些结构，形成了剥离断层。
作者贡献声明
道格·麦克肯齐：撰写、审稿与编辑、监督。陈国明：撰写、审稿与编辑、数据管理。田中华：撰写、初稿撰写、正式分析、数据管理。丁正江：撰写、审稿与编辑。肖文娇：撰写、审稿与编辑、监督。张启斌：撰写、审稿与编辑。刘福来：撰写、审稿与编辑、监督
未引用参考文献
Dong等人，2018a；Hobbs和Ord，2023；Hobbs和Ord，2022；Lister和Forster，2009；Masurel等人，2022；Song等人，2015；Sibson等人，1975；Tan等人，2015；Tian，2021；Tian和Nutman，2022；Xu等人，2008。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
利益冲突声明
我们希望向编辑说明以下可能被视为利益冲突的事实以及对本研究的重要财务支持。
我们声明本文为原创作品，未曾发表过，也未在其他地方考虑发表。我们不知道与此出版物相关的任何利益冲突，也没有任何可能影响其结果的财务支持。
致谢
本文献给Brian F. Windley，以感谢他在我研究过程中的指导和帮助。我们感谢王伟博士、王丹和王旭的有益讨论。野外工作得到了我的硕士生杜佳、李晓东、柴伟波和周金伟的帮助。感谢李健副教授提供图7e-f中的照片。同时，我们也衷心感谢两位匿名审稿人的宝贵意见。
