胶东三山岛超巨型金矿床三维地质模型及深部矿体与断裂的耦合关系

近年在胶东三山岛地区的深部和北部海域找矿取得重大进展,已成为中国深部找矿的典型案例。对三山岛金矿床进行三维可视化分析,对指导深部找矿具有重要的实际意义。基于311个钻孔资料建立了三山岛超巨型金矿床的三维地质模型,剖析了金矿床的三维空间特征,指出了沿控矿断裂深部找矿的重点区段。三维可视化分析发现,研究区以往认为各自独立的数个金矿床,主要矿体向深部相互连接,构成资源量超过1000 t的超巨型金矿床;赋矿的三山岛断裂产状起伏变化明显,浅部倾角较陡,向深部逐渐变缓,呈铲式阶梯状。对主要矿体厚度、品位变化与断裂面倾角变化的耦合关系分析表明,矿体品位和厚度沿走向和倾向均呈现高低相间变化的特点,两者呈正相关。金矿体主要赋存于断裂表面坡度较缓段,在三山岛北部海域,三山岛断裂在2000 m深度范围内有2个倾角明显缓倾的台阶,分别赋存了浅部和深部金矿体。其中,浅部台阶位于-20~-600 m标高,断裂表面坡度平均值为48.21°,矿体赋存部位的断裂表面坡度平均值为44.72°;深部台阶位于-940~-1760 m标高,断裂表面坡度平均值为44.56°,矿体赋存部位的断裂表面坡度平均值为42.75°。综合分析认为,断裂的缓倾角段是深部找矿的重点区域。     

胶东三山岛金矿构造控矿规律研究

胶东西北部是我国重要的金矿聚集区,矿床类型以石英脉型和破碎带蚀变岩型为主。发育在三山岛–仓上断裂内部的三山岛金矿床是胶东西北部蚀变岩型金矿的典型代表。最新的勘探结果显示,三山岛金矿在大于2 km的垂深处仍有很好的金矿化,而且三山岛金矿的一个显著特点是主矿体均发育在断裂内部的断层泥之下,断裂的形成和演化对金矿床的形成及矿体的空间分布具有重要的控制作用。作者通过不同尺度的构造分析后发现,在三山岛金矿床形成过程中,区域构造应力场的状态发生过明显的转变,由成矿前的右行张扭,转变为成矿初期的NNW-SSE向挤压左行剪切应力场,三山岛主断裂也在成矿期发生左行挤压逆冲活动,主断裂封闭,主断裂内的断层泥逐渐形成,封堵成矿热液于断层泥之下,形成三山岛矿区大规模的破碎带蚀变岩型矿化。     

综合物探技术在三山岛断裂带与焦家断裂带深部成矿模式中的应用

焦家断裂带与三山岛断裂带,是胶东西jE部著名的金矿成矿带。利用综合物探资料,对三山岛断裂与焦家断裂带之间与金成矿关系密切的早前寒武纪变质岩系和中生代花岗岩的空间分布关系进行了重新划分。利用高磁、重力、大地电磁（MT）和可控源音频大地电磁（CSAMT）综合研究剖面,研究探索焦家断裂与三山岛断裂带深部断裂构造的分布关系及成矿模式。系统总结了两带金矿地球物理特征及成矿规律和找矿标志,并进行了深部成矿预测,提出了6处深部成矿靶区。其中Au4预测靶区,深孔验证见到厚大金矿体,取得了良好的地质科研效果,为胶西北地区深部地质找矿方向提供了重要依据。     

胶东三山岛北部海域超大型金矿床的发现及其构造 岩浆背景

胶东是我国最重要的黄金基地,近年来深部和海域隐伏区找矿又取得重大突破。尤其是,在莱州三山岛北部发现了海域超大规模金矿床。这一矿床与位于其南侧的三山岛矿区的深部主矿体相互连接,实际上为同一矿体,矿体全长超过3km,最大斜深超过1.7km,金资源总量超过500t,是我国规模最大的单一金矿体。矿床赋存于三山岛断裂下盘,为破碎带蚀变岩型金矿。其规模最大的4号矿体,赋存标高-796~-1736m,矿体走向长1446m,倾向最大延深1072m,平均厚度30.91m,平均品位5.23g/t。矿床由浅部矿体群和深部矿体群组成,二者均分布于控矿断裂倾角平缓和由陡变换的转折部位,构成由浅部至深部的台阶式分布特征,称之为阶梯式成矿模式。浅部第一台阶矿体赋存于-600m标高深度以上,矿体倾角25°~50°;深部第二台阶矿体赋存于-1000m标高以下,矿体倾角35°~40°。第一台阶与第二台阶的矿化特征有差异,后者矿体资源量多、规模大、厚度厚、品位高。控矿断裂——三山岛断裂的产状变化大,沿走向S形拐弯特征明显,沿倾向总体上显示浅部倾角陡深部倾角缓的铲式特点,且呈现倾角陡、缓交替变化规律,形成阶梯式断层。断裂下盘变形强,构造带厚度大;沿倾斜方向由浅部至深部,断裂带宽度变大、韧性变形特征增强、成矿空间增大,矿体厚度增大。这些特征指示,三山岛断裂具有铲式正断层性质。三山岛断裂的形成可能与郯庐断裂活动有关,郯庐断裂于早白垩世发生左行走滑时,在其东侧产生SEE向的伸展作用,形成了包括三山岛断裂在内的胶东地区的伸展构造。胶东侏罗—白垩纪岩浆活动强烈,玲珑型花岗岩、郭家岭型花岗岩、伟德山型花岗岩、崂山型花岗岩的地球化学特征研究表明,该区经历了由华北-扬子构造体系向欧亚-太平洋构造体系和由挤压机制向伸展机制的转换,由EM1型富集地幔向EM2型富集地幔演变。金矿的同位素年龄与壳幔混合源伟德山型花岗岩及相关中基性脉岩的形成时代一致,均形成于早白垩世。早白垩世岩浆活动在金成矿中起到了"热机"作用,使围岩中的金活化,并将地幔中的金携带上来,提供了部分成矿物质。白垩纪,中国东部软流圈上涌,构造岩浆活动强烈。在胶东地区,受早白垩世壳幔混合型大规模深部岩浆热隆影响,侏罗纪形成的壳源型玲珑岩基强烈隆升,其上覆的变质岩层发生大幅度拆离滑脱,形成拆离断层,三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂均是热隆-伸展体制下的铲形下滑断裂,属拆离断层的组成部分。这种热隆-伸展构造为金矿成矿提供了有利条件,岩浆活动为金矿形成提供了适宜的物源、热源和流体,伸展拆离构造为金矿成矿提供了有利空间,构造、岩浆、流体的耦合造成了胶东型金矿大规模成矿作用。     

胶东三山岛北海域金矿床热液蚀变作用研究

三山岛北海域金矿床位于胶东金矿省的西北缘,是2015年新发现的超大型金矿床（储量470 t、Au品位4.30 g/t）,金矿体赋存于中生代玲珑式花岗岩中,主矿体受三山岛-仓上断裂带控制。中生代含矿的玲珑式花岗岩显示了复杂的蚀变、矿化共生组合关系。三山岛-仓上断裂的活动使热液流体发生渗透,导致断裂带两侧发生广泛的钾化蚀变。随后,大规模的绢云母化沿主断裂两侧形成。随着断层泥的形成,其作为"阻挡层"使含矿流体不能运移到断裂带上盘,成矿流体在下盘发生强烈的绢云母-石英-黄铁矿蚀变并伴有金的析出。最后石英-碳酸盐脉的形成标志着与金成矿相关热液活动减弱。钾化和绢英岩化岩石的平衡计算揭示了SiO2、MgO和CaO带入,TiO2、K2O基本不变,而Na2O表现为带出;大多数主量元素受强烈的矿物反应影响。Au、Ag、Bi、As、Pb、Zn等相关成矿元素呈带入特征,它们之间多呈正相关关系且与黄铁绢英岩化有密切关系,显示出在水岩反应过程中不同类型的元素具有复杂的地球化学行为。蚀变组合和流体包裹体研究表明,成矿流体以中低温（126~351℃）、中低盐度（1.02%~10.48% NaCleqv）为特征,属于CO2-H2O-NaCl±CH4体系。在热液流体中,金可能主要以Au（HS）2-络合物的形式运移;黄铁绢英岩化过程中,硫化作用使Au（HS）2-络合物失稳分解导致Au沉淀富集成矿。华北克拉通的重新活化导致软流圈上涌和大量火成岩的形成,也为胶东发生大规模金成矿作用提供了充足的的热能和流体输入。     

胶东三山岛金矿中深部成矿流体对比及矿床成因

三山岛金矿位于胶东西北部,属于典型的破碎蚀变岩型金矿。流体包裹体研究表明该矿床为中温、中低盐度H₂O-CO₂-NaCl±CH₄流体;中深部成矿流体对比研究表明,在纵深超过2000m范围内,成矿流体具有较一致的成矿流体介质条件,主成矿均一温度为170~330℃,成矿压力为50~255MPa。H、O、C同位素表明,深源流体参与了成矿作用,很可能是与金矿床伴生的基性幔源岩浆脱水形成的岩浆水,在地壳浅部遭受到大气降水的混合,而S同位素研究进一步揭示了成矿物质具有多源性,矿区浅表在成矿晚期可能受到了表生硫影响而导致δ³⁴S偏高。水岩反应、成矿应力场转变及表面吸附电化学还原反应等导致金沉淀成矿。     

胶东焦家断裂带与金矿的成生关系

文中着重阐述了控矿断裂活动与焦家金矿Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ号矿体之间的成生关系。指出:焦家金矿Ⅱ号矿体与控矿断裂第一期活动有关,Ⅰ号矿体与第二期活动有关,Ⅲ号矿体与第三期活动有关。控矿断裂第一、二期活动显压扭性,第三期活动则显张扭性特征,Ⅰ、Ⅱ号矿体的矿化类型为破碎蚀变岩型,Ⅲ号矿体为多金属硫化物脉型。      

胶东三山岛断裂构造蚀变岩三维控矿规律研究与海域超大型金矿的发现

三山岛北部海域金矿床位于胶东西北部三山岛成矿带之内,为一严格受断裂构造控制的超大型破碎带蚀变岩型金矿床。该次找矿预测并获重大突破的预测依据如下：(1)三山岛断裂蚀变矿化带,受NNE和NEE两组方向的区域构造控制,复合叠加呈“N”字形分布。陆上断裂蚀变矿化带接近海域,并没有间断,推测在三山岛北部延伸至海区。(2)焦家和三山岛两断裂蚀变矿化带,具有统一的三维控岩控矿规律。焦家断裂蚀变金矿带向西倾斜,控矿构造和矿化富集程度显示阶梯状分布,其中矿体向南西侧伏,矿体在剖面上呈左行右列式分布;而三山岛断裂蚀变金矿带向东倾斜,其中矿体向NE侧伏,矿体在剖面上呈右行左列式分布。依据陆内构造控岩控矿规律预测海域未知矿体的分布规律,获得了良好的验证。(3)三山岛金矿到焦家金矿的勘探剖面显示,两个控矿构造岩相带倾向相反,但是都在下盘花岗岩区段集中交代蚀变成矿。这一认识为确定深部成矿靶区提供了准确的地质依据。(4)地球物理勘查结果显示,三山岛矿带的重力和磁力异常指出沿“N”字形构造从陆地向海区延伸,这成为预测的重要依据。总之,三山岛北部海域金矿床目前业已取得找矿重大突破。矿床为焦家式破碎蚀变岩型金矿,属中生代燕山晚期岩浆热液脉型矿床,其深部及外围仍具有良好的找矿前景。     

焦家断裂渗透性结构与金矿床群聚机理:构造应力转移模拟

焦家金矿带是焦家式金矿的命名地,也是我国第一个千吨级金矿田的发现地。其内构造破碎带蚀变岩型金矿床(体)受NE-NEE向焦家断裂及其下盘近平行的次级断裂控制,具有明显的空间群聚分布特征。然而,由于对这些金矿床成因机理的认识存在分歧,对其空间群聚分布的形成机制也有多种解释,对断裂带覆盖区及其深部成矿潜力更是缺乏科学评价。为此,针对这些难题,论文在详细控矿构造解析的基础上,通过建立焦家金矿带三维有限元模型,运用应力转移模拟计算成矿期的库仑破裂应力变化值(△CFS),标定了成矿期断层活动导致的应力转移情况及其形成的高渗透率区域,探讨它们对矿床空间分布的可能控制作用和金矿床群聚分布的形成机理及焦家式金矿的成因机理,并据此圈定了成矿远景区,估算了其深部资源潜力。应力转移模拟结果显示△CFS以焦家断裂为中心呈现玫瑰弧瓣图像分布,其中,应力减小(负值)区(-195bar≤△CFS≤-3bar)以新城-高家庄子为中心呈"十"字形分布(东西宽8km、南北长12km),为低渗透率区域,其内尚未发现金矿床产出;而应力增大(正值)区(3bar≤△CFS≤84bar)呈28个大小不等的弧瓣分布在断层走向转弯处或断层交汇处,为高渗透区域,已发现的金矿床均位于其中,且已探明的金金属量与其所处区域△CFS极值正相关(金金属量Q=4.526×△CFS-83.27)。这种金矿床与断层活动导致的△CFS在空间分布上的一致性,表明焦家式金矿床的形成和产出严格受焦家断裂及其次级断裂控制,区别于典型的"与侵入体有关的金矿"和"岩浆热液矿床",而与造山型金矿床类似。然而其独特的构造背景与成矿环境及蚀变-矿化组合,表明该类型金矿床不能被现有成矿模式所涵盖,而可能属于独特的"胶东型"金成矿系统。焦家金矿带上控矿断裂的形成受同震应力转移的制约,断裂带脆性变形过程中,地震破裂沿断层传播,在断层产状变化或多组断层交汇处,△CFS增大,造成反复余震活动破坏岩石,形成局部高渗透率结构,为金的沉淀提供有利场所,产生了金矿床的群聚现象。据此,圈定朱宋、徐家疃、西良、马埠庄子四个成矿远景区,预测金资源量分别为79t、66t、43t和16t;而寺庄、望儿山、河西、河东等金矿床深部仍有巨大找矿潜力。     

山东三山岛金矿床流体包裹体特征及其地质意义

三山岛金矿床位于莱州市三山岛—仓上断裂带内,矿石主要为蚀变岩和含金石英脉2种类型。随着胶东金矿床研究的深入和三山岛金矿资源的不断减少,对三山岛金矿床的成矿作用及深部开发前景问题研究具有更重要的意义。针对上述问题,对三山岛金矿床2种类型矿石的成矿流体特征进行对比研究,认为代表成矿早—中期的蚀变岩型矿石形成于中温(均一温度为325～240℃)、低盐度(2.07%～6.88%)、低密度(0.720～0.868g/cm3)、酸碱性不均匀(pH=3.27～10.43)、以氟化物和氯化物为成矿物质载体的还原性流体;代表成矿中—晚期的含金石英脉型矿石形成于中—低温(均一温度为306～160℃)、低盐度(1.05%～9.73%)、低密度(0.739～0.962g/cm3)、碱性(pH=9.25～9.85)、以氯化物和硫化物为成矿物质载体的还原性流体。成矿流体性质的转变反映了成矿流体处于由比较封闭到比较开放的构造环境的转变期,且成矿流体早期以原生岩浆水为主,后期有变质水、大气降水以及海水的参与作用。三山岛金矿成矿深度为2.5～5km,根据目前的开采深度推算其深部还有一定的资源量可供开发。     

Fluid Evolution in the Sanshandao Gold deposit, Jiaodong Peninsula, China

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Hydrothermal Alteration and Gold Mineralization in the Jiaojia Gold Deposit,Jiaodong Peninsula, China

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焦家金矿成矿流体垂向变化特征及对胶东金成矿过程的启示

为探讨焦家金矿成矿流体的时空演化特性,在焦家金矿①号和③号矿体纵深450 m的剖面上采集矿化样品,对不同阶段、不同深度石英脉中流体包裹体进行显微测温以及成矿流体特征垂向对比研究.结果 显示,成矿早阶段石英主要捕获H2O-CO2型包裹体,其完全均一温度为271～359℃,盐度为6.0％～ 10.0％ NaCleqv,XCO2为0.1～0.15.主成矿阶段石英中捕获大量H2O-CO2型、H2O型和CO2型包裹体,它们的完全均一温度为198～315℃,盐度为6.5％～8.5％ NaCleqv.成矿晚阶段石英中只发育H2O单相和气液两相包裹体,其完全均一温度为102～ 188℃,盐度为0.2％～3.8％ NaCleqv.研究显示,焦家金矿成矿流体与其他胶东金矿成矿流体特征与演化过程一致,且在纵深450 m剖面上保持不变.与前人研究成果对比发现,胶东金矿具有统一的流体来源,但成矿物质显示出更为复杂的来源,应有源于沉积地层的物质加入.     

Two Super-Large Gold Deposits Have Been Discovered in Jiaodong Peninsula of China

正During 2015,gold prospecting in Laizhou City of Shandong Peninsula in China has achieved a major breakthrough.Deposits containing 470 and 389 tons of gold metal were discovered in the northern sea area of Sanshandao and the Shaling area,respectively.As a result,the gold prospective resources in the entire Jiaodong Peninsula have now exceeded 4000 tons,fully indicative of the super-large prospecting potential of the Jiaojia-type deposits.Gold deposit in the northern sea area of Sanshandao     

胶东福山北部地区金及多金属成矿系列及找矿方向

胶东福山北部地区位于胶东栖(霞)-蓬(莱)-福(山)成矿带北段。该区粉子山群大面积出露,中生代岩浆活动强烈,褶皱断裂构造发育,形成一完整的热液成矿系统。对区内邢家山(钼钨)、王家庄(铜锌)、杜家崖(金)等典型矿床(式)研究发现,该区金属成矿作用与中生代燕山晚期斑岩体具有密切关系,由高温至低温成矿作用在空间上展布规律明显,共同构成了与中生代燕山晚期中酸性岩浆侵入作用有关的金及多金属成矿系列。从现有研究成果看,中低温热液脉型、斑岩-矽卡岩型以及浅成低温热液型金及多金属矿应作为该区找矿主攻方向。     

巨型矿床形成与定位的构造控制:胶东金矿集区剖析

胶东被视为全球惟一一个晚于赋矿围岩几十亿年而发生巨量金聚积的矿集区,也是中国最重要的黄金基地,已发现金矿床150余处,累计探明黄金资源储量超过4500t。金矿床沿区域上NE-NNE向断裂带及其次级断裂产出,具有NE呈带、EW呈行的分布特征,形成招莱、蓬栖、牟乳和盆缘4条金矿带。控矿断裂带经历了从挤压、经剪压和剪张、到伸展的构造体制转换,其中成矿前为挤压-剪压构造体制,成矿后为伸展构造体制,而大规模金成矿作用受控于NNW-SSE向主构造应力场引起的韧-脆性形变,形成于剪压-剪张构造体制转换过程中。区域控矿断裂带具有拆离断层特征,且在成矿期与上、下盘的构造-建造组合具有变质核杂岩典型的3层组成结构,其中受控于拆离断层脆-韧性变形的玲珑变质核杂岩东缘金矿床的金矿化年龄略早于受控于脆性构造变形的区域大规模金成矿作用,表明至少存在两次连续却明显不同的金成矿事件,其形成于陆内伸展拆离向汇聚挤压构造体制转换背景。成矿前、后,区域主构造应力场基本均一,反映了区域均匀应变特征;而成矿期NE-NNE向断裂带叠加于再活化的近EW向基底构造之上,触发区域控矿的NNE向断裂带往NE方向偏转了约20°～30°,引起构造主应力偏离区域等效应力10°～20°,导致局部非均匀应变和围岩渗透率的增大,从而有利于巨型金矿床(区)的形成与就位。压剪构造体制下断层产状相对平缓的部位呈拉张状态,导致断裂带下盘形成厚且宽的含赤铁矿钾化蚀变带,其化学和流变学特征有利于随后金成矿作用的发生,是破碎带蚀变岩型金矿床NE向控矿断层倾角相对较缓的可能原因;而由断块旋转变形导致的近平行S-N向高角度断裂带间先存构造薄弱带的再活化和液压致裂作用是导致石英脉型金矿床形成与就位的可能机制。     

胶东西北部金矿床深部资源潜力与找矿方向

[摘摇要]结合胶东地区近年来金矿勘查的重大突破,通过对控矿断裂构造网络、成矿流体来源、成 矿深度估算和剥蚀程度的综合分析,认为胶东地区具有良好的区域金成矿地质条件和深部找矿前景。 胶东地区具有三山岛、焦家、招平3 条主要的控矿断裂和众多次级断裂,构成成矿流体活动和金矿床就 位的构造网络。成矿流体具有壳幔混合特征,暗示成矿作用深部延伸潜力可观。近年来的勘查实践已 经发现众多深部资源,证明胶东地区深部找矿切实可行。通过流体包裹体压力和花岗岩形成深度综合 分析,认为胶东金矿床成矿深度上限为2～3 km,成矿深度下限5～8 km,后期剥蚀程度不超过3 km,因 此区域上3 km 以浅甚至5 km 以浅均具有找矿前景。三山岛断裂与焦家断裂深部可能在4 km 左右深 度交汇,其交汇部位可能发育隐伏的巨型金成矿带。     

In-situ Trace Element Analysis Characteristics of Pyrite in Sanshandao Gold Deposit in Jiaodong Peninsula: Implications for Ore Genesis

There are controversies about the genesis of the lode gold deposits in Jiaodong area. The Sanshandao gold deposit is the largest one in Jiaodong area. To better understand the genesis of the gold deposit, it is necessary to know the evolution of ore-forming fluid and the source of ore-forming material for the Sanshandao gold deposit. In this paper, the trace element composition of pyrite at different metallogenic stages in the Sanshandao gold deposit was analyzed by using LA-ICP-MS. Based on geological characteristics and petrography observation and SEM analysis, pyrite can be divided into three stages and six classes, including porous Py1-a and smooth Py1-b in pyrite-sericite-quartz alteration (Py1), many mineral inclusions in the Py2-a and smooth Py2-b associated with carbonate in the quartz-pyrite ± siderite veins (Py2), a lot of polymetallic sulfide inclusions hosted Py3-a and Py3-b with smooth and oscillation band in the quartz-polymetallic sulfide vein (Py3). The experimental results show that the gold content is very low in the lattice of pyrite, most of which is less than 1×10^-6, and gold mainly occurs in the form of visible gold. The contents of Au, Ag, Cu, Pb and Sb of pyrite gradually increase from early stage to late stage. The high content of Co+Ni in the earliest stage (up to 9268×10^-6) reflects that pyrite in the early stage is likely derived from magma, and the Co/Ni ratio gradually decreases, suggesting the decrease of ore forming fluid temperature. Combined with the geological observations and trace elements component of pyrite, the study shows that the genesis of the Sanshandao gold deposit is related to the evolution of magmatic hydrothermal reservoir. The ore-forming fluid is transported several times along the fault by seismic pumping.     

胶东三山岛金矿床黄铁矿原位微区微量元素特征及对矿床成因的指示

胶东地区是我国最大金成矿聚集区,其金矿床的成因长期以来一直存在很大争议,三山岛金矿床是胶东地区最大的金矿床,通过采用LA-ICP-MS分析不同阶段黄铁矿中微量元素组成,可以探讨成矿流体演化及成矿物质来源。根据野外地质特征及岩相学观察,结合SEM结构分析将三山岛金矿床的黄铁矿分为3个阶段,6个亚类,即黄铁绢英岩化带(Py1)中包裹大量绢云母和石英的Py1-a和表面光滑的Py1-b,石英—黄铁矿±菱铁矿脉(Py2)中富含矿物包裹体的Py2-a和与菱铁矿共生且表面光滑的Py2-b,石英—多金属硫化物脉(Py3)中有很多细粒多金属硫化物包裹体的Py3-a和表面光滑的Py3-b。3个阶段黄铁矿晶格中金含量均很低,大部分小于1×10^-6,金主要以可见金形式存在。从早阶段到晚阶段黄铁矿中Au与Ag,Cu,Pb,Sb有较好的正相关性,且含量有逐渐增加的趋势。最早阶段黄铁矿中Co+Ni的含量很高(最高为9268×10^-6),反映了早期黄铁矿可能来源于岩浆岩源区,后期Co/Ni值逐渐降低,暗示了成矿流体温度逐渐降低。结合地质特征和黄铁矿微量元素研究,表明三山岛金矿床成矿物质可能来源于深部岩浆热液储库,通过地震泵机制沿断裂构造多次侵位成矿。