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。     

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。     

冀北丰宁一带地壳构造特征及其与金矿形成的关系

作者结合地质、重磁和遥感等资料研究冀北丰宁一带不同深度壳层构造特征,论证了地壳构造与金矿形成的关系。地壳深部隆起与凹陷的过渡部位——断裂带以及不同壳层构造的交汇部位是金矿成矿的有利部位,金矿床(点)往往形成于弧形构造带弧顶的两侧。     

山东省焦家矿区深部超大型金矿床及其对“焦家式”金矿的启示

通过三年的地质勘查研究,发现了山东焦家矿区深部105吨特大型金矿床,圈定了89个矿体,归并为4个矿体群,其中Ⅰ-1号主矿体沿焦家断裂主裂面分布。焦家矿区共探获金矿资源储量230多吨,成为世界级超大规模金矿床。通过焦家深部金矿床和浅部金矿床对比研究,揭示了新的金矿成矿规律:浅部金矿床和深部金矿床之间为无矿间隔或弱矿化带;金矿床矿体厚大部位在剖面上产于焦家断裂由陡变缓转折点下部;焦家带金矿床构成了沿"一条构造带、二段矿化富集带、三层矿化蚀变带"产出的矿床模式。通过同位素年龄测定,焦家断裂断层泥的K-Ar年龄为131.05～123.53Ma和48.57～41.18Ma,早期指示断裂构造的主要形成期与金矿的主成矿期同步;晚期金矿的同位素年龄略晚于郭家岭花岗岩年龄,略早于崂山花岗岩年龄,位于伟德山花岗岩年龄值高峰段内,说明伟德山花岗岩岩浆活动是导致"焦家式"金矿成矿的直接因素。     

新邵高家坳微细浸染型金矿床构造控矿特征

高家坳金矿床位于白马山－龙山EW向构造带中部、桃江－城步NE向基底断裂与邵阳－郴州NW向基底断裂挟持的大乘山穹隆SW倾伏端。含金蚀变带赋存于中泥盆统半山组碎屑岩中，金矿体呈似层状顺层产出或呈透镜状、脉 状产于断裂破碎带中。基底断裂沟通矿源层，形成矿液运移通道；穹隆倾伏端和基底断裂提供了储矿空间；次级NW、NE向断裂是矿区主要容矿构造；基底断裂挟持的上升地块中不同级别、不同方向断裂的交汇处，是该类金矿床成生的有利部位。     

滇西哀牢山老王寨金矿床控矿构造样式

哀牢山金矿带是我国最重要的新生代造山型金矿带,老王寨金矿床是该矿带中已发现规模最大的金矿床。该矿床中金矿化的产出受NW向九甲-安定断裂和NWW向老王寨-营盘山背斜联合控制,金矿体定位于老王寨-营盘山背斜两翼NW-NWW向层间接触带或脉岩与地层交界面等构造薄弱部位的左行剪切逆断裂带中。成矿前,区域NNE-SSW向挤压构造应力场导致轴向NWW的老王寨-营盘山背斜形成,背斜形成晚期在其两翼形成NW-NWW向的次级断裂。成矿作用过程中,在NEE-SWW向挤压构造背景下,NWW向老王寨-营盘山背斜的转折端和两翼呈背驮式叠瓦状排列的NW-NWW向左行剪切逆断裂为有利容矿空间。之后,构造体制转变为近SN向挤压,形成少量NE向左行剪切断裂,对已有NW向矿体略有破坏。走滑断裂是哀牢山造山带最具特色的构造型式,也是区域最重要的控矿构造样式,在老王寨金矿床主要体现为控制金矿化产出的NW-NWW向左行剪切逆断裂大规模发育于NWW向老王寨-营盘山背斜构造的两翼,对应于区域构造动力体制转换晚期,印度与欧亚大陆斜碰撞导致的区域大规模走滑断层最发育时期。     

湖南省新邵县龙山锑金矿矿床控矿因素及找矿远景分析

通过前人大量的地质工作表明,湖南省新邵县龙山锑金矿位于华南褶皱带的湘中凹陷中部,EW向白马山―龙山构造窿起带与NE向宁乡―新宁基底断裂带和NW向锡矿山―涟源基底断裂带交汇部位,矿床成矿地质条件优越。矿床控矿因素主要为地层与构造,区内矿体的延深规模一般是其走向延长的1.5~10倍,深部找矿远景巨大。     

构造应力场转换的成矿地球化学响应

以剪切带型金矿为例,基于对中国东部胶东西北部地区及其典型金矿田、金矿床构造应力场与成矿地球化学场的详细研究结果,初步阐释了它们在多重时-空间尺度上的耦合关系。区域尺度上,应力极值区不利于成矿,金矿床就位于应力梯级带,尤其是不同方向应力梯级带的交汇部位。矿田尺度上,成矿物质有从应力高值区向低值区运移的趋势,成矿主期应力梯度的增大有利于成矿元素进一步浓集,应力梯级的强烈变化地段(或时段)往往形成金属元素的大量堆积。矿床尺度上,成矿物质的运移受不同方向剪应力梯级带的叠加影响,金属元素就位于NE和NW向应力梯级带交汇部位缓坡带一侧的次级梯级带之上。多重时-空尺度成矿动力学的深入研究,将可能揭示出这种非线性效应的丰富内涵。     

玲珑矿田金矿体侧伏规律及其断裂控制机因

玲珑矿田金矿体侧伏受EW向基底构造和NE-NNE向控矿断裂力学性质。产出状态、运动方式联合制约。本文论及西山、东山、破头青和东风四个金矿床矿体的侧伏规律,并对其断裂控制机因进行了探讨。     

冀北丰宁—带地壳构造特征及其与金矿形成的关系

作者结合地质、重磁和遥感等资料研究冀北丰宁一带不同浓度壳层构造特征。论证了地壳构造与金矿形成的关系。地壳深部隆起与凹陷的过渡部位－一断裂带以及不同壳层构造的交汇部位是金矿成矿的有利部位，金矿床（点）往往形成于弧形构造带弧顶的两侧。     

胶东北部大柳行金矿田成矿构造的广域电磁法勘查及对深部找矿的指示

大柳行金矿田位于胶东金矿集区三大成矿带之一的栖霞-蓬莱金矿带内,成矿构造研究一直是找矿工作的基础和前提。通过实施8条广域电磁测深剖面,进行一维反演和水平方向导数的求取,推断解释了大柳行金矿田的深部地质结构和断裂空间分布,并以此为基础分析了断裂控矿规律和找矿方向。在视电阻率剖面上,浅部出现大面积的低阻异常区,深部高阻异常较明显,水平方向一阶导数图显示NE—NNE向的带状视电阻率异常出现错断或扭折现象。推断解译表明,研究区浅表部主要为晚白垩世花岗岩,深部主要为早前寒武纪变质基底岩系,区内断裂构造非常发育。推断解译的虎路线断裂倾角较陡,断裂南段和北段延深约在-2000 m标高以上,中段延深至少可达-3000 m标高;NNE走向的4条主要控矿断裂倾角均较陡,并在标高-600 m左右和-1600 m左右均有明显变缓表现,断裂延深均超过-2000 m标高,最深处超过-3000 m;推断了5条NW向成矿后断裂,其中2条是新发现的断裂。综合分析认为,区内控矿断裂为虎路线断裂的次级断裂,而且前者可能是金成矿的导矿断裂;研究区南部4条主要控矿断裂2000~3000 m深度范围、虎路线断裂深部倾角波状变化部位和主要控矿断裂旁侧与其平行、等间距分布的小规模断裂、裂隙是今后找矿的重点方向。     

胶东半壁店隐伏金矿床综合地球物理探测

胶东半岛是中国重要的金矿集区,金矿床的分布严格受NE—NNE向断裂带控制,招平断裂带是其中规模最大的控矿断裂带。然而,在断裂带中段的招远—道头镇区段(半壁店地区),新生代盖层下尚未发现成规模的金矿床。在总结招平断裂带内金矿床成矿模式和控矿地质体物性差异的基础上,从区域和断裂带尺度对比分析了1:60万和1:20万2种比例尺的布格重力异常特征,厘清了区域构造和岩体分布情况;进而在招平断裂带中段的半壁店地区利用1:1万高精度磁测和代表性剖面1:1万可控源音频大地电磁测量,揭示隐伏控矿地质体的分布情况。区域布格重力异常揭示出近EW向相对低密度正值((0~6)×10-5 m/s2)表征的构造带、团状正密度值(大于2×10-5m/s2)表征的玲珑黑云母花岗岩体和NE—NNE向密度值梯级带表征的招平断裂带;3组赋矿相关地质体的空间相对展布特征显示,玲珑黑云母花岗岩体南边界被近EW向构造带围限,招平断裂带切穿了早期生成的玲珑黑云母花岗岩体。高精度磁测结果反映：①招平断裂带穿切玲珑黑云母花岗岩体;②近EW向低密度、高磁性(相对磁性场值超过100 nT)花岗闪长岩体在深部受控于EW向深大构造带;③NE向串珠状低密度、高磁异常(相对磁性场值超过40 nT)表征了矿床尺度招平次级断裂内的系列花岗岩体(主成矿期之后生成)。可控源音频大地电磁测深和测区中部钻孔均证实,这些花岗岩脉从北向南(指向主断裂方向)埋深逐渐变浅。因此,NE向招平断裂带和近EW向构造带共同控制岩体分布,其交会部位是金矿体产出的有利空间,但上侵花岗岩体本身贫矿。半壁店地区隐伏金矿床形成时间晚于招平断裂主成矿期。研究结果表明,近EW向低密度带内的金矿找矿前景不乐观。     

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。     

黔东南剪切带金矿的分布规律与成矿模式

根据地质勘查资料对黔东南地区金矿的成矿地质背景条件进行了综合研究,认为该区金矿的成矿作用过程与剪切构造作用有关;指出隐伏东西向构造控制着矿田成矿田级矿化区的分布,北东-北北东向等构造与东西向构造的交汇控制着矿床的分布,褶皱加断裂组合的脆性构造变形主要控制脉型金矿的产出,中深部过渡型剪切变形则控制着细脉、网脉状金矿;探讨了金成矿作用的时空演化,进而建立了该区剪切带金矿的成矿模式。     

秦岭凤太地区金矿床成矿地质条件与时空分布特征

秦岭凤太地区金矿床产于商丹板块对接带和南秦岭边缘海盆区,含金建造为火山碎屑岩和细碎屑(热水)沉积建造,赋矿围岩以绿片岩相细碎屑岩为主。区内的金矿床主成矿年龄为220~170Ma,属晚印支期,主成矿期后叠加燕山期构造热液。空间上金矿带与铅锌矿带呈平行展布,金矿与韧性构造关系密切,显示了构造边界对金矿带的控制,具有继承性特征的脆韧性剪切带为含矿构造,北北东向与近东西向(北西西向)断裂的复合是金矿富集的主要构造特征。     

山东平邑地区铜石金矿田控矿构造分析

山东平邑地区是鲁西重要的金矿产地,20世纪80年代末在该区发现了鲁西唯一的大型金矿——归来庄金矿。该矿床赋存于近东西向的F1构造蚀变带中,为一经历多期次活动的构造隐爆角砾岩型金矿床。该金矿自发现以来,不少科研机构对其进行了一系列专题研究,提出了不同的控矿见解。笔者对以往的控矿研究分析后,对该地区金成矿主要控矿因素进行了重新梳理,提出了中生代浅成侵入岩体和碳酸盐岩、断裂构造"三位一体"控矿特征;建立了共轭X剪切断裂控矿为特征的新的成矿模式。本次研究在控矿构造方面取得突破性进展,发现金矿体主要赋存于共轭X形断裂中,共轭断裂的交汇部位和由共轭断裂形成的追踪张破碎带是最有利的成矿部位。     

山东胶西北矿集区和焦家金矿田成矿构造系统

胶西北矿集区金矿床主要受三山岛断裂、龙莱断裂和招平断裂3条主干断裂及其次级断裂控制,构成胶西北3条金矿带和一系列金矿田。断裂总体呈NNE走向,平面形态呈S形,多期活动特征明显,自主裂面向外依次出现黄铁绢英岩质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗岩等矿化蚀变带。焦家金矿田受焦家断裂的控制,金矿床在平面上主要产于焦家断裂分枝复合、膨胀转折的部位;焦家断裂在剖面上呈上陡下缓的铲式特征,金矿床主要产于断裂倾角由陡变缓的转折点下部,主要矿体沿焦家断裂下盘分布,赋存于主裂面和与主裂面平行的一组缓倾斜裂隙中,远离主裂面逐渐出现一组陡倾的控矿裂隙。胶西北3条主要金矿控矿断裂构成了一条沿玲珑花岗岩与早前寒武纪地质体边界分布的大型伸展构造带。     

找矿突破战略行动十年胶东金矿成矿理论与深部勘查进展

2011年原国土资源部组织实施找矿突破战略行动以来,胶东金矿深部找矿取得了重大成绩,新增金资源量约2958 t,勘查评价了12个大型及以上金矿床,发现了2个超巨型金矿床。胶东地区累计探明金资源量逾5000 t,占全国的1/3。这些成果的取得得益于对成矿构造背景、成矿规律、矿床成因等成矿理论认识的不断深化和勘查技术方法的不断进步。胶东金矿成矿作用及相关研究是国内地学研究的热点之一,总结了近10年胶东金矿成矿背景、矿床分布、成矿时代、矿床地球化学、成矿模式、矿床成因等方面的研究进展或突破,尤其是对深部成矿模式、大规模成矿机制等研究取得的原创性成果。研究表明,胶东金矿形成于埃达克性质花岗岩转化为弧花岗岩的岩浆活动背景,岩浆岩和岩石圈地幔地球化学性状转化为金成矿提供了物质来源,早白垩世热隆-伸展构造为大规模金成矿提供了有利条件,断裂倾角变化控制了流体聚集和富矿柱的形成,成矿物质和流体来源有幔源因素,胶东型金矿是与经典造山型金矿和其他已知金矿类型不同的新的金矿成因类型。胶东金矿勘查综合应用了成矿规律、大探测深度地球物理方法、构造叠加晕地球化学方法、三维地质建模、深孔钻探等技术方法,以赋矿构造位置为目标、以频率域电磁探测为主要技术手段的深部金矿阶梯找矿方法发挥了重要作用。深部勘查发现,新探明的金资源量集中于1000~2000 m深度,绝大部分为破碎带蚀变岩型矿化,三山岛地区和焦家地区的多个浅部矿体向深部连为一体,构成资源量大于1000 t的超巨型金矿床。探明了中国首个海域金矿床,在胶东东部发现黄铁矿碳酸盐脉型新的金矿化类型。综合分析指出,晚中生代构造体制转换对大规模成矿的影响、断裂控矿机理、成矿流体和物质来源、金矿资源潜力及精细高效的找矿技术等是今后的重点研究方向。     

胶西北金矿集区深部成矿构造三维建模与找矿意义

胶西北地区是我国最大的金矿集区,近年来深部资源勘探在胶西北地区取得重大成果。深部勘探显示,胶西北深部金矿体的产出规律与浅部一致,严格受区域走滑断裂控制,因此深部资源的增储极大程度上依赖于对深部成矿构造形态、分布与结构等的认识程度。本文提出深部成矿构造三维建模方法,综合利用地质、地球物理、地球化学勘查等数据,建立浅部建模与深部推断相结合的初始模型,进而,采用多源数据耦合处理的方法,构建胶西北金矿集区三山岛断裂、焦家断裂和招平断裂三条断裂带地下3000 m以浅的深部成矿构造三维模型。基于深部成矿构造三维模型,圈定了研究区深部金矿的12个找矿靶区,对深部找矿具有重要意义。