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

關鍵詞: 構造體制轉換; 基底構造復活; 拆離斷層; 變質核雜巖; 膠東金礦床

高科技工業發展亟需的金屬往往無法被替代,其中多種金屬僅被發現于少數國家的特定礦床中。對礦產資源需求的持續激增, 迫使人們不得不勘探與開發更低品位、更深和海底的隱伏礦床作為接替資源,巨型礦床(區)是主要勘查目標。然而隱伏礦床的探尋仍然是當今礦產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)的形成與定位, 而這個問題的核心是它們具有獨特的成因機理, 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物(Richards, 2013)？這在一定程度上導致金屬礦床的發現率持續下降、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現, 隱伏金礦床的探尋始終是令人關注的重大課題。《 Nature Geoscience》集中發文對巨型金銅礦床和礦集區的形成與定位機理展開探討, 引領了當今地球科學重大國際研究前沿 (http:// www.nature. com/ngeo / focus / metal-resources /index. html)。

中國是黃金生產與消費大國, 2007 年黃金產量為 270.491 t、消費量為 327.60 t, 到 2017 年產金426.142 t(連續 11 年世界第一)、消費量則高達1089.07 t(連 續 5 年 世 界 第 一 )。膠東是我國最重要的黃金生產基地, 已探明黃金資源儲量超過 4500 t, 黃金年產量約占全國的1/4、連續 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生巨 量 黃 金 工 業 聚 積 的 地 區。該區是一個主要由前寒武紀基底巖石和超高壓變質巖塊組成、中生代構造?巖漿作用發育的內生熱液金礦集區, 約 130~110 Ma 的金成礦事件比區域變質作用晚約 2 Ga; 其成礦背景、產出環境及成礦作用在全球金礦床中獨具特色, 顯著區別于世界范圍已知典型金礦床, 也不同于區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熱液型金礦床)。

長期以來, 對膠東金礦集區進行了大量地質、地球物理和地球化學研究與探查工作, 取得了豐碩成果, 積累了大量有價值的數據資料, 為進一步深入研究奠定了堅實基礎; 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深部勘查突破的理想對象。然而, 對其構造控礦機理和規律的研究還相對缺乏, 逼近客觀實際的成礦規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理解, 本文在大量相關研究基礎上,系統剖析了其區域構造格架與金礦床時空分布特征,厘定了控礦構造特征與樣式, 探討了其構造控礦機理與地球動力學背景, 以期為揭示其成礦規律并指導發現新的金礦資源提供理論依據。

膠東地區橫跨華北克拉通東南緣與蘇魯超高壓變質帶, 是一個主要由前寒武紀基底巖石和超高壓變質巖塊組成、中生代構造?巖漿作用發育的內生熱液金礦集區。該區南臨全球規模最大的高壓?超高壓變質帶, 北靠我國大陸巖石圈現今最薄區域, 東鄰太平洋板塊俯沖帶, 西被郯廬斷裂帶所限; 經歷了古元古代、三疊紀和晚中生代以來三次造山事件,金成礦作用滯后于區域變質作用峰期約 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換構造體制下。以五蓮?煙臺斷裂帶為界, 膠東地區可進一步分為東、 西兩部分: 東部即蘇魯地體北段, 屬秦嶺?大別?蘇魯造山帶的一部分; 西部即膠北地體,包括北側的膠北隆起和南側的膠萊盆地(圖 1)。

區域構造主要包括 EW、 NE-NNE 和 NW-NNW向構造系統。其中 EW 向構造主要表現為古老基底褶皺及與之伴生的斷裂構造共同組成的褶斷帶, 它們是在前中生代 EW 向基底褶皺帶基礎上發展起來長期活動的構造帶。它們并非以簡單、連續、穩定的構造形式表現出來, 而是以 EW 向花崗巖帶、斷陷盆地和斷裂帶等斷續體現, 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 向區域構造帶, 這些構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子板塊之間陸陸碰撞造成的南北向擠壓作用有關, 與大別?蘇魯超高壓變質巖同時形成。

NE-NNE 向斷裂是主控礦構造, 被認為是郯廬斷裂帶的次級斷裂(圖 1), 它們聯合組成了區域巖漿/熔體和含金流體的主要輸運通道。郯廬斷裂帶被認為是晚侏羅世發育于中國東部的左行走滑斷層, 因深達巖石圈地幔而成為殼/幔物質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。 構造解析與年代學綜合研究表明,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歷左行走滑擠壓轉換、早白堊世金成礦時遭受拉張或拉伸轉換、晚白堊世和古近紀為右行走滑拉伸轉換。

NW 向斷裂主要分布于膠西北地區, 總體展布方向為 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。根據斷裂帶內部結構和主、支斷裂的組合關系, 認為屬左行壓剪性質,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, 導致不同性質流體沿斷裂帶交匯處混合而發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。

膠東金礦集區已發現金礦床 150 余處, 累計探明黃金資源儲量超過 4500 t, 它們沿區域 NE-NNE向斷裂帶及其次級斷裂產出, 具有 NE 呈帶、 EW 呈行的分布特征(楊立強等, 2014b)。根據金礦床(點)的空間分布特點, 可分為招遠?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?白堊紀火山?沉積盆地相隔, 前兩者位于膠北隆起中, 牟乳帶位于蘇魯地體之內。此外,文登?威海金礦帶是近年來在膠東半島東端新發現的金礦帶, 其內金礦床往往賦存于米山主斷裂旁側與之平行的次級斷裂帶內, 礦床規模一般較小(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。帶內金礦床嚴格受區域 NE-NNE向斷裂帶控制, 這些斷裂帶主要發育于膠東群變質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)以及焦家斷裂旁側派生的侯西、河西、望兒山、靈山溝?雙目頂和破頭青斷裂旁側派生的玲瓏 5 條次級含金斷裂帶, 構成三山島、焦家和招平 3 條世界級金礦帶。目前已發現金礦床(點)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, 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°。后者分布于研究區東部, 斷裂活動性質和產狀與前者大致相似, 只是規模更大, 產狀較緩, 破碎帶約 100 m, 斷裂傾角為 60°~70°。該礦帶開發較晚,其發現始于 1970 年代末期以來棲霞(原馬家窯)金礦的勘探和開發, 之后又發現了百里店、雞冠山、玉皇頂、十里堡、初家幢等小型金礦床(點); 直至近年來, 才在蓬萊地區發現系列遠景較大的金礦床, 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 85 km, 東西寬約 30 km,總面積約 2000 km²。帶內已發現和探明金礦床(點)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, 這些斷裂主要發育在昆崳山雜巖體中, 主體呈剪張性, 旁側與其平行的次級張性斷裂中也往往有大型金礦床的產出;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現部分銅金礦床, 在三佛山斑狀二長花崗巖中發現金多金屬礦床, 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 90 年代, 在盆地東北盆緣斷裂帶中和盆內萊陽群礫巖中發現了蓬家夼、發云夼、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、莒南坪上等地區也先后發現了五蓮七寶山含金、銅多金屬次火山巖型金礦、坪上含金鐵礦, 以及莒南、沂水地區受破碎帶控制的小型金礦, 最近在莒縣風臺溝和杜村等地的白堊紀地層中也發現了金礦化; 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

區內控礦構造以 NE-NNE 向斷裂帶為主, 其內發育糜棱巖和碎裂巖系列的變形構造巖, 并疊加在一起形成復構造巖, 既反映了早期深中層次固態流變特征的滑劈理和折劈理, 又展現出晚期淺層次脆性變形的構造片理和節理密集帶。糜棱巖系列主要發育在斷裂帶附近的碎裂花崗巖中, 其延續性較差,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。構造巖普遍發育鉀(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造蝕變巖, 且與金礦化關系密切, 其中(黃鐵)絹英巖化和鉀(紅)化發育地段常常是金礦化富集地段。

中晚侏羅世?早白堊世早期(如同構造綠泥石K-Ar 年齡 149.2 Ma 和 136.8±8.35 Ma; 鄧軍等, 1996),區域遭受 NW 向擠壓構造變形, 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 軸組構中平行于 X 軸的帶狀點極密為柱面<c>滑移, 代表 600~ 700 ℃高溫的擠壓變形環境。 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, 區域遭受 NNE-NE 向擠壓構造變形。早階段 NNE-NE 向斷裂帶內糜棱巖中長英質礦物變形指示韌性剪切變形環境為綠片巖相變質條件; 焦家斷裂帶糜棱巖石英 c 軸組構中平行于 Y軸的簡單點極密為柱面<a>滑移, 反映了擠壓構造環境 , 并 發生了 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 向斷裂帶內碎裂巖石英 c 軸組構中平行于 Z 軸的簡單點極密為底面<a>滑移, 反映了張性構造環境, 脆性變形階段溫度主要為 200~300 ℃, 壓力為(0.6~1.6)′10⁸Pa。

3.2 構造樣式

膠東金礦床群聚于 NNE 向玲瓏和鵲山變質核雜巖周邊, 沿著拆離斷層帶分布(圖 1~3)。 這些 NNE向變質核雜巖在成礦期具有典型的 3 層組成結構,其中拆離斷層分隔了代表下部單元的高級變質花崗雜巖體和上部單元的前寒武紀變質巖。上盤的前寒武紀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)和新元古代變質基底, 其內發育系列 NE-NNE 向高角度正斷層, 使得變質核雜巖被肢解和改造。下盤花崗雜巖體主要由經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烈的糜棱巖化。拆離斷層經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, 韌性變形溫度估計為 600~700 ℃。拆離斷層帶的巖石組成、幾何學、運動學、宏觀和顯微構造以及石英 EBSD 組構分析, 顯示其經歷了從角閃巖相?綠片巖相?地殼表層次的變形變質過程, 同時也反映在 NWW-SEE(285°~105°)向伸展作用下, 下盤巖石經歷了從深部向淺部遞進剝露的過程。主拆離斷層帶典型剖面內構造巖中石英進行有限應變測量和運動學渦度計算結果顯示,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換為單剪為主, 同時應變量逐漸增大。因剝蝕, 蓋層和主拆離斷層已被破壞, 膠東地區變質核雜巖結構現今已不復存在,但在成礦期其存在并控制了金礦化。

地震剖面解釋結果顯示, 膠萊盆地深部發育兩個低角度拆離系統, 其中一個位于萊陽凹陷深層(對應于淺表的鵲山變質核雜巖)。 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成了這個拆離系統的南部地表邊界。該深部拆離系統控制了萊陽凹陷不對稱的伸展構造樣式。深部拆離帶顯示西淺東深的特點, 凹陷南緣五龍村斷層和西緣茂支場斷層構成了該凹陷深部拆離系統的西南邊界; 拆離面向東終止在 NNE 向東陡山斷裂帶西側。

綜合高精度重力和電磁法剖面測量結果, 揭示出拆離斷層在剖面上產狀顯示為陡緩交替的變化特點, 金礦體主要賦存于斷裂產狀陡?緩轉折變化部位, 造成了金礦分段富集產出特征。淺部金礦床(體)和深部金礦床(體)沿同一斷裂構造傾斜方向分布, 構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; 礦床中礦體成群產出, 形成多個礦體群, 受多層礦化蝕變帶控制。隨后實施的深部鉆探工程驗證了上述地球物理綜合探測成果。

4.1 構造控礦機理

由于膠東金礦床賦存在數億年前形成的巖石中,晚中生代構造演化和變形序次非常復雜; 尤其是強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往往被破壞, 僅殘留部分擠壓片理或糜棱巖角礫, 從而導致構造運動學和動力學難以恢復。長期以來, 通過礦床或礦田尺度的構造觀測和力學分析, 對這些斷裂帶在金成礦時的運動學和力學性質提出了多種認識, 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 向擠壓轉換; ⑤正滑和走滑兩種相互獨立的構造復合疊加; ⑥NW-SE向伸展構造體制轉換為 NW-SE 向擠壓構造體制。 然而, 由于缺乏對整個斷裂帶尺度的構造解析及其成礦動力學的深入探討，尤其是深部結構與變形樣式的地球物理約束更是鮮見, 上述控礦構造體制的不確定性在一定程度上導致了對金礦床成礦規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識分歧。

我們最近的系統研究揭示 NE-NNE 向控礦斷裂帶實際上經歷了從擠壓、經剪壓和剪張、到伸展的構造體制轉換(Deng et al., 2008, 2018); 其中成礦前為擠壓?剪壓構造體制(圖 4a), 成礦后為伸展構造體制(圖 4c), 且這兩個階段的區域主構造應力場基本均一, 表明區域形變的均一性; 而大規模金成礦作用受控于NNW-SSE 向主構造應力場引起的韌?脆性形變, 形成于剪壓?剪張構造體制轉換過程中, 且這一階段的區域主構造應力場在 EW 向成礦廊帶附近向 NEE 方向發生了約 20°的偏轉(圖 4b), 這種局部主構造應力場的偏轉表明區域控礦的 NNE 向斷裂帶向 NE 方向偏轉了約20°~30°。這種偏轉是由于沿該帶的成礦前基底斷裂和褶皺的再活化, 導致系列 NE-NNE 向控礦斷裂帶與其交匯形成構造節點, 產生局部非均勻應變, 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。 該認識得到了深部地球物理探測成果的支撐。 這一現象在玲瓏金礦田臺上金礦床表現十分明顯: 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造節點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育該類型金礦化,這是由于壓剪構造體制下斷層產狀相對平緩的部位呈拉張狀態, 導致斷裂帶下盤形成厚且寬的含赤鐵礦鉀化蝕變帶, 其化學和流變學特征有利于隨后金成礦作用的發生。

而近 SN 向的牟乳和蓬棲金礦帶尚未發現與上述類似的構造節點, 大型石英脈型金礦床往往產出于古元古代變質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, 可能與由斷塊旋轉和扭變形導致的近平行斷裂帶間先存構造薄弱帶的再活化和液壓致裂作用有關。

此外, 玲瓏變質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造變形的約 120 Ma 的區域大規模金成礦作用,意味著膠東地區中生代至少存在兩次連續卻明顯不同的金成礦事件, 它們形成于陸內伸展拆離向匯聚擠壓構造體制轉換背景、斷裂帶韌?脆性遞進構造變形過程中。

4.2 地球動力學背景

郯廬斷裂沿膠東半島西緣延伸, 晚侏羅世表現為左行走滑, 這可能反映了太平洋板塊斜俯沖到歐亞大陸, 導致沿大陸邊緣形成反轉構造變形體制。其中, 早白堊世膠東地區的構造變形以膠萊盆地下白堊統萊陽群和古元古界荊山群之間的角度不整合為標志, 發生在 130~150 Ma。期間至少發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 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, 可能是對該構造體制轉換作用的響應。之后, 區域經歷了兩個不同階段的早白堊世伸展作用(圖 6): ①約 130~120 Ma,區域 NW-SE 向伸展。以 NNE 走向的左行走滑或橫張斷裂、變質核雜巖形成和裂解作用為特征, 前者控制了雙峰式郭家嶺型巖漿活動(包括系列密集的NNE 向中酸性巖脈)的產出、后者對白堊紀的膠萊拉分盆地和區域金礦起直接控制作用。早期 130~120 Ma,整個東亞地區 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被認為與這次伸展事件有關。伸展變形導致廣泛的地殼熔融和抬升、產生高角度正斷層, 然后去頂變質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。之后, 可能與太平洋板塊結構重大轉變有關, 引起了膠東地區的拆離斷層再活動。②約 120~100 Ma, 區域近W-E 向伸展。以蘇魯地體嶗山 A 型花崗巖、膠萊盆地青山期強烈的火山噴發和玄武巖脈發育為特征,造山作用最終結束。該階段, 對應于華北克拉通破壞、中國東部巖石圈大規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。

我們最新的資料證實玲瓏變質核雜巖東緣金礦床的成礦時代明顯早于膠東其他地區的金礦床(Yang et al., 2014, 2016d), 這意味著膠東中生代至少存在兩次連續卻明顯不同的金成礦事件, 它們均形成于陸內伸展拆離向匯聚擠壓轉換構造體制(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動, 是造成膠北隆起邊緣郭家嶺巖體侵位和流體成礦事件的主要原因之一(圖 6)。

膠東金礦床沿區域 NE-NNE 向斷裂帶及其次級斷裂產出, 這些控礦斷裂經歷了從擠壓、經剪壓和剪張、到伸展的構造體制轉換過程, 其中成礦前為擠壓?剪壓構造體制, 成礦后為伸展構造體制。這兩個階段的區域主構造應力場基本均一, 反映了區域形變的均一性特征 。大規模金成礦作用受控于NNW-SSE 向主構造應力場引起的韌?脆性形變, 形成于剪壓?剪張構造體制轉換過程中(區域控礦斷裂帶具有拆離斷層特征, 且其在成礦期與上、下盤的構造?建造組合具有變質核雜巖典型的 3 層組成結構, 其中玲瓏變質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造變形約 120±5 Ma 的區域大規模金成礦作用)。此時的區域主構造應力場在 EW 向成礦廊帶附近向 NEE 方向發生了約 20°的偏轉, 這種局部主構造應力場的偏轉表明區域控礦的 NNE 向斷裂帶向 NE 方向偏轉了約 20°~30°。這種偏轉是由于沿該帶的成礦前基底斷裂和褶皺的再活化, 導致系列 NE-NNE向控礦斷裂帶與其交匯形成構造節點,產生局部非均勻應變, 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, 這是由于壓剪構造體制下斷層產狀相對平緩的部位呈拉張狀態, 導致斷裂帶下盤形成厚且寬的含赤鐵礦鉀化蝕變帶, 其化學和流變學特征有利于隨后金成礦作用的發生。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和扭變形導致的近平行斷裂帶間先存構造薄弱帶的再活化和液壓致裂作用有關。