Question

金矿成矿构造背景

Answer 1

一、有关成矿构造背景的主要观点

关于胶东矿集区成矿大地构造背景，前人已进行过较多研究，目前尚未形成一致的认识，主要观点有:

1) 中生代陆陆碰撞造山过程的挤压向伸展转变体制 ( 陈衍景等，1992，1994; 王德滋等，1998; 胡受奚等，1997; Chen et al. ，1998; Zhai et al. ，2001，2002; Yang et al. ，2003; Mao et al. ，2003; Zhou and Lu，2000; Zhou et al. ，2002) ;

2) 古太平洋板块俯冲体制或其远程效应 ( Sillitoe，1989; 陈衍景，1986; Qiu et al. ，2002) ;

3) 地幔柱活动 ( Wang et al. ，1998; 孙景贵等，2000) ;

4) 郯庐断裂多期活动 ( Xu et al. ，1987; 杜乐天，1996) ;

5) 早前寒武纪克拉通化作用 ( 沈保丰等，1994; 王义文，1996) ;

6) 陆陆碰撞造山作用是导致金矿形成的主导因素 ( 陈衍景等，2004) ;

7) 非造山带型金矿 ( 翟明国等，2004) 。

二、中生代构造体制转化事件

中国东部滨太平洋构造域是巨大的环太平洋构造域的组成部分，是太平洋板块与欧亚板块的结合带，它先后经历了古生代东亚古陆及其东部古大陆的形成，早中生代的挤压改造，晚白垩世至中渐新世的拉张聚敛，中渐新世至早上新世的扩张断陷和晚上新世至全新世的俯冲沉降的大地构造演化过程，形成了复杂的地质构造格局 ( 李廷栋等，2002) 。胶西北矿集区位于滨太平洋构造域中，中生代经受了多次构造体制转换事件影响，导致了对金矿成矿构造背景认识的多样化。中生代主要的构造体制转化演化包括:

1)中三叠世古华北板块与扬子板块碰撞，导致苏鲁造山带形成，发生超高压变质作用(228±2Ma，李曙光等，1997);

2)侏罗纪伊佐奈岐板块(Izanagi)由慢速俯冲转为快速俯冲(140Ma)，引发郯庐断裂大规模左行滑移(徐贵中等，2001);

3)早白垩世中国东部岩石圈地幔和部分下地壳拆沉，引起软流圈上涌和岩石圈减薄(朱光等，2001)，引发大规模岩浆活动和区域应力场性质转变(邓军等，2004)。

三、中生代岩石圈减薄的时间和证据

中国东部中生代构造体制转折，总体表现为陆内伸展和与地幔隆起相伴的大规模岩石圈减薄，及由EW向到NNE向的盆岭格局重组。对华北东部中生代构造格局研究表明，从岩石圈深部物质上涌开始到地壳浅表层响应为止，都记录了华北早中生代所经历的构造体制转折的重大变革(邵济安等，2000)。中生代岩石圈减薄在胶东地区表现得尤为明显，其主要地质证据包括:

1)地壳隆升。胶东白垩纪莱阳群直接不整合覆盖于基底变质岩系之上，说明自三叠纪苏鲁造山带形成以来该区一直处于隆升状态，由于强烈隆升，使巨厚的古生代沉积物完全被剥蚀，并且缺失了三叠纪和侏罗纪沉积。地壳隆升的峰期形成中国东部燕山期古高原。早白垩纪晚期，出现岩石圈伸展减薄，形成盆地和广泛的岩浆活动。因此，可以说本区前期地壳隆升为后期岩石圈减薄奠定了基础。

2)大规模强烈的岩浆活动。胶东地区中生代发育有40余个花岗质侵入岩体，岩浆岩出露总面积占胶东地区陆域面积的三分之一以上。岩浆岩如此大面积出露和广泛分布，标志着本区发生了大规模强烈的岩浆作用。从而说明中生代胶东地区地幔处于明显上隆状态，并使古老的结晶基底变质岩系在一定深度内被迅速加热，发生部分熔融而形成大量花岗质岩浆。大规模岩浆作用产物是记录软流圈抬升、岩石圈减薄及地壳伸展的最有力证据(徐贵中等，2001)。

对于华北东部岩石圈减薄的时代，有从侏罗纪，以及从约140～120Ma开始的不同意见，但多数研究者认为最主要的峰期在130～110Ma之间。最近，大量研究从不同角度限定了中生代构造体制转折和岩石圈减薄的时限，总的认为，华北东部构造体制转折的时限始于160～140Ma，结束于110～100Ma，峰值是120Ma(翟明国等，2005)。对山东中生代岩浆岩同位素年龄数据统计表明:岩浆岩同位素年龄介于250～60Ma之间，形成3个年龄集中段:230～200Ma、160～140Ma和135～90Ma，指示山东省经历了三叠纪、侏罗纪和白垩纪3个岩浆活动阶段。其中白垩纪岩浆活动规模最大、分布最广，峰值年龄约为120Ma，说明胶东岩石圈减薄在白垩纪达到峰期。

胶东地区许多燕山期花岗岩类为高锶花岗岩，具有与埃达克岩相似的地球化学特征。埃达克质成分岩石的形成需要很高的温度(850～1150℃)和压力(1.0～4.0GPa)，形成于板块消减带或加厚的下地壳底部。根据中国东部情况，具有类似于埃达克岩特征的中酸性高锶侵入岩的形成不大可能与板块俯冲有关，应当是板内环境的(翟明国等，2005)。推测主要源于加厚的陆壳底部下地壳基性岩的部分熔融(张旗等，2003)或者下地壳拆沉熔融和地幔混染过程(肖龙等，2004)，研究表明，垛崮山高锶花岗闪长岩源区应是介于高压麻粒岩相至榴辉岩相的基性下地壳，厚度＞40km。花岗岩岩浆活动的演化过程指示，胶东中生代重大构造转折前期以出现大量高锶花岗岩为特征;大约在115.4～90Ma，区域地壳基本减薄到正常厚度(35～40km)，此时以出现崂山碱性花岗岩为特征。

胶东地区白垩纪火山活动强烈，青山群火山岩的成因被认为与受过强烈交代作用的岩石圈地幔部分熔融作用有关(王德滋等，1996)。王氏群史家屯玄武岩来源于亏损的地幔源区，由软流圈和新生岩石圈地幔分别部分熔融产生的熔体相混合而成(闫峻等，2005)。由形成于120Ma左右以来源于岩石圈地幔源青山群为代表的中基性火山活动转化为以来源于软流圈源王氏群(史家屯玄武岩)为代表的基性火山活动，这一演化过程指示了岩石圈减薄过程的发生和结束。

3)大范围断陷盆地的形成。胶莱盆地是位于苏鲁折返带和胶北隆起之间的中生代盆地，其分布面积占鲁东地区总面积的近1/2，被白垩纪河湖相碎屑沉积和火山物质所充填，沉积厚度最厚达近万米。盆地夹持于沂沭断裂带和五莲－青岛－即墨－牟平断裂带之间，是在NE－NNE向断裂控制下形成的断陷性质盆地。根据均衡补偿原理，断陷盆地的发育和广泛的火山喷发作用，必然是地幔上隆和岩石圈减薄作用的结果。

4)幔源岩浆证据。早古生代时期，鲁西发育了来自幔源并携带深源包体和金刚石的金伯利岩，对含金刚石金伯利岩的研究表明，该区古生代存在一个冷而厚(达200km)、具典型大陆克拉通型地幔的岩石圈(Meyer H O A et al.，1994; Harris J W et al.，1994)。对胶莱盆地晚白垩世玄武岩中幔源包体的研究表明，该区晚白垩世时岩石圈厚度大约为60～70km，岩石圈地幔具有新生性质(闫峻等，2005)。上述幔源岩石学研究证明，自古生代至中生代时期，鲁东地区岩石圈经历了明显的由增厚至减薄的转化过程，岩石圈减薄了至少100km。

四、胶东金矿爆发成矿作用与中生代岩石圈减薄有关

胶东大规模、短时限、高强度的金矿成矿作用，被中国科学家称为中生代成矿大爆发或金属异常巨量堆积。陈衍景等(2004)将前人对金矿成矿构造背景的认识总结为4种端元性诱因观点，即:陆陆碰撞、太平洋板块俯冲、地幔柱活动、郯庐断裂活动。鉴于金矿并非沿郯庐断裂分布或以郯庐断裂为中心分布、金矿的成矿时代与郯庐断裂活动时间不一致等原因，否定了金矿与郯庐断裂的因果关系;由于胶东中生代不发育强烈的基性—超基性岩浆活动，也未见大量幔源物质加入等特点，认为地幔柱活动不是金矿形成的主导因素;根据中国东部重要成矿带垂直于俯冲带、与胶东邻近的胶南、江苏缺乏同期同类矿床、环太平洋成矿带主要形成于新生代等证据，认为大洋俯冲亦非主导因素。

综合全球有关金矿床的资料，Goldfarb等(2001)和Groves等(2003)发表了著名的造山带金矿论述，提出了与造山带有关的金矿在全球范围和从中太古代和整个显生宙地质时期有广泛的分布和周期性。Goldfarb等(2001)同时将胶东金矿归为造山带型金矿，国内一些地质学家也将胶东金矿归为造山带型金矿(毛景文等，2003;陈衍景等，2004)。胶东金矿主成矿期年龄为122～113Ma，李曙光等(1996)提出苏鲁－大别超高压变质带的碰撞时间约在250～230Ma，至180Ma超高压变质岩折返至中地壳水平，这一过程应该已经完成了碰撞造山带从挤压到伸展的漫长的造山过程，58～67Ma之后的地壳运动应是一个新的独立的构造体系，否则，一个造山旋回的碰撞过程经历超过100Ma的长时间演化是难以解释的，这说明金矿的形成时间与印支期末的中国古大陆拼合时间是联系不起来的。

胶东金矿的控矿热力学条件是中生代岩浆，金矿产出与中生代花岗岩密切相关。胶东地区花岗岩已识别出三叠纪造山晚期—碰撞后高钾钙碱性花岗岩类、侏罗纪大陆弧高锶花岗岩类和白垩纪活动大陆边缘高钾钙碱性和橄榄安粗岩系列花岗岩类(宋明春等，2008)。显然，三叠纪花岗岩类是与造山运动有关的花岗岩，侏罗纪花岗岩可能受华北与扬子板块后碰撞远程效应的影响，而白垩纪花岗岩类则与三叠纪造山作用没有明显关系，其形成的构造环境是具有弧后拉张性质的活动大陆边缘。胶东金矿在时间和空间上与白垩纪早期花岗岩类最为密切，同样说明胶东金矿的形成与华北和扬子板块之间的碰撞造山作用是不相关的。

金矿主成矿期年龄与白垩纪岩浆活动的峰值年龄一致，略晚于郭家岭花岗岩的形成时代，早于崂山花岗岩的年龄，与伟德山花岗岩及同期的中基性脉岩的形成时代最接近。这一时段正是胶东岩石圈减薄的时期，金矿大规模形成之时恰与岩石圈减薄的峰期吻合，指示胶东金矿爆发成矿作用与中生代构造转折和岩石圈减薄有关，这一认识已被许多研究者所注意(陶奎元等，1999;毛景文等，1999;邓晋福等，1999;翟明国等，2004)。华北东部中生代构造转折和岩石圈减薄的结果之一，是大规模的陆壳特别是下地壳重熔活化和岩浆活动、壳幔物质大比例的交换和混合、流体作用异常活跃，形成了一个岩浆－流体－成矿系统。早白垩世金的突发式集中成矿与地幔物质－能量强烈上涌、岩石圈快速减薄、下地壳大面积置换、大规模火山喷发、地壳显著伸展和郯庐断裂大规模走滑显然形成于统一的地球动力学过程。这一罕见的陆内动力学过程，已经引起地学界的高度关注，可能的假说包括太平洋板块俯冲的远程效应、邻近块体的综合作用、中央造山带大陆深俯冲后的陆内应力场调整、大规模区域性旋转剪切构造作用、地幔柱构造、岩石圈拆沉或根柱构造等(翟明国等，2004)。考虑华北东部的构造转折过程，周边构造域的相互关系和贡献可能是造成这一动力学过程的主要因素。在侏罗纪中—晚期，中国陆块(华南－华北－蒙古)与西(南)部的特提斯洋闭合，北部的西伯利亚与中国陆块碰撞，以及东(南)部的古太平洋(?)或特提斯闭合，在这些邻近块体的共同作用下，当周围挤压后应力松弛时，引发晚侏罗世—早白垩世深部地幔大规模隆起和地壳大规模伸展(翟明国等，2004;邓晋福等，1996)。

蒙阴青山群火山岩的³⁹Ar－⁴⁰Ar同位素年龄为124.3±0.6Ma～114.8±0.6Ma(邱检生，2001)、Rb－Sr同位素年龄为119.6±3.7Ma(邱检生，1996)，五莲青山群火山岩的³⁹Ar－⁴⁰Ar同位素年龄为109.9±0.6、108.2±0.6Ma(邱检生，2001)，胶州青山群火山岩的锆石U－Pb同位素年龄为106±2Ma、105±4Ma和98±1Ma(凌文黎，2006)。可见，青山群的形成时代与金矿成矿年龄接近。一般认为青山群是陆内裂谷环境火山喷发的产物，因此断定金矿化与盆地周边青山期拉张环境下的火山－岩浆活动有联系。这有力地说明了胶东地区晚燕山期(约120Ma)这一区域构造调整和转换、岩石圈强烈减薄的重要时期，也是发生金矿大爆发的有利时期。