构造体系多层次控矿及深部外围预测

1构造体系多层次控矿及深部外围预测――――以胶东金矿集中区为例吕古贤郭涛舒斌申玉科周国发王超凡彭欣（中国地质科学院地质力学研究所，北京，10008）摘要：本文提出中新生代东亚大陆与西太平洋带活动带相互关联的构造剪切带即是NNE向新华夏系巨型构造带。胶东金矿集中区产生于洋-陆过渡关联的该NNE向构造剪切带。在胶东构造体系进行了进一步研究，指出胶东中生代主要发育新华夏体系和华夏式构造系，而纬向构造体系，即EW向构造不发育的资料。在此基础上，对胶东金矿集中区构造控制矿带、矿床、矿脉、地球化学分布和物理化学条件等不同层次特征加以分析，提出的胶东金矿成矿期构造具有多层次控矿特点，新华夏系NEE向泰山式构造控制胶东区域金矿带的展布；新华夏系NNE向区域剪切带控制金矿田产生部位；构造带断裂性质控制金矿矿床类别；构造断裂带的产状控制矿床矿体的倾伏侧伏规律；剪切构造两盘的运移特点和断裂组合形式控制矿脉的分布规律；构造变形岩相带控制的构造地球化学特征；构造控制水岩系统成矿物理化学条件等认识。关键词：胶东金矿；构造控矿；构造体系；构造变形岩相带；构造地球化学；构造物理化学胶东是我国重要的金矿集中区和黄金生产基地。该区金矿初步富集与太古-元古代的基性火山-沉积建造及其后的区域变质绿岩带有关（郭振一、孙秀珠，1983；张韫璞等，1988；裘有守等，1988；姚凤良等，1991；杨敏之等，1996；吕古贤等，1999）。然而该区绿岩仅仅是金成矿的初始矿源岩层和衍生矿源层（Hutchinson,1980；吕古贤和孔庆存，1993；吕古贤，1998）；中生代燕山早期构造岩浆活化（170-134Ma）及其金进一步富集才是直接矿源和成矿作用．这一成矿作用产生“玲珑-焦家式”－胶东绿岩带与中生代交代重熔花岗岩相关的剪切带石英脉-细脉浸染状蚀变岩型金矿床（吕古贤，1991），形成时代主要为晚燕山期（120-90Ma）。在亚洲-太平洋相互作用巨型带中通常可以划分为出沿大陆带和大洋带这样二个带。它们可以统称为洋-陆过渡带，受区域反钟向扭动应力场控制，形成相当于（李四光，1973；万天丰，1993）新华夏系的活动地带，它实际上是东亚大陆与西太平洋带活动带相互关联的构造剪切带。胶东金矿即是产生于其中的大型矿集区。最明显的区域成矿特征明显带有东亚大陆与西太平洋带活动带相互关联的构造剪切带特征，同时表现为不同级别的构造控岩控矿、构造控制矿床类别分布特点和形成作用等规律，即区域压扭断裂带控制焦家式—黄铁绢英质蚀变碎裂岩型矿床（张韫璞等，1988），而其下盘次级别的张扭空间充填交代有玲珑式-黄铁矿石英脉型金矿（吕古贤和孔庆存，1993；吕古贤等，1999）。在区域构造研究和构造体系研究基础上，本文拟从区域内不同层次构造控岩控矿特点加以研究，在构造地球化学资料基础上试图从构造物理化学（杨开庆，1982；杨开庆，1986；吕古贤，1991a,1991b）的新角度，对胶东金矿区构造控矿和构造成矿规律进行探讨。一、东亚大陆与西太平洋带活动带相互关联的构造剪切带东亚大陆与西太平洋带活动带相互关联的构造剪切带是一个巨型构造带（УТКИН等，2001）①，－――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――2①В.П.Уткин等，亚洲活动带和太平洋活动带相互作用巨型带的地球动力学、古构造古地理再造及成矿作用。自：迈向21世纪的俄罗斯地质调查和矿产资源，中国地质调查局地质调查专报н2号，基础地质，59-61。曾被李四光系统研究并称之为新华夏系巨型构造带（李四光，1973）。巨型带沿大陆部分表现最明显的构造是NNE剪切带对于比较古老的东西向复杂褶皱—逆掩断层构造体系的改造。东西带分布在稳定性高的大型大地断块之间，因此被称之为断块间缝合构造带。大陆内断块间缝合构造带的特点是在裂谷体制中长时期的断断续续发育，明显在中生代造山—活化阶段、在东亚全球性剪切系统边界型火山—深成岩带中产生的不同的岩浆活动。东亚大陆与西太平洋带活动带间的过渡构造剪切带形成于中生代以来。新华夏构造体系在晚中生代和新生代剪切位移的多次活动更导致不同形态错动的广泛发育，从而使大陆边缘晚中生代前的构造图案发生相当大的改变。最重要的改变与区域左旋剪切位移有关，由于这些位移，大地断块及其东西向的边界受到破坏，断开距离达到数十和上百公里（图1）。与大的挤压剪切带相伴的、像巨型劈理那样表现出来的大量剪切断裂与剪切错动所特有的旋转作用使东西向构造要素转变为北东和北北东方向的复合形态，例如，从台湾-日本一线向东海域，可以发现原来的近于东西方向的大洋转换断层逆时针旋转了近25°（图1）。图1东亚大陆与西太平洋带活动带相互关联的构造剪切带（据УТКИН等，2001）1~2-具有太古宙基底的大陆地壳断块（1）（A-阿尔丹断块；ЦК-华中或中朝断块）；具有元古宙基底的大陆断块断块（2）（Ч-楚科奇断块；К-科雷马断块；СК-华北或黑龙江断块；ЮК-华南断块；ИК-印支断块）；3-扬子准地台；4-鄂霍次克海地块；5～6-裂谷成因和岩浆活动显示的断块间缝合构造带（МШЗ）:5-断块间缝合构造带未卷入剪切错动的西（大陆内）侧，6-断块间缝合构造带卷入亚洲-太平洋相互作用巨型带剪切错动的东（沿大洋）侧；7--断块间缝合构造带东（沿大洋）侧近东西向的剪切作用前的方向；8-主要剪切带（Т-郯庐，С-中锡霍特山脉，П-品仁纳）；9-太平洋板块；10-毕乌夫带；11-日本中间构造线；12-亚洲板块（A）和（或）太平洋板块（Т）位移方向Fig.1SuturedtectoniczonesbetweencontinentblockandtheirpossibleextendinEasternAsiashearzone东亚全球性剪切系统的形成是大陆大地断块向SSW方向发生相对位移的结果。与大陆块朝SSW方向位移的同时，也许大洋板块朝着相反的方向即朝着NNE方向移动，这同样可以保证大陆边缘具有剪切发展的地球动力学体制。这是新华夏构造体系的形成构造背境。除了主体的NNE和NE方向挤压性构造剪切带之外，其配套或次级序的NNW向（和NW向）剪张断层在破坏古构造环境方面也发挥了重要作用，它的配套的NEE向压剪性断层和构造带分布成带、密集且在改造古构造方面更起到重要的角色。前者称之为大义山式构造，后者叫泰山式构造。这些剪切断层在晚白垩世和新生带对于前中生代构造层的剪切错动的破坏阶段得到特别强烈的发育，控制了火山—深成岩带、大陆裂谷洼地以及陆缘海深水凹陷的形成。期间大陆地壳的共剪切拉伸作用不仅使古构造发生很大破坏，而且使大陆东部边缘广阔区域沉降（陆缘海），从而使得识别剪切前的构造环境再一次变的更为复杂。然而，将上述构造变动因素排除之后，从古构造古地理再造结果中可以推断出，东西带从北向南，在俄罗斯联邦远东南部揭示出来的、在其裂开的早期阶段控制滨海边疆和阿穆尔火山—深成岩带的古裂谷具有东西走向；与这些古裂谷相应发育有秦岭断块间缝合构造带和阴山—燕山断块间缝合构造带的东延部分。往西，在亚洲大陆范围内，这些断块间缝合构造3带和蒙古—鄂霍次克断块间缝合构造带类似，延伸数千里。在断块间缝合构造带未被北东向左旋和北西向右旋剪切断层所复杂化的延伸地段里，保存了他们原始的东西向状态。二、胶东构造体系和构造变形岩相形式分析山东省地质局开展主要构造体系的厘定和力学分析提出，山东的基底构造为一＂山字型＂构造体系，但由于古构造的复杂性及研究程度的限制，尚存在一些不同看法．盖层构造体系的划分，通过构造体系图（五十万分之一）编图工作，作了研究．依据构造体系划分的基本原则，指出山东主要存在纬向构造系，鲁西旋卷构造群及胶西北＂S＂型构造（郭振一和孙秀珠，1983）．在地质构造形迹中，岩石变形和岩石建造、构造作用和变质作用、构造与成岩成矿等往往密切共生，但是在野外观察和室内研究时，两者往往被分离开。李四光教授曾经提倡改造与建造相结合的方法，提出“形变”与“形质”概念（（李四光，1953），其他学者还有构造-岩相等概念，并在沉积岩、变质岩和岩浆岩等领域加以应用。实践证明，通过详细的变形分析，才有可能研究那些区别于较少受构造影响的正常岩浆、沉积和变质作用的建造和岩相。在前人研究和思路基础之上，笔者提出构造变形岩相形迹的概念，即是能够反映地壳岩石在构造作用下形成和变形时所产生的岩相，其实质就是受构造影响的那部分沉积、变质和岩浆岩相建造（吕古贤，1991a；李东旭和周济元，1986；刘瑞珣，1988）。因此，开展以构造变形岩相形迹为基础的区域成矿地质事件研究，将有助提高于矿产资源潜力的评价水平并促进地质找矿的新突破。作者在近几十年在胶东开展金矿地质工作基础上，对于胶东构造体系进行了新的划分，依据“构造变形岩相形迹”的概念编制了胶东地区构造岩相分布图（图2）。山东省地处我国大陆的东缘，胶东呈半岛状突出于渤海与黄海之间．山东半岛属新华夏系第二隆起带，鲁西北平原区有一部分属新华夏系第二沉降带．南部边缘与河南，安徽，江苏交界处见有秦岭东西复杂构造带的踪迹．胶东在反映东亚巨型NNE方向构造剪切带，即新华夏构造体系和华夏式构造特点方面极具特色（图-2）。胶东变质基底形成褶断构造带呈现为近EW向波状弧形展布的“S”形构造变形岩相形式（吕古贤和孔庆存，1993），而中生代盖层经华夏式及新华夏系的构造复合形成“N”形构造变形岩相形式。“S”形构造变形岩相带和“N”形构造变形岩相带的形成、相互复合、改造和再造作用控制着胶东地区的金矿形成和分布特点。本研究着重指出，处于东亚大陆与西太平洋带活动带相互关联的构造剪切带之中，胶东金矿成矿期主要发育新华夏体系和华夏式构造系（图２），而中生代纬向构造体系，即EW向构造并不发育（李述靖，1982）。这一问题或许是多年来对于胶东金矿的区域分带性存在不同认识的根源。前人比较注意东西带控矿，例如认为栖霞东西向复背斜控制金矿在其两翼带状分布等。而笔者认为这一级别的控矿构造是NEE方向构造，即新华夏构造体系的泰山式构造成分控制了胶东地区金矿的一级分带，而不是EW向构造控岩控矿（图２）。新华夏构造体系和华夏式构造体系不同规模、级别和序次的成分复合叠加而成的构造变形岩相带，加之基底岩石有利成矿的地质地4球化学条件，成为胶东金矿构造控岩控矿的背景（吕古贤，1991a；吕古贤和孔庆存，1993）。图-2胶东构造体系和区域构造变形岩相形式分布图Fig2.Mapoftectonicsystemandregionaltectonicdeformation-petrofaciespatternofJiaodong1-第四系、第三系；2-白垩系、侏罗系；3-蓬莱群；4-粉子山群；5-胶东群（包括荆山群部分）；6-滦家河型中粗粒花岗岩；7-郭家岭型斑状花岗闪长岩；8-玲珑型片麻状黑云母花岗岩；9-复式背斜轴及其推测延伸部分；10-东西向及北东东向压扭性断裂；11-北东向压扭性断裂；12-北北东向压扭性断裂；13-性质不明断裂、配套断裂及推测断裂；；14-卫星解译线性断裂构造；15-大型及中小型金矿可以发现，胶东基底的变质岩显示褶断构造带（图２），呈现为近EW向波状弧形展布的“S”形构造变形岩相型式（吕古贤，1991a；吕古贤和孔庆存，1993）。中生代盖层经华夏式及新华夏系的构造复合形成“N”形构造变形岩相形式，它是NNE区域压扭构造叠加复合NE向构造和NEE向构造与岩相带而成的，是金矿成矿带的控矿构造（万天丰，1988）；玲珑花岗杂岩体为代表的岩浆岩及中生代陆相火山-碎屑沉积盆地，受“N”形构造控制；“N”形构造往往表现在岩浆岩接触带发育的剪切断裂，其有利部位形成热液交代蚀变带；断裂下盘时有形成焦家类型黄铁绢英质蚀变岩金矿，而断裂下盘逐渐远离接触带的花岗岩和蚀变花岗岩中的次级张剪断裂中交代充填有黄铁矿石英脉类型，即玲珑式金矿，笔者将两者统称为焦家-玲珑式金矿（吕古贤，1991a）。三、新华夏系NEE向（泰山式）构造控制胶东区域金矿带的展布胶东构造体系主要发育有新华夏系构造和华夏式构造。虽然它们