地壳深部结构探测启示与山东中生代金成矿的主要科学问题讨论

单伟，于学峰，熊玉新，张伟，李小伟，马祥县，迟乃杰，程伟，舒磊

(1.自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东省地质科学研究院，山东 济南 250013；2.自然资源部海岸带科学与综合管理重点实验室，山东 青岛 266061；3.地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083)

0 引言

中生代燕山期是中国东部内生矿床大规模成矿期[1]。山东省域内发育了大量金、铜、铁、铅锌、银及稀土等类型各样的多金属内生矿床。其中金矿以矿床分布广泛而密集，资源储量巨大等特征成为山东省的优势矿产。众多的研究尝试从不同的角度阐述这种大规模密集成矿的地质过程和成因机制。研究内容涉及成矿大地构造环境的判别、成矿地质条件的组成、成矿动力学来源及成矿机制等。研究成果对山东省域内尤其是胶东地区中生代的金成矿过程进行了多角度刻画，同时也存在一些争议。

2012年以来，研究团队在胶西北金矿集区开展了地壳深部结构探测工作，取得了一系列的对胶北地块地壳结构的认识成果，初步展现了地壳结构对构造活动和岩浆活动的成因约束。同时，笔者还承担了《中国地质矿产志山东省贵金属卷》的编撰工作，系统梳理了山东省域内金矿床的时空分布规律。在以上工作中笔者认识到：中生代晚期，在以燕山运动为代表的大地构造环境中，山东省域内不同大地构造单元内的构造活动、岩浆活动以及成矿作用，存在内在的成因联系，暨板块挤压过程中，岩石圈发生了广泛的剪切破裂；以此为前提，可以更好的架构燕山期的构造、岩浆、成矿过程，阐述不同构造单元内的内生矿床成矿机理。

本文以胶西北地区开展的地壳结构探测研究成果为依据，以中生代不同区域内金成矿特征为基础，从成矿系统的构成角度初步梳理和提出了金成矿过程研究中仍存在的亟待解决的问题，并希望在未来的工作中逐步进行解答，以更好的阐述这一地质过程。

1 深部探测启示

研究团队以胶西北金矿集区内的三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂三大赋矿断裂构造带为目标，开展了以高精度反射地震为主的地壳结构探测和成矿机理研究[2-3]。研究工作初步建立了该区域莫霍面以浅的地壳结构框架，形成了以下认识：①胶北地块以玲珑岩体为代表的玲珑期岩基状岩浆岩呈层状分布；郭家岭期、伟德山期等壳幔混源的岩株状岩浆岩呈点—线状分布并形成了构造岩浆岩带；两者具有显著的成因机制差异和形态特征区别。②识别出小位移量超壳走滑断裂束，明确了该时期存在广泛分布的走滑断裂构造系统，剪切走滑机制对胶西北矿集区构造格架的形成起到控制作用。③以走滑断裂为主导的构造体系、岩浆体系以及成矿作用间存在时空耦合关系。④区内大型赋矿断裂多为地壳浅层的断裂系统，深部存在隐伏岩体并联通走滑断裂。

以上认识成果形成了以下立论基础：①在构造-岩浆活动耦合性研究方面，建立了基于陆内造山和岩石圈破裂不同成因机制的构造、岩浆活动的成因联系，揭示了壳-幔岩浆作用的通道，为该区域中生代岩浆岩的成因判别提供了形态学的依据，为岩浆岩成因研究提供了新的证据。②在控矿构造系统研究方面，形成了新的与中国东部剪切陆缘环境相协调的区域构造格架认识，解释了早期提出的胶北地块金矿床“南北成串、东西呈带”空间分布特征的形成机制，揭示了地壳内不同尺度、不同类型、不同成因的断裂构造在成矿过程中的差异。③在矿床成因研究方面，显示了内生热液矿床与岩浆活动的密切关联，勾勒出以岩浆活动为主导的成矿系列特征，展现了岩浆演化过程、成矿流体属性和演化过程、不同矿种间的成因联系。

以上认识也为开展成矿系统研究奠定了基础框架：中生代以走滑断裂为框架的构造体系串联了岩浆活动与成矿作用，并共同构成了具有时空耦合关系和内在成因联系的具有成矿功能的自然系统——成矿系统；超壳的走滑断裂、壳-幔混源的岩浆体系以及地壳浅层的构造体系作为成矿系统的必要构成要素，为成矿系统构成模式的建立和不同成矿系统的鉴别提供了依据。

2 内生金矿床成矿规律及认识基础

2.1 金成矿的空间分布特征

山东省中生代内生金矿床在全省基岩出露区呈现广泛的分布特征。截至2019年12月底，山东省域内发现金矿产地292处，除少数的次生矿床和成因有待确定的矿床外，绝大部分金矿床为内生矿床。

金矿床广泛分布于山东省域内的鲁西地块、胶北地块和胶南威海造山带等三大构造单元内；在胶北地块和胶南威海造山带内，形成连片的金矿密集分布区；在鲁西地块内，则分布于独立的金矿田内。基于对大地构造单元和成矿规律的认识，金成矿区带可划分为2个成矿省、3个成矿区(带)、12个矿集区(矿田)(表1)。在该成矿区带的划分中，虽然部分具有成因联系的成矿区带受大地构造单元划分的限制存在人为的分割现象，但成矿作用受构造控制的总体规律是显著的。典型代表如：著名的郯庐断裂带作为中国东部的一条大型构造-岩浆-成矿作用分布带，在山东省域内控制了铜井、沂水以及七宝山等矿集区的分布；牟平-即墨断裂带作为胶北地块与胶南-威海造山带间分化断裂，控制了胶莱盆地东北缘矿集区以及邻近的金牛山矿集区；以上矿集区虽在Ⅳ级成矿亚带划分中分属不同的大地构造单元，但均显示了成矿作用沿大型走滑断裂分布的特征。

表1 山东省金矿成矿区带划分表

2.2 金成矿的时间分布特征

山东省域内的内生金成矿作用发育于燕山期，集中爆发于燕山晚期，是中国东部大规模成矿事件的重要组成部分。大量的测年数据显示，除了鲁西铜石地区的金成矿处于燕山早期以外，其他内生金矿主成矿期均处于燕山晚期。

在鲁西地区，虽然金矿床相对较少，但成矿年龄数据却较分散。铜石地区归来庄金矿的成矿时间受岩浆活动和地层限定，约在170～160Ma[4]；沂源金家山地区金、多金属矿相关的闪长玢岩中斜长石的K-Ar年龄为141Ma；沂南地区金矿成矿时代为128～121Ma[5]；龙宝山含矿石英脉中测得钾长石K-Ar年龄为96.2Ma[5-6]；沂沭断裂带内与金矿成矿相关的岩脉成岩时代为(131±2)Ma；七宝山金矿单颗粒黄铁矿Rb-Sr年代117Ma。

在胶东地区，由于矿床众多，金成矿年龄数据丰富，依据已有的数据统计金矿床的成矿期主要集中于105～130Ma之间[7]。

除金成矿作用外，同时期的岩浆活动还形成了矽卡岩型铁、铜、铅锌、钼以及稀土矿床，部分矿种之间存在成矿作用的叠加，形成了共、伴生矿。在鲁西地区，这些多金属矿成矿年龄多集中在101～128Ma之间[7-11]。在胶东地区，铜钼矿、钨钼矿成矿年龄分别集中在116～118Ma[12-13]和158～161Ma[14-15]两个时间段。众多成矿事件集中分布的特征显示成矿作用的形成应该与燕山期的大地构造环境密切关联，与燕山期的地质过程存在成因联系。

2.3 金成矿地质背景

山东省域内中生代内生金成矿作用分布于鲁西地块、胶北地块和胶南威海造山带3个具有不同地史背景的构造单元内，各构造单元的岩石建造和地史演化过程均存在较大的差异。

燕山期以前，3个构造单元的岩石建造和构造演化过程具有显著的差异。区域上广泛分布前寒武纪的结晶变质岩的鲁西地块和胶北地块为华北克拉通的组成部分；位于华北克拉通内部的鲁西地块保留有古生代沉积建造和侵入、喷出的岩浆岩；而胶北地块在隆起区内为广泛出露的前寒武纪结晶变质基底，缺失古生代沉积建造，在凹陷区发育中生代的沉积盆地。胶南威海造山带是中生代早期形成的苏鲁-大别造山带东延部分，处于华北陆块与华南陆块的拼合部位，为中生代早期(印支期)华南陆块和华北陆块拼合的产物，带内分布有新元古代侵入岩和变质、沉积建造。

燕山期以来，3个块体共同经历了由古特提斯构造域向滨太平洋构造域的重大构造体制转折。整体显示为以断块山和山间盆地为特征的盆岭构造格局。在胶北地块和胶南威海造山带形成近东西向延伸的胶莱盆地和胶北隆起区，在鲁西地块发育NW向延伸的断陷盆地。伴随以上构造事件，岩浆活动和内生成矿作用广泛发育。从成矿作用爆发的时间和分布的范围可以推断，成矿作用的形成与3个大地构造单元的背景以及岩石建造的专属性并不密切，而与燕山期所处的大地构造环境和期间的构造、岩浆过程密切相关。

2.4 矿床成因类型与成矿模式

燕山期形成的金矿床与构造、岩浆活动关系密切，为中—低温热液成因。在山东省域内3个不同的大地构造单元内，由于成因环境的不同，成矿作用在矿物组合和成矿模式等方面呈现出差异性特征。在鲁西地区，金矿田多以断裂交会部位发育的中生代岩浆活动为中心，形成独立的以岩株状杂岩体或复式岩体为核心的成矿系统。在矿田内，矿床受控于岩体内部及其周边的断裂构造以及岩体与围岩接触形成的各种物理化学界面，形成近于环带状的矿床空间分布模式；在区域上，成矿作用沿控岩的走滑断裂延伸并形成空间分布带。

例如：铜井金矿田位于郯庐断裂带西侧，形成的矿床种类包括铜、金、铁矿等，矿床主要分布于岩株状的铜井杂岩体与围岩的接触带上，形成了围绕岩体的环状分布带；在区域上，郯庐断裂带串联了更多的岩体和金属矿床，形成了构造-岩浆-成矿作用分布带[16-17]。郯庐断裂带东侧的五莲七宝山矿集区(图1)，形成了铜、金、铅锌矿等多金属矿成矿系列；鲁西燕甘断裂两侧的铜石矿集区(图2)，以铜石杂岩体为核心形成了金、铜、铁矿等成矿系列；位于上五井断裂东侧的铁寨矿集区，以铁寨杂岩体为核心形成了铁、金、银矿成矿系列等。以上矿集区内的矿床受产出环境和围岩条件约束，形成的矿床类型有矽卡岩型、隐爆角砾岩型、次火山热液-斑岩型、石英脉型和蚀变岩型等(表1)。

1—第四系；2—王氏群红土崖组；3—青山群方戈庄组；4—青山群八亩地组；5—大盛群田家楼组；6—大盛群马郎沟组；7—莱阳群曲格庄组；8—石英闪长玢岩；9—安山玢岩；10—辉石安山岩；11—闪长岩；12—辉石闪长岩；13—辉石二长岩；14—粗安斑岩；15—闪长玢岩；16—多金属矿化带；17—断裂带；18—张性断层；19—压性断层；20—张扭性断层；21—压扭性断层；22—断层；23—推测断层；24—地质界线；25—不整合地质界线；26—地层产状；27—钓鱼台硫铁矿床；28—金线头金铜矿床；29—七宝山多金属矿床

1—第四系；2—古近纪官庄群；3—白垩纪青山群；4—白垩纪莱阳群；5—侏罗纪淄博群；6—石炭纪月门沟群；7—奥陶纪马家沟群；8—寒武纪九龙群；9—寒武纪长清群；10—隐爆角砾岩；11—侏罗纪二长斑岩；12—侏罗纪二长闪长玢岩；13—侏罗纪细粒闪长岩；14—新太古代二长花岗岩；15—新太古代花岗闪长岩；16—新太古代黑云母石英闪长岩；17—金矿化标志层；18—实测断层；19—平行不整合地质界线；20—角度不整合地质界线；21—大型金矿床；22—中型金矿床；23—金矿点；24—铜石杂岩体

胶东地区的金矿床对成因的显示不似鲁西地区这样直白，成矿模式总体可划分为显著受断裂构造控制[18-27]和受构造-岩体双重因素控制的成矿模式两种类型。

前者是胶东地区金成矿的主要成矿模式，形成的矿床类型以中—低温热液蚀变岩型(焦家式)和石英脉型(玲珑式)为主。该矿床类型划分反映了沿构造运移、定位的成矿流体与围岩发生水岩反应的差异：沿断层破碎带以及围岩的微裂隙充填的成矿流体，常与破碎带内碎裂岩发生强烈的水岩反应，从而形成蚀变岩型矿床；沿围岩裂隙或节理等构造充填的成矿流体，水岩反应较弱，多形成石英脉型矿床。蚀变层间角砾岩型[28-29]、碳酸岩微细粒浸染型以及硫化物石英脉型[30-31]等均是以上两种类型在特定环境下的变种。该类矿床受构造控制特征显著，同成矿期活动的大型断裂构造是形成大型、特大型矿床的理想场所。

后者主要分布于威海-胶南造山带威海隆起区的东部。在牟平-乳山成矿带以东，尤其是米山断裂以东的金矿床呈现出类似鲁西地区的环带状分布特征。环带中心为中生代的杂岩体和复式岩体：文登岩体、伟德山岩体等。例如：伟德山岩体东南端的荣成市菜园子金矿就位于岩体与围岩形成的矽卡岩接触带上。同时，该区域存在以伟德山岩体为中心呈带状分布的钼、铅锌、金成矿作用显示。以上特征均指示了岩浆活动对内生成矿作用的控制特征，而岩体的定位明显受断裂构造的控制。

上述的成矿模式显示成矿作用与构造-岩浆活动存在显著的成因联系，成矿系统的主要构成要素包括：大型断裂构造、中生代的岩浆活动和热液活动。虽然到目前为止，在胶东金矿成因研究中，仍旧缺失岩浆体系作为成矿系统组成部分的直接证据，成矿流体的组分分析中缺少显著的岩浆流体属性特征，但矿床中共、伴生的中基性脉岩，矿石中微量元素组合、稳定同位素的示踪等众多地质证据显示岩浆活动参与了金成矿。胶东地区受断裂控制的金矿床可能为成矿流体远离岩浆体系，定位于围岩断裂内的成矿模式。在不同的大地构造单元内，广泛分布的金成矿作用虽然成矿模式存在一定的差异，但均直接的或间接的显示了与岩浆活动的内在联系。成矿作用与岩浆活动间在时间和空间上的耦合特征，为不同区域开展矿床成因对比奠定了基础。地壳结构探测显示，作为胶东金矿成矿的主要控制因素的控矿构造体系，深部联通走滑断裂系统并发育有隐伏的岩浆体系。区域上广泛分布的小位移量超壳走滑断裂切穿了地壳或岩石圈、控制了壳幔混源岩体的发育，为成矿系统的主控要素之一。进一步分析显示，走滑断裂构造体系串联了岩浆活动与构造活动以及成矿作用，为不同区域成矿机制对比奠定了基础。

以上不同构造单元内内生金矿床成矿模式的多样性，主要与成矿期的成矿环境及成矿期后的不同构造演化过程存在较大关系[32-34]。它们具有相似的成矿作用，以构造岩浆活动为核心的，形成了一系列具有内在成因联系的多金属成矿系列。在成矿过程中，走滑断裂和其配套次级断裂构造对岩浆活动和成矿作用的分布起到了控制作用。

3 中生代金成矿研究需要关注的科学问题

回顾山东省域内中生代金成矿成因研究不难发现，在与成矿系统密切相关的构造体系和岩浆体系的研究中，均缺乏区域上的系统对比和过程架构。以往多数的研究仍以单一矿床为主，局限于矿田尺度范围内[38-39]，研究内容以矿床成矿要素的描述、属性判别和模式建立为主。理论认识的缺失限制了生产实践，目前的找矿工作仍是以“就矿找矿”为主，缺少以成矿理论为指导的新成矿靶区预测。

地壳结构探测的成果及其对成矿系统发育的约束，金矿床的时、空分布规律和成矿地质条件及特征等形成的一系列规律性认识，初步勾勒出以走滑断裂为主控，以壳、幔岩浆相互作用为核心的山东省域内中生代以金为主的内生矿床成矿机制。这为系统的认识金成矿的地质过程，确定不同区域内是否存在相应地质过程以及进行资源潜力评价奠定了理论基础；同时也为实现以上工作提出了一系列具体的科学问题。本文提出了几方面需要特别关注和厘清的问题加以讨论。

3.1 成矿构造系统的识别与形成机制

构成山东省域内地质体构造格架的主体特征形成于中生代晚期，并逐步发育延续至今。不同构造单元的构造格架样式具有显著的差异。如何认识各构造单元内构造格架的成因和个性化差异，并将其成因机制统一到中生代大地构造环境中，是开展成矿构造系统研究的前提。

3.1.1 构造活动的生命周期与多期构造叠加

由于地质营力的持续存在和地史漫长的演化过程，任何构造活动都存在一定的生命周期。现今的地质体作为地质作用的综合叠加体，记载了不同构造期地质作用的遗迹，往往存在多期构造行迹的叠加。因此，在进行构造体系划分时，首先要明确构造体系的存在时限。

与成矿作用存在时空耦合的构造体系构成了成矿构造系统，因此断裂构造期次的识别和划分是成矿构造系统识别和建立的基础。事实上，除了少数断裂由于多期构造运动的叠加表现为长期活动外，任何活动的断层都会被广泛存在的地质营力拟合和改造掉，从而表现为具有一定的生命期限。在成矿期，成矿断裂体系中的断层往往被成矿热液活动和岩浆充填，并由于结晶作用而拟合；当存在多期成矿时，后期成矿流体多是沿新的破裂面充填，从而形成多期矿脉切割穿插的现象。成矿地质体多期次破裂和拟合的叠加往往造成成矿期断层和成矿期后断层的识别困难。在具体的认识过程中，由于断裂活动的继承性和相互叠加，控矿断裂的生命周期往往被忽略，从而将不同时期的构造作用拼合在一起，掩盖了成矿期后的构造改造作用，造成对成矿规律的认识模糊。

此外，不同构造层次构造作用的叠加是另一个普遍存在的现象。在鲁西地块、胶北地块和胶南威海造山带内，现今的构造格架均以中生代以来形成的断裂构造体系为主，显示了地壳浅层的脆性构造形变的特征。但由于块体间隆升剥蚀的差异，在不同构造单元内部，中生代发育的断裂构造体系叠加在了不同时期、不同构造层次的构造之上。鲁西地块地表以古生代的沉积盖层出露为主，伴随少量的前寒武结晶基底，以表壳构造环境下构造形变为特征[40]，这与铜石金矿田隐爆角砾岩型矿床的成矿模式是一致的。在胶北地块和胶南威海造山带，构造形迹有前寒武纪结晶基底内透入性片麻状构造，代表了中深地壳麻粒岩相、角闪岩相变质环境，中生代早期的似斑状长英质侵入岩为主的中—上地壳韧性—脆性变形；中生代晚期的浅—表壳脆性形变特征，显示了中生代存在快速的隆升剥蚀。成矿流体往往在各期构造形迹中均有充填和交代，缺少时空概念，往往造成成矿期成矿环境的判别困难。

因此，在成矿构造系统识别时，只有区分了不同时期的构造叠加，才能更好的理解中生代晚期金成矿期的成矿环境特征。

3.1.2 成矿构造系统组成要素识别及耦合过程

构造体系是具有内在联系的不同形态、不同性质、不同等级和不同序次的结构要素所组成的构造带，以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体；其中的内在联系包括地质作用的全过程,如构造运动、岩浆活动与成矿作用等[41]。成矿构造系统是构造运动与成矿作用有机结合的产物，即从属于构造体系，也是成矿系统的有机组成部分。已知的成矿规律[18,20,42]表明，从成矿域到成矿区(带)、矿田、矿床等不同级别的成矿单元，均存在不同级别的成矿构造体系的多级控制作用[43]。

在山东省域内燕山期的金成矿过程中，构造体系的显著控制作用主要表现在两个方面：①控制金矿田的分布，表现为控岩、控矿特征；②控制矿田内矿床的分布。

以矿田为尺度，分析成矿相关的构造体系组成会发现，多数的构造体系由一个以上的构造类型组成，并且存在不同等级和序次。以铜石金矿田为例：与金成矿密切相关的铜石杂岩体主体位于NNW向走滑断裂——燕甘断裂的西侧，岩体北侧同时发育有NW向蒙山断裂(铲式断裂)控制的中生代平邑盆地。众多的金矿床和矿点围绕着铜石杂岩体呈环带状分布，著名的归来庄金矿发育于铜石杂岩体东侧紧邻燕甘断裂的近EW向的归来庄断裂内。已知的成矿构造系统内断裂构造、裂隙构造、次火山构造、岩浆侵入构造、层控构造等，构成其中断裂构造是主控因素。目前，对不同类型的断裂在成矿中的控制作用认识并不清晰，尤其是构造控岩机制。依据地壳结构探测认识规律，可以初步推断：NNW向的走滑断裂(燕甘断裂)可能是沟通壳、幔的构造通道；其与NW向铲式断裂的交会形成了岩浆、流体定位机制，控制了中生代岩浆活动和成矿作用的分布，形成了铜石杂岩体并发育了金矿田；杂岩体内部及周边与岩浆活动相配套的次级构造和各种物理化学界面(不整合面、岩性接触面)等形成了成矿热液运移、充填、交代和矿质沉淀的有利空间；成矿期后，随着NNW向走滑断裂和NW向铲式断裂的进一步发育，已经固化的成矿系统受到了后期构造运动的较大改造，可能导致了深部成矿系统与浅部成矿系统的错位。

铜石金矿田的成矿构造体系组成中，走滑断裂与铲式断裂的作用显著不同。走滑断裂作为沟通壳幔相互作用的深大断裂，可为岩浆活动提供通道[44]；铲式断裂作为挤压—伸展相协调的地壳浅层断裂，为岩浆和流体的定位提供了场所。作为成矿期断裂，两者共同形成了统一应力场下的相互协调的断裂构造组合，构成了成矿构造系统的主体构造格架，控制了杂岩体的定位，同时为次级断裂的发育以及矿床的就位奠定了基础。识别和划分成矿构造系统，笔者认为：首先要充分认识构造要素的属性，划分成矿构造系统中的不同形态、不同性质、不同等级和不同序次的构造，认识成矿期的构造组合样式，开展成因研究，进而建立区域内不同成矿构造系统间的成生联系。其次，精细刻划地质作用全过程，开展构造过程恢复。

3.1.3 成矿构造系统与区域构造运动的协调性

在中生代华南陆块与华北陆块拼合后，古太平洋板块的西向俯冲导致了中国东部构造体制的巨大转换，EW向的构造形迹逐渐转变为以共轭的NE向和NW向的构造形迹为主。中国东部地区处于剪切陆缘环境，发育以郯庐断裂带为代表的大规模的剪切走滑断裂，形成广泛分布的走滑断裂系。山东省域内及周边的地质块体以走滑断裂及盆缘断裂为边界，呈现出块体的分离、拼合、隆起和沉降等特征，展现了以走滑--拉分构造样式为格架的构造体系。依据分维理论推测，这种高序次的构造样式在低序次的块体内部应该再现。

因此，在由大型走滑断裂分割、围限块体内，是否存在低序次的走滑--拉分构造样式？作为同一构造环境下形成的成矿构造体系，其与走滑--拉分构造样式之间存在何种成因联系？低序次的构造样式又是如何与高序次构造样式相统一并与大地构造环境相协调？这是一系列值得开展研究和讨论的问题。

同样，如果我们认为中生代的金成矿为同一成矿期内的成矿事件，那么，鲁西地块、胶北地块和胶南威海造山带不同构造单元内间的金矿田的构造应力场应符合同一大地构造内统一应力场下形变的特征；具体来讲，就是内的区域构造格架以及矿田构造特征应该具有成生联系，并与形成时期的大地构造环境及应力场相协调。

综上所述，由于缺乏构造成因分析和过程恢复，对胶东地区成矿规律研究多集中在沿控矿断裂带的现今赋矿特征的研究方面；对鲁西地区成矿规律的研究则是孤立的、局限于矿田范围内的成矿模式总结。

3.2 成矿岩浆体系与金成矿的关系

山东省域内的金成矿在时间和空间上均显示了与岩浆活动的密切关系，但建立金成矿与岩浆活动的成因联系，仍有多个科学问题需要解决。

3.2.1 岩浆岩类型的多样性与成因

山东省中生代成矿期的岩浆岩类型众多，超基性岩、基性岩和中酸性岩均有广泛分布。相关的内生矿床矿物组合和成矿模式均显示了多样性的特征。与金成矿相关的岩浆岩大致可分为中性、偏碱性的二长岩、正长岩，高钾钙碱性的中--酸性的花岗闪长岩及宽成分谱的脉岩[45]等；与稀土矿相关的有碳酸岩和正长岩[46]；与金及多金属(铜、铅锌、铁)矿床相关的岩浆岩有辉长岩、闪长岩、辉石二长岩、粗安玢岩、闪长玢岩、花岗闪长斑岩等。同时，在不同的大地构造单元，它们又显示出自身独特的物质起源专属性。

建立岩浆活动与成矿作用之间的关联，需要解释在统一的大地构造环境下岩浆岩类型多样性的问题；还要解释不同类型岩浆岩类型之间潜在的成因联系；同时需要区分与金成矿相关的岩浆活动期次问题。

3.2.2 岩浆系统的组成、演化及与金的富集机制

胶东地区中生代岩浆岩已有研究显示，不同时期的岩浆岩的成因及岩浆物质起源存在显著的差异。三叠纪分布于胶南威海造山带内的甲子山(215Ma)岩体碱性正长岩以幔源起源为主[47-48]，中侏罗世胶北地块内玲珑序列的岩浆起源以壳源为主[49-50]，呈层状广泛分布；早白垩世的郭家岭期[50]、伟德山期的岩浆岩具有显著的壳、幔混合特征，随后崂山期的岩浆岩以壳源为主。以上岩浆过程显示在中生代构造--岩浆演化过程中存在幔源岩浆的上涌过程。与金成矿期高度重叠的岩浆活动时期正是壳、幔岩浆相互作用时期，类似的特征在鲁西地区金成矿相关的岩浆活动中也有明显的显示。纵观山东省众多的内生金矿床，幔源岩浆的参与总是不可缺少的条件之一。如何理解这种作用机制，同时解析成矿期内岩浆体系的构建与演化过程是理解金成矿与岩浆活动关系的基础。

建立岩浆活动与金成矿的成因联系，仍需解决金元素的供源及富集机制问题。金的来源历来是金成矿机理研究的重要内容。对矿质来源的认识存在多种推断，同位素示踪显示参与成矿过程的元素具有壳源、幔源和表生环境等多来源的特征，这与断裂系统为开放体系相对应。但到目前为止，无论是胶北地块地壳主体组成的前寒武结晶变质岩，还是各种类型的岩浆岩的研究获得的地球化学数据均未能提出直接的证据，说明金元素来源于相对单一的岩石建造。依据山东省域内不同构造单元内与金成矿相关的岩浆岩类型的多样性特征大致可以推断，“矿源岩”的概念可能是一个伪概念，即：无论是壳源的、还是幔源的岩浆岩以及前寒武的结晶变质岩，自然界中并不存在单一的岩石建造作为“矿源岩”在成矿过程中提供金元素。更可能的是在以岩浆作用为主体的壳、幔岩浆体系的强烈相互作用中，岩浆的演化建立一种或多种的金元素的富集机制。该机制可以把岩浆体系和围岩体系中的金元素活化、萃取出来形成富含金的岩浆热液，脱离岩浆体系的含矿热液中金元素在顶部围岩和远端构造体系中沉淀，形成了金矿。如果存在这种过程，那么相应的岩浆流体的属性、形成机制、岩浆演化过程都将是未来研究的基础性问题。

3.2.3 岩浆活动与构造活动的成因动力学问题

研究岩浆活动与构造活动之间的内在联系，不仅仅可以阐述金成矿的成因基础，同时也是中国东部以古太平洋西向俯冲[51-53]为背景的大地构造环境判别的重要指标。目前主流的研究主要是基于岩石地球化学属性对岩浆岩的大地构造环境属性和成因动力学的判断，以及基于这种判断的矿床成因模式的建立。具体的基于构造机制与岩浆机制有机结合的成因解释并不常见，阐述构造体系与岩浆体系耦合性研究案例更为少见。

基于山东省域内金成矿的时空规律判断，分布于3大构造单元内的金矿床应为中生代统一大地构造环境下地质过程的产物。在古太平洋板块西向俯冲的构造背景下，构造活动与岩浆活动应该具有何种成生关系？两者又是如何从动力学机制上与大地构造环境相协调的？从系统构成的的角度来看，以上均是需要进一步研究和回答的问题。

3.3 成矿流体的属性与表现形式

成矿流体的演化同样是成矿系统形成的重要控制因素。山东省域内金矿床大致可分为与中—酸性岩浆岩有关的和与偏碱性岩浆岩有关的两类岩浆热液型矿床。前者分布于胶东地区，后者分布于鲁西地块内。两者存在较为明显的地域分布差异，同时也存在由成矿系统所反映的成矿流体属性差异。

在胶东地区，成矿作用形成的矿床以金、银矿为主，伴随少量的铅锌等矿化显示。成矿物质来源研究显示了成矿流体组分的复杂性：S同位素示踪显示了壳源、幔源物质混合的特征；H、O同位素显示流体中有大气降水、变质水和岩浆水的混合。同成矿期石英包裹体中的流体为低盐度的、近于中性或弱还原性的、富含CO2、CH4、NaCl的气、水溶液。在鲁西地区以及郯庐断裂带的周边，成矿作用形成了包含金、铜、铅锌、银、铁等在内的较宽成分谱的多金属矿床系列。铜石金矿田内的成矿流体研究显示了岩浆热液的特征。七宝山金矿田内的高温钾化、青磐岩化、绢云母化和硅化分带特征显示了斑岩成矿系统的存在。

已有的研究显示，胶东金矿成矿流体属性与斑岩矿床中的高盐度的、高温的、酸性的、氧化性的岩浆热液存在显著的差异。如果金成矿作用与岩浆活动存在直接的关系，那么成矿流体应该存在类似斑岩成矿模式中的由高硫、酸性流体向低硫、中性流体的演化过程。这一过程及路径需要探讨。

在金成矿的过程中，以上不同类型具有属性差异的成矿流体是否均与岩浆活动相关？是单一属性的岩浆热液经过演化形成了不同属性的成矿流体，还是不同类型的岩浆活动形成了不同类型的含金岩浆热液？在岩浆--热液活动中，金元素的富集机制是什么？以上均是成矿机理研究的重要环节。

3.4 成矿系统的构成与成矿作用显示

3.4.1 成矿系统构成要素分析

如果把山东省域内中生代形成的内生金矿看作同一机制下形成的成矿作用的产物，那么通过不同矿床的比较可以发现，在成矿系统的构成中某些要素是必要条件，例如构造活动、岩浆活动、成矿流体等；某些要素则是随机的非必要条件，例如不同类型的围岩、成矿系列中不同类型的矿种等。因此，在众多的成矿模式中，有些模式可能并不反映矿床的成因，而仅反映了容矿空间的属性差异；有些成矿模式则显示了矿床形成过程中成因要素的基本构成，例如：五莲七宝山矿集区内发育有不同时期、不同类型的岩浆岩，显示了构造--岩浆活动的长期耦合性。同时形成了包含金、铜、铁、铅锌等在内的多期次、多矿种成矿作用。以次火山热液--斑岩型铜(金)矿为主要特征的成矿模式反映了成矿体系构成要素中构造体系与岩浆体系的必要性，以及多期矿化过程和矿化作用类型的偶然性。因此，充分认识燕山期的金成矿事件仍需进一步明确金成矿系统构成的必要要素，从而建立涵盖鲁西地块地区、胶北地块以及胶南威海造山带等3个大地构造单元的，具有内在成因联系和同一成因机制的金成矿模式。

3.4.2 要素的过程耦合性问题

具有时空约束的以构造活动、岩浆活动和成矿流体为必要要素的成矿系统，在形成和发育过程中构成了具有事件性特征的成矿过程。其事件性属性则是由岩浆活动和构造活动所决定的，已有的研究和地质现象也表明了这一特征。例如：虽然断裂活动可能是长期的，但每一期的岩石破裂均是单一的和偶发的。沿破裂面充填的流体以及脉岩也均是单一的；虽然可见多期次充填的矿脉，但每一期次充填的流体均是在前期流体结晶固结后沿新的破裂面充填的；或者是沿先期结晶后残留的空间(晶洞)存在又一期的流体灌入。因此，在地质时间尺度上，与成矿相关的构造过程、岩浆过程以及成矿流体运移和充填沉淀过程均是事件性的。事件性成矿要素的耦合可能是成矿系统得以构建的关键。

从系统构成的角度来看，成矿过程中的每一事件均是过程中的有机组成部分，事件与事件间的耦合性是系统过程构成的前提。单一事件的发生和发展彰显的不仅是自身的历程，也记录了与其耦合的其他事件的进程。受断裂构造控制的岩浆事件在经历多期次岩浆演化的同时，也标记了断裂构造的发育进程。因此，在成矿过程的恢复中，研究和确定成矿系统每一构成要素的独特性，构成要素之间的耦合性，成矿过程的事件性，不同成矿事件的差异性和时空分布的典型性均是必要的和无法回避的。

3.4.3 成矿系统的表现形式

同一成矿系统形成的矿床系列在不同时间、空间域内的表现形式可能存在显著的差异。这可造成成矿模式的多样性。借鉴斑岩型矿床成矿模式，可以大致了解与构造--岩浆活动密切相关的成矿作用在不同成矿环境下成矿显示的差异。侵位于地壳浅层的斑岩体可在顶部及侧方远端形成不同类型的矿床。在同成矿期的岩体和邻近的成矿期前的岩体内可形成斑岩型的Cu(Mo、Au)矿床，在岩体顶部一定范围的围岩内可形成高硫型Au、Cu矿，在远离岩体与成矿系统联通的构造裂隙内可形成低硫型Au、Ag矿。以上模式总体上显示了以构造、岩浆活动为基本成因要素的成矿系列。在矿田范围内，该类成矿作用可形成以断裂构造为主控、以供源岩体为中心的，自高温向低温成矿、高硫向低硫含量转变的环状成矿分布带。在鲁西地区和胶南威海造山带东部的成矿系列中显示了类似的特征。以断裂构造控矿为特征的胶东金矿床是否为远离斑岩成矿岩浆体系的，成矿系统末端的产物，是一个值得思考的问题。

3.4.4 区域成矿系列的差异与联系

识别和建立同成矿期、不同矿种的成矿系列将为成矿系统的构建提供依据，进而为成矿规律的认识和潜在成矿区带识别、划分以及评价带来重要的指导作用。

山东省域内不同构造单元内的金成矿模式存在较为显著的差异。金矿床与其他内生矿床的共、伴生关系也存在着显著的差异。有研究认为，鲁西地块的南部为金及多金属矿成矿区，北部为矽卡岩型铁矿成矿区，胶东地区为金矿成矿区。不同构造单元内及不同区域的成矿作用具有显著的成矿单元专属性差异。但总有一些地质事实突破这些理论认识的边界。鲁西莱芜三岔河地区矽卡岩型铁、金矿床的发现表明该期成矿事件存在不同矿种成矿作用的叠加，区域成矿的专属性可能并不存在。不同矿种、不同类型的成矿模式差异可能只是不同成矿期次、不同成矿环境和成矿流体演化形成的随机性显示，而其间的成因联系研究既具有挑战性也具有现实需求。

4 结论与展望

基于对山东省域内金成矿时间、空间分布规律以及成矿模式的总结，本文提出了山东省域内中生代以金成矿为代表的内生矿床为统一大地构造环境下形成的具有成因联系的成矿序列。认为胶北地块、鲁西地块以及胶南威海造山带内不同成矿模式的金矿床应为不同期次、不同环境下发育的具有内在成因联系的成矿系统的差异性显示。

在具体的研究过程中，笔者认识到从成矿系统的角度探讨构造活动、岩活动浆和成矿作用的耦合性关系，可以更好的阐述构造活动、岩浆活动以及成矿作用的形成机制，有助于理解中生代的地质作用和成矿过程。同时，也认识到在中生代晚期，以板块汇聚为背景的洋--陆相互作用过程中，以陆内的岩石圈挤压剪切破裂为机制可以更好的解释克拉通的失稳、燕山期的造山运动以及伴随的大规模岩浆活动和成矿作用。

基于胶西北地壳结构特征显示的构造--岩浆活动耦合性的启示，本文从成矿系统的构成、不同成矿系统间的对比以及潜在的成因联系的角度，探讨了当前金成矿研究中仍需解决的一些问题。