科普 进展｜胶东型金矿成因取得新进展

中国地质大学：邓 军院士等-胶东型金矿成因模型

巨型金成矿省成因是国际前沿科学问题，巨量金来源与成矿驱动机制是矿床成因研究的关键难题。胶东成矿省不足1万km2内已探明黄金资源储量~5500吨，成矿强度世界罕见,已有成矿理论难以完整解释。

胶东金矿床形成于大陆内部多重构造复合域，金成矿发生于古元古代基底岩石区域变质作用约19亿年之后以及三叠纪大陆碰撞作用约1亿年之后的早白垩世120Ma左右的构造体制转换过程中。胶东金矿床和造山型、侵入岩型金矿床成矿构造环境和赋矿围岩存在差异，成矿机制也显著不同。矿床和基性岩具有紧密的时空与成因关系，胶东成矿流体起源于富集地幔，成矿期基性脉岩具低Hf()值(−29.9~−9.1)和锇含量(0.002~0.16ppb)、重氧同位素(18O达8.23‰)和高初始锇同位素比值(187Os/188Os: 0.1352~0.8858)，证实其岩石圈地幔具有被大量古老地壳物质交代的特征，并且胶东西部岩石圈地幔富集程度总体高于东部，这可能是西部资源量占比远超东部的重要原因。胶东基性脉岩显示较轻的Mg同位素特征(26Mg均值−0.33‰，=50)和高CaO含量(总体大于6.5wt%)，表明岩石圈地幔同样记录了俯冲板片表层碳酸盐的交代改造。

在俯冲的古太平洋板片回卷、克拉通破坏背景下，下地壳熔融产生花岗质岩浆并导致金在残余地壳富集，成矿期软流圈上涌促使下地壳再循环和富集地幔部分熔融，地幔脱气与部分熔融产生的基性岩浆脱气形成流体，流体可能进一步萃取下地壳中的金产生成矿流体，含金流体沿贯通地壳的拆离和走滑断裂系统输运至中浅地壳，于拆离断层韧-脆性转换带及其之上发生水岩反应和流体不混溶导致金沉淀成矿。

由于胶东金矿具有独特的地质特征和成因模型，可称为“胶东型”金矿。

文中主要图件

结论与进展

胶东金矿不能被已有金矿模型所概括，是一种汇聚板块边缘多圈层相互作用生成的独特金矿成因类型：大陆内部古缝合带多重构造复合域和构造体制时空转换带中，软流圈上涌引发富集地幔区域部分熔融形成镁铁质岩浆，伴有上覆地壳部分熔融形成长英质岩浆。富集地幔和铁镁质岩浆脱气形成富CO2流体，流体活化下地壳堆晶体中的金属产生成矿流体，成矿流体于拆离断层韧-脆性转换带及其之上形成金矿床。由于胶东金矿具有独特的地质特征和成因过程，可称为“胶东型”金矿。
早白垩世基性脉岩Mg-Hf-O-Os同位素研究表明，胶东岩石圈地幔受到与不同俯冲事件相关的陆壳、洋壳和沉积物来源介质以及拆沉古老地壳物质的交代改造，成为上地壳巨型金矿床深部富CO2成矿流体储库。金矿床的形成是碳循环的重要环节，板块俯冲过程中大量地表碳和挥发份进入并交代岩石圈地幔，岩石圈减薄过程中碳和挥发份随基性岩浆和流体循环至中浅地壳成矿或向地表逃逸。华北克拉通胶北地体相对扬子克拉通苏鲁地体，其岩石圈地幔中存在更多古老陆壳和碳酸盐成分的参与，这种差异可能是胶东西部相对东部发育更多金矿的关键因素。

胶东型金矿成因模型是作者试图建立较为逼近胶东客观实际的成因解释，对于揭示金属超常富集机制和指导深地资源预测具有重要意义。胶东成矿模型中岩石圈多尺度地球物理/物质结构与成矿系统多级联动过程、复合造山和大地幔楔圈层作用中的挥发份循环和金属富集机制、源-运-储系统区域差异与探深-摸浅-攻盲勘查模型及技术等许多问题需进一步研究和探讨。

文献来源

邓军, 王庆飞, 张良, 薛胜超, 刘学飞, 杨林, 杨立强, 邱昆峰, 梁亚运. 2023. 胶东型金矿成因模型. 中国科学: 地球科学, 53(10): 2323–2347

Deng J, Wang Q, Zhang L, Xue S, Liu X, Yang L, Yang L, Qiu K, Liang Y. 2023. Metallogenetic model of Jiaodong-type gold deposits, easternChina. Science China Earth Sciences, 66(10): 2287‒2310