膠東金成礦省位于華北克拉通東南緣，是中國(guó)最大的黃金生產(chǎn)基地。前人對(duì)膠東金礦床進(jìn)行了大量的研究，然而，該區(qū)大規(guī)模金成礦的關(guān)鍵因素，特別是其流體和金屬的來(lái)源仍然是未解之謎。另外，對(duì)導(dǎo)致膠東金成礦省不同礦集區(qū)的金儲(chǔ)量規(guī)模和成礦方式差異性的構(gòu)造控礦作用目前尚不清楚。

鑒于此，非天然地震研究室侯爵副研究員等人開(kāi)展了該區(qū)域環(huán)境噪聲成像，以揭示膠東金成礦省精細(xì)的地殼結(jié)構(gòu)及其與成礦要素（如流體源、金屬來(lái)源、流體通道和圈閉）的聯(lián)系。為理解地殼結(jié)構(gòu)對(duì)超大規(guī)模造山型金成礦系統(tǒng)的控制作用，布設(shè)了一條NWW-SEE向穿越膠東金成礦省的寬頻帶流動(dòng)臺(tái)陣，通過(guò)噪聲成像獲得地殼S波速度結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，在金礦省12~20 km深度處存在一個(gè)顯著的低速帶，可能為與成礦作用有關(guān)的熱液蝕變帶；在礦化規(guī)模和強(qiáng)度更大的成礦省西部下方8~12 km處發(fā)育高速異常體，可能含有大量斜長(zhǎng)角閃巖類組分，為金成礦提供部分物質(zhì)來(lái)源。此外，成像結(jié)果還顯示，在成礦省西部和東部分別發(fā)育犁式斷層系統(tǒng)和陡傾斜斷層系統(tǒng)。結(jié)合地殼速度結(jié)構(gòu)特征及區(qū)域上金礦化與鎂鐵質(zhì)巖脈有密切時(shí)空關(guān)系的地質(zhì)事實(shí)，提出了基于地震學(xué)約束的膠東地區(qū)金成礦過(guò)程模型：鎂鐵質(zhì)巖漿的積聚和脫氣導(dǎo)致大規(guī)模成礦之前在中地殼形成熱液蝕變帶；向上運(yùn)移的過(guò)程中又可能從上地殼斜長(zhǎng)角閃巖等巖石中萃取出部分金等成礦物質(zhì)，形成富金流體；隨后，富金流體繼續(xù)沿不同的斷層系統(tǒng)向上運(yùn)移并因條件改變而發(fā)生礦質(zhì)沉淀，在西部以韌-脆性為主的犁式斷層系內(nèi)形成大規(guī)模的蝕變巖型礦石，而在東部陡傾斜脆性斷層系內(nèi)形成規(guī)模相對(duì)較小的石英脈型礦石。

圖1 S波速度剖面

（a）絕對(duì)速度VS；（b）相對(duì)于同一深度平均VS值的速度擾動(dòng)；（c）垂直速度梯度，黑色實(shí)線代表地表觀察到的主要斷裂，黑色虛線表示推斷的深部斷層，箭頭表示滑脫斷層的運(yùn)動(dòng)方向，藍(lán)色虛線和紅色虛線分別代表低速層的頂界面和底界面；（d）修改自遠(yuǎn)震P波接收函數(shù)的CCP圖像（Yu等, 2020）

圖2 膠東金成礦省成礦模式示意圖

LVZ，低速區(qū)；HVB，高速體；TLF，郯廬斷裂；SSDF，三山島斷裂；JJF，焦家斷裂；ZPF，招平斷裂；QXF，棲霞斷裂；WYF，五蓮-煙臺(tái)斷裂；UHP，超高壓變質(zhì)帶；WHF，威海斷裂

研究表明：1. 膠東金成礦省中地殼普遍發(fā)育低速層，上地殼存在兩個(gè)高速體，在成礦過(guò)程中，為膠東成礦省大規(guī)模成礦提供了流體來(lái)源和關(guān)鍵物源。2. 三山島-焦家-招平礦集區(qū)發(fā)育緩傾拆離斷層系，而牟平礦集區(qū)中則發(fā)育陡傾斷層系。地殼結(jié)構(gòu)差異性可能控制了膠東金成礦省礦化樣式的區(qū)域性變化特性。3. 基于噪聲成像獲得的速度結(jié)構(gòu)和已有地質(zhì)成果建立的金成礦系統(tǒng)模型，解釋了成礦流體與成礦物質(zhì)來(lái)源和斷裂網(wǎng)絡(luò)對(duì)金成礦樣式的控制作用。

本研究利用寬頻帶地震密集臺(tái)陣及固定臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了環(huán)境噪聲成像，并結(jié)合地質(zhì)觀測(cè)，提出了一個(gè)涵蓋流體衍生、潛在金來(lái)源、控礦斷層網(wǎng)絡(luò)等的成礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及成因模型，對(duì)認(rèn)識(shí)膠東成礦省金巨量富集的深部背景具有重要意義。成果于2023年發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)》（Hou, J., Xu, T., Ai, Y., Yu, G., Yang, Y., Xu, B., & Wang, Q. (2023). A metallogenic model for the supergiant gold system in Jiaodong province: Constraints from crustal velocity structure. Science China Earth Sciences, 66(12), 2898-2913.），受國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào): 2019YFA0708602、2016YFC0600101）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào): 42130807）共同資助。

【作者簡(jiǎn)介】

侯爵，副研究員，主要研究領(lǐng)域：地球深部結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)。