鑫泰(龙口-土堆-东刘家)金矿位于山东胶莱盆地东北缘,是典型的受构造控制的岩浆热液型金矿。近年来,鑫泰金矿周边的辽上及西涝口金矿均取得了重大找矿突破,显示区域上具有非常好的成矿条件[1-3]。在同一构造带上的鑫泰矿区找矿也有所进展,虽然目前所揭露的矿体条数较多,但矿体总体呈散、小、缓、薄的特征。因此,厘定找矿关键科学问题,实现找矿重大突破,是目前迫切的需求。在研究手段方面,前人在鑫泰矿区的工作大多聚焦于地球化学以及地球物理等方面[4-7],缺乏构造地质专题研究,导致构造的期次及级次不清楚,成矿构造与非成矿构造的区分不明确。因此,目前的构造找矿工作缺乏理论依据,仅停留在表面的规律探索,缺乏理论指导找矿的实践。尽管前人对胶莱盆地及周边金矿的矿床成因、构造特征与演化开展了大量工作[8-9],但尚不清晰拆离走滑断层对金成矿作用和矿体就位的控制作用。此外,前人研究尚未精确表达成矿构造与矿化的空间关联,导致成矿规律挖掘不彻底,深部资源勘查方向还不明确。由此可见,目前矿区总体上缺乏成矿构造模型研究,缺乏引入新的构造研究方法以及对厚大矿体构造控矿机制的研究,这大大限制了矿区的找矿预测。
里德尔剪切是构造地质学研究中的重要内容,既可以发生在平面上也可以发生在剖面上,尺度可以跨越于区域构造和显微构造之间。所谓里德尔剪切是沿着与单一剪切的相对运动方向呈10°~30°低角度的相对运动方向收敛的一种剪切面或滑动面[10](见图1),这种面呈现出典型的雁行排列[11-12]。如图1所示,里德尔剪切主要由多组性质不同的断裂面(破裂面)构成,其中,M为主滑动面,T为张性断裂,R为低角度剪裂面,



本研究通过对鑫泰金矿地表及井下构造解析,在大量构造要素的测量及分析基础上,认为金矿体受早期挤压(逆断层+右行走滑)-晚期伸展(正断层+左行走滑)两期构造控制,创新性地提出鑫泰金矿床里德尔剪切构造控矿模式,为矿区找矿空间的厘定指明了方向。
1 矿区地质
山东鑫泰金矿位于山东胶东半岛胶莱盆地的东北缘,由龙口、土堆、东刘家等三个矿区组成。区域地层按照由老到新有上太古界胶东群(Ar4j),下元古界荆山群(Pt1j),中生界莱阳群(K1l)、青山群(K1q)和王氏群(K1w)及新生界第四系(见图2)[6-7]。区内变质岩主要为荆山群地层,其主要岩石类型为大理岩类、变粒岩类、斜长角闪岩类等,形成年龄约2500 Ma。区内岩浆岩广泛发育,其出露面积约占矿区面积的1/2。主要为晚元古代牧牛山岩体,岩性为中细粒二长花岗岩,形成年龄约2100 Ma,呈南东向北西顺层侵入于古元古界荆山群地层内,局部呈岩株、岩枝侵入地层内。龙口-土堆金矿区北部出露鹊山岩体,岩性为花岗岩,形成年龄约217~157 Ma;矿区南部出露小面积沙子埠岩体,岩性为石英闪长花岗岩,形成年龄约115 Ma。区域内的断裂构造以NE走向为主,自西向东由桃村断裂、郭城断裂、朱吴-崖子断裂组成区内的主要构造格架,其中前二者控制了胶莱盆地的东北部的边缘,后者切割了马石庄-崖子地区的火山-沉积岩系。该区域在漫长的地质历史发展过程中,各种不同时代、性质不同、样式不同的构造相互叠加制约,形成了复杂的构造格局。

鑫泰金矿床目前共勘探发现有200余个金矿体,大多受NE向断裂和次生断裂控制,围岩为古元古代荆山群和牧牛山二长花岗岩。矿体在牧牛山二长花岗岩中呈脉状、透镜状和似层状,而在荆山群中呈脉状、角砾状、碎裂状和不规则状。部分矿体被晚期断层和岩脉所改造,因此具有不连续性。目前开采的主要矿体为缓倾矿体,大多倾向NW250°~310°,倾角10°~30°,走向延伸130~800 m,倾向延伸为100~342 m,厚度变化为1.8~17.6 m,金品位为1.4~3.6 g/t。
2 成矿构造期次及应力分析
2.1 主要断裂
2.1.1 郭城断裂
郭城断裂是矿区北西走向的主干断裂。野外调查显示其至少经历了两期构造运动:早期表现为逆断层性质,兼具右行走滑特征,断层面呈舒缓波状(见图3(a)~(c));晚期表现为左行正断层性质,早期形成的劈理化被正断层所破碎改造(见图3(d)~(f))。

2.1.2 土堆断裂
在土堆矿区+80 m中段对土堆断裂的调查表明,其有两期运动特征:早期呈张性断裂,断裂面不平整,其中有大量围岩角砾填充(见图4(a));且受右行走滑改造,局部角砾呈透镜状(见图4(b))。

2.2 土堆矿区主要矿体
2.2.1 T3-2矿体
向北西倾,倾角大致与土堆断裂相当,局部有张性空间填充矿化性质(见图5(a)),同时早期逆断层性质更加突出,形成剪切矿化透镜体,同时出现标志性网脉状大理岩化(见图5(b)和(c))。在更深部,可以明显看到T3-2矿体有早期右行走滑剪切特征(见图5(d)~(f))。该矿体后期左行走滑特征不甚明显。

2.2.2 T8矿体
在土堆-190中段坑道中可以观察到,T8矿体含大型黄铁矿团块,围岩大理岩化强烈,品位10~20 g/t,不连续,边界不清晰,为张性断裂填充的典型特征(见图6(a)~(c))。

2.2.3 T3-1矿体
从坑道调查来看,T3-1矿体具两重性质:早期受右行逆断层控制(见图7(a)和(c)),晚期受左行正断层控制(见图7(b))。

2.3 东刘家矿区主要矿体
2.3.1 H4矿体
从坑道内的调查情况来看,H4矿体上早期显示张性填充性质(见图8(a)~(c)),晚期显示左行正断层性质,晚期局部见改造早期形成的角砾(见图8(d)~(f))。

2.3.2 H5矿体
从坑道调查来看,H5矿体见硫化沿层理面填充,品位一般,产状115°∠30°。从矿脉中的张性小石英脉判断,显示逆断层兼右行剪切成矿特征(见图9(a)~(c))。晚期左行正断层性质特征并不明显。

2.3.3 D13和D2矿体
这两个矿体的形成机制与H4矿体类似。早期受挤压剪切应力产生的张性破裂控制,晚期受区域反向伸展应力的控制,局部体现正断层性质(见图10(a)~(f))。

2.4 龙口矿区主要矿体
2.4.1 L20矿体
L20矿体在坑道中被判断为早期为右行逆断层、晚期为左行正断层(见图11(a)~(f))。

2.4.1 L22矿体
L22矿体亦表现出早期右行逆断层、晚期左行正断层性质,具有多期活动表现(见图12)。

3 里德尔剪切构造控矿模式
3.1 主要断裂
通过以上断层期次及应力分析,认为郭城断裂和土堆断裂是配套形成的,其形成机制可以表述为:土堆断裂是郭城断裂的次级断裂,早期由于郭城断裂的逆冲(主)及右行走滑(次),形成以郭城断裂为主的主滑移面,此时土堆断裂为其下盘的T破裂面(见图12(a)和(b));后期由于郭城断裂的构造反转,即正断层(次)及左行走滑(主),土堆断裂中早期的断层角砾被改造,指示左行走滑特征(见图12(c)和(d))。
3.2 土堆矿区
土堆矿区T3-2的形成机制与土堆断裂如出一辙。在产状上,两者均向北西倾,倾角大致相当。但是,由于T3-2较土堆断裂更远离郭城断裂的缘故,导致T3-2的T面破裂性质较土堆断裂弱,虽然局部有张性空间填充矿化性质(见图13(a))。T3-2矿体的早期逆断层性质更加突出,形成剪切矿化透镜体,同时出现标志性网脉状大理岩化。在更深部,可以明显看到T3-2有早期右行走滑剪切特征。另外,也是由于远离郭城断裂的缘故,T3-2断层后期左行走滑特征亦不明显,另一个原因是可能后期走滑应力被T8矿体所吸收释放。

T8矿体在土堆矿区的位置应该是矿化中心(见图13(b))。T8矿体与前述土堆断裂和T3-2矿体从形成机制上看截然不同:T8矿体主要为后期平面走滑剪切应力形成的张性成矿脉体,而土堆断裂和T3-2矿体主要是早期剖面逆断层剪切开形成的(见图13(c))。而从平面上看,T8矿体位于两个平面剪切(后期左行走滑)主面(郭城断裂)和南面区域断裂的中心部分(见图14),在平面上的投影延长线是典型的T面破裂张性成矿脉体。

T3-1矿体是土堆矿区东南倾矿体的典型代表。受区域右行挤压应力影响,该矿体早期为右行逆断层(
3.3 东刘家矿区
从剖面上看,H4矿体主要是早期受挤压剪切应力产生的T破裂面张性破裂控制,所以早期具有张性兼少量右行的特征(见图15(a)和(b));晚期受区域反向伸展应力的控制,局部体现有左行正断层P断裂性质(见图15(c)和(d))。从平面上看,H4矿体的NNE走向符合晚期平面左行走滑过程中产生的T破裂张性面填充特征(见图13)。因此,H4矿体具有早期+晚期叠加构造成矿特征,故成矿较好。然而值得指出的是,东刘家矿区近南北向T断裂规模明显比土堆矿区要小,且平面

H5矿体是与H4矿体同时间发育配套的
D13和D2矿体的形成机制与H4矿体类似。早期受挤压剪切应力产生的T破裂面张性破裂控制(见图15(a)和(b)),晚期受区域反向伸展应力的控制,局部体现有P断裂正断层性质(见图15(c)和(d))。
3.4 龙口矿区
从龙口矿区剖面来看,控矿断层也具有多期活动性质。根据里德尔主剪切面及其次级断层和派生构造发育模式判断,早期NE-SW挤压,形成一系列逆断层,控制早期矿体形成(见图16(a)和(b))。这一时期,NE倾向L20、L22、L25、L8均受

4 成矿预测与找矿方向
如前所述,由于本区是在挤压右行走滑-伸展左行走滑的转化过程中产生的金矿化,成矿时间发生在距今约120 Ma前[21],早期挤压右行走滑与晚期伸展左行走滑的时间界限亦为距今约120 Ma。基于前述野外构造的观察与叠加关系的考察,以及区域构造背景的研究,可以判断早期和晚期断层形成的差异。从成矿预测上看,这些剪切过程中形成的T破裂是良好的储矿空间,应该是本区优先的成矿预测部位。T破裂是典型的张性断裂,主要表现为空间分布的等距性、断裂边界的不平整、断层角砾的充填、容矿空间的厚大等特征。据此,指出鑫泰金矿的找矿方向如下。
土堆矿区应该围绕两个方向寻找新矿体:1) 早期由于剖面挤压形成的T破裂,即T3-2的走向及倾向方向,以及平行于T3-2的深部区域和土堆断裂下盘区域(见图13(a)); 2) 晚期T破裂矿体,即H8矿体在走向及倾向上的延伸方向矿化空间(见图13(c))。
东刘家矿区应该围绕矿区的T破裂,即沿H4、H3、D2、D13矿体之走向、倾向延长线寻找新矿体。具体为:1) H4矿体下部,H3矿体向西的延伸地段;2) D13矿体深部(见图15(a))。
龙口矿区应该在可能产生T破裂的区域寻找新矿体:1) 往深部平行于L15矿体的区域寻找早期矿体(见图16(a));2) 在L18与L25中间区域寻找晚期矿体(见图16(c))。
对于本研究指出的以上成矿预测区,目前已施工了数个深部钻孔,共控制9处具有一定规模的金矿(化)体,控制矿化带长800 m、厚200 m,赋存深度800~1000 m;共圈出4条工业矿体,最厚可达6 m。
5 结论
1) 鑫泰金矿区矿体的形成受至少两期构造的控制,一是早期NW-SE向的挤压兼NE走向的右行走滑,二是晚期NW-SE向的伸展兼NE走向的左行走滑。
2) 提出NW-SE向的挤压和伸展形成了剖面上的里德尔剪切控矿构造,NE走向的右行和左行走滑形成了平面上的里德尔剪切控矿构造。
3) 通过剖面和平面上的里德尔剪切控矿构造的解析,将鑫泰金矿区不同走向及成因的矿体进行了应力分析,划分了构造成矿期次,并指出了进一步的找矿方向。初步探矿验证工作取得了不错效果,表明该控矿构造体系理论值得在胶东和其他地区的剪切型金矿床找矿工作中得到推广和应用。该成矿构造研究法的提出进一步说明构造理论指导找矿实践的重要性。
李欢, 朱博文, 谢一鸣, 等. 里德尔剪切构造对山东鑫泰金矿的控制作用及其找矿意义[J]. 中国有色金属学报, 2025, 35(1): 323-335. DOI: 10.11817/j.ysxb.1004.0609.2024-45194
LI Huan, ZHU Bowen, XIE Yiming, et al. Controlling effect of Riedel shear structure on Xintai gold deposit in Shandong Province and its prospecting significance[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2025, 35(1): 323-335. DOI: 10.11817/j.ysxb.1004.0609.2024-45194