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黄金科学技术 ›› 2022, Vol. 30 ›› Issue (3): 352-365.doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2022.03.018

• 矿产勘查与资源评价 • 上一篇    下一篇

胶东三山岛金矿带构造几何特征控矿作用：来自数值模拟的启示

钟伶志1,2(),毛先成1,2(),刘占坤1,2,肖克炎3,王春锬1,2,陈武1,2   

  1. 1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083
    2.中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，湖南 长沙 410083
    3.中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037
  • 收稿日期:2022-01-07 修回日期:2022-04-06 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-09-14
  • 通讯作者: 毛先成 E-mail:lingzhi_zhong@qq.com;mxc@csu.edu.cn
  • 作者简介:钟伶志（1998-），女，湖南岳阳人，硕士研究生，从事成矿过程数值模拟研究工作。lingzhi_zhong@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重点项目“矿床时空结构定量表征与智能理解”(42030809);国家自然科学基金面上项目“面向隐伏矿体三维预测的地质体形态控矿特征深度学习”(41972309);“顾及可迁移性成矿特征的深部矿三维预测研究”(42072325);国家重点研发计划专项课题“深地成矿构造三维分析与建模预测”(2017YFC0601503)

Ore-controlling Effect of Structural Geometry Features in the Sanshandao Gold Belt，Jiaodong Peninsula，China： Insights from Numerical Simulation

Lingzhi ZHONG1,2(),Xiancheng MAO1,2(),Zhankun LIU1,2,Keyan XIAO3,Chuntan WANG1,2,Wu CHEN1,2   

  1. 1.School of Geosciences and Info-physics, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China
    2.Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring(Ministry of Education), Central South University, Changsha 410083, Hunan, China
    3.MNR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
  • Received:2022-01-07 Revised:2022-04-06 Online:2022-06-30 Published:2022-09-14
  • Contact: Xiancheng MAO E-mail:lingzhi_zhong@qq.com;mxc@csu.edu.cn

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PDF (PC)

462

摘要：

胶东半岛三山岛金矿带矿体形态、规模及产出空间与断裂关系紧密。基于三山岛金矿带地质模型，利用FLAC3D数值模拟软件，开展力—热—流耦合的数值模拟分析，探讨断裂构造几何特征对矿体就位的控制作用。模拟结果表明：在走向上，三山岛断裂拐弯处容易积累更大的剪切应变和正体积应变（张性），形成扩容空间，使断裂拐弯处形成局部的厚大金矿体；在倾向上，断裂带由陡倾向缓倾转换的部位及倾角平缓部位形成扩容空间，而陡倾部位挤压效果明显，形成压缩区，这种不同坡度部位的差异性应变分布控制了矿体沿倾向间断分布的特征。根据新立地区与三山岛、西岭地区的模拟流体方向差异推测，新立地区SE向深部、三山岛和西岭地区NE向深部具有较大成矿潜力。

关键词: 构造几何, 矿体就位, 数值模拟, 三山岛金矿带, 矿体侧伏, 成矿流体, 胶东地区

Abstract:

The morphology，amounts and location of orebodies in the Sanshandao gold belt，Jiaodong Peninsula are closely related to fault.The orebodies are mostly hosted by the fault parts with the characteristics of gentle or dip changing from gentle to steep.In oder to explore the control effect of fault geometry on gold mineralization，the geological model （e.g.，fault zone，orebodies，wall rocks and cover） of the Sanshandao belt was constructed，and the numerical simulation was carried out by FLAC3D software.The simulation results show that the corners of the Sanshandao fault are prone to accumulate greater shear strain （up to 8% than wall rocks） and volumetric strain （up to 2% than wall rocks） in the striking direction，where occurs an expansion space. This results in the formation of local thick gold orebodies at the corner where with a included acute angle of the fault and the NE-SW principal compressive stress.In terms of the dip direction，the gentle parts where the fault zone changes from steep （dip angle greater than 60°） to gentle （dip angle in 30°~40°） occur the dialation （volume strain：1%~2%），while the steep parts occur the compression characteristics （volume strain：-1%~0）. This differential stress distribution at different dip parts controls the discontinuous and intermittent distribution of orebodies along the dip direction.From a view of 3D，the ore-forming fluids in the Xinli segment，southern part of the Sanshandao belt，migrates from the SE areas at depth to NW at shallow，while the Sanshandao，Xiling，and Beibuhaiyu segments show a trend of flowing from NE to SW.This difference in fluid flow direction may be attributed to the bending fault intersurface formed by the co-operative deformation in strike and dip directions at Xinli controlling the SE dipping of the expansion zone.Therefore，the SE areas at depth in the Xinli segment，and the NE areas at depth in Sanshandao and Xiling segment have the good metallogenic potential.

Key words: structural geometry, orebody location, numerical simulation, Sanshandao gold belt, orebody laterallly, ore-froming fluid, Jiaodong region

中图分类号: 

  • P618.51

图1

胶东半岛金矿区（a）和三山岛金矿（b）地质简图（据杨立强等，2019；Liu et al.，2021c修改）1.古近纪沉积物；2.白垩纪沉积物和火山岩；3.新元古代蓬莱群变质岩（1.1~0.8 Ga）；4.古元古代荆山群变质岩（2.2~1.9 Ga）；5.新太古代胶东群变质岩（2.9~2.5 Ga）；6.超高压变质岩（变质年龄约为230 Ma）7.艾山花岗岩类（约为115 Ma）；8.郭家岭花岗闪长岩（130~125 Ma）；9.玲珑/昆嵛山花岗岩（160~155 Ma）；10.晚三叠世花岗岩（230~205 Ma）；11.岩石圈断层；12.区域断层；13.金矿体"

图2

胶东三山岛金矿带勘探线剖面图（据宋明春，2015修改）1.断裂；2.金矿体；3.勘探线编号"

图3

FLAC3D力热流耦合模型原理"

图4

三山岛金矿带和地质体三维模型"

图5

三山岛金矿带数值模拟模型构造应力背景σH-水平最大主应力；σh-水平最小主应力；σv-垂直主应力"

表 1

模型物理参数"

属性胶东群变质岩花岗岩断层破碎带水
密度/（kg·m-3）2 6802 6502 6001 000
体积模量/Pa5.2×10105.5×10102.3×10102×109
剪切模量/Pa3.4×10103.8×10103×107
黏度/Pa3×1075×1063×103
内摩擦角/（°）30302030
膨胀角/（°）253
孔隙度0.10.10.2
渗透率/m22.6×10-162.1×10-161×10-12
热导率/（J·m-1·℃-1）2.22.74.00.6
热膨胀系数1.6×10-52.4×10-53×10-51.85×10-3
比热/（J·kg-1·℃-1）803.0803.0803.04 185.0

图6

三山岛断裂-1 000 m中段地质简图与应变模拟结果（a）三山岛断裂-1 000 m中段地质简图；（b）体积压缩量为0.1%时，-1 000 m中段剖面剪切应变图；（c）体积压缩量为2%时，-1 000 m中段剖面剪切应变图；（d）体积压缩量为0.1%时，-1 000 m中段剖面体积应变图；（e）体积压缩量为2%时，-1 000 m中段剖面体积应变图"

图7

体积压缩量为0.1%时不同典型剖面剪切应变图"

图8

体积压缩量为2%时不同典型剖面剪切应变图"

图9

体积压缩量为0.1%时不同典型剖面体积应变图"

图10

体积压缩量为2%时不同典型剖面体积应变图"

图11

三山岛断裂面体积应变、流体与金矿关系（a）体积压缩量为0.1%时体积应变、流体与金矿关系；（b）体积压缩量为2%时体积应变、流体与金矿关系；（c）新立矿区细节；（d）三山岛矿区细节；（e）北部海域矿区细节"

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