剪切带型金矿是一种重要的金矿床类型,其成因机制与控矿因素都与剪切带密切有关,在世界范围内广泛发育。研究剪切带活动与金沉淀富集机理的关系,对进一步理清相关矿床的分布规律和矿体产状有重要的指导意义,并为找矿预测提供依据。有关剪切带型金矿中金的沉淀机制已开展了大量研究,但前人关注的温度因素并不是剪切带中金成矿的主导因素,而对于剪切带演化过程中关键的控制因素——构造应力,其与成矿的关系并没有引起足够的重视。本论文聚焦于剪切带活动过程中构造应力如何精细控制金的成矿过程这一科学问题,选取胶东地区典型剪切带型金矿为研究对象,从应力化学角度出发,以岩石变形和矿体产出环境等成矿特征为研究重点,通过国内外不同构造背景下典型金矿实例对比,探讨剪切带型金矿中金成矿的应力化学过程及成矿机理。 野外地质调查与岩石显微变形组构分析显示,胶东地区主要控矿剪切带在走向上呈波状弯曲,剖面上呈上陡下缓、陡缓相间的变化特征;韧性与脆性变形特征共同指示了剪切带经历NW-SE向的伸展活动;高温、中温、低温变形组构的叠加,说明剪切带经历了递进变形过程,初始发育在中地壳层次(15~20km,500~600℃),之后逐渐被剪切剥露到达地表浅层。 通过对胶东地区多个金矿区进行的井下调查和构造分析发现,金矿体主要赋存在剪切带平面上拐弯部位和剖面上产状变缓部位;金矿脉主要属于R、T和R'破裂;脉体内部结构显示其形成于张性或张剪性环境,并发育典型的破裂-愈合构造,代表周期性流体脉动事件;显微变形组构揭示矿体主要分布在剪切带韧性变形域中的脆性破裂部位;电子探针(EPMA)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)结果显示,黄铁矿是最主要的载金矿物,对于金矿物,无论是可见金还是不可见金,主要赋存在黄铁矿愈合或开放裂隙处。上述特征显示,金的沉淀富集与剪切带中的脆性破裂密切相关。 白云母40Ar/39Ar定年研究发现,胶东地区焦家剪切带、招平剪切带以及牟乳剪切带的脆性变形时代主要集中在122.8~110.3Ma。对比焦家、玲珑、邓格庄和乳山金矿所在区域的构造-成岩-成矿时代发现,在多期岩体侵位及控矿剪切带递进变形过程中,剪切带韧性变形中产生的同期脆性破裂以及晚期在逐渐剥露到地壳浅部过程中形成的大规模脆性变形对成矿起到至关重要的控制作用。 对比分析国内外剪切带型金矿研究实例发现,无论是脆性还是韧性剪切带,无论是挤压还是伸展背景,无论是脉型还是蚀变岩型矿化,成矿的关键部位均与构造应力集中而导致的脆性破裂(特别是R、T、R'破裂)和碎裂作用以及(多期)岩体侵位密切相关。脆性破裂发育过程中流体压力会出现周期性波动,对比压力骤降条件下金发生沉淀的可能机制,本文认为闪蒸作用可能是造成金发生沉淀的更为有效的机制。 对于剪切带型金矿,不同构造部位(如逆冲断层中倾角较陡部位、正断层中倾角变缓部位以及走滑断层中转弯挤压部位等)具有一致的成矿过程,即应力集中→脆性破裂(碎裂)→压力骤降→流体闪蒸→元素析出的应力化学过程是导致金在剪切带中发生沉淀的关键;同时剪切带中脆性破裂发育的构造层次并不仅限于脆性和脆韧性构造域,韧性域中由于应变速率的变化也能够产生脆性破裂从而造成金的沉淀,并且这可能是韧性剪切带成矿的关键机制之一。综合以上特征,剪切带型金矿的成矿机理可概括为:(多期)岩体侵位→热液活动→构造剪切→应力集中→脆性破裂(碎裂)→压力骤降→流体闪蒸→元素沉淀,据此可对潜在矿体的产出部位及产状进行预测。上述探讨为研究剪切带型金矿成矿的应力化学过程提供了良好开端,但有关金沉淀的应力化学机理问题仍需进一步探索。