造山型金礦構(gòu)造控礦作用*

楊林 王慶飛 趙世宇 李華健 趙鶴森 董超一 劉學(xué)飛 鄧軍

黃金是全球重要戰(zhàn)略資源，是工業(yè)和日常生活中不可替代的貴金屬，同時(shí)也是國(guó)際儲(chǔ)備中的重要物資。造山型金礦金儲(chǔ)量占據(jù)世界金資源量的30%以上(Weatherley and Henley, 2013)，是全球金資源勘查的重要金礦類(lèi)型(Goldfarb and Groves，2015；王慶飛等，2019; Wangetal.，2022)，因此，造山型金礦成礦理論研究對(duì)全球金礦勘查和開(kāi)采具有重要意義。造山型金礦是指產(chǎn)于區(qū)域上不同時(shí)代變質(zhì)地體中，在時(shí)間和空間上與增生造山或碰撞造山密切相關(guān)，形成于匯聚板塊邊界上的受到韌-脆性斷裂控制的脈型和浸染型金礦床系列，其具有形成時(shí)代廣、成礦深度跨度大等特點(diǎn)(圖1；Grovesetal.，1998, 2005；Kerrichetal.，2000；Goldfarbetal.，2001；陳衍景，2006；Goldfarb and Groves, 2015；盧煥章等，2018；王慶飛等，2019)。根據(jù)形成深度的不同，造山型金礦可分為深成(成礦深度>12km、溫度>475℃)、中成(成礦深度6～12km、溫度300～475℃)和淺成(成礦深度<6km、溫度150～300℃)等金礦(Grovesetal.，1992; Groves, 1993)。前人針對(duì)造山型金礦成礦構(gòu)造背景(Grovesetal.，1998；Crawetal.，2006；孫曉明等，2010；楊立強(qiáng)等，2010；McDivittetal.，2017)、構(gòu)造控礦樣式(Alliboneetal.，2018；Sayabetal.，2020；Hunteretal.，2021；Zhouetal.，2021；李彬等，2022)、成礦流體來(lái)源(陳衍景等，2007；Sunetal.，2009；Tomkins, 2010；Goodwinetal.，2017； Barketal.，2021)、金沉淀機(jī)制(Hodkiewiczetal.，2009；Grovesetal.，2018；Yangetal.，2018，2021a，2022)和成因模型(Largeetal.，2011；Grovesetal.，2020；Qiuetal., 2020; Wangetal.，2022)等方面已開(kāi)展大量研究。經(jīng)典理論認(rèn)為造山型金礦形成在增生造山帶內(nèi)擠壓或轉(zhuǎn)換擠壓背景(Grovesetal.，1998；Goldfarbetal.，2001；Goldfarb and Groves, 2015)，然而隨著研究的深入，許多伸展背景形成的金礦，如膠東金礦集區(qū)(Dengetal.，2020a, b, c；范宏瑞等，2021)、小秦嶺金礦集區(qū)(Lietal.，2020；王慶飛等，2020)、喜馬拉雅造山帶的布主金礦、馬扎拉金銻礦和明賽金礦等(Zhaietal.，2014；Zhangetal.，2020；王慶飛等，2020；Dengetal.，2022a)，與經(jīng)典造山型金礦具有諸多相似的成礦特征，因此一些學(xué)者將造山型金礦的定義范疇拓寬至伸展背景(Goldfarbetal.，2019；Dengetal.，2020c；Wangetal.，2020a)。

圖1 全球造山型金礦分布及構(gòu)造控礦機(jī)制 (據(jù)Grove et al.，1998；Goldfarb et al.，2001，2019；Wang et al.，2022及其文獻(xiàn)修改)

造山型金礦中成礦流體的就位和礦質(zhì)沉淀受構(gòu)造和水巖反應(yīng)共同控制(Hodkiewiczetal.，2009；Grovesetal.，2018；Yangetal.，2018；Dengetal.，2022a, b)，其中巖石圈尺度斷裂構(gòu)造通常為成礦流體運(yùn)移的通道(Vearncombe，1998；Tripp and Vearncombe，2004；Houetal.，2022)，來(lái)自深部的熱液流體在導(dǎo)礦構(gòu)造中向上運(yùn)移，在上地殼深部-中部-淺部適宜的構(gòu)造位置與圍巖發(fā)生不同程度水巖反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致流體就位和沉淀成礦(Grovesetal.，1998，2020；Goldfarb and Groves，2015)。前人對(duì)擠壓和伸展體制下造山型金礦流體就位與成礦的研究已取得重要進(jìn)展，其中地殼脆韌性轉(zhuǎn)換帶附近中成金礦構(gòu)造控礦機(jī)理研究較為成熟(Coxetal.，1991，2001；Kolbetal.，2004)，如著名的“地震泵”理論(Sibsonetal.，1988)享譽(yù)全球，該理論認(rèn)為當(dāng)有成礦流體存在時(shí)，流體壓力逐漸增大導(dǎo)致斷裂張開(kāi)，致使流體壓力驟降導(dǎo)致礦物沉淀，進(jìn)而斷裂愈合，流體調(diào)節(jié)的周期性斷裂張開(kāi)-閉合形成層壓式金礦脈(crack-seal；Sibsonetal.，1988；Sibson，2001)。雖然前人已取得重要研究進(jìn)展，但是對(duì)擠壓和伸展體制下深成-中成-淺成造山型金礦構(gòu)造控礦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、流體就位機(jī)制以及構(gòu)造控礦模式的系統(tǒng)對(duì)比和綜合解釋仍不充分。

本文系統(tǒng)梳理了近30年全球擠壓和伸展兩種背景下深成、中成和淺成造山型金礦的構(gòu)造控礦作用方面的相關(guān)研究成果。為了更好的理解控礦斷裂形成過(guò)程和流體流動(dòng)，本文將首先介紹不同應(yīng)力背景下的巖石破裂原理和斷裂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)討論擠壓和伸展體制下深成、中成和淺成造山型金礦控礦構(gòu)造樣式、構(gòu)造控制流體流動(dòng)和成礦機(jī)制等方面，最后淺談造山型金礦構(gòu)造控礦方面的研究展望。

1 巖石破裂原理與斷裂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.1 巖石破裂準(zhǔn)則

在差應(yīng)力的作用下，均質(zhì)和各向同性完整巖石受力會(huì)發(fā)生破裂形成裂隙或斷層，不同背景下會(huì)產(chǎn)生不同類(lèi)型的裂隙(Sibson，1996，2004)。在主應(yīng)力(σn)和剪應(yīng)力(τ)坐標(biāo)系中，可根據(jù)應(yīng)力莫爾圓和格里菲斯-庫(kù)倫準(zhǔn)則的經(jīng)典破裂理論包絡(luò)線(xiàn)來(lái)表示斷裂形成的類(lèi)型(Brace，1960；Hancock，1985)。當(dāng)(σ1-σ3)<4T時(shí)，應(yīng)力莫爾圓的有效主應(yīng)力σn<0，在橫軸的(-T, 0)處與格里菲斯包絡(luò)線(xiàn)相切(圖2左)，此時(shí)剪應(yīng)力τ為0，因此巖石在無(wú)剪切作用下發(fā)生伸展破壞形成張裂隙；當(dāng)4T<(σ1-σ3)<5.66T時(shí)，應(yīng)力莫爾圓(圖2虛線(xiàn))與格里菲斯包絡(luò)線(xiàn)相切于橫軸的-T至0之間，此時(shí)有效主應(yīng)力σn<0，剪應(yīng)力τ>0，巖體則發(fā)生張剪破裂；當(dāng)(σ1-σ3)>5.66T時(shí)應(yīng)力莫爾圓(圖2右)與包絡(luò)線(xiàn)相切于橫軸大于0的區(qū)間，此時(shí)σn>0且剪應(yīng)力τ>0，根據(jù)庫(kù)倫準(zhǔn)則，巖石在壓剪作用下發(fā)生破壞形成剪裂隙(Sibson，1998)。

圖2 應(yīng)力莫爾圓所展示的完整巖石破壞包絡(luò)線(xiàn)和無(wú)內(nèi)聚力斷層的再剪切條件(據(jù)Sibson，1996，2004修改)

在最大主應(yīng)力σ1近直立、最小主應(yīng)力σ3近水平的伸展背景下，巖石破裂可形成張裂隙、張剪和壓剪三種破裂樣式，圖3a顯示了不同性質(zhì)斷裂在局部應(yīng)力場(chǎng)的特征方向(Sibson，1996)；平行但不相鄰的雁列式斷裂在伸展背景下會(huì)在剪切帶的張性或壓性銜接部位形成擴(kuò)張空間(圖3b；Segall and Pollard，1980)；伸展背景里德?tīng)柤羟袛嗔芽膳缮倚呋瑪嗔严?R裂隙)，左旋走滑斷裂系(R′裂隙)，右旋主剪切Y裂隙，還有與R剪切對(duì)稱(chēng)的P剪切裂隙，因此可組合形成平行且相鄰或相互銜接的斷裂(圖3c；Tchalenko，1970)，同時(shí)斷裂組合內(nèi)還存在垂直張裂隙以及剪切帶內(nèi)部次級(jí)裂隙構(gòu)造。

圖3 典型斷裂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(據(jù)Sibson，1996修改)

1.2 流體作用下的巖石破裂

流體存在的地殼或巖石系統(tǒng)中，流體壓力(Pf)調(diào)節(jié)主應(yīng)力為有效主應(yīng)力，即

(1)

因此巖石破碎取決于剪應(yīng)力(τ)和流體壓力調(diào)節(jié)的有效主應(yīng)力控制(Brace，1960； Secor，1965；Rice and Cleary，1976；Jaeger and Cook，1979)。完整巖石發(fā)生破裂的類(lèi)型取決于不同差應(yīng)力 (σ1-σ3) 與流體壓力大小。在μi=0.75的情況下，當(dāng)流體壓力較小且(σ1-σ3)>5.66T時(shí)巖石破裂主要受應(yīng)力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生剪裂隙，當(dāng)流體壓力較大，(σ1-σ3)<4T時(shí)則形成張裂隙；5.66T>(σ1-σ3)>4T時(shí)巖石將發(fā)生伸展剪切破壞形成張剪裂隙(Secor，1965；Sibson，2004)。

在地殼深度z處，流體壓力狀態(tài)可通過(guò)空隙流體因子與上覆壓力或垂直應(yīng)力σv來(lái)描述：

(2)

其中ρ是平均巖石密度，g是重力加速度。其中有效垂直應(yīng)力(Hubbert and Rubey，1959)為：

(3)

當(dāng)孔隙和裂隙空間被密度為ρf的流體飽和并與地殼淺部的地下水位相互連通時(shí)，流體壓力為靜水壓力Pf=ρfgz，因此當(dāng)巖石密度ρ≈2650kg/m3時(shí)，空隙流體因子λv=ρf/ρ≈0.4，超過(guò)靜水壓力值(λv>0.4)的超壓發(fā)生在地殼內(nèi)流體快速釋放或產(chǎn)生的區(qū)域，其中釋放時(shí)受到低滲巖層的阻隔(Neuzil，1995)。此類(lèi)區(qū)域通常包括壓實(shí)沉積盆地(Osborne and Swarbrick，1997)、變形弧前增生地體(Moore and Vrolijk，1992)、進(jìn)變質(zhì)作用的區(qū)域(Etheridgeetal.，1984)以及巖漿活躍地帶的飽和流體的巖石區(qū)域(Fournier，1999)。在這些環(huán)境中，超壓可能接近甚至超過(guò)相應(yīng)深度處的靜巖壓力值(λv→1；Sibson，2004)。

1.3 擠壓和伸展體制斷裂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖4 擠壓和伸展體制下水力伸展破裂和斷層再活化的差應(yīng)力-流體壓力條件(據(jù)Sibson, 1998修改)

雖然在擠壓和伸展背景下形成水平或垂直張裂隙都需要Pf≥σ3+T(Sibson，2004)，但相較于伸展背景巖石發(fā)生破裂的流體壓力，擠壓背景則需要的流體壓力更大。因?yàn)閿D壓背景中σ3是垂直的且等于垂直應(yīng)力(σv=σ3)，此時(shí)σ1是水平的則大于靜巖壓力，因此需要流體壓力達(dá)到靜巖壓力(λv=1)或超靜巖壓力(λv>1)才能使巖石發(fā)生破裂形成水平張裂隙，而伸展環(huán)境下σ1近垂直且等于垂直壓力(σv=σ1)，σ3是近水平且小于靜巖壓力，因此流體壓力在小于靜巖壓力(λv<1)時(shí)即可形成垂直張裂隙。

先存斷裂優(yōu)選定向的再剪切，即在擠壓和伸展體制下分別存在初始正斷層和逆斷層(圖4b)，在流體壓力(Pf)的作用下應(yīng)力莫爾圓沿橫軸向左平移，當(dāng)平移至與τ=μs×(σ1-Pf)破壞線(xiàn)相切時(shí)(即剪應(yīng)力大小等于斷裂靜摩擦系數(shù)和有效正應(yīng)力的乘積)，在擠壓體制下將沿著初始緩傾逆斷層的優(yōu)選方向發(fā)生再剪切或再活化，而伸展體制下則會(huì)沿著原始陡傾正斷層的優(yōu)選方向發(fā)生再剪切或斷層的再活化，但優(yōu)選定向的再剪切不利于形成更復(fù)雜和更高滲透率的構(gòu)造斷裂網(wǎng)絡(luò)(Sibson，1998)，不利于流體在巖石斷裂帶內(nèi)的廣泛運(yùn)移。

先存斷裂差異定向的再剪切(圖4c)，即在流體壓力(Pf)的作用下有效正應(yīng)力減小，應(yīng)力莫爾圓同樣沿橫軸向左平移，導(dǎo)致巖石破裂形成斷裂，但此時(shí)沒(méi)有沿初始斷層的優(yōu)選方向(初始斷層角度)形成，而是在巖石中與初始斷層以一定角度發(fā)生破裂形成新的斷裂，擠壓體制下形成比原始斷裂更陡傾的逆斷層，伸展體制下則形成比原始斷裂更緩傾的正斷層，由于此時(shí)發(fā)育的斷層是以新的角度形成，因此應(yīng)力莫爾圓需平移至與完整巖石包絡(luò)線(xiàn)相切時(shí)才可形成新的巖石破裂，通常需要比先存斷裂優(yōu)選定向再活化更大的流體壓力。

當(dāng)先存斷裂有利于再活化時(shí)，在水力破裂的流體壓力條件(Pf>σ3)之前(圖4b)，先存斷裂總是在Pf<σ3時(shí)發(fā)生再剪切形成流體運(yùn)移通道，導(dǎo)致流體壓力的累積不會(huì)產(chǎn)生高滲透性的構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)。只有當(dāng)優(yōu)選定向斷層通過(guò)熱液膠結(jié)作用恢復(fù)了巖石的內(nèi)聚強(qiáng)度，才有可能形成和活化網(wǎng)狀構(gòu)造(Sibson, 1998)。隨著時(shí)間的推移，最初在完整巖石中形成的斷裂網(wǎng)絡(luò)(圖4a)可能會(huì)發(fā)展為貫穿斷裂，這些斷裂在主應(yīng)力場(chǎng)中具有有利的方向(圖4b)，作為局部變形區(qū)域，這些構(gòu)造通常比圍巖具有更高的滲透率。

圖5 擠壓和伸展體制下的Hill 型斷裂網(wǎng)絡(luò)(據(jù)Sibson, 1998修改)

圖6 地殼內(nèi)不同深度對(duì)應(yīng)的流體壓力、斷裂強(qiáng)度、空隙流體因子變化情況(據(jù)Sibson，2004修改)

擠壓和伸展體制下形成的斷裂網(wǎng)絡(luò)，通常在主斷裂和張裂隙的交叉部位增加滲透率(圖5)，與張性斷層的滲透率平行，在主應(yīng)力σ2的方向上具有定向滲透率。在完整或變質(zhì)重組地殼中，伸展應(yīng)力場(chǎng)下可在相對(duì)較低的流體壓力(λv<1.0)下形成陡傾的伸展斷裂網(wǎng)絡(luò)，為流體在地殼內(nèi)的向上流動(dòng)提供垂直通道；然而地殼中的擠壓應(yīng)力場(chǎng)會(huì)抑制流體流動(dòng)，當(dāng)流體壓力達(dá)到超靜巖壓力(λv>1.0)時(shí)，產(chǎn)生水平或近水平的張裂隙和低角度逆斷層，此種構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)有利于流體的水平側(cè)向流動(dòng)，而在垂直方向上的流體流動(dòng)效率較低(圖5a)。

1.4 地殼深度與斷裂強(qiáng)度的關(guān)系

當(dāng)最大差應(yīng)力為40MPa時(shí)，在不同應(yīng)力狀態(tài)下，地殼不同深度斷裂網(wǎng)絡(luò)形成的流體壓力條件可通過(guò)空隙流體因子λv與深度Z來(lái)表示(圖6)，擠壓逆斷層區(qū)(σv=σ3)(σv為垂直應(yīng)力)中的斷裂網(wǎng)絡(luò)形成需要所在深度的流體壓力為靜巖壓力(λv～1)；而在伸展正斷層區(qū)(σv=σ1)的淺層深度，通常靜水壓力(λv～0.4)或更低流體壓力(λv≤0.4)即可形成斷層裂隙網(wǎng)絡(luò)，為大體積流體流動(dòng)提供通道。在走滑區(qū)(σv=σ2)斷裂網(wǎng)絡(luò)活化的流體壓力條件可以介于張扭環(huán)境(σv=σ2～σ1)和壓扭環(huán)境下(σv=σ2～σ3)之間。在伸展-張扭環(huán)境的深處，需要流體超壓(0.4<λv<1.0)來(lái)活化斷裂網(wǎng)絡(luò)作為高滲透性通道。

進(jìn)變質(zhì)作用伴有深部流體釋放的區(qū)域，斷裂發(fā)育強(qiáng)度在摩擦孕震帶的中部和底部之間達(dá)到最大值，并隨著流體壓力接近靜巖壓力時(shí)降低到非常低的值(Sibson and Scott, 1998)。地殼中由于地溫梯度的存在，不同深度一般對(duì)應(yīng)不同的地溫條件，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生不同的巖石變質(zhì)情況。在地殼12～20km處綠片巖相向角閃巖相進(jìn)變質(zhì)過(guò)程中，巖石變質(zhì)脫水和揮發(fā)分形成成礦流體，上述過(guò)程形成的變質(zhì)流體是經(jīng)典造山型金礦的流體來(lái)源(Tomkins and Grundy, 2009；Tomkins, 2010；Phillips and Powell, 2015；王慶飛等, 2019)。在巖石進(jìn)變質(zhì)過(guò)程中產(chǎn)生的流體使流體壓力逐步累積升高，基于“地震泵”模式作用的流體壓力循環(huán)(Sibson, 1989)，斷裂帶的綜合強(qiáng)度在斷裂破壞前最小，在破壞后流體釋放結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值，由于流體壓力變化導(dǎo)致礦物在斷裂帶中發(fā)生沉淀，此時(shí)斷裂帶發(fā)生自封閉，流體壓力又開(kāi)始重新累積進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)(Sibson, 1996)。

2 擠壓體制造山型金礦控礦構(gòu)造樣式與形成機(jī)理

Groves (1993)基于金礦產(chǎn)出不同地殼變質(zhì)巖相帶特征提出了地殼連續(xù)成礦模式，該模式認(rèn)為從麻粒巖相到次綠片巖相的變質(zhì)巖中均可形成金礦床，并提出不同變質(zhì)巖中的金礦床屬于一組連續(xù)的同成因礦床組合，地殼連續(xù)成礦模式反映的是區(qū)域范圍內(nèi)一系列金礦床的分布特征，并非同一礦區(qū)在垂向上的金礦化分布(王慶飛等，2019)。本章系統(tǒng)介紹擠壓體制深成、中成和淺成造山型金礦的構(gòu)造控礦樣式及形成機(jī)制。

2.1 深成造山型金礦

深成造山型金礦的形成過(guò)程中通常發(fā)育多期變形，礦體主要發(fā)育在角閃巖相和麻粒巖相變質(zhì)的變質(zhì)巖中，區(qū)域尺度主干斷裂控礦，礦體尺度內(nèi)一般由逆沖斷層控制流體就位成礦，成礦深度一般為12～20km，韌-脆性變形，成礦溫度>475℃(表1；Grovesetal.，1992；Kistersetal.，2000)，礦脈寬可達(dá)數(shù)十米，此類(lèi)礦床通常發(fā)育在擠壓背景下的韌-脆性剪切帶內(nèi)，礦體通常呈大脈狀(Kolbetal.，2000)。蝕變類(lèi)型主要為黑云母、角閃石、斜長(zhǎng)石、石英等蝕變，礦石礦物主要為磁黃鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦等(Kolbetal.，2004；Lietal.，2022)，通常熱液蝕變帶較窄(Rogersetal.，2013)?？氐V斷裂網(wǎng)絡(luò)的形成受區(qū)域差應(yīng)力和流體壓力共同控制(Barnhoornetal.，2010)。Renco 和Hutti金礦是擠壓背景下深成造山型金礦構(gòu)造控礦的典型案例。

表1 伸展和擠壓體制下不同深度造山型金礦成礦特征對(duì)比

Hutti金礦，早期為韌性變形，變形過(guò)程中產(chǎn)生了微裂隙孔隙度，促進(jìn)了流體流動(dòng)和熱液蝕變并形成浸染狀礦化, 剪切帶的韌性蠕變形成低滲透環(huán)境(Sibson, 1988)，導(dǎo)致成礦流體壓力逐步累積升高，莫爾圓向左平移，但由于存在鉀長(zhǎng)石熱液蝕變，水巖反應(yīng)使得巖石硬化(Wintsch and Yeh, 2013；Yangetal.，2018)，包絡(luò)線(xiàn)向上移動(dòng)，當(dāng)莫爾圓平移至與包絡(luò)線(xiàn)相切時(shí)，巖石發(fā)生破裂，流體瞬間進(jìn)入水平張性空間內(nèi)，由于流體壓力的驟降使成礦物質(zhì)發(fā)生沉淀成礦，形成層壓式石英脈(圖7；Kolbetal.，2004)，隨著沉淀過(guò)程的進(jìn)行巖石裂隙逐漸閉合和滲透率降低，流體壓力又開(kāi)始累積進(jìn)入下一個(gè)流體壓力循環(huán)(Kolbetal.，2015)。綜上，Hutti mine是在逆沖剪切帶內(nèi)由“Crack-seal”作用下的循環(huán)流體壓力和區(qū)域差應(yīng)力作用發(fā)生周期性水力破裂，進(jìn)而形成層壓式石英脈礦化(Kolbetal.，2001；Kolb and Meyer，2008)。

2.2 中成造山型金礦

擠壓背景下中成造山型金礦通常發(fā)育在綠片巖相帶中，由區(qū)域深大斷裂控制流體運(yùn)移，次級(jí)斷裂控制流體就位成礦，成礦深度中等(6～12km)，成礦溫度為300～475℃(Grovesetal.，1992；Zoheir, 2008；Sibson and Scott，1998)，礦脈寬幾米至數(shù)十米，此類(lèi)礦床通常發(fā)育在脆-韌性轉(zhuǎn)換帶內(nèi)的褶皺轉(zhuǎn)折端和里德?tīng)柤羟屑芭缮严稑?gòu)造中(表1；Tchalenko，1970)。礦體通常呈鞍狀或豆莢狀(Sibson and Scott，1998)，以脈狀或網(wǎng)脈型礦化為主(Zoheir, 2008)，蝕變類(lèi)型主要為綠泥石-方解石-絹云母-黃鐵礦-磁黃鐵礦化等蝕變(Lietal.，2022)，蝕變帶可達(dá)數(shù)米寬(Zoheir, 2008)。在擠壓背景下(σ3=σv)里德?tīng)柤羟信缮囊幌盗辛严?，包括主剪切斷裂、低角度里德?tīng)柤羟蠷裂隙、反向R′裂隙和P型剪切裂隙(Tchalenko，1970)，這些裂隙形成構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，控制熱液流體運(yùn)移和熱液蝕變，由于硫化、成礦流體物理化學(xué)條件改變等因素導(dǎo)致含金硫化物絡(luò)合物失穩(wěn)，從而誘發(fā)礦質(zhì)在里德?tīng)柤羟信缮严兑约敖綇埩严秲?nèi)沉淀(Grovesetal.，1998；Zoheir, 2008)。絹云母化蝕變通常導(dǎo)致巖石抗張強(qiáng)度變小，使巖石反應(yīng)軟化(Wintsch and Yeh，2013；Yangetal.，2018)，破壞包絡(luò)線(xiàn)下移，流體壓力作用使得應(yīng)力莫爾圓向左移動(dòng)(圖7b 粉色莫爾圓)。當(dāng)流體壓力足以使巖石發(fā)生破壞時(shí)，流體在形成的斷裂內(nèi)流動(dòng)，此時(shí)流體壓力迅速下降并在平行于剪切帶的次級(jí)斷裂中沉淀礦質(zhì)，如Betam金礦(Zoheir，2008；池國(guó)祥和Guha，2011)；或早期形成的直立褶皺在后期擠壓變形過(guò)程中形成貫穿褶皺帶的逆沖斷層，為成礦流體運(yùn)移提供了通道，在褶皺擠壓的最后階段，流體在褶皺轉(zhuǎn)折端的虛脫部位、水平張性斷裂和擴(kuò)張空間內(nèi)就位成礦(圖7)，如澳大利亞Bendigo-Ballarat金礦(Sibson and Scott，1998)。

2.3 淺成造山型金礦

擠壓背景下淺成造山型金礦通常發(fā)育在次綠片巖相帶中，受區(qū)域深大斷裂控制流體運(yùn)移，次級(jí)斷裂控制流體就位成礦，成礦深度較淺(<6km)，成礦溫度為150～300℃，脆性變形為主(Groves，1993；Niroomandetal.，2011)。此類(lèi)礦床通常發(fā)育在褶皺轉(zhuǎn)折端和層間滑脫構(gòu)造中，礦體呈板狀和透鏡狀(Coxetal.，1991)，以蝕變巖型礦化為主，蝕變帶寬數(shù)十米，甚至可達(dá)幾千米，蝕變類(lèi)型主要為絹云母-碳酸鹽-硫化物(黃鐵礦、毒砂)等蝕變(表1；王慶飛等，2019；Yangetal.，2021b)，此類(lèi)金礦的特征礦化樣式為角礫狀和浸染狀礦化(Niroomandetal.，2011；Lietal.，2022)，例如Kharapeh金礦。在淺成褶皺逆沖系統(tǒng)內(nèi)，成礦流體的流體壓力和區(qū)域差應(yīng)力共同作用下的水力破裂成角礫巖化，為含礦流體提供了通道，形成了復(fù)雜的角礫巖和網(wǎng)狀脈。淺成深度內(nèi)流體壓力小于深成和中成成礦深度流體壓力，因此流體流動(dòng)較慢導(dǎo)致水巖反應(yīng)過(guò)程更加充分，由于絹云母化蝕變能夠?qū)е聨r石抗張強(qiáng)度變小使巖石反應(yīng)軟化(Wintsch and Yeh，2013；Yangetal.，2018)，破壞包絡(luò)線(xiàn)下移，同時(shí)在流體壓力作用下，有效應(yīng)力減小使莫爾圓向左平移(圖7a粉色莫爾圓)，應(yīng)力莫爾圓更容易與破壞包絡(luò)線(xiàn)相切發(fā)生破裂形成斷裂網(wǎng)絡(luò)，為成礦流體運(yùn)移和蝕變礦化提供空間。

2.4 深成、中成、淺成造山型構(gòu)造控礦網(wǎng)絡(luò)成因?qū)Ρ?/h3>

擠壓體制下深成、中成和淺成造山型金礦成礦特征隨著成礦深度垂向變化而變化(表1)，具體表現(xiàn)如下：(1)在構(gòu)造變形樣式方面：由于地層溫度的變化，深成造山型金礦主要為韌-脆性變形(Kolbetal.，2015)，中成為脆-韌性變形，淺成為脆性變形(圖8；Olivoetal.，2006；Zoheir，2008)。(2)在區(qū)域變質(zhì)方面：深成造山型金礦通常為綠片巖相至角閃巖相或更高級(jí)麻粒巖相變質(zhì)(Kolbetal.，2000，2004)，中成造山型金礦為次綠片巖相至綠片巖相或角閃巖相變質(zhì)(Sibson and Scott，1998)，淺成造山型金礦為低級(jí)綠片巖相變質(zhì)(Niroomandetal.，2011)，即不同深度形成的成礦流體在適宜的主斷裂通道內(nèi)可向淺部地殼流動(dòng)(Grovesetal.，1998)，并通過(guò)次級(jí)斷裂及有利構(gòu)造控制流體就位成礦，在區(qū)域進(jìn)變質(zhì)和退變質(zhì)過(guò)程中均可發(fā)生成礦作用。(3)在熱液蝕變礦化方面：深成造山型金礦通常為黑云母、角閃石和磁黃鐵礦等，中成造山型金礦為綠泥石-方解石-絹云母-黃鐵礦-磁黃鐵礦等，淺成造山型金礦為絹云母-碳酸鹽-硫化物(黃鐵礦、毒砂)等(圖8)。(4)在礦化樣式及主要控礦作用方面：深成造山型金礦由于超壓流體的存在，通?？僧a(chǎn)生大的張性裂隙空間形成較寬的含金石英脈，結(jié)合“地震泵”模式(Sibson，1989)循環(huán)流體壓力通常形成層壓式脈體(Sibson，1998)；中成造山型金礦通常發(fā)育細(xì)脈或網(wǎng)脈狀礦體，賦存于褶皺轉(zhuǎn)折端的滑脫空間(Coxetal., 1991；Hodkiewiczetal.，2009)、Hill型斷裂網(wǎng)絡(luò)(Sibson，1998)和里德?tīng)柤羟信缮严吨?Tchalenko，1970)；淺成造山型金礦礦體通常呈浸染狀，通過(guò)水力破裂(Sibsonetal.，1988)形成熱液角礫(Olivoetal.，2006)，流體在破碎的角礫帶內(nèi)沉淀成礦，淺成造山型金礦蝕變帶一般較寬，但金的品位通常較低(Niroomandetal.，2011)。

圖8 擠壓體制下深成-中成-淺成造山型金礦構(gòu)造-礦化-蝕變樣式(據(jù)Sibson and Scott，1998；Kolb et al.，2000，2001，2004，2015；Zoheir，2008；Niroomand et al.，2011修改)

隨著成礦深度的變化，礦床的礦石構(gòu)造、圍巖蝕變、金屬礦物等均不相同，呈漸變過(guò)渡關(guān)系(圖8；Groves，1993)。通過(guò)不同成礦深度的應(yīng)力莫爾圓可知，隨著成礦深度的增加，巖石抗張強(qiáng)度升高，應(yīng)力莫爾圓逐步變大，形成巖石破裂所需的流體壓力也逐步增大。不同成礦深度一般具有不同的水巖反應(yīng)強(qiáng)度，由于深成金礦深度內(nèi)通常具有較大的超靜巖流體壓力，因此流體在斷裂內(nèi)具有較大的流動(dòng)速度與圍巖反應(yīng)時(shí)間較短，導(dǎo)致水巖反應(yīng)程度較弱且蝕變帶較窄，淺成金礦內(nèi)流體壓力較小使得流體能夠與圍巖充分反應(yīng)，通常蝕變帶較寬。水巖反應(yīng)形成絹云母化和鉀長(zhǎng)石化熱液蝕變分別能導(dǎo)致巖石發(fā)生軟化和硬化(Wintsch and Yeh，2013)，導(dǎo)致巖石的抗張強(qiáng)度發(fā)生變化，導(dǎo)致破壞包絡(luò)線(xiàn)下移和上移。綜上，不同成礦深度形成的礦床具有差異礦化和流體壓力，礦化樣式在深-中-淺部的變化依次為大脈狀、脈脈-網(wǎng)脈狀和角礫-浸染狀，流體壓力則由深部近靜巖流體壓力向淺部近靜水流體壓力過(guò)渡，流體就位機(jī)制從深部流體構(gòu)造互饋?zhàn)饔孟驕\部流體交代作用轉(zhuǎn)換(圖8)。

3 伸展體制造山型金礦控礦構(gòu)造樣式與形成機(jī)理

前人認(rèn)為擠壓或轉(zhuǎn)換擠壓的構(gòu)造背景較有利于造山型金礦礦床發(fā)育，而純伸展環(huán)境通常不利于造山型金礦的形成(Tomkins，2010)。早期造山運(yùn)動(dòng)過(guò)程中形成的構(gòu)造斷裂網(wǎng)絡(luò)，成礦期構(gòu)造活動(dòng)通常改造或再活化早期形成的由深部至淺部的構(gòu)造通道，為成礦流體提供運(yùn)移通道和流體就位空間(王慶飛等，2020；Wangetal.，2022)。伸展體制下構(gòu)造再活化形成的造山型金礦研究實(shí)例包括深成的揚(yáng)子板塊西緣深成丹巴金礦(Zhaoetal.，2019，2022；Wangetal.，2020b)，中成的中國(guó)膠東礦集區(qū)(Dengetal.，2020a)、小秦嶺礦集區(qū)(Lietal.，2020)和北美Alaska-Juneau金礦(Milleretal.，1992；Sibson and Scott, 1998)，淺成的如青藏高原的明賽金礦(Zhangetal.，2020)、馬扎拉金-銻礦(王慶飛等，2020)和西秦嶺的大橋金礦(Wuetal.，2018)等。根據(jù)巖石破裂準(zhǔn)則，這種斷裂再活化可分為優(yōu)選定向和差異定向再活化兩種情況，斷裂活化過(guò)程中成礦流體壓力同樣扮演了重要角色。

3.1 深成造山型金礦

伸展背景下形成的深成造山型金礦通常發(fā)育在角閃巖相或麻粒巖相帶中，由區(qū)域深大斷裂控制流體運(yùn)移，次級(jí)斷裂控制流體就位成礦，成礦深度較深(一般為12～20km)，成礦溫度>475℃(Grovesetal.，1992；Zhaoetal.，2019)，礦脈寬幾米至數(shù)十米，此類(lèi)礦床通常發(fā)育在韌-脆性剪切帶內(nèi)，礦體呈似層狀或條帶狀，礦化以石英大脈礦化為主，蝕變類(lèi)型主要為黑云母、角閃石和斜長(zhǎng)石等蝕變(Lietal.，2022)。由于深成造山型金礦通常成礦流體壓力較大，流體流動(dòng)速度較快導(dǎo)致水巖反應(yīng)過(guò)程時(shí)間較短，因此蝕變帶寬度通常較窄，此類(lèi)金礦的特征礦化樣式為大脈狀礦化(Zhaoetal.，2022)。區(qū)域上發(fā)生由擠壓構(gòu)造到伸展構(gòu)造的轉(zhuǎn)變，由于流體壓力和差應(yīng)力的共同作用導(dǎo)致莫爾圓向左移動(dòng)，優(yōu)選定向再活化了早期擠壓構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成的次級(jí)逆沖斷裂(圖9c綠色莫爾圓；Zhaoetal.，2019)，成礦流體進(jìn)入?yún)^(qū)域巖石圈尺度的斷裂內(nèi)并向淺部地殼流動(dòng)(Wangetal.，2020a)，超壓流體在“Crack-jump”作用下(圖9c粉色莫爾圓)進(jìn)入次級(jí)巖石斷裂中沉淀成礦(Caputo and Hancock, 1998)，如揚(yáng)子西緣丹巴金礦(Zhaoetal.，2019，2022)。

圖9 伸展體制下造山型金礦構(gòu)造控礦樣式(據(jù)Miller et al.，1992；Sibson and Scott，1998；Yang et al.，2018；Liu et al.，2018；Wu et al.，2018；Zhao et al.，2019，2022修改)

3.2 中成造山型金礦

伸展背景下的中成造山型金礦通常發(fā)育在綠片巖相帶中，由區(qū)域深大斷裂控制流體運(yùn)移，次級(jí)斷裂或再活化正斷層控制流體就位成礦，如膠東新立金礦是由再活化斷層控制(Yangetal.，2018)，成礦深度中等(6～12km)，成礦溫度為300～475℃(Grovesetal.，1992；Milleretal.，1992；Dengetal.，2015)，礦脈寬幾米至數(shù)十米，此類(lèi)礦床通常發(fā)育在伸展背景下的垂直張性裂隙構(gòu)造中或斷層轉(zhuǎn)折端和突變處，礦體通常呈脈狀或豆莢狀(Sibson and Scott, 1998；Zhangetal.，2017)。礦脈以脈狀、斷層充填脈或網(wǎng)脈型礦化為主，蝕變類(lèi)型主要為鉀長(zhǎng)石、方解石、絹云母化或黃鐵礦化等蝕變(Milleretal.，1992；Yangetal.，2018；Lietal.，2022)，蝕變帶可達(dá)數(shù)米寬，例如賦存于綠片巖和變輝長(zhǎng)巖中的Alaska-Juneau金礦主要為黑云母、碳酸鹽化和硫化蝕變(Milleretal.，1992)，而賦存于花崗巖中的新立金礦主要為鉀長(zhǎng)石化、絹云母化、硅化、硫化蝕變(Dengetal.，2015；Zhangetal.，2017)。在伸展背景下(σ1=σv)，由于流體壓力和差應(yīng)力的共同作用，應(yīng)力莫爾圓向左平移，當(dāng)與破壞包絡(luò)線(xiàn)相切時(shí)，則沿著先存斷裂的優(yōu)選方向發(fā)生再活化(圖9b綠色莫爾圓)，再活化正斷層為成礦流體運(yùn)移提供通道，成礦流體上涌在斷層轉(zhuǎn)折端和走向突變處發(fā)生大規(guī)模的熱液蝕變和金礦化(Zhangetal.，2017)。由于熱液蝕變作用(如絹云母化蝕變)導(dǎo)致巖石發(fā)生軟化、巖石抗張強(qiáng)度降低和孔隙度升高(Yangetal.，2018)，在莫爾圖中為破壞包絡(luò)線(xiàn)向下移(Wintsch and Yeh, 2013)，同樣會(huì)使巖石更容易發(fā)生破壞，即再活化正斷層和水巖反應(yīng)(Yangetal.，2018)可共同影響金礦化過(guò)程(Zhangetal.，2017)，此類(lèi)情況的典型案例是膠東新立金礦(Dengetal.，2015)。此外，當(dāng)莫爾圓向左平移至與破壞包絡(luò)線(xiàn)相切時(shí)，巖石發(fā)生破壞形成垂直張性裂隙網(wǎng)(圖9b粉色莫爾圓)，為早期積聚的成礦流體釋放和運(yùn)移提供了通道，流體攜帶成礦物質(zhì)在張性裂隙內(nèi)沉淀成礦，如Alaska-Juneau金礦(Milleretal.，1992；Sibson and Scott, 1998)。

3.3 淺成造山型金礦

淺成造山型金礦通常發(fā)育在次綠片巖相帶或無(wú)明顯變質(zhì)的沉積巖中，受區(qū)域深大斷裂控制流體運(yùn)移，次級(jí)斷裂控制流體就位成礦，成礦深度較淺(2～6km)，成礦溫度為150～300℃，巖石以脆性變形為主(Groves，1993；Liuetal.，2018；王慶飛等，2019)。此類(lèi)礦床通常發(fā)育在褶皺轉(zhuǎn)折端和層間滑脫構(gòu)造中，礦體呈似層狀、板狀、透鏡狀(Coxetal., 1991；Hodkiewiczetal.，2009)，以蝕變巖型礦化為主，蝕變帶寬幾十米，蝕變類(lèi)型主要為碳酸鹽化、石英、白云母和黃鐵礦化蝕變，角礫狀和浸染狀礦化(Wilsonetal.，2017；Wuetal.，2018；Lietal.，2022)，如大橋和Costerfield等金礦。由于受早期硅化作用影響帶內(nèi)滲透率較小不利于流體流動(dòng)，導(dǎo)致流體壓力逐步累積升高，當(dāng)流體壓力(Pf)大于最小主應(yīng)力(σ3)和巖石抗張強(qiáng)度(T)之和時(shí)，莫爾圓向左平移至與破壞包絡(luò)線(xiàn)相切，早期硅化帶發(fā)生水力破裂(Sibson，2004)，流體進(jìn)入角礫破碎帶發(fā)生蝕變礦化，導(dǎo)致流體壓力快速降低和金卸載沉淀(Hodkiewiczetal.，2009；Grovesetal.，2018；Yangetal.，2018)，沿裂隙充填交代形成浸染狀、細(xì)脈狀和角礫狀礦石。隨著沉淀和膠結(jié)作用的進(jìn)行，角礫破碎帶滲透率逐步降低，下部成礦流體壓力逐步累積升高在能干性較強(qiáng)巖石中又一次發(fā)生水力破裂，此時(shí)熱液流體流入水力破裂角礫巖空隙或圍巖裂隙形成新的礦化。

3.4 深成、中成、淺成造山型構(gòu)造控礦網(wǎng)絡(luò)成因?qū)Ρ?/h3>

對(duì)于擠壓-伸展轉(zhuǎn)換背景構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)下不同成礦深度形成的造山型金礦，通常多為早期擠壓構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)形成構(gòu)造格架，在后期的局部區(qū)域伸展背景下先存構(gòu)造活化或形成新的構(gòu)造成礦(Goldfarbetal.，2001)。伸展體制下的深成造山型金礦通常受韌-脆性剪切帶控制(Zhaoetal.，2019)，通過(guò)“Crack-jump”(Caputo and Hancock, 1998)誘發(fā)的循環(huán)流體壓力驅(qū)動(dòng)構(gòu)造破壞形成斷裂網(wǎng)絡(luò)(圖9c粉色莫爾圓)，由于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)變能夠優(yōu)選定向再活化早期斷裂(圖9c綠色莫爾圓)，為成礦和流體運(yùn)移提供容礦空間和運(yùn)移通道，產(chǎn)生黑云母-角閃石-斜長(zhǎng)石蝕變，此深度內(nèi)流體壓力較大，成礦溫度和壓力較高，其中流體壓力可達(dá)靜巖壓力(λv=1)或超靜巖壓力(λv>1)，礦脈通常較寬(Zhaoetal.，2019)。中成造山型金礦通常受脆-韌性變形過(guò)程控制(Milleretal.，1992)，成礦作用一般在區(qū)域峰期綠片巖相向角閃巖相變質(zhì)之后，由局部轉(zhuǎn)換的伸展背景和流體壓力的共同作用下可發(fā)生巖石破裂形成垂直張性空間(圖9b粉色莫爾圓)，或?qū)υ缙跀嗔训膬?yōu)選定向改造與再活化(圖9b綠色莫爾圓)(Sibson and Scott, 1998)，此外當(dāng)流體壓力較大時(shí)可發(fā)生先存斷裂差異定向，受流體壓力驅(qū)動(dòng)形成新的斷裂并改造先存構(gòu)造(圖4c、圖5b；Sibson, 1998)，為成礦流體的運(yùn)移和就位提供通道，并發(fā)生鉀長(zhǎng)石、方解石、絹云母化或黃鐵礦化等蝕變。中成造山型金礦較深成造山型金礦的溫度和壓力較低，其中流體壓力一般為次靜巖壓力(λv<1)，通常發(fā)育脈狀和網(wǎng)脈狀礦化(Zhangetal.，2017；Yangetal.，2018)。在淺成造山型金礦中，流體壓力驅(qū)動(dòng)發(fā)生水力破裂形成構(gòu)造角礫巖(圖9a粉色莫爾圓；Liuetal.，2018)，熱液流體在構(gòu)造角礫巖帶內(nèi)流動(dòng)發(fā)生碳酸鹽化、石英、白云母和黃鐵礦化等熱液蝕變，礦石結(jié)構(gòu)為角礫狀結(jié)構(gòu)(Wuetal.，2018)，通常蝕變帶寬達(dá)數(shù)十米。淺成造山型金礦通常成礦溫度較低(Wuetal.，2018)，廣泛發(fā)育低溫的熱液蝕變礦物，流體壓力一般為靜水壓力(λv≈0.4)或超靜水壓力(λv>0.4)。因此，當(dāng)先存斷裂優(yōu)選定向時(shí)斷裂發(fā)生再活化，成礦流體以充填斷裂成礦為主，當(dāng)先存斷裂差異定向時(shí)流體壓力驅(qū)動(dòng)水力破裂形成新的斷裂并改造先存構(gòu)造。綜上，不同成礦深度形成的礦床在礦化樣式、流體壓力和流體就位機(jī)制等方面均隨著成礦深度的變化而表現(xiàn)出差異化(圖10)。

圖10 伸展體制下典型深成-中成-淺成造山型金礦構(gòu)造-礦化-蝕變樣式(據(jù)Miller et al.，1992；Sibson and Scott, 1998；Liu et al.，2018；Wu et al.，2018；Zhao et al.，2019，2022修改)

上述研究總結(jié)的擠壓和伸展體制下深成、中成、淺成造山金礦構(gòu)造控礦作用是對(duì)經(jīng)典造山型金礦地殼連續(xù)成礦模型在構(gòu)造控礦方面的系統(tǒng)梳理、補(bǔ)充、完善和拓展，對(duì)造山型金礦礦產(chǎn)勘查具有一定指示意義。例如，基于地殼連續(xù)成礦模型，根據(jù)地殼不同深度造山型金礦構(gòu)造-蝕變-礦化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)推測(cè)其垂向(深部和淺部)和橫向構(gòu)造控礦樣式、優(yōu)選賦礦巖石組合和蝕變礦化特征；對(duì)于礦區(qū)范圍就礦找礦，可以通過(guò)分析控礦斷裂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(如褶皺轉(zhuǎn)折端虛脫空間、斷裂轉(zhuǎn)折端或銜接處、里德?tīng)柤羟袛嗔严档瓤氐V)判識(shí)控礦構(gòu)造延伸并預(yù)測(cè)未知礦體位置。成礦是復(fù)雜的、非線(xiàn)性的、動(dòng)態(tài)的和演化的過(guò)程，這些特殊屬性導(dǎo)致礦化空間分布不均一，因此對(duì)于造山型金礦的礦產(chǎn)勘查，除了精細(xì)刻畫(huà)構(gòu)造-蝕變-礦化系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)并判識(shí)主控因素以外，仍需開(kāi)展多學(xué)科交叉融合，集成地質(zhì)-物化探-鉆探等多元數(shù)據(jù)并開(kāi)展非線(xiàn)性理論分析，同時(shí)結(jié)合熱力學(xué)、有限元、熱-流耦合輸運(yùn)、應(yīng)力轉(zhuǎn)移等成礦模擬，以預(yù)測(cè)礦化中心和礦體延伸。

4 造山型金礦構(gòu)造控礦研究發(fā)展方向

4.1 定性精細(xì)刻畫(huà)

造山型金礦控礦構(gòu)造研究通常分析區(qū)域不同期次的構(gòu)造幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，反演主應(yīng)力方向，劃分不同構(gòu)造變形期次，并分析構(gòu)造動(dòng)力學(xué)成因及對(duì)應(yīng)的成礦作用(Carrieretal.，2000；Blenkinsop and Doyle, 2014；Fridovsky, 2018；Lebrunetal.，2017；Belletal.，2018；王慶飛等，2019)。已有研究顯示一個(gè)造山帶通常發(fā)育多期構(gòu)造變形，不同期次構(gòu)造變形均有可能形成造山型金礦，不同變形期形成的造山型金礦在幾千米范圍內(nèi)疊加成礦，例如哀牢山造山帶毗鄰的大坪脈狀和長(zhǎng)安浸染狀金礦分別受NW向右旋逆斷層(46～42Ma)和NW向左旋走滑斷層控制(～26Ma；Wangetal.，2020a；Yangetal.，2021b)，因此精細(xì)刻畫(huà)不同變形期次造山型金礦構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)尤為必要。前人通過(guò)精細(xì)刻畫(huà)構(gòu)造變形特征和變形序列，探討了成礦過(guò)程中巖石變形過(guò)程中孔隙度和滲透性變化及其控制流體流動(dòng)的機(jī)制，進(jìn)而探索了構(gòu)造控制流體就位和成礦過(guò)程(Coxetal.，1991；Sibson，1994，1996；Hodkiewiczetal.，2009；Rowland and Rhys，2020)?？氐V構(gòu)造的精細(xì)刻畫(huà)是造山型金礦構(gòu)造控礦研究的根本，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M、數(shù)值模擬和三維建模研究的基礎(chǔ)。

4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)M反演

實(shí)驗(yàn)反演即在野外地質(zhì)構(gòu)造精細(xì)刻畫(huà)及地質(zhì)剖面圖分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有計(jì)劃的礦體和圍巖的野外取樣，或針對(duì)不同的礦石進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)試，如巖石的孔隙度和滲透率原位測(cè)試(Gigeretal.，2007)、巖石三軸變形試驗(yàn)研究微裂隙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育和形態(tài)(Barnhoornetal.，2010)以及巖石中孔隙滲流的壓力測(cè)試(Zhao and Yu，2018)等，還可進(jìn)行流體包裹體測(cè)溫以及流體包裹體面的應(yīng)力和溫壓分析(Chi，2015；Zhaoetal.，2019；Wangetal.，2022)。例如，Gigeretal. (2007)在熱壓實(shí)驗(yàn)期間原位測(cè)量了細(xì)粒人造石英巖心的滲透率，以探索地震期間斷裂帶內(nèi)流體運(yùn)移規(guī)律的演變，研究發(fā)現(xiàn)滲透率的大小隨時(shí)間呈指數(shù)下降，滲透率降低率隨溫度升高、差應(yīng)力增加和顆粒尺寸減小而增加。Barnhoornetal. (2010)系統(tǒng)對(duì)比了應(yīng)力驅(qū)動(dòng)和流體壓力驅(qū)動(dòng)的白云巖微裂隙網(wǎng)絡(luò)的生長(zhǎng)和形態(tài)，研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)下隨著應(yīng)變積累微裂隙成核、生長(zhǎng)、合并形成微裂隙滲流網(wǎng)絡(luò)；而流體壓力作用下巖石更易于在高壓部位形成優(yōu)選的微裂隙滲流網(wǎng)絡(luò)。Cox (2016)通過(guò)低滲透巖石的流體注入實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)超壓流體注入后誘發(fā)巖石內(nèi)部形成(微)地震，導(dǎo)致斷裂形成和活化以及巖石滲透性加強(qiáng)，有利于大體積流體流動(dòng)和成礦(Cox，2020)。這些研究可為成礦過(guò)程中流體壓力演化、流體流動(dòng)就位和流體-構(gòu)造相互作用等方面的理解提供重要的理論支撐。

4.3 數(shù)值模擬

通常與礦化相關(guān)的成礦流體系統(tǒng)規(guī)模較大(Chi and Lin，2015)，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(Dengetal., 2020a)，并且是一個(gè)物理(如變形和流動(dòng)作用)和化學(xué)(如交代和蝕變作用)相互作用共同影響的過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)室條件下難以模擬整個(gè)成礦過(guò)程(池國(guó)祥和薛春紀(jì)，2011)。為了更加定量化的再現(xiàn)部分成礦過(guò)程，可借助數(shù)值模擬軟件進(jìn)行成礦模型數(shù)值模擬計(jì)算(Gysietal.，2020)。目前可使用的商業(yè)數(shù)值模擬軟件有Modflow (Wuetal.，2016)、Basin2 (Bethkeetal.，1993)、Tough2 (Pruess，1991)、FLAC2D (Cuietal.，2012)、FLAC3D (Leaderetal.，2013)和COMSOL Multiphysics (Lietal.，2009)等。

定量數(shù)值模擬可通過(guò)地質(zhì)信息仿真構(gòu)建幾何模型，在選取合適的參數(shù)和邊界條件基礎(chǔ)上，求解流體流動(dòng)、熱傳遞、物質(zhì)傳遞、巖石應(yīng)力變形及化學(xué)反應(yīng)耦合等條件下的偏微分方程(Gysietal.，2020)，計(jì)算成礦過(guò)程中的流體流動(dòng)及構(gòu)造控礦情況，模擬流體壓力、溫度、速度和方向等在地殼不同深度內(nèi)二維或三維空間的變化情況(Leaderetal.，2013)，可通過(guò)改變邊界條件和參數(shù)來(lái)模擬計(jì)算并確定對(duì)成礦較有利的環(huán)境條件(Zhangetal.，2010)，因此定量數(shù)值模擬是目前構(gòu)造控礦研究較好的方法之一(Schaubsetal.，2006)。近幾年來(lái)越來(lái)越多的學(xué)者嘗試使用數(shù)值模擬作為預(yù)測(cè)工具，并借助更仿真的數(shù)值模型來(lái)協(xié)助和確定找礦目標(biāo)(Potmaetal.，2008；Liuetal.，2010；Zhangetal.，2010，2011)。Leaderetal. (2013) 使用FLAC3D對(duì)Bendigo金礦塊狀石英脈附近的局部應(yīng)變和流體流動(dòng)模式進(jìn)行了研究；Sheldon and Micklethwaite (2007) 通過(guò)使用損傷力學(xué)公式研究了斷層滑動(dòng)后斷層內(nèi)部和外部破壞的時(shí)空演化關(guān)系；Zhangetal. (2006)使用FLAC2D研究了澳大利亞北部Isa盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)初始階段相關(guān)的壓縮變形期間的流體流動(dòng)模式。

綜上，定量研究可為構(gòu)造控礦研究的發(fā)展提供重要的理論模型和數(shù)據(jù)支撐，更利于成礦作用和成礦規(guī)律方面的研究和發(fā)展。同時(shí)可借助當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)地質(zhì)資料和數(shù)據(jù)共享的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，通過(guò)大數(shù)據(jù)地質(zhì)分形和地質(zhì)復(fù)雜度計(jì)算等方法為找礦勘查預(yù)測(cè)提供方向，例如通過(guò)地質(zhì)調(diào)研并結(jié)合趨勢(shì)面、非線(xiàn)性分形、赫斯特指數(shù)等方法研究，Yangetal. (2015，2018)探討了礦床成礦過(guò)程中水巖反應(yīng)和水力破裂共同控制的孔隙度演化、流體運(yùn)移和就位。

4.4 三維建模

在造山型金礦構(gòu)造控礦研究中，二維地質(zhì)剖面圖是通過(guò)野外勘查和鉆探資料獲取的最基礎(chǔ)的地質(zhì)信息，在地質(zhì)研究工作中占有重要的角色，能夠反映諸多淺部地殼內(nèi)的構(gòu)造演化信息，但由于地殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)是極其復(fù)雜和多元化的，因此通常二維地質(zhì)剖面圖反映的信息有限。一些學(xué)者在二維和三維地質(zhì)模型差異對(duì)比方面做了很多研究工作，如Zhangetal. (2008)通過(guò)使用FLAC2D和FLAC3D軟件研究了二維和三維情況下巖石變形、斷層作用、擴(kuò)張作用和流體流動(dòng)過(guò)程之間的相互作用。Barnhoornetal. (2010)通過(guò)X 射線(xiàn)顯微斷層分析表明裂隙網(wǎng)絡(luò)在二維(2D)下連通性?xún)H發(fā)生在剪切破壞，而三維裂隙網(wǎng)絡(luò)可能在峰值應(yīng)力條件下是完全連通的網(wǎng)絡(luò)。Yangetal. (2014)發(fā)現(xiàn)基于二維模型建立的流體流動(dòng)的補(bǔ)給-排泄模式在三維條件下通常無(wú)效。以上研究實(shí)例反映了二維地質(zhì)模型在構(gòu)造控制流體流動(dòng)方便研究的局限性，而三維地質(zhì)模型研究具有重要意義。未來(lái)在掌握詳細(xì)的二維地質(zhì)信息資料的基礎(chǔ)上，對(duì)野外獲取的構(gòu)造地質(zhì)信息和野外資料進(jìn)行篩選分類(lèi)，借助三維地質(zhì)模型建模軟件，生成區(qū)域三維地質(zhì)模型，為造山型金礦構(gòu)造控礦研究提供更直觀(guān)更立體的地質(zhì)信息。

5 結(jié)論

本文系統(tǒng)梳理了近30年全球擠壓和伸展構(gòu)造背景下深成、中成和淺成造山型金礦的構(gòu)造控礦樣式和流體就位機(jī)制相關(guān)研究，主要認(rèn)識(shí)如下：擠壓體制下不同成礦深度形成的礦床具有差異礦化和流體壓力，深成、中成和淺成金礦礦化樣式分別為大脈狀和層壓狀、層壓狀-網(wǎng)脈狀和角礫狀-浸染狀，流體壓力則由深部近靜巖流體壓力向淺部近靜水流體壓力過(guò)渡，流體就位和礦質(zhì)沉淀機(jī)制由深部的強(qiáng)構(gòu)造流體互饋、弱水巖反應(yīng)強(qiáng)度向淺部的弱構(gòu)造流體互饋、強(qiáng)水巖反應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換。伸展背景下深成、中成和淺成金礦礦化樣式分別為大脈狀、斷層充填脈-網(wǎng)脈狀和角礫狀-浸染狀，該體制控礦構(gòu)造多為先存斷裂再活化和改造，當(dāng)先存斷裂優(yōu)選定向時(shí)斷裂發(fā)生再活化，成礦流體以充填斷裂成礦為主，當(dāng)先存斷裂差異定向時(shí)流體壓力驅(qū)動(dòng)水力破裂形成新的斷裂并改造先存構(gòu)造。造山型金礦構(gòu)造控礦研究已由傳統(tǒng)的二維空間定性精細(xì)刻畫(huà)逐漸向三維空間定量可視化拓展。

致謝感謝期刊編輯和兩位匿名審稿專(zhuān)家對(duì)本文提出的建設(shè)性意見(jiàn)。文章得益于與David Groves和Richard Goldfarb兩位教授的多次探討，在此致以誠(chéng)摯的感謝。