基底构造对矿床定位的控制机制：焦家金矿带构造应力转移模拟

王偲瑞 杨立强 成浩 李大鹏 单伟 袁建江

1. 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 1000832. 山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿，莱州 2614003. 山东省地质科学研究院，济南 2500134. 中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京 1000395. 自然资源部稀土稀有稀散矿产重点实验室，武汉 4300341.

金是地壳中普遍存在的金属元素，但是世界上大型-超大型金矿田(床)的空间分布有明显的空间选择性。从全球成矿动力学演化历史看，巨型金矿集区多位于造山带、克拉通边缘等构造活动频繁且剧烈的部位，其形成与地质历史上的构造-岩浆事件紧密相关(Sibson, 1994; Goldfarbetal., 2001; 翟裕生等, 2011)。金矿集区内大型-超大型金矿床多位于地壳尺度的深大断裂带或剪切带内，而次级的构造内发育中型-小型的金矿床(Hickmanetal., 1995; Dengetal., 2003, 2011; Goldfarbetal., 2007)。克拉通边缘具有复杂的构造演化历史，成矿物质在构造-岩浆的作用下沿边缘深大断裂活化迁移，并在地壳浅部的特定部位实现再活化并富集成矿(Zhangetal., 2016; Guoetal., 2017)。

在地球环境中，渗透率是一个可以在较短时间尺度内变化5～10个数量级的动态参数(Wibberley and Shimamoto, 2003)。断裂带或剪切带的变形和活动被广泛认为是导致地壳中渗透率瞬时增强的关键因素(Blenkinsop, 2002;Constantinetal., 2004)。渗透率的瞬时增强会导致巨量流体通过狭窄的通道汇聚，导致热液矿床形成(Micklethwaiteetal., 2015)。目前通过地质地球化学等方面的研究，浅表构造对矿床矿体定位和渗透率改变导致成矿流体运移-成矿过程的控制已有较好的约束(Arndtetal., 2014)。通过构造应力转移模拟，Cox and Ruming(2004)和Micklethwaite and Cox(2006)等研究者发现在澳大利亚伊尔冈地块的太古代地层中的造山型金矿床的空间分布与断裂带引起的高渗透性结构的空间分布高度一致，证明了库伦破裂应力的增大会导致余震活动的发生，进而提高局部渗透率，为金成矿提供有利场所。对澳大利亚、美国西部的中温脉状金矿床的研究进一步显示，受构造控制的热液矿床的形成与控矿断裂带活动导致库伦破裂应力变化有关，通过构造应力转移模拟计算库伦破裂应力变化和渗透率结构的方法，适用于世界范围内成矿流体输运的主要驱动力是压力梯度的热液矿床(Micklethwaiteetal., 2016)。但是由于对深部基底构造带难以直接观察和获取样品，即使通过地球物理手段识别出了基底构造，也不能明确其对成矿的贡献。本文的研究通过库伦破裂应力转移模拟的数值计算方法，对基底构造带和矿床空间分布之间的关系做系统研究，以期对大陆地壳数十至上百千米尺度的断裂带范围内渗透性有初步的控制，并与矿床的形成和分布在空间上进行整合。

位于华北克拉通东南缘的胶东矿集区是我国最重要的黄金生产基地，胶东由前寒武基底岩石、超高压变质岩块和中生代中酸性岩浆侵入岩体组成，约130～110Ma在中生代构造-岩浆作用下发育大规模的内生热液金矿床(Yangetal., 2016a)。区域内发育古老的EW向基底构造，且成矿期NE-NNE向断裂带与这些基底构造的交汇部位多有大型-超大型金矿床形成与定位，但是这些基底构造是如何控制矿床的就位，逼近客观实际的构造模型尚未被揭示。长期以来，大量的地质、地球物理、地球化学研究和探查工作为胶东矿集区取得深部找矿突破和成矿理论构建奠定了坚实基础，积累了大量有价值的数据资料，这使得胶东地区成为研究基底构造对金矿床定位的控制作用的理想选区。本文在大量的相关研究基础上，选择胶西北的焦家断裂带为研究区域，结合野外调查、数据分析，进行库伦应力转移模拟，建立逼近地质实际的构造模型，查明断裂带渗透性结构的空间变化，分析区域基底构造格架与金矿床空间分布特征，探讨基底构造对成矿作用的控制作用，以期为区域找矿提供新思路和理论依据。

1 地质背景

1.1 区域地质背景

山东省是我国第一大黄金生产基地，其黄金年产量约占全国的1/4，连续43年居全国首位，探明金资源储量超过4500吨(Dengetal., 2019)。胶东金矿集区坐落在华北克拉通东南部胶东半岛，太平洋板块西缘，西以郯庐断裂带为界，南临大别-苏鲁超高压变质带(Yangetal., 2016b; Dengetal., 2017a)。胶东半岛以五莲-烟台断裂为界分为胶北地体和苏鲁地体。胶北地体内发育了大量中生代构造-岩浆作用形成的热液金矿床，有“南北成带，东西成行”的分布规律，NE-NNE向的三山岛断裂带、焦家断裂带、招平断裂带构成东西向成矿廊带，其内群聚发育大型-超大型金矿床，已探明金储量占整个胶东地区黄金储量的80%(Dengetal., 2017b; 杨立强等, 2019)。在胶北地体沿着主要断裂带发育蚀变岩型和石英脉型金矿床，并且向东石英脉型金矿更发育，二者成矿年代相近，成矿峰期集中在120Ma，而在胶北地体与苏鲁地体的缝合带附近发育蚀变砾岩型矿床，苏鲁地体内金成矿年代更年轻，多集中在114Ma(Goldfarbetal., 2019; Dengetal., 2020a; 杨立强等, 2020)(图1)。

胶东金矿省以其独特的成矿背景、环境和地质特征闻名世界。胶东是地球上唯一已知的赋存在前寒武纪变质地体中，并于区域变质事件2亿年后的晚中生代(130～120Ma)形成的巨型金矿集区(邓军等, 2010; 黄涛等, 2014; 李瑞红等, 2014; Yangetal.; 2017)。Goldfarbetal.(2001)将胶东金矿归类为造山型金矿，但有学者根据构造背景将发育有独特的“玲珑式”石英脉型金矿化和“焦家式”蚀变岩型金矿化的胶东金矿归为“胶东型”金矿(杨立强等, 2014; Dengetal., 2015a; Lietal., 2015)；另一些学者则认为胶东地区金矿化与克拉通破坏导致的俯冲板块回撤有关，将其归类为克拉通破坏型金矿(Zhuetal., 2015)。目前的研究普遍认为，板片俯冲和岩石圈拆沉及其后续的软流圈上涌是晚侏罗世到早白垩世胶东地区的大规模岩浆活动、区域的压性至张性构造体制转换和金成矿事件的最有可能驱动机制(Grovesetal., 2018)。

胶东地区的金矿化主要可以分为以张性含金石英脉为特征的“玲珑式”石英脉型金矿化和以金属硫化物充填微细裂隙和浸染状矿化为特征的“焦家式”蚀变岩型金矿化(郭林楠等, 2014; Zhangetal., 2019)。尽管胶东金矿在构造背景和成矿物质来源等问题上与典型的造山型金矿有所区别，但在矿石特征、围岩蚀变、流体包裹体特征、稳定同位素地球化学等方面与造山型金矿极为相似(张良等, 2016; Weietal., 2019)。

焦家金矿田位于胶东半岛西北，北起龙口市黄山馆，南至莱州市朱桥镇徐村院，总长约50km，宽1～2km，由NE-NNE向的焦家主断裂、分支断裂及次级断裂和这些断裂所控制的众多金矿床、金矿体组成(王中亮, 2012; Dengetal., 2015b)(图2)。矿田内已发现的大型-超大型金矿床全部集中产于焦家断裂和望儿山断裂之间的地段。焦家金矿田内主断裂下盘蚀变岩发育独特的细脉浸染状“焦家式”矿化，但破碎带蚀变岩中的矿体不仅在中发育浸染型-细脉型矿化，同时也发育有角砾岩型矿化、石英脉型矿化(宋明春等, 2010; Yangetal., 2016c)。目前，中国已探明的资源储量超过100吨的大型金矿床中有一半以上是“焦家式”金矿，该类型金矿床是胶东乃至全国最重要的金矿床之一(Deng and Wang, 2016)。焦家金矿带内断裂/裂隙构造非常发育，在平面及剖面上构成不同尺度的“菱形格状”断裂-裂隙网络，控制着了金矿带及矿床(体)的空间分布(Zhangetal., 2016; Wangetal., 2019)。

图1 胶东金矿床空间分布地质图(据Deng et al., 2019)Fig.1 Sketch geological map of Jiaodong gold province showing the distribution of gold deposits (after Deng et al., 2019)

1.2 基底构造带

胶东地区基底片麻岩广泛分布，胶东几个典型地区的长英质片麻岩的地球化学性质差异显示，莱西-栖霞一带的片麻岩具太古宙长英质片麻岩类特征；文登-威海地区的长英质片麻岩也与栖霞地区相当，被认为是华北陆块的一部分；以五莲-青岛-荣成断裂为界，苏鲁超高压变质带的荣成等地区基底具火山弧花岗岩类地球化学特征，是扬子陆块的一部分(徐学思和胡连英, 1988; 赛盛勋等, 2016)。胶东地区片麻岩基底由华北陆块和扬子陆块拼接而成，这种差异性导致了基底在胶东地区后续构造演化发展中的活动性(Songetal., 2015), 基底的非均质性有利于基底构造带的产生(Brock and Engelder, 1997)。

胶东地区断裂构造非常发育，地表断裂构造主要以NE-NNE向和NW-NNW向构造系统为主(Millsetal., 2015)。区域内基底构造主要表现为EW向的古老基底褶皱及与之伴生的断裂构造共同组成的褶断带, 它们是在前中生代EW 向基底褶皱带基础上发展起来长期活动的构造带。它们并非以简单、连续、稳定的构造形式表现出来, 而是以EW 向花岗岩带、断陷盆地和断裂带等断续体现, 主要包括37°50′N 左右的蓬莱-龙口、37°20′N 左右的栖霞、36°50′N 左右的平度-石岛3 条EW 向区域构造带, 这些构造带从北向南呈间距约60km 似等间距近平行展布(图1)。其形成与早中生代华北板块与扬子板块之间陆陆碰撞造成的南北向挤压作用有关, 与大别-苏鲁超高压变质岩同时形成(Qiuetal., 2019; 杨立强等，2019)。

图2 焦家金矿田地质简图(据王中亮等, 2014)Fig.2 Simplified geological map of the Jiaojia gold orefield (after Wang et al., 2014)

图3 胶东重力异常(a)和航磁异常(b)显示的EW向基底构造带(据徐贵忠等，2002修改)Fig.3 The EW trending basement structure indicated by gravity anomalies (a) and aeromagnetic anomalies (b) in Jiaodong (modified after Xu et al., 2002)

东西向构造整体构造形迹出露较少，在主要金矿区基本没有出露，在胶西北地区以栖霞东西构造带，黄县-蓬莱东西向构造带的形式出露。东西向断裂带是在东西向褶断带的基础上发展而来的长期活动构造带，既包含了中生代金成矿作用之前的断裂构造，也包含了中生代以来再活动的基底构造带。其表现形式并非是简单连续稳定的构造，而是以东西向花岗岩带、断陷盆地及构造形迹综合体现。根据地表地质及深部物探重磁等资料(图3)，该地区有如下特征：(1)胶西北花岗岩体在胶东群中的残留体呈东西向分布，石英和方解石脉常沿东西向片理穿插(Zhangetal., 2020a)；(2)胶西北区域内片麻理主要为东西向(Dengetal., 2018)；(3)存在节理面光滑，延伸较长，限制在一个狭长带内，表现出挤压、剪切破裂性质的东西向密集节理带(Dengetal., 2020b)；(4)区内含金石英脉雁列式展布，存在东西向的构造形迹(于学峰等，2018)；(5)区域布格重力异常图上，显示出明显的东西向低重力值带和梯度带；(6)遥感影像显示东西向展布的线性构造和环形构造(图3)(徐贵忠等，2002)；(7)东西向展布的栖霞复背斜及其伴生断裂可见东西向褶皱构造表象(Lietal., 2006)。这些地质、地球物理特征表明胶西北东西向构造是受南北向水平挤压、在同一构造应力场作用下的产物，它在古生代或更早的地质年代就已经存在，并存在多次构造活动。

东西向构造奠定了胶西北区域的构造基础，对后续构造演化及金成矿存在明显的制约，金矿床普遍分布于NE-NNE向控矿构造与EW构造带的交汇处，同时，深部重力资料表明胶西北金矿床位于不同深部断裂构造的交叉部位(邓军, 1992)。

1.3 金矿床构造特点

区域性断裂往往是岩浆和热液的活动通道，存在控岩和控矿作用，世界上大型-超大型金矿多沿断裂带发育。胶东地区金矿床主要赋存于NNE向的区域性控矿断裂下盘，其空间群聚分布特征明显。胶西北金成矿带包括了从平度到蓬莱的北东向狭长区域，控制了三山岛、焦家、玲珑三个胶东最重要的金矿带(Lietal., 2019)。金矿床的空间展布沿北东向成带，东西向成行，近等间距产出(宋明春等, 2008)。

胶西北的金矿床主要发育有“焦家式”蚀变岩型浸染-网脉状矿化和“玲珑式”充填石英脉型矿化，它们在时间上、空间上和成因上有密切联系，属于同一个成矿系列(Liuetal., 2019)。两类矿化在同一矿区内具有同一的地质环境、成矿物质来源，具有相似的围岩蚀变及矿化阶段、成矿温度、同位素和微量元素等地球化学特征，在矿体形态、产状规模、矿化形式、矿石类型等方面的差异来源于控矿构造部位、级序和性质的差异(Chenetal., 2019)。

北东向控矿断裂带在平面上和剖面上均呈波状起伏，并与金矿化存在对应关系(Yangetal., 2016d; Saietal., 2020)。焦家金矿带内主要矿床(体)发育在断裂由北东向北北东变化而导致的局部引张部位，剖面上断裂产状由陡变缓的部位也会产生局部应力状态的变化，形成矿化局部富集，导致矿体、矿脉发育(李士先等, 2007)。

2 应力转移模拟

2.1 库伦破裂准则和数据模拟方法

地壳中的断裂带和剪切带被认为拥有高效形成流体迁移路径的能力，对全球不同成矿省的研究也显示矿床的空间分布与断裂带或剪切带的几何学形态紧密相关(Blenkinsop, 2004)。脉状金矿床的形成需要在断裂带或剪切带在因构造活动保持高渗透性的时间内巨量的成矿流体通过(Yangetal., 2015a; Grovesetal.,2020; Qiuetal., 2020)。

对于地壳中的断裂构造，其构造活动是构造应力累积并最终失衡导致岩石破裂的过程，这一现象往往作为地震被观测和记录(Miller and Wilson, 2004; Yangetal., 2015b)。世界上不同地区的造山型金矿中脉体产出形态也显示了地震活动对成矿的控制作用(Yang, 2019; Yuetal., 2020)。地震活动对成矿的控制作用来源与应力场变化导致的岩石渗透性结构变化和流体通量变化。

现代地震学通过地震序列中余震的空间分布和后续构造破裂的研究证实，岩石静应力的突然改变会导致地震活动，并导致岩石渗透性和地下水岩层水的流体通量产生急剧变化(Kingetal., 1994)。同时，古断层活动也被认为是古应力改变失衡的结果(Steven and Cox, 2006)。

在基于地质体基本物理参数的应力转移模型中，断层的活动在弹性半空间中被视作一种位错(Matsumura,1981)。在该情况下，库伦破裂准则可以用于定量地描述与断层破裂面上的应力变化：

ΔσF=Δτ+μ′(Δσn)

(1)

其中ΔσF为库伦破裂应力的变化值，Δτ是剪切应力的变化值，Δσn为等效正应力的变化值。岩石表观摩擦系数μ′采用两相假设，乘以岩石等效正应力的变化值得到流体压力的变化值。应力转移模型可以用于确定断裂-节理网络中瞬时应力变化的破裂效应。

库伦破裂应力(CFS)是一个用于衡量岩石破碎可能性的重要参数，在岩石最初的破碎发生后，附近区域的次级破碎序列的出现与库伦破裂应力的变化有着直接关系。库伦破裂应力的值为剪切应力与剪切强度的差值，库伦破裂应力的变化值能够显示岩石是趋于破碎或稳定，在特定断层上的库伦破裂应力变化值可以表示为：

ΔCFS=Δτ-μ(Δбn-ΔPf)

(2)

其中Δτ是断层上剪切应力的变化值，Δбn是正应力的变化值，ΔPf是断层上流体压力的变化值，μ是通常假设为固定值的摩擦系数。

库伦破裂应力的变化值，可以有效估计次级破碎发生的可能性。当库伦破裂应力变化值为正时，更有发生破碎，从而在地质上产生高渗透性的碎裂岩或裂隙-网脉系统；当库伦破裂应力变化值为零或负值的时候，岩石更趋于稳定，不易于发生破碎，导致区域渗透性低，不利于流体流动和汇集。据此，我们将库伦破裂应力的变化值做为指标，判断断裂带的渗透性空间结构。

如今有多种计算方法和模拟程序通过有限元模型耦合变形-流体，都基于库伦破裂应力模型。在本研究中，我们使用了开源的Coulomb 3.3代码模拟三维空间内断裂位移和变形导致的库伦破裂应力。Coulomb 3.3软件是基于Matlab的应变和应力变化计算软件，可用于计算断层滑动、脉岩侵入引起的静应力、库伦破裂应力和应变，地震学中常使用其来计算地震活动如何促进或遏制断层附近的破裂；应力的结果计算平面可以设置成任何深度，方便我们对基底构造带的研究，其可视化、处理速度快、参数调整方便的特征方便我们对模型和结果进行及时确认修改。

2.2 理想模型中基底构造的影响

通过在三维空间中建立包含有岩石物理性质参数的有限元模型，设置断层活动大小和方向，可以计算出三维空间中库伦破裂应力的变化值，由于我们研究的是断裂结构对金矿空间分布的影响，因此截取模型计算结果的平面视图和矿床在区域地质图上的分布来做对比参考。图4显示了一条40km长的断层发生了1m的右行滑动时，在5km深度处造成的库伦破裂应力变化值。当我们改变模型有关物理参数时，发现计算结果对表观摩擦系数并不敏感，但是当断层上的滑动幅度、滑动方向、应力场的方位、差应力的大小发生改变时，库伦破裂应力的计算结果会有较大的改变。

图4 40km长的垂直断层发生1m右行位移时库伦破裂应力变化的平面示意图Fig.4 Plan view of changes in CFS for 1m of slip on a 40-km-long vertical dextral strike-slip fault

在图4所模拟的情形中，低位移走滑断层的构造活动引发的次级破裂最可能发生在断层两端终点处发育的库伦破裂应力变化值为正的弧瓣内。库伦破裂应力变化值为负的区域内次级破碎和高渗透性构造将显著减少。当其他参数不变，断层由右行变为左行时，库伦破裂应力变化值为正的弧瓣的分布与图4形成对称。由于库伦破裂应力变化值为正的的弧瓣主要位于破裂沿断层传播受到阻滞的断层的起点和终点两端，成功模拟断层系统中应力传递导致的次级破碎分布的关键在于识别在断层位移体系中破裂受阻的位置。对于单一平直断层，这样的位置就是断层终端处，正值弧瓣位于该终端断层位移方向的反方向；对于产状变化，存在分支的复杂断层，除了断层终端处，断层产状变化处和支断裂相交汇处也容易阻滞破裂导致库伦破裂应力增大。

基底构造是否会导致浅表断层活动引起的破裂在特定位置的阻滞是本研究的重点，为此我们调查了不同模型中因基底构造带性质和参数不同时对计算深度上库伦破裂应力变化的影响。在图4模型的基础上建立包含基底构造带的理想模型(图5)，设置在浅表40km长、20km深的断裂之下存在100km长，深20～0km的基底构造，断层的产状均为垂直，固定应力场为最大主应力(σ1)方向为45°，中间主应力(σ2)垂直，最小主应力(σ3)方向为135°，差应力(σ1-σ3)为100MPa，表观摩擦系数为0.4，在设定浅表断层发生1m的右行位移情况下，观察基底构造带在不同活动情景下对在10km深度平面上库伦破裂应力变化的影响。

图5 基底和浅表断裂的三维实验模型Fig.5 Example model of the three-dimensional configuration of basement and shallow fault

图6是我们选出的有代表性意义的结果。图6a显示了基底构造带不活动时应力转移模拟的结果；图6b显示基底构造带发生了1m右行位移的模拟结果；图6c显示基底构造带发生了1m左行位移的的模拟结果；图6d显示基底构造带发生了1m逆断活动的模拟结果；图6e显示了基底构造带发生了1m正断活动的模拟结果；图6f显示了同图6b模拟情形，在15km深度处的结果；图6g显示了同图6b模拟情形，在0km深度处的结果；图6h显示了显示基底构造带发生了5m右行位移在10km处的模拟结果；图6i显示了在摩擦系数为0.2情况下基底构造带发生了1m右行位移的模拟结果。

理想模型结果中最突出的一点是，库伦破裂应力变化值为正的区域的大小和其中变化值的极值随基底构造带活动的性质有很大差异。当基底构造带在浅表断层活动时并不同一时期活动，对应力转移模拟的结果没有可见的影响(图6a)。同时，对于摩擦系数的变化，对模拟结果的影响也不可见(图6i)。但是当基底构造带发生活动时，和原本单一断层破碎导致的应力转移会有较明显的区别。以图6b所示的浅表断层为右行走滑的情况为基础，对比其他结果发现，对于基底构造带和浅表断层运动方向在同一水平面上且指向同一象限时，基底构造带和浅表断层相交的位置附近库伦应力变化值的会相对减小(图6c)，而基底构造带和浅表断层运动方向在同一水平面上而不指向同一象限时，基底构造带和浅表断层相交的位置附近库伦应力变化值的会有相对增大(图6d)。当基底构造带的运动并非走滑而是正逆断活动，浅表断层和基底构造带的活动方向在垂直面上时，基底构造带相对运动往上的一盘的库伦破裂应力变化值会相对增大(图6e, f)。

同时，基底深度和应力转移模拟计算结果所在水平面的垂直距离也有关系。当模拟结果水平面和基底构造带埋深间距增大时，基底构造带的影响明显减小(图6g)；当模拟结果水平面和基底构造带埋深间距减小时，基底构造带的影响明显增大(图6h)。基底构造带顶部深度与计算平面深度一致时库伦破裂应力的变化受基底构造主导，基底构造带与计算平面深度相差10km时，基底构造带的效应几乎不可见。基底构造带的底部的深度对结果没有影响。

为了量化基底构造带活动造成的影响，我们对比浅表断层和基底构造带二者同时存在时的应力转移模拟结果和二者独自造成的库伦破裂应力变化(图7)。对比浅表断层发生1m右行走滑(图7a)、基底构造带发生1m右行走滑(图7b)和二者同时存在并发生1m右行活动(图7c)时模拟结果中库伦破裂应力变化等值线和每个网格中的库伦破裂应力变化值，发现浅表断裂和基底构造带同时活动的结果等于浅表断裂和基底构造带分别单独活动结果的和。说明对于复杂的包含了浅表断层和基底构造带的情况，可以视作浅表断层活动和基底构造带活动结果的叠加，在浅表断层导致的应力转移确定时，通过计算基底构造带活动引起造成的库伦破裂应力变化并进行叠加，可以得到真实的含基底构造带的模拟结果。

通过对理想模型的研究，我们发现了当基底构造带发生活动时对存在浅表构造和基底构造的断裂带系统的应力转移模拟结果存在影响。因此，对于实际矿区矿带尺度的断裂带构造应力转移模拟应该考虑是否存在基底构造带，以及其是否在成矿期发生活动。对于基底构造带的活动性质、方向和位移大小，因为埋深等原因无法获得时，我们可以根据对比基底构造带不同参数下的应力转移模拟结果，结合地质事实，反推出基底构造带的活动特征。对于本研究的研究区焦家断裂带，其浅表焦家断层引起的库伦破裂应力变化可以确定，基底构造带活动性质和位移大小不明，可以在模拟过程中固定浅表焦家断裂带有关参数，调整基底构造带相关参数，对比成矿地质事实和构造应力转移模拟中得到的高渗透性区域，从而获取基底构造带在成矿期的运动情况。

2.3 焦家断裂带应力转移模拟

对于焦家断裂带的应力转移模拟已存在研究，模拟发现库伦破裂应力正值弧瓣内分布着焦家金矿带内所有已知的金矿床，且各金矿床已探明的金金属量和其所在弧瓣的库伦破裂应力变化极值呈正相关关系(王偲瑞等，2016)。但是在模型建立过程中没有考虑到胶西北地区在浅表断裂之下的变质基底中存在先存的基底构造带，并可能在成矿期发生活动，模拟结果也存在部分解释困难的部分，如在焦家断裂带东侧远离主断裂的区域存在矿化点，与模拟结果显示的库伦破裂应力增大的区域不完全吻合。本次的研究拟通过设置不同的基底构造带活动，探讨基底构造带是否对成矿有贡献，并对以往的模型进行部分改进，以期获得更符合成矿地质事实的结果和认识。

图6 在浅表断裂发生右行活动时基底构造带对库伦破裂应力造成影响的水平面示意图(a)基底构造带不活动，计算深度10km上的图像；(b)基底构造带发生1m右行活动，计算深度10km上的图像；(c)基底构造带发生基底构造带发生1m左行活动，计算深度10km的图像；(d)基底构造带发生1m逆断活动，计算深度10km的图像；(e)基底构造带发生1m正断活动，计算深度10km的图像；(f)基底构造带发生1m右断活动，计算深度15km上的图像；(g)基底构造带发生1m右行活动，计算深度0km的图像；(h)基底构造带发生1m右行活动，计算深度5km的图像；(i)基底构造带发生1m右行活动，摩擦系数0.2，计算深度10km的图像. 红线表示基底构造带，绿线表示浅表断裂Fig.6 The effect of basement structure on the change of CFS in horizontal plane while shallow fault has a dextral movement(a) at the depth of 10km with an inactive basement structure; (b) at the depth of 10km, while the basement structure has a 1m dextral movement; (c) at the depth of 10km, while the basement structure has a 1m sinistral movement; (d) at the depth of 10km, while the basement structure has a 1m reverse movement; (e) at the depth of 10km, while the basement structure has a 1m normal movement; (f) at the depth of 15km, while the basement structure has a 1m dextral movement; (g) at the depth of 0km, while the basement structure has a 1m dextral movement; (h) at the depth of 5km, while the basement structure has a 1m dextral movement; (i) at the depth of 10km, while the basement structure has 1m dextral movement with a friction coeffcient of 0.2. Red lines stand for basement structure; green lines stand for shallow fault

焦家断裂带的浅表断裂及基底构造带几何学形态来自于区域地质图、野外实地调查和已有地质地球物理资料。模型将焦家断裂带分为了42个平直断层片段，这些片段的节点是断裂带产状发生变化处或断层分支处。模型建立在东西宽12km，南北长16km，最深40km的三维有限元空间模型中，用作计算的空间网格大小为100m×100m×100m。建立模型需要的物理参数还需要岩石的力学参数包括泊松比、杨氏模量，每个断层片段的位移大小和方向以及成矿期区域构造应力场的方位和差应力的大小。

岩石力学的参数来自实验室物理测试(许锡昌和刘泉声, 2000)，表观摩擦系数通常不大于0.75不小于0.1，在该范围内摩擦系数数值变化对于结果的整体影响十分有限，诸多的应力转移模拟的研究显示，较低的表观摩擦系数μ′符合大多数情况下，破裂发生后次级破碎的空间分布情况(Curewitz and Karson, 1999)。μ′=0.4的情况下，压力变化导致岩石趋于破碎时，微裂隙和破裂平行于最大主应力的方向发育，这种假设可能最吻合矿床形成时流体饱和岩石中发育破碎的情况，因此绝大多数有关流体-岩石体系中都采用0.4的表观摩擦系数。本次应力转移模拟中表观摩擦系数μ′的值设置为0.4。断裂带的位移方向通过大量的野外实地调研和已有地质资料获得， 焦家断裂带主成矿期的活动以右行走滑为主。断裂带的位移大小因为无法完全确认每个断层片段具体的滑动距离，采取了中国东部地震震级与地表断裂尺度和震时位移的经验公式分别对每个断层片段的滑动大小进行估算(陈达生，1984)，并且根据焦家、寺庄、新城等矿床所在断层分段在矿床中测量得到的具体滑动距离，修改得到焦家断裂带的断裂尺度-位移大小的经验公式：

图7 单一浅表断层、基底构造带和二者同时存在时库伦破裂应力变化等值线(a)单一浅表右行断裂；(b)基底右行构造带；(c)浅表断裂和基底构造带Fig.7 The change of CFS caused by single slip shallow fault, basement structure and both of them(a) single dextral shallow fault; (b) dextral basement structure; (c) shallow fault with basement structure

表1 模型设置所用参数

lg(L)=-1.40+0.45Mlg(D)=-2.66+0.54M

(3)

其中，L为断裂发生地震时的位移大小，D为地表断裂长度(单位km)，M为对应的地震活动震级。

已有的区域构成矿动力学研究表明，焦家断裂带金成矿期的构造活动是叠加在早期的韧性变形之上的，形成了一系列共轭构造，利用共轭节理和显微构造分析，查明成矿期区域构造应力场最大主应力(σ1)为NW-SE向，最小主应力(σ3)为NE-SW向。在应力转移模拟中应力差(σ1-σ3)也是重要的参数，根据成矿期结晶重熔石英的动态重结晶颗粒统计得成矿期差应力值为56.73～135.68MPa(邓军等，2006)，根据自由位错密度得差应力值为82.56～168MPa(龙昱等，1992)。

设置模型所用的参数具体如表1所示：

本研究首先对深度范围在0～20km的焦家断裂带进行应力转移模拟，考虑到焦家断裂带成矿深度和中生代到现在整体隆升剥蚀，模拟了15km深处焦家断裂带在成矿期因为右行走滑活动导致的区域上的库伦破裂应力的变化情况，认为其能够反映成矿期焦家断裂带在成矿深度上的应力转移模拟情况(图8)。

图4显示的理想单一右行走滑断裂造成的库伦破裂应力变化以断裂带为中心呈现八象限的玫瑰弧瓣花纹，其中库伦破裂应力增大的弧瓣分布在断层末端滑动开始方向的四个象限，指示这些区域内应力受到阻滞并聚集；其余四个象限中分布破裂应力减小的弧瓣，指示应力相对离散，不容易发生破碎。对于焦家断裂带，存在复杂的支断裂和菱形格状断裂带系统，其应力转移模拟形成的图样受断裂带空间形态影响，但断裂带库伦破裂应力变化值整体上也是以NE向的焦家主断裂带为中心的八象限玫瑰弧瓣花样。

图8b中暖色弧瓣对应了焦家断裂带内库伦破裂应力变化值为正的区域，在焦家断裂带发生右行走滑事件后，这些区域中岩石更趋向于发生次级破裂，并形成高渗透性的结构。图像中冷色弧瓣对应了焦家断裂带内库伦破裂应力变化值为负的区域，这些区域受到焦家主断裂带活动的影响不明显，所受到的应力状态并没有发生趋向于破裂的改变，导致岩石稳定不会而维持低渗透性。

焦家断裂带内已知矿床的位置和库伦破裂应力变化值为正的弧瓣区域有着较好的空间对应关系，库伦破裂应力增大的区域主要位于焦家主断裂南北终点附近及焦家断裂分段节点或与支断裂的交汇点的寺庄、东季、新城、高家庄子、望儿山等处，这些地方断层走向都发生了明显的变化。而库伦破裂应力变化值为负的区域主要分布在焦家主断裂带内部新城-高家庄子段为中心的东西向宽8km，南北向长12km的空间范围，其内几乎没有矿床和矿化点。

图8 焦家断裂带构造应力转移模拟模型和结果示意图Fig.8 The stress transfer modeling and Coulomb stress changes induced by the movement of Jiaojia fault

在毗邻主断裂带的空间之外也存在矿化点，如洼孙家虽然距焦家断裂带有约3km的距离，但是仍位于库伦破裂应力增大的弧瓣内，并发育有矿化点，也验证了断裂带应力转移引起的高渗透性区域在空间上与矿化的关系。但是，该处的库伦破裂应力变化值相对于其他矿床所在区域过小，其他有相当库伦破裂应力变化值的区域并没有成矿；在望儿山支断裂的东侧3km处的前孙家金矿位于焦家断裂带应力转移引起的库伦破裂应力减小的范围内，这两个小型矿床的存在使浅表焦家断裂带的构造应力转移模拟结果与地质事实有所出入。这两个矿化点的下方存在隐伏的EW向基底构造，地质事实与模拟结果的不一致的原因可能来自于基底构造活动造成的库伦破裂应力变化，我们以此为切入点，探讨这两个矿床的出现是否是受基底构造带活动的影响。

结合深源地球物理信息、中生代中酸性岩浆侵入体厚度、岩性岩相的横向陡变，可以识别出多条EW向基底构造带(图2)，这些基底构造带发育在胶西北中生代岩浆岩侵入体下覆的变质岩基底中，其埋藏深度，应大于上覆的中生代花岗岩侵入体，根据对玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩岩体的侵位深度测算，结合从中生代到现今胶西北地区的隆升剥蚀历史，基底构造带的顶端深度应不浅于20km(Zhangetal., 2020b)。据此设置基底构造带的深度在20～40km的垂直空间范围内。

基底构造带在地球物理解译的图像上显示，其被焦家断裂带左行错动，但并非意味着焦家断裂带在成矿期发生的是左行活动，这是因为基底构造带的形成早于焦家断裂带，焦家断裂带在其形成的时候发生了左行走滑，并对基底构造造成了一定程度的改造。在地表和矿床井下的实地观察中并不能直接发现基底构造带，但是可以观察到有关的成矿前构造，并且在产状、运动学性质上与基底构造相匹配。这些介观尺度的构造在矿床内被成矿期构造右行错动，说明了成矿期焦家断裂发生了右行活动并错动成矿前已存在的基底构造及其相配套的次级构造。在成矿期焦家断裂带发生了右行为主的滑动事件，导致了成矿作用，应力转移模拟以成矿期的活动为基准。我们对于成矿期基底构造的活动性质和位移大小并不清楚，基于添加了基底构造的构造应力转移模拟的结果和地质事实的对比，我们可以得到一个相对合理的模型。

我们就基底构造带发生左行、右行、逆断、正断位移活动的情况分别进行了数据模拟，断层位移大小均按照1m计算，结果如图9所示。

图9a显示了基底构造发生1m左行滑动时的焦家断裂带的库伦破裂应力变化情况，虽然在此情况中焦家主断裂带东侧的洼孙家和前孙家矿化点均位于库伦破裂应力增大的暖色弧瓣内，但是图像中焦家主断裂带东侧出现了大规模的暖色弧瓣，且这些区域大多位于焦家主断裂上盘的变质岩中，不存在矿化点，与地质事实不符。同时，在焦家主断裂东侧的基底构造附近出现了大范围的暖色弧瓣，这些地点也不存在与弧瓣指示的库伦破裂应力变化值相对应的矿床或矿化点。

图9 基底构造带活动时焦家断裂带库伦破裂应力变化示意图(a)基底构造带发生左行滑动；(b)基底构造带发生右行滑动；(c)基底构造带发生正断活动；(d)基底构造带发生逆断活动Fig.9 The change of CFS of Jiaojia fault when basement structure moved as sinistral fault (a), dextral fault (b), normal fault (c) and reverse fault (d)

图9b显示了基底构造发生1m右行滑动时的焦家断裂带的库伦破裂应力变化情况，在此情况中中焦家主断裂带东侧的洼孙家和前孙家矿化点均位于库伦破裂应力增大的暖色弧瓣内，同时和图8b相比，对新城、焦家附近的腾家、马塘等深部矿体有更好的对应。

图9c和图9d分别显示了基底构造发生1m正断和逆断活动时的焦家断裂带的库伦破裂应力变化情况，二者的区别很有限，共有的最大特征是由于基底构造带的正断或逆断活动，相较于图8b焦家断裂带内库伦破裂应力增大的区域被局限在主断裂附近的区域内，最主要的暖色弧瓣位于主断裂的南北端点处。焦家主断裂带东侧的前孙家、洼孙家矿化点均在库伦破裂应力减小的冷色区域内，这与成矿地质事实不相吻合。

通过对比图9a和图9b，我们认为焦家断裂带下覆的基底构造在成矿期更可能发生了右行走滑的活动。正值弧瓣存在于焦家主断裂西侧的空间内，是因为焦家断裂带整体是向北西倾的，矿体发育在主断裂带的下盘，应力转移模拟的结果均显示的是15km深的成矿深度上库伦破裂应力应力变化情况，正值弧瓣位于地表断裂带的西侧与矿体产状相符。假设基底构造发生左行活动时得到的应力转移模拟图像显示的焦家断裂带东侧的大范围的库伦破裂应力增大的区域出现的原因不是焦家主断裂带的活动，而是基底构造活动的结果，该模拟的结果显示在焦家主断裂焦家-马塘段东侧约3～8km的范围内存在可能比主断裂带上更好的成矿远景区，但是这与区域上的地质勘探和钻孔数据不相符，故此排除了基底构造带发生左行的假设。

图9c和图9d显示了基底构造的正断或逆断活动对浅表构造应力转移模拟结果的影响，包含了前孙家、洼孙家等小型矿床在内的，焦家主断裂带以外的大范围空间内库伦破裂应力变化值都减小了，岩石更趋向于稳定，不发生破碎。基底构造的正断或逆断活动会遏制断裂带库伦破裂应力增大的趋势，但也不能说明基底构造活动没有垂直分量。基底构造在右行走滑的同时也有可能发生了逆断或正断的垂直方向位移，二者叠加导致的库伦破裂应力增大的区域可能与焦家断裂带内的矿床和矿化点有更好的对应，为此也需要计算基底构造并非单纯右行走滑，而同时具有垂直方向位移情况下的库伦破裂应力变化。

3 讨论

对于长寿断层，在其形成演化历史中可能存在多期构造活动，每次发生地震和破裂时，断裂带形态和其运动学形迹都会有所记录。使用构造应力转移模拟的方式来确定断裂在某一阶段引起的库伦破裂应力变化时，应该考虑现存形迹中哪些对应了该阶段的活动；当存在多期成矿事件时，应对不同期次的构造活动事件分别进行模拟计算，并将多期的结果进行叠加，这样才能反映矿产真实的发育保存情况。焦家断裂带是从中生代开始就存在的长寿断层，其形成年代几乎与成矿期同时，并且因为大规模的构造活动形成了菱形格状断裂带系统，焦家金矿田120Ma发生的金成矿作用导致成矿，其后焦家断裂带并没发生大的构造活动并因此改变形态(王中亮，2012)，我们认为现今的焦家断裂带形迹能够反映成矿期的构造活动。

对于基底构造我们无法同时野外实地调研查明其成矿期活动位移的大小，不能够确定其位移和断层片段长度是否也能适用经验公式(3)，一个可行的验证手段是查明前孙家、洼孙家附近的基底构造带片段的位移大小，重新拟合位移量与断层片段长度关系的经验公式。

焦家断裂带渗透性结构的研究显示焦家金矿田内矿床在10km以浅的金资源储量与其所在的库伦破裂应力增大的弧瓣区域内变化值的极值成正比(王偲瑞等，2016)。焦家金矿田内金矿床1000m以浅金金属量(Q)与库伦破裂应力(ΔCFS)之间的经验关系式如下：

Q=4.526×ΔCFS-83.27

(4)

其中，Q是金矿床的金金属储量，单位是吨；ΔCFS是库伦破裂应力变化的极值，单位是bar。经验公式的95%置信区间分别为：a∈(2.768，5.622)，b∈(-109.54，-53.28)；标准差为29.2，确定系数R2为0.8905，校正确定系数R2为0.8978。从拟合优度看，拟合结果有极大可靠性能反应真实的关系。据经验公式(4)，当库伦破裂应力增大弧瓣内的极大值小于18.39bar时，虽然在应力转移模拟的结果图像显示出正异常，但是其内不成矿，这导致了图7和图9中部分小型正值异常的弧瓣内没有对应矿床的产出。同时，也因为勘探和钻孔施工程度不同，我们也不能完全把握焦家断裂带内所有空间内的金资源埋藏情况，图9结果中应力增大弧瓣内的极大值大于18.39bar的未存在已知矿床的区域具有找矿潜力，可视为找矿勘查的靶区。

基于经验公式(4)，图9模拟结果中我们得到前孙家和洼孙家所在的库伦破裂应力变化值为正的弧瓣内应力变化的极值应为28bar和26bar。

我们改变基底构造位移的大小来查验当前孙家和洼孙家金矿床所在库伦破裂应力增大弧瓣内应力变化极值与经验公式相吻合时，基底构造带的位移情况。

当洼孙家所在库伦破裂应力增大的弧瓣内应力变化极值为26bar，前孙家所在库伦破裂应力增大的弧瓣内应力变化极值为28bar时，二者所对应的基底构造带片段长度分别为1.89km和2.74km，断层位移大小分别为0.74m和1.76m。并按照根据此得到的基底构造位移-断层片段长度拟合直线公式：

L=-1.528+1.2D

(5)

其中，L为基底构造带发生活动时的位移大小(单位m)，D为基底构造带长度(单位km)。

对于其他基底构造带片段使用该拟合直线公式计算位移大小，并最终获得与实际矿产地质相吻合的图像图10所示。基底构造的位移大小略大于同样长度浅表断裂的发生位移。前文中提及基底构造也可能发生的并非是单一右行走滑活动，存在垂直方向上的位移分量，从模拟结果上看，如果基底构造带活动垂向位移分量有水平分量一半以上的话，其总位移大小将大于浅表断层的两倍以上，这样的话在成矿深度上库伦破裂应力变化受基底构造的活动的影响将大于浅表构造，从而焦家金矿带内渗透率结构将以基底构造的空间形态为基准，与地质事实不符合。故我们认为如果基底构造存在垂直方向的位移，垂向位移分量也小于水平分量一半，即位移方向的侧伏角也应小于30°。

图10 吻合经验公式的构造应力转移模拟图像Fig.10 The imagine of stress transfer modeling matching with the empirical equation

在图10中焦家断裂带主断裂范围内及远离主断裂的东侧，已探明的矿床和矿化点均位于库伦破裂应力增大的弧瓣内，同时满足金资源储量和库伦破裂应力的变化值满足经验公式(3)。

根据经验公式(3)，只有在库伦破裂应力增值大于16bar的区域才有可能成矿。如前文所述，造成焦家金矿带库伦破裂应力增大的存在两方面因素，一方面是浅表断裂活动导致的应力转移，另一方面是基底构造带活动导致的应力转移。前孙家和洼孙家两个小型金矿床的存在和图10的模拟结果说明，焦家金矿带内单纯由浅表焦家断裂引起库伦破裂应力变化值不足以成矿的区域也有可能因为基底构造带构造的活动而成矿。那么该如何量化同时存在浅表断裂和基底构造带的区域库伦破裂应力变化中基底构造带的贡献呢？

对于同时存在浅表断裂和基底构造带活动的区域，其范围内某点的库伦破裂应力变化值可以表示为：

ΔCFS=ΔCFS浅表+ΔCFS基底

(6)

浅表断裂引起的库伦破裂应力变化值在确定了其空间形态、活动性质和位移大小时可以视作一个依存于空间的固定值Q。当区域内某处基底构造带活动导致的库伦破裂应力增大变化值和该值之和大于16bar时，该点就有可能成矿，即：

ΔCFS基底+Q>16bar

(7)

对于基底构造带，其埋深往往大于成矿深度，和浅表构造不一样在成矿深度处不是一个连续的活动面，从而导致在成矿深度上决定的不仅有基底构造带的空间展布、活动方向、位移大小，还有基底构造带埋深与成矿深度的间距。

图11显示了其他参数不变，右行1m的基底构造带，其埋深和应力转移模拟计算水平面间距分别为15km、10km、5km时的库伦破裂应力变化变化情况。可以明显看出当基底构造带埋深和计算深度间距增大时，基底构造活动引起的库伦破裂应力变化幅度减小；当基底构造带埋深和计算深度间距减小时，基底构造活动引起的库伦破裂应力变化幅度增大。这是因为库伦破裂应力变化不仅在水平面上，同时在剖面上也是以断层末端为中心的弧瓣图样(图11d)。弧瓣的曲线公式不明，但根据椭圆曲线一般规律，在计算平面深度H处红点的库伦破裂应力变化值应是与计算深度和基底构造带埋深间距x及该点到基底构造带水平投影的距离y的平方呈反比。

具体的库伦破裂应力变化值取决于基底构造带的位移大小、围岩的物理参数等。即：

ΔCFS基底=aΔCFSmax(M-b(x+y)2)

(8)

其中a，b是固定的系数，ΔCFSmax是在给定位移大小情况下基底构造活动能引起的库伦破裂应力变化的最大值，M是和岩石物理参数、区域应力场有关的系数。ΔCFS基底的正负值取决于基底构造运动的方向及计算点相对基底构造带所在的空间象限。同时，通过公式可知，当一点库伦破裂应力变化值增大时，其所在异常区域的面积会指数性倍增，从而导致了矿区范围比库伦破裂应力变化正异常的空间要小。在判断构造活动引起的渗透性空间变化时，比起库伦破裂应力变化的正值弧瓣的大小，变化值本身更能反应渗透性的变化。

库伦破裂应力转移模拟计算的高值区域反应了活动断层引起的次级破裂活动形成新构造的可能性，因此作为基准的构造应是在成矿期主活动断层。焦家断裂带在成矿期发生了构造活动并导致了库伦破裂应力在空间上特定的变化规律，在断层终端、产状变化处等特殊位置断层活动更容易受到阻滞，导致库伦破裂应力增大，岩石破裂形成次级高渗透性裂隙-网脉结构。东西向的基底构造带在这一过程中，在与NE向的焦家主断裂带交汇处形成了构造节点，二者的活动导致的应力转移效应叠加，在节点处库伦破裂应力增大幅度更高，形成了更高渗透性的区域，通过更大流量的成矿流体，从而发育了诸如焦家、望儿山、新城等大型-超大型金矿床；另一方面由于其基底构造带自身的走滑活动，在远离焦家主断裂，单纯浅表焦家主断裂成矿期活动不足使导致库伦破裂应力增大达到16bar的成矿阈值的区域内，叠加上基底构造带引起的库伦破裂应力增大，形成了高渗透性区域，发育前孙家、洼孙家等金矿化点，但是因为主断裂带活动在这些区域造成的库伦破裂应力变化不大，这些部位库伦破裂应力变化值的绝对值小于主断裂带，其成矿潜力和金资源储量相对主断裂带上的矿床较小，只能形成中-小型的金矿床。

在本次研究中，我们以流体通量为媒介研究了基底构造与地壳较浅部位金矿化的关系。应力转移模拟结果显示基底构造的成矿期走滑活动对十到上百千米为单位的断裂带中特定部位的金矿床定位有积极作用。但是基底构造的对断裂带范围内的库伦破裂应力变化影响力受其成矿深度和基底构造埋深限制，基底构造与主成矿断裂带的交汇处库伦破裂应力增大同时基底构造也能提供深源流体的上升通道，在这些构造节点处流体大量通过并能够在浅表成矿；焦家金矿带应力转移模拟的结果显示在焦家主断裂中段新城-东季一带，南段焦家-寺庄以南，北段小涝洼以北，深部仍有较大潜力。

图11 基底构造带活动在不同深度和剖面上引起的库伦破裂应力变化(a-c)分别为对应深度平面示意图；(d)为剖面上示意图并标出了(a、b、c)所在深度Fig.11 The change of CFS caused by basement structure movement in different calculation depth and in profile (a-c) show the corresponding depth plan schematic diagram respectively; (d) the schematic diagram on the section where (a), (b) and (c) are marked at their depths

单纯的基底构造带活动形成的库伦破裂应力增大的区域在没有浅表大型的断裂构造作为流体向上运移的二级通道和容矿构造时，成矿潜力明显受到限制。基底构造带对区域上库伦破裂应力变化影响的程度和基底构造带埋深与成矿深度垂直距离成反比，当间距超过10km时，基底构造在成矿深度水平面上造成的库伦破裂应力变化就很难被识别出来。焦家金矿带成矿深度为15km的，距离基底构造带顶部20km深度的间距为5km，在成矿深度上基底构造导致的库伦破裂应力变化仍不及在浅表0～20km的焦家主断层。但在望儿山支断裂东侧38°25′06″N、38°24′30″N、38°23°50″N，焦家主断裂西侧38°24′58″N、38°23′50″N、38°22°43″N三条近EW向基底构造带所在的EW向廊带上有可能存在中-小型金矿床(点)，模拟结果图像显示，120°34′06″E的小罗山、许家村附近，存在两个库伦破裂应力增大极值大于18.39bar的找矿靶区，对应的增大值极值分别为20bar和19bar。根据经验公式(4)，这两处可能分别发育有资源量7吨和3吨左右的金矿床。这两处虽然在远离焦家主断裂带的花岗岩中，但有研究指出均发育有少量石英脉，区域矿产评估中这两处位于B、C级靶区范围内，与应力转移模拟的结果相吻合(倪振平等，2013；王海芹等，2018)。

通过本文的研究，可以认为基底构造的空间形态也能被视作区域成矿潜力评估的要素，对于焦家金矿带，EW向基底构造带与浅表NE-NNE向断层的交汇部位是重点靶区，且基底构造带埋深与成矿深度的间距越小，发育金矿床的概率和规模越大。对于世界范围内其他受断层构造控制的热液金矿区(带)，如果在浅表的控矿断裂带深部隐伏有基底构造带，同样可通过航磁、地球物理等手段获取的基底构造带的展布，查明浅表断层与基底构造带相交汇处的空间位置，这些构造节点由于库伦破裂应力变化值的叠加更容易形成大型-超大型的矿床。基底构造带埋深与成矿深度的间距越小，该成矿带内离主控矿断裂带较远的区域也越容易发育因基底构造带活动引起的库伦破裂应力变化形成的中-小型金矿床(点)。

4 结论

焦家断裂带在成矿期发生了脆性破裂，导致区域库伦破裂应力的异常变化；在库伦破裂应力增大部位发育高渗透性次级断裂，控制了金矿床(点)的产出。基底构造带的再活动会引起区域库伦破裂应力的变化，从而改变局部地段的渗透性结构和成矿能力：基底构造带和浅表断层运动方向指向不同一象限时，基底构造带和浅表断层的交汇部位库伦应力变化值相对增大、有利于金等成矿物质的大量聚集。深部隐伏的近东西向基底构造带成矿期发生右行活动并在其与浅表NE-NNE向断裂带交汇部位形成构造节点，控制了大型-超大型的焦家、寺庄和新城金矿床的产出。基底构造带的再活动导致在焦家主断裂带下盘3～5km形成高渗透性区域，控制了前孙家、洼孙家等中-小型金矿床和矿点的产出。

基底构造带的空间形态及其埋深与成矿深度的差值可以作为区域成矿潜力评估的重要指标。对于焦家金矿带，望儿山支断裂东侧38°25′06″N、38°24′30″N、38°23°50″N，焦家主断裂西侧38°24′58″N、38°23′50″N、38°22°43″N三条近EW向基底构造带所在的EW向廊带上与焦家主断裂交汇处发育了焦家、新城、望儿山等大型-超大型金矿床；在远离主断裂带的区域的小罗山、许家村附近，可能分别发育有金资源量7吨和3吨左右的矿床。

致谢研究工作得到中国地质大学(北京)邓军教授的指导；野外工作得到了山东黄金矿业股份有限公司焦家金矿相关工作人员与中国地质大学(北京)魏瑜吉博士、汪浩硕士的支持和帮助；与中国地质大学(北京)王中亮讲师、张良博士后就文章内容进行了讨论和交流；数值模拟使用了美国地质调查局免费公开的COULOMB 3.3软件；两位审稿人为本文提供了宝贵的修改意见；在此一并致以诚挚的感谢！