胶东地区控矿剪切带脆性变形时代的Ar-Ar年代学及其对成矿的制约*

2021-12-29程南南石梦岩侯泉林潘结南何苗闫方超

岩石学报 2021年12期

程南南石梦岩侯泉林潘结南何苗闫方超

1. 河南理工大学资源环境学院，焦作 4540032. 自然资源部深地动力学重点实验室，中国地质科学院地质研究所，北京 1000373. 中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 100049

在金矿成矿系统研究中，构造作用一直被认为是重要的控制因素，对构造与成矿关系的理解是揭示金矿形成机制的核心之一，也是找矿的关键所在。作为一种重要的构造变形方式，剪切带广泛发育于各类构造环境中。剪切带通常为区域构造薄弱带，其内岩浆活动、变质作用及流体活动相对集中，常作为含矿热液运移的主要通道。剪切带不仅能为流体的迁移提供有利的空间和通道(导矿构造)，还能驱使成矿物质活化迁移，在有利部位(容矿构造)富集成矿，具有非常好的成矿前景(Spencer and Welty，1986；Robert and Kelly，1987；邓军等，1998；张连昌等，1999；刘忠明，2001；路彦明等，2008；刘晶晶等，2013；刘俊来，2017)。世界上许多金矿直接产在剪切带中(如加拿大Val-d’Or矿区，Boullier and Robert，1992；津巴布韦Renco矿区，Kolb，2008)，或明显地受到与剪切带相关的次级构造的控制(如澳大利亚Darlot矿区，Kenworthy and Hagemann，2007；中国胶东玲珑矿区，程南南等，2018)。这种成因机制与控矿因素都与剪切带密切相关的金矿，称为剪切带型金矿。深入研究剪切带与金矿的成因关系，尤其是精确厘定控矿剪切带的活动时代，可为探讨剪切带型金矿成因提供关键的时限约束，并且对矿床成矿模式的建立具有至关重要的意义。

作为中国典型的剪切带型金矿产地，胶东地区已发现金矿床150余处，探明的黄金资源储量超过4000t，约占全国的1/3，是我国最重要的金矿集区(杨立强等，2014)。对区内金矿床进行的大量矿石矿物定年工作揭示其成矿时代主要集中在120±10Ma(张连昌等，2002；Lietal.，2003；李厚民等，2003；胡芳芳等，2006；薛建玲等，2019；Saietal.，2020)，对应于中国东部构造体制转折、岩石圈大规模减薄、克拉通破坏的高峰，成矿作用处于同一构造-岩浆-流体-成矿系统(朱日祥等，2015)。尽管前人对胶东金矿进行了大量矿床地质、成矿时代、成矿流体与成矿物质来源等方面的研究工作，也取得了丰硕成果，但对于剪切带活动如何精细控制金矿的形成过程，尤其是控矿剪切带活动时代与成矿时代的关系研究，尚显薄弱。而对金矿区详细的构造解析、矿脉内部结构以及流体包裹体和数值模拟研究表明，剪切带中脆性变形活动对金矿体的形成具有直接影响(李晓峰等，2007；Wenetal.，2015；卫清等，2015；程南南等，2018；Chengetal., 2019)。因此精确厘定胶东地区控矿剪切带的脆性变形时代，对于深入理解剪切带型金矿的成矿过程和成矿机理具有重要意义。

近年来，部分学者对胶东地区控矿剪切带的韧性变形时代进行了40Ar-39Ar定年研究(图1)，结果表明其时代主要集中在133.9±1.5Ma～123.2±1.5Ma(张宏远等，2006；Charlesetal.，2013；Nietal.，2016)。Charlesetal.(2013)对招平剪切带南段的脆性变形时代也进行了研究，发现其时代为128.2±1.4Ma～127.7±1.3Ma。尽管这一结果初步显示剪切带脆性变形与成矿活动密切相关，但因该采样点与相关金矿床相距甚远，且研究结果仅针对招平剪切带南段，在胶东地区尚缺乏对金矿区控矿剪切带脆性变形时代的系统研究。为了深入理解剪切带与金矿床的成因关系，本文在前人研究的基础上，选择胶东地区焦家、玲珑、邓格庄、乳山这四个金矿，对矿区内控矿剪切带中断层泥进行白云母40Ar-39Ar定年研究，通过系统对比胶东各矿区控矿剪切带变形时代、岩体侵位时代和成矿时代，并结合相关剪切带活动特征和金矿体产出特征，对剪切带活动与金矿成因关系进行了深入探讨，为进一步揭示胶东金矿的成矿机理提供新的约束。

图1 胶东地区地质简图(据杨立强等，2014)图中黑框内红色字体：剪切带韧性变形时代；蓝色字体：剪切带脆性变形时代. 数据来源：焦家和招平剪切带据Charles et al.，2013；五莲剪切带据Ni et al.，2016；牟平-乳山和海阳-石岛剪切带据张宏远等，2006Fig.1 Geological map of Jiaodong Peninsula (after Yang et al.，2014)Red words in the black box: ductile deformation age of shear zones; blue words: brittle deformation age of shear zones. Ar-Ar data source: Jiaojia and Zhaopign shear zones from Charles et al., 2013; Wulian shear zone from Ni et al., 2016; Muping-Rushan and Haiyang-Shidao shear zones from Zhang et al., 2006

1 地质背景

1.1 区域地质特征

胶东地区在大地构造位置上处于华北克拉通东南缘、郯庐断裂带以东、太平洋板块西部、苏鲁超高压变质带北部区域(图1)，主要包括北部的胶北隆起、中部的胶莱盆地和东部的苏鲁高压-超高压变质带(Wenetal.，2015；朱日祥等，2015)。其中，胶北隆起主要出露前寒武纪基底岩石和大量中生代侵入岩，赋存了胶东地区90%以上的金矿床。前寒武纪基底包括太古界胶东群变质火山沉积岩和英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)片麻岩，下元古界荆山群、粉子山群和芝罘群中高级变质岩，以及上元古界蓬莱群沉积岩(杨忠芳等，1998)；侵入岩则为大面积出露的中生代玲珑花岗质岩体、郭家岭花岗质岩体(关康等，1998；Lietal.，2003；胡芳芳等，2007；林博磊和李碧乐，2013；李洪奎等，2017)。在金矿区还发育大量白垩纪中-基性脉岩(煌斑岩、辉绿岩、细晶闪长岩、闪长玢岩等)(胡芳芳，2006；Caietal.，2013；)。胶莱盆地主要发育中生代火山岩，包括青山组和王氏组中酸性火山岩-火山碎屑岩(杨忠芳等，1998)。苏鲁高压-超高压变质带以新元古代花岗片麻岩和中生代花岗岩(昆嵛山、三佛山、伟德山和崂山岩体等)为主(郭敬辉等，2005；胡芳芳等，2007；Gossetal.，2010；于学峰等，2012)，还发育大量榴辉岩包体、斜长角闪岩和少量超基性岩(许志琴等，2003)。

图2 胶东地区控矿剪切带显微变形特征(正交偏光下)(a、b)石英颗粒边界迁移重结晶；(c)钾长石边部蠕英结构；(d、e)石英亚颗粒旋转重结晶；(f、g)斜长石机械双晶及晶纹弯折；(h)石英波状消光和碎裂结构；(i)斜长石晶内裂隙；(a、d、f)焦家剪切带；(b、e、g、h)招平剪切带：(c、i)牟乳剪切带. Kfs-钾长石；Pl-斜长石；Qtz-石英；Ser-绢云母Fig.2 Micro-structural deformation characteristics of ore-controlling shear zones in Jiaodong Peninsula (under cross-polarized light)(a, b) grain boundary migration recrystallization in quartz; (c) myrmekitic texture in K-feldspar; (d, e) subgrain rotation recrystallization in quartz; (f, g) deformation twins and bending in Plagioclase; (h) wave extinction and cataclastic texture in quartz; (i) intracrystalline fractures in plagioclase; (a, d, f) Jiaojia shear zone; (b, e, g, h) Zhaoping shear zone; (c, i) Muru shear zone. Kfs-K-feldspar; Pl-plagioclase; Qtz-quartz; Ser-sericite

1.2 控矿剪切带特征

胶东地区断裂构造发育，主要包括EW、NE-NNE、NW-NNW向构造系统。其中NE-NNE向构造是区内最主要的控矿构造，前人研究多认为其为郯庐断裂带的次级断裂，与中生代古太平洋Izanaji板块的俯冲、回转和后撤有关(Zhuetal.，2010；杨立强等，2014；朱日祥等，2015)。NE-NNE向构造以约35km的间隔彼此平行分布于胶东半岛，自西向东分别是三山岛、焦家、招平、栖霞、桃村、牟平-即墨、五莲-青岛-烟台、海阳-青岛、牟平-乳山(简称牟乳)、威海、荣成和海阳-石岛等剪切带(图1)，胶东地区几乎所有的金矿床都集中在这些剪切带上。已有的研究表明，这些剪切带主要活动于晚侏罗世-早白垩世，成矿前为左行走滑挤压剪切，成矿期转换为右行走滑拉伸，与区域分布的岩浆岩一起组成变质核杂岩构造体系(张宏远等，2006；林少泽等，2013；杨立强等，2014；吕古贤等，2016；夏增明等，2016；倪金龙等，2019)。

胶东地区控矿剪切带总体走向NE-NNE，呈弧形弯曲延伸，由北向南延伸数百千米，局部向E或向W偏转；倾向NW或SE，倾角一般30°～50°，接近地表倾角变陡(～80°)，呈现出“上陡下缓”的铲式特征。剪切带内普遍发育S-C组构、不对称旋转碎斑、矿物拉伸线理、剪切条带、多米诺构造、擦痕、阶步等构造现象，韧性和脆性变形特征共同指示了NW-SE向的伸展活动(林少泽等，2013；吕古贤等，2016；夏增明等，2016；Chengetal.，2019)。剪切带糜棱岩中高温变形和低温变形组构出现叠加特征(图2)。其中，高温变形(500～600℃)表现为石英发育颗粒边界迁移重结晶(图2a, b)，钾长石边部出现蠕英结构(图2c)；中温变形(400～500℃)表现为石英亚颗粒旋转重结晶(图2d, e)，斜长石发育机械双晶并出现晶纹弯折(图2f, g)；低温变形(<400℃)表现为石英波状消光，普遍发育晶内裂隙及碎裂结构(图2h, i)。对糜棱岩中石英进行的EBSD组构分析也显示滑移系叠加现象(李瑞红等，2014；Chengetal.，2019)。这些特征显示，胶东地区控矿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℃)，之后逐渐被抬升剥露到达地表浅层。

图3 胶东蚀变岩型金矿矿体分布剖面图(a)焦家金矿；(b)三山岛金矿Fig.3 Profiles of orebody distribution in Jiaodong Peninsula(a) Jiaojia gold deposit; (b) Sanshandao gold deposit

图4 胶东蚀变岩型金矿手标本和反射光照片(a)角砾状矿体；(b)条带状矿体；(c)浸染状矿体；(d)碎裂状黄铁矿和裂隙金；(e)黄铁矿中包裹金；(f)方铅矿内包裹金；(a、b、d、e)三山岛金矿；(c、f)焦家金矿. Au-金矿物；Ccp-黄铜矿；Gn-方铅矿；Py-黄铁矿；Sp-闪锌矿Fig.4 Photos in hand specimen and reflected light of altered rock type gold deposits, Jiaodong Peninsula(a) breccia orebody; (b) banded orebody; (c) disseminated orebody; (d) cataclastic pyrite and fissure-filling gold; (e) gold inclusion in pyrite; (f) gold inclusion in sphalerite; (a, b, d, e) Sanshandao gold deposit; (c, f) Jiaojia gold deposit. Au-gold grains; Ccp-chalcopyrite; Gn-galena; Py-pyrite; Sp-sphalerite

1.3 矿床地质特征

胶东地区自西向东有三个成矿带，分别为招远-莱州成矿带、蓬莱-栖霞成矿带和牟平-乳山成矿带，其间多以侏罗纪-白垩纪火山-沉积盆地相隔。胶东金矿矿化类型有蚀变岩型、石英脉型、蚀变砾岩型和多金属硫化物型，其中以前两种最为重要(范宏瑞等，2005；杨立强等，2014)。

1.3.1 蚀变岩型金矿床

蚀变岩型金矿主要分布在三山岛、焦家、新城、大尹格庄等矿区(图1)，矿体分布和形态都严格受到剪切带的控制。平面上，剪切带沿走向常呈舒缓波状展布，矿体主要赋存在剪切带抑制性转弯部位以及断裂交叉部位；剖面上，剪切带常表现出上陡下缓的“铲式”特点，沿倾向常出现陡缓相间的变化规律，矿体主要赋存在倾角变化的平缓部位以及陡-缓转折部位(程南南等，2018)。在赋存蚀变岩型矿体的剪切带内，均发育一条较平直光滑的主剪切面，矿体主要产于主剪切面的下盘(图3)。从主剪切面向下盘外侧，蚀变和变形具有较好的分带现象，依次为主矿体带、黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗岩带、钾化花岗岩带。在蚀变带边部常发育石英脉型矿体(图3)，对这些脉体和主剪切带的产状分析发现，脉体主要属于R、T和R′破裂，为张性、张剪性破裂(程南南等，2018)。蚀变岩型矿体多以角砾状(图4a)或浸染状(图4c)矿化为特征，部分可见条带状或揉皱状构造(图4b)。矿石矿物中黄铁矿是最主要的载金矿物，普遍发生强烈碎裂岩化(图4d)，以半自形或他形分布于蚀变岩裂隙中，部分呈微细浸染状与黄铜矿、金矿物零星分布于方铅矿内部(图4f)。金矿物主要以单颗粒形式赋存于黄铁矿内部或晶间，具有明显的金黄色反射色、高反射率、均质性和低硬度等特征(图4d-f)。金矿物赋存状态有包裹金和裂隙金两种，包裹金的金矿物呈椭圆状或不规则粒状被包裹于黄铁矿或闪锌矿内部(图4e, f)，部分金颗粒边界平直，可能为黄铁矿内部早期裂隙愈合位置(图4e)；裂隙金的金矿物以他形粒状赋存于黄铁矿裂隙处(图4d)。

图5 胶东石英脉型金矿床地质简图(a)玲珑金矿(据Yang et al.，2014)；(b)邓格庄金矿(据Cheng et al.，2019)；(c)乳山金矿(据Cheng et al.，2019)Fig.5 Geological sketch maps of quartz vein type gold deposits in Jiaodong Peninsula(a) Linglong gold deposit (after Yang et al., 2014); (b) Denggezhuang gold deposit (after Cheng et al., 2019); (c) Rushan gold deposit (after Cheng et al., 2019)

图6 胶东石英脉型金矿内部结构(a-c)石英脉中破裂-愈合构造；(d、e)石英纤维垂直脉壁或大角度相交；(f)脉体内部穿插多期细脉；(g)自形-半自形黄铁矿；(h)黄铁矿中包裹金；(i)黄铁矿中裂隙金.(a、d)乳山金矿；(b、e、h)邓格庄金矿；(c、f、i)英格庄金矿；(g)玲珑金矿Fig.6 Internal micro-textures of quartz vein type gold deposits in Jiaodong Peninsula(a-c) crack-seal structure in quartz veins; (d, e) quartz fibers intersecting perpendicular to the vein wall or at large angles; (f) veins interspersed with multiphase veinlets; (g) idiomorphic-hypidiomorphic pyrite; (h) gold inclusion in pyrite; (i) fissure-filling gold in pyrite. (a, d) Rushan gold deposit; (b, e, h) Denggezhuang gold deposit; (c, f, i) Yinggezhuang gold deposit; (g) Linglong gold deposit

1.3.2 石英脉型金矿床

石英脉型金矿主要分布在玲珑、台上、乳山、邓格庄、英格庄等矿区(图1)。金矿脉主要产于脆-韧性剪切带的次级破裂中，呈似透镜状、豆荚状成群产出；规模大小不等，多呈雁行排列；形态简单，多数呈单脉产出，倾角一般较陡(图5)。对这些脉体和主剪切带的产状分析发现，脉体主要属于R、T和R′破裂，为张性、张剪性破裂(程南南等，2018；Chengetal.， 2019)。石英脉中常见破裂-愈合构造，表现为石英与硫化物呈互层状或条带状产出，代表周期性流体脉动事件(图6a-c)；显微结构显示石英纤维多与脉壁垂直或大角度(60°～70°)相交，暗示脉体形成于张性或张剪性环境(图6d, e)；同时脉体内部穿插多期细脉，并伴随强烈碎裂岩化，说明脉体形成过程中经历了多期流体-构造事件(图6f)。矿体多以致密块状、条带状构造为主，矿石矿物中黄铁矿是主要的载金矿物，通常呈自形或半自形碎裂状沿石英裂隙分布(图6g-i)。金矿物数量及反射色和反射率明显低于蚀变岩型金矿，赋存状态以包裹金和裂隙金为主(图6h, i)。

表1 胶东各金矿区剪切带断层泥中白云母40Ar/39Ar阶段升温测年数据

续表1

2 白云母40Ar-39Ar年代学研究

2.1 样品测试方法

本文用于40Ar-39Ar定年的白云母样品主要采自胶东金矿区井下露头处的断层泥中(采样位置见图1、图3和图5)。其中，样品0813采自焦家矿区焦家剪切带(采样位置见图3a)，样品0910采自玲珑矿区玲珑剪切带(招平剪切带的分支，采样位置见图5a)，样品1000和1005采自邓格庄矿区牟乳剪切带(采样位置见图5b)，样品1015采自乳山矿区牟乳剪切带(采样位置见图5c)。采集的样品经破碎、水漂、过筛、磁选、比重液分选等步骤分选出白云母样品，最后在双目镜下手工挑选。40Ar-39Ar定年工作在中国地质科学院地质研究所Ar-Ar法定年实验室进行。选纯的白云母(纯度>99%)用超声波清洗。清洗后的样品被封进石英瓶中送核反应堆接受中子照射。照射工作在中国原子能科学研究院的“游泳池堆”中进行，使用B4孔道，中子流密度约为2.65×1013n·cm-2S-1。照射总时间为1440min，积分中子通量为2.29×1018n·cm-2；同期接受中子照射的还有用做监控样的标准样：ZBH-25黑云母标样，其标准年龄为132.7±1.2Ma，K含量为7.6%。

图7 胶东各金矿区剪切带断层泥中白云母40Ar/39Ar坪年龄图和反等时线年龄图(a、b)焦家金矿区；(c、d)玲珑金矿区；(e-h)邓格庄金矿区；(i、j)乳山金矿区Fig.7 40Ar/39Ar age spectrum and inverse isochron for muscovite from fault gouge of shear zones in typical gold deposits, Jiaodong Peninsula(a, b) Jiaojia gold deposit; (c, d) Linglong gold deposit; (e-h) Denggezhuang gold deposit; (i, j) Rushan gold deposit

样品的阶段升温加热使用石墨炉，每一个阶段加热10min，净化20min。质谱分析是在多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行的，每个峰值均采集20组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的K2SO4和CaF2来获得，其值为：(36Ar/37Aro)Ca=0.0002398，(40Ar/39Ar)K=0.004782，(39Ar/37Aro)Ca=0.000806。37Ar经过放射性衰变校正；40K衰变常数λ=5.543×10-10y-1；用ArArCALC程序计算坪年龄及正、反等时线；坪年龄误差以2(给出。详细实验流程见文献(陈文等，2006；张彦等，2006)。

2.2 测试结果

胶东地区控矿剪切带断层泥中的5个白云母升温阶段测年数据见表1，相应的坪年龄谱和反等时线年龄谱见图7。在500～1400℃温度范围内，对各白云母样品进行不同阶段的释热分析。其中，焦家剪切带焦家矿区的白云母样品在600～1400℃获得坪年龄为110.30±1.50Ma(MSWD=22.5)(图7a)，对应的39Ar释放量为83.53%。相应的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线年龄为111.22±3.22Ma(MSWD=25.86)(图7b)，40Ar/36Ar初始值为265.3±95.9。招平剪切带玲珑矿区的白云母样品在600～1200℃获得坪年龄为122.82±1.74Ma(MSWD=46.23)(图7c)，对应的39Ar释放量为95.67%。相应的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线年龄为120.64±2.53Ma(MSWD=29.16)(图7d)，40Ar/36Ar初始值为419.6±114.4。牟乳剪切带邓格庄矿区两个白云母样品分别在550～1400℃和500～1400℃获得坪年龄为115.81±1.35Ma(MSWD=5.70)和116.99±1.24Ma(MSWD=0.55)(图7e, g)，对应的39Ar释放量分别为77.63%和39.19%。相应的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线年龄分别为115.63±3.05Ma(MSWD=6.48)和116.64±2.47Ma(MSWD=0.66)(图7f, h)，40Ar/36Ar初始值分别为302.0±101.8和300.3±29.5。牟乳剪切带乳山矿区的白云母样品在520～1400℃获得坪年龄为119.62±1.20Ma(MSWD=1.82)(图7i)，对应的39Ar释放量为63.36%。相应的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线年龄为119.69±1.34Ma(MSWD=2.10)(图7j)，40Ar/36Ar初始值为291.8±27.8。

3 讨论

3.1 白云母年龄可靠性

断层泥中自生黏土矿物(如白云母、伊利石等)的K-Ar或40Ar-39Ar定年是测定剪切带脆性活动时代的常用方法(Hainesetal.，2016；Tanner and Brandes，2019)。本文主要采用白云母40Ar-39Ar法进行剪切带脆性变形时代的测定。测试结果(图7)显示，胶东各金矿区断层泥中40Ar/39Ar坪年龄和39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等时线年龄在误差范围内基本一致，由反等时线获得的这些白云母样品的40Ar/36Ar初始值与现代大气氩同位素比值(298.56±0.31；Leeetal.，2006)在误差范围内一致，表明白云母形成时没有捕获过剩氩。因此，5个白云母样品的坪年龄可以代表控矿剪切带的脆性变形时代。

值得注意的是，胶东地区控矿剪切带大都经历了从高温(500～600℃)到中温(400～500℃)再到低温(<400℃)的递进变形过程(图2)，而白云母40Ar-39Ar体系的封闭温度为350±50℃(向必伟等，2007)，因此样品中的白云母在剪切带变形过程中必然经历了同位素的重置，用这类白云母测得的年龄能够反映其脆性变形时代。此外，在胶东蚀变岩型金矿区，如焦家金矿，控矿剪切带的脆性活动时代是110.3±1.5Ma，明显晚于脉型金矿区(玲珑、邓格庄和乳山金矿区)的脆性活动时代(128.2±1.4Ma～115.8±1.4Ma)(图7)。尽管前人研究指出胶东地区成矿作用近于同时形成(120±10Ma；范宏瑞等，2005)，且脉型和蚀变岩型矿化具有统一的成矿机理(Chengetal., 2019)，但其详细成矿过程仍有区别，这可能是导致二者脆性变形时代存在差别的主要原因。在蚀变岩型金矿区，矿体位于主剪切带中，由于遭受强烈的碎裂岩化和流体活动，晚期叠加的多期脆性变形造成白云母早期同位素体系发生改变，可能记录最晚一期的剪切活动。而脉型矿化中金矿脉主要位于次级破裂处，脉体中破裂发育稀疏，愈合后不易遭受后期叠加改造，因此白云母同位素体系没有受到较大程度干扰，主要记录了韧性或脆-韧性变形期间的剪切活动。

图8 胶东金矿区岩体-构造-成矿时代统计

3.2 剪切带变形时代与成岩-成矿时代对比

3.2.1 焦家金矿区

焦家金矿产于玲珑岩体与太古界胶东群角闪岩接触部位的焦家剪切带中，其北部紧邻郭家岭岩体。玲珑岩体主要形成于160～142Ma(胡芳芳等，2007；于学峰等，2012；林博磊和李碧乐，2013)，在130～124Ma期间被郭家岭岩体侵入(关康等，1998；Lietal.，2003；胡芳芳等，2007；李洪奎等，2017)。研究者对金矿体开展了精细的定年工作，得到的成矿时代主要为120.5～119.2Ma(Lietal.，2003)。对焦家剪切带进行的构造年代学研究发现，剪切带韧性变形时代为124.1±1.8Ma～123.2±1.5Ma(Charlesetal.，2013)。本文对焦家矿区断层泥进行的40Ar-39Ar定年得到的控矿剪切带脆性变形时代为110.3±1.50Ma。综合这些岩体-构造-成矿时代数据(图8a)可以看出，焦家金矿形成前经历了多期岩体侵位事件。其中成矿时代与玲珑岩体侵位时代相差较远，而与郭家岭岩体侵位时间相近。根据这些年龄特征，并结合金矿的成矿深度与花岗岩的就位深度，宋明春等(2010，2014)认为尽管焦家金矿直接产于玲珑岩体中，但成矿流体活动与之没有必然联系。而稳定同位素研究表明，矿石、蚀变矿物和黄铁矿的Sr和S同位素值与玲珑岩体和郭家岭岩体均有较大范围重叠，表明金矿与赋矿围岩具有继承关系，成矿物质来源可能具有多源性(范宏瑞等，2005；胡芳芳，2006；杨立强等，2014)。同时，对比焦家矿区成矿时代与剪切带变形时代可以看出，剪切带脆性变形时代(110.3±1.50Ma)明显晚于韧性变形时代(124.1±1.8Ma～123.2±1.5Ma)和金矿成矿时代(120.5～119.2Ma)，可能代表了成矿期后强烈的构造叠加。结合控矿剪切带活动特征(图2)以及流体包裹体和数值模拟计算，本文认为剪切带早期的韧性变形可能为成矿物质与成矿流体提供了有利的运移通道，而在晚期逐渐抬升到地壳浅部过程中，强烈脆性变形所产生的脆性破裂在断层阀行为控制下会发生周期性破裂愈合，期间流体压力突然降低从而造成流体闪蒸和金的沉淀(Sibsonetal.，1988；张祖青等，2007；Weatherley and Henley，2013；Wenetal.，2015；程南南等，2018；Chengetal.，2019)。剪切带从韧性区抬升到脆-韧性区时，由于应变速率加快，脆性破裂发育并经过多期破裂-愈合-充填过程，形成石英脉型矿化；而到地壳浅部后岩石发生强烈碎裂化，同时流体与围岩发生强烈水岩反应，最终导致焦家金矿区蚀变岩型矿化的形成。而随着剪切带的隆升剥蚀，晚期叠加多期次的脆性变形，脉型与蚀变岩型矿化出现在同一构造部位，并导致白云母体系发生改变，最终记录了最晚一期的脆性变形活动。

3.2.2 玲珑金矿区

玲珑金矿主要赋存于玲珑岩体中(图5a)，成矿作用受控于招平剪切带。Yang and Zhou(2001)对金矿体中的黄铁矿进行Rb-Sr测年得到的成矿年龄为123.0±4.2Ma～122.7±3.3Ma。对招平剪切带糜棱岩中变形角闪石、黑云母和白云母以及断层面自生白云母进行的构造年代学研究发现，剪切带韧性和脆性变形时代分别为134±1.5Ma和128.2±1.4Ma～127.7±1.3Ma(Charlesetal.，2013)。而本文研究得到的该矿区控矿剪切带脆性变形时代为122.8±1.7Ma，稍晚于上述研究的脆性变形时代。综合这些岩体-构造-成矿时代数据(图8b)可以看出，玲珑金矿在成矿前及成矿期经历了多期岩体侵位事件。金矿床稳定同位素研究显示载金黄铁矿的S同位素值与玲珑岩体、郭家岭岩体及前寒武纪变质岩石均有较大范围重叠，表明成矿物质具有多源性(侯明兰等，2006；杨立强等，2014)。此外，玲珑金矿床在时空上与区域分布的中-基性脉岩(122～119Ma和110～102Ma)表现出密切的联系(图5a)，这些脉岩可提供部分成矿物质(Yang and Zhou，2001；Caietal.，2013；杨立强等，2014；Wenetal.，2015)。同时招平剪切带的脆性活动时代(128.2±1.4Ma～122.8±1.7Ma)要稍晚于韧性变形时代(134±1.5Ma)，并与成矿时代(123.0±4.2～122.7±3.3Ma)存在大范围重叠。结合该剪切带微观变形特征(图2)、玲珑矿区流体包裹体温压数据(Wenetal.，2015)以及断层双层结构模型(Sibson，1977)，本文认为玲珑金矿区的成矿作用主要形成于剪切带脆-韧性变形过程中，在该构造层次，由于应变速率较快，岩石易发生脆性破裂从而导致流体沸腾和金矿脉的形成。

3.2.3 邓格庄金矿区

邓格庄金矿主要产于昆嵛山岩体与前寒武纪变质岩石接触部位的剪切带附近(图5b)。昆嵛山岩体主要形成于161±3Ma～142±3Ma(郭敬辉等，2005；胡芳芳等，2007；于学峰等，2012)，在118±1Ma～113±2Ma期间被三佛山岩体侵入(郭敬辉等，2005；Gossetal.，2010)。前人对金矿体进行了锆石U-Pb和钾长石40Ar-39Ar定年，认为邓格庄金矿主要形成于123±0.5Ma～120±3.6Ma(胡芳芳，2006；薛建玲等，2019)。对于该矿区主要控矿剪切带的归属问题，目前尚存争议: 张宏远等(2006)称之为牟平剪切带; 而杨立强等(2014)将其划为海阳-青岛剪切带(图1); Chengetal.(2019)认为其属于牟乳剪切带的一部分。本文根据邓格庄金矿所在牟平-乳山成矿带的区域地质背景(范宏瑞等，2005；李旭芬等，2010)，主要采用第三种观点，即邓格庄金矿的主要控矿剪切带为牟乳剪切带，其韧性活动时代为122.8±0.3Ma(张宏远等，2006)。本文研究得到的该矿区控矿剪切带脆性变形时代为116.9±1.2Ma～115.8±1.4Ma。以上这些岩体-构造-成矿时代数据(图8c)显示，邓格庄金矿成矿作用前后经历多期岩体侵位事件。其中昆嵛山岩体的侵位时代(161±3Ma～142±3Ma)与成矿时代(123±0.5Ma～120±3.6Ma)相差较大，尽管同位素证据表明其与金矿体具有一定的同源性，但由于二者形成时代相差较大(～40Myr)，成矿物质直接从昆嵛山岩体中萃取而来的可能性不大；同时流体包裹体及C-H-O-S同位素研究也表明，邓格庄金矿的形成与白垩纪的岩浆活动(三佛山岩体和中-基性脉岩)直接相关(薛建玲等，2018，2019)。对比成矿时代与控矿剪切带变形时代可以看出，剪切带脆性变形时代(116.9±1.2Ma～115.8±1.4Ma)稍晚于韧性变形时代(122.8±0.3Ma)，二者在误差范围内均与成矿时代(123±0.5Ma～120±3.6Ma)存在重叠，揭示了剪切带发育过程中的韧性和脆性变形都对成矿起到重要的控制作用。结合该剪切带微观变形特征(图2)及矿体产出特征(图5和图6)，本文认为剪切带脆-韧性变形过程中形成的大规模脆性变形是成矿作用发生的关键因素。

图9 胶东地区剪切带活动对成矿的控制机理(a)韧性区脉型金矿；(b)脆-韧性区脉型金矿和脆性区蚀变岩型金矿Fig.9 Controlling mechanism of shear zone activity on gold mineralization in Jiaodong Peninsula(a) vein type gold deposits in ductile deformation region; (b) vein type gold deposits in brittle-ductile deformation region and altered rock type gold deposits in brittle deformation region

3.2.4 乳山金矿区

乳山金矿主要产于昆嵛山岩体中(图5c)，前人对乳山金矿进行了锆石U-Pb、绢云母40Ar-39Ar和绢云母Rb-Sr等多种方法的年代学研究，得到乳山金矿的成矿时代为129Ma～117±3Ma(胡芳芳等，2004，2006；胡芳芳，2006；Saietal.，2020)。控矿剪切带——牟乳剪切带的韧性活动时代为122.8±0.3Ma(张宏远等，2006)。本文研究得到的该矿区控矿剪切带脆性变形时代为119.6±1.2Ma。综合这些岩体-构造-成矿时代数据(图8d)可以看出，乳山金矿在成矿作用前后同样发生多期岩体侵位事件。矿床Pb同位素和稀土元素研究显示，乳山金矿的成矿物质主要来源于前寒武纪变质基底岩石和昆嵛山花岗岩，而S同位素结果显示，载金黄铁矿与昆嵛山花岗岩具有相近的S同位素组成，这些结果暗示了昆嵛山岩体可能是乳山金矿的直接矿源岩(李旭芬，2011)。对比成矿时代与控矿剪切带变形时代可以看出，剪切带韧性变形时代(122.8±0.3Ma)与脆性变形时代(119.6±1.2Ma)十分接近，暗示了脆性变形有可能是在剪切带韧性变形期间所产生的；同时二者变形时代与成矿时代(129～117±3Ma)高度一致，揭示了剪切带活动对成矿的强烈制约作用。通常认为韧性变形过程中流体处于封闭环境，不利于矿体的形成，但随着晶内塑性变形和动态重结晶的持续作用，封闭条件下孔隙体积越来越小，因而局部流体压力逐渐升高并出现高压流体，从而降低岩石强度出现脆性微破裂，有利于成矿作用的进行(程南南等，2018)。结合矿体产出特征(图6)以及流体包裹体温压数据(程南南等，2018)，本文认为控矿剪切带韧性变形期间由高压流体所产生的脆性破裂是造成流体闪蒸和矿质沉淀的直接因素。

3.3 剪切带活动对成矿的制约

对胶东众多金矿区的岩体-构造-成矿的年代学和地球化学研究表明，矿体的形成、发展和演化与区域岩浆活动、流体作用和剪切带活动有密切的关系(图9)。成矿作用前后发生的多期岩体侵位能够提供充足的成矿物质来源，而成矿期强烈的岩浆作用所产生的流体活动能够促使成矿物质活化迁移(冯佐海等，2009；杨立强等，2014)。在中地壳韧性区(15～20km，500～600℃)，紧邻岩体发育的剪切带产状较缓，强烈剪切作用造成的韧性变形使剪切带的渗透性逐渐增强，从而为流体运移提供了有利通道，使成矿物质在剪切带中高度聚集。局部应力集中所造成的高压流体环境使脆性微破裂在韧性域中开始发育(Phillip，1972；Kolb，2008)，而微破裂所造成的压力骤降环境使成矿流体发生闪蒸作用导致金发生沉淀(Weatherley and Henley，2013)。随着剪切作用的持续进行，应力集中-脆性破裂-压力骤降-流体闪蒸-元素析出的应力化学过程循环发生(程南南等，2018)，微破裂经历多次破裂-愈合过程逐渐发育扩展成大规模脉体(R、T和R′破裂)，同时金的品位也不断提高，最终在剪切带中形成脉型金矿(如乳山金矿中石英脉型矿化，图9a)。随着递进变形的持续进行，剪切带逐渐抬升剥露到中地壳顶部脆-韧性转换区(10～15km，400～500℃)，剖面上产状变陡，走向上呈舒缓波状展布。在这些陡缓转折部位以及抑制性转弯部位，应力集中引发剪切带附近强烈的脆性破裂和脉型矿化(如玲珑、邓格庄和焦家金矿中石英脉型矿化，图9b)。而在上地壳脆性区(5～10km，300～400℃)，剪切带中破裂发育密集，岩石发生角砾岩化甚至是碎裂岩化，并伴随强烈剪切滑动。此时成矿流体与围岩充分接触，易形成蚀变岩型矿化(如焦家金矿中蚀变岩型矿化，图9b)。

综合上述特征，在一个理想的连续演化的剪切带剖面，自下而上一般出现韧性区脉型、脆-韧性区脉型和脆性区蚀变岩型矿化类型(图9b)。但随着剪切带的递进变形和隆升剥蚀，后期多期次的脆性构造变形叠加改造，可导致多种矿化类型出现在同一构造部位，如焦家金矿中石英脉型和蚀变岩型矿化(图3a)。