胶东金成矿省位于华北克拉通东南缘，是中国最大的黄金生产基地。前人对胶东金矿床进行了大量的研究，然而，该区大规模金成矿的关键因素，特别是其流体和金属的来源仍然是未解之谜。另外，对导致胶东金成矿省不同矿集区的金储量规模和成矿方式差异性的构造控矿作用目前尚不清楚。
鉴于此，非天然地震研究室侯爵副研究员等人开展了该区域环境噪声成像，以揭示胶东金成矿省精细的地壳结构及其与成矿要素（如流体源、金属来源、流体通道和圈闭）的联系。为理解地壳结构对超大规模造山型金成矿系统的控制作用，布设了一条NWW-SEE向穿越胶东金成矿省的宽频带流动台阵，通过噪声成像获得地壳S波速度结构。结果显示，在金矿省12~20 km深度处存在一个显著的低速带，可能为与成矿作用有关的热液蚀变带；在矿化规模和强度更大的成矿省西部下方8~12 km处发育高速异常体，可能含有大量斜长角闪岩类组分，为金成矿提供部分物质来源。此外，成像结果还显示，在成矿省西部和东部分别发育犁式断层系统和陡倾斜断层系统。结合地壳速度结构特征及区域上金矿化与镁铁质岩脉有密切时空关系的地质事实，提出了基于地震学约束的胶东地区金成矿过程模型：镁铁质岩浆的积聚和脱气导致大规模成矿之前在中地壳形成热液蚀变带；向上运移的过程中又可能从上地壳斜长角闪岩等岩石中萃取出部分金等成矿物质，形成富金流体；随后，富金流体继续沿不同的断层系统向上运移并因条件改变而发生矿质沉淀，在西部以韧-脆性为主的犁式断层系内形成大规模的蚀变岩型矿石，而在东部陡倾斜脆性断层系内形成规模相对较小的石英脉型矿石。
图1 S波速度剖面
（a）绝对速度VS；（b）相对于同一深度平均VS值的速度扰动；（c）垂直速度梯度，黑色实线代表地表观察到的主要断裂，黑色虚线表示推断的深部断层，箭头表示滑脱断层的运动方向，蓝色虚线和红色虚线分别代表低速层的顶界面和底界面；（d）修改自远震P波接收函数的CCP图像（Yu等, 2020）
图2 胶东金成矿省成矿模式示意图
LVZ，低速区；HVB，高速体；TLF，郯庐断裂；SSDF，三山岛断裂；JJF，焦家断裂；ZPF，招平断裂；QXF，栖霞断裂；WYF，五莲-烟台断裂；UHP，超高压变质带；WHF，威海断裂
研究表明：1. 胶东金成矿省中地壳普遍发育低速层，上地壳存在两个高速体，在成矿过程中，为胶东成矿省大规模成矿提供了流体来源和关键物源。2. 三山岛-焦家-招平矿集区发育缓倾拆离断层系，而牟平矿集区中则发育陡倾断层系。地壳结构差异性可能控制了胶东金成矿省矿化样式的区域性变化特性。3. 基于噪声成像获得的速度结构和已有地质成果建立的金成矿系统模型，解释了成矿流体与成矿物质来源和断裂网络对金成矿样式的控制作用。
本研究利用宽频带地震密集台阵及固定台网数据进行了环境噪声成像，并结合地质观测，提出了一个涵盖流体衍生、潜在金来源、控矿断层网络等的成矿系统结构及成因模型，对认识胶东成矿省金巨量富集的深部背景具有重要意义。成果于2023年发表在学术期刊《中国科学：地球科学》（Hou, J., Xu, T., Ai, Y., Yu, G., Yang, Y., Xu, B., & Wang, Q. (2023). A metallogenic model for the supergiant gold system in Jiaodong province: Constraints from crustal velocity structure. Science China Earth Sciences, 66(12), 2898-2913.），受国家重点研发计划项目（批准号: 2019YFA0708602、2016YFC0600101）和国家自然科学基金项目（批准号: 42130807）共同资助。
【作者简介】
侯爵，副研究员，主要研究领域：地球深部结构与动力学。
