近日，我校宋明春教授团队在《中国科学：地球科学》和《Science China: Earth Sciences》上发表中、英文文章《热液脉型金矿床阶梯成矿模式及其机理：以胶东金矿床为例》（A step metallogenic model and mechanism for hydrothermal vein-type gold deposits: A case study from the Jiaodong gold province），系统揭示了断裂倾角变化控矿规律，明确金矿体多富集于断裂缓倾角段与陡缓转折部位，呈现阶梯成矿特征。归纳出三类阶梯成矿形式：单一断裂缓倾段和陡缓转折段成矿、陡倾主干断裂配套次级缓断裂成矿、陡倾断裂夹持的平缓层间构造成矿。指出缓倾角断裂围岩抗剪强度低、易应力集中、封闭性良好，有利于流体汇聚和沉淀成矿。该成果完善了热液金矿成矿理论，对深部金矿勘查具有重要的指导价值。
胶东半岛作为全球重要的金矿床集中区，累计查明金资源储量约6000吨。区内金矿床为典型的热液脉型矿床，矿体产出和分布严格受断裂构造控制，以往研究根据构造控矿规律提出了阶梯式成矿模式。然而，该模式仍缺乏系统的深部观测数据支持，尤其对缓倾角厚大矿体的产生机理尚未给出合理解释。河北地质大学宋明春研究团队综合胶东地区大量深部钻探资料、高精度地球物理探测和精细三维地质建模等多源数据，揭示了断裂倾角转折及缓倾角断裂对金矿体空间展布的控制规律，阐明了缓倾角断裂的控矿机理，进而完善了热液脉型金矿阶梯成矿模式，为深部金矿勘查提供了重要理论支撑。
依托三山岛、焦家、水旺庄三大巨型和超巨型金矿床的近1500个钻孔数据，研究团队提取不同深度金矿体的 359个倾角数据，系统分析了从浅部到深部矿体倾角的变化特征。实测数据显示，金矿体倾角整体呈现“浅陡深缓、陡缓交替”的空间分布规律。三个矿床深、浅部矿体的倾角差值分别达17°、10°和7°（图1），且缓倾角矿体的金资源量明显高于陡倾角矿体，如三山岛金矿床深部缓倾角矿体的金资源量为浅部较陡倾角矿体的3.5倍以上，表明缓倾角矿体是胶东巨量金资源的主要贡献者。
图1 胶东典型金矿床矿体倾角分布箱状图和倾角变化散点图。(A) 三山岛超巨型金矿床浅部矿体和深部矿体倾角；(B) 三山岛超巨型金矿床由浅部至深部矿体倾角变化；(C)焦家超巨型金矿床浅部矿体和深部矿体倾角；(D)焦家超巨型金矿床由浅部至深部矿体倾角变化；(E)水旺庄巨型金矿床浅部矿体和深部矿体倾角；(F) 水旺庄巨型金矿床由浅部至深部矿体倾角变化
勘探线剖面显示，控矿断裂的倾角呈陡、缓交替的阶梯式变化，在垂深2000米范围内一般存在2–3个显著的倾角转折点，构成2个倾角相对平缓的台阶。高精度地球物理探测结果进一步揭示，焦家与三山岛断裂带在垂深4000 米范围内连续延伸、断裂破碎带宽大，断面倾角总体表现为浅陡深缓，断面形态呈舒缓波状，具有陡、缓交替特征。此外，基于广域电磁剖面（WFEM）反演走平断裂三维电性模型显示，该断裂呈铲式或犁式构造特征，自浅部向深部倾角渐趋平缓，并同样表现为陡、缓交替的变化规律（图2）。
图2 三山岛和焦家金矿床断裂与金矿体的耦合关系。（A）海域矿区断裂面三维分布与主要矿体位置叠合图；（B）焦家矿区断裂倾角变化率与矿体厚度叠合图
通过典型金矿床的精细三维地质模型，提取控矿断裂面与金矿体的三维空间信息，并进行耦合关系分析，结果表明矿体分布与断裂形态高度吻合。厚大、高品位矿体主要集中在断裂倾角由陡变缓的转折带及其平缓区段（图3），形成“阶梯成矿”的空间格局。
研究归纳出阶梯成矿模式的三种形式（图4）。一是单一断裂阶梯控矿，矿体沿同一断裂的平缓段和转折带多层富集，是胶东金矿的主要成矿样式；二是主次断裂配套成矿，主干陡断裂作为流体运移通道，旁侧次级缓倾断裂提供储矿空间；三是层间构造控矿，矿体赋存于多条陡倾断裂夹持的平缓层间滑脱带中。相似的成矿结构在河南、广西、贵州、甘肃等地的金矿床中均有发现，印证了该模式的广泛适用性。
图3 WFEM 剖面反演的水平断裂三维电性模型
图4 不同构造组合背景下金矿阶梯成矿模式的呈现形式。（A）受断裂倾角陡-缓转折变化控制的金矿阶梯成矿模式（修改自宋明春等，2020）；( B) 受陡倾角大断裂旁侧的缓倾角次级断裂控制的金矿阶梯成矿模式（修改自Wu等，2018）；(C) 受多条陡倾断裂夹持的平缓层间构造控制的金矿阶梯成矿模式（修改自陈懋弘等，2018）
研究进一步阐明了阶梯成矿的内在机理。不同倾角的断裂通过改变岩石的抗剪切破裂能力、断层封闭性及局部应力场，促使成矿物理化学条件发生显著变化，是阶梯成矿的关键控制因素。应力莫尔圆分析显示，当原始正断层应力莫尔圆向右移动时，断层倾角（θ值）逐渐减小，岩石抗剪切破裂能力减弱（图5A），易于形成宽大破碎带。同时，断裂缓倾角部位承受的正应力更高（图5B），易产生应力集中与流体封堵效应。断裂倾角转折还会导致流体系统失衡，促使成矿物质卸载沉淀。胶东典型金矿床深部厚大矿体的倾角（25°–35°）与岩石强度最低的30°弱面高度吻合，指示断裂倾角在30°左右时最有利于形成大规模容矿空间。
图5 正断层应力莫尔圆移动与岩石破裂的关系（A，修改自白耀文等，2019）和控矿断裂不同倾角段应力变化示意图（B，修改自Cheng等，2019）
当前我国浅部金矿资源日趋枯竭，开展深部找矿已成为金矿增储稳产的关键。阶梯成矿模式有效解决了浅部矿体尖灭后深部找矿方向不明的问题，可用于预测深部赋矿台阶，优化钻探工程布置，规避无矿区段。在胶东金矿床深部找矿实践中，科研与勘查团队突破传统“圈异常”思路，建立了以“阶梯成矿模式+精细地球物理模型”为核心的深部阶梯找矿技术体系，将缓倾角断裂段作为关键找矿目标，实现了胶东深部金矿找矿的重大突破。
文章出版信息
中文版：宋明春, 杨志明, 李杰, 李健, 王润生, 贺春艳, 杨真亮, 张军进, 解天赐. 2026. 热液脉型金矿床阶梯成矿模式及其机理：以胶东金矿床为例. 中国科学: 地球科学, 56(5): 1863–1877
英文版：Song M, Yang Z, Li J, Li J, Wang R, He C, Yang Z, Zhang J, Xie T. 2026. A step metallogenic model and mechanism for hydrothermal vein-type gold deposits: A case study from the Jiaodong gold province. Science China Earth Sciences, 69(5): 1822–1838, https://doi.org/10.1007/s11430-025-1876-0
