博文

Minerals：中国地质大学 (北京) 陈永清教授——BEMD在胶东金矿集区深部成矿动力背景重力异常成分提取中的应用

已有 187 次阅读 2026-4-3 11:05 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

作者信息

费金娜 1，朱旭 1，陈永清 *, 1，郑澳月 1，赵彬彬 2，赵鹏大 1

1. 中国地质大学 (北京) 地球科学与资源学院，北京，100083, 中国

2. 中矿资源集团股份有限公司，北京，100089, 中国

文章导读

胶东金矿集区 (JGCR) 位于华北克拉通东南缘，拥有约5000吨黄金储量，是全球第三大金矿集区。前人研究表明，该地区的大型-超大型金矿床与早白垩世的岩浆活动及构造演化密切相关，特别是受到古太平洋板块俯冲引起的岩石圈减薄和软流圈上涌的控制。然而，如何有效提取深部地球物理信息，揭示不同深度的地质架构与成矿动力学背景，仍是深部找矿预测中的难点。

二维经验模态分解 (BEMD) 作为一种自适应的信号处理方法，能够将非平稳、非线性的重力场数据分解为不同频率的二维本征模分量 (BIMFs) 和剩余分量 (Res)，从而分离出不同深度的地质异常信息。来自中国地质大学 (北京) 地球科学与资源学院的陈永清教授团队在 Minerals 期刊发表了文章，利用BEMD方法对胶东金矿集区1:20万布格重力异常数据进行多尺度分解，系统揭示了从浅部岩体到深部地幔的地质架构特征，并探讨了深部成矿动力学背景，为该地区深部找矿提供了重要的地球物理依据。

图1. ⓐ 区域构造略图；ⓑ 简化后的地质和矿产资源图，展示了胶东金矿集区的主要构造单元、金矿和有色金属矿床

研究过程与结果

本研究采用BEMD方法将胶东金矿集区的原始重力数据分解为4个二维本征模分量 (BIMF1~BIMF4) 和一个剩余分量 (Res)，揭示了不同深度的地质特征：

约8.9~5.3 km深度：花岗岩与金矿的空间关系

该深度层次主要由高通及带通滤波分量 (BIMF₁, BIMF₂)反映。研究发现，胶东地区出露的晚侏罗世黑云母花岗岩和早白垩世花岗闪长岩表现为明显的负重力异常。有趣的是，大多数金矿床分布在这些低密度花岗岩体的边缘，部分呈现出一种特殊的成矿模式：即中心为负重力异常的花岗岩体，其周围环绕着正重力异常的蚀变矿化带。

约17.1~12.5 km深度：基底隆起与构造单元

该深度层次主要由带通滤波分量 (BIMF₃, BIMF₄) 揭示。研究在此深度识别出三个明显的构造单元：胶莱-胶北地幔隆起 (I)：表现为强正重力异常 (1.5~10 µm/s²)；苏鲁超高压变质地块 (II)：显示为负重力异常 (−10~−1.5 µm/s²)；胶西北金矿集区(III)：表现为重力背景场(−1.5~1.5 µm/s²)。该结果清晰展示了胶北地体、胶莱盆地基底以及苏鲁造山带之间的深部构造接触关系。

约27 km深度：地幔隆凹与巨型金矿的控制

该深度层次由低通滤波分量及剩余分量 (Res) 反映，代表莫霍面及上地幔顶部的地质架构。结果显示，研究区深部存在三个区域：地幔隆起区 (Mantle Uplift)：重力值2~14 µm/s² (如莱西-兰村隆起)；地幔陷落区 (Mantle Depression/Sag)：重力值0~−13 µm/s²；地幔平原 (Mantle Flat)：重力值−2~2 µm/s²。

关键发现

胶东地区所有的巨型金矿床几乎全部通过投影分布在深部地幔陷落区 (Mantle Sag) 内，且位于地幔隆起的侧翼。

成矿模式

这种深部架构暗示了伊邪那岐板块 (Izanagi Plate) 在约200~100 Ma期间向NNW (北北西) 方向俯冲，导致软流圈上涌和岩石圈减薄。软流圈的上涌引起了地幔隆起，进而触发热的成矿流体向地幔陷落区汇聚，最终导致大量黄金堆积并在有利的构造部位形成巨型矿床。

图2. 从原始重力图像分解得到的BIMF1 (a)、BIMF2 (b)、BIMF3 (c)、BIMF4 (d) 和Res(m.n) (e) 的重力分量图像，以及相应的近似深度、地质图例和矿床分布

研究总结

本研究通过BEMD技术成功从重力数据中分离出不同深度的地质异常信息，建立了胶东金矿集区“浅部岩体-中部基底-深部地幔”的地质模型。主要结论如下：

多尺度分层探测：BEMD提取的高频分量有效识别了浅部花岗岩体及火山岩盆地；中频分量圈定了基底隆起与凹陷；低频分量则清晰刻画了深部地幔的隆凹格局。

深部控矿规律：揭示了“地幔陷落区控矿”的规律，即巨型金矿床倾向于分布在地幔隆起旁侧的陷落区内。

动力学背景：结合地质演化历史，认为该区深部架构及巨型金矿的形成是对约200~100 Ma期间古太平洋板块俯冲、软流圈上涌及岩石圈减薄拆沉过程的响应。

该研究成果不仅证实了BEMD在提取深部重力异常信息方面的有效性，也为胶东地区深部成矿预测提供了新的视角和靶区。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2075-163X/15/11/1159

相关特刊推荐

中国地质大学 (北京) 陈永清教授在 Minerals 期刊主持特刊“Digital Exploration and Assessment of Mineral Resources: Theories, Methods and Achievements, 2nd Edition (矿产资源数字化勘探与评估：理论、方法和成果，第二版)”。本特刊聚焦数字矿产勘探与评估领域的最新研究进展，诚邀全球学者投稿。特刊投稿截止日期2026年10月31日，目前特刊已发表2篇文章，欢迎阅读。

了解更多特刊信息：https://www.mdpi.com/si/232351