論文標(biāo)題：Application of BEMD in Extracting Gravity Anomaly Components Showing Deep Ore-Forming Dynamic Background of Jiaodong Gold Cluster Region
論文鏈接：https://doi.org/10.3390/min15111159
期刊名：Minerals
期刊主頁(yè)：https://www.mdpi.com/journal/minerals
文章導(dǎo)讀
膠東金礦集區(qū) (JGCR) 位于華北克拉通東南緣，擁有約5000噸黃金儲(chǔ)量，是全球第三大金礦集區(qū)。前人研究表明，該地區(qū)的大型-超大型金礦床與早白堊世的巖漿活動(dòng)及構(gòu)造演化密切相關(guān)，特別是受到古太平洋板塊俯沖引起的巖石圈減薄和軟流圈上涌的控制。然而，如何有效提取深部地球物理信息，揭示不同深度的地質(zhì)架構(gòu)與成礦動(dòng)力學(xué)背景，仍是深部找礦預(yù)測(cè)中的難點(diǎn)。
二維經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 (BEMD) 作為一種自適應(yīng)的信號(hào)處理方法，能夠?qū)⒎瞧椒�(wěn)、非線性的重力場(chǎng)數(shù)據(jù)分解為不同頻率的二維本征模分量 (BIMFs) 和剩余分量 (Res)，從而分離出不同深度的地質(zhì)異常信息。來(lái)自中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院的陳永清教授團(tuán)隊(duì)在 Minerals 期刊發(fā)表了文章，利用BEMD方法對(duì)膠東金礦集區(qū)1:20萬(wàn)布格重力異常數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度分解，系統(tǒng)揭示了從淺部巖體到深部地幔的地質(zhì)架構(gòu)特征，并探討了深部成礦動(dòng)力學(xué)背景，為該地區(qū)深部找礦提供了重要的地球物理依據(jù)。
圖1. ? 區(qū)域構(gòu)造略圖；? 簡(jiǎn)化后的地質(zhì)和礦產(chǎn)資源圖，展示了膠東金礦集區(qū)的主要構(gòu)造單元、金礦和有色金屬礦床
研究過(guò)程與結(jié)果
本研究采用BEMD方法將膠東金礦集區(qū)的原始重力數(shù)據(jù)分解為4個(gè)二維本征模分量 (BIMF1~BIMF4) 和一個(gè)剩余分量 (Res)，揭示了不同深度的地質(zhì)特征：
約8.9~5.3 km深度：花崗巖與金礦的空間關(guān)系
該深度層次主要由高通及帶通濾波分量 (BIMF1, BIMF2)反映。研究發(fā)現(xiàn)，膠東地區(qū)出露的晚侏羅世黑云母花崗巖和早白堊世花崗閃長(zhǎng)巖表現(xiàn)為明顯的負(fù)重力異常。有趣的是，大多數(shù)金礦床分布在這些低密度花崗巖體的邊緣，部分呈現(xiàn)出一種特殊的成礦模式：即中心為負(fù)重力異常的花崗巖體，其周?chē)h(huán)繞著正重力異常的蝕變礦化帶。
約17.1~12.5 km深度：基底隆起與構(gòu)造單元
該深度層次主要由帶通濾波分量 (BIMF3, BIMF4) 揭示。研究在此深度識(shí)別出三個(gè)明顯的構(gòu)造單元：膠萊-膠北地幔隆起 (I)：表現(xiàn)為強(qiáng)正重力異常 (1.5~10 µm/s2)；蘇魯超高壓變質(zhì)地塊 (II)：顯示為負(fù)重力異常 (−10~−1.5 µm/s2)；膠西北金礦集區(qū)(III)：表現(xiàn)為重力背景場(chǎng)(−1.5~1.5 µm/s2)。該結(jié)果清晰展示了膠北地體、膠萊盆地基底以及蘇魯造山帶之間的深部構(gòu)造接觸關(guān)系。
約27 km深度：地幔隆凹與巨型金礦的控制
該深度層次由低通濾波分量及剩余分量 (Res) 反映，代表莫霍面及上地幔頂部的地質(zhì)架構(gòu)。結(jié)果顯示，研究區(qū)深部存在三個(gè)區(qū)域：地幔隆起區(qū) (Mantle Uplift)：重力值2~14 µm/s2 (如萊西-蘭村隆起)；地幔陷落區(qū) (Mantle Depression/Sag)：重力值0~−13 µm/s2；地幔平原 (Mantle Flat)：重力值−2~2 µm/s2。
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)
膠東地區(qū)所有的巨型金礦床幾乎全部通過(guò)投影分布在深部地幔陷落區(qū) (Mantle Sag) 內(nèi)，且位于地幔隆起的側(cè)翼。
成礦模式
這種深部架構(gòu)暗示了伊邪那岐板塊 (Izanagi Plate) 在約200~100 Ma期間向NNW (北北西) 方向俯沖，導(dǎo)致軟流圈上涌和巖石圈減薄。軟流圈的上涌引起了地幔隆起，進(jìn)而觸發(fā)熱的成礦流體向地幔陷落區(qū)匯聚，最終導(dǎo)致大量黃金堆積并在有利的構(gòu)造部位形成巨型礦床。
圖2. 從原始重力圖像分解得到的BIMF1 (a)、BIMF2 (b)、BIMF3 (c)、BIMF4 (d) 和Res(m.n) (e) 的重力分量圖像，以及相應(yīng)的近似深度、地質(zhì)圖例和礦床分布
研究總結(jié)
本研究通過(guò)BEMD技術(shù)成功從重力數(shù)據(jù)中分離出不同深度的地質(zhì)異常信息，建立了膠東金礦集區(qū)“淺部巖體-中部基底-深部地幔”的地質(zhì)模型。主要結(jié)論如下：
• 多尺度分層探測(cè)：BEMD提取的高頻分量有效識(shí)別了淺部花崗巖體及火山巖盆地；中頻分量圈定了基底隆起與凹陷；低頻分量則清晰刻畫(huà)了深部地幔的隆凹格局。
• 深部控礦規(guī)律：揭示了“地幔陷落區(qū)控礦”的規(guī)律，即巨型金礦床傾向于分布在地幔隆起旁側(cè)的陷落區(qū)內(nèi)。
• 動(dòng)力學(xué)背景：結(jié)合地質(zhì)演化歷史，認(rèn)為該區(qū)深部架構(gòu)及巨型金礦的形成是對(duì)約200~100 Ma期間古太平洋板塊俯沖、軟流圈上涌及巖石圈減薄拆沉過(guò)程的響應(yīng)。
該研究成果不僅證實(shí)了BEMD在提取深部重力異常信息方面的有效性，也為膠東地區(qū)深部成礦預(yù)測(cè)提供了新的視角和靶區(qū)。
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中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京) 陳永清教授在 Minerals 期刊主持特刊“Digital Exploration and Assessment of Mineral Resources: Theories, Methods and Achievements, 2nd Edition (礦產(chǎn)資源數(shù)字化勘探與評(píng)估：理論、方法和成果，第二版)”。本特刊聚焦數(shù)字礦產(chǎn)勘探與評(píng)估領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，誠(chéng)邀全球?qū)W者投稿。特刊投稿截止日期2026年10月31日，目前特刊已發(fā)表2篇文章，歡迎閱讀。
特刊鏈接： https://www.mdpi.com/journal/minerals/special_issues/KKBTRO515U
Minerals期刊介紹
主編：Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, University Bayreuth, Germany
期刊研究范圍涵蓋礦物學(xué)、礦物地球化學(xué)和年代學(xué)、經(jīng)濟(jì)礦物資源、礦物勘探、創(chuàng)新的采礦技術(shù)以及礦物加工等廣泛領(lǐng)域。期刊現(xiàn)已被SCIE、Scopus等數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。
2024 Impact Factor: 2.2
2024 CiteScore: 4.4
Time to First Decision: 17.7 days
Acceptance to Publication: 2.6 days