维普资讯 http://www.cqvip.com 蛆 Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇＹ ｌｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工业技术 青城子矿田高家堡子银多金属矿床地质特征及成矿机理① 孙文涛孙吉国 （辽宁省有色地质局１ ０３队 丹东 １１８００８） 摘要：本文通过高家堡子银多金属矿床地质特征的阐述及矿床地球化学特征对比研究，对矿床成矿机理及成因进行了解析分析。 关键词：银多金属矿床 地质特征阐述 地球化学特征 成矿机理分析 成因探讨 中图分类号：ＴＤＩ ６７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－－０９８Ｘ（２００８）０ｌ（ｃ）一００７１—０４ 高家堡子银多金属矿床是１９８５年～１９９５ 年初于辽宁风城青城子矿田外围（大地铅锌低 品位勘查区）经岩心银元素复查发现的又一大 型矿床，时至今日经过国土资源大调查《青城 子铅矿外围金银矿评价》项目的普（详）查及金 风矿业公司探矿开采，银矿储量近千吨，其中 伴生金达中等规模，铅＋锌金属量十万吨。 １矿田控矿地质背景 青城子矿田现已开掘和勘探十五个矿床 （铅锌＋个，金矿床四个，银多金属矿床一个）， 这十五个矿床均产于同一地质背景中的不同 部位，是复杂成矿作用的产物，具相似的特点 和成因，成矿机理既有区别又有联系。 矿田位于辽东裂谷西端近轴部，即三家 子一方家浅海泻湖东部，由辽河群变质岩系组 成。矿内辽河群地层沉积于早中元古宙，，变质 北东，北西两组压扭性断裂的形成，这两组断 于吕梁期，是一套巨厚碎屑岩，碳酸盐建造。 裂切错辽河群变质岩系。印支一燕山运动时期 由矿田赋矿层位和古沉积环境分析可以看出， 是区内断裂构造形成的主要时期，在双顶沟，矿田内各矿床（体）与组段关系密切，矿床多数 新岭两岩体侵位前后，来自南北向的挤压力使 赋存在浅海一海湾泻湖沉积相内。升降频繁 矿田内形成大量的北东、北西、近南北、近东 的动荡环境，多次火山活动和海底火山物质的 西向断裂。部分北东，北西向断裂叠加在早期 体）定位起控制作用。 堆积以及火山气液物质的喷溢为铅锌银金为 断裂这上，对矿床（矿田内岩浆活动强烈，特别是花岗岩及其 主的多金属富集奠定了相当稳固的基础。 矿田内由于多次构造活动和不同时期岩 体的上升侵位，造成构造极其复杂，具多期叠 加特征，以褶皱构造为主。主要有三期：早期 即裂谷上隆初期，形成东西向平缓开阔褶皱， 由“两背两向”组成，由北而南有新岭背斜，四 棵杨树向斜，北砬子 榛子沟背斜和南山向 斜；中期在复背斜基础上，位于裂谷深部的于 家堡子组地层，在高温高压及地下热流影响 下，使其呈塑性状态，并产生强大的向上挤压 力，其结果使基褶皱扭曲，岩层倒转，老地层推 覆到ｐｔｌｄ３之上，经剥蚀残留形成南山的“飞 来峰”。晚期：由于推覆构造形成过程中深部 剪切应力及热力作用加剧，深部物质重熔上 侵，即大顶子斜长花岗岩上侵就位，排开上覆 地层，在岩体四周形成一系列紧密线状褶皱。 在早期东西向褶皱构造形成同时，伴随有 派生的脉岩分布更加广泛，据同位素年龄测定 主要有吕梁、印支二期岩群。吕梁期大顶子斜 长花岗岩侵位时间１６２１～１７４０Ｍａ，岩体本身 Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｇ等成矿元素丰度低，成矿作用 不明显。印支期新岭、姚家沟两岩体位时间 ２１７．６～２２６．７Ｍａ，矿田南部双顶沟岩体侵位 年龄２３０．７Ｍａ，三岩体石化学分析及稀土分析 数据表明它们为同期同源岩体，岩体中Ｐｂ、 Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ等成矿元素具一定丰度，其浓 集系数为０．５～１０．０。围绕岩体成矿金属元 素具小平分带现象，其中新岭、姚家沟二岩 体成矿作用明显，一是提供了一部分成矿物 质，二是促使围岩中成矿物质活化转移，在圈 闭构造空间充填或交代定位成矿。 矿田内花岗斑和各种基性脉岩多为印支 期岩体的派生产物，这些脉岩与矿化关系密 切，特别是花岗斑岩、煌斑岩、常与铅锌金伴 生，甚至岩脉本身便是矿体，它们的集中分布， 往往是直接的找矿标志。 矿田内各矿床的矿体形态复杂多样，以层 状、似层状、侧羽毛状、扁豆状等形态为主， 主要受控于褶皱和二、三级断裂构造形成的 圈闭空间。矿石结构类型多种多样，即可见到 反映沉积成岩结构（层纹状构造、稀疏浸染状 构造、微菌球状构造缝合线状构造），又可见 到变质改造，岩浆热液叠加组构（花岗变晶结 构、退火结构）。见图１。 ２矿床地质特征 矿床产于矿田东部榛子沟倾没背斜倾没 端北翼，矿体主要赋存在Ｐｔｌｄ３５和Ｐｔｌｄ３４中， 赋矿层以富镁碳酸盐为主，夹多层娈粒岩，矽 线石云母片岩的互层带。碳酸盐层纹构造、同 生角砾岩发育，ＣａＯ／ＭｇＯ值为０．２～０．１６，硅 化大理岩与银、金矿化关系密切，其本身或上 下盘常有银、金矿体产出。其控矿构造以盖县 组（ＰｔＬｇ）片岩与大石桥组三段五层，三段五层 与三段四层界面层间滑脱构造，三段内的挠 曲，北西、北东及近东西向断裂切割有利交代 的碎裂碳酸盐部位的控矿格式为主。现已查 明银矿体四条，独立和含金矿体八条，矿体形 态多为扁豆状，断裂一侧羽毛状、不规则囊 囹，圜 圈，团ｔ圈ｓ囝 口， 蔫【圈熹： 罴Ｉ峨 和潲呵Ｉ酞笨．糟龋；ｌａｌｌ，！ 释蒎予ｎ 麓；＾霜 Ｉ裔秘潢辫糍 一朗蠹橼 糍糟 辩 搦糠１ 搿＿毋常’．目｜ —窿 猢撩捧箍Ｉｔ纠獬黼嘲粥 纠啉阿｜嘲 ＊－ｌｒｌ￣舯； 嚣豢： 撬獠７ Ｉ．Ｂ捧矿Ｉｌ｝ ． 状。银矿石有两种类型，其矿石矿物成分、结 构特点、矿物共生组合，成矿阶段等特征见表 １。 Ｉ１ｔｌ瑚ａ 青缎子矿鞭缘螽雉质瑗 铋 鑫ｅ赫翎哪黼 璐ｉ№ 畦嚼ｃ柏即 含银石英网脉型：大理岩碎裂后被石英 脉，白云石脉胶结，角砾状构造明显，石英网 脉，晶洞晶簇构造发育。晶洞及裂隙中可见到 自然银，深红银矿，辉银矿，银黝铜矿等，并可 见到少量浅棕色粒状闪锌矿、黄铁矿等，是石 ①说明：矿床评价隶属于中国地质调查局国土资源大调查【辽宁凤城青城子铅矿外围金银矿评价】项目。项目编码：ｋ．３．１６；１９９９１０２０１５２００３； ２０００１０２００１４９。任务书编号：０４９９２１０１１０；０４００２１０１１０；７０４０１２１０１５２；资［２００２１０３５—０２；资［２００３１０２４—０１；工作年限１９９９—２００４ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ７１ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８ ＮＯ．０３ 甄 ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工业技术 ２．９７，黄铁矿变化范围４．４２～８．２４，离差 ３．８２，直方图塔式不明显，多峰林立，三种矿 物６ ３４Ｓ＂＆Ｓｐ＞Ｐｙ＞Ｇｎ这些特征表明硫为多 源，即有火山岩浆硫、又有沉积热卤水中硫。 （２）铅同位素特征 矿田铅锌矿床铅同位素组成变化明显， ２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ：ｌ５．１ ７～ｌ５．９０，２０７Ｐｂ／ 砂金阶段，石英为柱粒状，常呈团 块状集合体交代原岩（白云石大理 岩），或脉状产出。石英银矿阶段 多呈品簇出现，颗粒间、品洞中多 见银矿物富集。石英碳酸盐阶段，石 英虽仍为柱粒状，但含量甚微，与 白云石、方解石共生，未见金银矿 化现象。 ２０４Ｐｂ：３７．２４～３８．９４。按单阶段演化公式 计算，矿石铅同位素年龄９７～８６８Ｍａ，这些数 值表明矿石形成时间变化大，铅的组成有放射 成因铅的加入，是一种混合铅。高家堡子银 多金属矿床铅同位素组成与铅锌矿床相似，（见 表２）２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ：１７．６４４～１ ８．０５２， ２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ：１５．０４４～１．５．８８３，２０８Ｐｂ／ ａ 锄ａ 目驼病家蛰子区成矿溶液的６蝴占 如 从表１中可看出，矿石中有２０余种 矿物，其主要银矿物有银黝铜矿、深 红银矿、自然银、脆银矿、六方锑 银矿等。矿石主要呈他形粒状结构、 包含结构、乳滴状结构及碎裂结构和 稀疏浸染状、品洞状，细脉及网脉等 ．英银矿物成矿阶段产物，单个矿体走向延长十 至上百米不等，形态不规则，在矿带中呈串珠 状展布。 含银、铅锌碎裂大理岩型：白云石大理 岩呈角砾状，具有较发育的裂隙，充填有细脉 状黄铁矿，方铅矿，闪锌矿，有时有细粒自然 银，深红银矿。金属矿物富集处着呈块状富 矿体，碎裂常见硅化，碳酸盐化。矿体形态为 断裂充填及断裂切割有利交代的碳酸盐层形 成的不规则状、羽毛状。这类矿石其形成期 次明显早于前者，为金属硫化物阶段产物，二 者呈渐变关系。 金矿体：与银矿体共生的金矿体主要集 中在矿床东部，金矿类型有含金硅化大理岩， 含金硅化变粒岩，含金硅化石榴石云母片岩， 含金蚀变煌斑岩等四种。银矿体与金矿体空 间分布密切，通常具渐变关系。这种现象反 映了矿液分异演化的分带现象。 与银矿体有关的蚀变主要有硅化，其次为 碳酸盐化，绢云母化。硅化与银金矿化极为密 切，贯穿成矿作用始终，在四个成矿阶段中均 有出现，在多金属硫化物阶段硅化形成的石英 与金属硫化物共生可见波光消光。在石英毒 构造。 银矿物主要嵌布于闪锌矿、方铅矿、 黄铁矿、石英、白云石中或颗粒间，亦可见 银矿物互相包裹或连品。其嵌布关系可分为 包体银、粒间银、裂隙银三种，以前两者居 多。其中包体银以自然银，深红银矿等银矿 物呈粒状、脉粒状被包于方铅矿、闪锌矿中； 粒间银是以自然银，银黝铜矿呈角砾状，不规 则状分布石英，白云石颗粒间，坑道中曾见有 ３ Ｘ ２ｃｍ不规则树枝状集合体；裂隙银则以 银黝铜矿细脉出现在闪锌矿中。金矿物粒度 属微细粒，最大０．００２～０．００５ｍｍ，最小可见 ３．２矿床稀土元素地球化学特征（见图３） ０．０００１ｍｍ，呈浑圆状、勾状、串珠状分布于 矿田内铅锌矿床分布及区域以往稀土测 石英颗粒中，属银金矿。 试资料表明，地层中稀土总量变化在２３．８６～ ４０１．２８之间，ＬＲＥＥ／ＨＲＥＥ为１．１２～８．７ｌ， ６ Ｅｕ绝大多数大于１，为Ｅｕ无亏损的轻稀土 ３矿床地球化学特征 富集型，配分曲线平缓、右倾，说明基本保持 ３ １稳定同位素地质特征 沉积变质特点。岩浆岩中稀土含早可为两种 （１）硫同位素地质特征 据矿床６ ３４Ｓ测定结果（测定结果表省 类型：６ Ｅｕ无亏损型： 略），６ ３４Ｓ均为正值，其变化范围４．２５‰～ 如大顶子花岗岩体，双顶沟岩体稀土总 ｌ１．５２‰，效应离差较大为７．２７‰，其中闪 锌矿６ ３４Ｓ‰变化范围５．７８～ｌ１．５２，离差 量３１．８５～４８．８３，含量低，ＬＲＥＥ／ＲＥＥ为 ４～２．３５，轻稀土略高于重稀土，Ｓｍ／ ５．４７，方铅矿变化范围４．２５～７．２２，离差 ２．１表１高家堡子银（金）矿床矿石特征一览表 ２０４Ｐｂ：３７．６９３～３８．７８４，其年龄为５３４～ ７５７Ｍａ，也是一种多源混合铅。从图解中可 以看出，矿田各矿床铅同位素分布比较集中、 且多数组成点落在 ＝９的曲线上，表明其多 数来自壳源，但不排出有火山岩浆铅的加入。 （３）氢氧同位素特征（见图２） 矿床氢氧同位素样测定结果表３ 以上表明，成矿热液氢氧同位素值与岩浆 水氢氧同位素值极近，位在岩浆水区，以火山 热液的岩浆水为主，混有成岩期的变质水。表 明成矿热液多来源。 成矿阶段 矿石类墼 主襄矿耪 矿石矿物成分 次襄矿物 微煮矿物 矿石结构 矿石构缝 矿物共生组舍 银的赋存状态 多金属硫化 物阶段 黄铁矿 阏锌矿 黄铜矿 毒砂 半自形一佬形晶缋牵封， 银黝铜矿 辉 、挥 他形晶终梅乜含结牵封 自然银 蕾帝锻矿、辉铜矿、 浸蚀缡ｌ莓廊摹结构揉 块状耋舂构 黄铁矿一 方播矿一 壤矿翱缒度较小、在 ０＿００２—０ 飘之闻 镳银矿石 （涂龟） 方铅矿 石英 深包银矿 金壤矿 白云石 白铁矿 白云石 方解石 脆壤矿 蠢方｛辫畏 辉镶矿，方麓石 皱结梅圈溶体分解乳 缡云母 蚀结构 浸蚀状构造 阏锌矿一 壤矿物缠舍 以粒状为主，蠹粒 状，躲条状少觅廖，ｂ 包体％艮，裂辕银少觅 石英金｝阶 金矿石 毒段砂 毒砂 黄铁矿 石英 阏锌矿 黄搁矿 黝 碗矿 缡云母 自形ｊ嵫 萄，半自形一 他形结褐 差散浸 染状造姆 石英一毒砂一金矿 靛Ｉ缎舍 石英锎赞 段 壤矿石 银黝｛同旷 深红壤矿 自然壤石英 、 矿 黄铁矿 他形晶缋牵封，方铅矿 阏镎矿 （浅色） 自云石 墨散； 状构造磊同 １ 瑚熊＿均有，个剐 龟 状构造石英一白蠢石一 脒状梅造南繇 甚至为２棚Ｉ，以角 舍结牵封 状构造 壤矿物缠舍 砾状不煅则粒状 为主，粒状改之’ 为控阕镶，龟体嘏 、、、壤矿翱峻度大，Ｊ嘲 羞罴殊，由０．００２＂￣ 石英Ｉ 酸碳 盐阶段 白云石 白云石 石英 缡云母 ７２ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 维普资讯 http://www.cqvip.com 工业技术 Ｎｄ：０．３０～０．３３。说明物质成份来源与地层 基本一致（深部重溶物质）。 ６ Ｅｕ亏损型： 如姚家沟、新岭岩体，稀土总量为 ７２．３４～３７９．５９，稀土含量明显高于前者， ＬＲＥＥ／ＨＲＥＥ为２．７５～ｌ１．８２，轻稀土远 高于稀土。Ｓｍ／Ｎｄ绝大多数＜０．３３，６ ＥｕＺ＜ｌ，说明这两个岩体同源，且岩浆分 异程较高。铅锌矿石中稀土总量低从５． ４８７～２８．８ｌ ５。具层状特征的矿体矿石样 品稀土配分模型与地层一致，说明矿物来源 于地层。脉状矿石６ Ｅｕ亏损与岩体６ Ｅｕ 亏损型吻合，说明矿物来源于６ Ｅｕ亏损型 岩体。为查明银（金）矿床与铅锌矿床的内 经逐渐富集形成工业矿床。某种单一成因对 于同生卤水中，形成富矿质的热卤水，在构造 形成矿田 该矿床很多客观地质、地球化学现象是难以 相对平静时期被封存于储卤岩层中，解释的。只有把本区沉积成岩、地下水、变 “初始卤水矿源池”。 质岩浆、构造等作用紧密结合且联系来研究 元古宙末期，裂谷封闭，造山运动开始，伴 矿床的成因，才能反映现今矿床的本质，得到 随造山运动辽河群地层发生广泛区域变质作 近于客观实际的成矿机理及成因结论。 用，变质过程中形成相当可观的变质热液，地 ４．１成矿机理 层中成矿元素以不同的活化形式被带出带 元古宙裂谷沉积时期，随着沉积物的加 入。使原来有利岩相内硫化物富集区内的金 厚，由于压缩和胶结作用不断发展，成岩作用 属硫化物进一步富集，变质热液带出的矿质和 开始，松散沉积物逐渐转变成固结岩石。在 热卤水会聚、形成更高密度和矿质组分的 此过程中，沉积物中由古风化壳经各种地表营 热卤水，这些卤水于有利物相条件下封闭在褶 力作用搬运而来的矿物及不同时期火山喷发 皱地层中，随后由于吕梁一印支不同时期的地 矿质，于有利岩相内，在硫酸盐还原作用下形 壳构造运动和重熔花岗岩体的上升侵位，不同 破坏了封闭于地 成种种金属硫化物（地层中黄铁矿、方铅矿、闪 期次和级别的断裂构造产生，在联系，局研究所分别在银（金）矿床的围 岩，硅质岩，稀土配分曲线基本一致， ＬＲＥＥ／ＨＲＥＥ４．６～ｌ ９．５，轻稀土明显高 于重稀土、曲线右倾，６ Ｅｕ＜ｌ明显亏损， 曲线特征和矿田内印支期岩体（姚家沟、新 岭岩体）曲线相似，这可解释为硅质岩及硅 化程度较高围岩中的硅质成分来自低温岩 浆期后热液，而这期热液中金组分较高（硅 质岩本身以及硅化围岩中常有金矿体形 成）。银矿体稀土配分曲线Ｅｕ不亏损，略显 正异常，与矿田中层状、似层状铅锌矿体稀 土配分曲线特征相似，加之铅锌矿体中通常 含银较高、说明二者矿液来源相同，即银元 素组分多数来自地层中的热卤水。 ３．３矿床包裹体特征 高家堡子银多金属矿床矿体及围岩中包 体有如下几类： 单液相包体：在各种岩石中均有分布，其 丰度可达８０％以上，尤其在大理岩、硅质岩 和银矿体内主要为这类包体。 气液两相包体：仅见于石英脉、方解石 和闪锌矿中。 气液两相包体或纯气体包体：偶在石英脉 中见到、气液比６０％～７０％，多与岩浆热液叠 加有关。 含有机质包体：包体呈黑色，见于大理岩 和方解石脉中，包体内主要为碳氢化合物。 由矿田内铅锌与银（金）矿床包体成分、 盐度对比数值可看出，铅锌矿床成矿热液富 ＣＯ，、ＣＨ 、Ｃａ ，高盐度（２８～４６ｗｔ％），属 Ｎａ 一Ｃａ 一Ｃ１型溶液，而银（金）矿床成矿溶 液同样富ＣＯ，，ＣＨ 和Ｎａ 、Ｃ１，只是Ｋ 含 量略高，盐度（８．０～ｌ２．９ｗｔ％），稍低于铅锌矿 体，可能与矿液迁移，元素的带出带入有关。 对比表明：矿田各矿床成矿温度不高（均一温度 ８８～ｌ８０ Ｃ，平均ｌ３６ Ｃ），成岩期单液相包 体不但在围岩中占绝大多数，而且在各类矿床 中占各类包体的８０％以上，这表明矿体以同生 沉积为主，而其它几类包体仅见于晚期石英脉 及切层矿体中，显示岩浆热液叠加特征，包体 成分富ＣＯ，、ＣＨ 、有机质、高盐度，初步 认为成岩期层间流体应属地下循环热卤水范 畴，而成岩期与主成矿期应是一致的。 ４矿床成矿机理分析及成因探讨 从已得大量资料综合研究表明，高家堡子 银多金属矿床经历长期多种地质地球化学作 用，银、铅锌、金等成矿元素在一定范围内 锌矿等金属矿物）．由于不同时期古风化壳搬运 层中的热卤水池的物相环境，富含矿质的热卤 而来的矿质以及火山喷发携带的矿质不同，便 水和印支期花岗重熔岩浆携带的矿液沿着这 形成了不同时期，不同矿质，不同丰度的初始 些断裂构造通道运移，依照矿液中的成矿元素 矿源层。在沉积物中孔隙水的流通受到限制， 的活动性质和成矿不同内外界物化环境分异 并与底水隔绝，不同丰度的初始矿源层。在沉 演化定位成矿。 积成岩同时，沉积物中孔隙水的流通受到限 ４．２矿床成因 制，并与底水隔绝，形成一定规模的同生卤 综合上述矿床宏观、微观地质特征以及 水，这些同生卤水环流淋滤矿源层，加之的 成矿机理分析，笔者认为高家堡子银多金属矿 地层中含藻类岩层在成岩过程中去白云石化 床应属同生沉积热卤水变质岩浆热液叠加再 和有机残余的净化，使藻类吸附的重金属释放 造型一复成矿床。 表２高家堡子银多金属矿床铅同位素组成测定结果 ｍｅｐｂ ２。７ｐｂ ｍｐｂ 年龄 样号 测定对象 ２０４ｐｂ ２ｏ４ｐｂ ｍ４ｐｂ 小值 （Ｍａ） 备注 方铅矿 １７ ７９２ ｌ５ ６２７ ３７ ９６６ ０６３５２ ５９９ 方铅矿 １８ ０５２ ｌ５．８８３ ３８。７８４ ０，６４５８ ６９４ 该测试为辽 方铅矿 ｌ７ ６６４ ｌ５．０４４ ３７ ６９．１＇ ０ ５７３７ —６２ 宁省有色地 高１０８ 方铅矿 ｌ７ ９２０ １５３８ ３０１ ０ ６３ｌｌ ５７２ 质局研究所 ，６７＂４ 测定 Ｇ６ 方铅矿 １７ ９ｌ７ １５，８０５ ３８ ４４６ ０．６４６９ ７５７ 高９９ 穷铅矿 １７ ８６７ １５ ５７７ ３＂７ ９９１ ０．６２３５ ５３４ 表３高家堡子氢氧同位素组成测定结果 样号 取样位置 测定矿物 ６ＤＳＭＯＷ‰ ６ １０ＯＳＭＯＷ‰ 备注 １ 银矿体中 石英 一６２ ４ ７ ３ｌ 桂林地质研 ｇ９４ 银矿体中 石英 ——７０ ６ ７ ｌ６ 究院测定 ｇｌ２５ 含银铅锌矿五中 五英 ——４８ ０ ６ ４２ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ７３ 维普资讯 http://www.cqvip.com
垫 Ｑ： Ｓｅｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工业技术 高层钢框架梁柱刚性节点设计研究 理素杰李婷婷王珊 （北方工业大学建筑工程学院 北京 １ ０００４１） 摘要：本文介绍了梁柱ｎ￣Ｐ－－－连接节点的概况，结合美国北岭地震和日本阪神地震中节点破坏的现象，分析了目前梁柱刚性连接节点的问 题，并根据最新的国内外研究成果，总结出了新型梁柱节点形式——塑性ＵＬ￣Ｉ－移的梁端增强式连接（本文采用悬臂梁段上下翼孽上加梯形 盖板、悬臂梁段采用梯形截面及悬臂梁段翼缘加厚三种形式。） 关键词：钢框架 梁柱 刚性节点 中图分类号：ＴＵ３９２．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７４—０９８Ｘ（２００８）０１（ｅ）一００７４Ｘ一０３ 中无可争议的主要结构类型。 梁柱连接节点在多高层房屋钢结构抗震 １概述 改革开放以来，我国钢结构行业发展迅 速，规模、数量、品种成倍增加，技术不断进 步，工程质量不断提高。在有些方面如制作、 安装，钢材供应方面，达到国际先进水平，为 国民经济发展做出了贡献。根据国民经济建 设和现代化工业的发展速度（按每年递增７％ 以上），中国目前钢结构制造业年产量６００～７００ 万ｔ（包括工程建设和钢结构制品）的能力将迅 速扩大，按发达国家钢结构产量占总钢材产量 １０％计算，中国钢结构的年产量应达到２０００万 ｔ。而目前我国钢结构制造量仅占钢材产量的 ３％左右，与世界上经济发达国家相比较，中国 钢结构行业存在着较大的发展空间，同时，工 业厂房建筑，大跨度桥梁建筑、高架立交、大 型的输电线塔架、体育和文化场馆的网架结 构，塔桅建筑结构等，采用钢结构的越来越 多。钢结构建筑与其他建筑结构形式相比有 其明显的优势：首先，从时间上来说，钢结构施 工速度快，周期短，建筑启用快；其次，从空间 上来说，钢结构构件截面小，重量轻，强度高， 延性大、结构净空和跨度大，综合经济指标 好，抗震性能好，更适合建于地震区和软土地 设计中占有非常重要的地位，其性能直接影响 着结构的强度、刚度和稳定等性能。通过对建 筑物的震害调查，发现在所有钢结构建筑中， 梁柱刚性连接节点破坏率最高。从理论分析 和试验研究中均可以发现梁端焊接部位及其 热影响区范围内的残余应力存在，在各种作用 条件下常因受力大，应力集中而破坏。我国 《高层民用建筑钢结构技术规程》和《建筑抗 震设计规范》规定，梁柱节点设计成强节点， 基上，因此将成为超高层建筑以及大跨度结构 要求节点抗弯承载能力是梁的抗弯承载能力 的１．２倍。但给出的节点类型却是梁与柱等强 对接，甚至是按简化方法设计成弱节点。本文 对传统的梁柱刚性连接节点的设计方法做了 分析，指出了传统节点的不足并提出新型的节 点形式，为修订《高层民用建筑钢结构技术规 程》提供依据。 ２常用节点形式 图１梁柱刚性连接的三种连接方式 钢框架结构中梁柱节点常做成刚性节 点。梁柱刚性连接通常采用全焊连接、全栓连 接和栓焊连接三种连接方式（如图１），２０世纪 ９０年代以前，工程界普遍认为图１所示的三种 连接具有优良的抗震性能，有很强的塑性耗能 能力。然而，在１９９４年发生在美国北岭地震 （Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ）和１ ９９５年发生在 日本阪神大地震中，多高层钢结构建筑的许多 连接节点出现了脆性破坏，破坏的位置在梁端 焊接部位、柱端焊接部位，梁柱节点的节点板 处等。破坏的因素较多，主要是设计不合理， 焊接质量等问题。 ２．１设计原理 按照现行的《建筑抗震设计规范》 ＧＢ５００１ １—２００１多层和高层房屋钢结构的连接 参考文献 【１】杨德江．辽东古元古代裂谷沉积岩中金矿 地质特征及找矿方向【Ａ】．辽宁省首届学术 年会暨第四届青年学术年会论文集【Ｃ】．沈 阳：东北大学出版社、２００１． 【２】金成洙．青城子铅锌矿床的成因分析【ＪＪ＇辽 宁地质学报．１９８６（１２）． 【３】邓功全．辽东中部辽河群层控铅锌矿类型 及其主要控矿因素【Ｊ】．辽宁地质．１９８３，１． ［４】辽宁有色地质勘查局．辽吉东部重点成矿 带（辽东段）金银多金属勘查及研究总结报 告（项目编号：区带地质矿产第９３－０５号） 【Ｍ】．１９９３． 【５】裴荣富，等．中国特大型矿床成矿偏在性与 异常成矿构造聚敛场【Ｍ】．北京：地质出版 社，１９９８，２６２－２８６． 【６】吴春林．辽河群沉积期古环境分析【ＪＪ．矿产 与地质．１９９４，（６）：４３３－４３９． 【７】涂光炽．中国层控矿床地球化学（第一卷） 【Ｍ】．北京：科学出版社，１９８４，２４－３５． 【８】涂光炽．中国层控矿床地球化学（第二卷） 【Ｍ】．北京：科学出版社，１９８７，１６￣５３． 【９】申永治．辽河群铅锌矿床稳定同位素特征 及找矿方向研究［Ｊ】．辽宁地质学报，ｌ９９２， （２）：２３－２７． ［１０】金成洙，吴良．辽东早元古裂谷的金矿成 沈阳黄金学院，华北地台北缘金矿地质科 研讨论会论文选编【Ｃ】．沈阳：东北工学院 出版社，１９９２，２６－３１． 【１１】孙文涛．青城子多金属矿田深入找矿思路 浅谈【Ｊ】有色金属矿产与勘查，１９９５，１２． 【１２】孙文涛，孙立民，赵广繁．青城子矿田小佟 家堡子金银矿床地质特征及成矿物资来源 探讨【Ｊ】黄金，１９９７，１２． 【１３】孙文涛，孙洪云．辽东中部辽河群层控型 隐伏矿床与朝鲜检德式矿床对比研究前提 及远景区预测［Ｊ】有色矿冶，２００４．４． 矿模式和找矿模式【Ａ】．国家黄金管理局， ７４ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ