燕山运动的深部过程与大规模成矿

以重建太平洋板片漂移历史为切入点,以期揭示燕山运动深部过程与大规模岩浆活动及金属成矿作用的内存联系。研究内容主要包括:厘定太平洋与伊泽纳吉板块间扩张洋脊的运动历史;探究洋脊俯冲对长江中下游燕山期岩浆活动和金属成矿作用的控制机理;系统阐述中国东部燕山期A型花岗岩的成因,探讨其对稀有金属成矿的制约;利用地震资料揭示地幔中新特提斯、太平洋俯冲板片的残片;反演华北典型地区高镁埃达克岩形成的深部过程,探讨古太平洋俯冲对华北克拉通减薄的制约;实验模拟流体和熔体对成矿元素的溶解和运移,揭示其化学和动力学机制,为探讨中国东部燕山期大规模岩浆活动和成矿作用的深部过程提供理论支撑。     

特约主题:燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应

<正>编者按语:国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点研发专项"燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应"项目拟从中生代全球板块运动格局及其主要驱动因素入手,多学科联合攻关,探究燕山期地壳变形的驱动机制,揭示大规模岩浆活动的动力学背景,阐明优势金属矿产形成机理,反演中国燕山运动的深部过程。项目由八个课题构成:(1)中国东部中生代构造格局与演化;(2)关键廊带的综合     

论华夏成矿省——贺陈毓川院士九十华诞

笔者等对《中国矿产地质志·华南洋—滨太平洋构造演化与成矿》一书（2020）厘定的战略矿产资源居于重要地位的华夏成矿省作些简要论述：① 该成矿省处于古华南洋成矿域与滨太平洋成矿域强烈复合地带,历经早前寒武世克拉通—华南洋—华南裂谷系—陆表海—大陆的发展演化,又受到多期造山特别是空前强烈的燕山期陆内活化造山,并且是一个世界级钨地球化学块体,构成了优越的成矿基因;② 主要成矿特征：包括华南洋及其陆缘弧盆残体成矿,南华间冰期与冰后期大规模沉积成矿,多期大规模S型岩浆以钨为首的有色、铀、贵金属、非金属成矿,I型岩浆以铜为首的铁、有色、贵金属成矿以及钦杭成矿带超大矿床集群与“深地”找矿之眼等;③ 燕山运动岩浆与成矿“核幔式”时空演化规律以及多体系复合构造格局与陆洋左行扭动与洋壳俯冲为主导并有板内挤压、地壳蠕散相复合的动力学机制。     

论华夏成矿省——贺陈毓川院士九十华诞

笔者等对《中国矿产地质志·华南洋—滨太平洋构造演化与成矿》一书（2020）厘定的战略矿产资源居于重要地位的华夏成矿省作些简要论述：①该成矿省处于古华南洋成矿域与滨太平洋成矿域强烈复合地带,历经早前寒武世克拉通—华南洋—华南裂谷系—陆表海—大陆的发展演化,又受到多期造山特别是空前强烈的燕山期陆内活化造山,并且是一个世界级钨地球化学块体,构成了优越的成矿基因;②主要成矿特征：包括华南洋及其陆缘弧盆残体成矿,南华间冰期与冰后期大规模沉积成矿,多期大规模S型岩浆以钨为首的有色、铀、贵金属、非金属成矿,I型岩浆以铜为首的铁、有色、贵金属成矿以及钦杭成矿带超大矿床集群与“深地”找矿之眼等;③燕山运动岩浆与成矿“核幔式”时空演化规律以及多体系复合构造格局与陆洋左行扭动与洋壳俯冲为主导并有板内挤压、地壳蠕散相复合的动力学机制。     

古太平洋构造域的岩浆作用与成矿

燕山期中国东部出现了大规模的岩浆活动和成矿事件,探明其发生的地球化学动力学背景以及矿床成因机制,对理解中国东部中生代以来构造格局转变和指导找矿都具有重要意义。本文将从以下5个方面入手,探索古太平洋构造域的岩浆作用与成矿机制:(1)下扬子和江南隆起区燕山期岩浆-成矿作用研究;(2)中国东部燕山期成矿与不成矿埃达克岩及中-新生代玄武岩研究;(3)东秦岭造山带中生代岩浆作用与成矿研究;(4)不同类型钼矿床的钼同位素研究;(5)中国中东部燕山期富碱侵入岩石/正长花岗岩研究。     

燕山期重大地质事件关键廊带的地球物理探测

伴随着中生代全球构造格局的重大转变,东亚大陆发生了多旋回地壳变形、大规模岩浆活动和爆发式金属成矿作用等重大地质事件,长期以来备受地学界关注,但迄今燕山运动的动力学机制、深部过程与大规模成矿作用机理等重大科学问题尚未根本解决。在国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点专项项目"燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应"的资助下,本课题拟横跨中国东部郯庐断裂带南段和东海陆架区,组织实施综合地球物理剖面海-陆联测,结合徐淮及邻区宽频带流动地震台阵探测和区域重力/地磁异常分析,系统构建华北南缘及扬子陆缘地区深部结构的大深度、高精度、多参数地球物理探测体系,揭示太平洋俯冲作用关键区段的壳幔精细结构与物性特征,为探讨燕山期重大地质事件的深部过程和时空演化提供系统的地球物理约束。     

云南香格里拉红山地区多金属矿床特征及成矿模式

红山铜钼铅锌银金多金属矿区位于扬子西缘多岛—弧—盆系之印支期义敦岛弧带内.矿区主要出露上三叠统曲嘎寺组地层,岩浆活动强烈.燕山晚期酸性岩浆活动是该区多金属矿床形成的主要成矿作用,并有后期成矿作用叠加复合成矿.并依据矿化、蚀变及成矿的分带性特征,初步建立起斑岩—矽卡岩—热液脉型的综合成矿模式.     

扬子西缘乡城-丽江结合带燕山期斑岩Mo多金属矿床成矿系统

位于扬子陆块西缘与西南三江造山带结合部位的乡城-丽江地区,北起四川乡城经云南格咱南至丽江地区,在印支期斑岩铜矿带上新发现叠加了燕山期斑岩Mo多金属成矿作用,形成乡城-丽江斑岩Mo矿带。受印支期古特提斯洋盆闭合后地壳缩短与加厚的影响,燕山晚期下地壳发生拆沉作用,导致后碰撞型花岗质岩浆侵位,发育了Mo多金属成矿作用,并构成斑岩成矿系统。岩石地球化学特征表明,燕山晚期含矿斑岩具高硅(SiO_2=66.29%~79.36%)、高碱(K_2O+Na_2O=5.07%~9.24%)、富钾(K_2O/Na_2O=0.71~2.13)的特点,属于高钾钙碱性岩石系列。岩石富集轻稀土元素(LREE),具有负δEu异常;微量元素具富集大离子亲石元素K、U、Th、Rb,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti的特征;大离子亲石元素的富集和Nb、Ta等高场强元素的亏损,表明形成这些岩体的岩浆主要来自地壳,具有造山带花岗岩的地球化学特征。区内代表性含矿斑岩相似的地球化学组成及分布特征表明,乡城-丽江结合带燕山晚期的成矿斑岩是由同源岩浆分异演化而来。成矿系统的分析表明,燕山晚期主要含矿斑岩成矿物质以壳源为主,但具有少量地幔物质的加入,成岩成矿物质来源具有相似或一致的源区特征。在成矿元素的组合上,由成矿斑岩体向外带表现出W、Mo→W、Mo、Cu→Pb、Zn、Ag的演化趋势。研究表明,本区燕山晚期花岗岩浆的侵入及Mo多金属成矿作用并不是独立或个别的成矿事件,而是纵跨义敦岛弧、甘孜-理塘结合带及扬子西缘的带状成矿活动,属于区内与燕山晚期岩浆侵入作用相关的统一斑岩成矿系统。     

鄂霍茨克洋与太平洋构造域叠合的岩浆作用与成矿响应

课题拟重点开展华北北缘及其邻区燕山期岩浆-成矿作用的时空分布规律、成岩-成矿性质及形成背景研究。通过对比不同时空背景下岩浆-成矿作用的类型,查找典型构造带上岩浆的岩石化学及同位素组成的时空演变规律,明确古鄂霍茨克洋和太平洋俯冲体系对区内岩浆作用的制约,限定古洋壳向华北地块俯冲、转换的时限。分析岩浆-金属成矿作用区岩浆产生的物理化学条件、运移演化过程、源区性质及记录的壳幔相互作用,并在剖析典型资源矿产聚集区燕山期成矿类型及成矿机理基础上,探讨岩浆性质、成岩过程与成矿类型、成矿作用的关系,建立岩浆-成矿作用与古洋壳俯冲叠合的内在联系,构建成岩-成矿作用与块体俯冲拼合的动力学过程。同时,将深源岩石包体示踪和地球物理资料有机结合,开展不同地区深部岩石圈组成、结构,以及深部过程与浅部响应的综合研究。     

鄂皖赣巨型矿集区的构造复合成矿特征

通过综合研究,提出鄂皖赣相邻的地区处于华南洋构造域扬子反S型构造体系东部,燕山期时与滨太平洋构造域新华夏构造体系郯庐断裂带集群复合,形成一个由巨量金属矿质堆积的巨型内生金属矿集区。钨、铜、金、银、钽、铀、铁多金属在国内均占有重要地位,拟称之为鄂皖赣巨型矿集区。研究论证了晋宁期华南洋的位置及其陆缘弧盆系统。进一步论述了该区中新元古代以来自晋宁期华南洋、扬子-加里东期华南裂谷系到华力西-印支期陆表海的地质发展演化、构造格局及成矿作用。重点讨论了燕山期陆内活化造山与岩浆成矿大爆发的构造活动方式以及构造复合控岩控矿特征。初步构建了鄂皖赣燕山期巨型矿集区的框架及其成矿带、成矿亚带、主要矿集区、重要矿田的空间展布。在此基础上研究指出,晋宁期华南洋及其陆缘弧盆的地质背景是有利的成矿之基;欧亚板块与古太平洋板块强烈的相互作用引发的燕山期陆内活化造山,导致多源成矿岩浆与成矿流体大爆发是大规模成矿之源;两大构造域、两大构造体系复合是形成巨型矿集区之因。     

西南“三江”格咱岛弧斑岩成矿系统

西南“三江”格咱岛弧是“三江”古特提斯演化形成的重要地质构造单元,该单元从晚三叠世洋壳俯冲、洋盆关闭转入碰撞及走滑剪切阶段都产生酸性岩体,形成斑岩Cu-Mo-Au矿床,并构成独立的成矿系统.笔者将格咱岛弧成矿作用以三大岩浆活动期次为基础划分为三套成矿系统,即印支期斑岩Cu多金属成矿系统、燕山期斑岩Mo-Cu多金属成矿系统和喜马拉雅期富碱斑岩Au-Mo-Cu多金属成矿系统.本文从成矿时间、成矿物质来源、成矿流体系统和成矿动力学背景等方面详细总结论述了格咱岛弧的三套斑岩成矿系统.同一地区三大成矿系统反映三次地质构造事件,这种构造演化的连续性和成矿对应性使得该带的研究具有重要意义.     

赣北大湖塘钨铜多金属矿集区特征与成矿作用模式

大湖塘矿集区地处扬子陆块—下扬子地块东南缘,钦杭(钦州—杭州)复合造山带中段北侧。区内出露基岩大多数为晋宁期黑云母花岗闪长岩(九岭岩基主体部分),少数为新元古界双桥山群浅变质细碎屑岩(九岭岩基残余顶盖)以及燕山期斑状花岗岩、细粒花岗岩和花岗斑岩。本文在综合研究区域地质、矿床地质成果基础上,分析了该区燕山期构造—岩浆的活动规律,厘定了成矿岩体;运用构造解析的原理分析了该区燕山期构造—岩浆—成矿之间的关系,构建了燕山期构造—岩浆热液成矿作用模式。认为该区特大型钨铜多金属矿的形成与燕山期构造-岩浆热液成矿系统的发生、发展、演化具有密切的成生联系,其中成矿构造与成矿结构面是成矿作用的基础,成矿岩体是成矿作用的关键。成矿是成矿岩体与成矿构造、成矿结构面三位耦合的结果。     

青藏高原及邻区三阶段构造演化与成矿演化

青藏高原具有典型的三分时空结构和3种尺度动力学体系.青藏高原由3个构造结调整的3个盆山体系组成, 北部、东部和南部3个盆山体系分别受控于古亚洲洋及西伯利亚、西太平洋和特提斯三大构造域, 经历了前寒武纪超大洋一超大陆耦合、加里东期-印支期-燕山期和喜马拉雅早期自北而南的洋陆耦合和板内盆山耦合三大构造发展过程, 形成于地核流层驱动的地核(或全球) 动力学过程、地幔流层驱动的地幔(或岩石圈) 动力学过程和地壳流层驱动的地壳(或大陆) 动力学过程, 构成历史地球系统动力学系统.青藏高原不是印度板块与欧亚板块碰撞的结果, 而是形成于下地壳流动驱动的板内盆山作用, 可分为以中、新生代有序向南迁移式构造隆升、水平运动、地质作用和成矿作用为特征的板内造山阶段和以脉动式快速隆升、垂直运动、地理作用和环境变化为特征的均衡成山阶段.构造谱系决定了成矿谱系, 区域构造叠加演化造成地壳成熟度的不断增加和矿床密集度的不断提高.青藏高原3个构造成矿演化阶段包括1.8~1.4Ga、500~420Ma、300~260Ma、180~120Ma、65~30Ma、23~7Ma等6个主金属成矿期, 1.8~1.4Ga超大陆裂解事件形成与深地幔火山岩浆作用有关的大红山式海相火山喷流沉积改造型铁铜矿、金川式与镁铁-超镁铁质岩有关的铜镍硫化物浆矿床, 500~420Ma、300~260Ma和180~120Ma特提斯裂解环境下形成罗布莎式地幔剪切-改造脉型(豆荚状) 铬铁矿床、呷村式海相火山成因块状硫化物矿床等, 180~120Ma、65~30Ma和23~7Ma是青藏高原自北而南板内伸展环境下大规模成矿期, 形成驱龙式斑岩铜矿床、哀牢山式剪切带型金矿床、金顶式陆相盆地沉积型铅锌矿床, 构成一个完整的地球系统成矿动力学演化体系.      

宁蒗东北地区喜马拉雅期构造—岩浆（斑）岩带及其成矿特征

根据野外调查和近几年勘查资料,对区内地质构造、岩浆活动、成矿及控矿特征作了分析研究,探讨了内生金属矿床的成矿模式,认识到本区的“构造作用、岩浆活动、成矿作用”三者为同期,总体上构成扬子地台西南边缘一条规模宏大的燕山期至喜马拉雅构造－岩浆－多金属成矿带,成矿条件优越,成矿前景好。     

论扬子地块西缘元古宙铁氧化物铜金型矿床与大地构造演化

探讨和总结了扬子地块西缘大地构造演化、元古宙重大构造-岩浆事件与铁氧化物铜金型(IOCG)矿床关系,以促进对深部隐伏IOCG矿床勘查和新技术研发。在新太古界-古元古界小溜口岩组顶部和不整合面之下,含矿层状-似层状碱性方解石钠长石岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄为2520±14 Ma,这种似层状铜矿床和其上不整合面型Cu-Co-AuAg-REE-Fe矿体,以云南东川因民铁铜矿床深部小溜口岩组中铜矿床为代表。总体上,IOCG矿床与扬子地块大地构造演化之间关系为:(1)扬子地块于东川运动(中条运动/Hudsonian Orogeny,1800 Ma)形成了陆壳基底。在中元古代初期(1700±50 Ma)发生了地幔热物质上涌侵位的构造-岩浆事件,导致古扬子地块发生裂解并形成裂谷构造和大陆裂谷盆地。在近东西向大陆裂谷盆地发育初期,构造动力学特征为火山地堑式断陷成盆。在碱性铁钠质基性岩、铁钾质粗面岩和铁质辉绿辉长岩形成过程中,形成了第一期IOCG矿床成岩成矿高峰期(1650±50 Ma),以云南大红山IOCG矿床为代表。(2)在裂谷盆地成熟发育期,构造动力学特征为裂陷沉降成盆。因民期和黑山期两次地幔热物质上涌侵位,导致了构造-岩浆-成岩成矿事件发生。在铁钠质基性火山岩、铁钾质粗面岩、水下火成碳酸岩、火山喷溢-火山热水喷流沉积相等形成过程中,形成了第二期IOCG矿床的成岩成矿高峰期(1500±50 Ma),以云南迤纳厂IOCG矿床为代表。(3)在小黑箐运动/满银沟运动(格林威尔造山期,1000 Ma±),扬子地块南缘形成了近南北向洋壳俯冲和陆缘侧向挤压收缩体制,碱性铁质辉长岩-辉绿岩体上涌侵位,伴随同构造期脆韧性剪切带形成和沉积盆地构造反转,形成区域性不整合面(小黑箐运动/满银沟运动)和后期沉积型-火山沉积型铁矿床,为IOCG矿床第三期成岩成矿高峰期(1000±100 Ma)。以白锡腊深部和新塘IOCG矿床为代表,形成IOCG矿床和IOCG矿床的叠加成岩成矿。(4)晋宁-澄江期为多重构造体制耦合与转换格局,扬子地块内部和陆缘具有造山带-沉积盆地-深部地幔柱上涌侵位,深部地幔柱上涌侵位形成的碱性铁质辉长岩具有OIB源区特征,形成了第四期IOCG矿床的成岩成矿高峰期(800±50 Ma),以四川拉拉IOCG矿床受碱性铁质辉长岩侵位与叠加成岩成矿为代表。在澄江期"盆→山"耦合与转换,IOCG矿床和东川型铜矿中进一步发生了盆地流体叠加改造富集(810~700 Ma)。     

中上扬子地块周缘主要金属成矿系统及成矿谱系

中上扬子地块周缘巨型成矿带是多旋回多阶段构造演化背景下成矿作用的产物。主要的成矿系统包括沉积-热水沉积成矿系统类、后生盆地流体成矿系统类、岩浆热液成矿系统类三大类。南华纪沉积-热水沉积锰成矿系统、震旦纪沉积-热水沉积铅锌成矿系统、震旦纪—寒武纪沉积-热水沉积银钒多金属成矿系统、二叠纪沉积-热水沉积锰成矿系统主要发育在古大陆边缘且形成于大地构造挤压向拉张的转换期,大型、超大型矿床定位受大陆边缘构造网络系统的制约,成矿的有利环境是拉张断裂控制的裂陷槽,同生断裂系统和深部含矿流体的持续补给是关键的控矿要素。印支—燕山早期后生盆地流体Pb-Zn成矿系统是本区主要的成矿系统且发育在盆山结合带,大型、超大型矿床定位主要受断裂、层位与岩性联合控制。燕山期岩浆热液型Pb-Zn多金属成矿系统受侵入接触构造体系控制,Pb-Zn矿体主要发育在外带;燕山期岩浆热液型Au多金属成矿系统主要发育在盆山结合带,大型、超大型矿床定位受断裂、褶皱构造和隐伏花岗岩的联合控制。本文初步构建了中上扬子地块周缘主要金属矿床成矿谱系。     

桂东南地区区域成矿特征和找矿方向

桂东南地区地处湘桂地块与华夏地块交接地带的云开隆起西缘.本区先后经历了加里东期、海西期-印支期和燕山期三大构造运动阶段.燕山运动时,由于太平洋板块向北西俯冲作用和印度板块向北俯冲作用,不仅导致强烈的构造-变质-岩浆侵入活动,而且产生大量的火山喷发,与此同时伴随了一系列的内生成矿作用,形成本区的金银多金属成矿的高峰期.     

云南格咱岛弧斑岩-矽卡岩铜、钼（金）矿床成矿系统

格咱岛弧带是西南三江多岛弧盆系中一个主要的地质构造单元,它始于晚三叠世甘孜—理塘洋壳的向西俯冲,燕山期经历了陆内汇聚和造山后伸展作用阶段,区内岩浆活动和成矿作用强烈,是近年来新发现的重要铜多金属成矿带。根据区内岩浆岩和矿床的时空分布,同位素年代学证据,构造环境及成矿作用,将格咱岛弧成矿系统划分为印支期成矿亚系统和燕山期成矿亚系统。印支期主要发育了与安山岩同源的壳幔型中酸性岩浆作用,形成斑岩型Cu矿成矿系统,燕山期伴随着同碰撞中酸性岩浆活动形成斑岩型Mo(Cu)及热液型W(Mo)成矿系统。研究表明,格咱岛弧深部找矿具有较好的资源潜力,其中燕山期Mo多金属成矿已显现出良好的找矿前景。     

川、滇、黔接壤地区铅锌矿床产出的大地构造演化背景及成矿作用

川、滇、黔接壤地区铅锌矿床的分布受大地构造演化背景的控制。天宝山矿床与成矿有关的构造变形的应力、应变场的分析显示与区域变形相对应的区域性应力场有印支晚期和燕山期两期,其主压应力方向分别为NWW向和SSW向,印支晚期区域性近东西向的挤压是形成NWW向容矿的张性断裂的主要动力,该期为主构造期;燕山期NNE-SSW向的区域性挤压应力,具有引发区域性NEE向张性容矿构造的条件。结合区域岩浆活动和矿床同位素年龄资料的分析,认为印支晚期和燕山期发生的两次区域性小规模的岩浆活动与铅锌成矿有较密切的联系,岩浆活动可能为成矿提供了部分成矿物质和热能。构造应力、应变场所反映的构造期次、区域性的构造岩浆热事件与铅锌矿床的成矿在时间上是同步的。该地区铅锌矿两期主要的成矿作用分别和晚三叠世扬子板块与兰坪-思茅地块碰撞、义敦弧与扬子板块碰撞,以及早侏罗世西南部的雅鲁藏布江洋打开、扩张的时间一致。该地区两期主要的成矿作用发生在三叠纪晚期和早侏罗世。     

华南陆区板块活动与构造体系的形成演化——纪念李四光先生诞辰130周年

本文通过华南陆区中新元古代以来板块活动与构造体系的"一体化"融合研究,从构造体系形变特征、形成演化历史、形成机制等方面分析了其与板块活动的成生联系。构建了区内以扬子反S型构造体系、新华夏构造体系、南岭纬向带为主体的多体系复合构造格局。其中,新厘定的扬子反S型构造体系为扬子板块的主体构造,原属于华夏系,奠基于晋宁期扬子、华夏板块的陆陆碰撞,定型于燕山陆内活化造山时期。新华夏构造体系为滨西太平洋的主体构造,包括具有成生联系的北东向华夏式和北北东向新华夏式两种型式,共同经历了燕山期挤压扭动成型、造山后伸展和第四纪以来的弱挤压的演变过程。著名的南岭纬向带主要成型于燕山期的板内经向挤压,以东西向叠加褶皱-花岗岩带为主要特征,活动至今。在此基础上,简要论述了主要构造体系复合控制区域成矿区带和分级控制矿集区、矿田、矿床特征以及燕山期岩浆成矿大爆发的核幔式扩展模式。论证了区内燕山期陆内活化造山具有以欧亚板块与太平洋板块近南北向相对左行扭动为主导的多向汇聚、多因复合的动力学特征。