地幔热柱多级演化与核幔源元素成矿作用

地壳中矿床分布极不均匀,这与地球的形成与演化密切相关。地球演化的早期,在引力收缩和热力膨胀的统一作用下,放射性、卤族、稀有、稀土元素及碱金属等轻质元素向上迁移,而铁族、铂族、有色金属、贵金属等比重较大的元素则逐渐沉向地核,以至于铁、镍、金、银等元素主要聚集在地核之中。但是,在地球形成圈层结构的同时,由于地球内、外温度差、压力差、粘度差的存在,导致地球发生以地幔热柱多级演化为主要形式的垂向物质运动,两者互为依存,并构成幔壳运动的原动力。地幔热柱多级演化沟通了深部矿质的迁移通道,聚集在地核及核幔界面上的金、银等元素呈气态随地幔热柱热物质流,以反重力运移至岩石圈,并以气-液混合态向近地表迁移,在有利的构造扩容带中聚集成矿。这可能是金银铅锌铜等多种元素的重要成矿     

地球的物质运动与成矿作用

地球的物质运动历来受到地质学家关注,但是由于历史的局限和技术手段的限制,以往研究重点主要局限在地壳或岩石圈。随着科学技术的发展,尤其是对内流体,地幔热柱多级演化等方面的研究进展,使人们认识到地球不仅存在着明显的圈层结构,而且存在着强烈的垂向物质运动,地幔热柱多级演化是深源矿质向上迁移,并在地壳聚集成矿的重要机制。     

地幔热柱及其成矿作用研究

成矿作用研究表明 ,在地球的演化历史中 ,成矿数量有从少到多 ,聚矿能力有由弱到强的演化趋势。中生代为全球规模的成矿大爆发阶段 ,究其原因可能与地球的发展演化密切相关。地球形成的早期 ,由于地球物质尚未充分分异 ,成矿强度不大。当然 ,有部分在地球演化早期形成的矿床 ,在后来的多次构造改造过程中被改造迁移 ,甚至消失。中生代地球进入了一个强烈的地幔热柱活动时期 ,聚集于D”层及外核的成矿物质可通过地幔热柱多级演化向上迁移 ,并在幔枝构造的有利构造扩容带中成矿 ,幔枝构造则成为中生代主要的成矿控矿构造类型     

地幔热柱成矿作用研究进展

地幔热柱构造是地球内部热传导的基本形式，只是地球的不同演化阶段其表现形式和强度有所不同。研究表明，燕山期强烈的地幔热柱活动沟通了深部成矿物质来源，金、银等元素随地幔热柱多级演化以气态→气—液混合相向上运移，在地幔热柱演化的三级单元——幔枝构造的有利部位聚集成矿。并据幔枝构造的成矿模式提出了华北地区燕山、秦岭、太行、胶辽等主要成矿集中区都是河淮地幔亚热柱控制下的幔枝成矿系列。成矿作用均伴随有强烈的构造—岩浆活动，成矿时代多集中在２６０～１２０Ｍａ。金、银多金属矿床具明显的相似性、同源性和深源性     

地幔热柱及其成矿作用研究

成矿作用研究表明，在地球的演化历史中，成矿数量有从少到多，聚矿能力有由弱到强的演化趋势。中生代为全球规模的成矿大爆发阶段，究其原因可能与地球的发展演化密切相关。地球形成的早期，由于地球物质尚未充分分异，成矿强度不大。当然，有部分在地球演化早期形成的矿床，在后来的多次构造改造过程中被改造迁移，甚至消失。中生代地球进入了一个强烈的地幔热柱活动时期，聚集于D”层及外核的成矿物质可通过地幔热柱多级演化向上迁移，并在幔枝构造的有利构造扩容带中成矿，幔枝构造则成为中生代主要的成矿控矿构造类型。     

幔枝构造及其成矿控矿作用

幔枝构造(mantle branch structure)——地幔热柱演化的第三级单元,它不仅控制着陆内造山带的形成和演化,而且控制着金、银、铜、铅、锌等内生成矿物质的迁移通道和储集场所。 地幔柱是源于地球核幔边界附近并穿透地幔向上运移的热幔物质流,可以地幔底界(2900km)、上地幔底界(670km)和地壳底界(100km)为限划分一、二、三次柱(S.Maruyama,1994)。现代科学研究认为,由于地球内部结构分层及内、外温差的存在,地球的地幔对流一直存在,并成为其主要物质运动形     

地球的物质运动与地幔热柱多级演化

地球是重力分异和热力对流的对立统一体。重力分异使地内重物质下沉、轻物质上浮，并分划成壳－幔－核结构圈层。核幔间巨大的温度差、压力差、粘度差和速度差的存在，导致源于“超临界层”的热物质流呈柱状上涌形成地幔热柱及其多级演化。由于地球圈层结构及其间的差异，分别在670km、100km深处，即核－幔界面上和岩石圈底部形成地幔亚热柱和幔枝构造。地幔热柱、地幔冷柱共同驱动幔壳运动，并控制着板块运动，形成复杂的大陆（大洋）动力学系统。这种动力学模式越来越得到地球物理学的证实。     

太行山北段深源流体与金矿成矿作用

太行山北段金矿研究表明,金的成矿物质主要来自深源,部分萃取自迁移途中的围岩。成矿具有明显的成矿集中期和集中区,这种时间、空间分布特征与地幔热柱多级演化密切相关。含金的深源流体随地幔热柱多级演化向上迁移,当其迁移到幔枝（变质核杂岩）外围主拆离滑脱带及其上盘裂隙扩容带时,由于物理、化学条件的改变,使其聚集沉淀成矿,并可表现出斑岩脉型、隐爆角砾岩型、大脉型、网脉型等多种矿石类型为一体的系列成矿。硫、铅、     

幔枝构造与冀北金银多金属矿产的成矿控矿作用

幔枝构造是地幔热柱多级演化的三级单元,其对内生矿产的成矿控矿作用十分明显.文章归纳了幔枝构造的基本特征,并在此基础上将河北省划分成5个幔枝构造区.提出幔枝构造核部、主次拆离带及上置断陷盆地的成矿控矿规律,总结了"内金、外铜-银-铅锌"的成矿格局,以期为本区进一步找矿提供思路.同位素数据统计认为:成矿物质主要源自地球深部,通过地幔热柱多级演化迁移到近地表并逐步就位、成矿.     

冀东拆离滑脱带型金银矿的研究

以往金矿地质勘查主要限定在变质岩区，并着重寻找金的矿源层。其主要原因是认为变质岩系金的背景值较高。新的研究表明，金元素主要来自深源（地核），通过地幔热柱－地幔亚热柱－幔枝（变质核杂岩）构造，以气态－气液混合态－含矿流体的形式迁移，并在幔枝（变质核杂岩）构造的轴部韧性剪切带、岩体内外接触带、主次级拆离滑脱带、盖层裂隙带等有利构造扩容带中聚集成矿。因此，应注重这几种类型金矿的寻找。     

Cascaded Evolution of Mantle Plumes and Metallogenesis of Core- and Mantle-derived Elements

Mineral deposits are unevenly distributed in the Earth's crust, which is closely related to the formation and evolution of the Earth. In the early history of the Earth, controlled by the gravitational contraction and thermal expansion, lighter elements, such as radioactive, halogen-family, rare and rare earth elements and alkali metals, migrated upwards; whereas heavier elements, such as iron-family and platinum-family elements, base metals and noble metals, had a tendency of sinking to the Earth's core, so that the elements iron, nickel, gold and silver are mainly concentrated in the Earth's core. However, during the formation of the stratified structure of the Earth, the existence of temperature, pressure and viscosity differences inside and outside the Earth resulted in vertical material movement manifested mainly by cascaded evolution of mantle plumes in the Earth. The stratifications and vertical movement of the Earth were interdependent and constituted the motive force of the mantle-core movement.     

地球历史中矿产资源分布之规律

现有的矿产资源分布资料可以说明地球历史中亲铁和亲铜元素成矿的一般规律。铁矿床在元古宙地核分离之后最为发育。除个别显著成矿高峰外 ,金的储量分布与铁类似。亲铁元素矿物的成矿潜力在古元古代也最大 ,以后逐渐降低 ,只是在显生宙 ,因地壳的再循环和古老矿床中矿石物质的活化而再次增大。元素的行为则完全不同 ,在前寒武纪时期它们的活动性为中等。亲铜矿物矿床的总量 ,在显生宙因再循环而达到最高 ,亲铜矿物矿床成矿能力较之亲铁矿物强得多 ,因为硫化物比铁金属氧化物更为活泼。地球演化的旋回性表现为超大陆形成的周期性 ,它与矿产的分布颇为一致。铁矿、亲铁元素和金成矿作用的突然激增 ,显然是在超大陆形成之后 ,并且与其早期裂解的脉动相对应。亲铜元素堆积的高峰期往往与超大陆的形成期相对应。尽管亲铜元素成矿的第三次脉动与中生代古陆 (Mesogea)的形成并不一致 ,但却与劳亚古陆及冈瓦纳古陆的裂解相一致。此种成矿堆积现象可以借助地幔内非稳态化学密度对流所诱发的地壳发展周期性来解释。根据超大陆形成的周期性推断地幔对流巨旋回的主期应为 80 0Ma ,此种周期性亦反映了具原始地幔印记的亲铁、金和亲铜元素的聚集作用过程。因此 ,地球圈层中地幔对流作用的周期性亦显著地控制了包括地幔     

Magmatism and metallogeny of the Early Earth as a reflection of its geologic evolution

The paper is focused on the evolution of the Earth starting with the planetary accretion and differentiation of the primordial material (similar in composition to CI chondrites) into the core and mantle and the formation of the Moon as a result of the impact of the Earth with a smaller cosmic body. The features of the Hadean eon (ca. 4500–4000 Ma) are described in detail. Frequent meteorite-asteroid bombardments which the Earth experienced in the Hadean could have caused the generation of mafic/ultramafic primary magmas. These magmas also differentiated to produce some granitic magmas, from which zircons crystallized. The repeated meteorite bombardments destroyed the protocrust, which submerged into the mantle to remelt, leaving refractory zircons, indicators of the Early Earth’s geologic conditions, behind.The mantle convection that started in the Archean could possibly be responsible for the Earth’s subsequent endogenous evolution. Long-living deep-seated mantle plumes could have promoted the generation of basalt-komatiitic crust, which, thickening, could have submerged into the mantle as a result of sagduction, where it remelted. Partial melting of the thick crust, leaving eclogite as a residue, could have yielded tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) melts. TTG rocks are believed to compose the Earth’s protocrust. Banded iron bodies, the only mineral deposits of that time, were produced in the oceans that covered the Earth.This environment, recognized as LID tectonics combined with plume tectonics, probably existed on the Earth prior to the transitional period, which was marked by a series of new geologic processes and led to a modern-style tectonics, involving plate tectonics and plume tectonics mechanisms, by 2 Ga. The transitional period was likely to be initiated at about 3.4 Ga, with the segregation of outer and inner cores, which terminated by 3.1 Ga. Other rocks series (calc-alkaline volcanic and intrusive) rather than TTGs were produced at that time. Beginning from 3.4-3.3 Ga, mineral deposits became more diverse; noble and siderophile metal occurrences were predominant among ore deposits. Carbonatites, hosting rare-metal mineralization, could have formed only by 2.0 Ga. From 3.1 to 2.7 Ga, there was a period of “small-plate” tectonics and first subduction and spreading processes, which resulted in the first supercontinent by 2.7 Ga. Its amalgamation indicates the start of superplume-supercontinent cycles.Between 2.7 and 2.0 Ga, the D″ layer formed at the core-mantle interface. It became a kind of thermal regulator for the ascending already tholeiitic mantle plume magmas. All deep-seated layers of the Earth and large low-velocity shear provinces, called mantle hot fields, partially melted enriched EM-I and EM-II mantles, and the depleted recent asthenosphere mantle, which is parental for midocean-ridge basalts, were finally generated by 2 Ga. Therefore, an interaction of all Earth’s layers began from that time.     

PLATINUM-GROUP ELEMENTS MINERALIZATION IN THE OPHIOLITES OF INDUS SUTURE ZONE, EASTERN LADAKH,THE HIMALAYA

PLATINUM-GROUP ELEMENTS MINERALIZATION IN THE OPHIOLITES OF INDUS SUTURE ZONE, EASTERN LADAKH,THE HIMALAYA     

河淮地幔亚热柱的演化及其对华北地区成矿的控制作用

本文依据华北地台东部的地球物理测深资料、火山－岩浆活动、沉积建造特征及构造演化历史，提出河滩地区是中生代以来强烈隆升的地幔亚热柱。亚热柱的强烈上升使岩石圈下部发生热减薄，上地壳发生裂陷，新生界堆积厚达５－９ｋｍ。岩石圈热减薄仅至６０－８０ｋｍ。金、银等成矿元素除部分来自赋矿围岩之外，其主要部分来自地核，并以气态随地幔热柱向上运移，当其进入亚热柱阶段时，部分转变为液态．呈气－液混合相随亚热柱运移，当伞状外展亚热柱被造山带陡倾韧性剪切带切割时，气－液相全、银随深熔岩浆或沿韧性剪切带向上迁移，并在幔枝（变质核杂岩）构造的有利扩容带富集成矿。     

胶东地区壳-幔作用与金成矿效应

胶东矿集区的形成、演化受地幔剪切带和深部流体控制,壳-幔作用和地球动力体制转换是成矿物质活化→运移→聚集→成矿的基本动力学保障,构造应力场转换是其重要表现形式。郯庐断裂是深切地幔的成熟岩石圈断裂,是富含地幔流体的幔内剪切带,其内发生流体-热-化学-物理耦合,决定了胶东矿集区的形成与分布规律,其剪切深熔作用是成矿物质活化、运移的重要驱动力,是成岩成矿作用发生的根本原因之一。地幔流体通过壳-幔相互作用,形成碱交代热液,沿郯庐断裂带向上发散、运移,将含矿流体系统输运到更高的层位,为流体成矿作用提供了矿源。胶东金矿集中区为相对于周边的地幔隆起区,金矿床产于莫霍面的梯度变化处或变形部位,凹陷区局部隆起部位金的成矿强度明显小于其它地段。超大型矿床决定于超大型碱交代岩规模和深部流体活动强度及成矿元素的高效富集效应,在早期剪压体制下,流体组分、成岩组分和成矿组分大量交换运移;晚期剪张体制下,热液析出、交代作用和成矿作用易于发生。     

小秦岭—熊耳山地区金矿的成矿流体特征

文章系统地总结分析了小秦岭-熊耳山地区金矿的成矿流体特征和成矿作用及矿床的S、Pb、O、C等稳定同位素特征，提出金矿床的成矿流体为地幔流体。流体的运移方向则是自南向北，由下向上，并非来自矿床北部的燕山期文峪花岗岩。新的测年结果表明，不少矿床的成矿时代为印支期，燕山期是迭加在印支期之上的成矿期。它们构成了中国东部中生代成矿作用的完整旋回。成矿受印支期构造作用的制约，是在远离商丹主缝合带的拉张环境下形成的。     

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。     

地幔热柱的多级演化及其成矿作用——以冀北地区为例

冀北地区金、银金金属成矿作用研究表明，金、银等成矿元素除部分萃取自含矿围岩外，主要来自深源。幔枝构造是重要的热源释放体系，控制着深源含矿流 体的迁移，聚集和成矿，从而构成了以幔枝构为中心，内带为金、外带为银金金属的构造－岩浆成矿系列，并据此归纳出幔枝构造成矿模式。