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     

核幔成矿物质(流体)的反重力迁移——地幔热柱多级演化成矿作用

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。在地球演化的早期 ,由于在引力收缩和热力膨胀的统一作用支配下 ,放射性、卤族、稀有、稀土元素及碱金属向上迁移 ,而贵金属、有色、铁族、铂族等密度较大的元素则有逐渐向地核聚集的趋势 ,以至于铁、镍、金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、粘度差等的存在 ,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气态金等重元素得以作为地幔热柱的热物质流 ,呈反重力迁移至岩石圈 ,并进而以气 液态向近地表迁移 ,在有利的构造扩容带中聚集成矿。这可能是金银铜铅锌等多种元素的重要成矿作用方式。     

华北东部地幔热柱的特征与演化

燕山运动以来,华北东部地区发生了翻天覆地之构造转变,构造体制从印支期末华北地块与扬子地块的拼贴-增生,转变为地幔热柱演化-区域伸展断陷。华北地幔热柱强烈上隆过程中,在岩石圈底部受阻并呈蘑菇状向外拆离流变,在使上部岩石圈发生热减薄-断陷的同时,向外拆离流变的地幔岩在盆地外围受到韧性剪切带的切割,导致深熔岩浆活动并带动围岩上隆,形成一系列次级隆起(幔枝构造)。地形地貌上亦从东部隆起的高原转变为一盆多山耦合格局——地幔热柱上部的热减薄断(拗)陷与外围的一系列幔枝构造的空间有机组合,即华北东部裂陷盆地西与太行造山带、北与燕山造山带、东与朝鲜半岛、南与大别造山带(即中心裂陷盆地与外围各幔枝构造)均为盆-山耦合关系。     

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。     

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。     

幔枝构造及其控矿断裂系统

幔枝构造是地幔热柱多级演化的第三级构造单元，是地幔热柱在地壳上的综合表现形式，一般由核部岩浆-变质杂岩、外围盖层拆离滑脱层、上叠断陷火山-沉积盆地等三个单元组成。各单元叉发育独特的断裂构造体系，核部岩浆-变质杂岩中往往发育轴部韧性剪切带、脆性叠加剪切带、岩体侵位构造等；外围拆离层发育主拆离滑脱带、次级拆离滑脱带、反向铲状断裂、横张断裂等；上叠断陷火山-沉积盆地中发育裂陷构造、与次火山机构相关的环状断裂、放射状断裂等。它们不仅是幔枝构造的鉴定标志，也是沿地幔热柱-亚热柱向上迁移的深源成矿气-液体的储集场所，往往成为很好的成矿控矿构造。     

鲁西地区地层(岩石)展布及其成因

<正> 鲁西地区以其独特的地质特征和丰富的矿产资源而备受地质学家的关注,地质研究程度颇高。但对燕山运动以来该区地质演化,尤其是地层(岩石)的环形展布尚存不同认识。幔枝构造是地幔热柱多级演化在岩石圈浅部的综合表现,一般多表现为较规则的穹状隆起。     

地幔热柱多级演化及其幔枝构造成矿控矿——以胶西北郭家店幔枝构造为例

文章简要介绍了幔枝构造成矿理论,探讨了幔枝构造的特征、单元划分、断裂构造体系以及成矿控矿作用。在燕山运动晚期,华北东部地区进入了以伸展构造为主的地幔热柱演化阶段,在胶西北地区形成了莱阳地幔亚热柱及其外围郭家店、栖蓬、牟乳等幔枝构造。其中,郭家店幔枝构造于燕山运动晚期发生强烈的构造活动,总体形成了以焦家断裂为主的拆离带和与其相交的以三山岛断裂为反向铲状断裂的构造体系,同时控制着玲珑、焦家、三山岛等一系列大型—超大型矿床的形成。在众多成矿控矿因素中,区域性断裂构造是重要的主导性因素,既为成矿流体的运移提供了通道,又为成矿储矿提供了有利空间。深源含矿流体可通过地幔热柱→地幔亚热柱→幔枝构造→有利构造扩容带,即脆韧性-韧脆性剪切带、侵入岩体的内外接触带、密集的构造裂隙带、各种脉岩与围岩的接触带等有利构造部位集聚成矿。近年来在胶西北深部勘查发现,浅部沿断裂展布的若干个大—中型金矿在其深部的成矿蚀变构造带可能是连为一体的,一起组合成为超大型金矿。     

东北地区地幔热柱构造与成矿成藏作用

东北地区处于古亚洲构造域和西太平洋构造域的叠合部位.该区地幔热柱存在8个地质标志:①南北以西伯利亚板块和华北板块太古代基底(断裂)为界,东西以变质核杂岩体分布为界,基本与日本海毗邻的范围为亚地幔柱的规模;②在佳木斯-牡丹江缝合线内见有科马提岩、苦橄岩,可能为地幔热柱的中心;③水系分布呈放射状及莫霍面分布为松辽盆地幔隆起一致;④典型的热穹隆状态;⑤以花岗岩为主的火成岩省;⑥中生代基性玄武岩基本落入Nb/Ta-Nb图解的地幔柱范围;⑦形成坍塌裂谷特征;⑧岩石圈地幔呈蘑菇云状上涌,地震层析资料证实与太平洋板块俯冲具有相辅相成关系.中生代地幔热柱成矿成藏作用的时空分布具有同时代、同火成岩构造控制,山岭成矿,盆地成藏特征.从He及Ar同位素组成阐明金属矿床与油气田的同源性,分析了幔枝构造是在地表的表现形式,无疑对当今深部找矿及海相油气田的勘查具有理论指导意义.     

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。     

环太平洋极性超级地幔柱及其成矿响应

地幔柱及其成矿系统研究是当前地学领域的热点之一,在我国已取得了较大进展,发表了大量论著。但对环太平洋极性超级地幔柱成矿系统的研究,目前还处于起步阶段。文章在前人研究成果的基础上,从以下几方面作了简要论述:1)地幔柱研究历史的回顾;2)地幔柱类型划分与成矿场;3)常规地幔柱判别标志;4)环太平洋极性超级地幔柱的厘定;5)环太平洋极性超级地幔柱成矿效应;6)华南亚地幔柱与成矿;7)环太平洋极性超级地幔柱的动力学讨论。笔者认为,中-新生代濒太平洋洲际性成矿域及其成矿大爆发,导源于太平洋超级地幔柱对成矿的响应。     

地幔柱研究中几个问题的探讨及其找矿意义

本文在简要回顾地幔柱研究历史的基础上,针对近年来研究中提出的一些科学问题进行初步的探讨,提出了识别古老地幔柱的地质-环境-地球化学综合判别原则,提出了存在地幔柱的第3种类型,而埃达克岩很可能是第3类地幔柱的典型产物之一,指出了地幔柱对于成矿作用影响的双重性,也指出了地幔柱研究将对成矿学研究产生深刻的影响及其对于地质找矿的意义.中国西南部地区以二叠纪峨眉山玄武岩为标志的峨眉地幔柱最终喷发于海陆过渡相环境,具有与俄罗斯西伯利亚地幔柱类似的成矿条件和含矿性,有着良好的找矿前景.     

试论华北地台中生代超变质作用与地幔热柱作用

本文通过冀西北、胶东等金矿富集区“太古宙”高级变质地体中生代金矿化、变质核杂岩构造、花岗岩、碱性岩等问题的讨论,认为中生代强烈而广泛的混合岩化、花岗岩化、流变“片麻岩”化等超变质作用,是华北地台太古宙高级变质地体变质程度深、同一地质体同位素年龄数据相差悬殊、中生代强烈岩浆活动等异常地质现象的重要原因之一。它既是华北地台活化的重要深部地质作用,亦是深部“去根作用”的具体体现。而中生代地幔热柱作用又是用变质作用、变质核杂岩构造、金矿成矿作用的深部机制,也是华北地台中生代活化的根本原因所在。     

Study on the Metallogenetism of Sub-mantle Plume and Mantle Branches in the Gold Mineralization Concentration Area of Northwest Jiaodong Peninsula

The northwest of Jiaodong peninsula is characterized by its greatest gold concentration area, enormous gold reserves and limited time interval （115±5Ma） of gold mineralization in China. Studies show that the east area of north China began its mantle plume evolution since the Yanshanian movement, and the Laiyang sub-mantle plume and its surrounding mantle branches such as those in Guojiadian, Aishan and Panshidian were formed in the mineralization concentration area of northwestern Jiaodong peninsula. With the development of mantle plume →sub-mantle plume → mantle branch→ favorable expending structures, the deep-derived hydrothermal fluid moved up to the favorable places, such as brittle-ductile or ductile-brittle shearing zones, the internal and external contact zones of intrusions, dense fracturing zones and the contact zones between dikes and countryrocks, and concentrated into deposits. Then the gold mineralization concentration zones that are centralized on mantle branches were formed. This study takes Guojiadian mantle branch as an example to discuss their metallogenetism and conclude the metallogenetic mode.     

峨眉地幔柱的动力学特征

峨眉地幔柱起源于赤道附近,头部直径约８００ｋｍ。它的动力学特征主要反映在四大地质事件上：１．基性岩浆活动,地幔柱头部减压熔融引起大规模玄武岩浆喷发和大量基性－超基性岩体侵入。峨眉山玄武岩分布面积约５０万ｋｍ２,主喷发期在早、晚二叠世之间,活动时限海西晚期－印支期;２．酸性岩浆活动,地幔柱对深部地壳的热改造引起大规模酸性岩浆喷发并形成３００ｋｍ长的花岗岩带,酸性火山喷发产物除流纹岩外,酸性火山灰沉积遍及整个华南地区;３．古地热场与改造成矿作用,在地幔柱作用下,上扬子及其外围地区曾经存在一个古地热场,地热异常从海西晚期持续到燕山期,长时期的地热异常驱动热水循环,引起大规模改造成矿作用,形成分布广泛的层控金属矿床;４．地壳升降与裂陷,华南海西－印支期的地壳运动与地幔柱有密切关系,当它到达岩石圈底部之后,上覆岩石圈受热软化,伸展变薄,地壳沉降引起栖霞期海平面大幅度上升以及茅口期的强烈拉张与裂陷,地幔柱活动对大气圈、水圈、生物圈都有重要影响,它可能造成大规模生物绝灭。     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

试论地幔柱构造与川滇西部古特提斯的演化

基于全地幔对流(MOMO模式)提出的地幔柱构造理论将人们对地球深部的认识延伸到核幔边界.它和主要揭示地球表层构造的板块构造理论一起,为认识地球深部过程和大陆裂解等提供了新思路.在早古生代时期川滇西部古特提斯域几个大陆地块从位于赤道附近的冈瓦纳联合古大陆上裂解后又拼合到一起.该地区广泛分布的地幔柱活动产物和引起的浅表地质响应与特提斯的演化有很好的时空耦合关系,证明其间可能存在一个特提斯超级地幔柱,它可能是导致特提斯演化的原动力.根据古地磁资料和地幔柱活动的火成岩记录,认为特提斯超级地幔柱开始活动于晚志留世,结束于晚二叠世,历时约170 Ma.其幕式活动造成了3个陆块先后裂解脱离扬子地块,形成3个特提斯大洋和峨眉山大火成岩省.     

地幔柱数值模拟研究进展

国外大量的数值模拟研究表明地幔柱由热浮力驱动,流体的黏度对地幔柱的形状和物质组成有着很大的影响,地幔柱可造成岩石圈的熔蚀减薄和地表隆升,数值模拟可以定量地得出地幔柱运动的速度、岩石圈的熔融量和熔融温度等要素,但这些模拟描述的仅是物理过程,缺乏与化学动力学相耦合.国内开发的可对峨眉地幔柱进行数值模拟的软件MantlePlume1.0也存在许多需要进一步研究解决的问题,如峨眉山玄武岩的物质来源、活动中心、喷发时限、喷发规模、岩石圈的隆升程度,以及峨眉地幔柱的温压条件和断裂构造形成机理等.