大陆碰撞成矿论

基于经典的板块构造而建立的成矿理论已日臻完善,完好地解释了增生造山成矿作用及汇聚边缘成矿系统发育机制,但却无法解释碰撞造山成矿作用及大陆碰撞带成矿系统。通过对青藏高原碰撞造山与成矿作用的详细研究,并与中国秦岭和其它碰撞造山带综合对比,本文系统提出了一套全新的大陆碰撞成矿理论,简称"大陆碰撞成矿论",初步阐明了大陆碰撞带成矿系统和大型矿床的成矿动力背景、深部作用过程和形成机制。该理论认为,伴随大陆三段式碰撞过程而发育的主碰撞陆陆汇聚环境、晚碰撞构造转换环境和后碰撞地壳伸展环境,是大陆碰撞带成矿系统和大型矿床的主要成矿构造背景。对应于三段式碰撞而在深部出现的俯冲板片断离、软流圈上涌和岩石圈拆沉过程,是导致大规模成矿作用的异常热能驱动力。伴随三段式碰撞而分别出现的压-张交替或压扭/张扭转换的应力场演变,是驱动成矿系统形成发育的构造应力机制。大陆碰撞产生的不同尺度的高热流、不同起源的富金属流体流、不同级次的走滑-剪切-拆离-推覆构造系统和张性裂隙系统,是形成成矿系统和大型矿床的主导因素。成矿金属在碰撞形成的壳/幔混源高fO2岩浆-热液系统、地壳深熔低fO2岩浆-热液系统、剪切变质-富CO2流体系统以及逆冲推覆构造驱动的区域卤水系统和浅位岩浆房诱发的对流循环流体系统中,伴随成矿金属的积聚与淀积是形成大型矿床的关键机制。"大陆碰撞成矿论"还强调,完整的大陆碰撞过程可以引发三次大规模成矿作用,形成一系列标示性的大型矿床:在主碰撞陆陆汇聚成矿期,大陆碰撞引发地壳加厚与深熔,产生富W-Sn壳源花岗岩,形成花岗岩型Sn-W矿床;大陆俯冲板片断离诱发软流圈上涌,产生富金属的壳/幔混源花岗闪长岩,形成岩浆-热液型或叠合型Pb-Zn-Mo-Fe矿床;大陆碰撞从变质地体排挤出富CO2流体,在剪切带形成造山型Au矿,从造山带排泄出建造流体,在前陆盆地形成MVT型Zn-Pb矿。在晚碰撞构造转换成矿期,大规模走滑断裂系统诱发壳幔过渡带和富集地幔减压熔融,其岩浆在浅部地壳岩浆房出溶成矿流体,分别形成斑岩型Cu(-Mo-Au)矿床和碳酸岩型REE矿床;深切岩石圈的剪切作用与下地壳变质产生含Au富CO2流体,形成造山型Au矿;逆冲推覆构造驱动地壳流体长距离迁移汇聚、走滑拉分导致流体大量排泄和充填,形成Pb-Zn-Cu-Ag矿。在后碰撞地壳伸展成矿期,新生下地壳部分熔融产生富金属、富水、高fO2埃达克质岩浆浅成侵位和流体出溶,产生斑岩型Cu矿;中上地壳部分熔融层(岩浆房)驱动地热流体系统,在地热区发育热泉型Cs-Au矿,在构造拆离带形成热液脉型Pb-Zn-Sb和Sb-Au矿。     

初论陆-陆碰撞与成矿作用——以青藏高原造山带为例

青藏高原碰撞造山带以其成矿规模大、形成时代新、矿床类型多、保存条件好诸特征而被誉为研究大陆成矿作用的天然实验室。文章基于青藏高原已有的矿产勘查与研究成果,概述了大陆碰撞过程中的主要成矿作用及其成矿带的时空分布,初步分析了陆一陆碰撞所造就的成矿背景和成矿环境以及控制成矿作用的关键地质过程．并草拟了可供今后研究的工作模型。初步研究认为,始于60Ma的印度大陆与亚洲大陆碰撞至少形成了3个重要的控矿构造单元,即雅鲁藏布江以北的主碰撞变形带,雅鲁藏布江以南的藏南拆离-逆冲带和高原东缘的藏东构造转换带。主碰撞变形带以巨大规模的地壳缩短、双倍地壳加厚、大规模逆冲系和SN向正断层系统发育为特征,控制了冈底斯斑岩铜矿带(含浅成低温热液金矿)、安多锑矿化带和风火山铜矿化带及腾冲锡矿带的形成及分布;藏南拆离一逆冲带由藏南拆离系(STDS6)和一系列北倾的叠瓦状逆冲断裂带构成,控制了藏南变质核杂岩型金矿化、热液脉型金锑矿化和蚀变破碎带型金锑矿化的形成;藏东构造转换带以发育大规模走滑断裂系统、大型剪切带、富碱斑岩带和走滑拉分盆地为特征,控制了玉龙斑岩铜矿带、哀牢山和锦屏山金矿带及兰坪盆地银多金属矿带的分布。按成矿系统的基本思想,初步将青藏高原碰撞造山带的成矿作用划分为3个成矿巨系统：大陆俯冲碰撞成矿巨系统、陆内走滑一剪切成矿巨系统和碰撞后伸展成矿巨系统。在大陆俯冲碰撞阶段,主要发育与流体迁移汇聚和排泄有关的锑金铜热液成矿系统和碰撞期花岗岩岩浆．流体锡稀有金属成矿系统;伴随陆．陆碰撞而发生的陆内走滑．剪切作用,主要导致了走滑拉分盆地银多金属热液成矿系统、斑岩型铜钼金成矿系统和剪切带型金成矿系统的形成;在碰撞后伸展阶段,主要发育受SN向正断层系统控制的斑岩铜矿成矿系统、浅成低温热液金矿成矿系统和热水沉积铯锂硼金属成矿系统。在此基础上,初步提出了碰撞造山带成矿作用的构造控制模型。     

青藏高原新生代造山型金成矿系统

形成在大洋俯冲过程的造山型金矿已被广泛研究,而对随后的大陆碰撞阶段形成的造山型金矿研究较少。青藏高原是最年轻的大陆碰撞事件的产物,为揭示大洋俯冲-大陆碰撞完整构造演化背景下的造山型金成矿系统的成因提供了难得的研究窗口。研究表明,青藏高原存在三个金成矿带:(1)在大洋俯冲和大陆碰撞初期(60～43Ma),在正向碰撞带的挤压构造中,沿雅鲁藏布江缝合带形成石英脉型金矿带;(2)在大陆侧向碰撞带的大规模走滑剪切环境中(32～21Ma),发育受剪切带控制的石英脉型和浸染型矿体为主的金矿带;(3)在中新世印度大陆岩石圈回撤背景下(19～15Ma),喜马拉雅穹窿带普遍发育与Sb矿化有关的浸染型和细脉型金矿带。矿床矿化-蚀变和成矿流体特征综合表明三个矿带成矿深度具有逐次变浅的系统变化规律。碰撞造山环境造山型金成矿作用发生在峰期变质和退变质之后,脉动式的成矿作用多数和印度-欧亚板块汇聚速率的多期下降具有同步性,和大洋板片断离和大陆板片回撤等地幔扰动事件同期。岩石圈结构控制了流体的运移和成矿位置,深部成矿流体在较厚岩石圈的压力下沿板块边界上涌至岩石圈厚度梯度处就位。石英脉型金矿金属沉淀受到地震泵模式和流体不混溶作用控制,浅成蚀变岩型主要受到水岩反应的控制。三个金矿带黄铁矿δ34S中值大多是0左右,与不同时期的围岩地层无关;成矿流体δ18O整体上与富集地幔产生流体的氧同位素一致;与成矿有关的黄铁矿的40Ar/36Ar和3He/4He值表现出明显的地幔来源特征;矿石硫化物PGE特征显示成矿流体具有和岩浆热液不同的地化属性。矿床地球化学特征、金矿化整体滞后于区域进变质并与地幔扰动事件具有同步性均表明青藏高原金矿成矿流体和金属主体来自于地幔。文章进一步为造山型金矿石氢氧同位素的时空变化提供了新的可能解释,始新世金矿δD值降低指示了有超临界流体的加入,始新世至中新世金矿床δ18O值增高则可以解释为晚期有更多俯冲的大陆物质交代地幔。成矿流体的深来源以及已有造山型金矿的中-浅成矿深度显示青藏高原具有较大的寻找造山型金矿的潜力。     

青藏高原碰撞造山带成矿作用：构造背景、时空分布和主要类型

大陆成矿作用是当代区域成矿学研究的重大前沿,增进对大陆碰撞造山带成矿作用的理解和认识是孕育和建立大陆成矿理论框架的核心和关键。长期以来,由于对系统完整地记录大陆碰撞过程的典型造山带的成矿作用缺乏深入系统的研究,对碰撞造山过程及壳/幔相互作用与成矿作用的耦合关系和成因联系缺乏深刻的理解,导致了对碰撞成矿阶段以及各阶段动力学过程认识不清,引发了较多争议。青藏高原造山带,成矿规模大、形成时代新、矿床类型多、保存条件好,为系统地研究大陆成矿作用、解决上述存在的问题提供了天然实验室。“印度-亚洲主碰撞带成矿作用”973项目组通过对青藏高原碰撞造山带成矿作用历时3年的系统研究,建立了青藏高原重要成矿事件的时空坐标,初步建立了成矿作用的地球动力学模型或构造控制模型,提出了一套完整的大陆碰撞带成矿理论新框架,包括三大成矿作用和12种矿床类型:同碰撞造山成矿作用(65-41 Ma,4种矿床类型),晚碰撞转换成矿作用 (40-26Ma,4种矿床类型),后碰撞伸展成矿作用(25-0 Ma,4种矿床类型)。其主控因素分别为:碰撞造山背景、壳源岩浆活动和大规模剪切变形;陆内转换背景、幔源岩浆活动和大规模走滑-推覆-剪切作用;后碰撞伸展环境、壳/幔岩浆作用和热液对流系统。     

西准噶尔地区造山型金矿床时空分布、 成矿动力学背景及模式

造山型金矿形成于汇聚板块边缘,俯冲增生或碰撞造山体制,是现代矿床学研究的热点之一。西准噶尔地区有几十个造山型金矿,但其究竟形成在洋壳俯冲增生造山过程还是洋盆闭合后的碰撞造山过程,尚不清楚。本文系统总结了西准噶尔地区造山型金矿的时空分布及地质、地球化学特征,发现它们主要赋存于达拉布特断裂西北侧,可分为安齐(包括哈图金矿)和萨尔托海(包括萨Ⅰ金矿)两个成矿带;成矿作用受控于达拉布特走滑断裂引发的区域变质变形事件,矿体主要赋存于中晚石炭世变质火山沉积岩或蛇绿岩中,发育NaCl—H_2O—CO_(2 )±CH_(4 )±N_2流体包裹体体系,成矿温度为170～380℃,成矿流体主要为变质热液,晚期为大气降水热液;成矿同位素年龄为271～300 Ma,已有资料显示西准噶尔地区存在多期次俯冲增生作用,并于晚石炭世—早二叠世消减完毕。而造山型金矿广泛发育的达拉布特西北侧古洋盆闭合于308～328 Ma,此后为大陆碰撞造山体制,因此西准噶尔造山型金矿形成于大陆碰撞造山体制,适合于碰撞造山成岩成矿和流体作用模式。晚石炭世—早二叠世,达拉布特地区陆—陆或弧陆碰撞过程中,大规模的韧脆性剪切变形及区域变质事件导致地层及围岩中不稳定组分发生变质活化,形成含矿变质流体,流体向上运移至韧—脆性转换带内形成了西准噶尔造山型金矿成矿系统。     

青藏高原碰撞造山带：Ⅲ. 后碰撞伸展成矿作用

“后碰撞”作为大陆碰撞造山作用的特定过程,以其重要的构造演化标示性特征和强烈的爆发式金属成矿作用,受到人们的高度重视。但涉及后碰撞的一系列重要地质问题,如后碰撞期的构造特征与演化历程、岩浆发育序列和岩石构造组合、伸展成矿作用与矿床系列组合等,尚未得到清楚完好的识别、理解和阐示。文章系统研究和总结了青藏高原后碰撞造山与成矿作用特征,提出了后碰撞伸展成矿作用的构造控制模型。研究表明,现今处于后碰撞阶段的青藏高原,中新世以来主要经历了两阶段发育历史。后碰撞早期阶段主要发生下地壳流动与上地壳缩短(>18Ma):下地壳塑性流动并向南挤出,在藏南地区形成EW向延伸的藏南拆离系(STD)和高喜马拉雅,上地壳强烈逆冲推覆,在拉萨地体发育EW向展布的逆冲断裂系;晚期阶段主要发生地壳伸展与裂陷(<18Ma):垂直碰撞带的EW向伸展,形成一系列横切青藏高原的NS向正断层系统(≤13·5Ma)及其围陷的裂谷系和裂陷盆地。后碰撞岩浆作用以形成钾质_超钾质火山岩、钾质埃达克岩、钾质钙碱性花岗岩与淡色花岗岩为特征,集中发育于冈底斯构造_岩浆带和藏南特提斯喜马拉雅。淡色花岗岩与藏南拆离构造有关,其他钾质_超钾质岩浆活动则与EW向地壳伸展有关。青藏高原后碰撞成矿作用强烈而复杂,主要形成斑岩型Cu矿、热液脉型Sb_Au矿、矽卡岩型和热液脉型Ag_Pb_Zn矿以及现代热泉型Cs_Au矿等重要矿床类型。斑岩型Cu矿及矽卡岩型多金属矿床形成于后碰撞伸展环境,岩浆起源于加厚的镁铁质新生下地壳;热液脉型Sb_Au矿发育于藏南拆离带及变质核杂岩周围,系中新世地热田浅成低温热液活动产物。热液脉型Ag_Pb_Zn矿主要产于拉萨地体内部的逆冲构造带内,与地壳流体的迁移汇聚过程有关。青藏高原后碰撞成矿作用在上地壳层次受3大构造系统控制,即①东西向伸展形成的近NS向正断层系统及裂谷裂陷带,②南北向地壳缩短形成的EW向展布的逆冲构造带和③EW向展布的拆离构造带,但在中下地壳/地幔层次上,则受中下地壳物质流动_挤出过程以及俯冲大陆板片断离_拆沉过程控制。     

熊耳山—外方山矿集区中生代Au-Mo成矿系统

熊耳山—外方山矿集区位于秦岭造山带之华北板块南缘,经历了复杂的碰撞造山过程,成矿时间跨度大,成矿强度高,成矿作用多样。复合造山过程和相应的成矿作用已被深入研究,但成矿系统的划分和叠加成矿作用尚需研究。本文将熊耳山—外方山矿集区发育的Au-Mo矿床划分为造山型Mo矿床、斑岩型Mo矿床、岩浆热液脉型Mo矿床、造山型Au矿床和岩浆热液型Au矿床5个类型,对应5种成矿系统：(1)造山型Mo矿床形成于250~227 Ma的同碰撞环境和227~194 Ma的后碰撞环境,为变质热液萃取壳源Mo成矿;(2)斑岩型Mo矿床形成于163~135 Ma的洋陆俯冲环境和135~116 Ma的岩石圈减薄环境,为岩浆热液携带幔源或壳源Mo成矿;(3)岩浆热液脉型Mo矿床形成于227~194 Ma的后碰撞环境,为岩浆热液携带幔源Mo成矿;(4)造山型Au矿床在三叠纪发生了预富集作用,主要形成于163~135 Ma的洋陆俯冲环境和135~103 Ma的岩石圈减薄环境,为变质热液萃取壳源Au成矿;(5)岩浆热液型Au矿床仅形成于135~103 Ma的岩石圈减薄环境,为岩浆热液携带壳源Au成矿。矿集区主要存在两种叠加成矿作用,即不同构造背景下多种成矿系统的叠加和同一构造背景下不同成矿系统的叠加。     

柴北缘双口山金- 银- 铅矿床赋矿围岩及含金石英脉热液锆石U- Pb定年对成矿时代的限定及其成因启示

双口山金- 银- 铅矿床地处柴北缘西段,赋存在滩间山变基性- 超基性变火山岩中。矿体由金矿体和银铅矿体组成,成矿作用与热液活动密切相关。本文通过对双口山含金矿体赋矿围岩及含金石英脉进行LA- ICP- MS锆石U- Pb年代学分析和研究。结果表明,赋矿围岩形成时代为443±2. 9Ma,与区域滩间山群火山岩形成年代一致(440~490Ma)。含金石英脉热液锆石U- Pb年代为402. 8±4. 2Ma,与区域金矿床成矿年龄以及韧性剪切带年龄相接近(~400Ma),代表了金矿体热液作用及成矿时代。结合地质特征及前人研究,表明双口山金银铅矿床是柴北缘造山带在不同造山带演化阶段,由不同成矿作用,在不同时期,相互叠加形成的复合型多金属矿床。金矿体具有典型造山型金矿床特征的变质热液型金矿,其成因主要与造山运动过程中的变质和变形作用有关, 成矿物质和流体来源于绿片岩相的滩间山群变基性- 超基性变火山岩。银铅矿体为岩浆热液型,成矿与后碰撞造山作用伸展- 构造转换有关的岩浆作用有关,成矿物质和流体来源于晚泥盆世深部含矿岩浆作用。     

青藏高原碰撞造山带:Ⅰ.主碰撞造山成矿作用

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度-亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞造山成矿模型。研究表明,印度-亚洲大陆主碰撞始于65Ma,延续至41Ma,形成了以藏南前陆冲断带、冈底斯主碰撞构造-岩浆带和藏北陆内褶皱-逆冲带为特征的青藏高原碰撞造山带主体。伴随陆-陆碰撞,在冈底斯带相继发育①壳源白云母花岗岩-钾质钙碱性花岗岩组合（66-50Ma）、②＋εNd花岗岩-辉长岩组合（52-47Ma）和③幔源玄武质次火山岩-辉绿岩脉组合（42Ma）,以及大面积分布的巨厚（5000m）的林子宗火山岩系（65-43Ma）,反映深部相继发生大陆碰撞和板片陡深俯冲（65-52Ma）→板片断离（52-42Ma）→板片低角度俯冲（〈40Ma）等重要过程。在主碰撞期,初步识别出4个重要的成矿事件：①与壳源花岗岩有关的Sn、稀有金属成矿事件,在藏东滇西形成腾冲Sn、稀有金属矿集区;②与壳／幔花岗岩有关的Cu-AuMo成矿事件,在冈底斯南缘形成长达百余公里的Cu-Au矿化带;③与碰撞造山有关的剪切带型Au成矿事件,沿雅鲁藏布江缝合带分布,形成具有较大成矿潜力的A-u矿化带;④与挤压抬升有关的Cu-Au成矿事件,形成以雄村大型铜金矿为代表的斑岩型／浅成低温复合型Cu-Au矿床。在综合研究基础上,初步建立了大陆主碰撞造山区域成矿模型。     

青藏高原碰撞造山带：I.主碰撞造山成矿作用

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度—亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞造山成矿模型。研究表明,印度—亚洲大陆主碰撞始于65Ma,延续至41Ma,形成了以藏南前陆冲断带、冈底斯主碰撞构造_岩浆带和藏北陆内褶皱_逆冲带为特征的青藏高原碰撞造山带主体。伴随陆_陆碰撞,在冈底斯带相继发育①壳源白云母花岗岩_钾质钙碱性花岗岩组合(66～50Ma)、② εNd花岗岩_辉长岩组合(52～47Ma)和③幔源玄武质次火山岩_辉绿岩脉组合(42Ma),以及大面积分布的巨厚(5000m)的林子宗火山岩系(65～43Ma),反映深部相继发生大陆碰撞和板片陡深俯冲(65～52Ma)→板片断离(52～42Ma)→板片低角度俯冲(<40Ma)等重要过程。在主碰撞期,初步识别出4个重要的成矿事件:①与壳源花岗岩有关的Sn、稀有金属成矿事件,在藏东滇西形成腾冲Sn、稀有金属矿集区;②与壳/幔花岗岩有关的Cu_Au_Mo成矿事件,在冈底斯南缘形成长达百余公里的Cu_Au矿化带;③与碰撞造山有关的剪切带型Au成矿事件,沿雅鲁藏布江缝合带分布,形成具有较大成矿潜力的Au矿化带;④与挤压抬升有关的Cu_Au成矿事件,形成以雄村大型铜金矿为代表的斑岩型/浅成低温复合型Cu_Au矿床。在综合研究基础上,初步建立了大陆主碰撞造山区域成矿模型。     

Geodynamics and metallogeny of the eastern Tethyan metallogenic domain

The Tethyside orogen, a direct consequence of the separation of the Gondwanaland and the accretion of Eurasia, is a huge composite orogenic system that was generated during Paleozoic–Mesozoic Tethyan accretionary and Cenozoic continent–continent collisional orogenesis within the Tethyan domain. The Tethyside orogenic system consists of a group of diverse Tethyan blocks, including the Istanbul, Sakarya, Anatolide–Taurides, Central Iran, Afghanistan, Songpan–Ganzi, Eastern Qiangtang, Western Qiangtang, Lhasa, Indochina, Sibumasu, and Western Burma blocks, which were separated from Gondwana, drifted northwards, and accreted to the Eurasian continent by opening and closing of two successive Tethyan oceanic basins (Paleo-Tethyan and Neo-Tethyan), and subsequent continental collision.The Tethyan domain represents a metallogenic amalgamation across diverse geodynamic settings, and is the best endowed of all large orogenic systems, such as those associated with the Cordilleran and Variscan orogenies. The ore deposits within the Tethyan domain include porphyry Cu–Mo–Au, granite-related Sn–W, podiform chromite, sediment-hosted Pb–Zn deposits, volcanogenic massive sulfide (VMS) Cu–Pb–Zn deposits, epithermal and orogenic Au polymetallic deposits, as well as skarn Fe polymetallic deposits. At least two metallogenic supergroups have been identified within the eastern Tethyan metallogenic domain (ETMD): (1) metallogenesis related to the accretionary orogen, including the Zhongdian, Bangonghu, and Pontides porphyry Cu belts, the Pontides, Sanandaj–Sirjan, and Sanjiang VMS belts, the Lasbela–Khuzdar sedimentary exhalative-type (SEDEX) Pb–Zn deposits, and podiform chromite deposits along the Tethyan ophiolite zone; and (2) metallogenesis related to continental collision, including the Gangdese, Yulong, Arasbaran–Kerman and Chagai porphyry Cu belts, the Taurus, Sanandaj–Sirjan, and Sanjiang Mississippi Valley-type (MVT) Pb–Zn belts, the Southeast Asia and Tengchong–Lianghe Sn–W belts or districts, the Himalayan epithermal Sb–Au–Pb–Zn belt, the Piranshahr–Saqez–Sardasht and Ailaoshan orogenic Au belts, and the northwest Iran and northeastern Gangdese skarn Fe polymetallic belts. Mineral deposits that are generated with tectonic evolution of the Tethys form in specific settings, such as accretionary wedges, magmatic arcs, backarcs, and passive continental margins within accretionary orogens, and the foreland basins, foreland thrust zones, collisional sutures, collisional magmatic zones, and collisional deformation zones within collisional orogens.Synthesizing the architecture and tectonic evolution of collisional orogens within the ETMD and comparisons with other collisional orogenic systems have led to the identification of four basic types of collision: orthogonal and asymmetric (e.g., the Tibetan collision), orthogonal and symmetric (Pyrenees), oblique and symmetric (Alpine), and oblique and asymmetric (Zagros). The tectonic evolution of collisional orogens typically includes three major processes: (1) syn-collisional continental convergence, (2) late-collisional tectonic transform, and (3) post-collisional crustal extension, each forming distinct types of ore deposits in specific settings. The resulting synthesis leads us to propose a new conceptual framework for the collision-related metallogenic systems, which may aid in deciphering relationships among ore types in other comparable collisional orogens. Three significant processes, such as breaking-off of subducted Tethyan slab, large-scale strike-slip faulting, shearing and thrusting, and delamination (or broken-off) of lithosphere, developed in syn-, late- and post-collisional periods, repsectively, were proposed to act as major driving forces, resulting in the formation of the collision-related metallogenic systems. Widespread appearance of juvenile crust and intense inteaction between mantle and crust within the Himalayan–Zagros orogens indicate that collisional orogens have great potential for the discovery of large or giant mineral deposits.     

川滇黔地区MVT铅锌矿床分布、特征及成因

位于扬子地台西南缘的川滇黔铅锌多金属成矿区是中国重要的铅、锌、银、锗生产基地,目前在该成矿区已经发现大、中、小型铅锌矿床和矿点400多处。经过对比研究,这些矿床的赋矿围岩为震旦系一二叠系碳酸盐岩,矿体明显受控于断裂构造,并伴随有强烈的白云岩化和方解石化,以低温、低盐度为特征,成矿时代可能为中生代,成矿物质主要来自地层本身。它们为受热对流循环流体经过成矿物质萃取、搬运和卸载而成矿,是大陆边缘造山带东侧伸展带中的产物,属于比较典型的密西西比河谷型铅锌矿床。     

Tectonic controls of Mississippi Valley-type lead–zinc mineralization in orogenic forelands

Most of the world's Mississippi Valley-type (MVT) zinc–lead deposits occur in orogenic forelands. We examine tectonic aspects of foreland evolution as part of a broader study of why some forelands are rich in MVT deposits, whereas others are barren. The type of orogenic foreland (collisional versus Andean-type versus inversion-type) is not a first-order control, because each has MVT deposits (e.g., Northern Arkansas, Pine Point, and Cevennes, respectively). In some MVT districts (e.g., Tri-State and Central Tennessee), mineralization took place atop an orogenic forebulge, a low-amplitude (a few hundred meters), long-wavelength (100–200 km) swell formed by vertical loading of the foreland plate. In the foreland of the active Banda Arc collision zone, a discontinuous forebulge reveals some of the physiographic and geologic complexities of the forebulge environment, and the importance of sea level in determining whether or not a forebulge will emerge and thus be subject to erosion. In addition to those on extant forebulges, some MVT deposits occur immediately below unconformities that originated at a forebulge, only to be subsequently carried toward the orogen by the plate-tectonic conveyor (e.g., Daniel's Harbour and East Tennessee). Likewise, some deposits are located along syn-collisional, flexure-induced normal and strike-slip faults in collisional forelands (e.g., Northern Arkansas, Daniel's Harbour, and Tri-State districts). These findings reveal the importance of lithospheric flexure, and suggest a conceptual tectonic model that accounts for an important subset of MVT deposits—those in the forelands of collisional orogens. The MVT deposits occur both in flat-lying and in thrust-faulted strata; in the latter group, mineralization postdated thrusting in some instances (e.g., Picos de Europa) but may have predated thrusting in other cases (e.g., East Tennessee).     

大陆碰撞造山样式与过程：来自特提斯碰撞造山带的实例

本文选取特提斯域内比利牛斯、阿尔卑斯、扎格罗斯、喜马拉雅-青藏高原四个地球上最年轻的陆-陆碰撞造山带,对其造山带结构、类型、物质组成、构造岩浆过程等方面进行详细介绍,进而讨论各个造山带的差异性及其缘由,分析碰撞造山普遍性规律。资料分析表明,四个碰撞造山带具有不同的结构和组成。根据板块汇聚方向与造山带边界间的夹角可将造山带分为正向和斜向两种;根据造山带结构可将碰撞带分为对称式和不对称式两种。由此本文将碰撞造山带划分为四种基本式样:正向对称式、正向不对称式、斜向对称式、斜向不对称式,分别以比利牛斯、青藏高原、阿尔卑斯和扎格罗斯碰撞带为代表。综合分析四个造山带碰撞以来的岩浆构造活动,本文发现完整的碰撞过程可以划分为三个阶段,第一阶段主要发生挤压缩短、地壳加厚,高压变质和钙碱性火山岩浆活动;第二阶段以大规模走滑系统发育和高钾钙碱性或钾质火山岩浆作用为特征;第三个阶段挤压应力向碰撞带两侧扩展,同时伴有大型伸展构造系统的发育。在这三阶段演化历程中,比利牛斯只进行到第一阶段,成为幼年夭折的碰撞带;扎格罗斯进行到第二阶段,出现调节挤压应变的走滑系统和钾质超钾质岩浆活动;青藏高原和阿尔卑斯进行到第三个阶段,以发育大型伸展构造和钾质、超钾质岩浆活动为特征,但后者在造山带物质组成和汇聚速率方面显示出比前者更成熟的造山演化程度。因此认为岩石圈组成是碰撞造山带结构的主要控制因素,如果上覆板块具有相对不稳定的岩石圈,会使得碰撞带后陆发育宽广的构造岩浆带,造成造山带呈不对称式结构。     

大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿Pb—Zn矿床的发育特点和成矿机制

笔者等通过对不同类型大陆碰撞造山带环境下铅锌矿床进行归纳总结,并进行对比分析,认为在陆陆碰撞的主碰撞阶段,由于板块的汇聚挤压,在碰撞造山带两侧或一侧形成的前陆盆地中发育碳酸盐岩台地,碳酸盐岩未变形或弱变形,来自盆地的卤水在造山带隆升造成的重力势的驱动下,向盆地边缘汇聚,萃取盆地中的成矿元素,在碳酸盐岩的岩溶或断裂中形成MVT型铅锌矿床。在晚碰撞走滑转换阶段,盆地卤水和地层水萃取盆地地层或基底内的成矿物质形成成矿流体,陆陆碰撞持续挤压力使盆地强烈变形,同时在盆地内发育一系列逆冲推覆系统,并驱动成矿流体发生侧向迁移;在挤压后的短暂松弛阶段,成矿流体灌入逆冲断裂及其伴生的次级走滑断裂或张裂隙中形成独具特色的沉积岩容矿铅锌多金属矿床。大陆碰撞造山带挤压至伸展这一应力转换阶段,成矿流体灌入张性构造中,形成类似秦岭碰撞造山带环境产出的脉状铅锌矿床。     

中国大陆环境斑岩型矿床：基本地质特征、岩浆热液系统和成矿概念模型

中国大陆环境斑岩型矿床包括斑岩型Cu(-Mo、-Au)、斑岩型Mo、斑岩型Au和斑岩型Pb-Zn等矿床类型,主要产出于青藏高原大陆碰撞带、东秦岭大陆碰撞带和中国东中部燕山期陆内环境,在地球动力学背景、深部作用过程、岩浆起源演化、流体与金属来源等方面与岩浆弧环境斑岩型矿床存在重要差异.在大洋板块俯冲形成的岩浆弧,主要发育斑岩Cu-Au矿床或富金斑岩Cu矿(岛弧)和斑岩Cu-Mo及斑岩Mo矿床(陆缘弧).相比,在大陆碰撞带,晚碰撞构造转换环境发育斑岩Cu、Cu-Mo和Cu-Au矿床,矿床受斜交碰撞带的走滑断裂系统控制,后碰撞地壳伸展环境则主要发育斑岩Cu-Mo矿床,矿床受垂直于碰撞带的正断层系统控制;在陆内造山环境,早期发育斑岩Cu-Au矿床,晚期发育斑岩Pb-Zn矿床,它们主要沿古老的但再活化的岩石圈不连续带分布,受网格状断裂系统控制;在后造山(或非造山)伸展环境,则大量发育斑岩Mo矿和斑岩Au矿,它们则主要围绕大陆基底-克拉通(或地块)边缘分布,受再活化的岩石圈不连续带控制.大陆环境斑岩Cu(-Mo,-Au)矿床的含矿斑岩多为高钾钙碱性和钾玄质,以高钾为特征,显示埃达克岩地球化学特性.岩浆通常起源于加厚的新生镁铁质下地壳或拆沉的古老下地壳.上地幔通过三种可能的方式向岩浆系统供给金属Cu(和Au):①提供大批量的幔源岩浆并底垫于加厚下地壳底部,构成含Cu岩浆的源岩;②提供小批量的软流圈熔体交代和改造下地壳,并诱发其熔融;③与拆沉的下地壳岩浆熔体发生反应.大陆环境含Mo岩浆系统高SiO_2、高K_2O,岩相以花岗斑岩为主,花岗闪长斑岩次之,既不同于Climax型,又有别于石英二长斑岩型Mo矿床,岩浆起源于古老的下地壳.金属Mo主要为就地熔出,部分萃取于上部地壳.大陆环境含Pb-Zn花岗斑岩多属铝过饱和型,与S型花岗岩相当,以高δ~(18)O(>10‰)和高放射性Pb为特征,Sr-Nd-Pb同位素组成反映其来源于中下地壳的深熔作用,金属Pb-Zn主要来源于深融的壳层.大陆环境含Au岩浆系统以富B花岗闪长斑岩为主,常与矿前闪长岩密切共生.Sr-Nd-Pb同位素显示,含Au岩浆主要来源于上部地壳,但曾与幔源岩浆发生相互作用.金属Au部分来源于上地壳,部分来源于地幔岩浆.大陆环境斑岩型矿床显示各具特色的蚀变类型和蚀变分带,其中,斑岩型Cu(-Mo,-Au)矿热液蚀变遵循Lowell and Guilbert模式;斑岩型Mo矿主要发育钙硅酸盐化、钾硅酸盐化和石英-绢云母化;斑岩型Pb-Zn矿主要发育绿泥石-绢云母化和绢云母-碳酸盐化,缺乏钾硅酸盐化;斑岩型Au矿强烈发育中度泥化.斑岩型矿床的成矿流体初始为高温、高fO_2、高S、富金属的岩浆水,由浅成侵位的长英质岩浆房在应力松弛环境下出溶而来,晚期有天水不同程度地混入.Cu、Mo、Pb-Zn通常沉淀于流体分相和流体沸腾过程中,而Au则主要沉淀于岩浆-热液过渡阶段.     

中国西北部成矿地质特征及找矿新发现

西北地区地处中亚构造域和特提斯构造域的交汇处,中间夹有塔里木克拉通和华北克拉通的西段。地质历史上,两个克拉通及其裂解的微陆块的形成和运动史,基本约束了中国西北部的构造发展历程。围绕克拉通及微陆块的显生宙造山带基本是其周缘增生的结果,由于大陆运移,其他大陆边缘增生的产物,在早三叠世(210 Ma)大陆汇聚中也添加了进来,这些造山带及其陆块边缘的增生是西北各种内生金属矿床的重要形成背景。同时,新元古代、晚古生代陆内与地幔柱有关的大火成岩省的发育,为铜镍等重要矿床的形成提供了条件。此外,在克拉通及其微陆块形成和后期的叠生盆地中,形成了重要的沉积和沉积变质矿床。西北地区近年来重要找矿发现,不断印证了西北克拉通边缘板块构造增生和板内幔源构造岩浆作用成矿的特点,并对传统的地质背景构造认识提出了挑战。这其中,最具经济价值和地质意义的是3个超大型金属矿床的发现:西天山早石炭世阿吾拉勒火山-次火山岩浆喷溢型磁铁矿矿床、东昆仑早泥盆世夏日哈木岩浆深部熔离-贯入型铜镍矿床和西昆仑侏罗—白垩纪火烧云构造热液型铅锌矿床。阿吾拉勒磁铁矿矿床是中国首例火山-次火山岩浆喷溢型磁铁矿矿床,可与智利的拉科超大型典型磁铁矿矿床对比,且更具有经济价值,该矿床的勘查和研究为深入理解中亚造山带天山及其邻区石炭纪裂谷型火山岩浆作用与成矿提供了研究的范例;夏日哈木铜镍矿是中国近年来最重要的铜镍矿发现,探明镍资源量已达百万吨以上,该矿床的发现为查明中国早古生代末期新的岩浆铜镍成矿事件及其找矿潜力提供了研究新区;火烧云铅锌矿床是新近发现的具有超大型资源潜力的铅锌矿床,也是喀喇昆仑—三江造山带中蕴藏的中新生代巨型铅锌成矿带上最重要的成矿发现,为深化研究青藏高原东北缘巨型铅锌成矿带的成矿物质来源和构造控矿机制提供了新的基地。     

东昆仑祁漫塔格早中生代大陆地壳增生过程中的岩浆活动与成矿作用

东昆仑祁漫塔格地区位于青藏高原北缘,为典型的大陆边缘增生造山带,经历了漫长的古生代—早中生代增生造山过程,其中以早中生代岩浆活动与成矿作用最为发育。文章系统总结了区内早中生代侵入岩分布及成因,对与其相关矿床地质、成矿流体特征及成矿物质来源进行分析,进一步探讨了祁漫塔格地区早中生代大陆地壳增生过程中的壳幔混合岩浆活动与成矿作用的关联。研究结果认为,中二叠世—早三叠世以俯冲阶段的侧向增生为主,中-晚三叠世以碰撞-后碰撞阶段的垂向增生为主,与成矿有关的岩浆岩主要为中-晚三叠世石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩、花岗斑岩等,以I型、A型花岗岩为主,且多见暗色包体,Sr-Nd-Hf同位素组成表明其源于古陆壳物质的重熔,有地幔物质的参与,由地幔底侵古老陆壳,幔源基性岩浆与壳源花岗质岩浆发生不同程度混合作用而形成。与该时期岩浆活动关系密切的主要为斑岩型铜钼矿床、矽卡岩型铁多金属矿床、层控矽卡岩型铅锌矿床、与碱性花岗岩有关稀有金属矿化等。成矿时代集中于248~210 Ma,成矿流体主要来源于岩浆热液,成矿物质具有壳幔混合来源,区内中-晚三叠世大陆垂向增生过程中的壳-幔岩浆混合作用为区域大规模金属成矿提供大量热能、成矿流体及成矿物质。