构造应力场转换与界面成矿

构造应力场转换与界面成矿是成矿作用动力学的关键和核心,它决定着矿床的形成与分布。构造应力场转换表现为不同层次的构造叠加作用和韧－脆性变形的转换,以及同一构造层次不同时期、不同构造部位应力的转换。成矿界面是物理化学条件突变的空间和场所,是成矿流体停积而发生矿质沉淀、富集、成矿之所在,主要表现为岩性、温度、压力、ｐＨ、Ｅｈ等方面的突变性,其力学性质及岩石的物理性质、化学成分是控制矿体形态、产状、规模,矿石组构,甚至矿石成分的重要因素。它们与构造应力作用大多有相关性,而与构造－流体的脉动性及空间分布关系尤为密切。作者在矿石构造多呈张裂状态,而矿脉、矿体及蚀变带多表现为压剪变形性质的地区详细填图成果基础上,探讨了构造－流体脉动规律与界面成矿机制,提出剪压变形构造岩相向剪张变形构造岩相转换而发生金属硫化物成矿作用的新认识。     

斑岩型矿床母岩浆中水的来源及其成矿机理

母岩浆富水(H_2O质量分数高于4%)被认为是斑岩体中Cu、Au等成矿元素富集成矿的关键因素,是形成岩浆-热液成矿系统的必要条件之一,主要表征为成矿斑岩中角闪石斑晶发育,轻稀土元素富集而中稀土元素亏损,w(Sr)/w(Y)和w(La)_N/w(Yb)_N值高(w(Sr)/w(Y)40,w(La)_N/w(Yb)_N20)等特征。弧环境下形成的斑岩成矿系统中的水主要来源于俯冲洋壳或交代岩石圈的脱水作用;而后碰撞环境下形成的斑岩成矿系统中的水可能主要源自矿区内同时代、共空间产出的镁铁质岩浆的混合注入,或含矿岩浆自身的分异结晶。尽管不同地球动力学背景下形成的斑岩成矿系统母岩浆中水的来源和富集机制不同,然而它们仍然被认为具有统一的成矿机理:母岩浆在地幔源区或地壳岩石部分熔融过程中,水的加入可以降低其熔点,促进源区含Cu、Au硫化物重熔,或萃取岩石中Cu、Au成矿元素,或聚集岩浆中分散分布的金属元素,形成富金属的岩浆;含矿岩浆就位后,富水岩浆很快达到水饱和,大量流体出溶,岩浆水会与各类卤化物一起以独立流体相形式从熔体中分离出来,这种富含挥发分和高盐度的流体具有很强的金属携带能力,为随后发生的斑岩矿化提供热液和金属来源,提高母岩浆的成矿潜力。     

云南马厂箐矿田浅成低温热液-斑岩型Cu-Mo-Au多金属成矿系统

马厂箐Cu-Mo-Au多金属矿田位于西南三江复合造山带中段,是带内金多金属矿床的典型代表。矿田内矿化类型复杂,元素组合多样。围绕马厂箐富碱杂岩体矿化类型、元素组合、围岩蚀变呈明显的分带。在岩体中形成斑岩型铜-钼矿床;在岩体与地层内外接触带形成接触交代型(角岩型、夕卡岩型)铜-钼(铁)矿床;在岩体外围地层中形成浅成低温热液金-铅-锌矿床。对应的围岩蚀变表现为自岩体中心向外依次为强硅化带→石英钾长石化带→石英钾长石绢云母化带→夕卡岩化带→中低温热液蚀变。同位素测年结果表明3种类型的矿床成矿均发生于33.7～35.8Ma,金矿床略晚于铜-钼矿床,并与矿田内马厂箐杂岩体侵入时代(33～37Ma)一致。岩矿石的H、O、Pb、S同位素和流体包裹体系统研究表明,从斑岩型铜-钼矿床→接触交代型铜-钼(铁)矿床→浅成低温热液金-铅-锌矿床,矿石中流体包裹体均一温度、盐度和均一压力逐渐降低,成矿物质(矿质和流体)也逐渐从以深部岩浆源为主,演变为以围岩地层和大气降水为主。矿田内不同类型矿床间的时空及成因联系,反映它们是同源岩浆不同演化阶段成矿作用的产物,含矿热液的物化性质及时空迁移决定了它们在不同部位产出不同的矿床类型,构成与富碱斑岩有关的浅成低温热液-斑岩Cu-Mo-Au多金属成矿系统。     

三江特提斯复合造山与成矿作用

三江特提斯构造带作为全球特提斯构造在中国大陆最典型的发育地区,经历了复杂而完整的演化历史:从晚前寒武纪—早古生代泛大陆解体与原特提斯洋形成,经古特提斯多岛弧盆系发育与古生代—中生代增生造山/盆山转换,到新生代印度-亚洲大陆碰撞与叠加改造,完好地记录了超级大陆裂解→增生→碰撞的完整演化历史和大陆动力学过程,可谓是中国大陆构造演化的典型缩影。复合造山和叠加转换导致了三江特提斯域复杂的成矿演化,主要表现为:①在构造转换阶段,于元古代刚性基底基础上发育大量叠加改造型矿床,具有独特的金属组合(Sn-Cu,Sn-Pb-Zn,Fe-Cu等);②火山成因块状硫化物(VMS)矿床伴随特提斯岩石圈演化,连续发育于陆缘裂谷(Cu)→初始洋盆(Cu-Zn)→大洋岛弧(Cu-Zn-Pb)→弧间裂谷或弧后盆地(Pb-Zn-Ag)→弧-陆碰撞裂陷盆地(Cu-Pb-Zn)等阶段及诸环境;③特提斯阶段的岛弧型斑岩Cu矿被碰撞造山阶段的大陆型斑岩Cu矿所取代;④世界级规模的金属成矿带和巨型矿床,在新生代碰撞造山期爆发式产生。尽管已有的研究从整体上勾画出了三江特提斯域的基本构造特征和成矿面貌,但仍有许多重要问题尚未解决:①三江复合造山带构造叠加、...     

成矿流体系统的形成与演化

成矿流体可以划分为地表流体与内部流体,后者又可进一步细分为原生流体和再生流体两类.原生流体、再生流体与地表流体三者起因不一,成矿作用各异,输运方式、活动范围、化学性质也有差异.重大地质事件(板块俯冲或地幔柱上涌等)引发的盆-山转换、地壳变形、岩浆侵入等系列事件,促使了原生流体与再生流体的产生,为大规模成矿流体系统提供了能量支持与活动空间.在大型成矿流体系统中,原生流体、再生流体与地表流体相互间不同程度地混合,共同参与成矿作用,形成了超大型矿床或成矿区带.流体系统演化过程中的构造-流体耦合作用、成矿流体超临界、不混溶、流体混合等独特的物理化学作用是成矿元素聚集与沉淀的重要基础.由于成矿流体系统的形成与演化是一个物理-化学作用耦合的复杂过程,所以其研究亦是复杂性科学与地球科学多学科交叉、定性概括和定量模拟及物理模拟多手段并用的综合探索.     

矿源系统地质-地球化学例析

以胶东金矿集中区矿源系统为例 ,运用现代分形理论、数学地质和模拟实验等方法 ,探索矿质来源和富集过程。结果表明 ,胶东群正变质岩的原岩——太古代拉斑玄武岩为初始矿源岩 ;太古代—元古代胶东群、荆山群和粉子山群变质岩为中间矿源岩 ;中生代剪切重熔岩浆岩——玲珑型花岗岩和郭家岭型花岗岩是成矿物质的直接提供者 ;郭家岭型花岗岩可能既为金成矿提供物质来源 ,又起到“热机”作用。金的成矿作用是在古老地幔分异出的太古代拉斑玄武岩基础上 ,经韧性剪切→区域变质→岩浆重熔等构造热动力作用逐步富集的过程 ,该认识为找矿勘探指明了方向     

胶东金矿集中区岩石圈结构与深部成矿作用

利用胶东及其邻区1∶2 0万重力异常和1∶10万航磁异常探测资料, 结合地震各向异性研究成果, 解析其三维岩石圈结构.在此基础上, 综合深部结构和矿床地质特征, 探讨深部作用与成矿动力学, 深化矿床成因认识, 为科学找矿提供决策依据.研究表明, 壳幔结构的不均一性制约着成矿系统物质和能量的交换, 反映在其结构、构造和演化等多个方面.矿集区为地幔隆起带的坳陷区, 幔坳与幔隆接触部位成矿强度大, 幔隆区的局部隆起部位成矿强度小; 金矿床主要分布于花岗岩变薄部位与变质岩的接触带上; 印支中晚期郯庐断裂带深切上地幔, 通过壳-幔相互作用, 将含矿流体系统输运到更高的层位, 发生蚀变、矿化作用.艾山岩体所处构造部位的特殊性, 反映了它可能是壳幔岩浆对流侵位中心.      

义敦岛弧晚白垩世斑岩成矿系统

义敦岛弧晚白垩世花岗(斑)岩及其相关成矿系统发育,呈南北向展布,且由北向南呈规律性变化,形成北段昌台弧、中段乡城弧和南段中甸弧3个子系统:(1)北段昌台弧发育97~93Ma的斑状二长花岗岩岩基和矽卡岩型锡矿床,岩体侵位于乡城-格咱断裂与甘孜-理塘断裂的交汇地带,表现了较宽的主量元素变化范围,属于高钾钙碱性-钾玄质的过铝质系列,稀土配分模式较平坦、具有负Eu异常,锡矿化多发育于岩体与上三叠统图姆沟组碳酸盐岩的接触带上;(2)中段乡城弧乡城-格咱断裂两侧发育大量85~77Ma的花岗(斑)岩及斑岩-矽卡岩型Sn-Pb-Zn-Ag多金属矿床,主体岩相为斑状黑云二长花岗岩,是碱性、分异程度高的酸性岩,具典型钾质演化系列,多金属矿化主要发生在岩体与上三叠统图姆沟组碳酸盐岩和变质碎屑岩接触带中,从花岗岩向外为Sn→Pb-Zn,垂向上由深部到浅部依次为含Sn磁铁矿→Sn→Sn-Pb-Zn-Ag;(3)南段中甸弧发育呈岩株出露的88~78Ma的二长花岗斑岩及斑岩-矽卡岩型Cu-Mo-W多金属矿床,休瓦促和热林花岗斑岩体侵入上三叠统喇嘛亚组、拉纳山组砂板岩中,主要发育蚀变花岗岩型和热液石英脉型矿体;红山花岗斑岩体侵入上三叠统图姆沟组碳酸盐岩和变质碎屑岩中,主要发育矽卡岩型矿体。斑岩体中发育角闪石斑晶,铝饱和指数小于1.1,Zr、P与SiO 2呈显著负相关,具有I型花岗岩特征。与晚三叠世同俯冲的弧花岗岩相比,晚白垩世花岗(斑)岩明显偏酸性(SiO 2含量范围为65.06%~76.30%)、富碱质(K2O+Na2O含量范围为6.55%~10.77%)和铝饱和(A/CNK=0.72~1.13);岩浆源区深度变浅,且花岗(斑)岩源区从昌台弧(Eu/Eu*=0.20~0.66,εNd(t)=-6.90~-5.30,εHf(t)=-0.6~1.9)→乡城弧(Eu/Eu*=0.04~0.18,(87Sr/86Sr)i=0.7110~0.7250,εNd(t)=-8.40~-5.54)→中甸弧(Eu/Eu*=0.14~0.88,(87Sr/86Sr)i=0.7075~0.7092,εNd(t)=-8.50~-5.76,εHf(t)=-9.5~-2.2)呈现由中-酸性变沉积地壳到中-基性地壳的变化趋势。这表明义敦岛弧由北向南成矿系统多样性的变化可能与晚白垩世花岗质岩浆的源区有关,即控制花岗岩氧逸度的主要因素是源区性质,岩浆型地壳通常形成氧化型花岗岩及相关的Cu、Mo成矿系统;而沉积型地壳形成还原型花岗岩及相关的Sn、W、Pb、Zn成矿系统。     

再论三江特提斯复合成矿系统

复合造山与复合成矿是中国区域构造演化与成矿的典型特色,其复杂的成矿物质来源、多变的构造驱动机制、丰富的成矿作用类型以及多期的活化改造过程一直是区域成矿理论研究的热点。西南三江特提斯造山带是中国复合造山的典型缩影,其经历了古生代与中生代原—古—中—新特提斯增生造山和新生代印度-欧亚大陆碰撞造山演化过程,具有复杂的复合造山演化时空格架。为系统阐释复合造山背景下的复合成矿作用,更科学地指导区域找矿勘查工作,本文在详细解析三江特提斯复合造山的基础上,依据成矿系统理论划分出与增生造山相关的原特提斯、古特提斯、中特提斯、新特提斯和与碰撞造山作用相关的挤压褶皱、拆沉伸展、挤压走滑、伸展旋扭等成矿系统;发现复合成矿作用显著,并识别出四类5个主要复合成矿系统,包括昌宁—孟连带增生-碰撞造山海底喷流(VMS)型Pb-Zn-Cu+岩浆热液型 Mo-Cu、义敦岛弧和腾冲—保山地块增生+碰撞造山岩浆热液型 Cu-Mo-Sn-W、兰坪盆地碰撞造山盆地卤水(MVT)型Pb-Zn+岩浆热液型 Cu-Pb-Zn-Ag 和扬子西缘碰撞造山富碱斑岩Au-Cu-Mo+造山型Au;详细解剖各复合成矿系统组成要素和形成机理,据此凝练出复合成矿系统理论,即指复合造山构造转换时空域中不同时期多种成矿作用或者同一时期不同成矿作用复合形成的地质系统;提出构造转换复合于早期岛弧带或者裂谷带是形成复合成矿系统的主要机制。     

青藏高原壳幔形变数值模拟研究

现有数值模拟研究已在很大程度上较合理地给出青藏高原演化运动学和动力学过程的图像。利用连续介质快速拉格朗日分析方法,笔者进行了青藏高原壳幔形变数值模拟研究。据此得到的青藏高原三维壳幔形变特征反映纬向上主碰撞带远、近程效应的差异和经向上地壳物质“逃逸”的存在,印证了青藏高原形成过程中南北双向挤压、而且南部作用大于北部作用的可能应力场特征。青藏高原壳幔形变不仅强烈依赖于随深度变化的岩石力学性质及其距离挤压作用前锋带的远近,而且存在强烈的横向不均一性。同时,强应变(剪切)带的存在对高原岩石圈形变具有重要影响,高原形变过程中地壳尺度的耦合流及壳-幔解耦共存。但是,常规数值模拟研究尚存在很大局限性:(1)物理-力学模型单一;(2)几何模型简单;(3)边界形态与条件理想化;(4)模型内部块体划分粗糙;(5)不连续体介质处理困难。借助具有可处理大形变能力的4-D数值模拟方法,将观测资料与数值模拟相互补充是深入研究青藏高原壳幔形变的关键。