大陆动力学演化与成矿研究: 历史与现状

地球动力学演化过程与成矿作用是当今矿床学研究的前沿。文章回顾了自20世纪60年代以来，有关大陆动力学演化与成矿的研究历史和当前的研究动向。综述了几个研究大阶段，即：海底喷流成矿作用、大陆边缘成矿作用、板内成矿作用及地质历史演化过程的大陆汇聚或增生与多期次成矿。同时，以华南地区为例，将大陆侧向和垂向增生作为切入点，阐述了华南世界级有色、稀有、贵金属成矿省在地质历史过程中的成矿作用，并提出在该成矿省进一步实现找矿突破的重要科学问题。     

苏鲁造山带超高压变质作用及其P-T-t轨迹

基于超高压变质岩的岩石学,特别是超高压矿物生长成分环带、扩散环带和蚀变作用研究,综合前人的岩石学和年代学研究成果,提出苏鲁造山带超高压变质作用峰期发生在1000-1100℃和6-7GPa条件下,俯冲深度相当于200km,形成年代为240-250Ma。在此基础上,重塑了一个包括八期变质作用的P-T-t轨迹,揭示出超高压变质岩经历了三个不同的折返阶段,即从200km到100km深度的快速折返阶段,抬升速率为5km/Ma,冷却速率为10℃/Ma;从100km到30km的快速折返,抬升速率为4km/Ma,或为近等温降压,或为缓慢降温的快速降压过程;从下地壳到近地表的缓慢折返阶段,抬升速率为1km/Ma,但为快速降温过程,冷却速率可达20℃/Ma。     

印度大陆板片前缘撕裂与分段俯冲：来自冈底斯新生代火山-岩浆作用证据

青藏高原碰撞造山带不仅呈现南北不均一性,而且显示东西分段性。以横贯高原腹地的NNE向负磁异常带为界,将冈底斯分为三段。在宽约300km的负磁异常带为代表的中段,近SN向的裂谷和正断层系统、重要地震和现代热水活动、古新世林子宗火山岩系和中新世超钾质火山岩系、以及日喀则弧前盆地集中发育,伴有斑岩型Cu-Mo和成因独特的Au-Cu矿化;在85°E以西的西段,主要发育强烈逆冲推覆系、同碰撞期花岗岩和中新世钾质-超钾质火山岩系,伴有造山型Au矿化;而在90°E以东的东段,主要发育走滑断裂系、同碰撞期花岗岩和中新世埃达克质斑岩,伴有斑岩型Cu-Mo矿化。古新世林子宗火山岩的精细定年和地球化学特征揭示,印度大陆板片向北的俯冲-汇聚至少在50Ma前没有表现出明显的时间差异性。然而,中新世钾质-超钾质岩和大规模花岗岩基的时空分布和地球化学特征反映,印度大陆板片前缘可能发生撕裂,并发生分段式差异俯冲,西段(85°E以西)俯冲规模大,距离远,东段(90°E以东)俯冲规模小,可能未跨过雅江缝合带。沿着负磁异常带两侧的边界裂谷带,高SiO_2煌斑岩和念青唐古拉花岗岩基及相伴钾质火山岩的发育,揭示来源于软流圈地幔的岩浆和高热流穿过板片撕裂带并沿耦合上覆的裂谷带上涌,前者侵位和喷发,后者诱发地壳熔融。90°E与85°E之间的俯冲板片可能由于撕裂、断离和破碎,因而导致斜跨高原腹地的大面积通道式负磁异常带。     

新疆晚古生代大陆边缘成矿系统与成矿区带初步探讨

新疆地处中亚成矿域的中段，古生代大陆边缘增生明显、构造和岩浆活动强烈、矿产资源丰富。古生代大陆边缘成矿作用主要集中在两个时期，即以阿尔泰南缘为主的早中泥盆世和以天山为主的早石炭世。本文在综合研究及与境外对比的基础上，按照北疆地区晚古生代大陆边缘的构造动力学和成矿特征，将研究区大陆边缘成矿系统划分为：活动大陆边缘海相火山岩-盆地流体成矿系统，活动大陆边缘火山岛弧-岩浆活动成矿系统和被动大陆边缘沉积盆地-热水活动成矿系统三类。同时对形成于大陆边缘的成矿区带进行划分，主要包括：阿勒泰南缘晚古生代活动大陆边缘块状硫化物成矿带；阿尔泰南缘-东准噶尔活动大陆边缘卡拉先格尔岛弧斑岩铜金成矿带；东天山晚古生代活动大陆边缘铜钼锌成矿区带；西准噶尔洋内弧斑岩-浅成低温热液铜金成矿区带；西天山（伊犁地块）活动大陆边缘金铜成矿区带；塔里木板块被动大陆边缘沉积型铅锌成矿带。本文认为大陆增生与成矿作用的关系是矿床学和成矿系统研究的重要内容，成矿区带是成矿系统发生成矿作用的响应，而成矿系统是成矿区带形成的本质。     

陕西小秦岭地区太华群的锆石U-Pb年龄和 Hf同位素组成

本文对陕西华山岩体南侧一个太华群黑云斜长片麻岩进行了地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素分析.地球化学分析显示其原岩为中酸性钙碱性花岗质岩石,稀土含量较低( ∑REE =83.13×10-6),但富集Pb和LILE元素(如Rb、Ba).锆石的176Hf/177Hf比值变化于0.281258～0.281404,具明显负的εHf(t)值(-6.86～- 11.23).锆石的Hf同位素模式年龄(2.96 ～3.24Ga)表明原岩是由中太古代地壳演化而来.对比显示小秦岭太华群黑云斜长片麻岩与鲁山地区的太华群具有相似的中太古代地壳源区,但它们的形成时代可能不同.锆石内部结构、Th/U比值以及定年结果显示小秦岭地区的太华群在～1.91Ga经历了一期重要的变质热事件,该事件与Columbia超大陆拼合时的全球性碰撞造山事件相关联.小秦岭太华群为华北克拉通块体南缘的地质单元,但各地区太华群在原岩组成、形成时代和变质时代上具有不同的特征,太华群应是一个杂岩体,至少可以解体为新太古代和古元古代两部分.     

钦州湾-杭州湾构造结合带（南段） 地质演化和找矿方向

钦州湾-杭州湾结合带是位于扬子与华夏两大古陆块中间的巨型构造结合带。根据内部结构不均一性和演化历史的差异,钦-杭结合带可划分为3段：北（东）段、中段和南（西）段,分界线大致为北纬24°和北纬27°。中段与南岭带大体一致;北段指南岭以北地区,即绍兴-江山-萍乡一带;南段位于南岭以南区域,大致与云开-十万大山带相当。钦-杭结合带南段是华南大陆壳再造和矿产资源寻找的重要研究课题。它的地质演化与钦-杭结合带具有整体一致性,特别是具有一致的开-合历史。震旦系底部的粤西云浮大降坪块状硫化物矿床是海底喷流沉积的产物,它与信宜和陆川新元古代蛇绿岩等是南段洋壳存在的重要证据。在进一步的矿床勘查中,要重视斑岩型铜（钼）矿床的寻找。中酸性斑岩体来自于元古宙岛弧底部玄武质岩石（下地壳）在中生代时期的部分熔融,本质上该类矿床带有岛弧俯冲环境的基因。     

阿尔金北缘喀腊大湾地区早古生代中酸性火山熔岩岩石地球化学特征及其构造环境

阿尔金北缘喀腊大湾地区早古生代的中酸性火山岩为一套英安岩—流纹岩—粗面英安岩(少量)组合,在岩石地球化学上高SiO2、富碱(Na2O/K2O =0.4 ～22.2,Na2O+ K2O =2.49％ ～9.74％)、低钛,里特曼指数(δ)为0.20～5.52,铝饱和指数A/CNK为0.8～1.4,指示这是一套低钾—中钾钙碱性—碱性钾玄质(少量)火山岩,自北向南具有从准铝质Ⅰ型向弱过铝质—强过铝质S型花岗质岩浆过渡的特征.LREE、K、Ba、Th(U)、Pb、Zr富集以及Nb(Ta)、P、Ti的亏损指示其形成于与俯冲消减作用有关的活动大陆边缘环境.岩石地球化学研究表明,英安岩和流纹岩不存在分异演化关系,其源岩分别为变质(基性)火山岩和变质泥质岩.结合区域地质特征,认为该套中酸性火山岩形成于活动大陆边缘洋壳俯冲消减后期同碰撞—碰撞后的环境,是俯冲碰撞过程中陆壳巨量增厚,碰撞后伸展阶段中下地壳(或岩石圈)拆沉,幔源岩浆底侵,诱发趋于成熟的大陆边缘弧地壳在不同深度位置上发生部分熔融的产物.这一地质过程是对同一时期阿尔金北缘地区古大洋自北向南俯冲消减到米兰—金雁山地块之下的动力学机制的响应,也为判断阿尔金北缘红柳沟—拉配泉地区蛇绿混杂岩带早古生代的俯冲极性提供了佐证.     

西昆仑北缘新元古代片麻状花岗岩锆石SHRIMP年龄及其意义

在西昆仑北缘早前寒武纪变质地层中,笔者等识别出大量不同时代的片麻状花岗岩,其中包括新元古代片麻状花岗岩。获得最新的新元古代片麻状花岗岩的单颗粒锆石SHRIMP年龄为815±57Ma,片麻状花岗岩的岩石学特征反映它们形成于裂解构造背景,结合对区域上新元古代地层及中元古代末期构造事件的研究,笔者认为新元古代片麻状花岗岩反映了古塔里木板块作为Rodinia超大陆一员发生裂解的时间,这对研究古塔里木板块在Rodinia超大陆中的位置及中国Rodinia超大陆裂解的研究提供了重要的地质依据。     

西天山巨型金铜铅锌成矿带构造成矿演化和找矿方向

西天山产有Muruntau、Kumtor、Kalmakyr等巨型金矿床和Kalmakyr、Dal'neye等世界级铜矿床以及Tekeli等超大型铅锌矿床,构成世人瞩目的巨型金铜铅锌成矿带.新疆西天山金、铜、铅锌矿找矿面临重大突破,不断认识乌兹别克斯坦—吉尔吉斯斯坦—哈萨克斯坦东南部—中国新疆西部整个西天山的构造成矿过程,明确新疆西天山金、铜、铅锌矿重大找矿突破方向,预测大型矿集区十分必要.本文通过境内外野外地质矿产广泛调研和对相关文献综合研究,认为西天山造山带形成演化经历前寒武纪古陆边缘裂陷盆地、古生代洋-陆俯冲增生、晚古生代陆-陆碰撞造山、中—新生代坳陷盆地四个主要地质过程,造就出四类重要成矿系统和类型:①元古宙边缘裂陷盆地铅锌成矿系统SEDEX型;②古生代俯冲岛弧金铜铅锌成矿系统斑岩-矽卡岩-浅成低温热液型;③晚古生代碰撞造山金铅锌成矿系统造山型-MVT;④中—新生代坳陷盆地铅锌铜成矿系统砂岩型.综合对比西天山境内外成矿系统地质发育特点,预测新疆西天山那拉提-额尔宾中天山隆起带是造山型金矿找矿重大突破区,吐拉苏盆地和巴音布鲁克中天山以及那拉提山北坡有望实现斑岩型金铜找矿突破,伊犁地块南缘元古宇SEDEX型铅锌找矿值得关注,山间/山前盆地无疑是砂岩型铅锌铜找矿优先选择.     

再论印度—亚洲大陆碰撞的启动时间

利用沉积响应来识别印度－亚洲大陆碰撞启动时间是最直接和有效的方法之一。西藏仲巴错江顶群被甄别为碰撞型三角洲沉积，曲下组可能代表了碰撞启动时期的建造，藏南定日的海相白垩－古近系沉积演化，锶和碳同位素变化也支持两大陆碰撞启动时间大约在K／T界线时期，对比喜马拉雅西段碰撞启动时间并考虑大印度北缘失掉的宽度，提出两大陆量可能的碰撞启动时间是65Ma左右。