Question

剪切波垂向低速带与大型矿集区（带）的成矿作用

Answer 1

大型矿集区（带）所具有的定位或定向性，与利用区域的地球物理解释的证据（例如用区域的磁异常和重力异常间接发现的地壳深部构造），特别是剪切波垂向低速带相一致。深达上地幔的垂向低速带是地壳上地幔最薄弱的部位，它勾画出了地幔物质的上升通道。构成地震波垂向低速带的深部地球物理环境同样对矿带的形成起着很大作用和影响。一个可能的解释是，山脉下的软流圈物质向上运动，迫使岩石圈地壳减薄，地幔物质上侵，使下地壳增厚、熔融、速度降低，深部岩浆沿深大断裂涌上地表，与此同时也将地幔物质和地壳中的花岗岩浆带上地表形成基性、超基性岩带和广泛的花岗岩带。这种深部地质、构造过程在地球物理场上表现为地震波垂向低速带。它对花岗岩带起了主要的控制作用，它的宽度影响着花岗岩带和基性、超基性岩带的活动范围，同样也影响着内生多金属成矿带的分布。在陆壳形成的过程中，产生了在很长时间内有影响的间断。这意味着，在一个地区的地壳稳定以后，有些带在长期内还继续活动，且控制岩浆活动、沉积作用及其各种过程。因此，当每一个时代经过以后，盖层岩石和近地表现象还继续这种趋向，成为矿化的场所。地幔的不同部位存在差异，从而控制了上覆地壳中矿床的分布。这些垂向低速带上一般上地幔隆起，具有高的热流值。地幔热流的变化，以其携带能量并促进了许多矿化作用，为大型矿集区（带）的形成提供有利控矿因素。地幔中高热流地区在较长阶段内保持静止，但相对它而言，地壳板块却是连续移动的，这可以为大型矿集区（带）提供一种解释，也为特大型矿床在大型矿集区（带）中的分布提供演化路径。

中国大陆主要成矿域的上地壳底部可以见到波速在5.6～6.0 km/s范围之间的低速层（或低速体，如与高导层对应时），可能为孔隙流体聚集层，否则可能与地壳滑脱层及韧性剪切带有关。中国大陆主要成矿域各成矿区（带）低速层的埋深基本随中国大陆地壳厚度自东向西由薄变厚而埋深加大。因为低速层埋深与地壳滑脱层及韧性剪切带有关，因此它对岩浆性质及其成矿的控制作用也是随深度的变化可能有所不同。低速层埋深浅的控制了中酸性岩浆活动，埋深大的控制了基性和超基性岩浆活动。因此也就控制了与其相关的成矿作用。西部成矿区（带）低速层埋深普遍大于东部。准噶尔和阿勒泰低速层埋深在15～25 km。青藏高原中部（松潘-甘孜、巴颜喀拉和羌塘）各成矿区（带）低速层也埋深为15～25 km，向两侧加深，唐古拉和冈底斯成矿区（带）达到25～35 km；东、西天山低速层也埋深为30～40 km；低速层埋深最大的区域是东昆仑和喜马拉雅成矿带，分别为40～50 km和55～65 km。东部的大兴安岭成矿区（带）低速层埋深为15～25 km。在华北地台、华南和郯庐断裂两侧的成矿区（带）上，低速层埋深较浅，一般为10～20 km。

地壳上地幔内充满了“墙式”地震波低速通道，通道内存在部分熔融的证据。全球的低速通道一般存在于大洋中脊、地震带、大陆裂谷、走滑断裂带、褶皱带、板块和克拉通之间的褶皱带内。中国大陆内部的低速通道在地表一般和断裂带、破碎带、裂隙带的分布相一致。地表特征表现为高热流、热泉、高地下水温、火山现象、微地震带。

中国大陆内部最明显的两条剪切波垂向低速带是南北向低速带（东经102°附近）和祁连-秦岭东西向低速带。它们将中国大陆地壳上地幔分隔成三大区域。它们自身又是重要的成矿良好环境。南北向垂向低速带对应康滇地轴铁、铜、锡、钨、稀有金属成矿带；东西向垂向低速带对应祁连-秦岭褶皱系铁、铜、镍、钴、金、银成矿带。这些剪切波垂向低速带对成矿的控制作用有其共同的特征，它们都与壳幔源成矿的铁、铜、多金属成矿带有关。穿越秦岭褶皱系的大电磁测深剖面西峡―栾川之间深度83 km处，出现上地幔高导层，显示出上地幔上隆，岩石圈地幔减薄的结构，并显示出秦岭处于地震波垂向低速带上。上地幔高导层抬升表明上地幔上隆，岩石圈地幔减薄，是最明显的地震波垂向低速带。这里深大断裂多为近垂直产状，岩浆活动强烈，是幔源矿产的有利产出部位。例如，中国其他几个主要内生金属成矿带也分布在剪切波垂向低速带上：天山褶皱带铁、多金属成矿带；内蒙兴安褶皱带铜、多金属成矿带；华北地台北缘成矿带：长江中下游台褶带铁、铜、硫、金多金属成矿带；华北地台西南缘钼、金、多金属成矿带；它们均位于重力条带状负异常、磁力串珠条带状异常、剪切波垂向低速带上（即地壳上地幔薄弱带、岩石圈地幔减薄带上）。

规模较小一些的地震波垂向低速带所对应的矿带还有以下几处：

牙克什地震波垂向低速带是内蒙-兴安岭造山带铜多金属成矿带和陈巴尔虎旗谢尔塔拉铁、锌矿床的产出部位。据此可推测在得尔布干大断裂两侧有形成特大型斑岩铜矿的有利地球物理场。阿城-尚志地震波垂向低速带是吉黑-张广才岭造山带所属的阿城市五道岭铜矿床的产出部位，是有可能发现大型斑岩钼矿的地球物理条件。康保-赤峰断裂和张家口-北票断裂是隔开不同地壳构造单元的深大断裂。两断裂之间为地震波垂向低速带，是华北地台北缘金、银、铅锌；多金属、硼成矿带的熬汉旗撰山子金矿、赤峰市红花沟金矿、喀喇沁旗安家营子金矿、敖汉旗金厂沟梁金矿的产出部位。其中金厂沟梁是从花岗岩-绿岩含金矿源地体受火山-侵入作用衍生的大型金矿，也是上述垂向低速带引发构造岩浆作用所致。下辽河断陷和辽东台隆构造的分界带为地震波低速带，中地壳有较连续的低速层，可能为辽东-吉南成矿带形成特大型矿床提供幔源物质通道的作用。牡丹江-绥芬河地震波垂向低速带，这里上地幔隆起带，也是东北三省东部巨大矿带的一部分。

大型矿集区（带）深部地球物理背景可以总结出以下6条规律：①上地幔（软流圈相对低速区）隆起（岩石圈地幔减薄）带，异常地幔（Pn＜8.0 km/s）带，一般是岩石圈剪切带，是与深部成矿有关的矿带的有利构造部位；②壳内高导层分布区（最好是与地幔隆起同步的壳内高导层隆起带），地壳在此张裂形成岩浆上涌的通道，有时反映了与成矿流体有密切关系的分布区；③地壳上地幔横向不均匀性块体的边缘，一般有窄的地震活动带与之对应；④成群成带分布的正负跳跃磁异常带，反映了与成矿有关的岩浆岩带；⑤反映不同方向区域构造线的重、磁场异常带及其交汇处；⑥用重力、磁力、大地电磁、地震测深、大地热流资料综合解释推测深大断裂带及其交汇处，大（深）断裂带的交汇部位控制着与矿有关的中酸性侵入岩浆。