Question

成矿动力学背景及构造环境

Answer 1

根据全球斑岩铜矿的研究结果证明, 会聚板块边缘无疑是斑岩铜矿最重要的成矿地质背景, 包括两种观点: 一是由大洋板片俯冲产生的陆缘弧和岛弧环境斑岩铜矿; 二是与大洋板片俯冲作用无关的大陆环境斑岩铜矿。 前者占斑岩铜矿的90%以上, 但后者也不容忽视。

作为金属Cu最主要来源的斑岩铜矿床主要产于岛弧及陆缘弧环境。 基于大量弧环境斑岩铜矿床研究, Sillitoe (1972) 建立了经典斑岩铜矿板块构造模型, 他依据斑岩铜矿在全球的分布, 提出斑岩铜矿主要在板块俯冲背景下的主动陆缘钙碱性火成岩带中形成, 金属来源与板块俯冲作用导致的岩浆活动有关。在后来环太平洋成矿带斑岩型矿床的勘查中取得了重大突破, 成为科学理论指导矿床勘查的典范。 Sillitoe (1998) 最早提出汇聚板块边缘的挤压构造背景对形成斑岩铜矿床的重要作用, 并识别出挤压环境有利于斑岩型矿床形成的一些关键因素, 认为: ①挤压环境可有效地阻止岩浆直接穿过上地壳形成火山岩,从而形成比伸展环境更大的浅部岩浆房; ②挤压环境的浅部岩浆房很难喷发, 从而促进了岩浆房的结晶分异, 进而导致了挥发分的饱和以及大规模岩浆热液的形成; ③挤压环境下很难发育陡立的张性断裂, 从而有效地限制了在岩浆房顶部形成岩株 (枝) 的数量, 有利于岩浆热液的聚集。 Richards等 (2001) 总结了有利于斑岩铜矿形成的地质因素, 其中, 构造背景因素包括: ①上地壳处于较长时期挤压状态后的应力松弛期; ②成矿区域存在早期深大断裂, 而且, 这些断裂在应力松弛期活化张开。 Cooke等 (2005) 通过对世界主要斑岩铜矿带成矿背景的综合研究, 发现大洋板片的低角度俯冲非常有利于挤压背景的形成。

大陆环境斑岩铜矿研究起步较晚, 特别是近年来随大陆环境斑岩铜矿大量发现, 对其研究才逐渐深入。 Hollister等 (1974) 首次开展了碰撞造山环境斑岩铜矿的研究, 拓展了经典的斑岩铜矿成矿模型。 近年来中国矿床学家研究也发现, 斑岩铜矿不仅可产于成矿模型所记录的岛弧及陆缘弧环境中, 还可以产于碰撞造山带中 (如青藏高原), 甚至形成在陆内环境中 (如在德兴)。 产于碰撞造山带及陆内环境的斑岩铜矿不能用西方学者基于板块构造理论建立的经典斑岩铜矿成矿模型来解释, 因此, 经典的斑岩铜矿成矿模型遇到了挑战。 芮宗瑶 (2002) 的研究表明, 有些斑岩铜矿与板块的消减作用没有直接的成因联系, 可能是由于板内构造岩浆活化作用或走滑断裂带作用导致深源花岗质岩浆上侵形成的。侯增谦等 (2007) 认为, 在中国大陆内部斑岩铜矿产出的背景与大洋板块俯冲无关,其产出至少有4类环境: 晚碰撞走滑环境、后碰撞伸展环境、后造山伸展环境和非造山崩塌环境。 大陆环境含矿斑岩的浅成侵位主要受大规模走滑断裂系统、切割造山带的断裂系统和基底线性断裂构造控制。

总结以上研究成果, 会聚板块边缘是斑岩铜矿形成最重要的成矿地质背景, 无论是岩浆弧环境还是大陆环境, 同时某些大陆环境斑岩铜矿 (如: 西藏冈底斯斑岩铜矿带) 成矿作用是在洋陆俯冲基础上实现的陆陆碰撞条件下形成的, 二种作用之间的相关性和继承性如何?应加以分析和研究。