Question

深部流体的释放机制

Answer 1

尽管学者们普遍认识到了深部流体对于成矿作用的重要性，但很少阐明深部流体参与成矿作用的途径。因此，有关深部流体成矿作用的论述并没有多少可操作性。考虑这个问题时，不仅要阐明这些深部流体是富含成矿元素的，还必须注意到成矿作用的瞬时性和阶段性，及其与岩浆活动的同时性。

邓晋福等(1999a)提出岩石圈-软流圈系统(简称LAS，以下同)的大灾变是燕山期成矿大爆发的基本的深部环境。根据邓晋福等(1999a)的分析，一个正常的LAS是稳态或准稳态、平衡或准平衡态的，有一个正常的热结构和稳态的密度结构及岩石学结构，太古宙—早元古代克拉通的LAS是典型的稳态LAS，中晚元古代和早古生代形成的LAS是准稳态的，而大多数晚古生代和中新生代造山带的LAS还未达到准稳态。可以推测，当一个正常的LAS受到扰动时，岩石圈内原有的正常的传导地温将被对流地温替代，稳态的岩石学(或物质)和密度结构将发生倒转，其结果是导致岩浆-构造-成矿活动的发生。将这种概念与前面论证的流体库结合在一起，可以得出结论:深部流体库的形成是一个长期积累的过程，是渐变过程，而流体的释放则是一个突变过程。这种推论似乎具有全球性的意义，世界各地的成矿作用似乎都是瞬时性和阶段性的。此外，不管成矿物质来自地球深部什么地方，具体的成矿过程首先受控于岩石圈的性质。这表明，岩石圈的稳定性/活动性转变是深部含矿流体释放的触发机制。

以世界超大型金矿为例，Bierlein et al.(2006)发现，超大型造山型金矿省形成的一个关键因素似乎是成矿期大陆岩石圈地幔的厚度。其他内生金属矿床可能也是这样，因而学者们反复强调构造背景控矿问题，而构造背景的基本要素之一则是岩石圈结构的特征。但是，我们认为地壳的性质可能具有更为重要的意义。正如Brown et al.(2006)所指出的那样:大陆地壳的形成演化有3个最基本的问题:①是什么样的过程从地幔萃取了大陆壳，这些过程的性质是如何随时间变化的，这种萃取是连续的还是幕式的?②有多少陆壳可以再循环进入地幔，再循环是一种什么样的过程，大陆生长的净速率是多少?③稳定大陆的上地壳、中地壳、下地壳在化学成分和地球物理性质上明显不同，什么过程导致了地壳的分异，这些过程的性质随时间变化吗，莫霍面演化的结果是什么?这些问题随着近年来的广泛研究有的得到了解决，有的仍处于探索之中。对于我们感兴趣的问题来说，重力不稳定性导致的岩石圈拆沉作用可能是重要的(见后文阐述)。因此，需要探讨岩石圈重力不稳定性的形成过程。

根据地震测量结果，造山带常见一个P波传播速度介于典型地壳和典型地幔之间的圈层，称为壳幔过渡层。这个圈层在地球物质科学领域常常被解释为壳幔混合层，形成机制不十分明确。罗照华等(2007c)提供了另一种选择，认为壳幔过渡层实际上可能是幔源岩浆底侵作用和地壳分异作用的产物，其密度随压力的逐渐变化是其波速特征的主要原因，是区域岩石圈重力不稳定的标志;也可能是软流圈物质岩石圈化的结果，是区域岩石圈逐渐冷却的象征。这个模型可以更好地解释造山带岩石圈拆沉作用、壳幔物质交换和岩浆活动，因而壳幔过渡层的查明具有重要的大陆动力学意义，也为深部含矿流体的释放提供了一种机制。