1、南嶺地區(qū)的區(qū)域成礦分帶性南嶺地區(qū)的區(qū)域成礦分帶性 與深部成礦源區(qū)的復(fù)雜性探索與深部成礦源區(qū)的復(fù)雜性探索 於崇文於崇文 中國地質(zhì)大學(xué)中國地質(zhì)大學(xué)全國深部找礦工作研討會(huì)全國深部找礦工作研討會(huì)2007.09.27 2007.09.27 安徽安徽合肥合肥 PirajnoPirajno20072007 本專題以中國東部的重大本專題以中國東部的重大地球動(dòng)力學(xué)地球動(dòng)力學(xué)事件為背景事件為背景 應(yīng)用應(yīng)用成礦系統(tǒng)復(fù)雜性理論成礦系統(tǒng)復(fù)雜性理論通過南嶺地通過南嶺地區(qū)的區(qū)的區(qū)域成礦分帶性區(qū)域成礦分帶性 對于對于深部成礦源區(qū)深部成礦源區(qū)進(jìn)行探索性研究。進(jìn)行探索性研究。 中國東部的重大地球動(dòng)力學(xué)事件是指：中國東部的重大地球

2、動(dòng)力學(xué)事件是指：印支期揚(yáng)子與華夏板塊碰撞造山運(yùn)動(dòng)印支后期揚(yáng)子板塊繼續(xù)向大別蘇魯?shù)伢w和華北板塊下方陸內(nèi)俯沖燕山期中國東部巖石圈垂向減薄燕山期大規(guī)?；◢弾r漿侵位與火山巖噴發(fā) 本專題的實(shí)質(zhì)是用成礦系統(tǒng)復(fù)雜性理論探索本專題的實(shí)質(zhì)是用成礦系統(tǒng)復(fù)雜性理論探索華華夏褶皺帶夏褶皺帶的的地球動(dòng)力學(xué)地球動(dòng)力學(xué)與與金屬成礦學(xué)金屬成礦學(xué)之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。一、南嶺地區(qū)的區(qū)域成礦分帶性一、南嶺地區(qū)的區(qū)域成礦分帶性復(fù)雜性理論：復(fù)雜性理論：用用“時(shí)空同步化時(shí)空同步化”（SynchronizationSynchronization）理論研究）理論研究礦集礦集區(qū)的成因區(qū)的成因。用用“相位動(dòng)力學(xué)相位動(dòng)力學(xué)”（phase dy

3、namicsphase dynamics）研究）研究成礦分帶的形成礦分帶的形成成。主要結(jié)論：主要結(jié)論：燕山早、晚兩期各形成一個(gè)燕山早、晚兩期各形成一個(gè)目標(biāo)斑圖（箭靶）式目標(biāo)斑圖（箭靶）式的巨大的巨大非非線性區(qū)域成礦分帶線性區(qū)域成礦分帶。1.1.每一個(gè)分帶各有一個(gè)每一個(gè)分帶各有一個(gè)成礦中心成礦中心。 圖圖1 1、南嶺地區(qū)區(qū)域成礦分帶圖（燕山運(yùn)動(dòng)早期）、南嶺地區(qū)區(qū)域成礦分帶圖（燕山運(yùn)動(dòng)早期）圖圖2 2、南嶺地區(qū)區(qū)域成礦分帶圖（燕山運(yùn)動(dòng)晚期）、南嶺地區(qū)區(qū)域成礦分帶圖（燕山運(yùn)動(dòng)晚期）圖圖3 3 南嶺地區(qū)莫霍面南嶺地區(qū)莫霍面- -居里面等深圖居里面等深圖（據(jù)宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，（據(jù)宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，2

4、0022002） 成礦中心（郴州）的地球動(dòng)力學(xué)部位成礦中心（郴州）的地球動(dòng)力學(xué)部位1 1、莫霍面的隆、凹轉(zhuǎn)折部位、莫霍面的隆、凹轉(zhuǎn)折部位 根據(jù)地震和重力資料，南嶺地區(qū)莫霍面深度由東南的30Km向北西加深至41Km，落差11Km。郴州恰位于莫霍面從隆起向凹陷的轉(zhuǎn)折部位。2 2、大地構(gòu)造的有利地段、大地構(gòu)造的有利地段圖圖4 4、中國大陸燕山期晚期、中國大陸燕山期晚期（175-135Ma175-135Ma）構(gòu)造事件略）構(gòu)造事件略圖圖（萬天豐，（萬天豐，20042004）3 3、區(qū)域構(gòu)造巖漿帶的交匯點(diǎn)、區(qū)域構(gòu)造巖漿帶的交匯點(diǎn)圖圖5 5 南嶺地區(qū)錫鉛鋅多金屬礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)示意圖南嶺地區(qū)錫鉛鋅多金屬礦找礦遠(yuǎn)

5、景區(qū)示意圖（據(jù)宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，（據(jù)宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，20022002） 華南地區(qū)衛(wèi)星影像顯示贛、湘、粵交界地區(qū)的大型環(huán)形影像令人矚目。 （該影像呈橢圓形，長軸北東向。長460km，短軸320km。分內(nèi)環(huán)、外環(huán)兩層，湖南郴州位于內(nèi)層） 該環(huán)體在重力異常圖和航磁軸線圖上均有明顯反映。圖圖6 6、華南線性與環(huán)形構(gòu)造圖（于志鴻，、華南線性與環(huán)形構(gòu)造圖（于志鴻，19891989） 研究發(fā)現(xiàn)，該研究發(fā)現(xiàn)，該環(huán)形構(gòu)造環(huán)形構(gòu)造與與燕山期巖漿的侵入活動(dòng)燕山期巖漿的侵入活動(dòng)密密切相關(guān)。有人認(rèn)為切相關(guān)。有人認(rèn)為贛、湘、粵大型環(huán)形構(gòu)造之下贛、湘、粵大型環(huán)形構(gòu)造之下可可能就是南嶺地區(qū)能就是南嶺地區(qū)陸殼重熔花崗巖陸

6、殼重熔花崗巖的的“重熔中心重熔中心”。 推測推測南嶺地區(qū)燕山早、晚兩期形成南嶺地區(qū)燕山早、晚兩期形成的的兩個(gè)大型目標(biāo)兩個(gè)大型目標(biāo)斑圖式斑圖式的的多重成礦分帶多重成礦分帶可能與可能與贛、湘、粵大型環(huán)形贛、湘、粵大型環(huán)形構(gòu)造構(gòu)造有關(guān)。有關(guān)。二、南嶺地區(qū)深部地球動(dòng)力二、南嶺地區(qū)深部地球動(dòng)力 金屬成礦復(fù)雜性模型金屬成礦復(fù)雜性模型、印支期揚(yáng)子和華夏板塊碰撞拼合帶、印支期揚(yáng)子和華夏板塊碰撞拼合帶 的巖石圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)的巖石圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖7 7 中國主要斷裂分布略圖（程裕淇，中國主要斷裂分布略圖（程裕淇，1994 1994 ）浙江紹興浙江紹興廣西北海廣西北海NENESWSW板塊拼板塊拼合帶的合帶的皖南皖南歙縣歙

7、縣至至贛東贛東北德興北德興等地等地出露出露元古代元古代蛇綠混雜巖蛇綠混雜巖帶帶。圖圖8 8、贛東北蛇綠混雜巖帶構(gòu)造簡圖、贛東北蛇綠混雜巖帶構(gòu)造簡圖（趙崇賀等，（趙崇賀等，19981998）但是至今對南嶺地區(qū)湖南郴州附但是至今對南嶺地區(qū)湖南郴州附近地區(qū)的深部研究不夠，缺乏有近地區(qū)的深部研究不夠，缺乏有關(guān)信息和資料。擬關(guān)信息和資料。擬采用爆炸震源采用爆炸震源與與深反射地震測量深反射地震測量新技術(shù)，在新技術(shù)，在郴郴州地區(qū)州地區(qū)通過通過揚(yáng)子和華夏板塊碰撞揚(yáng)子和華夏板塊碰撞縫合線，縫合線，作作深反射地震剖面深反射地震剖面，以，以揭示碰撞帶的巖石圈地幔的內(nèi)部揭示碰撞帶的巖石圈地幔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。在測制深反

8、射地震剖面后，要在測制深反射地震剖面后，要著著重研究重研究：在在巖石圈板塊邊界巖石圈板塊邊界上和上和板塊開合板塊開合過程過程中的中的熱質(zhì)傳輸與聚集過程熱質(zhì)傳輸與聚集過程 （Process of heat and mass Process of heat and mass transfer and accumulationtransfer and accumulation）。）。俯沖帶中的俯沖帶中的熱質(zhì)聚集過熱質(zhì)聚集過程程涉及四個(gè)主要因素或者涉及四個(gè)主要因素或者說說四個(gè)主要參量四個(gè)主要參量溫度溫度（T T）、壓力（壓力（P P）、速度速度（）和和粘度（粘度（）。）。這這四個(gè)參量的聯(lián)合作用決四個(gè)參

9、量的聯(lián)合作用決定定了了俯沖帶中熱力學(xué)狀態(tài)俯沖帶中熱力學(xué)狀態(tài)的復(fù)雜演化的復(fù)雜演化和和研究地區(qū)的研究地區(qū)的構(gòu)造巖漿活動(dòng)歷史構(gòu)造巖漿活動(dòng)歷史，特別，特別是通過改變熱量聚、散的是通過改變熱量聚、散的參量值最后可以決定造山參量值最后可以決定造山帶發(fā)展的類型。帶發(fā)展的類型。圖圖9 9、大洋巖石圈在海溝處俯沖、大洋巖石圈在海溝處俯沖（Turcotte, Schubert, 2002Turcotte, Schubert, 2002）1 1、俯沖帶中的熱質(zhì)聚集過程、俯沖帶中的熱質(zhì)聚集過程上地幔上地幔的的側(cè)向熱不均一性側(cè)向熱不均一性（流變學(xué)不均（流變學(xué)不均一性）一性）改變物質(zhì)流在軟流圈中的空間部改變物質(zhì)流在軟流圈

10、中的空間部位位，從而決定了俯沖帶后部中物質(zhì)聚集從而決定了俯沖帶后部中物質(zhì)聚集的強(qiáng)度的強(qiáng)度。軟流圈基底內(nèi)物質(zhì)的粘度愈大，。軟流圈基底內(nèi)物質(zhì)的粘度愈大，則過熱物質(zhì)在俯沖帶的后部沿著軟流圈則過熱物質(zhì)在俯沖帶的后部沿著軟流圈通道的流動(dòng)愈強(qiáng)烈，導(dǎo)致通道的流動(dòng)愈強(qiáng)烈，導(dǎo)致側(cè)向的巖石化側(cè)向的巖石化學(xué)分帶學(xué)分帶（lateral petrochemical zonilateral petrochemical zoningng），表現(xiàn)為），表現(xiàn)為側(cè)向的巖漿建造分帶側(cè)向的巖漿建造分帶（圖（圖1 10 0）和）和造巖元素的化學(xué)分帶造巖元素的化學(xué)分帶。圖中表現(xiàn)在垂直拼合帶的方向上由近及圖中表現(xiàn)在垂直拼合帶的方向上由近及

11、遠(yuǎn)：遠(yuǎn)：鈣堿性鈣堿性強(qiáng)堿性強(qiáng)堿性似長石巖漿建造似長石巖漿建造的側(cè)向分帶性的側(cè)向分帶性。圖圖1010、俯沖帶的巖漿建、俯沖帶的巖漿建造造（Abramovich, Klushin, Abramovich, Klushin, 2002 2002 ）板塊聚合速度增大堿性玄武巖安山巖玄武巖玄武巖安山巖安山巖，花崗閃長巖二長巖正長巖，粗面安山巖英閃巖斜長石花崗巖超靜巖壓力減小假白榴石正長巖霞石（云霞）正長巖粗面安山巖，花崗巖花崗正長巖英安流紋巖，花崗巖，白崗巖安山巖花崗閃長巖超靜巖壓力減小超靜巖壓力減小板塊俯沖板塊俯沖產(chǎn)生產(chǎn)生側(cè)向的壓力梯度側(cè)向的壓力梯度，導(dǎo)，導(dǎo)致致側(cè)向的熱質(zhì)傳輸側(cè)向的熱質(zhì)傳輸。滿足板塊俯

12、沖條件滿足板塊俯沖條件的的Navier-StokesNavier-Stokes方程方程為：為：其中其中是密度，是密度，p p是壓力，是壓力，是粘度。是粘度。解該方程，得到解該方程，得到軟流圈的部分熔融軟流圈的部分熔融物質(zhì)的運(yùn)移速度物質(zhì)的運(yùn)移速度 。研究指出，研究指出，軟流圈的部分熔融物質(zhì)軟流圈的部分熔融物質(zhì)在在20Ma20Ma內(nèi)在俯沖帶的后部可以位移內(nèi)在俯沖帶的后部可以位移數(shù)百數(shù)百KmKm（圖（圖1111）。）。)()(1(),(22zxptzt2 2、俯沖帶后部的活化與側(cè)向熱質(zhì)傳輸、俯沖帶后部的活化與側(cè)向熱質(zhì)傳輸圖圖1111、在隨時(shí)間而變的壓力梯度、在隨時(shí)間而變的壓力梯度P P的影的影響下，

13、軟流圈質(zhì)量的遷移距離響下，軟流圈質(zhì)量的遷移距離S S的估計(jì)值的估計(jì)值（Abramovich, Klushin,1990Abramovich, Klushin,1990）不同點(diǎn)密度的區(qū)域代表分別對應(yīng)于概率密不同點(diǎn)密度的區(qū)域代表分別對應(yīng)于概率密度度R R0.60.6和和0.80.8的對于的對于S S的置信區(qū)間。的置信區(qū)間。), ( ztx、燕山期中國東部巖石圈垂向減薄與花崗巖、燕山期中國東部巖石圈垂向減薄與花崗巖 侵位及金屬成礦的關(guān)系侵位及金屬成礦的關(guān)系圖圖1212、大別、蘇魯?shù)貐^(qū)深反射地震剖面位置圖、大別、蘇魯?shù)貐^(qū)深反射地震剖面位置圖（楊文采，（楊文采，20032003）圖圖1414、推斷的中國

14、東部巖石圈演化模型、推斷的中國東部巖石圈演化模型 （楊文采，（楊文采，20032003）楊文采（楊文采（20032003）在在大別和蘇魯?shù)卮髣e和蘇魯?shù)貐^(qū)區(qū)測制了兩條測制了兩條深深反射地震剖面反射地震剖面（圖（圖1212），發(fā)現(xiàn)），發(fā)現(xiàn)在該地區(qū)的巖石在該地區(qū)的巖石圈地幔內(nèi)存在圈地幔內(nèi)存在5 5組水平的反射體組水平的反射體（圖（圖1313），表明），表明該地區(qū)具有特殊該地區(qū)具有特殊的地球動(dòng)力學(xué)作的地球動(dòng)力學(xué)作用所形成的地幔用所形成的地幔組構(gòu)（圖組構(gòu)（圖1414）。）。圖圖1313中反射體中反射體M M1 1對應(yīng)于對應(yīng)于現(xiàn)在的現(xiàn)在的MohoMoho面面，M M5 5對應(yīng)于對應(yīng)于現(xiàn)在的巖石圈底界現(xiàn)在的

15、巖石圈底界。圖圖1313 蘇魯?shù)貐^(qū)（廟山蘇魯?shù)貐^(qū)（廟山- -漣水）深反射地震剖面圖（楊文采，漣水）深反射地震剖面圖（楊文采，2003 2003 ）M1M1M3M3M4M4M5M5M2M2研究指出，研究指出，古生代中國東部巖石圈古生代中國東部巖石圈的的厚度約為厚度約為150Km150Km，到，到晚中生代減薄到約晚中生代減薄到約60Km60Km，到到新生代又稍加厚到平均新生代又稍加厚到平均78Km78Km（圖（圖1414）。）。上述上述5 5組水平反射體實(shí)際上反映了中生代這個(gè)巖石圈的減薄（約組水平反射體實(shí)際上反映了中生代這個(gè)巖石圈的減?。s90Km90Km）。（古生代巖石圈內(nèi)地殼厚（古生代巖石圈內(nèi)

16、地殼厚50Km50Km，地幔厚，地幔厚100Km100Km。巖石圈減薄誘發(fā)巖漿底侵并在下地。巖石圈減薄誘發(fā)巖漿底侵并在下地殼產(chǎn)生麻粒巖層（殼產(chǎn)生麻粒巖層（GUGU），以后揚(yáng)子板塊向北的陸陸俯沖又在上地幔產(chǎn)生榴輝巖），以后揚(yáng)子板塊向北的陸陸俯沖又在上地幔產(chǎn)生榴輝巖層（層（ECEC）。）。M M2 2是麻粒巖層與榴輝巖層的邊界，也是古生代的是麻粒巖層與榴輝巖層的邊界，也是古生代的MohoMoho面。面。M M3 3是榴輝巖是榴輝巖層的底面，其下保存有殘留的古生代上地幔。層的底面，其下保存有殘留的古生代上地幔。M M4 4是新、老巖石圈地幔的界面）。是新、老巖石圈地幔的界面）。這種多層巖石圈地幔反射

17、體的存在表明，大別、蘇魯?shù)貐^(qū)的地幔結(jié)構(gòu)與中國東部這種多層巖石圈地幔反射體的存在表明，大別、蘇魯?shù)貐^(qū)的地幔結(jié)構(gòu)與中國東部中生代巖石圈的減薄有關(guān)。中生代巖石圈的減薄有關(guān)。楊文采楊文采（20032003）根據(jù)地球物理資料認(rèn)為，這一）根據(jù)地球物理資料認(rèn)為，這一巖石圈減薄事件巖石圈減薄事件發(fā)生在印支期碰撞發(fā)生在印支期碰撞造山之后，可能從晚侏羅世開始，延長到白堊紀(jì)，造山之后，可能從晚侏羅世開始，延長到白堊紀(jì)，造成了中國東部廣泛而強(qiáng)烈的造成了中國東部廣泛而強(qiáng)烈的巖漿巖侵位與底侵巖漿巖侵位與底侵。另一方面，另一方面，徐志剛、孫善平徐志剛、孫善平（20032003）從構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)力場探）從構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)力場探討中國東

18、部火山巖的成因，指討中國東部火山巖的成因，指出中國東部巖石圈減薄始于中出中國東部巖石圈減薄始于中晚白堊世，至第三紀(jì)時(shí)強(qiáng)烈，晚白堊世，至第三紀(jì)時(shí)強(qiáng)烈，因此認(rèn)為巖石圈減薄并非中國因此認(rèn)為巖石圈減薄并非中國東部中生代構(gòu)造巖漿活化和東部中生代構(gòu)造巖漿活化和成礦的原因，而是構(gòu)造巖漿成礦的原因，而是構(gòu)造巖漿活化的結(jié)果，是活化的結(jié)果，是中生代末新中生代末新生代大型含油氣盆地的生成和生代大型含油氣盆地的生成和基性巖漿噴發(fā)的起因基性巖漿噴發(fā)的起因（圖（圖1515）。）。圖圖1515、中國東部及鄰區(qū)（主要燕、中國東部及鄰區(qū)（主要燕山期）構(gòu)造火山活動(dòng)簡圖山期）構(gòu)造火山活動(dòng)簡圖（徐志剛，孫善平，（徐志剛，孫善平，20

19、032003） 根據(jù)以上的不同意見，根據(jù)以上的不同意見，對于中國東部中生對于中國東部中生代巖石圈減薄事件與南嶺地區(qū)燕山期花崗代巖石圈減薄事件與南嶺地區(qū)燕山期花崗巖漿的廣泛侵位以及金屬成礦作用之間的巖漿的廣泛侵位以及金屬成礦作用之間的關(guān)系是一個(gè)尚需進(jìn)一步研究的重要問題關(guān)系是一個(gè)尚需進(jìn)一步研究的重要問題。 南嶺地區(qū)南嶺地區(qū) 燕山中期（燕山中期（170170150Ma150Ma）巖石圈全面拉張、減薄，）巖石圈全面拉張、減薄，軟流圈上涌，誘發(fā)軟流圈上涌，誘發(fā)MohoMoho面附近玄武質(zhì)巖漿底侵，發(fā)生大規(guī)面附近玄武質(zhì)巖漿底侵，發(fā)生大規(guī)模的地殼熔融，導(dǎo)致大范圍陸殼重熔型花崗巖體的侵位。模的地殼熔融，導(dǎo)致大

20、范圍陸殼重熔型花崗巖體的侵位。 所謂所謂“高熱能生產(chǎn)（高熱能生產(chǎn)（HHPHHP）花崗巖）花崗巖”（High heat productiHigh heat production graniteon granite）是指其中）是指其中放射性元素放射性元素（U U，ThTh，K K，RbRb）的）的含含量顯著高于一般花崗巖量顯著高于一般花崗巖，因而，因而具有異常的高熱能生產(chǎn)和高具有異常的高熱能生產(chǎn)和高熱流速率熱流速率。 高度斷裂破碎的高滲透率地區(qū)高度斷裂破碎的高滲透率地區(qū)是由于放射性熱產(chǎn)生而導(dǎo)致是由于放射性熱產(chǎn)生而導(dǎo)致的的巖漿期后熱液對流的有利場所巖漿期后熱液對流的有利場所。這種。這種熱液對流往往和

21、熱液對流往往和地地?zé)岈F(xiàn)象及熱現(xiàn)象及熱液礦床的形成有著直接的關(guān)聯(lián)熱液礦床的形成有著直接的關(guān)聯(lián)。、高熱能生產(chǎn)花崗巖的分布及其與、高熱能生產(chǎn)花崗巖的分布及其與 金屬成礦的關(guān)系金屬成礦的關(guān)系 我國南方鈾礦分布廣泛我國南方鈾礦分布廣泛，從東到西可以分為三個(gè)鈾礦域。，從東到西可以分為三個(gè)鈾礦域。許許多地區(qū)花崗巖中的放射性元素含量遠(yuǎn)高于一般花崗巖中的含多地區(qū)花崗巖中的放射性元素含量遠(yuǎn)高于一般花崗巖中的含量量。因此通過。因此通過花崗巖侵入體的地?zé)釄龌◢弾r侵入體的地?zé)釄雠c與巖漿期后熱液對流強(qiáng)巖漿期后熱液對流強(qiáng)度的調(diào)查考察度的調(diào)查考察，對于，對于南嶺地區(qū)高熱能生產(chǎn)花崗巖與金屬成礦南嶺地區(qū)高熱能生產(chǎn)花崗巖與金屬成礦

22、關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)的研究理應(yīng)是本項(xiàng)專題的一項(xiàng)重要任務(wù)關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)的研究理應(yīng)是本項(xiàng)專題的一項(xiàng)重要任務(wù)。 近年來根據(jù)對世界范圍高熱能生產(chǎn)花崗巖所進(jìn)行的研究，大近年來根據(jù)對世界范圍高熱能生產(chǎn)花崗巖所進(jìn)行的研究，大致有以下幾點(diǎn)認(rèn)識：致有以下幾點(diǎn)認(rèn)識： （1 1）高熱能生產(chǎn)花崗巖往往在其侵位之后數(shù)百萬年再產(chǎn)生）高熱能生產(chǎn)花崗巖往往在其侵位之后數(shù)百萬年再產(chǎn)生熱液對流系統(tǒng)，其有效性依賴于礦化的強(qiáng)度，地?zé)岬膮^(qū)域分熱液對流系統(tǒng)，其有效性依賴于礦化的強(qiáng)度，地?zé)岬膮^(qū)域分布以及與巖漿作用相伴的流體通道的發(fā)展程度。布以及與巖漿作用相伴的流體通道的發(fā)展程度。圖圖16 南嶺地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖南嶺地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖（據(jù)宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，

23、（據(jù)宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，2002 ） （2 2）高熱能生產(chǎn)花崗巖生成于后造山與非造山的構(gòu)造環(huán)境，常賦存在巖）高熱能生產(chǎn)花崗巖生成于后造山與非造山的構(gòu)造環(huán)境，常賦存在巖 石圈板塊的俯沖帶或板塊破壞性邊緣，也見于地震活動(dòng)帶。石圈板塊的俯沖帶或板塊破壞性邊緣，也見于地震活動(dòng)帶。 （3 3）高熱能生產(chǎn)花崗巖有兩種主要類型：）高熱能生產(chǎn)花崗巖有兩種主要類型： （a a）鈣堿性侵入體，侵位于俯沖帶和出現(xiàn)在造山旋回晚期。）鈣堿性侵入體，侵位于俯沖帶和出現(xiàn)在造山旋回晚期。 （b b）堿性和亞堿性侵入體，形成于造山帶和非造山環(huán)境。）堿性和亞堿性侵入體，形成于造山帶和非造山環(huán)境。 （4 4）高熱能生產(chǎn)花崗巖漿趨于

24、在深部凝固，并且經(jīng)歷較長的分離結(jié)晶過）高熱能生產(chǎn)花崗巖漿趨于在深部凝固，并且經(jīng)歷較長的分離結(jié)晶過 程，從而富含不相容元素和放射性元素，并具強(qiáng)的負(fù)程，從而富含不相容元素和放射性元素，并具強(qiáng)的負(fù)EuEu異常。異常。 （5 5）高熱能生產(chǎn)花崗巖常為）高熱能生產(chǎn)花崗巖常為“S”S”型花崗巖，但也可以不是型花崗巖，但也可以不是“S”S”型花崗型花崗巖巖 1 1、軟流層與軟流圈、軟流層與軟流圈 （1 1）玄武巖是）玄武巖是“超深鉆超深鉆”、“窗口窗口”和和“探針探針”玄武巖漿來源于地幔，而又上升而達(dá)地表玄武巖漿來源于地幔，而又上升而達(dá)地表 深達(dá)地幔深度的深達(dá)地幔深度的“超深鉆超深鉆”。玄武巖漿帶上地表的地

25、幔巖捕虜體是上地幔的標(biāo)本玄武巖漿帶上地表的地幔巖捕虜體是上地幔的標(biāo)本 觀察地幔的觀察地幔的“窗口窗口”玄武質(zhì)巖漿的巖石化學(xué)與地球化學(xué)性質(zhì)直接受地幔源區(qū)的溫度、玄武質(zhì)巖漿的巖石化學(xué)與地球化學(xué)性質(zhì)直接受地幔源區(qū)的溫度、壓力和化學(xué)成分制約，包含著豐富的地幔源區(qū)的信息壓力和化學(xué)成分制約，包含著豐富的地幔源區(qū)的信息 了解地幔巖石學(xué)和地球化學(xué)的了解地幔巖石學(xué)和地球化學(xué)的“探針探針”、軟流圈的巖石學(xué)和地球化學(xué)及地幔和、軟流圈的巖石學(xué)和地球化學(xué)及地幔和 地幔流體的成分地幔流體的成分 （2 2）軟流圈）軟流圈在板塊構(gòu)造學(xué)中，在板塊構(gòu)造學(xué)中，“軟流圈軟流圈”被定義為被定義為“從巖石圈底部開始向下延伸到從巖石圈底部

26、開始向下延伸到700K700Km m，是一個(gè)容易發(fā)生蠕動(dòng)變形的薄弱層，是一個(gè)容易發(fā)生蠕動(dòng)變形的薄弱層”。它構(gòu)成了一個(gè)低粘度區(qū)它構(gòu)成了一個(gè)低粘度區(qū)，使得使得位位于于其上的巖石圈以很小的摩擦而滑動(dòng)其上的巖石圈以很小的摩擦而滑動(dòng)（CondieCondie，19821982）。）。地球物理學(xué)上，上部軟流圈大致與地震低速帶相吻合，而地幔巖石的初始熔地球物理學(xué)上，上部軟流圈大致與地震低速帶相吻合，而地幔巖石的初始熔融是產(chǎn)生低速層的原因。融是產(chǎn)生低速層的原因。地?zé)釋W(xué)上，巖石圈地幔曲線與地?zé)釋W(xué)上，巖石圈地幔曲線與0.850.85的地幔干固相線溫度的交切作為低速層的的地幔干固相線溫度的交切作為低速層的頂界。頂界

27、。巖石學(xué)上，巖石學(xué)上，0.850.85的地幔固相線溫度相當(dāng)于含少量水的橄欖巖固相線溫度。的地幔固相線溫度相當(dāng)于含少量水的橄欖巖固相線溫度。由此可見，板塊構(gòu)造學(xué)、地球物理學(xué)、地?zé)釋W(xué)和巖石學(xué)對于軟流圈涵義的界由此可見，板塊構(gòu)造學(xué)、地球物理學(xué)、地?zé)釋W(xué)和巖石學(xué)對于軟流圈涵義的界定是一致的。定是一致的。因此，因此，根據(jù)玄武巖巖漿根據(jù)玄武巖巖漿是是地幔橄欖巖初始熔融的產(chǎn)物地幔橄欖巖初始熔融的產(chǎn)物，可以，可以由原生玄武巖漿由原生玄武巖漿直接反演軟流圈直接反演軟流圈（包括流體包括流體）的巖石學(xué)和地球化學(xué)性質(zhì)的巖石學(xué)和地球化學(xué)性質(zhì)。 2 2、地幔流體和、地幔流體和 地幔巖的成分地幔巖的成分地幔流體地幔流體和和巖

28、漿熔體巖漿熔體不能不能混為一談混為一談，二者是相對獨(dú)，二者是相對獨(dú)立而又相互聯(lián)系的兩種介立而又相互聯(lián)系的兩種介質(zhì)或載體。質(zhì)或載體。巖漿是地幔熔巖漿是地幔熔融融和和地幔受交代作用而生地幔受交代作用而生成的產(chǎn)物成的產(chǎn)物。現(xiàn)在關(guān)于地幔巖和地幔流現(xiàn)在關(guān)于地幔巖和地幔流體的知識主要來自地幔捕體的知識主要來自地幔捕虜體、其中的礦物包裹體虜體、其中的礦物包裹體和爆破角礫巖筒等實(shí)物標(biāo)和爆破角礫巖筒等實(shí)物標(biāo)本和樣品的資料。本和樣品的資料。圖圖1717、中國東南大陸地幔、中國東南大陸地幔巖分布與巖漿起源深度圖巖分布與巖漿起源深度圖（謝竇克，（謝竇克，19961996）（1 1）地幔流體）地幔流體 地幔流體的化學(xué)組

29、成模式：地幔流體的化學(xué)組成模式： H HA AC CO ON NF FClClS S 其中其中A A代表堿金屬，以代表堿金屬，以K K，NaNa為最重要。為最重要。 地幔流體在地幔局部熔融、交代作用和軟流圈的形成中起重大作用。地幔流體在地幔局部熔融、交代作用和軟流圈的形成中起重大作用。（2 2）地幔巖）地幔巖 地幔巖化學(xué)組成的兩大顯著特點(diǎn)：地幔巖化學(xué)組成的兩大顯著特點(diǎn)： （a a）普遍含有多種自然元素普遍含有多種自然元素 （金屬和非金屬單質(zhì)元素與互化物）（金屬和非金屬單質(zhì)元素與互化物） （b b）普遍含有大量還原性天然氣普遍含有大量還原性天然氣 （H H2 2，烷類，烯類，炔類，烷類，烯類，炔

30、類，COCO，H H2 2S S等）等） 值得注意：值得注意：、自然元素的存在形式不僅出現(xiàn)在地幔巖中自然元素的存在形式不僅出現(xiàn)在地幔巖中，還出現(xiàn)于地殼中的各種還出現(xiàn)于地殼中的各種巖漿巖巖漿巖（表（表1 1）、隕石和月球中。）、隕石和月球中。這種在地球內(nèi)不同深度這種在地球內(nèi)不同深度、不同溫度不同溫度、壓力等條件下能夠保持穩(wěn)定地作長時(shí)間、長距離遷移的性質(zhì)壓力等條件下能夠保持穩(wěn)定地作長時(shí)間、長距離遷移的性質(zhì)是是“孤波孤波”（solitary wavesolitary wave）的特性的特性。這說明。這說明元素在地幔和巖石圈內(nèi)可能是呈孤元素在地幔和巖石圈內(nèi)可能是呈孤波的形式傳播波的形式傳播。表表1 1

31、、各種巖漿巖中的自然元素、各種巖漿巖中的自然元素（杜樂天等，（杜樂天等，1996 1996 ） 、地幔巖中常發(fā)現(xiàn)玻璃質(zhì)和晶體共存的現(xiàn)象地幔巖中常發(fā)現(xiàn)玻璃質(zhì)和晶體共存的現(xiàn)象。圖圖1818、尖晶石二、尖晶石二輝橄欖巖捕虜體輝橄欖巖捕虜體中鉻尖晶石（中鉻尖晶石（CrCrSpSp）、鉻透輝）、鉻透輝石（石（DiDi）和橄欖）和橄欖石（石（OlOl）晶體之）晶體之間存在粒間玻璃間存在粒間玻璃（g g）和沿礦物邊）和沿礦物邊緣發(fā)育的海綿狀緣發(fā)育的海綿狀部分熔融體（部分熔融體（PMPMZ Z）。）。AmpAmp（角閃（角閃石）（夏林圻等，石）（夏林圻等，19961996）這種玻璃質(zhì)中的物質(zhì)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)和晶體中物

32、質(zhì)的嚴(yán)格的規(guī)則運(yùn)動(dòng)并存現(xiàn)象說明這種玻璃質(zhì)中的物質(zhì)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)和晶體中物質(zhì)的嚴(yán)格的規(guī)則運(yùn)動(dòng)并存現(xiàn)象說明該該地幔巖在混沌邊緣呈弱混沌狀態(tài)地幔巖在混沌邊緣呈弱混沌狀態(tài)。 1 1、成礦流體產(chǎn)生的條件、成礦流體產(chǎn)生的條件地幔中的地幔中的“溫壓分離器溫壓分離器” 2 2、地幔流體聚集的條件、地幔流體聚集的條件軟流圈圈閉軟流圈圈閉、成礦流體的產(chǎn)生與聚集的條件、成礦流體的產(chǎn)生與聚集的條件1 1、成礦流體產(chǎn)生的條件、成礦流體產(chǎn)生的條件地幔中的地幔中的“溫壓分離器溫壓分離器”AbramovichAbramovich和和KlushinKlushin（19901990）提出了一種所謂）提出了一種所謂“溫壓分離器溫壓分離器

33、” ” （Thermo-barometric separatorThermo-barometric separator）。它）。它將富集成礦組分和揮發(fā)分的流將富集成礦組分和揮發(fā)分的流體相體相（含礦地幔流體）（含礦地幔流體）從地幔中分離出來從地幔中分離出來?！皽貕悍蛛x器溫壓分離器”是刻畫含是刻畫含礦地幔流體從深部地幔中析離機(jī)制的一種礦地幔流體從深部地幔中析離機(jī)制的一種數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型。物理學(xué)上，它是存。物理學(xué)上，它是存在于軟流圈中的在于軟流圈中的“軟流圈通道軟流圈通道”（asthenospheric canalasthenospheric canal）。）。板塊俯沖過程中所產(chǎn)生的板塊俯沖過程中所

34、產(chǎn)生的側(cè)向壓力梯度側(cè)向壓力梯度是是流體分離的主要驅(qū)動(dòng)力流體分離的主要驅(qū)動(dòng)力。側(cè)向側(cè)向壓力梯度壓力梯度和和地幔的溫度與密度變化地幔的溫度與密度變化以及以及板塊運(yùn)動(dòng)的速度變化相關(guān)聯(lián)板塊運(yùn)動(dòng)的速度變化相關(guān)聯(lián)，根，根據(jù)它們之間的相互關(guān)系可以建立起一個(gè)據(jù)它們之間的相互關(guān)系可以建立起一個(gè)數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型（溫壓分離器溫壓分離器）：）：ttaxxtTaxTatxtxP)()1 ()()(),(123202上式左邊是壓力梯度，右邊第一項(xiàng)表示區(qū)域性的溫度效應(yīng)。充分高的溫上式左邊是壓力梯度，右邊第一項(xiàng)表示區(qū)域性的溫度效應(yīng)。充分高的溫度對于熔體的生成是絕對必需的，但是溫度太高使側(cè)向壓力梯度減小，度對于熔體的生成是絕對

35、必需的，但是溫度太高使側(cè)向壓力梯度減小，從而使流體的分離減弱。從而使流體的分離減弱。第二項(xiàng)反映第二項(xiàng)反映深部地幔深部地幔的的側(cè)向密度不均一性效應(yīng)側(cè)向密度不均一性效應(yīng)。密度隨著向會(huì)聚板塊的密度隨著向會(huì)聚板塊的后部移動(dòng)而減小后部移動(dòng)而減小。在密度梯度下降到極值以前產(chǎn)生一個(gè)極小壓力區(qū)在密度梯度下降到極值以前產(chǎn)生一個(gè)極小壓力區(qū)，其，其中中分離出對壓力反應(yīng)靈敏的流體分離出對壓力反應(yīng)靈敏的流體，起著一種獨(dú)特的，起著一種獨(dú)特的“熱力學(xué)障熱力學(xué)障”（therthermodynamic barriermodynamic barrier）的作用的作用。熱力學(xué)障代表著在一個(gè)持續(xù)長時(shí)間內(nèi)地。熱力學(xué)障代表著在一個(gè)持續(xù)長

36、時(shí)間內(nèi)地球深部熱、質(zhì)傳輸?shù)目偤汀Ｇ蛏畈繜?、質(zhì)傳輸?shù)目偤汀Ｉ鲜接疫呑詈笠豁?xiàng)代表板塊運(yùn)動(dòng)速度變化的效應(yīng)，速度的脈沖式增大對上式右邊最后一項(xiàng)代表板塊運(yùn)動(dòng)速度變化的效應(yīng)，速度的脈沖式增大對于軟流圈通道內(nèi)深部流體的有效分離產(chǎn)生正面的影響。于軟流圈通道內(nèi)深部流體的有效分離產(chǎn)生正面的影響。ttaxxtTaxTatxtxP)()1 ()()(),(1232022 2、地幔流體聚集的條件、地幔流體聚集的條件軟流圈圈閉軟流圈圈閉研究指出，軟流圈通道的熱學(xué)狀態(tài)、流體的情態(tài)及軟流圈通道的構(gòu)形是影響成礦流體聚集的主要因素。軟流圈頂部的局部隆起“軟流圈圈閉”（Asthenospheric trap）是成礦流體聚集的場所。

37、圈閉（trap）具有一定的高度（h）和寬度（w）。圈閉的發(fā)展可以用其高度隨時(shí)間h(t)的改變來表示。)()()()0()4(1)4(exp)(89278965217625217625aaohaTaaahaaaaaaatth綜合各方面的觀察，可以得到如下的認(rèn)識：綜合各方面的觀察，可以得到如下的認(rèn)識：（1 1）軟流圈頂部的隆起（圈閉）形成于活動(dòng)的熱物質(zhì)與巖石圈物）軟流圈頂部的隆起（圈閉）形成于活動(dòng)的熱物質(zhì)與巖石圈物 質(zhì)發(fā)生長期相互作用的地點(diǎn)。持續(xù)和強(qiáng)勁的板塊俯沖導(dǎo)致大質(zhì)發(fā)生長期相互作用的地點(diǎn)。持續(xù)和強(qiáng)勁的板塊俯沖導(dǎo)致大 圈閉的形成。圈閉的形成。（2 2）規(guī)則的熱激勵(lì)（熱物質(zhì)的供應(yīng)）對于圈閉的持續(xù)存

38、在是絕對）規(guī)則的熱激勵(lì)（熱物質(zhì)的供應(yīng)）對于圈閉的持續(xù)存在是絕對 必要的。但是溫度必需適當(dāng)，高溫使圈閉的寬度增大而高度必要的。但是溫度必需適當(dāng)，高溫使圈閉的寬度增大而高度 減小（因?yàn)槁∑鸬募夥搴纳⑤^多的熱能），導(dǎo)致地幔流體的減小（因?yàn)槁∑鸬募夥搴纳⑤^多的熱能），導(dǎo)致地幔流體的 成礦物質(zhì)在地幔中的侵染，減少其集中貫入巖石圈的可能成礦物質(zhì)在地幔中的侵染，減少其集中貫入巖石圈的可能 性。性。（3 3）當(dāng)?shù)蒯Ｌ幱诟邷貭顟B(tài)時(shí)，巖石圈較薄，不利于圈閉的形成，）當(dāng)?shù)蒯Ｌ幱诟邷貭顟B(tài)時(shí)，巖石圈較薄，不利于圈閉的形成， 沒有厚而硬的巖石圈就不能實(shí)現(xiàn)含礦地幔流體的大量富集。沒有厚而硬的巖石圈就不能實(shí)現(xiàn)含礦地幔流體的大

39、量富集。 1 1、深部成礦的發(fā)生、深部成礦的發(fā)生 2 2、成礦作用的機(jī)制、成礦作用的機(jī)制 3 3、區(qū)域成礦分帶的形成、區(qū)域成礦分帶的形成、深部成礦的發(fā)生、成礦作用的機(jī)制和、深部成礦的發(fā)生、成礦作用的機(jī)制和 區(qū)域成礦分帶的形成區(qū)域成礦分帶的形成1 1、深部成礦的發(fā)生、深部成礦的發(fā)生(1)(1)巖漿孤子巖漿孤子（magmatic solitonmagmatic soliton）是）是深部成礦物質(zhì)的載體深部成礦物質(zhì)的載體近年來的研究表明，近年來的研究表明，巖漿生成的過程巖漿生成的過程是是地球深部某種基底巖石（包括地幔巖石）地球深部某種基底巖石（包括地幔巖石）發(fā)生部分熔融發(fā)生部分熔融，然后巖漿熔體從部

40、分熔然后巖漿熔體從部分熔融的母巖中被萃取和分離出來，并且上融的母巖中被萃取和分離出來，并且上升、運(yùn)移，最后呈巖漿巖賦存在近地表升、運(yùn)移，最后呈巖漿巖賦存在近地表部位部位。巖漿孤波是原巖中的局部高孔隙度的區(qū)巖漿孤波是原巖中的局部高孔隙度的區(qū)域，它們呈波形、振幅和波速保持不變域，它們呈波形、振幅和波速保持不變的波通過相對均勻、低孔隙度的區(qū)域而的波通過相對均勻、低孔隙度的區(qū)域而向上浮升。根據(jù)地球物理學(xué)判斷，巖漿向上浮升。根據(jù)地球物理學(xué)判斷，巖漿孤波具有以孤波具有以KmKm計(jì)的波長和每年以計(jì)的波長和每年以cmcm計(jì)的計(jì)的傳播速度是完全合理的。傳播速度是完全合理的。根據(jù)地幔巖的成分特征（見前），根據(jù)地幔

41、巖的成分特征（見前），南嶺南嶺地區(qū)深部上地幔地區(qū)深部上地幔和和下地殼陸殼重熔型花下地殼陸殼重熔型花崗巖崗巖中中成礦組分可能呈巖漿孤波運(yùn)移成礦組分可能呈巖漿孤波運(yùn)移。圖圖1919、兩個(gè)孤子的相互作用（、兩個(gè)孤子的相互作用（ScottScott，StevensonStevenson，19841984）“區(qū)帶提純區(qū)帶提純”（zone refiningzone refining）是一種使許多金屬和半導(dǎo)體純化的是一種使許多金屬和半導(dǎo)體純化的過程過程。將一條含有雜質(zhì)的鋼錠的移動(dòng)區(qū)加熱至熔融，則雜質(zhì)將保持在。將一條含有雜質(zhì)的鋼錠的移動(dòng)區(qū)加熱至熔融，則雜質(zhì)將保持在熔融的移動(dòng)區(qū)內(nèi)并逐漸聚集，而純化了的鋼錠則被留

42、在后面。（圖熔融的移動(dòng)區(qū)內(nèi)并逐漸聚集，而純化了的鋼錠則被留在后面。（圖2121，圖圖2222）“區(qū)帶提純區(qū)帶提純”也可能發(fā)生在內(nèi)生成礦作用過程中也可能發(fā)生在內(nèi)生成礦作用過程中。在此種情況下，。在此種情況下，“區(qū)帶提純區(qū)帶提純”的實(shí)質(zhì)是含礦原巖在區(qū)帶移動(dòng)加熱、發(fā)生部分熔融的過的實(shí)質(zhì)是含礦原巖在區(qū)帶移動(dòng)加熱、發(fā)生部分熔融的過程中，使其中的不相容組分（成礦金屬元素）和揮發(fā)組分發(fā)生活化和程中，使其中的不相容組分（成礦金屬元素）和揮發(fā)組分發(fā)生活化和遷移，結(jié)果導(dǎo)致成礦的發(fā)生遷移，結(jié)果導(dǎo)致成礦的發(fā)生。南嶺地區(qū)前震旦、震旦、寒武、泥盆、石炭系稀有和有色金屬礦源層南嶺地區(qū)前震旦、震旦、寒武、泥盆、石炭系稀有和有

43、色金屬礦源層的廣泛存在和大范圍陸殼重熔型花崗巖的生成以及地幔巖中各種單質(zhì)的廣泛存在和大范圍陸殼重熔型花崗巖的生成以及地幔巖中各種單質(zhì)元素與互化物的存在表明，巖漿孤波和區(qū)帶提純對于大規(guī)模成礦作用元素與互化物的存在表明，巖漿孤波和區(qū)帶提純對于大規(guī)模成礦作用的發(fā)生和礦集區(qū)的形成起著不可忽視的作用。的發(fā)生和礦集區(qū)的形成起著不可忽視的作用。結(jié)論是：結(jié)論是：南嶺地區(qū)地幔巖捕虜體南嶺地區(qū)地幔巖捕虜體和和花崗巖標(biāo)本花崗巖標(biāo)本的的部分熔融部分熔融和和區(qū)帶提純區(qū)帶提純實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)是本專題的一項(xiàng)重要研究任務(wù)本專題的一項(xiàng)重要研究任務(wù)（圖（圖2020）。）。（2 2）地幔巖石部分熔融和花崗巖化過程中的）地幔巖石部分熔融和花崗巖化過程中的“區(qū)帶提純區(qū)帶提純” 導(dǎo)致成礦的發(fā)生導(dǎo)致成礦的發(fā)生圖圖20 南嶺地區(qū)構(gòu)造巖漿巖（帶）推斷圖南嶺地區(qū)構(gòu)造巖漿巖（帶）推斷圖（