鄧軍：三江特提斯複合造山與成礦作用研究進展

礦產資源短缺已成為中國國民經濟發展的重要瓶頸和制約。依靠科技進步, 加速發現新的礦產資源基地, 提高資源保障程度, 是一項迫在眉睫的重大戰略任務。然而, 中國大陸異常複雜的多旋迴式演化決定了其礦種繁多、類型多樣、多源復成和破壞再生, 顯示出十分鮮明的中國成礦特色, 迫切需要建立和研發與之適應的自主創新的成礦理論與勘查技術, 以促進找礦勘查的重大突破。

三江及臨區特提斯域構造架構圖

三江特提斯域是中國大陸地質複雜演化的典型縮影, 是全球特提斯構造在中國的最佳發育區以及斜向碰撞的最佳構造體制轉換域。它經歷晚古生代-中生代特提斯構造演化和新生代大陸碰撞造山的疊加轉換, 發生多幕式的大規模成礦作用和巨量規模的金屬工業聚積, 形成了高山峽谷、三江併流的全球獨特地貌景觀, 保存了中國最重要的多金屬富集區和全球罕見的多金屬成礦省, 完好記錄了超級大陸裂解增生碰撞的完整演化歷史, 而且現在仍處於活躍狀態。

這些均明顯不同於中國東部陸內環境、北方增生造山環境和青藏高原主體碰撞造山環境, 是建立大陸動力學與成礦新理論新模型的關鍵地帶。

三江特提斯域成礦作用凸現出長時期、多幕式、大規模、多類型以及複合疊加、破壞再生、多源復成、大器晚成特徵, 其獨特的成礦地質環境和成礦作用過程、巨量的金屬工業堆積和複雜的殼幔金屬共生組合, 顯著區別於世界範圍已知成礦系統, 不能被基於其他地區研究得出的成礦模型所涵蓋, 迫切需要建立新的成礦理論模型, 指導新的找礦突破。

為此，立足當今大陸成礦研究的國際前緣,發揮三江獨特地域優勢,深入研究複合造山成礦作用,將為大陸成礦理論體系的建立和完善作出實質性貢獻,更重要的是將為該區實現找礦新突破提供有力指導。為此,科技部於2009年啟動了「三江特提斯複合造山與成礦作用」國家重點基礎研究計劃(973)項目。《三江特提斯複合造山與成礦作用》一書是該項目的研究成果，項目主要研究成果和進展簡介如下。

項目針對三江特提斯構造成礦帶, 開展了特提斯洋演化模式、特色大型礦床成礦模式、成礦系統演化動力學、複合造山成礦理論、複合造山找礦技術等多方面深入研究, 研究成果的水平與創新性體現在以下三個方面。

1.建立增生與碰撞造山演化模式,揭示複合造山與構造體制轉換過程

發現並證實三江地區原特提斯洋的存在; 系統開展地層、蛇綠岩套、弧岩漿岩和碰撞型岩漿岩等多方面綜合研究闡釋了增生造山期原—古—中—新特提斯旋迴的時空演化歷程。提出青藏高原陸陸側向碰撞帶四期構造變形史, 即擠壓褶皺期(>45Ma)、拆沉伸展期(44 ~32Ma)、擠壓走滑期(31 ~13Ma) 和伸展旋扭期(12 ~0Ma)。系統研究了印度-歐亞陸陸碰撞造山作用對三江特提斯增生造山構造格架的疊加與改造作用, 查明複合造山具體過程。

三江地區原、古、中、新特提斯旋迴時空演化模型圖

提出複合造山具有不同屬性板塊聚合、多條蛇綠岩套與島弧帶並列、構造格架反覆繼承與改造、物質活化與循環運動以及構造體制轉換突出的特徵。深部存在多期大洋板片俯衝-斷離與岩石圈地幔富集-活化, 板塊拼貼、流體交代、岩漿作用與構造擠壓導致岩石圈物質組成與結構複雜。淺表盆地經歷了剝蝕沉積-流體彙集-物質繼承的演化。地質演化複雜多樣, 包括大洋-大陸裂解、大洋俯衝-物質循環、板塊拼接-大陸增生、板內變形-盆地沉降和板塊逃逸-構造走滑-地形隆升。

構造環境以大洋俯衝向陸陸碰撞轉換和大洋俯衝向大陸俯衝過渡為主。構造動力體制轉換作用突出, 三江構造體制轉換受控於區域複合造山形成岩石圈結構和周緣多個造山帶演化, 體現為構造環境、岩漿類型、構造應力場和構造變形特徵的轉變; 構造體制轉換類型多樣, 包括四期: 古特提斯大洋俯衝大洋閉合(260 ~ 230Ma); 岩石圈擠壓褶皺拆沉伸展( ~44Ma); 拆沉伸展擠壓走滑( ~30Ma); 擠壓走滑伸展旋扭( ~13Ma)。

2.揭示多類型礦床成礦機制,建立複合造山成礦系統演化動力學模型

提出複合造山成礦具有礦床種類多樣、礦床類型獨特、構造轉換控礦、疊加成礦顯著、保存條件良好、成礦大器晚成、超大型礦床多和礦床集約度高等特徵。經過長期演化, 三江地區形成了洋島型、弧後盆地型、上疊裂谷型和陸內裂谷型四類VMS 多金屬礦床, 俯衝型和碰撞型兩類斑岩, 金頂式、脈狀銅礦和脈狀鉛鋅礦三類盆地容礦型礦床。建立了金頂式鉛鋅礦、陸陸碰撞造山型金礦和大陸碰撞型銅礦等大型礦床成礦模式, 闡明了複合造山背景下成礦作用。相比於國內外典型的增生造山型金礦, 三江碰撞造山型金礦整體上具有礦石礦物組合複雜、成礦時代新、成礦流體幔源組分多鹽度高和殼幔相互作用明顯的特徵。提出了碰撞造山環境斑岩銅礦的成礦模型, 認為碰撞斑岩銅礦成礦斑岩為強烈擠壓構造背景下形成的埃達克岩, 成礦金屬的深部富集是因岩漿高氧逸度所致, 岩漿房的流體出溶是引發礦床大規模蝕變與礦化的根源。

三江地區經歷了增生造山與碰撞造山兩大構造事件, 不同構造體制轉換控制了區域成礦作用的類型與時空分布: 古特提斯大洋俯衝大洋閉合(260 ~230Ma): 成礦類型由上疊式VMS 型、俯衝斑岩型礦床為主過渡至與板內過鋁質岩漿有關的錫鎢礦、陸內裂谷VMS 型為主; 擠壓褶皺拆沉伸展( ~ 44Ma): 區域成礦從熱液型錫鎢礦為主過渡至與鉀質斑岩有關的銅鉬金巨型成礦帶以及盆地內部與岩漿熱液有關的脈狀銅礦的形成; 拆沉伸展擠壓走滑( ~ 30Ma): 由於大型構造走滑作用形成斷裂, 促進流體循環並溝通深淺礦源層, 形成了哀牢山造山型金礦、盆地熱滷水型金頂式鉛鋅礦和脈狀鉛鋅礦。

不同構造體制下的成礦作用於同一空間先後發生, 導致不同時代與成因礦體同位疊加, 是礦床規模提升、共伴生礦種增多和資源潛力擴大的重要因素, 疊加成礦作用可劃分為火山成因塊狀硫化物-岩漿熱液疊加、沉積-熱液疊加和多期熱液疊加等。建立了增生造山原—古—中—新特提斯成礦系統和碰撞造山成礦系統的時空構架與演化, 查明了複合造山過程中多種礦床的時空分布規律。

3.建立複合造山帶內礦床勘查集成模式,理論指導實踐找礦取得重大突破

依據複合造山帶構造體制轉換成礦與疊加複合成礦等特徵, 選定義敦弧、昌寧-孟連縫合帶、保山地塊、蘭坪-思茅盆地、新生代金沙江-哀牢山金銅成礦帶等為重要遠景區,開展了不同成因類型礦床勘查集成模式與隱伏礦體定位預測研究。依據不同規模、礦種、類型礦床的成礦模式以及勘查過程, 對適用的勘查技術手段與類型(組合) 的實施效果進行對比、判別、排序, 建立了適合三江高山深切割地貌、植被掩蓋區的5 套勘查技術集成技術, 包括: 斑岩型銅(金、鉬) 礦床(如普朗銅礦床), 斑岩礦床模型+高光譜+攜帶型短波紅外光譜分析儀+高精度磁測+激電; 火山成因塊狀硫化物礦床(如老廠鉛鋅礦床), 成礦模式+層位+瞬變電磁法+激發激化法+高精度磁法; 造山帶型金礦床(如長安金礦床), 韌性剪切帶+化探異常; 盆地容礦脈型多金屬礦床(如白秧坪鉛鋅礦床), 構造圈閉+熱液循環中心+多種電法技術; 夕卡岩、斑岩型礦床(如蘆子園鉛鋅鐵多金屬礦床), 成礦模式+重+磁+多種電法。

三江南段及鄰區金礦成礦潛力預測圖

區域資源潛力評價和找礦勘查技術創新成果在VMS 和夕卡岩疊加型礦床、俯衝型斑岩礦床、碰撞型斑岩礦床和造山型礦床等不同構造背景、多個構造單元、多種礦床類型勘查中起到了重要作用, 經地質勘查單位驗證, 新增了金、銅、鉬、鉛鋅等大批資源儲量,實踐找礦取得重大突破。

項目完善增生與碰撞造山成礦理論, 揭示複合造山不同階段的構造背景和成礦環境,揭示造山過程與成礦耦合-互饋關係; 查明成礦系統的時空結構與礦床類型, 闡明成礦系統的形成機制和大型礦床的賦存規律, 研究構造轉換、疊加複合及其殼幔作用過程對成礦系統形成演變和巨量金屬聚集成礦的約束機制, 創新複合造山成礦理論; 開展三江區域資源潛力評價, 優選戰略靶區。項目基於成礦理論和大量勘查實踐, 綜合應用地質、物探、化探、遙感方法和新技術, 提出適合三江地區高山深切割地貌、植被掩蓋區的斑岩銅(金、鉬) 礦床等五類礦床的勘查技術方法集成, 實現了建立特殊地貌景觀中不同類型礦床勘查評價技術的目標。理論指導實踐, 找礦取得重大突破。

本文由劉四旦摘編自鄧軍等著《三江特提斯複合造山與成礦作用》（北京: 科學出版社,2016.6）一書「前言」，有刪減，標題為編者所加。

ISBN 978-7-03-047825-2

《三江特提斯複合造山與成礦作用》是國家重點基礎研究計劃973 項目(三江特提斯複合造山與成礦作用; 2009CB421000) 的研究成果。全書分為上、中、下三篇。上篇有5章, 系統闡述三江特提斯晚古生代—中生代增生造山、新生代大陸碰撞造山及其構造體制轉換與複合疊加三大關鍵地質作用過程; 中篇有4 章, 系統剖析斑岩型銅礦、VMS 型鉛鋅銅礦、造山型金礦、熱滷水型銀鉛鋅礦和疊加複合型錫礦五種主要成礦類型, 創建三江特提斯複合造山與成礦理論, 闡明其複合造山背景下的成礦物質巨量集聚過程和賦存規律; 下篇有2 章, 系統論述成礦預測系統和集成技術組合, 預測急缺礦種的戰略新區, 實現複合造山成礦系統理論和找礦實踐的結合。

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