科学研究

邓军:青藏高原东缘地壳差异旋转和大型矿集区形成—就位机制【Geology,2021】
2021-03-29 阅读:7451

由于大尺度岩石圈构造变形和成矿作用研究长期处于彼此独立的状态,导致大型矿集区形成就位机制一直是矿床学研究的难点,制约了大型矿集区的资源评价和勘查。青藏高原东缘是全球最典型的大陆碰撞带和复合造山带、中国最重要的有色-贵金属成矿带之一,形成了多类型的巨型矿集区,包括金沙江哀牢山缝合带玉龙北衙斑岩矽卡岩型铜-金以及兰坪思茅盆地MVT型锌-铅矿集区;前人对于这些大型矿集区的物质来源和具体成矿过程做了深入分析,然而这些矿集区形成的触发机制,尤其是它们就位的控制要素,还远未揭示

针对上述科学问题,中国地质大学(北京)地球科学与资源学院邓军教授团队和张世红教授、首都师范大学杨振宇教授和中国地震局地球物理研究所常利军研究员合作,开展了区域构造格架、古地磁地震重磁地球物理岩石地球化学以及矿床模型等多学科综合分析取得了以下重要发现:

1)地壳差异旋转控制了矿集区就位。玉龙与北衙两个矿集区之间的金沙江哀牢山缝合带地壳发生了统一的~20°的顺时针旋转而矿集区北部与南部岩石圈相对稳定,区域的顺时针旋转引发缝合带南、北两侧发生了逆时针旋转,分别控制了北衙和玉龙矿集区的形成;缝合带地壳旋转与成矿时间一致(~40-32 Ma),也与青藏高原东构造结的变质时间一致兰坪思茅盆地沿着中轴断裂带两侧发生了明显的差异旋转,断裂东部相对稳定断裂西部发生了大规模顺时针旋转差异旋转角度最大处形成了金顶矿集区与景谷矿集区,地壳差异旋转和MVT矿集区形成时间一致(~27 Ma

2地壳差异旋转引发了壳幔变形多层解耦和成矿作用岩石地球化学和SKS/SKKS 波分裂参数等分析支持在大型斑岩矽卡岩矿集区存在地壳加厚背背景下的壳幔非耦合变形,这与青藏高原东缘整体呈现的岩石圈统一的垂直连贯变形是不一致的。青藏高原东缘在东构造结东向挤压下产生了地壳加厚和差异性构造旋转,这导致地壳差异变形衔接部位发生断块和旋转,进一步引发下地壳和上地幔的解耦以及剪切熔融加厚地壳背景促使埃达克质含矿岩浆的产生形成了巨型斑岩矽卡岩型铜矿集区差异旋转也引发兰坪思茅盆地中轴断裂带两侧上地壳差异变形并形成张性空间,引发膏盐底劈以及相关的MVT型铅锌成矿作用。

3)复合造山是大型矿集区形成的核心要素。北衙和玉龙矿集区成矿物质来源于早期造山作用形成的新生地壳,而金顶矿集区成矿元素来源于早期沉积地层预存金属和流体;这些大型矿集区均经历了早期成矿物质预富集、晚期构造转换地壳差异旋转背景下成矿物质再活化。研究指出构造转换带复合于先成的陆缘岛弧带和盆地之上形成巨型复合成矿系统的重要机制;复合造山作用导致成矿元素多幕式富集、成矿空间广、成矿强度大、成矿概率增加。

研究发现了青藏高原东缘岩石圈变形和大型多金属矿集区的时空对应关系,查明了控制大型矿集区形成的构造转换复合成矿机制,开拓了大型矿集区成因研究的思路和方法,为实现系统性找矿突破提供理论依据。

1 青藏高原东缘地壳差异旋转控矿模式图


2 A)和(B)为青藏高原东缘始新世与渐新世-中新世古构造重建;(C)和(D)为玉龙矿集区与北衙-矿集区以及金顶-铅和景谷-铅矿集区地壳差异变形壳幔解耦和成矿岩浆活动的对应关系


3 青藏高原东缘新生代斑岩-矽卡岩(A)和MVT(B)矿集区地壳差异旋转控矿模式


上述成果发表在Geology》:Deng Jun *, Wang Qingfei, Gao Liang, He Wenyan, Yang Zhenyu, Zhang Shihong, Chang Lijun, Li Gongjian, Sun Xiang, and Zhou Daoqing. 2021. Differential crustal rotation and its control on giant ore clusters along the eastern margin of Tibet: Geology, v. 49, p. 428–432, https://doi.org/10.1130/G47855.1。该研究受到国家自然科学基金特提斯地球动力系统重大研究计划918552171)、国家重点研究开发项目(016YFC0600307)、国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB452600高等学校学科创新引智计划(BP0719021资助。