2016年04月08日 星期五

研究亮点

地质所科研人员提出的冈底斯巨型斑岩铜矿带成因模式在《经济地质学会特刊》发表

 

中国地质科学院地质研究所杨志明研究员及合作者美国科罗拉多矿业学院Richard Goldfarb教授、澳大利亚詹姆斯库克大学常兆山副教授近期在国际矿床学权威刊物《经济地质学会特刊》(Society of Economic Geologists Special Publication)上受邀发表综述文章。文章详细总结了西藏冈底斯新生代埃达克质斑岩的地质学、地球化学及同位素年代学发现,介绍了碰撞造山环境含矿斑岩起源模式及其地球动力学模型。

水是斑岩铜矿形成最重要的介质之一。岛弧及陆缘弧环境的斑岩铜矿,其形成所需要流体最终来自大洋板片的脱水;而碰撞造山环境下,由于缺少活动大洋板片俯冲,成矿斑岩中水的来源一直是个悬而未决的关键科学问题。对此,杨志明等对经典碰撞环境斑岩铜矿带——西藏冈底斯铜矿带开展了综合研究,发现:(1)该带斑岩及斑岩矿化事件具有由南向北年轻的规律,南部岩体年龄为38-18Ma,北部岩体年龄为21-10Ma;(2)带内矿床金属组合具有分带性,南部以Cu-W-Mo为主,北部以Cu-Mo为主;(3)斑岩地球化学显示系统的南北向差异性,如南部斑岩为钙碱性-高钾钙碱性系列,具有较高的W含量及较低的Ba/La比;而北部斑岩则为高钾钙碱性-钾玄岩系列,具有较高的Ba/La比和较低的W含量,以及极端变化的Sr-Nd同位素组成。结合冈底斯带含矿斑岩还具有弧岩浆岩及埃达克岩的地球化学特征,杨志明等提出该带含矿斑岩起源于加厚下地壳的注水熔融,并与幔源碱性岩浆有不同程度混合,下地壳熔融由热俯冲的印度大陆地壳不断脱水而诱发。研究揭示,热俯冲条件下(~15 oC/km),印度大陆上地壳中主要含水矿物(如多硅白云母、绿帘石、绿泥石、黑云母等)会在俯冲至100km深之前发生脱水反应,失去矿物中的大部分水。伴随印度大陆新生代以来的巨量(600-1000 km)俯冲,释放的水将不断上升水化上覆岩石圈地幔,并诱发地幔和下地壳部分熔融,分别形成镁质碱性岩浆和埃达克质岩浆,镁质碱性岩浆上侵到下地壳下部,提供热和水,进一步促进下地壳熔融,形成富水、成矿的埃达克质岩浆。

该大陆俯冲模型较好地解释了碰撞环境斑岩铜矿形成所需水的来源问题。适合的条件下,大陆俯冲也可以像大洋俯冲一样,释放形成斑岩铜矿所需的足够水。俯冲大陆的热结构及俯冲量是控制富水成矿斑岩形成的两个最关键因素。青藏高原南缘世界级斑岩铜矿带的发育表明,热且深俯冲的大陆碰撞造山带,是寻找碰撞型斑岩铜矿的有利构造背景。

原文见:Yang, Z.M., Goldfarb, R., Chang, Z.S., 2016. Generation of postcollisional porphyry copper deposits in southern Tibet triggered by subduction of the Indian continental plate. Society of Economic Geologists Special Publication 19, 279-300.