华北克拉通南缘熊耳山矿集区的壳幔电性结构研究

Xiong’er shan ore district is an important Mesozoic polymetallic deposit located in the southern margin of the North China Craton and Northern Qinling orogenic belt. Due to complex tectonic history, several key issues of the Mesozoic metallogeny within this region are still under heated controversy, e.g., the driving force, the source and enrichment places of ore-forming materials, pathways for the ore-bearing fluids/melts and also the relationships between the ore deposits and magmatic events. The magnetotelluric sounding methods (MT) can provide necessary constraints on these controversial issues and have many successful cases over the world. Thus, we are planning to deploy 24 new broad-band and long-period MT sites in this ore district and its adjacent regions. Combined with the MT data collected on this region in some previous projects, high-resolution 2-D and 3-D crustal and upper mantle electrical resistivity models will be generated and used to constrain above controversial issues. New model of the Mesozoic metallogenic mechanism based on resistivity models will be built and compared to other ore districts over the world in order to find out some potential general regulations.

熊耳山地区是位于华北克拉通南缘和秦岭北部的一个重要的中生代多金属矿集区。由于构造演化历史复杂，目前该矿集区中生代成矿动力、成矿物质来源及富集的空间、熔流体运移通道、成矿与岩浆活动的关系等关键问题尚存在较大争议。大地电磁测深法（MT）得出的电阻率模型可以为这些问题的解决提供必要的约束。目前该区虽然有MT剖面和阵列存在，但点距较大，并没有对重要成矿岩体和控矿构造形成覆盖，无法得出高分辨率电阻率模型。本青年基金项目计划在该矿集区及邻区新布设共计24个宽频和长周期测点，与以往项目采集的MT测点构成穿过该矿集区主要控矿构造的主干剖面和覆盖整个矿集区的区域阵列，得出壳幔电性模型，结合其它地质、地球物理资料综合分析，研究该矿集区与中生代大规模成矿作用相关的地质构造的特点及在整个构造-岩浆/流体-成矿体系中的作用，从而为讨论熊耳山矿集区中生代成矿作用的深部过程和动力学机制提供较可靠的地球物理依据。

在项目负责人申请的中央高校基本科研业务费的共同资助下，本基金项目通过2018年和2020年的两次野外大地电磁测深(MT)数据采集工作，共采集了49个宽频和9个长周期数据。结合采集于2012年SinoProbe国家重大专项和2014年秦岭地质调查项目的数据，构建了一个共包含135个MT测点的、由北到南跨越秦岭造山带东段MT数据阵列。通过三维反演建模，获得了精细、可靠的东秦岭地区三维岩石圈电性结构模型。对本项目成果进行梳理，完成英文SCI论文2篇，并获批软件著作权1项。首先，通过对东秦岭三维岩石圈电性结构模型获得以下几点新的认识：华南岩石圈前俯冲至秦岭下方，俯冲前缘大致位于商丹缝合线下方；华南岩石圈为高阻的、稳固的块体；南北秦岭间位于上地壳的北倾的高导体可能指示了脆性变形应力集中的区域；北秦岭地块下方存在着岩石圈尺度的高阻块体，延伸深度超过100公里，可能指示了古老秦岭微陆块的存在，其存在可能为华北克拉通下方岩石圈剧烈改造作用向南的扩张提供一个挡板，保护了其南侧的南秦岭和华南大陆长期保持稳定；华北克拉通南部和北秦岭地块下方存在着较为显著的中下地壳和上地幔的高导体，指示了剧烈的岩石圈改造作用造成的软流圈上涌及下地壳的底侵作用，这些上涌的热物质通过一个狭窄的中下地壳通道注入到秦岭内部，可能造成秦岭北缘中新生代的岩石圈剧烈改造和多金属岩浆-成矿作用。利用以上成果完成第一资助论文1篇，但由于数据覆盖及疫情影响导致的数据补采工作延迟，目前尚未发表。其次，将本项目中提出的利用MT数据研究矿集区岩石圈电性结构及成矿机制的方法应用至采集于与秦岭造山带构造演化相似的华南南岭造山带，完成英文SCI论文1篇，目前已被国际SCI期刊《Ore Geology Reviews》接收，本项目为第四资助项目。最后，针对研究区内MT数据受到电性畸变的问题，开发了一套利用MT数据分析方法判断电性畸变及矫正的程序，申请并获批了软件著作权1项。