长江中下游成矿带深部结构、过程及对成矿的制约——集成研究

The genesis of most ore deposits show close relationship with the initiation and evolution of magmatic system, and the later was constrained by deep structure and dynamic processes. In the past decades, a great progress has been made in understanding the details of orogeny and its constraints on the metallogenesis, particularly in Andean type and collisional orogenic belt. A vivid framework of orogeny and their related metallogenic theory has been constructed. Nevertheless, the studies of intracontinental orogeny and its mineralization research are lagging behind. The middle and lower reaches of the Yangtze in East China is typical of intracontinental metallogenic belt, and a massive accumulation of metals occurred during the Mesozoic. The question of why so many metal ore deposits occurred in such a narrow region has interested ore geologists for decades. In this application, we use collected broadband seismic, deep seismic reflection/ refraction and magnetotelluric data set with an additional new data, in combination with regional tectonics, geochemistry and metallogenesis, to study the detailed deep architecture and dynamic processes, and their links to the formation, evolution and distribution of the mineral system, and provide an anatomic example for the intracontinental metallogenesis.

内生矿床的形成与岩浆系统的启动及演化密切相关，而后者又受深部结构和动力学过程的控制。过去的几十年，对增生和碰撞造山带的深部结构、造山过程以及其相关的成矿作用研究取得了重要进展，建立了相对完善的区域成矿理论框架和成矿模式，相比之下，陆内造山过程及其成矿作用研究却相对滞后。长江中下游成矿带是我国东部典型的陆内成矿带，中生代曾发生了大规模成矿作用。究竟是什么原因，在如此狭窄的范围内形成大量金属的聚集，一直困扰着中外矿床地质学家。本项目以长江中下游为研究对象，利用已经采集的覆盖全区的海量宽频地震、深地震反射/折射和大地电磁剖面数据，适当补充必要的数据，结合区域构造、岩石地球化学和成矿学的新资料，研究陆内成矿带的深部精细结构和动力学过程，阐明深部结构及过程对成矿系统形成、演化和时空分布的制约关系，为研究陆内造山成矿理论提供新的解剖案例。

岩石圈结构和深部过程如何控制陆内成矿带的形成是成矿学研究的重大科学问题，长江中下游成矿带则是研究这一科学问题的理想地区。通过对新采集的MT剖面数据、岩石地球化学数据，和已有的宽频地震、深地震反射数据、区域重磁数据的精细处理和解释，项目获得了岩石圈及上地幔的P、S波速度、泊松比、P波各向异性和电性结构，以及穿过关键矿集区的高分辨率地壳结构，完成了区域Hf同位素填图。通过综合分析研究这些结果，取得以下主要成果和进展：（1）成矿带上地幔90 至300km深存在明显的P、S波低速异常和高泊松比，更深处存在高速异常。P波各向异性结果显示，东部软流圈物质从华夏地块中心部位的深地幔向长江中下游区域流动，指示华南地幔的“热”中心起源于华夏地块中部。（2）发现成矿带从下地壳延伸到上地幔的高导带，宏观上构成“穹状”导电结构，认为高导带的形成是岩浆/流体长期交代和蚀变引起的，提出高导带的空间范围为成矿岩浆/流体作用的“通道”的认识，并控制成矿带的分布。（3）深地震反射地震剖面发现块体边界是控制成矿带分布的一级构造，块体边界的变形和岩浆底侵的共同作用控制了岩浆/流体向上的迁移，浅部地壳逆冲构造、褶皱和层间断裂构成的网状结构为成矿提供了空间。（4）Hf同位素填图结果证实新生地壳物质或幔源岩浆（来自富集地幔的熔融）与铜、金成矿密切相关，岩浆混合对成矿金属具有重要控制作用。（5）结合区域构造演化特征，建立了成矿带铁铜成矿系统的动力学模型。模型认为晚中生代陆内造山过程使长江中下游地区岩石圈发生局部拆沉，并导致软流圈上隆，软流圈中的局部溶体/流体与残留岩石圈底部和块体边界带发生交代作用形成富集地幔。持续的热作用导致富集地幔的熔融并与下地壳的混合形成成矿岩浆/流体，后者沿块体边界上升到上地壳，上地壳复杂的构造断裂网络为矿床形成提供了就位空间。