长江中下游成矿带深部动力学背景与成矿作用研究

自上世纪70年代板块构造理论建立以来，洋-陆板块俯冲的动力学过程如何控制不同矿种成矿时空分布的研究取得了巨大进展，形成了完善的区域成矿理论。然而，对大陆成矿的动力学背景和过程的研究却远远滞后，虽然近年提出了地幔柱成矿新认识，但它仍不能完全解释大陆板内成矿的复杂特征。长江中下游成矿带是我国东部陆内典型的成矿带，燕山期曾发生了大规模岩浆活动和成矿作用，大规模岩浆活动的深部动力学背景是什么？为什么在长江中下游如此狭窄的区域形成大规模金属聚集？本项目以跨越长江中下游关键地段的地质廊带为研究对象，通过天然地震、深地震反射/折射和大地电磁剖面的探测，结合区域岩石地球化学、成矿学的综合集成研究，揭示成矿带地壳和岩石圈地幔的结构和物质组成，阐明壳/幔作用方式、大规模岩浆活动的动力学背景、巨量金属富集的机制和地壳结构对成矿系统形成及演化的制约，为建立陆内成矿理论提供新的研究实例。

岩石圈结构和深部过程对理解成矿带和大型矿集区的形成十分重要。岩石圈尺度的地球动力学过程将在地壳中留下各种结构的或物质的“痕迹”，这些“痕迹”可以通过地球物理的手段去探测。为深入理解长江中下游成矿带形成的深部动力学过程，作者在国家自然科学基金重点基金和深部探测专项（SinoProbe）支持下，在长江中下游成矿带开展了综合地球物理探测。方法包括宽频地震观测、深地震反射、广角反射/折射和大地电磁测深。数据处理和反演结果取得一系列新发现：（1）成矿带上地幔顶部存在低阻体，其下在中心深度300km处有一向SW倾斜的高速体；（2）S波接收函数证实成矿带岩石圈较薄，只有50-70km; 横波分裂结果显示，成矿带上地幔各向异性方向和强度与邻区有较大区别，显示平行成矿带（NE-SW向）的上地幔变形和流动；（3）深反射地震揭示成矿带上地壳曾发生强烈挤压变形，以紧闭褶皱、逆冲和推覆为特征。在宁芜火山岩盆地、长江断裂带和郯庐断裂之下出现“鳄鱼嘴”构造，指示上下地壳在挤压变形过程中解耦。深反射地震证实存在陆内造山过程，并且发生过陆内俯冲和叠瓦；（4）广角反射和大地电磁反演给出了跨成矿带地壳剖面的速度和电性结构，速度和电阻率分布总体上与构造单元相吻合。基于综合地球物理探测结果和近年在长江中下游地区的地球化学研究进展，提出了成矿带地球动力学模型。该模型认为：中、晚侏罗世陆内俯冲、岩石圈拆沉、幔源岩浆底侵和MASH过程造就了长江中下游世界级成矿带的形成。