俯衝邊界成礦作用

板塊俯衝作用是板塊運動的重要形式，其在板塊邊緣產生以弧盆體系為特徵的地質構造單元及相關的成礦作用，如火山弧及相關的斑岩型銅礦床、弧後盆地及相關的火山岩賦存塊狀硫化物礦床等稱為俯衝邊界成礦作用。

基本介紹

• 中文名：俯衝邊界成礦作用
• 外文名：Subduction boundary mineralization
• 區域：板塊邊緣
• 類別：板塊運動
• 特點：規模大等
• 學科：地質科學

釋義

板塊俯衝作用是板塊運動的重要形式，其在板塊邊緣產生以弧盆體系為特徵的地質構造單元及相關的成礦作用，如火山弧及相關的斑岩型銅礦床、弧後盆地及相關的火山岩賦存塊狀硫化物礦床等。板塊俯衝邊界形成的礦床多具有規模大、帶狀聚集分布，金屬種類多樣和易開採等特點，對全球銅、金、鐵等資源儲量貢獻巨大。

研究進展

由於板塊俯衝邊界成礦作用的重要性，自現代礦床學誕生100多年來，以“俯衝邊界成礦作用”為主題的科學研究始終是礦床學研究的重點。目前國際公認的較為成熟的成礦模式也多來自於俯衝邊界所形成的弧盆體系，如斑岩銅礦模式、淺成低溫金礦模式、VMS成礦模式等。自20世紀70年代以來，以美國西南及安第斯陸緣弧斑岩銅礦成礦模式提出和現代弧後盆地的確認為標誌，對俯衝邊界及其相關弧盆體系成礦作用的現代科學研究進入了高峰期，並持續至今。近半個世紀的科研積累已經取得豐碩的研究成果，確立了俯衝邊界成岩成礦系列並建立區域及礦床成礦模式，主要進展體現在以下幾個方面。

1、斑岩及淺成低溫成礦模式和勘查模型的建立

環太平洋構造帶和顯生宙古弧盆體系（如中生代特提斯構造帶、古生代中亞構造帶）的研究表明，斑岩型及其相關的淺成低溫型銅、金、鉬等礦床代表了板塊俯衝邊界最重要、最顯著和最典型的成礦作用。其中僅斑岩型銅礦占全球大型－超大型銅礦總儲量近80%。斑岩型礦床包括斑岩銅礦、斑岩銅鉬礦床、斑岩銅金礦床和斑岩鉬礦等，其中與俯衝邊界最為密切相關的是前3類。分別以美國西南部、安第斯和西南太平洋為成礦代表區域。淺成低溫型礦床可以大致分為高硫和低硫兩種類型，均與俯衝邊界密切相關，而其中高硫型淺成低溫金（銅）礦與深部的斑岩銅（金）成礦系統有著緊密的成因聯繫。

2、古今VMS型成礦系統的確認和成礦模式建立

在拉張背景下形成的弧後（或弧間）盆地是板塊俯衝邊界弧盆體系的重要組成部分，雖然並非所有弧盆體系都發育與島弧並存的海相弧後盆地（如安第斯僅有陸緣弧發育）。弧間盆地的產生及閉合與洋殼俯衝作用直接相關，而弧後盆地雖然並非洋殼俯衝直接形成，但也與俯衝作用導致的弧後拉張緊密相關；因此，弧後/弧間盆地與陸緣弧或島弧都是板塊俯衝邊界重要地質組成單元。弧後/弧間盆地最重要的成礦作用體現為火山岩賦存的塊狀硫化物銅多金屬（VMS）礦床。VMS礦床是全球重要的銅、金、銀、鉛、鋅成礦類型。

3、其他與俯衝邊界相關的成礦類型的確認

雖然斑岩－淺成低溫型與VMS型礦床分別代表了板塊俯衝邊界弧及弧後（弧間）盆地最為典型的成礦類型，還有一些重要的成礦作用也發生在弧盆體系中，但這些成礦類型常以富含銅鐵等多金屬為特徵，如夕卡岩型和近年來被逐漸認識的鐵氧化物銅金（IOCG）礦床。除此之外，一些長期被認為與被動陸緣環境相關的沉積型礦床，如沉積噴流型（SEDEX）鉛鋅礦等，也被發現可能形成於弧後盆地的遠側外緣環境。一些產於火山沉積地層中的層狀鐵礦、銅－銀多金屬礦（Manto型）也在弧盆體系中被發現。由此可見，板塊俯衝邊界的成礦作用十分複雜，其成礦環境、成礦類型、賦存金屬種類等都具有明顯的多樣性。

需解決的重要科學問題

雖然俯衝邊界普遍強烈的岩漿作用和重要成礦模式已得到較深入的認識，但伴隨這些科研進展不斷湧現出新的科學問題，這些科學問題的解決對於準確認識俯衝邊界成岩成礦特殊性和專屬性，合理解釋區域及局部成礦作用的差異，並為礦產勘查提供精確的科技導向具有重要意義。目前俯衝邊界成礦作用研究中尚未解決的問題還很多，有一些科學問題直接影響到之前已建立的礦床成因模式。本詞條總結了以下幾個當前亟待解決的與俯衝邊界成礦作用相關的重要科學問題。這些科學問題也指明了今後俯衝邊界成礦作用研究的主要趨勢和方向。

斑岩銅礦成因機制

雖然斑岩銅礦是俯衝邊界各種成礦作用中研究最為深入和廣泛的類型，依然有很多成因機制上的科學問題存在很大爭議，集中體現在成礦背景、成礦岩漿作用的特點、金屬來源和萃取機理等方面。

不同俯衝邊界成礦差異性

環太平洋構造帶是全球最大的與俯衝作用相關的成礦域，太平洋板塊（及其衍生板塊）沿亞歐板塊、印度洋板塊、美洲板塊的俯衝作用分別形成了日本—中國東部、西南太平洋島鏈以及北美西部和安第斯等多個巨型成礦帶，成礦作用多集中於中生代及新生代。然而，雖然同屬於環太平洋構造帶，這些不同區域的俯衝過程與相應的成礦作用卻有著較為明顯的差異，造成差異的原因至今仍存在較多爭議。

古弧盆體系成礦系統的後期改造

我國陸區主要由三大構造域構成，即北部古亞洲構造域（中亞造山帶等）、西南部特提斯構造域（喜馬拉雅—三江構造帶等）以及東部的太平洋構造域。除東部太平洋構造域之外，其他地區主要以大量分布中生代及其以前的古造山帶（即古弧盆體系）為特點。這些古弧盆體系代表了古俯衝邊界並記錄了與俯衝邊界相關的成礦作用，在環太平洋構造帶中廣泛分布的斑岩－淺成低溫型礦床以及VMS型礦床等，在古俯衝邊界的形成過程也會出現，如東天山古生代土屋—延東斑岩銅礦帶，西天山淺成低溫金礦帶以及阿爾泰南緣VMS型銅礦帶。但與現代俯衝邊界不同的是，古弧盆體系均已閉合，在板塊俯衝過程形成的礦床可能受到後期地質作用的影響，如剝蝕破壞和成礦作用疊加改造等。這些地質事實也影響到對古俯衝邊界成礦作用科學問題的認識：

（1）與板塊俯衝密切相關的斑岩－淺成低溫型礦床成礦深度一般小於3km，在大多數的古俯衝邊界可能應被剝蝕，因為安第斯和西南太平洋十分年輕（<10Ma）的斑岩系統已經多位於地表，表明俯衝邊界火山弧的抬升速度是很快的。已知地質歷史時期的斑岩銅礦和淺成低溫成礦系統的成礦時代多為新生代，中生代及古生代較少，可能與快速剝蝕相關。然而，在中亞造山帶廣泛發育古生代的斑岩銅礦，如我國新疆東天山土屋—延東、阿爾泰哈臘蘇、西準噶爾包古圖等大型礦床，以及哈薩克斯坦科翁臘德、蒙古南戈壁奧雲陶勒蓋等超大型礦床，均保存完好，很多礦床位於地表較深部位；而新疆天山地區，尤其是西天山，保存著大量古生代的淺成低溫型金礦床，如阿希、伊爾曼德等，這些古生代的淺成礦床為何在中亞造山帶保存較完整而未被剝蝕？是否有特殊的構造活動導致了良好的後期保存條件？

（2）形成於古弧後盆地體系的VMS型銅多金屬礦床，經常出現多期成礦作用，從而表現出與典型同生VMS型礦床不同的特點，如阿爾泰南緣的可可塔勒銅鋅礦，這些後期熱液蝕變和成礦作用的疊加是否指示後期碰撞造山過程對已有弧盆體系成礦系統的改造？