大陆碰撞成矿理论

大陆碰撞成矿理论创建及应用陈衍景北京大学地球与空间科学学院[e-mail];[e-mail]岩石学报,2013,v.29,n.1,p.1-17提纲立项背景和思路大陆碰撞成矿理论应用和检验——研究创新——找矿预测——教学历史和未来矿产勘查实践证明，最佳找矿途径：成矿模式的科学性和实用性——找矿工作成败的关键——矿床研究的主要任务——成矿理论的核心内容科学的成矿理论+先进的勘查技术基于成矿模式的多元信息综合预测评价立项背景和思路当前国际流行的板块构造成矿理论(Groves等,1998,2003;Kerrich等,2000;Goldfarb等,2001;Pirajno,2009)立项背景和思路空白：大陆碰撞造山带大陆碰撞造山带•划分板块的四种边界之一•板块演化Wilson旋回6个阶段的最后2个•缺乏大陆碰撞成矿理论，《矿床学》等多个学科均不完善立项背景和思路大陆碰撞成矿理论——学科空白，急需填补！大陆碰撞成矿理论——我国地质找矿的重大需求立项背景和思路地质找矿，实施于大陆碰撞造山带，急需大陆碰撞成矿理论大陆碰撞造山带丰富，是大陆碰撞成矿研究的最佳“实验室”全球第一大碰撞造山带全球第二大碰撞造山带立项背景和思路国家973计划国家攀登计划A国家科技支撑计划华北大陆边缘造山过程与成矿大陆碰撞体制的流体作用及成矿效应新疆天格尔-巴伦台地区金铜成矿规律研究国家杰出青年科学基金项目（4个）秦岭中生代流体作用与成矿作用华北东南部岩石圈减薄与流体成矿研究太行-燕山造山带中生代岩浆作用的起源变质玄武岩部分熔融及埃达克岩铜金成矿实验国家自然科学基金重点项目华北克拉通地壳增厚过程的高温高压实验研究秦岭造山带造山型成矿系统比较研究科技部、国家自然科学基金会等部门大力支持面向地质找矿的重大需求，瞄准多个科学发展的空白，充分发挥我国大陆碰撞造山带丰富的自然优势在“碰撞不成矿”的国际环境中，持续研究碰撞成矿20多年提纲立项背景和思路大陆碰撞成矿理论应用和检验——研究创新——找矿预测——教学历史和未来如何、何处、何时形成什么矿床？(how,when,where,andwhat)一组CMF模式，阐释动力学机制指出成矿时间、空间和成矿类型大陆碰撞过程中物质变化、能成矿大陆碰撞造山带存在甚至富蕴矿床科学理论三要素大陆碰撞成矿理论的三要素教学：编入教材，提升教学质量科研：促进创新，与相关学科兼容生产：适用于成矿预测和勘查评价推动找矿突破核幔壳拉卡托斯《科学研究纲领》岩石圈由挤压加厚转向伸展减薄大陆碰撞成矿理论1.成矿省/造山带尺度CMF模式岩浆岩：壳源→壳幔混源→幔源流体：变质→岩浆→浅成热液评估造山带找矿潜力的依据（CMF=大陆碰撞-成矿-流体作用）What？When？Where？How？空间：MBT&RBT时间：Pmax→Tmax俯冲板片脱水-熔融导致不同类型的流体、岩浆依序形成元素/矿床呈极性空间分带D→G→P带成矿3阶段性，中阶段为主矿床缺位预测的依据大陆碰撞成矿理论2.地体/矿田尺度CMF模式D带断控脉状矿床BDL为韧脆性转变带，其深度受区域温压条件控制，可上下浮动变化BDL以下为静岩压力，以上为静水压力；深部流体上升至BDL时减压沸腾、水压致裂，使浅部流体涌入、混合，成矿物质快速沉淀流体沸腾、混合的地带为最佳成矿空间矿床深部评价的依据大陆碰撞成矿理论3.矿床尺度CMF模式大陆碰撞成矿理论4.板块构造-成矿模式变质热液矿床Metamorphichydrothermal(造山型,OrogenicType)韧性剪切带型，构造蚀变岩型，石英脉型……岩浆热液矿床MagmaticHydrothermal斑岩型，矽卡岩型，爆破角砾岩型，IOCG，云英岩型，石英脉等脉型浅成热液矿床Epizonogenichydrothermal火山岩容矿：HS—LSepithermal沉积岩容矿：卡林型、MVT，低温分散等×热水沉积：VMS型和SEDEX型大陆碰撞成矿理论大陆碰撞造山体制的3类热液成矿系统Magmatism,metamorphismandepizonogenism包裹体岩浆热液变质热液浅成热液水溶液++++++++++++含CO2+++++无含子晶+++无无水溶液包裹体含CO2包裹体提出甄别3类热液成矿系统的流体包裹体标志体系大陆碰撞造山体制的3类热液成矿系统含子晶包裹体大陆碰撞成矿理论大陆碰撞造山体制的3类热液成矿系统大陆碰撞成矿理论大陆碰撞与大洋俯冲体制的3类热液成矿系统的异同陈衍景,倪培,范宏瑞,等,2007,岩石学报,9期陈衍景,肖文交,张进江,2008,中国地质,35,1059－1073陈衍景,李诺,2009,岩石学报,10期陈衍景,翟明国,蒋少涌,2009,岩石学报,11期陈衍景等,2012,吉林大学学报，5期ChenYJetal.,2012.InternationalJournalofEarthScience,101,889-917YangYetal.,2013.OreGeologyReviews,55,146-161YangYFetal.,2013.JournalofGeochemicalExploration,124,1-13YangYFetal.,2012.OreGeologyReviews,46,83-94......提纲立项背景和思路大陆碰撞成矿理论应用和检验——研究创新——找矿预测——教学历史和未来洋盆大洋最终消失事件成矿高峰时间差准噶尔-天山C2/C1(322.8Ma);Chen,1997280Ma≥43Ma昆仑-西秦岭T3(220Ma);Sunetal.,2002170Ma50Ma斑公-怒江98Ma(?);Yin&Nie,199640Ma58Ma雅鲁藏布江66-45Ma;Yin&Nie,19968~22Ma30~48Ma中国东部180Ma；Hsuetal.,1988130Ma50Ma•成矿高峰总体滞后于最晚洋盆闭合事件，滞后50Ma左右•与大陆碰撞成矿理论吻合，可由造山带P-T-t轨迹解释！ChenYJetal.,2007.OreGeologyReviews陈衍景，2002，地学前缘；陈衍景等，2004，地学前缘1、厘定大陆碰撞成矿的时间研究应用——揭示大陆碰撞造山带成矿规律固体介质中，应力传递速度大于热；应力能可转变为热能。碰撞过程的Tmax总滞后于Pmax碰撞造山带构造-热演化过程，可分为增压升温、减压升温、减压降温3个阶段。物理化学原理决定：减压升温过程的流体-岩浆-成矿作用最强，成矿高峰总滞后于洋盆闭合或碰撞开始！研究应用1、厘定大陆碰撞成矿的时间碰撞成矿作用限于主边界逆冲断裂与反向边界逆冲断裂之间秦岭：龙门山断裂与三宝断裂之间，成矿温度由南向北增高2、限定大陆碰撞成矿的空间，揭示矿床的极性分带规律研究应用2、限定大陆碰撞成矿的空间，揭示矿床的极性分带规律研究应用2、限定大陆碰撞成矿的空间，揭示矿床的极性分带规律研究应用包裹体岩浆热液变质热液浅成热液水溶液++++++++++++含CO2+++++无含子晶+++无无水溶液包裹体含CO2包裹体3、提出判别热液矿床成因的包裹体标志，发现富CO2高盐度包体研究应用含子晶包裹体大陆内部大洋岛弧汤家坪南泥湖富CO2多子晶包裹体国外未曾报道！！早阶段矿物遭受构造变形中阶段硫化物沿剪切裂隙充填晚阶段脉体梳状，张性裂隙Chenetal2004MineraliumDep铁炉坪研究应用世界首例造山型银矿4、拓展造山型矿床概念，揭示3阶段特征，建立元素分带模型研究应用4、拓展造山型矿床概念，揭示3阶段特征，建立元素分带模型2.5揭示强增生与弱增生大陆碰撞造山带的成矿差异研究应用2.揭示大陆碰撞造山带成矿规律构造体制优势矿床类型兴蒙(强增生)秦岭-胶东(弱增生)碰撞-后碰撞斑岩Mo(W)矿床三叠纪以后世界第一造山型Ag、Au少中国第一卡林型Au无世界第二Hg-Sb矿床无中国第二浅成低温热液型大量无斑岩Cu-Au矿床大量无碰撞前海底喷流钡矿床无巨量各类斑岩矿床大量无浅成低温热液型大量无缘于碰撞前的陆壳增生强度不同提纲立项背景和思路大陆碰撞成矿理论应用和检验——研究创新——找矿预测——教学历史和未来D带1992年《豫西金矿..》预测熊耳山区花山岩体以南为相当于D带的断控脉状金银多金属成矿带预测时，该区只有2个矿床（右上图）现在，预测区有大、中型金/银/钼等矿床10多个找矿应用——验证大陆碰撞成矿理论的科学性例1：熊耳山南坡成矿带G带P带例2：河南夏馆银金铅矿田据CMF模式和缺位找矿方法1992年预测夏馆银金铅矿田（豫西金矿成矿规律第171、184页）1992，图4-51998年后，100km2的预测区内，发现3个大型银金铅矿床(银洞沟、板厂、东洼)找矿应用例3：预测河南东沟（八亩地）超大型钼矿床多次预测八亩地斑岩矿床(豫西金矿成矿规律，第85,90,184页；地学前缘1998，图8)八亩地岩体现被证实为超大型钼矿（东沟）钼储量71.68万吨应用——找矿预测应用——找矿预测例4：驱龙铜矿和冈底斯成矿带——郑有业教授提纲立项背景和思路大陆碰撞成矿理论应用和检验——研究创新——找矿预测——教学历史和未来第3章175-178页；第6章565-567和573-576页；第9章944-957页(连续引用)教学应用—国外教材大陆碰撞成矿理论被编入国外教材并被称为“陈氏CMF模式”2009教学应用—国外教材大陆碰撞成矿理论被编入国外教材教学应用—国内教材大陆碰撞成矿理论被编入国内矿床教材2011年出版教学应用—讲学活动•SEGlecture•中国地质学会，危机矿山办公室，国家305项目办公室•中国黄金集团，山东黄金集团，福建紫金集团，河南金源集团•中国科技大学、西北大学、中国地质大学（北京）、中山大学、南京大学、昆明理工大学；+北京大学•地科院矿床所、地质所、地质力学所、沈阳所；武警廊坊黄金研究所；中科院广州地化所•新疆地矿局，河南地矿局，河南有色局，西北有色局提纲立项背景和思路大陆碰撞成矿理论应用和检验——研究创新——找矿预测——教学历史、现状和未来1984年开始，一直关注、研究大陆碰撞成矿作用问“来”知“去”，所谓来龙去脉过去：大陆碰撞成矿理论的发展历史1.预备期(1970年之前)陈国达（活化），黄汲清（多旋回）2.孕育期(1971—1990）碰撞不成矿(Guild)vs碰撞能成矿(Mitchell,陈衍景)3.诞生期(1991—2000）秦岭等碰撞造山带成矿，不同尺度CMF模式(陈衍景等)4.成长期(2001—2010）大陆碰撞成矿被共识，成为国内外热点，系统提出理论框架5.成熟期(2011—？）国际推广，实践验证，理论完善•Chenetal.,ChineseScienceBulletin,2000,No.1,P.1-10•陈衍景等，1999，碰撞造山过程内生矿床成矿作用研究的历史和进展.科学通报,44:1681-16891990年诞生的标志：提出碰撞造山成岩成矿模式——初显动力学机制1.学者们改变了“碰撞不成矿”的观点，接受“碰撞能成矿”的事实，使“碰撞成矿”研究成为国际热点2.大陆碰撞成矿理论编入国内外矿床教材，改变了国外矿床教材长期缺乏中国学者所建模型的历史，学科空白在一定程度上得到填补3.提高了成矿理论研究的水平，提升了我国学者的国际影响力——JGeochemExplor;OreGeolRev4.培养了一批从事大陆碰撞造山带成矿研究的人才5.影响了地质勘查部署（如青藏高原），促进了一批大型、超大型矿床的发现和评价；众多部门、公司、单位开始运用大陆碰撞成矿理论部署找矿勘查重要变化、进展和现状：•大陆碰撞体制的优势和劣势矿种？成因类型？•同类成矿系统，大陆碰撞vs其他构造背景？•地质演化史中，多次碰撞，是否伴随成矿？•境外大陆碰撞造山带成矿规律？•不同碰撞造山带的成矿对比，找矿潜力、主攻类型？•高温高压实验模拟？数值模拟？未来研究问题任重道远，共