大陆碰撞成矿理论

教学应用—讲学活动
• • • SEG lecture 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
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Chen et al., Chinese Science Bulletin, 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: 1681-1689
大陆碰撞成矿理论
2. 地体/矿田尺度CMF模式
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
3. 矿床尺度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
× 热水沉积： VMS型和SEDEX型 变质热液矿床 Metamorphic hydrothermal (造山型, Orogenic Type)
韧性剪切带型，构造蚀变岩型，石英脉型……
岩浆热液矿床 Magmatic Hydrothermal
斑岩型，矽卡岩型，爆破角砾岩型，IOCG， 云英岩型，石英脉等脉型
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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！ Chen YJ et al., 2007. Ore Geology Reviews 陈衍景，2002，地学前缘；陈衍景等，2004，地学前缘
研究应用
1、 厘定大陆碰撞成矿的时间 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！
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
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—ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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
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 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
汤家坪
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 世界首例 造山型银矿
Chen et al 2004 Mineralium Dep
铁炉坪
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
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
研究应用
2. 揭示大陆碰撞造山带成矿规律
2.5 揭示强增生与弱增生大陆碰撞造山带的成矿差异
构造体制 碰撞-后碰撞 优势矿床类型 斑岩Mo(W)矿床 造山型Ag、Au 卡林型Au Hg-Sb矿床 浅成低温热液型 斑岩Cu-Au矿床 碰撞前 海底喷流钡矿床 各类斑岩矿床 浅成低温热液型 兴蒙(强增生) 三叠纪以后 少 无 无 大量 大量 无 大量 大量 秦岭-胶东(弱增生) 世界第一 中国第一 世界第二 中国第二 无 无 巨量 无 无
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
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
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
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
研究应用——揭示大陆碰撞造山带成矿规律
1、 厘定大陆碰撞成矿的时间
洋盆 准噶尔-天山 昆仑-西秦岭 斑公-怒江 雅鲁藏布江 中国东部 大洋最终消失事件 C2/C1 (322.8 Ma); Chen, 1997 T3 (220 Ma); Sun et al., 2002 98 Ma (?); Yin & Nie, 1996 66-45 Ma; Yin & Nie, 1996 180Ma；Hsu et al., 1988 成矿高峰 280 Ma 170 Ma 40 Ma 8~22 Ma 130 Ma 时间差 ≥43 Ma 50 Ma 58 Ma 30~48 Ma 50 Ma
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）
岩石学报, 2013, v. 29, n. 1, p. 1-17
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 yjchen@pku.edu.cn; gigyjchen@126.com
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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
研究应用
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
大陆内部
水溶液 包裹体
大洋岛弧
含CO2 包裹体 浅成热液 ++++++ 无 无 含子晶 包裹体
包裹体 水溶液 含CO2 含子晶
岩浆热液 +++ + +++
变质热液 +++ ++++ 无
富CO2多子晶包裹体 国外未曾报道！！
南泥湖
壳 幔 核
大陆碰撞成矿理论
1. 成矿省/造山带尺度CMF模式
What？ When？ Where？ How？ （CMF = 大陆碰撞-成矿-流体作用） 时间：Pmax→Tmax 空间：MBT & RBT 岩石圈由挤压加 厚转向伸展减薄 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
国家杰出青年 科学基金项目 （ 4 个）
国家自然科学基金 重点项目
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
科学理论三要素
拉卡托斯《科学研究纲领》
大陆碰撞成矿理论的三要素
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 如何、何处、何时形成什么矿床？ (how, when, where, and what) 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 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
全球第一大 碰撞造山带
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”
立项背景和思路
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 科技部、国家自然科学基金会等部门大力支持
D带
G带
P带
找矿应用
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4-5
1998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)
应用——找矿预测
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
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
大陆碰撞成矿理论
4. 板块构造-成矿模式
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, metamorphism and epizonogenism 浅成热液矿床 Epizonogenic hydrothermal
火山岩容矿：HS—LS epithermal 沉积岩容矿：卡林型、MVT，低温分散等
空白：大陆碰撞造山带
立项背景和思路
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
大陆碰撞成矿理论——学科空白，急需填补！
立项背景和思路 大陆碰撞成矿理论——我国地质找矿的重大需求
全球第二大 碰撞造山带
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 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 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
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
提出甄别3类热液成矿系统的流体包裹体标志体系
水溶液 包裹体
含CO2 包裹体 包裹体 水溶液 含CO2 含子晶 岩浆热液 +++ + +++ 变质热液 +++ ++++ 无 浅成热液 ++++++ 无 无 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 大陆碰撞与大洋俯冲体制的3类热液成矿系统的异同
立项背景和思路 矿产勘查实践证明，最佳找矿途径：
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
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
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)
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 Chen YJ et al., 2012. International Journal of Earth Science, 101, 889-917 Yang Y et al., 2013. Ore Geology Reviews, 55, 146-161 Yang YF et al., 2013. Journal of Geochemical Exploration, 124, 1-13 Yang YF et al., 2012. Ore Geology Reviews, 46, 83-94 ......