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橫亙于地球中緯度地區(qū)的特提斯碰撞造山帶，是地球上規(guī)模最宏大的陸-陸碰撞造山帶。該帶起始于地中海西部，向東沿阿爾卑斯穿越土耳其，經(jīng)伊朗中北部、巴基斯坦、阿富汗、帕米爾地區(qū)至喜馬拉雅，然后向南轉(zhuǎn)向中南半島，終結(jié)于印尼蘇門答臘群島，整條帶延伸超過10000km。
特提斯碰撞造山帶的形成，經(jīng)歷了不同時期特提斯洋的洋-陸俯沖和隨后的陸-陸碰撞過程，伴隨著強烈的殼幔相互作用和多樣化的金屬成礦作用(包括斑巖礦床、巖漿鉻鐵礦、造山型金礦和稀土礦床等)，發(fā)育有岡底斯斑巖銅礦帶、東南亞錫礦帶、三江成礦帶、伊朗斑巖銅礦帶、巴基斯坦斑巖銅礦帶和東南歐淺成低溫?zé)嵋航鸬V帶等世界級規(guī)模礦帶，成礦規(guī)模和資源儲量足以與環(huán)太平洋成礦域和古亞洲成礦域相媲美，它們構(gòu)成了全球規(guī)模最為宏大的三大成礦域(圖1)。
但與環(huán)太平洋成礦域和古亞洲洋成礦域相比，特提斯成礦域不但發(fā)育俯沖階段的成礦作用，也發(fā)育碰撞和后碰撞階段的成礦作用，并且以斑巖成礦作用為主導(dǎo)。早期的成礦理論，特別是斑巖礦床，大多是基于環(huán)太平洋成礦域提出來的，難以解釋特提斯成礦域特有的碰撞成礦作用。因此，探索特提斯成礦域的金屬成礦過程和深部控制因素，不但對尋找潛在金屬礦產(chǎn)資源至關(guān)重要，而且對完善從大洋俯沖到大陸碰撞再到后碰撞的多金屬成礦理論也具有重要科學(xué)意義。 近日，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)王瑞教授等，以《特提斯造山帶斑巖成礦作用》為題在《中國科學(xué):地球科學(xué)》期刊上發(fā)表評述文章。該文（1）首先綜述了特提斯的構(gòu)造演化過程，依次介紹了原特提斯洋、古特提斯洋和新特提斯洋的演化。（2）成礦作用和地質(zhì)背景密切相關(guān)，緊接著以特提斯洋的演化為主線重點介紹了古特提斯洋俯沖成礦、古特提斯洋碰撞成礦、新特提斯洋俯沖成礦、新特提斯洋碰撞成礦和新特提斯洋碰撞后成礦。（3）構(gòu)造和巖漿背景如何控制斑巖銅礦的形成是本文研究的初衷，重點討論了俯沖和碰撞成礦的差異、特提斯洋俯沖成礦機制、大陸碰撞成礦機制以及成礦的深部過程，并做了典型礦床解剖。（4）最后，本文展望了特提斯構(gòu)造域中斑巖礦床值得關(guān)注的科學(xué)問題，例如特提斯構(gòu)造域中新世重大地質(zhì)事件、構(gòu)造轉(zhuǎn)換機制與成礦、岡底斯大陸弧的演化對碰撞后成礦的影響、新生下地殼組成和金屬預(yù)富集機制、碰撞環(huán)境高硫巖漿起源以及中高山區(qū)碰撞帶找礦勘查指示。
本文節(jié)選該文中“值得關(guān)注的科學(xué)問題”一節(jié)內(nèi)容，以饗讀者。特提斯構(gòu)造域中新世重大地質(zhì)事件雖然已有研究在特提斯陸-陸碰撞帶中新世巖漿成因和斑巖成礦作用方面取得了一系列新進展，但仍然未能回答一個重大科學(xué)問題。不管是特提斯構(gòu)造帶的岡底斯成礦帶，伊朗Kerman成礦帶，還是巴基斯坦Chagai成礦帶，大規(guī)模的成礦時間都是發(fā)生在15Ma附近。因此，需要回答的問題是:這些不同地區(qū)的碰撞時間可能是不同的，匯聚速率也不一樣，但為什么大規(guī)模斑巖成礦作用卻主要集中在中新世? 另外，在青藏高原南部，除了岡底斯帶內(nèi)大規(guī)模中新世成礦作用和后碰撞巖漿活動外，在拉薩地體還同期(約15Ma)發(fā)生了鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)巖漿活動，在喜馬拉雅帶發(fā)生了淡色花崗巖漿活動和麻粒巖峰期變質(zhì)作用以及深大斷裂作用、地塹作用等。目前仍然不清楚這些中新世重大地質(zhì)事件究竟受控于何種深部動力學(xué)過程。Guo和Wilson(2019)將青藏高原碰撞后的巖漿作用分出了四個階段:55~25、25~17、17~8和8~0Ma，分別對應(yīng)了新特提斯洋-印度板片的俯沖、印度板片斷離、印度板片撕裂和印度板片的平板俯沖。大陸板片在相對短的時間內(nèi)斷離、撕裂和平板俯沖的機制是什么?對于成礦有何影響?南美安第斯斑巖成礦帶是全球最為矚目的巨型成礦帶，構(gòu)造背景為大陸弧俯沖背景。該成礦帶內(nèi)斑巖礦床主要分為兩期，早期為古新世到始新世，主要是一些小型的斑巖礦床;晚期為始新世到漸新世，產(chǎn)出超大型的斑巖Cu-Mo礦床，例如La Escondida、Chuquicamata、Quebrada Blanca、El Aba、Potrerillos和El Salvador。晚期巨型斑巖礦床的產(chǎn)出被認為和Farallon板片的平板俯沖有密切的關(guān)系。西南太平洋地區(qū)發(fā)育大量的巨型斑巖Cu-Au和淺成低溫?zé)嵋航鸬V床，它們的形成和無地震的洋脊、海山鏈和洋底高原的俯沖密切相關(guān)。這種構(gòu)造轉(zhuǎn)換引發(fā)的平板俯沖、地殼加厚抬升和剝蝕，以及埃達克巖的形成有利于斑巖礦床和淺成低溫?zé)嵋旱V床的形成和出露。北智利古新世-漸新世和美國西南白堊紀-古新世的斑巖Cu-Mo礦床可能有著類似的構(gòu)造背景。由于海山或者洋底高原具有正浮力，它們被俯沖會改變俯沖的角度，形成低角度俯沖。隨著俯沖的進行，俯沖洋殼會發(fā)生榴輝巖化，因重力下沉又會使低角度俯沖轉(zhuǎn)換為正常的俯沖甚至陡俯沖。在轉(zhuǎn)化為高角度俯沖后，俯沖大洋板片表層巖石會發(fā)生部分熔融形成長英質(zhì)熔體，相對富水和高氧逸度。在低角度俯沖這種相對擠壓的環(huán)境下，巖漿作用相對較弱，只有一些小型的侵入體。沒有火山作用引發(fā)大規(guī)模的去氣，有利于S等有益的成礦物質(zhì)保存，進而在相對的封閉體系下使成礦元素得以初步富集。擠壓環(huán)境下的巖漿很難噴發(fā)，從而可以形成比伸展環(huán)境更大的淺部巖漿房。擠壓背景下巖漿房可以充分的分離結(jié)晶，促進了揮發(fā)分的飽和和大規(guī)模的流體出溶;擠壓環(huán)境下較難發(fā)育張性斷離，有力地限制了巖漿房頂部巖枝的數(shù)量，使得出溶的流體更加集聚。大洋俯沖背景下的低角度俯沖是有利于擠壓背景形成的，另外大陸俯沖和后碰撞階段都可以形成擠壓環(huán)境。擠壓環(huán)境持續(xù)太久也不益于斑巖礦床的形成，擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境的轉(zhuǎn)變可以為斑巖型礦床提供非常有利的構(gòu)造條件，如大洋板片俯沖角度變化過程和大地構(gòu)造背景由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換階段(Richards，2003)。特提斯洋持續(xù)俯沖和印度-歐亞大陸的碰撞形成了世界上最廣闊的高原——青藏高原，以及世界上海拔最高的山脈——喜馬拉雅山脈。擠壓背景伴隨著青藏高原斑巖成礦形成的整個過程。岡底斯巨型斑巖成礦帶的形成應(yīng)該得益于從擠壓向伸展轉(zhuǎn)化，具體受何種動力學(xué)機制控制仍不清楚。岡底斯巖漿弧是一個長期活動的大陸弧，巖漿作用持續(xù)時間長，主要集中在侏羅紀(200~175Ma)、白堊紀((90±5)Ma)、古-始新世(69~45Ma)三個巖漿峰期。考慮到后碰撞斑巖礦床成礦巖漿中酸性、大陸弧和埃達克質(zhì)屬性并存，且具有和俯沖期巖漿巖類似的Sr-Nd-Hf同位素組成，前人普遍認為成礦巖漿是來自于早期俯沖改造的下地殼。但是對于早期弧巖漿如何影響后碰撞成礦以及哪期弧巖漿起到了關(guān)鍵性作用存在廣泛的爭議。Hou等(2015)和Wang等(2017a)都認為侏羅紀的弧巖漿作用對于成礦有重要的影響，但具體作用方式存在不同的見解。侏羅紀時期最顯著的一期成礦作用表現(xiàn)為雄村超大型斑巖Cu-Au礦床和澤莫多拉等矽卡巖型礦床，它們位于驅(qū)龍等超大型中新世斑巖礦床的西段(圖1)。Hou等(2015)根據(jù)巖漿巖Sr-Nd-Hf同位素特征推斷雄村所處的位置地幔貢獻率高，易于成礦，而雄村以東的驅(qū)龍地區(qū)Sr-Nd同位素較為富集，地幔貢獻率低，因而在侏羅紀時期并未成礦。Wang等(2017a)考慮到侏羅紀雄村斑巖礦床更靠近新特提斯洋縫合帶而驅(qū)龍等中新世斑巖礦床相對遠離縫合帶，因而提出了雄村能成礦是位于近弧，巖漿更富水和高氧逸度，而位于遠弧的侏羅紀巖漿巖相對還原，不易于成礦。Hou等(2015)和Wang等(2017a)的共同認識是早期弧階段由于貧水、氧逸度低、地幔貢獻率不高而不易成礦的地區(qū)可能有大量金屬硫化物貯存在下地殼，中新世階段由于板片斷離、拆沉或者板片撕裂等引發(fā)的地幔上涌可以引發(fā)富含金屬硫化物的下地殼發(fā)生熔融，進而形成超大型的后碰撞斑巖礦床。在這里還需要考慮的是古-始新世時期岡底斯帶內(nèi)發(fā)育了一期更為強烈的巖漿作用，具體表現(xiàn)為覆蓋岡底斯帶近40%的林子宗組火山巖和相應(yīng)的巖基。古-始新世的巖漿作用對于后期成礦有何影響目前并不清楚。對于這期巖漿氧逸度和含水量的測定都顯示為較低的氧逸度(ΔFMQ<1)和貧水(<4.5wt.%)的特征，不利于斑巖礦床的形成。該期廣泛發(fā)育mafic microgranular enclaves(MME)暗色包體，其中富含金屬硫化物，可能低的氧逸度制約了Cu-Au的遷移而使其主要賦存在含硫化物的下地殼中，中新世地球動力學(xué)變化很有可能活化了這些硫化物進而成礦。俯沖期不同階段巖漿作用對后碰撞成礦的影響仍不太清楚。后碰撞斑巖礦床理論的核心是富含金屬硫化物的新生下地殼部分熔融形成埃達克質(zhì)富集巖漿，進而在中上地殼淺部成礦。但是對于新生下地殼屬性的認識大多是推測，缺乏確切的證據(jù)。新生下地殼的礦物組成如何，氧逸度狀態(tài)如何，是否富含金屬硫化物，金屬硫化物的種類如何這些都不清楚。為了進一步深化斑巖成礦理論，未來需要重點關(guān)注的是新生下地殼的組成。另外研究新生下地殼對于理解碰撞帶殼幔物質(zhì)循環(huán)、大陸地殼的形成和演化過程都有很重要的意義。前人在加查北部崔久村發(fā)現(xiàn)了(200±5)Ma巖漿記錄，數(shù)百米的露頭尺度內(nèi)可見角閃輝長巖、輝長閃長巖、閃長巖、花崗閃長巖、英云閃長巖、石英閃長巖，而相對酸性的二長花崗巖和花崗巖并不發(fā)育，同時還出露了大套角閃石巖和輝石角閃石巖，另見少量淡色花崗巖脈;米林西部里龍-余松報道的(90±5)Ma巖漿活動巖性包括含石榴子石變質(zhì)輝長巖、蘇長巖、角閃輝長巖、閃長巖、英云閃長巖，同樣缺少更酸性的二長花崗巖和花崗巖，堆晶巖包括大套角閃石巖和少量純橄巖、異剝橄欖巖，見少量淡色花崗巖脈。扎西饒登鄉(xiāng)和布久縣附近發(fā)育一系列的古始新世的角閃石巖和花崗片麻巖，它們的原巖和變質(zhì)年齡分別為65~35和50~27Ma。角閃石巖的組成和米林地區(qū)很相似，正片麻巖的礦物組合為石榴子石、斜長石、鉀長石、石英、黑云母和白云母。同時還有含石榴子石的淡色花崗巖脈和全巖的片理平行。這三套巖石組合類似于西部半島山脈巖基和Cascades弧，接近于中下地殼。此外，巴基斯坦的Kohistan巖基也出露大套的石榴子石角閃石巖和角閃石巖。岡底斯弧和巴基斯坦Kohistan弧有顯著的差異，一個是大陸弧，一個是洋弧。它們的演化歷程以及大陸地殼的形成過程明顯不同，因而對于成礦的影響也不同。Chen等(2020)綜合對比了大陸弧和大洋弧堆晶的Cu-Ag含量，發(fā)現(xiàn)地殼厚度對于弧巖漿硫化物飽和早晚有顯著的控制。在加厚的大陸弧，硫化物飽和較早，弧堆晶具有高的Cu含量和Cu/Ag比，而在相對薄的大洋弧，硫化物飽和較晚，演化的弧巖漿相對富Cu。硫化物飽和早晚會影響弧堆晶中金屬元素的組成，這對于后碰撞環(huán)境下斑巖礦床的形成有重要影響。對新生下地殼的巖石組合進行系統(tǒng)的巖相學(xué)和地球化學(xué)研究，可以進一步厘定Cu-Au等成礦元素在不同構(gòu)造背景下的深部地殼中的賦存狀態(tài)，進而探討成礦元素的預(yù)富集和再活化機制。巖漿中的S含量主要受溫度和Fe含量的控制。基性巖漿中的S含量高達2000ppm以上，而中酸性的巖漿S普遍低于100ppm。驅(qū)龍斑巖體中發(fā)現(xiàn)巖漿硬石膏，證實成礦巖漿的S含量應(yīng)該普遍高于250ppm，甚至在500ppm以上。由于缺乏洋殼俯沖和沉積物脫水，陸陸碰撞環(huán)境下單純的下地殼重熔產(chǎn)生的中酸性巖漿應(yīng)該是低S的(<100ppm)，但是形成岡底斯巨型成礦帶的巖漿含有硬石膏，明顯是高S(>250ppm)的。碰撞環(huán)境下的高S巖漿是如何形成的?基性巖漿普遍具有高的S含量，基性巖漿的注入或者基性巖漿富S的揮發(fā)分的加入，可以顯著提高中酸性巖漿的S含量。此外印度大陸的西北緣發(fā)育大面積的膏鹽(主要是硫酸鹽)這些膏鹽俯沖到地球深部可以氧化上覆的西藏下地殼進而提升S含量。S可以和Si與P替代進入磷灰石的晶格，其含量可以達到1wt.%(SO3)。此外，磷灰石也富含與成礦密切相關(guān)的F和Cl。巖漿磷灰石以包裹體、斑晶和基質(zhì)組分廣泛存在于侵入巖中，在熱液階段也廣泛發(fā)育。通過細致的研究不同階段的磷灰石組成，可以有效的示蹤S、F和Cl的來源，從而限定其在巖漿-熱液中的演化。進一步的工作是系統(tǒng)地研究與成礦同期的巖漿磷灰石的礦物化學(xué)和S同位素組成，結(jié)合其他富S礦物如巖漿硬石膏和巖漿初始硫化物，通過它們的S同位素組成來反演碰撞環(huán)境下高S巖漿的形成過程。一個基本現(xiàn)象是，在中國西部和“一帶一路”國家，中高山區(qū)普遍發(fā)育斑巖系統(tǒng)(包含斑巖型礦床、矽卡巖型礦床和淺成低溫?zé)嵋盒偷V床)。最為典型的就是規(guī)模宏大的、延伸數(shù)千公里的東特提斯成礦帶，主要包括岡底斯成礦帶、伊朗成礦帶和巴基斯坦成礦帶。東特提斯帶內(nèi)發(fā)育世界級的斑巖型礦床，例如Sar Cheshmeh、Reko Diq、驅(qū)龍和甲瑪，都是千萬噸級的大礦。東特提斯成礦帶潛力巨大，可是找礦勘查存在交通條件差、勘查成本高與礦化信息獲取難等特點。鑒于中高山區(qū)植被覆蓋率低，巖體普遍裸露，熱液蝕變廣布等特征，非常適合以蝕變礦物為主導(dǎo)的礦物化學(xué)和紅外光譜結(jié)合的手段進行找礦勘查。該方法已經(jīng)在甲瑪試點，以絹云母為重點研究對象，光譜上顯示出明顯的分帶，和礦體關(guān)聯(lián)緊密。未來的工作將拓展應(yīng)用到綠泥石、綠簾石、碳酸鹽礦物。將基于蝕變礦物分帶、組合和化學(xué)成分，結(jié)合流體包裹體研究對于溫度、壓力和鹽度的估算，利用熱動力學(xué)模擬限定它們的形成條件，從而為找礦勘查指示礦物的建立提供理論依據(jù)。本文節(jié)選：王瑞,朱弟成,王青,侯增謙,楊志明,趙志丹,莫宣學(xué).特提斯造山帶斑巖成礦作用[J/OL].中國科學(xué):地球科學(xué):1-28
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