地幔柱成矿系统
地幔柱成矿系统_以峨眉山地幔柱为例
地幔柱成矿系统:以峨眉山地幔柱为例胡瑞忠,陶琰,钟宏,黄智龙,张正伟中国科学院地球化学研究所矿床地球化学重点实验室,贵州贵阳550002H U Ru-i zhong,TA O Yan,ZH ONG H ong,H UAN G Zh-i long,ZH ANG Zheng-w eiK ey L aborator y of Ore Dep osit G eoc hemistr y,I nstitute of G eochemistr y,Ch ine se A cad emy of S ciences,G uiyang550002,ChinaHU Ru-i zhong,TAO Yan,ZHONG Hong,et al1Mineralization systems of a m antle plume:A case study from the Emeishan ig-neous province,southwest China1Earth Science Frontiers,2005,12(1):042-054Abstract:T he theor y of mantle plumes casts a new light on ex plaining int raplate magmatism and mineralizationin the dy namics o f the Earth1Sever al impor tant o re deposit ty pes hav e str ong links w ith the Emeishan ig neo usprov ince which is t ho ug ht t o be related to a mantle plume1U sing the Emeishan as a case study,we discuss themetallog eny of v ario us depo sit ty pes and the relat ionship between the miner alizatio n and mag matism of a man-tle plume1M agmat ic Cu-N-i P GE deposits ar e impor tant ones in the miner alizatio n sy st em of the Emeishanmant le plume1Studies on the g eochemist ry and minera lizatio n of ty pica l Cu-N-i P GE deposits,indicate that theor e-bear ing intr usio ns have g enetic link w ith the Emeishan Co nt inental Flo od Basalt(ECFB)1T he par enta lmagma o f or e-bear ing intr usio n is a hig h-M g basa lt or ig inated fro m high deg ree partia l melting in center of themant le plume1T he Cu-N-i PG E deposits are o riginate within the inner zo ne of the mant le plume,fr om whichlo w-T i basa lts are er upted1T he paper pr ov ides a summar y study o f geolog y and g eochemist ry o f t he four g iantV-T i mag net ite deposits in the Pan-Xi area,and co ncludes that the parental mag ma o f the deposits or ig inat edfro m the Emeishan mantle plume.T he mag mas ex per ienced cr ustal contamination1Furthermo re,mult iple pu-lses o f magma,mag ma mixing,double diffusio n at the cr ystallizatio n fro nt ier led to the fo rmation o f the rhy th-mic ores1We also discuss the lar ge-scale native co pper mineralizatio n in the bo rder ar eas between Yunnan andGuizhou P rov inces1G eochronolog ical and geochemical evidence indicat es that this copper minera lizatio n is asso-ciated w ith magma f ractio nation during the terminal st age o f lav a eruptio ns and the inception of hy dr otherma lactivat ion1T aking the Huize Pb-Zn depo sit as an example,w e have st udied the g enetic relatio nship betw eenEmeishan basalt and P b-Z n deposit s in terms o f o re-fo rming ag e,or e-fo rming mat erial so ur ce,o re-fo rming flu-id so ur ce and met allog eno-t her mal dynamics1T he results show that t he met allog eny of the Pb-Zn depo sits inthe distr ict has a close relatio nship with the emplacement of the ECF B1Key words:Emeishan mant le plume;miner alizatio n system;magmat ic Cu-N-i PG E deposit;V-T-i magnetit e de-po sit;nativ e co pper depo sit;Pb-Zn deposit摘要:地幔柱沟通了地核、地幔、地壳各个圈层之间的物质与能量交换,提供了板内构造岩浆活动及成矿作用的一种重要的动力学机制。
地幔热柱的多级演化及其成矿作用_以冀北地区为例
1996年矿 床 地 质M IN ERA L DEPO SIT S 第15卷 第4期地幔热柱的多级演化及其成矿作用——以冀北地区为例牛树银 李红阳 孙爱群(河北地质学院,石家庄) 罗殿文 叶东虎 王金锁(河北地勘局,石家庄)提 要:冀北地区金、银多金属成矿作用研究表明,金、银等成矿元素除部分萃取自含矿围岩外,主要来自深源。
幔枝构造是重要的热源释放体系,控制着深源含矿流体的迁移、聚集和成矿,从而构成了以幔枝构造为中心,内带为金、外带为银多金属的构造-岩浆成矿系列,并据此归纳出幔枝构造成矿模式。
主题词:地幔热柱 成矿作用 成矿模式 冀北地幔热柱是指地球深部核幔边界附近产生的呈柱状上升的高温低粘度热物质流,其顶部呈喇叭形张开,形成具有半球状顶冠和细颈尾柱的蘑菇状构造,并可出现多级演化[1～3,18～21]。
它不仅可以引起地壳深熔、大规模岩浆活动、区域变质作用以及地壳伸展、变质核杂岩隆升,也是金、银多金属成矿物质运移的重要载体和成矿控矿构造 。
本文以地幔热柱多级演化与区域构造相结合的方法,探讨冀北地区金、银多金属成矿集中区的大地构造演化、成矿背景及主要控矿因素。
在解剖典型矿床的基础上,划分了金、银多金属成矿类型,分析了矿床的时、空分布规律及其共生组合关系,建立了构造-岩浆成矿系列,归纳了总体成矿模式。
1 区域成矿控制因素探讨冀北地区的大地构造演化可以燕山运动为标志划分为两个阶段,前燕山期古亚洲构造域演化阶段和中新生代滨太平洋构造域演化阶段。
古亚洲域阶段最重要的地质事件是太古代东西向岛链状古陆的形成,大规模的火山喷溢以及裹挟于其间的幔源侵入体将深部成矿物质带到地表,构成金、银矿的早期富集及背景值较高的初始矿源层。
尔后,华北地台北缘一直作为活动陆缘及板内活动带,直到中生代早期,这种陆缘(间)活动带才告结束,并让位于巨大的滨太平洋陆缘活动带[4](图1)。
太平洋板块向欧亚板块之下的俯冲以及印度板块向北推挤,使冀北地区成为受三大板块运动制约的强烈活动带。
张招崇地幔柱与成矿-第七章
Chapter 7 Mantles and earth systems
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超级地幔柱和超大陆 超级地幔柱和金伯利岩 超级地幔柱和碳循环 地幔柱和海平面上升 地幔柱和全球气候变暖 地幔柱和沉积系统（海相碳酸盐中的锶同 位素、BIF、沉积磷酸盐） • 地幔柱和生物灭绝
地幔柱和沉积系统
• 海相碳酸盐中的锶同位素 • BIF • 沉积磷酸盐
海相碳酸盐中的锶同位素
• 海洋中碳酸盐的锶同位素比值决定于大陆 和地幔的贡献。 • 超大陆裂解和地幔柱事件→锶同位素比值 降低 • 超大陆形成→锶同位素比值升高
BIF
• BIF的铁和硅来自于热液喷气，其沉积于浅 的大陆架和克拉通内部盆地。其形成需要2 个过程： • 上隆→将富铁的流体从缺氧的深水盆地带 到氧化的浅水大陆架。 • 大规模的热液喷流柱（富铁）上升到中性 浮力面时通过洋流而扩散沉积到大陆架。
超级地幔柱和金伯利岩
• 550Ma以来，有7次金伯利岩（金刚石）事 件，其中有3次可能和超级地幔柱有关： 480Ma，280，100Ma。 • 480Ma (500-450Ma): 俄罗斯的White Sea, 中国华北，加拿大，南非和赞比亚 • 280Ma (320-250Ma): 北美和西伯利亚 • 100Ma(120-80Ma)：非洲、巴西、加拿大、 印度、西伯利亚和美国。这是最大的一次 事件——Pangea的裂解
• 在已知的大火成岩省中，除了西伯利亚和 峨眉山以外，其他所有的LIP都伴有洋盆的 打开。
• 10亿年以来，有3个超大陆的裂解和形成： Rodinia, Gondwana和Pangea.另外，在更早 的时间，至少有2个超大陆，一个发生在太 古宙末期（2.7Ga),另一个是古元古代 （1.9Ga).
张招崇地幔柱与成矿-第八章
É
Northern Limb
Probably connected at depth Western Lobe Far Western Lobe
Eastern Lobe
Southeastern Lobe
Active Mining Areas Outline of Bushveld Layered Rocks
铜镍硫化物-铂族元素矿床
• 主要矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿， 次要矿物为古巴矿和黄铁矿。 • 硫化物不混熔形成（珠滴构造） • 镍硫化物的最低温度为1000°C。 • 水对硫化物熔体的温度几乎不影响，因为 水不溶解在硫化物熔体中。
铜镍硫化物-铂族元素矿床
• 硫在硅酸盐中是不相容元素，硅酸盐岩浆 的分离结晶作用可导致硫的饱和。所以镍 的硫化物不会在岩浆的早期形成，因为此 时硫不饱和。 • 铜镍硫化物矿床的本质是硫在岩浆中由不 饱和变为饱和，从而引起硫化物熔体的不 混熔。
Panzhihua intrusion
～30 km2
层状岩体
• Single-pluse intrusion: 层状构造发育不 好 • Multi-pulse intrusion：层状发育好，尤 其是下部的超镁铁质带和中间的辉长 岩带（Skaergaard, Bushveld and Stillwater）
Note: These are the data f or sulfide liquid containing <20 wt% Ni
In conclusion, it appears that DNi varies with fO2/fS2 ratio, but tends to be constant for melts with the same FeO content, is of the order of 250-800 for melts with about 10 wt% MgO, and increases sharply for melts with lower MgO than this. Values for Dcu of the order of 1000 to1400 appear to be reasonable in most natural situations, and have adopted by many authors (c.f. Brugmann et al. 1993, Peach and Mathez, 1993).
5.幔柱构造成矿理论
一 、 幔 柱 构 造 理 论
第五章 幔柱构造成矿理论
• Deffeye（1972）认为热幔柱是下地幔上涌形成的。 Anderson（1975）认为地幔柱是一种化学柱，其化学成 分与周围地幔物质有明显的差别，他来源于地幔底部的D” 层；D”层从外地核那里聚集了大量的放射性元素。放射热 导致D”层具有高温低粘度特征，曾而形成地幔热柱。而 Olsen和Yuen（1982）则认为地幔柱，既是“热”柱， 又是化学柱。 • 在20世纪70年代初期，Wilson（1973）将热点大致分 为5类：①位于南大西洋中级和东太平洋隆起或其附近的 热点；②洋中脊其他部位的热点；③与裂谷带有关的年轻 热点；④可能固定于海底的年轻热点；⑤已经掩盖的老热 点，这5个类型概括了产于大陆和大洋两个不同地壳环境 中的热点。
二 、 幔 柱 构 造
第五章 幔柱构造成矿理论
二 、 幔 柱 构 造
图5-3 地幔热柱构造体系示意图
第五章 幔柱构造成矿理论
分别起源于和返回地球深部的多级次的热幔柱与冷幔 柱，直接制约和决定了地球演化各阶段引张和挤压两 大构造动力体制，从而制约和影响着地球浅部各个圈 层至近地表各部位。不同级别与序次的热幔柱与冷幔 柱之间的相互制约与转化，又决定了引张、挤压两大 构造体制的相互制约与转化，呈现出热点、大陆裂谷、 大洋扩张等引张构造与俯冲、碰撞、造山带等挤压构 造的演化和复合叠加。 地幔柱，又有一次柱、二次柱、三次柱之分，包括超 级地幔柱、地幔热柱、地幔亚热柱及地幔幔枝几个不 同级次。它们主要反映地幔热柱的多级演化特点，不 包括冷幔柱的级次，暂时不作为整个幔柱构造体系分 类依据进行体系划分。
第五章 幔柱构造成矿理论
二、幔柱构造 Maruyama (1994)将在地幔中受一些大的垂直的地幔柱流控制的 动力学区域，称之为地幔柱构造，提出了包括作为地幔柱构造一部 分的板块构造的地幔柱构造学初步概念。幔柱构造和作为显生宙幔 柱构造一部分的浅部岩石圈板块构造，为地幔对流的两个极端类型。 幔柱构造中并存的热幔柱与冷幔柱的运动，为地球演化各阶段地幔 物质的主要运动形式，导致前寒武纪超大陆解体-聚合旋回，驱动显 生宙板块运动，导致地球各圈层相互作用，特别是壳-幔相互作用。 热幔柱发育，导致岩石圈减薄和超大陆解体，以及大陆岩石圈构造 体制向大洋岩石圈构造体制转化，对应着热点、裂解的超大陆、大 陆裂谷、大洋扩张、伸展盆地、变质核杂岩、剥离断层等各种张性引张-伸展-离散环境。冷幔柱回流，引起超大陆聚合、大陆裂谷天 折造山和洋壳俯冲消减碰撞造山，以及大洋岩石圈向大陆岩石圈构 造体制转变，对应着大陆聚合、俯冲、逆冲推覆、碰撞造山等各种 汇聚-碰撞-挤压环境。
构造报告2
地幔柱的成矿作用及其识别标志张乔摘要：自1972地幔柱概念提出，到九十年代地球物理、地球化学和全球构造新概念的发展，地幔柱的研究不断深入，已逐渐成为人类认识地球深部动力学机制的重要手段。
作为一个新的大地构造学说，它不仅圆满地解释了大陆内部和大洋内部巨大火成岩区的成因，在解释陆壳和洋壳垂向运动、地磁极性反转、生物灭绝、全球气候变化、海平面周期上升、太古宙科马提岩成因等诸多方面也获得成功。
地幔柱活动是大陆垂向增生的重要方式之一，还可能导致岩石圈大规模的隆升、伸展，甚至大陆裂解，因而能导致大量矿床的形成，地幔柱还有非常重要的岩浆矿床成矿效应,大量连续供给的岩浆参与成矿使得形成大型-超大型矿床成为可能。
地幔柱成矿作用的多样性和空间分带性与地幔柱的时空间结构和动力学过程有着密切联系。
本文就地幔柱的特征、形成过程及其成矿机制、识别标志作简要讨论。
关键词：地幔柱成矿机制识别标志一地幔柱的提出Wilson在1963年研究夏威夷群岛的成因时提出地幔热点假说[1,4], J.摩根于1972年研究太平洋火山岛链时，提出地幔柱概念,时值70~80年代是板块构造的全盛时期，对地幔柱的关注很少[4]，最近几十年来对其研究逐渐深入，地幔柱作为一种重要的地球动力学机制得到了地球化学、地球物理等众多证据的支持,并成为当前固体地球科学研究的前缘领域之一[6]。
二地幔柱的概念及特征地幔柱是产生于核幔边界或上下地幔边界的炽热上升的圆筒状物质流。
地慢柱的产生要求地慢中存在一个高温低粘度的热边界层，其温度要高出周围地慢物质的温度300一400℃，粘度要低于周围地慢几个数量级。
地震波研究表明，地慢中只有两个位置具有符合这样条件的热边界层:一个是670km处的上一下地慢之间的不连续面(ULMB);另一个是2900km处的核一慢之间的不连续面(CMB)附近的D’’层[3]。
对其来源地质界一直存在争议，就其两个来源各自提出合理的证据[3]。
但可以肯定的是大多数地慢柱的形成肯定与下地慢底部的D’’层有关。
海南岛地幔柱及成矿作用初探
鄙鸳
戈 金明
海南岛地幔柱及成矿作用初探
海南 省地 质环 境监 测总 站 摘
对 海 南一些 重要矿 产 形成 的影 响 。
海口 ５ ７ ０ １ ２ ６
要： 本 文从 地球 物 理 学、 岩 石 学等 方 面总 结 了海 南岛地 幔柱 存在 的证 据 ， 并探 讨 了海 南地幔 柱成 矿作 用
ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ． ห้องสมุดไป่ตู้
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｍａ ｎ ｄ ｅ ｐ ｌ ｕ ｍｅ ； ｉｎ ｍ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｈ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｉ ｓ ｌ ａ ｎ ｄ
海南 地幔柱是 当代地学研究 的前缘和热点 ， 它较好地解释 海南岛及周边地区之下 的上地幔速度不均匀性显著 ， 了大火成 岩省 、 热点、 大陆裂谷 、 大规模成矿和生物灭绝事 热点之下明显的低速异常从上地幔浅部一直向下延伸穿过 件等很难用板块构造理论解释的现象。关于地幔柱成矿作 ４ １ ０ ｋ ｍ间断 面 到地 幔转 换带 ； 还有 研 究者 利 用架 设 的宽 频
关键词 ： 地幔柱； 成矿作 用； 海南岛
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ０ ｎ Ｈａ ｉ ｎａ ｎ Ｉ ｓ ｌ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｔ ｌ ｅ Ｐｌ ｕ ｍｅ ａ ｎ ｄ Ｉ ｔ ｓ Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＧＥ Ｊ ｉ ｎ Ｍｉ ｎ ｇ
量古老物质可能穿透 了６ ６ ０ ｋ ｍ这 一 相 界 面 （ 即相 当于 地 震 （ △ Ｔ Ｐ ） 约 为２ ０ ０ ￣ Ｃ ， 说 明海南岛深部具有热异常 ， 为地幔 不连续面 ） ， 或 者 可 能是 来 自深 部 核一 幔边 界 的 深地 幔柱 逐 柱提 供有 力 的证据 。 渐失 去 地 幔柱尾 部 而使 地 幔柱趋 于 消失 。 接 收 函数 得 到 的 地 幔转 换 带 厚 度 变 化 ， 揭示 了 海南 地 幔 柱 从 地 表 往 深 部逐 步 向东 北 方 向偏 移 ， 而 低 速异 常延 伸 到 地
中条裂谷的幔柱构造与成矿
和西 阳河群 呈不 整合 覆盖 ， 形成 典型 的“ 层” 双 结构 。
２ ３ 火 山一岩 浆事件 ［ ． ９ ］
岩 体 。岩 体 规 模 从 几 十 米 到 几 百 米 不 等 ， 长 ＜ 最 １２ ０ｍ， 似层 状或 透镜 状产 出 ， 见铜 （ ） 化 ， ０ 呈 偶 镍 矿
关 键 词 ： 科 马 堤 岩 ； 型 火成 岩 省 ； 峰 态 ； 幔 热 柱 ； 矿 物 质 场 ； 条 裂 谷 大 双 地 成 中 中图分类号 ： Ｐ ４ ；６８４ 文献标识码 ： Ａ ５ ８ Ｐ １． １ 文 章 编 号 ： １０ —４ ２ ２ １ ）２０ ３＿２ ０ １ １ １ （ ０ ２ ０ — １ ｌ１
收 稿 日期 ： ２ １ －８１ ； ０ １０—５
改 回 日期 ： ２ １—３１ ； ０ ２０ ３
责 任 编 辑 ： 余 和 勇
基 金 项 目 ： 原 国 家 计 委 “ 五 ” 国 铜矿 攻 关 项 目的部 分 成 果 。 八 全 作 者简 介 ： 真 允 庆 （ ９ ２）男 ， 授 级 高 级 工 程 师 ， 床 学 专 业 。通 信 地 址 ： 苏 省 镇 江 市 朱 方 路 ， 苏 省 有 色 金 属 地 质 勘 查 局 ； 政 编 １ ３ 一， 教 矿 江 江 邮
中主要 铜矿 床类 型有 我 国最古 老 的超 大 型铜矿 峪 斑 岩 铜矿 床 ， 并伴生 大 型金矿 床 ； 另有与 海底 喷 流作 用
中条裂 谷 即位 于华北 板块 南缘 的北 部 （ １ 。 图 ）
古元 古 代 前 ， 子 板 块 已 俯 冲 到 华 北 板 块 之 有 关 的落家 河 型铜 矿 床 、 岭 关 型 铜 矿床 及 胡 篦 型 扬 横
豆荚 状 、 条 带 状
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