緒論 
我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求與日俱增，但是我國(guó)礦產(chǎn)資源的供給形勢(shì)十分嚴(yán)峻，F(xiàn)e、Cu、Al等主要礦產(chǎn)非常緊缺，對(duì)外依存度高達(dá)50%以上。礦產(chǎn)資源短缺不僅已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大瓶頸，而且嚴(yán)重影響到國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定。面對(duì)嚴(yán)峻的礦產(chǎn)資源形勢(shì)，國(guó)務(wù)院于2006年頒布了《關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定》，強(qiáng)調(diào)要“積極開(kāi)展重大地質(zhì)問(wèn)題科技攻關(guān)，突出重點(diǎn)礦種和重點(diǎn)成礦區(qū)帶的地質(zhì)問(wèn)題研究，大力推進(jìn)成礦理論、找礦方法和勘查開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的白主創(chuàng)新”。因此，通過(guò)成礦理論和找礦技術(shù)的創(chuàng)新，為發(fā)現(xiàn)一批新的礦產(chǎn)資源基地提供堅(jiān)實(shí)依據(jù)，是我國(guó)地學(xué)工作者一項(xiàng)迫在眉睫的重大任務(wù)�；�于這種形勢(shì)，我們于2007~ 2011年實(shí)施了名為“華南陸塊陸內(nèi)成礦作用：背景與過(guò)程”的國(guó)家973項(xiàng)目。 
陸內(nèi)成礦作用指的是發(fā)生在大陸板塊內(nèi)部而非大陸板塊邊緣，主要由陸內(nèi)大陸動(dòng)力學(xué)過(guò)程誘導(dǎo)的成礦作用，包括地幔柱活動(dòng)、陸內(nèi)造山、陸內(nèi)巖石圈大規(guī)模伸展、陸內(nèi)巖石圈拆層和幔源巖漿底侵等地質(zhì)事件導(dǎo)致的成礦作用。相對(duì)于大陸板塊邊緣的成礦作用，對(duì)陸內(nèi)成礦作用發(fā)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)還較模糊。本書(shū)主要是對(duì)這一階段研究成果的總結(jié)和提升。在論述我們?nèi)〉玫闹饕�進(jìn)展前，先固顧一下當(dāng)時(shí)我們?yōu)槭裁匆�做這樣一件事情以及當(dāng)時(shí)該方向的研究現(xiàn)狀。 
第一節(jié) 為什么要開(kāi)展華南陸塊陸內(nèi)成礦作用研究 
華南陸塊地處歐亞大陸東南部，瀕臨西太平洋，由揚(yáng)子地塊和華夏地塊在新元古代時(shí)期碰撞拼貼而形成，其北面和西面分別與秦嶺一大別造山帶和青藏高原接壤。華南陸塊是全球罕見(jiàn)的世界級(jí)多金屬成礦省，其中探明的鎢、錫、銻、鉍儲(chǔ)量居世界第一，銅、鈾、釩、鈦、汞以及鈮、鉭等稀有金屬儲(chǔ)量居全國(guó)第一，鉛、鋅、金、銀、鉑族元素等礦種的儲(chǔ)量也名列全國(guó)前茅。全球的找礦實(shí)踐一再證明，礦產(chǎn)資源在地球上的分布極不均一，在礦產(chǎn)集中的成礦省找礦往往事半功倍。雖然在華南陸塊以往已發(fā)現(xiàn)上述大量礦床，但是由于華南陸塊紅土和植被覆蓋區(qū)廣泛分布，還存在較多找礦盲區(qū)；此外，華南陸塊已有礦床的勘探深度（通常在500m以內(nèi)）遠(yuǎn)小于國(guó)外礦業(yè)大國(guó)，在深部“第二找礦空間”應(yīng)大有作為。因此，華南陸塊仍有巨大找礦潛力。加上華南陸塊總體地處我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，資源利用價(jià)值遠(yuǎn)高于相對(duì)落后的西部地區(qū)。因此，華南陸塊的找礦勘查工作一直受到國(guó)家的高度重視�；�于華南陸塊礦產(chǎn)資源找礦勘查工作實(shí)際，該區(qū)進(jìn)一步找礦主要應(yīng)表現(xiàn)為兩個(gè)層次：其一是未知區(qū)新的找礦戰(zhàn)略靶區(qū)的圈定其二是在已知大型礦集區(qū)尤其是資源危機(jī)礦山的深部和外圍發(fā)現(xiàn)新的礦床。為降低找礦成本，提高找礦效率，這兩種層次的找礦勘查工作都急需新的成礦理論和找礦技術(shù)方法的指導(dǎo)。
與大陸板塊邊緣碰撞造山帶發(fā)生的成礦作用有所不同，華南陸塊的形成和演化，受到了很有特色的陸內(nèi)大陸動(dòng)力學(xué)過(guò)程的影響，大陸板塊內(nèi)部發(fā)生了強(qiáng)烈的殼幔相互作用，陸內(nèi)大規(guī)模成礦作用較為明顯，表現(xiàn)為：①華南陸塊西部發(fā)育由玄武巖及鎂鐵一超鎂鐵質(zhì)侵入巖組成的峨眉山大火成巖省，是晚古生代大陸地幔柱活動(dòng)的產(chǎn)物，面積約50萬(wàn)kfri2，其成礦作用的多樣性在全球的大火成巖省中獨(dú)一無(wú)二；②華南陸塊的東部發(fā)育東西寬約lOOOkm、面積約100萬(wàn)kfri2的大花崗巖省，它們主要是中生代陸內(nèi)強(qiáng)烈殼幔相互作用的產(chǎn)物并伴隨多金屬的爆發(fā)式成礦，如此大面積的花崗巖省和相應(yīng)的多金屬爆發(fā)式成礦全球罕見(jiàn)；③華南陸塊西南部發(fā)育有中生代大面積低溫成礦域，其面積之大、包含的礦種之多、礦床組成和組合之復(fù)雜，在全球十分鮮見(jiàn)。這些陸內(nèi)大規(guī)模成礦作用，形成了華南陸塊內(nèi)的絕大多數(shù)礦床，分別構(gòu)成了在全球背景中很具特色的晚古生代地幔柱成礦系統(tǒng)、中生代大花崗巖省成礦系統(tǒng)和中生代大面積低溫成礦系統(tǒng)等三大陸內(nèi)成礦系統(tǒng)，從而奠定了華南陸塊作為全球從事陸內(nèi)成礦作用研究理想基地的重要地位。 
第二節(jié)立項(xiàng)時(shí)成礦作用的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 
1 大陸動(dòng)力學(xué)與成礦關(guān)系的研究成為新的研究熱點(diǎn) 
20世紀(jì)70年代以來(lái)，主要基于對(duì)洋殼的研究而建立的板塊構(gòu)造理論，引發(fā)了地球科學(xué)的一場(chǎng)革命，導(dǎo)致洋殼以及洋一陸相互作用的動(dòng)力學(xué)研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。但由于板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)強(qiáng)調(diào)水平運(yùn)動(dòng)忽視了垂直運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)地幔對(duì)流忽視了地球不同層圈之間的相互作用，強(qiáng)調(diào)板塊邊緣忽視了板塊內(nèi)部，所以當(dāng)它面臨除了古洋陸轉(zhuǎn)化以外的其他與大陸形成演化有關(guān)的問(wèn)題時(shí)，也與以前其他地學(xué)假說(shuō)一樣顯得無(wú)能為力。所以，探索大陸內(nèi)部非威爾遜板塊構(gòu)造旋回的地質(zhì)作用特征和成因機(jī)制，使地球科學(xué)更好地為人類社會(huì)的發(fā)展服務(wù)，也就成為地質(zhì)學(xué)家們當(dāng)今面臨的巨大挑戰(zhàn)和機(jī)遇（肖慶輝，1996；李錦軼和肖序常，1998；丁國(guó)瑜，1999：劉寶琚和李廷棟，2001；張國(guó)偉等，2002；滕吉文，2002）。為此，美國(guó)制訂了白1990年起歷時(shí)30年的“大陸動(dòng)力學(xué)計(jì)劃”，試圖解決板塊構(gòu)造在大陸的局限性，以進(jìn)一步補(bǔ)充、完善和發(fā)展板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)，建立大陸動(dòng)力學(xué)理論體系。 
板塊構(gòu)造理論的誕生導(dǎo)致了成礦理淪研究的一次重大飛躍，促進(jìn)了對(duì)板塊邊緣成礦體系和成礦機(jī)制認(rèn)識(shí)的深刻變革�；�于威爾遜板塊構(gòu)造演化旋回，20世紀(jì)80年代初Mi工chell和Garson (1981)和Sawkins(1984)分別出版了《礦床與全球構(gòu)造環(huán)境》和《金屬礦床與板塊構(gòu)造》兩部專著，較全面地論述了板塊構(gòu)造與成礦的關(guān)系，奠定了現(xiàn)代地球動(dòng)力學(xué)演化與成礦關(guān)系的基礎(chǔ)。然而，與用板塊構(gòu)造理論解釋大陸形成與演化的一些復(fù)雜性和特殊性問(wèn)題時(shí)所面臨的局限性一樣，板塊構(gòu)造理論在解釋大陸成礦現(xiàn)象方面也遇到了一系列重大難題和挑戰(zhàn)，該理論提供了解釋大陸古板塊邊緣演化過(guò)程中成礦問(wèn)題的理論框架，但對(duì)解釋板塊碰撞后陸內(nèi)演化階段的成礦作用，尤其是成礦作用的動(dòng)力來(lái)源、不同類型礦床在成因機(jī)制上的關(guān)聯(lián)性等問(wèn)題則尚無(wú)現(xiàn)成答案。在這種背景下，大陸動(dòng)力學(xué)與成礦關(guān)系的研究也就成了當(dāng)今地學(xué)和成礦學(xué)研究的前沿，引起了國(guó)際上的極大關(guān)注。為此，澳大利亞于1993年成立了地球動(dòng)力學(xué)研究中心，實(shí)施了地球動(dòng)力學(xué)與成礦作用研究計(jì)劃；歐盟科學(xué)基金會(huì)1998~ 2003年設(shè)立了由14個(gè)國(guó)家參與的地球動(dòng)力學(xué)與礦床演化重大項(xiàng)目；國(guó)際礦床學(xué)界開(kāi)展了巖石圈過(guò)程與巨量金屬堆積的對(duì)比研究：美國(guó)地魘調(diào)查局則把地殼結(jié)構(gòu)與成礦的關(guān)系列為重大研究計(jì)劃予以重點(diǎn)支持。這些研究計(jì)劃或項(xiàng)目的設(shè)立，大都旨在理解大陸演化的動(dòng)力學(xué)及其與成礦元素巨量富集形成礦床的關(guān)系，從而為新一輪礦產(chǎn)資源勘查和評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ)�？v觀大陸動(dòng)力學(xué)與成礦關(guān)系的相關(guān)研究，可以發(fā)現(xiàn)以下主要發(fā)展趨勢(shì)：
1) 在成礦機(jī)制上，將成礦作用研究與殼幔相互作用研究密切結(jié)合 
地球各圈層相互作用尤其是殼幔相互作用，是大陸動(dòng)力學(xué)研究的核心之一。研究表明，地殼與地幔之間存在強(qiáng)烈而多樣的物質(zhì)和能量交換形式，而且這種交換是雙向的，即不僅有地幔部分熔融物質(zhì)通過(guò)底侵作用和地幔柱活動(dòng)等方式加入地殼，而且地殼物質(zhì)可以在匯聚板塊邊緣通過(guò)俯沖作用，以及在巖石圈增厚區(qū)域通過(guò)拆沉作用返回地幔，結(jié)果引起大陸增生和地幔的不均一性。上述各種形式的殼幔相互作用，導(dǎo)致不同圈層的物質(zhì)和能量發(fā)生跨圈層的遷移和再分配，從而從宏觀上控制了一個(gè)大區(qū)域優(yōu)勢(shì)礦種和礦床類型的形成與分布。 
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)殼幔相互作用與成礦的關(guān)系進(jìn)行了有益的探討，發(fā)現(xiàn)殼幔相互作用在許多大型一超大型礦床和礦集區(qū)的形成中具有重要意義，認(rèn)為殼幔相互作用是誘發(fā)成礦系統(tǒng)中各種地質(zhì)作用的主要原因之一，是決定成礦系統(tǒng)物質(zhì)組成、時(shí)空結(jié)杓和各類礦床有序組合的重要因素。
A 洋殼俯沖過(guò)程的殼幔相互作用與成礦
大陸邊緣板塊俯沖帶或碰撞造山帶是殼幔相互作用最復(fù)雜的地區(qū)之一。俯沖帶復(fù)雜的、豐富多彩的殼幔相互作用產(chǎn)生了多種巖漿巖和不同的巖漿巖組合，也帶來(lái)了豐富的成礦物質(zhì)并形成了眾多大型一超大型礦床。Sillitoe (1972)首先提出斑巖銅礦形成于板塊俯沖帶的大陸邊緣，Mitchell( 1973)提出大洋板塊俯沖的角度對(duì)斑巖銅礦的形成及其物質(zhì)組成具有明顯的制約。更多的研究進(jìn)一步表明，大洋板塊以正常速度和中等角度俯沖時(shí)，由板片脫水誘導(dǎo)上覆地幔楔部分熔融而形成的鈣堿性巖漿系統(tǒng)，只能產(chǎn)生小規(guī)模的斑巖銅礦化和淺成低溫?zé)嵋航鸬V化( Sillitoe，1988)；大洋板塊以低角度斜向快速俯沖時(shí)，將導(dǎo)致俯沖洋殼板片部分熔融形成埃達(dá)克質(zhì)熔體，這些熔體在相對(duì)封閉的系統(tǒng)中演化可發(fā)育成規(guī)模巨大的斑巖銅礦成礦系統(tǒng)( Oyarzun et a1，2001)；而大洋板塊在俯沖過(guò)程中一旦被撕裂或斷離，軟流圈物質(zhì)將直接進(jìn)入上覆楔形區(qū)，導(dǎo)致地幔（含洋殼）和下地殼物質(zhì)同熔成花崗質(zhì)巖漿，然后上侵到地殼淺層形成巖漿巖及其有關(guān)的斑巖銅礦和淺成低溫?zé)嵋恒~金礦床，甚至在剪切帶中形成中溫石英脈型金礦床。 
B 巖石圈拆沉和幔源巖漿底侵過(guò)程的殼幔相互作用與成礦 
幔源巖漿底侵作用是指高溫(1200~1300℃)幔源玄武質(zhì)巖漿侵位于地殼底部，并使局部上覆地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融而產(chǎn)生花崗質(zhì)巖漿的地質(zhì)作用（章邦桐等，2005）。有人認(rèn)為，幔源宕漿底侵作用是除板塊作用引起的大陸島弧側(cè)向增生以外的另外一種重要的陸殼生長(zhǎng)方式——陸殼從下部生長(zhǎng)，使陸殼加厚，引起陸殼的垂向增生( Rudinck，1990)。拆沉作用與底侵作用相反，指的是大陸下地殼或巖石圈上地幔的物質(zhì)在一定條件下“下沉”從而通常使巖石圈減薄的過(guò)程。底侵作用引起陸殼不斷加厚會(huì)導(dǎo)致拆沉作用的發(fā)生，而拆沉作用引起巖石圈減薄會(huì)導(dǎo)致軟流圈上涌（路鳳香等，2006），軟流圈上涌造成減壓熔融又會(huì)導(dǎo)致底侵作用的發(fā)生。因此，底侵和拆沉作用具有一定的相互聯(lián)系，它們一起構(gòu)成了殼幔的物質(zhì)循環(huán)，導(dǎo)致了殼幔的物質(zhì)能量交換和結(jié)構(gòu)特征的變化。 
已有一些研究表明，底侵和拆沉作用作為殼幔相互作用的重要方式和大陸動(dòng)力學(xué)演化的主要?jiǎng)恿χ�一，�?duì)誘發(fā)成礦作用可能起到了重要作用。Sazonov等(2001)對(duì)俄羅斯烏拉爾山脈大量脈型金礦床時(shí)空分布特征及其與巖石圈演化的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)這些金礦床主要形成于二疊紀(jì)一三疊紀(jì)早期的伸展背景，晚于造山期，它們的形成可能與造山帶下部大范圍的巖石圈拆沉、軟流圈上涌、玄武質(zhì)巖漿底侵而派生的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)有關(guān)。我國(guó)華北克拉通周緣的膠東金礦區(qū)( Chen et a1，1999)、東評(píng)金礦區(qū)( Miao et al，2002)以及長(zhǎng)江中下游的銅陵礦集區(qū)(Du et al，2004)和沙溪礦集區(qū)（王強(qiáng)等，2001）的成礦時(shí)代約為120~140Ma，被分別認(rèn)為是幔源巖漿底侵產(chǎn)生的花崗巖漿活動(dòng)控制了這些礦床的形成。而中國(guó)東部晚中生代的巖石圈拆沉、減薄則可能控制了底侵作用以及相應(yīng)的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)和成礦作用的發(fā)生（吳福元等，2003； Gao et a1，2004：毛景文等，2005a）。
C地幔柱活動(dòng)過(guò)程的殼幔相互作用與成礦 
地幔柱溝通了地核、地幔、地殼各個(gè)圈層之間的物質(zhì)與能量交換，是板內(nèi)構(gòu)造巖漿活動(dòng)及成礦作用的一種重要?jiǎng)恿�學(xué)機(jī)制。地幔柱活動(dòng)作為板內(nèi)演化的一種重要的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制，得到了地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理等眾多證據(jù)的支持。
地幔柱以大規(guī)模幔源巖漿活動(dòng)為突出表現(xiàn)，成礦作用也以幔源巖漿礦床為主，成礦元素主要包括Cu、Ni、PGE、Fe、工i、V、Cr等，可形成具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的巖漿Cu - Ni - PGE硫化物礦床和V-工i磁鐵礦礦床等。這些礦床的形成與殼幔相互作用具有極大的關(guān)系。已有研究表明，來(lái)源于地殼的硫大量進(jìn)入地幔柱巖漿系統(tǒng)是形成Cu-Ni-PGE礦床的重要條件(Naldrett，2004)；地幔熔融程度和幔源巖漿對(duì)地殼物質(zhì)的同化混染程度，可能在一定程度上控制了產(chǎn)Cu-Ni-PGE礦床之巖漿系統(tǒng)中Cu、Ni、PGE的分配，以及V-工i磁鐵礦礦床的形成(Cawthorn，1996)。此外，地幔柱活動(dòng)還可通過(guò)地幔熱流的上升誘發(fā)地殼重熔以及各種地殼淺部的地質(zhì)響應(yīng)，形成熱液礦床。一些研究人員認(rèn)為，像Kidd Creek塊狀硫化物礦床、甚至Olympic Dam礦床等世界級(jí)超大型礦床的形成，可能與地幔柱活動(dòng)的這種熱效應(yīng)有關(guān)(Erns工 and Buchan，2003)。
2) 在成礦時(shí)代上，成礦作用與重大地質(zhì)事件的內(nèi)在關(guān)聯(lián)受到高度重視 
成礦作用需要驅(qū)動(dòng)力。大量研究證明許多大規(guī)模的成礦作用往往與全球或區(qū)