俯冲带及其成矿作用研究

2016-04-14成都理工大学四川成都610059

地球 2016年10期

（成都理工大学四川成都610059）

俯冲带是一个庞大的系统，元素和物质在此发生分解、重组等复杂的反应进而形成多种类型的矿床，俯冲带为成矿作用提供了构造、流体、岩浆等条件，具有重要的研究意义。

俯冲带矿床成矿规律

俯冲带是地球元素和物质发反应和循环的重要场所，俯冲作用过程中发生的物理化学作用、物质和能量循环、构造运动等共同组成了一个庞大的俯冲系统，俯冲系统将俯冲板块的海底沉积物、洋壳岩石及岩石圈地幔等进行脱水、熔融、变质等反应，元素进行重新组合分配，形成新的岩浆、流体，由于元素的迁移和聚集，俯冲作用往往伴生的各类矿床，研究俯冲带有及其重要的意义。

1 俯冲带形成及分类

1.1 俯冲带形成机制

俯冲作用是指发生在汇聚板块边缘复杂的地质作用过程，表现为一个岩石圈板块相对于另一个岩石圈板块下降潜伏的过程，而另一个板块相对向上仰冲（张继等，2015）。俯冲作用的动力机制目前有较多的观点，主要有地幔对流产生的拖拉作用，洋中脊向两侧的推挤作用，随洋脊扩张变重洋壳向两侧陆壳的拖拉作用和岩石圈负浮力等（哈因V E，1996；万天丰等，2015）。

1.2 俯冲带分类

俯冲带没有一个统一的分类观点，目前采用较多的分类方式主要通过构造环境、俯冲角度、俯冲极性等条件进行分类。根据俯冲作用所处的构造环境，将俯冲作用分为B型和A型。B型俯冲是指密度较大的大洋板块俯冲于密度较小的大陆板块之下；A型俯冲是指一个大陆板块俯冲于另一个大陆板块之下。根据俯冲的角度可将俯冲作用分为平坦俯冲和陡俯冲。平坦俯冲指下插于上覆大陆板块的大洋板块呈低角度近水平的俯冲（曹明坚等，2011）。平坦俯冲具有形成宽阔的岩浆弧带，地表出现弧岩浆的静寂期等特征以区别于陡俯冲。根据俯冲极性，可将俯冲作用分为单向俯冲和双向俯冲，单向俯冲是指下插板块下沉运动，上覆板块发生仰冲或保持原状态；双向俯冲是指上覆板块与下插板块同时进行俯冲。此外，还可将俯冲带分为智利型和马里亚纳型，平板俯冲和弧形板俯冲，热俯冲和冷俯冲等，在此不作详述。

2 俯冲带成矿条件

2.1 物质条件

俯冲洋壳或陆壳重熔，提供了大量的幔源和壳源成矿物质；俯冲带的热流体上升及地壳重熔过程中，地壳和地幔楔也可提供大量的矿质。因而在俯冲带上成矿过程既有壳源物质参与，也有幔源物质参与，利于形成各种类型的矿床。

2.2 构造条件

俯冲成矿作用使弧沟系处于挤压状态，不仅使陆壳板块产生新的断裂和古断裂重新活动，为岩浆和含矿流体的运移创造构造条件，而且挤压环境有利于花岗岩浆活动，利于形成中酸性岩浆有关的金属矿床。

2.3 流体条件

俯冲作用促进了含矿热水溶液的广泛活动，形成这些热液所需的水和卤素包括消亡的洋壳所含水和区域变质产生的变质水以及近地表附近大气水。这些热液在上升和侧向移动过程中，还从成分复杂的沟弧系岩石中进一步获得各种盐类、金属和矿化剂。

2.4 岩浆条件

俯冲带岩浆的来源有大洋地壳、洋壳沉积物、大陆地壳，地幔楔物质。在超临界条件下，富水流体溶解能力上升，利于很多元素的迁移，携带各种元素的岩浆流体在上升过程中元素不断富集。

3 俯冲成矿典型矿床

俯冲带良好的构造、流体、岩浆等条件利于形成各类矿床，如火山沉积岩类Zn-Cu矿床、铜锌黄铁矿型或别子型矿床、黑矿型矿床或多金属型（Cu、Pb、Zn）矿床、含铜黄铁矿型矿床、喷气-沉积型块状硫化物矿床等（张继等，2015）。近年来有关俯冲成矿的研究集中在斑岩型矿床的研究，下面对俯冲有关的斑岩型矿床进行介绍。

3.1 岩浆起源

与Cu矿化有关的斑岩主要为中酸性的钙碱性岩浆，绝大多数的钙碱性岩浆都是俯冲板片释放流体交代楔形地幔部分熔融的产物，地壳下部岩浆经历熔融、同化、存储、均一后形成这些中酸性岩浆。

3.2 金属富集及岩浆侵位

大洋板片的脱水导致大量水加入，使得楔形地幔熔融产生的岩浆常具有较高的氧逸度，在此条件下，S主要以硫酸盐的形式溶解于岩浆之中，导致钙碱性的弧岩浆含有较高的亲铜元素的。楔形地幔部分熔融产生的玄武质岩不断演化，演化过程中密度不断降低，当密度低于下地壳物质，则会在浮力作用下穿过地壳而上侵。

3.3 流体出溶及金属分配

岩浆上升至上地壳结晶基底后常堆积形成岩浆房并不断扩展。浅成侵位的长英质岩株或岩枝因上覆压力减小而达到流体饱和，深部的安山质-英安质岩浆房也会因为这些岩株或岩枝上侵加速冷凝结晶，两者都会导致岩浆流体的出溶。大量的流体出溶并尽可能小范围的围岩中流动、反应导致矿化增强。流体的盐度随压力的增加而增大，而Cu的溶解度又随着流体盐度的增加而显著增大，故较高的压力条件下Cu向流体中富集。随上升减压，超临界流体常发生相分离，形成高盐度富液相及低盐度富气相流体。相分离后形成的高盐度液相是金属Cu、Mo等搬运的主要载体当流体，而当流体中富S时，Cu、Au等金属明显向低密度气相中富集（杨志明等，2009）。

3.4 热液蚀变及矿化

依据矿物组合，常可将斑岩铜矿床蚀变(硅酸盐矿物蚀变)分为4种主要类型，即钾硅酸盐化、绢英岩化、泥化及青磐岩化。斑岩中的矿化既可产于斑岩体之中，也可产于围岩之中，深成矿化与热液蚀变密切相关。随矿物质溶解度降低及SO2发生水解导致H2S活动性增强，金属发生沉淀，而温度、压力、盐度、pH值、氧逸度等多种因素的改变也是溶解度并发生矿化的重要影响因素。