俯沖帶及其成礦作用研究

（成都理工大學(xué) 四川成都610059）

（成都理工大學(xué) 四川成都610059）

俯沖帶是一個龐大的系統(tǒng)，元素和物質(zhì)在此發(fā)生分解、重組等復(fù)雜的反應(yīng)進而形成多種類型的礦床，俯沖帶為成礦作用提供了構(gòu)造、流體、巖漿等條件，具有重要的研究意義。

俯沖帶礦床成礦規(guī)律

俯沖帶是地球元素和物質(zhì)發(fā)反應(yīng)和循環(huán)的重要場所，俯沖作用過程中發(fā)生的物理化學(xué)作用、物質(zhì)和能量循環(huán)、構(gòu)造運動等共同組成了一個龐大的俯沖系統(tǒng)，俯沖系統(tǒng)將俯沖板塊的海底沉積物、洋殼巖石及巖石圈地幔等進行脫水、熔融、變質(zhì)等反應(yīng)，元素進行重新組合分配，形成新的巖漿、流體，由于元素的遷移和聚集，俯沖作用往往伴生的各類礦床，研究俯沖帶有及其重要的意義。

1 俯沖帶形成及分類

1.1 俯沖帶形成機制

俯沖作用是指發(fā)生在匯聚板塊邊緣復(fù)雜的地質(zhì)作用過程，表現(xiàn)為一個巖石圈板塊相對于另一個巖石圈板塊下降潛伏的過程，而另一個板塊相對向上仰沖（張繼等，2015）。俯沖作用的動力機制目前有較多的觀點，主要有地幔對流產(chǎn)生的拖拉作用，洋中脊向兩側(cè)的推擠作用，隨洋脊擴張變重洋殼向兩側(cè)陸殼的拖拉作用和巖石圈負浮力等（哈因V E，1996；萬天豐等，2015）。

1.2 俯沖帶分類

俯沖帶沒有一個統(tǒng)一的分類觀點，目前采用較多的分類方式主要通過構(gòu)造環(huán)境、俯沖角度、俯沖極性等條件進行分類。根據(jù)俯沖作用所處的構(gòu)造環(huán)境，將俯沖作用分為B型和A型。B型俯沖是指密度較大的大洋板塊俯沖于密度較小的大陸板塊之下；A型俯沖是指一個大陸板塊俯沖于另一個大陸板塊之下。根據(jù)俯沖的角度可將俯沖作用分為平坦俯沖和陡俯沖。平坦俯沖指下插于上覆大陸板塊的大洋板塊呈低角度近水平的俯沖（曹明堅等，2011）。平坦俯沖具有形成寬闊的巖漿弧帶，地表出現(xiàn)弧巖漿的靜寂期等特征以區(qū)別于陡俯沖。根據(jù)俯沖極性，可將俯沖作用分為單向俯沖和雙向俯沖，單向俯沖是指下插板塊下沉運動，上覆板塊發(fā)生仰沖或保持原狀態(tài)；雙向俯沖是指上覆板塊與下插板塊同時進行俯沖。此外，還可將俯沖帶分為智利型和馬里亞納型，平板俯沖和弧形板俯沖，熱俯沖和冷俯沖等，在此不作詳述。

2 俯沖帶成礦條件

2.1 物質(zhì)條件

俯沖洋殼或陸殼重熔，提供了大量的幔源和殼源成礦物質(zhì)；俯沖帶的熱流體上升及地殼重熔過程中，地殼和地幔楔也可提供大量的礦質(zhì)。因而在俯沖帶上成礦過程既有殼源物質(zhì)參與，也有幔源物質(zhì)參與，利于形成各種類型的礦床。

2.2 構(gòu)造條件

俯沖成礦作用使弧溝系處于擠壓狀態(tài)，不僅使陸殼板塊產(chǎn)生新的斷裂和古斷裂重新活動，為巖漿和含礦流體的運移創(chuàng)造構(gòu)造條件，而且擠壓環(huán)境有利于花崗巖漿活動，利于形成中酸性巖漿有關(guān)的金屬礦床。

2.3 流體條件

俯沖作用促進了含礦熱水溶液的廣泛活動，形成這些熱液所需的水和鹵素包括消亡的洋殼所含水和區(qū)域變質(zhì)產(chǎn)生的變質(zhì)水以及近地表附近大氣水。這些熱液在上升和側(cè)向移動過程中，還從成分復(fù)雜的溝弧系巖石中進一步獲得各種鹽類、金屬和礦化劑。

2.4 巖漿條件

俯沖帶巖漿的來源有大洋地殼、洋殼沉積物、大陸地殼，地幔楔物質(zhì)。在超臨界條件下，富水流體溶解能力上升，利于很多元素的遷移，攜帶各種元素的巖漿流體在上升過程中元素不斷富集。

3 俯沖成礦典型礦床

俯沖帶良好的構(gòu)造、流體、巖漿等條件利于形成各類礦床，如火山沉積巖類Zn-Cu礦床、銅鋅黃鐵礦型或別子型礦床、黑礦型礦床或多金屬型（Cu、Pb、Zn）礦床、含銅黃鐵礦型礦床、噴氣-沉積型塊狀硫化物礦床等（張繼等，2015）。近年來有關(guān)俯沖成礦的研究集中在斑巖型礦床的研究，下面對俯沖有關(guān)的斑巖型礦床進行介紹。

3.1 巖漿起源

與Cu礦化有關(guān)的斑巖主要為中酸性的鈣堿性巖漿，絕大多數(shù)的鈣堿性巖漿都是俯沖板片釋放流體交代楔形地幔部分熔融的產(chǎn)物，地殼下部巖漿經(jīng)歷熔融、同化、存儲、均一后形成這些中酸性巖漿。

3.2 金屬富集及巖漿侵位

大洋板片的脫水導(dǎo)致大量水加入，使得楔形地幔熔融產(chǎn)生的巖漿常具有較高的氧逸度，在此條件下，S主要以硫酸鹽的形式溶解于巖漿之中，導(dǎo)致鈣堿性的弧巖漿含有較高的親銅元素的。楔形地幔部分熔融產(chǎn)生的玄武質(zhì)巖不斷演化，演化過程中密度不斷降低，當密度低于下地殼物質(zhì)，則會在浮力作用下穿過地殼而上侵。

3.3 流體出溶及金屬分配

巖漿上升至上地殼結(jié)晶基底后常堆積形成巖漿房并不斷擴展。淺成侵位的長英質(zhì)巖株或巖枝因上覆壓力減小而達到流體飽和，深部的安山質(zhì)-英安質(zhì)巖漿房也會因為這些巖株或巖枝上侵加速冷凝結(jié)晶，兩者都會導(dǎo)致巖漿流體的出溶。大量的流體出溶并盡可能小范圍的圍巖中流動、反應(yīng)導(dǎo)致礦化增強。流體的鹽度隨壓力的增加而增大，而Cu的溶解度又隨著流體鹽度的增加而顯著增大，故較高的壓力條件下Cu向流體中富集。隨上升減壓，超臨界流體常發(fā)生相分離，形成高鹽度富液相及低鹽度富氣相流體。相分離后形成的高鹽度液相是金屬Cu、Mo等搬運的主要載體當流體，而當流體中富S時，Cu、Au等金屬明顯向低密度氣相中富集（楊志明等，2009）。

3.4 熱液蝕變及礦化

依據(jù)礦物組合，?？蓪邘r銅礦床蝕變(硅酸鹽礦物蝕變)分為4種主要類型，即鉀硅酸鹽化、絹英巖化、泥化及青磐巖化。斑巖中的礦化既可產(chǎn)于斑巖體之中，也可產(chǎn)于圍巖之中，深成礦化與熱液蝕變密切相關(guān)。隨礦物質(zhì)溶解度降低及SO2發(fā)生水解導(dǎo)致H2S活動性增強，金屬發(fā)生沉淀，而溫度、壓力、鹽度、pH值、氧逸度等多種因素的改變也是溶解度并發(fā)生礦化的重要影響因素。

4 結(jié)語

匯聚板塊的熱液礦床是最重要的金屬礦床，俯沖帶作為匯聚板塊邊緣最為重要的組成部分，其良好的成礦條件是全球礦床學(xué)研究的熱點，目前已經(jīng)建立了眾多的成礦模式，但許多重要的科學(xué)問題尚未解決，需要進一步的研究和總結(jié)。

[1]張 繼，李海平等.俯沖帶研究進展與問題 [J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2015，38(1): 18-34.

[2]哈因V E等.大地構(gòu)造學(xué)和地球動力學(xué)現(xiàn)代問題——從板塊構(gòu)造學(xué)到全球動力學(xué)[J].長春地質(zhì)學(xué)院院報,1996,26(4):361-367.

俯沖帶及其成礦作用研究

■施碩 夏濤

P61[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-333-1

施碩（1988～），男，地質(zhì)學(xué)在讀碩士，研究生，研究方向為礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。