北方东部复合造山成矿系统深部结构与成矿过程

课题名称：复合造山成矿过程与理论模型

所属项目：北方东部复合造山成矿系统深部结构与成矿过程

所属专项：深地资源勘查开采

项目牵头承担单位：中国地质科学院地质研究所

课题承担单位：中国科学院地质与地球物理研究所

课题负责人： 秦克章

执行期限：2017年07月至2021年06月

课题目标：针对三大构造体制复合造山作用与复合成矿这一核心科学问题，通过复合造山成矿的区域地质背景分析、多期岩浆活动-构造变形史厘定、典型复合成矿系统解剖以及中-俄-蒙-朝构造-成矿带对比，探讨三大构造体制复合叠加过程中岩石圈性质、壳-幔作用、小陆块基底属性、地壳成熟度的演变及其与岩浆-流体-成矿的耦合关系，查明多重俯冲背景下铜-金复合造山背景下巨量银铅锌-钨锡钼巨量金属和成矿流体的来源，揭示叠加复合成矿机理与大型－超大型矿床定位机制与保存条件；研究北方造山带东段俯冲增生斑岩铜-金矿与陆壳再造银-铅-锌-钨-锡-钼矿床共存的成矿背景，实现复合造山成矿理论创新。

研究内容：

1.三大构造体制复合造山成矿的区域地质背景对比。以古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋及古太平洋构造域复合造山过程的构造变形、岩浆记录为对象，通过构造解析和‘探针式’岩浆岩建造的岩石地球化学行为示踪等为手段，研究小陆块基底属性及其对显生宙构造格架和金属分区的制约，建立蛇绿岩、变质带时空坐标；综合运用传统地质地球化学方法与原位分析等测试技术，反演特征性岩浆行为表征的壳幔相互作用和地球动力学过程，厘定中晚侏罗世-早白垩世大区域面状火山岩、花岗岩的构造环境及形成机制；建立“岩浆岩建造、地球动力学过程、陆壳生长/再造”三者动态耦合的中国北方大陆地壳演化的精细模型；为认识不同构造体制下岩浆过程制约的成矿物质聚集效应提供科学依据；开展中-蒙-俄-朝构造-成矿带对比研究，鉴别古岛弧的属性、展布及发育时限，回答蒙古泥盆纪Oyu Tolgoi、石炭纪查干苏布尔加、三叠纪Erdenet 三条斑岩铜矿带能否及延入中国一侧？若能延入，走向如何？为斑岩铜矿战略选区提供科学依据。

2.壳幔作用、陆壳成熟度演进与金属省的耦合关系。以洋壳熔融形成CuAu 矿→新生地壳，陆壳改造、持续构造、热作用→高热、高成熟区→SiO2/K2O 增高→新生地壳熔融→高分异花岗岩→Ag-Pb-Zn-Mo →Sn-W→淡色花岗岩+稀有金属、稀土金属矿化为研究思路。按照多期次岩浆作用（火山岩、花岗岩、镁铁-超镁铁岩）复合成矿区→多期多幕次壳幔作用→岩石圈结构与性质的改变→深部岩浆过程→成矿耦合链条，侧重地壳成熟度的表征，三大构造体制复合造山过程中陆壳成熟度的演进及其对金属省的控制，岩浆氧逸度对矿种（金属组合）和矿床规模的控制，结合实验岩石学和分子动力学模拟揭示地幔和地壳熔体与流体及元素行为，示踪多期岩浆活动对成矿元素渐次富集的控制作用，揭示金属组合和金属分区的时空演化与控制因素。研究揭示红旗岭、赤柏松三叠纪Ni-Cu 矿形成的深部过程与机理。

3.三大构造体制复合造山与典型复合成矿系统解剖。拟重点对三矿沟-铜山-争光-裸河、大井-白音诺尔-拜仁达坝、天宝山-小西南岔、翠宏山-西林成矿亚带内典型复合矿床进行解剖，揭示蒙古-鄂霍次克洋对古亚洲洋、古太平洋俯冲增生对前中生代造山带的破坏与改造作用及其成矿效应。通过矿物温压计、脉系、流体包裹体、火山结构、建造分析，厘定相应矿床的隆升剥蚀过程与保存条件。探讨成矿构造与区域构造的关系及对矿床产出的控制作用，进行蚀变-矿化带的复原与重建，比较矿床的剥蚀程度差异，为成矿预测提供依据。

4.浅成低温-斑岩铜金、银铅锌-钨锡钼矿床类型的共生与分离机理。针对两类成矿系统，斑岩-浅成低温铜金、浅成低温Ag-Pb-Zn-斑岩-矽卡岩型Mo-W-Sn-云英岩型Sn-W 成矿系统共生与分离机制，侧重从火山斑岩型、特征矿物（如Cu+，Cu2+）、硫化物成分垂向变化、热液蚀变-脉系-矿化分带体系、流体沸腾、岩浆体系演化角度揭示其共生与分离机理，建立共生标志。拟选取小西南岔Au-Cu、鹿鸣和大黑山斑岩Mo 矿、维拉斯托和大井Sn 多金属矿床进行典型矿床解剖，确定相关岩浆岩的熔融包裹体成分研究和氧逸度，探索初始流体成分和氧逸度对Cu、Au 和Mo、Sn 多金属初始富集、迁移沉淀机制的约束，建立该复合造山体系中Mo 和Sn 多金属矿床规模的判别标志。

5.综合提升各课题成果，开展系列编图，建立复合成矿系统理论模型。集成课题相关三大构造域成矿背景的新数据、资料和研究成果基础上，进行复合成矿背景、机制、效应和成矿模式的综合研究。对各类观测数据和处理结果（模型数据、图件）汇集、建库；编制相关成矿规律图件。厘定主要成矿系统的原始成矿深度；通过锆石/磷灰石(U-Th)/He 热年代学和裂变径迹热年代学研究，揭示矿床的定位与保存。揭示复合造山过程中深部岩浆过程与巨量金属富集规律，构建复合造山成矿理论模型，为矿体深部定位机制与预测提供科学依据。