克拉通破坏的岩浆与成矿效应: 以小秦岭-熊耳山成矿带为例

围绕华北克拉通破坏的化学与物理过程总体目标，综合应用现代地质学、岩浆岩岩石学、矿床学和地球化学的理论与方法，以华北克拉通南缘、太行山重力梯度带以西的小秦岭-熊耳山地区中生代侵入岩类和多金属矿床为主要对象，深入研究侵入岩的形成时代、侵位序次、岩石学、地球化学和同位素组成特征，分析岩浆源区、起因、性质和演化，弄清巨量岩浆活动与构造体制转换的关系。查明主要多金属矿床的成矿时代、成矿物质和成矿流体来源，理清不同矿床类型之间及岩浆活动与成矿作用之间的关系，阐明岩石圈减薄的浅部地质作用响应和具体物质记录，深化对华北克拉通岩石圈破坏和壳-幔相互作用及其岩浆和成矿效应的理解。通过小秦岭-熊耳山地区与华北克拉通东部及邻区各典型岩浆-成矿区的对比研究，还可以为讨论华北克拉通破坏的时空分布、岩石圈减薄机制和驱动力来源提供新思路和科学数据。

系统和精确厘定了小秦岭和熊耳山地区金矿床的成矿年龄，全面构建了华北克拉通南缘金矿床大规模成矿作用的年代学框架、演化历史和时空分布规律。研究结果表明，小秦岭和熊耳山地区绝多数金矿床形成于135-120 Ma，成矿时代与华北克拉通破坏的峰期时间吻合，证明华北克拉通破坏是小秦岭和熊耳山地区大规模成矿作用的深部地球动力学背景。结合项目组对华北东部边缘胶东地区金矿床的研究发现，华北克拉通不同矿集区金矿床成矿作用的起始时间、持续期间和成矿强度存在系统差异，这种差异反映华北克拉通破坏具有时间和空间不均一性。通过含金黄铁矿及有关脉石矿物的稀有气体同位素、稳定同位素、放射性同位素和流体包裹体分析限定了成矿流体和成矿物质的来源，提出了新的脉状金矿床成矿模式，认为在克拉通破坏和岩石圈整体伸展条件下，由幔源和壳源岩浆发生脱挥发分作用形成的热液是金矿成矿流体的重要组成部分，而中上地壳层次的脆性伸展构造网络则为成矿流体的运移和矿脉的沉淀提供了良好的通道和空间。同时在小秦岭和熊耳山地区识别出若干形成于晚三叠世的造山型金矿，其成因与华北和扬子克拉通陆陆碰撞造山过程中构造体制的转换有关，据此提出华北南缘存在早中生代和晚中生代两次独立的成矿作用，分别对应于碰撞造山和克拉通破坏两个构造体制。.对熊耳山及邻区的南泥湖、下峪和付店矿田内典型的脉状（银）-铅-锌矿床进行了系统的矿物学、硫化物微量元素地球化学、流体包裹体、稳定同位素和放射性同位素、成矿时代和矿床成因的研究。发现南泥湖和付店矿田内的斑岩型钼矿床与外围的脉状银铅锌矿床属于同一成矿系列，均与岩浆活动有关，而下峪矿田内的银铅锌矿脉为主要变质-热液成因，属于典型的地壳伸展型银铅锌矿床，与岩浆活动没有直接关系。但所有这些脉状（银）-铅-锌矿床的成矿都与华北克拉通的岩石圈减薄有关。.通过系统研究蓝田、牧户关和蟒岭岩体等大花岗岩基的野外地质关系、岩相学特征、矿物学特征、锆石和榍石U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成，证明华北克拉通南缘自晚侏罗世开始存在强烈的壳幔相互作用，幔源铁镁质岩浆直接参与了华北克拉通南缘大量中酸性侵入岩的形成，预示着华北南缘大规模岩石圈伸展和克拉通破坏的开始。大量幔源铁镁质岩浆底侵在下地壳底部，为地壳大规模熔融和多数金矿床和部分银-铅-锌矿床的成矿作用提供了充足的热能、成矿流体和成矿物质。