緒論 
我國經(jīng)濟的高速發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求與日俱增，但是我國礦產(chǎn)資源的供給形勢十分嚴峻，F(xiàn)e、Cu、Al等主要礦產(chǎn)非常緊缺，對外依存度高達50%以上。礦產(chǎn)資源短缺不僅已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的大瓶頸，而且嚴重影響到國家安全和社會穩(wěn)定。面對嚴峻的礦產(chǎn)資源形勢，國務(wù)院于2006年頒布了《關(guān)于加強地質(zhì)工作的決定》，強調(diào)要“積極開展重大地質(zhì)問題科技攻關(guān)，突出重點礦種和重點成礦區(qū)帶的地質(zhì)問題研究，大力推進成礦理論、找礦方法和勘查開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的白主創(chuàng)新”。因此，通過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)資源基地提供堅實依據(jù)，是我國地學(xué)工作者一項迫在眉睫的重大任務(wù)�；�于這種形勢，我們于2007~ 2011年實施了名為“華南陸塊陸內(nèi)成礦作用：背景與過程”的國家973項目。 
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)大陸動力學(xué)過程誘導(dǎo)的成礦作用，包括地幔柱活動、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。相對于大陸板塊邊緣的成礦作用，對陸內(nèi)成礦作用發(fā)生機制的認識還較模糊。本書主要是對這一階段研究成果的總結(jié)和提升。在論述我們?nèi)〉玫闹饕�進展前，先固顧一下當(dāng)時我們?yōu)槭裁匆�做這樣一件事情以及當(dāng)時該方向的研究現(xiàn)狀。 
第一節(jié) 為什么要開展華南陸塊陸內(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，由揚子地塊和華夏地塊在新元古代時期碰撞拼貼而形成，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的世界級多金屬成礦省，其中探明的鎢、錫、銻、鉍儲量居世界第一，銅、鈾、釩、鈦、汞以及鈮、鉭等稀有金屬儲量居全國第一，鉛、鋅、金、銀、鉑族元素等礦種的儲量也名列全國前茅。全球的找礦實踐一再證明，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)）遠小于國外礦業(yè)大國，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經(jīng)濟發(fā)達區(qū)，資源利用價值遠高于相對落后的西部地區(qū)。因此，華南陸塊的找礦勘查工作一直受到國家的高度重視�；�于華南陸塊礦產(chǎn)資源找礦勘查工作實際，該區(qū)進一步找礦主要應(yīng)表現(xiàn)為兩個層次：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)大陸動力學(xué)過程的影響，大陸板塊內(nèi)部發(fā)生了強烈的殼幔相互作用，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的產(chǎn)物，面積約50萬kfri2，其成礦作用的多樣性在全球的大火成巖省中獨一無二；②華南陸塊的東部發(fā)育東西寬約lOOOkm、面積約100萬kfri2的大花崗巖省，它們主要是中生代陸內(nèi)強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；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。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)立項時成礦作用的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 
1 大陸動力學(xué)與成礦關(guān)系的研究成為新的研究熱點 
20世紀70年代以來，主要基于對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)的一場革命，導(dǎo)致洋殼以及洋一陸相互作用的動力學(xué)研究取得了長足進展。但由于板塊構(gòu)造學(xué)說強調(diào)水平運動忽視了垂直運動，強調(diào)地幔對流忽視了地球不同層圈之間的相互作用，強調(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)的問題時，也與以前其他地學(xué)假說一樣顯得無能為力。所以，探索大陸內(nèi)部非威爾遜板塊構(gòu)造旋回的地質(zhì)作用特征和成因機制，使地球科學(xué)更好地為人類社會的發(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)和機遇（肖慶輝，1996；李錦軼和肖序常，1998；丁國瑜，1999：劉寶琚和李廷棟，2001；張國偉等，2002；滕吉文，2002）。為此，美國制訂了白1990年起歷時30年的“大陸動力學(xué)計劃”，試圖解決板塊構(gòu)造在大陸的局限性，以進一步補充、完善和發(fā)展板塊構(gòu)造學(xué)說，建立大陸動力學(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，促進了對板塊邊緣成礦體系和成礦機制認識的深刻變革�；�于威爾遜板塊構(gòu)造演化旋回，20世紀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)雜性和特殊性問題時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程中成礦問題的理論框架，但對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力來源、不同類型礦床在成因機制上的關(guān)聯(lián)性等問題則尚無現(xiàn)成答案。在這種背景下，大陸動力學(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，引起了國際上的極大關(guān)注。為此，澳大利亞于1993年成立了地球動力學(xué)研究中心，實施了地球動力學(xué)與成礦作用研究計劃；歐盟科學(xué)基金會1998~ 2003年設(shè)立了由14個國家參與的地球動力學(xué)與礦床演化重大項目；國際礦床學(xué)界開展了巖石圈過程與巨量金屬堆積的對比研究：美國地魘調(diào)查局則把地殼結(jié)構(gòu)與成礦的關(guān)系列為重大研究計劃予以重點支持。這些研究計劃或項目的設(shè)立，大都旨在理解大陸演化的動力學(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)資源勘查和評價提供理論基礎(chǔ)�？v觀大陸動力學(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：
1) 在成礦機制上，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，是大陸動力學(xué)研究的核心之一。研究表明，地殼與地幔之間存在強烈而多樣的物質(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)通過底侵作用和地幔柱活動等方式加入地殼，而且地殼物質(zhì)可以在匯聚板塊邊緣通過俯沖作用，以及在巖石圈增厚區(qū)域通過拆沉作用返回地幔，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大區(qū)域優(yōu)勢礦種和礦床類型的形成與分布。 
國內(nèi)外學(xué)者對殼幔相互作用與成礦的關(guān)系進行了有益的探討，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、時空結(jié)杓和各類礦床有序組合的重要因素。
A 洋殼俯沖過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。更多的研究進一步表明，大洋板塊以正常速度和中等角度俯沖時，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，將導(dǎo)致俯沖洋殼板片部分熔融形成埃達克質(zhì)熔體，這些熔體在相對封閉的系統(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程中一旦被撕裂或斷離，軟流圈物質(zhì)將直接進入上覆楔形區(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方式——陸殼從下部生長，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程。底侵作用引起陸殼不斷加厚會導(dǎo)致拆沉作用的發(fā)生，而拆沉作用引起巖石圈減薄會導(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力學(xué)演化的主要動力之一，對誘發(fā)成礦作用可能起到了重要作用。Sazonov等(2001)對俄羅斯烏拉爾山脈大量脈型金礦床時空分布特征及其與巖石圈演化的關(guān)系進行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)這些金礦床主要形成于二疊紀一三疊紀早期的伸展背景，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)巖漿活動有關(guān)。我國華北克拉通周緣的膠東金礦區(qū)( Chen et a1，1999)、東評金礦區(qū)( Miao et al，2002)以及長江中下游的銅陵礦集區(qū)(Du et al，2004)和沙溪礦集區(qū)（王強等，2001）的成礦時代約為120~140Ma，被分別認為是幔源巖漿底侵產(chǎn)生的花崗巖漿活動控制了這些礦床的形成。而中國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地幔柱活動過程的殼幔相互作用與成礦 
地幔柱溝通了地核、地幔、地殼各個圈層之間的物質(zhì)與能量交換，是板內(nèi)構(gòu)造巖漿活動及成礦作用的一種重要動力學(xué)機制。地幔柱活動作為板內(nèi)演化的一種重要的地球動力學(xué)機制，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)濟價值的巖漿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，來源于地殼的硫大量進入地幔柱巖漿系統(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，地幔柱活動還可通過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。一些研究人員認為，像Kidd Creek塊狀硫化物礦床、甚至Olympic Dam礦床等世界級超大型礦床的形成，可能與地幔柱活動的這種熱效應(yīng)有關(guān)(Erns工 and Buchan，2003)。
2) 在成礦時代上，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)