俯沖帶及其成礦作用研究

（成都理工大學 四川成都610059）

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

俯沖帶礦床成礦規律

俯沖帶是地球元素和物質發反應和循環的重要場所，俯沖作用過程中發生的物理化學作用、物質和能量循環、構造運動等共同組成了一個龐大的俯沖系統，俯沖系統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、變質等反應，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

俯沖作用是指發生在匯聚板塊邊緣復雜的地質作用過程，表現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，主要有地幔對流產生的拖拉作用，洋中脊向兩側的推擠作用，隨洋脊擴張變重洋殼向兩側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

俯沖帶沒有一個統一的分類觀點，目前采用較多的分類方式主要通過構造環境、俯沖角度、俯沖極性等條件進行分類。根據俯沖作用所處的構造環境，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，地表出現弧巖漿的靜寂期等特征以區別于陡俯沖。根據俯沖極性，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，上覆板塊發生仰沖或保持原狀態；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；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。因而在俯沖帶上成礦過程既有殼源物質參與，也有幔源物質參與，利于形成各種類型的礦床。

2.2 構造條件

俯沖成礦作用使弧溝系處于擠壓狀態，不僅使陸殼板塊產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造構造條件，而且擠壓環境有利于花崗巖漿活動，利于形成中酸性巖漿有關的金屬礦床。

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域變質產生的變質水以及近地表附近大氣水。這些熱液在上升和側向移動過程中，還從成分復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。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，下面對俯沖有關的斑巖型礦床進行介紹。

3.1 巖漿起源

與Cu礦化有關的斑巖主要為中酸性的鈣堿性巖漿，絕大多數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物，地殼下部巖漿經歷熔融、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

大洋板片的脫水導致大量水加入，使得楔形地幔熔融產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生的玄武質巖不斷演化，演化過程中密度不斷降低，當密度低于下地殼物質，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-英安質巖漿房也會因為這些巖株或巖枝上侵加速冷凝結晶，兩者都會導致巖漿流體的出溶。大量的流體出溶并盡可能小范圍的圍巖中流動、反應導致礦化增強。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

依據礦物組合，常可將斑巖銅礦床蝕變(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于斑巖體之中，也可產于圍巖之中，深成礦化與熱液蝕變密切相關。隨礦物質溶解度降低及SO2發生水解導致H2S活動性增強，金屬發生沉淀，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生礦化的重要影響因素。

4 結語

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研究的熱點，目前已經建立了眾多的成礦模式，但許多重要的科學問題尚未解決，需要進一步的研究和總結。

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

[2]哈因V E等.大地構造學和地球動力學現代問題——從板塊構造學到全球動力學[J].長春地質學院院報,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，地質學在讀碩士，研究生，研究方向為礦物學、巖石學、礦床學。