OGR：青藏高原冈底斯成矿带中新世斑岩型铜多金属矿床的地壳电导率足迹

文摘 2024-05-31 18:39 北京

青藏高原是近代大陆碰撞的典型地区，也是地球圈层物质循环最活跃、矿产资源最丰富的地区。因其包含的矿种丰富且具有较大的找矿前景，成为了我国重要的矿产资源基地。高原内，位于拉萨地块南侧的碰撞型斑岩铜多金属成矿带，则是典型的伴随着正向碰撞带后碰撞岩浆活动而发育于碰撞后地壳伸展环境下的形成于碰撞造山环境下的斑岩铜矿带。此次研究选取覆盖于拉萨地块内碰撞型斑岩铜多金属成矿带（东经81°E~93°E和北纬29°N~30°N）为研究区（图1），探讨了研究区内电阻率空间分布规律和矿床分布特征之间关系，为碰撞型斑岩铜多金属矿床深部成矿机制提供了约束，相关研究成果近期由中国地质大学（北京）电法组金胜教授团队内盛跃博士等发表于《Ore Geology Reviews》

图1 研究区大地电磁测深（MT）点位分布图

（a）研究区MT点位图。黑色测点为大地电磁（MT）测点。（b）青藏高原及其邻区地质简图。红色矩形框为研究区位置。（c）研究区Moho面深度分布图（修改自Li et al., 2013）；TH：特提斯-喜马拉雅地块，LS：拉萨地块，SL：南拉萨地块，CL：中拉萨地块，NL：北拉萨地块，QT：羌塘地块， SPGZ：松潘-甘孜地块；QD：柴达木地块；IYS：（印度-）雅鲁藏布缝合带，LMF：洛巴堆-米拉山断裂，SNMZ：狮泉河-永珠-纳木错蛇绿岩带，BNS：班公湖-怒江缝合带，LSS：龙木错-双湖缝合带，JRS：金沙江-缝合带，AMS：阿尼玛卿缝合带；XDR：申扎-定结裂谷，GCR：格仁错断裂，YGR：亚东-谷露裂谷，BCT：崩错断裂，RCR：日多-错那裂谷。图中矿点位置来自于唐菊兴等. (2012)和Hou et al. (2015)。

此次研究共包括311个宽频大地电磁测深（BBMT）测点（图1），同时利用国际上经典的ModEM三维反演代码（Egbert and Kelbert, 2012; Kelbert et al., 2014），构建了可靠的地壳尺度电性结构。壳内电阻率的空间分布规律表明，研究区中-下地壳内分布着大规模高导区域，碰撞型斑岩铜多金属矿床的地表位置与这些大规模高导区域有着较好的对应关系（图2）。

图2 中新世斑岩铜多金属矿带大地电磁数据三维反演不同深度电阻率水平切片图

（a）5km；（b）10km；（c）20km；（d）30km；（e）40km；（f）50km；（g）60km；（h）70km

由于大地电磁数据对某一导电层的电导有更好的约束，所以根据研究区内平均地壳厚度和高导区域顶界面深度，研究估算了中-下地壳（深度25-70km）的纵向电导，并获得不同区域中-下地壳的体电导率分布。结果表明，研究内主要分布着4个纵向电导大于10000S的区域（A1-A4）和5个纵向电导大于5000S的区域（B1-B5），而碰撞型斑岩铜多金属矿床则主要分布于高导区域A1-A3内（图3）。

图3 研究区中-下地壳深度25-70km总纵向电导和体电导率分布图

以研究区中-下地壳体电导率分布特征为基础，结合岩石物理实验标定的不同熔体/流体的电导率和温度、压强、含水量等参数之间的经验关系，基于两相阿尔奇定律和HS上边界模型，研究分别在假设高导区域由硅酸盐熔体、含碱流体和含二氧化碳（≥10 wt%）熔体三种情况下，估算了中-下地壳高导区域内的熔体和流体的体积分数（图4）。

图4 高导区域体电导率和熔/流体体积分数关系图

（a）假设液相为纯硅酸盐熔体时，熔体含水量取值为5 wt%-8 wt%;（b）假设液相为含NaCl流体时，溶质NaCl的含量取值为0.3 wt%-5 wt%；（c）设液相为含KCl流体时，溶质NaCl的含量取值为0.3 wt%-5 wt%;（d）假设液相为含二氧化碳含水熔体时。上述计算结果均在平均温度为950°C和平均压强为1.33GPa的温压条件下获得。

通过与其他地球物理数据和地球化学数据空间耦合关系的讨论，研究认为高导区域A1-A4可能由于富水富碱富挥发份的部分熔融系统所致，而高导区域B1-B5为含水(含挥发份)部分熔融。研究认为，在特定的地球化学条件下（铪、钕和氧同位素异常；新生下地壳），大型和超大型斑岩铜矿床空间上与贯穿中-下地壳的高导区域相对应，且高导区域具有高的纵向电导（>10,000 S）。前者可能暗示了由于幔源熔体导致的新生下地壳部分熔融，从而产生岩浆-热液流体向上运移的过程；后者则代表了富水富碱富挥发份岩浆热液流体对金属离子运移和富集能力（即有助于金属的超常富集）有影响。研究结果最终揭示了一个由下地壳深熔岩浆源区、中地壳大型深部岩浆房、以及上地壳深部岩浆沿复杂断裂体系侵位形成的不同深度的多期岩浆房构成的青藏高原碰撞型斑岩铜多金属矿床深部成矿动力学模型（图5）。

图5 基于电性结构的碰撞型斑岩铜多金属矿床深部成矿动力学模型

感谢中国地质大学（北京）电法组的全体师生。感谢侯增谦院士在文章撰写中给予的宝贵意见。本研究由国家重点研发计划（2022YFF0800901, 2018YFC0604104）、国家自然科学基金（42304087），第二次青藏高原科学考察计划（2019QZKK0701）和国家留学基金委（202006400054）共同资助。

原文信息如下：

Sheng, Y., Jin, S., Comeau, M.J., Hou, Z., Yin, Y., Zhang, L., Wei, W., Ye, G., 2024. Crustal conductivity footprint of the Miocene porphyry copper polymetallic deposits in the Gangdese metallogenic belt, Tibetan Plateau. Ore Geology Reviews 168, 106033.

https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2024.106033.

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