国家自然基金标书-华夏地块中生代陆壳再造与巨量金属成矿.DocVIP

项目名称： 华夏地块中生代陆壳再造与巨量金属成矿 首席科学家： 蒋少涌 南京大学 起止年限： 2012.1-2016.8 依托部门： 教育部 一、关键科学问题及研究内容 华夏地块地处世界上三条大型大陆增生造山-成矿带之一的环太平洋成矿带，为什么它并不发育在太平洋东岸的安第斯与科迪勒拉那样的大陆边缘型大型超大型岩浆-热液矿床，也不发育在太平洋西岸日本、菲律宾、印尼、巴布亚新几内亚等地那样的大型超大型岛弧型岩浆-热液矿床？ 近年来的研究表明，华夏地块金属元素大规模成矿主要发生在中生代陆内岩石圈伸展的构造环境下。为什么陆内岩石圈伸展的构造环境对成矿有利？为什么同为伸展环境的华北地块东部的成矿，无论在成矿的金属种类上还是成矿规模及矿床密度上均与华夏地块有很大的不同？ 华夏地块中生代构造转换过程中，特别是由特提斯构造域向太平洋构造域构造转换中，岩浆-构造-深部过程对花岗岩形成及成矿的制约关系还亟待深化。华夏地块在中生代遭受了史上最强烈的陆壳改造作用，发生了大规模的成岩成矿事件,如此大规模成矿的物质和能量究竟来自哪里？对华夏地块巨量内生金属矿产的形成与大陆地壳演化过程的关系还缺乏清晰的地球动力学框架。对华夏地块不同区带以及同一区带不同时空的成矿作用差异性与成矿规律还缺乏系统的理论认识。等等。 为了进一步研究和解答这些富有争议性的重大问题，本着有限目标、重点突出的原则，我们提出本项目以华夏地块内“南岭成矿带”和“武夷成矿带”为重点研究区，选取若干重要矿集区及典型有色稀有多金属矿床，以不同类型花岗岩成因及成矿专属性为主线，围绕“陆壳再造过程中的构造-岩浆活动与巨量金属成矿机理”这一关键科学问题开展研究工作，主要研究内容有： 1. 华夏地块陆壳再造过程、花岗岩时空演化、壳幔相互作用、大花岗岩省形成的驱动机制 本项目将以野外地质为基础，利用岩石学、构造地质学、地球化学、沉积学和同位素年代学等手段，对华夏地块的武夷山、南岭和云开等地区的前中生代陆壳岩石开展系统的研究，了解不同地区地壳的物质组成（包括成矿元素），揭示基底岩石中成矿元素的丰度和分布规律，探究不同地区地壳的形成和演化过程（岩浆活动、沉积作用、变质作用）及其与全球超大陆演化的关系，揭示加里东期构造岩浆活动的性质和对基底岩石的改造。 岩浆活动时代是研究华南大陆再造时间的关键之一，高精度的花岗岩年代学研究将是本项目的一项重要工作。在对区内花岗岩已有年龄全面甄别、清理基础上，运用高精度锆石U-Pb定年技术，对典型岩体的年龄进行补测，构建区内中生代花岗岩的精细年龄谱，着重揭示花岗岩的年龄在空间上的演变趋势，阐明花岗岩的分布与主要构造动力体系的关系，同时查明不同类型的花岗岩(如“改造型”和“同熔型”)在成岩时代上是否有显著系统差别。不同类型花岗岩形成时差的制约因素是什么？ 在前期花岗岩和成矿作用研究的基础上，本项目拟重点采用单矿物微区原位元素和同位素地球化学分析技术(如应用交叉于矿物学、岩石学、地质年代学、元素-同位素地球化学的—“锆石学”新方法)，结合传统的矿物学、岩石学、矿床学和构造地质学方法，更加深入和细致地认识华夏地块中生代大面积花岗岩的时空分布格局、成岩物质来源、形成条件和岩浆演化过程，研究幔源物质加入的机制和方式，壳-幔混合与陆壳增生的动力学过程，岩浆运移和定位的控制因素，探究华夏陆块古特提斯构造域向环太平洋构造域的转换及与之有关的岩石圈增厚-减薄、深部壳-幔作用和大陆再造等动力学过程。 2. 陆壳再造过程中元素的迁移富集机理、成矿专属性与典型矿床成矿作用 本项目拟立足元素的地球化学性质，采用原位微区分析、高温高压实验等技术，系统研究华夏地块不同类型花岗岩的成矿专属性以及元素在相关地质过程中的性质与迁移富集规律。氟、氯、硫、磷、二氧化碳等地质溶剂对于岩浆演化和成矿金属迁移富集起着重要的作用，本项目拟根据上述地质溶剂的基本地球化学性质和主要载体，研究华夏地块主要成矿地质溶剂的分布规律和来源，进而通过天然样品流体包裹体和水热高温高压实验，研究其对岩浆演化的影响程度，探讨其影响机理，同时关注其在岩浆，特别是高演化花岗岩不同演化阶段的性质。 钨、锡、铌、钽、稀土等元素在岩浆演化不同阶段的性质有很大的差异。本项目拟通过选取分带明显的成矿花岗岩，运用微区原位分析技术，系统研究岩浆不同演化阶段各种矿物及其流体包裹体的组成，结合高温高压实验，测定关键成矿元素在矿物与熔体、流体间的分配系数，揭示成矿元素的来源和在岩浆演化不同阶段的地球化学行为，总结成矿规律，建立找矿标志。 成矿元素在热液中与不同地质溶剂形成络合物的温压条件和稳定性是解析成矿元素运移、富集机理的一个关键。本项目拟采用高温高压实验与天然样品相结合的方法，研究锡等成矿元素与不同地质溶剂（如氟、氯、硫、磷和二氧化碳等）发生络合作用的基本性