中国东部中-新生代主要控矿因素：亚热幔柱构造

乔 红，真允庆

（1．中国冶金地质总局三局地质勘查院，太原030002；2．中国冶金地质总局三局，太原030002）

中国东部中-新生代主要控矿因素：亚热幔柱构造

乔 红1，真允庆2

（1．中国冶金地质总局三局地质勘查院，太原030002；2．中国冶金地质总局三局，太原030002）

中国东部处于亚洲东部巨型裂谷带的成矿背景，受太平洋板块俯冲、岩石圈不连续、岩石圈地幔减薄及花岗岩大火成岩省诸因素的影响，因蘑菇云状亚热幔柱动力学机制的制约，形成大规模成矿成藏作用。文章对东北、华北及华南3个地幔亚热柱的控矿作用的分析，为今后深部找矿和找藏工作提供了地质理论依据。

巨型裂谷带；大火成岩省；蘑菇云状；亚热幔柱构造；中国东部

0 引言

中国东部是指贺兰山—龙门山一线以东直至沿海的广大地区。这里不仅是人口稠密、经济发达的地区，也是新生代油气田及中生代铁、铜、钼、金、银、铅、锌、钨、锑、锡、锂、铍、铌、铀等矿产的集中地。该区虽然只占全国陆地面积的40%左右，却集中了全国85%以上的大型、特大型矿床［1］。因此，总结该区的成矿规律，寻求扩大找矿远景的途径，将对国民经济的持续发展具有深远的地质意义。为了更好地贯彻“攻深找盲”的深部找矿方针，本文试图运用地幔热柱理论，探讨我国东部成矿成藏的动力学机理。

1 区域地质背景概述

中侏罗世以来，作为欧亚大陆板块组成部分的中国大陆所处的四周环境经受不同方向的施压：太平洋板块从东向西挤压；菲律宾（海）板块从东（南）向北（西）挤压；印度洋底扩张导致印度板块从南向北持续强烈挤压。相邻板块互相的挤压与软流圈自身热 动能转换产生的动力相结合，必然使深部软流圈物质流动集中、加厚；多个方向动力系统的联合打造，形成了巨厚软流圈的上涌［2］，这实际上就是地幔柱活动的表现。

中国东部邻近太平洋板块，主要由4个陆块（克拉通）和3个造山带相间组成。从北往南为西伯利亚陆块（南缘）、蒙古兴安古生代造山带、中朝陆块、秦岭—大别造山带、扬子陆块、华南古生代造山带和华夏陆块，彼此皆由深大断裂或造山碰撞缝合线间隔，郯庐大断裂和大兴安岭—太行山断裂带叠加其上，形成立交桥式构造格局（图1）［3］。

蔡学林等利用CDSN，GSM和Geoscope资料进行地震面波层析成像反演时发现，在包括俄罗斯远东海，我国东部大陆（东北、华北、下扬子、华夏）和东南沿海、黄海、东海陆架，西太平洋边缘海，婆罗洲以及印度支那半岛的区域范围内，存在宽2 500～4 000 km、南北长12 000 km的巨型Vs低速异常带。其特点为：①异常带岩石圈Vs速度值最低，多为4．20～4．35 km／s；而其两侧面波速度较高，Vs均为4．40～4．70 km／s；②异常带岩石圈厚度最小，多为50～80 km，如西太平洋边缘海及沟弧体系岩石圈平均厚度仅55～65 km，华北裂谷为70～73 km，华南地块为75～79 km，均属减薄裂碎块状岩石圈；③异常带软流圈厚度最大，底界埋藏最深，一般在300 km左右，部分可达330～340 km，其厚度大于邻区（通常在200 km以上，最厚可达250～300 km），为巨型裂谷体系的形成和演化提供了物质及热动力条件；④软流圈Vs速度值最低，多为4．15～4．28 km／s；而邻区软流圈Vs速度高，多在4．20～4．35 km／s以上；可将Vs＜4．20 km／s的地区称为“软内极低速带”，如南海地区的“工”字形极低速异常体；⑤异常带软流圈内含有高速块体，如在华南地区东段及东南亚地区，软流圈内存在规模不等的高速块体（Vs＝4．40～4．50 km／s），可能是岩石圈底部发生拆沉作用所致。巨型Vs低速异常带的岩石圈和软流圈三维Vs速度结构，与太平洋洋中脊、大西洋洋中脊、印度洋洋中脊及邻区的岩石圈和软流圈Vs速度十分相似，由此推断，这可能是古东亚大陆中生代中晚期以来发育的巨型裂谷体系的深部特性之一［4］，应与地幔热柱成因相对应。

图1 中国东部地形与大地构造简图（据文献［1］，略加修改）Fig．1 Sirnplified topographic and geotectonic map of eazstern China

2 太平洋板块俯冲与地幔热柱运动相辅相成

中国东部大陆处于环太平洋构造体系范畴。从最新的不同深度地震波异常图像［5］得知，西太平洋板块的俯冲角度自北向南逐渐变陡（30°～60°）：在纬度41°，西太平洋板片俯冲角为31°～40°；在纬度33°，俯冲角为40°～50°；在纬度27°～29°，俯冲角达到60°（图2a－图2h）［5］。西太平洋板片向西插入东亚大陆的上地幔，在上下地幔的过渡带内转为近似水平。西太平洋板块俯冲带总体呈箕状，在该箕状超深俯冲板片之上，出现低速的热结构。许志琴等认为，中国大陆东部的海盆、边缘海、陆相盆地及其火山群的形成与西太平洋板片的箕状超深俯冲有关［6］。李兆鼐等认为，西太平洋板片俯冲可影响大陆大兴安岭—太行山—湘西山区一线［7］。

在东北吉林珲春地区的深源地震（震源深度约540 km）显然是太平洋板块俯冲影响的结果。而中国东部广大区域，主要因软流圈的上涌促使岩石圈地幔成为新生地幔与残剩地幔并存的蘑菇云构造［8］。当然，这里所说的蘑菇云构造，实质上是地幔热柱活动的迹象，它可促使克拉通地壳重新改造、地壳减薄、地震活动、岩浆喷侵“大灾变”、成矿作用“大爆发”，由此可以认为，太平洋板块俯冲与地幔热柱活动存在着相辅相成的关系。

3 岩石圈减薄与蘑菇云构造

现以华北地区岩石圈的减薄为例进行剖析。如表1所示，古生代古老克拉通大陆型岩石圈地幔原厚度达200 km，具有低地温、高波速、主要元素亏损、以方辉橄榄岩为主、同位素富集的特征，经历了地幔交代作用；进入新生代之后，转变为薄厚度、高地温、低波速、主要元素富集、以二辉橄榄岩为主和同位素亏损的新生大洋型地幔。周新华将这一过程称之为“岩石圈转型（transformation）”，即古生代典型克拉通大陆岩石圈地幔先转型为中生代岩石圈地幔，而后再由这一过渡型岩石圈地幔转型为新生代大洋型地幔，2次转型都存在着减薄作用在时、空和化学的不均匀性［9］。

图3是纵贯我国大陆岩石圈NNE走向的重力梯度带，也是现今岩石圈厚度梯度带，其在华北地区两侧岩石圈厚度呈明显落差：该带以西，岩石圈厚度大多在100～120 km以上；该带以东，则大多＜80～100 km，尤其几个主要的中、新生代盆地（如渤海湾盆地、冀中盆地）构成了减薄中心区。在我国东北区域也存在着差异。以华北减薄程度最大，东北次之，华南地区减薄作用相对较轻微。

图2 在东亚大陆之下1 300 km处P波速度扰动的8个EW向垂直剖面（据Huang等，2006）Fig．2 Eight EW Verical Cross sections of regional P wave tomography down to 1 300 km depths under the East Asia

表1 显生宙华北东部大陆岩石圈地幔性状比较［9］Table 1 Comparision of phanerozaic continental lithospheric mantle plume of North China

中国东部新生代岩石圈地幔的转型，实质上是中生代岩石圈地幔转型的一个不可分割的组成部分，也是中生代岩石圈减薄过程的继续。我国东部大多数油气田在这一阶段成藏。周新华提出了华北显生宙大陆岩石圈5阶段演化模式［9］（图4）。

白垩纪是全球深部地幔剧烈活动的时期，表现为超级地幔柱活动及海底玄武岩喷发高峰，同时也是形成大火成岩省的时段之一［10-11］。中国东部大陆岩石圈正是这一时段完成最终拼合，并开始拼合后的剧烈改造，表明中国东部深部层圈的相互作用与全球事件在时间上是同步的［12］。

图3 中国东部重力梯度带及岩石圈厚度［9］Fig．3 N-S gravity gradient lineament（NSGL）and lithosphere thickness in eastem China

中国东部古生代稳定岩石圈（图5a）减薄地壳至35 km，岩石圈总厚度减至80 km（图5b），当前有2种不同观点：①在新生代玄武岩的地幔橄榄岩中，存在高铁的橄榄岩包体或高镁的橄榄石捕虏晶，因而认为现今岩石圈地幔由上部减薄后的残留和下部新生地幔组成；②根据新生代玄武岩中幔源包体的岩石学与地球化学特点，该时期岩石圈地幔以亏损海洋型地幔为主［13］，故认为部分下地壳以及下部的岩石圈地幔一同被减薄，地壳的下部直接就是新生地幔。

对于岩石圈减薄，袁学诚等认为是由软流圈物质蘑菇云状上升，岩石圈被改造重组（图5c），其上部出现新的壳幔过渡层，由下地壳和岩石圈地幔顶部局部熔融蘑菇云盖重组而成。它的下部形成软幔过渡层，由高角度侵入的软流圈物质（蘑菇云柄）和残留的古老岩石圈地幔组成。在该区地表出露中生代高钾钙碱性岩和橄榄安粗岩2个系列，前者实际是代表壳幔过渡层中的壳源熔融体；后者代表软流过渡层中的幔源熔融体［1415］。这也是地幔热柱活动的有力佐证。

4 大火成岩省为地幔热柱的浅部表象

近年来，有关大火成岩省研究可分为2类：镁质大火成岩省（MLIPS）和长英质大火成岩省（SLIPS）。前者以我国峨眉山玄武岩组成为例，后者以东北及华南花岗岩为代表［1617］。无论哪种大火成岩省，均与地幔柱活动有关，应是地幔热柱巨大球状顶冠在浅部释压的产物［1819］。

中国东部大陆中生代花岗岩分布广泛（图6），其活动以燕山期最为剧烈。按区域分述如下［7，20］。

（1）东北大火成岩省。吴福元曾称东北地区是花岗岩的“海洋”［21］，由元古宙—中生代不同类型的花岗岩杂岩体组成，分布面积约3×106km2（图5）。全区以燕山期为岩浆活动的鼎盛期，可分晚三叠 中侏罗世（230～160 Ma）和早白垩世（130～120 Ma）2期。在大兴安岭，燕山早期花岗岩以二长花岗岩和花岗闪长岩为主；燕山晚期主要为碱性花岗岩、碱长花岗岩和正长花岗岩。全区花岗岩以Ⅰ型为主，仅在大兴安岭中南部A型花岗岩占大多数，西南部有少量S型花岗岩。岩石化学成分富Na，Na2O／K2O平均为0．97，A／CNK平均0．97，属于偏铝质花岗岩。花岗岩εNd（τ）为正值（0～3），εsr大多集中在0～20，总体具有壳幔混合花岗岩特征，说明岩浆来源于钕未亏损的地幔。

（2）华北大火成岩省。华北陆台中生代火成岩主要分布在北缘、郯庐断裂带附近以及与之相互平行的太行山和吕梁山断裂带，在平原地区很多煤田及邯邢式铁矿的勘探钻孔内，均见有燕山期中性岩体。本区以中基性 中性火山岩和中基性 中性侵入岩为主，并不同程度富碱、高钾，形成了以粗面玄武质、玄武粗安质、粗安质、粗面质甚至响岩质为主的火山岩组合。晚侏罗世 早白垩世的火山岩和侵入岩常见有粗面英安质 流纹质火山岩和花岗闪长质石英二长质 二长花岗质 花岗质侵入岩。花岗岩东部比西部发育。

图4 华北显生宙大陆岩石圈5阶段演化模式［9］Fig．4 Five stage evolution model of suboontinental lithosphere beneath North China

图5 正常岩石圈（a）、减薄岩石圈（b）与蘑菇云地幔岩石圈（c）［15］Fig．5 Normal lithosphere，thinning lithosphere and mushroom mantel lithosphere

（3）华南大火成岩省。主要以花岗岩 二长花岗岩组合为代表，有时有少量辉长闪长岩、二长闪长岩相伴生。在南岭地区则以黑云母花岗岩 二云母花岗岩-白云母花岗岩组合为代表，并有少量与之相对应的过铝质英安岩和流纹岩，以富铝和富挥发分矿物（如石榴石、堇青石和黄玉等）为特征。沿海地区以粗面英安岩-流纹岩或高钾英安岩 流纹岩组合为代表，有时有少量粗安岩或石英粗安岩共生，岩石类型很不相同。其中，浙东、闽东沿海地区以Ⅰ型和A型花岗岩组合为主，长江中下游和赣东北—浙西以Ⅰ型花岗岩组合为主，湘、桂、粤（西）则以过铝的S型花岗岩为主，而皖南和苏北为Ⅰ型和S型兼有过渡型花岗岩。中国东部燕山期花岗岩平均化学成分见表2。

（4）新生代大火山岩省。新生代火山岩系多分布在由中生代NNE向大型断裂进一步扩展、延伸而演化成的裂陷槽或裂谷带之中，这些火山岩带常跨越上述的东北、华北和华南大火成岩省。其火山岩组合可分为3类：①以拉斑玄武岩为主的火山岩组合，包括橄榄拉斑玄武岩、拉斑玄武岩和石英玄武岩及少量碱性玄武岩；②以碱性玄武岩为主的火山岩组合，又分钾质为碱性苦橄玄武岩、碱玄岩、碱玄质响岩和白榴石响岩；钠质为碱性苦橄玄武岩、碱玄岩、响岩、碧玄岩和副长石岩，大多碱性玄武质，特别是钠质碱性玄武质火山岩与拉斑玄武质火山岩共生；③有时在钠质碱性玄武质岩浆分异后期，出现少量碱性粗面岩、碱性流纹岩、熔结凝灰岩［7］。

表2 中国东部燕山期造山带花岗岩岩石化学成分特征值［22］Table 2 Characteristic values of the petrochemical composition of granitic rocks in the Yanshanian orogenic belt in eastern Continental China

图6 中国东部中生代花岗岩类分布图Fig．6 Mesonoic granitoids in eastem China

新生代玄武岩特别是钠质苦橄玄武岩和碧玄岩中有大量地幔橄榄岩，其中包括2种：①绿色型的二辉橄榄岩包体，主要为尖晶石二辉橄榄岩，少量石榴石二辉橄榄岩、云母二辉橄榄岩、角闪石二辉橄榄岩和斜长石二辉橄榄岩；②黑色型的异剥橄榄岩系列，除了代表上地幔岩的包体之外，也常有代表下地壳的辉石岩、麻粒岩等包体，由此表明来自岩浆熔融源区和所经通道中捕虏围岩的包体，指示与上地幔和下地壳的混染有关［7］。

5 中-新生代地幔热柱为多时代、多中心动力学机制

朱介寿等对深部Vs速度结构的研究结果表明：在东亚及西太平洋大陆边缘地区深部75～250 km地段，存在巨型低速异常体，该异常体东西宽2 500～4 000 km，南北长12 000 km，形成了巨大巨厚的软流圈带［23］。

中侏罗世以来，中国东部发生一系列重大地质事件的直接原因是软流圈有规律、阶段性的上涌。首先，因经受区域四周相邻板块的挤压，出现近于互相平行的中 新生带裂谷、裂陷、盆地群；其次，巨厚的软流圈为深部巨大的热能库，由于软流圈物质上涌，发生壳-幔交换，进而产生底侵、拆沉、熔融和去根等作用，促使岩石圈破裂（不连续）和减薄，形成中国东部中 新生代大规模强烈的岩浆喷发和侵入活动。

图7 不同纬度的Vs速度剖面图［22］Fig．7 S wave velocity image at each latitude slice

中生代以来，由于太平洋板块俯冲，促使深部软流圈物质聚集上涌，因遇中 浅层岩石圈阻挡，上涌的软流圈物质向东部洋区扩散，这种现象称为“远程效应”。从图7可以看出，软流圈物质主要汇聚在200～250 km的东部大陆区及边缘海区域内，自南向北：北纬8°～20°为软流圈物质（浅色）的低速体区，上涌区域以南海为中心；北纬30°以东海与扬子为中心；北纬38°以华北裂谷和渤海为中心；北纬42°以华北裂谷—日本海为中心；北纬48°以松辽盆地—鄂霍茨克海为中心［3］，呈现了多中心的地幔上涌现象。

图8揭示了东亚西太平洋巨型裂谷体系为减薄型碎块状岩石圈，呈现不连续性，在岩石圈上地幔及软流圈内均含有高速块体，即所谓幔块构造。在软流圈内部有极低速带常呈蘑菇云状分布，由此说明为地幔热柱活动的印迹。

中国东部地幔热柱活动此起彼伏。大规模岩浆活动最早始于东北（约180 Ma（？）），位于张广才岭—小兴安岭和大兴安岭北段（鄂霍茨克）；张广才岭—小兴安岭结束时，正是华南热幔柱岩浆活动峰期（160 Ma左右）；当华南结束时，华北热幔柱才开始大规模岩浆活动（150～125 Ma），东部高原才垮塌减薄；而后东部沿海又兴起大规模火山 岩浆活动，在早白垩世晚期［17］平歇；演化至新生代，大量玄武岩常沿深大断裂带喷发，起到了热幔柱的铆钉效应［24］。

6 中国东部大陆主要控矿因素讨论

综上所述，中国东部大陆大规模成矿，受太平洋俯冲、岩石圈不连续、岩石圈减薄、软流圈上涌及大火成岩省等诸因素控制，归根到底是受地幔热柱活动制约。

6．1 东北地幔亚热柱的控矿作用

真允庆等根据岩石圈地幔呈蘑菇云状上涌、地震层析资料证实和太平洋板块俯冲相关连、坍塌型裂谷、区内科马堤岩和苦橄榄岩及大面积玄武岩喷发、花岗岩大火成岩省及变质核杂岩体分布等特征，确定东北地区为亚幔柱构造［20］。

东北地区是我国重要的多金属、贵金属、非金属及能源矿产基地，在山区分布有固体金属和非金属，盆地内分布有油气田（图9）。金属矿产以铜、钼、金、铅锌矿床为主，矿产规模大多为特大型、大型和中型不等，矿点星罗棋布，找矿前景十分广阔，还有铀、锡、稀有稀土矿床；非金属矿床亦很丰富，常赋存在侏罗 白垩纪酸性火山岩中，见有珍珠岩、沸石、膨润土、叶腊石和高岭石成矿系列［25］。

由于东北地区复合造山作用的成矿背景［26］，各造山旋回均有多金属矿床相匹配，例如：加里东期成矿有多宝山—铜山铜钼矿床（（521．3±1．2）Ma～（476±3）Ma）；海西期成矿有白乃庙矿床（（396±2）Ma～（358±2）Ma）、太平川铜矿（260 Ma）；印支期成矿有库里吐钼矿（（236±3）Ma）、碾子沟钼矿（152．4 Ma）、鸡冠山钼矿（155 Ma），以上矿床在燕山期均有不同程度的叠加成矿。区内其他绝大多数多金属、贵金属矿床均为燕山期成矿。值得一提的是，该区石油、天然气的成藏期亦为中、新生代，如海拉尔盆地的成藏期为120～80 Ma到105～93 Ma，松辽盆地成藏期为65～40 Ma到77．9～73 Ma。

该区金属矿床和油气田均与中生代火山-次火山喷侵作用有成生联系。据牛树银研究，大兴安岭中南部多金属矿床和白音诺尔铅锌矿床的成矿作用与次火山岩组成的幔枝构造有关［27-28］。松辽盆地徐家围子油气田含CO2

的天然气亦受火山机构控制，且该区多金属矿床因40Ar／36Ar，3He／4He，微量元素（PGE）与松辽盆地来自幔源的CO2天然气同属幔源成因［20］。通过研究认为，东北地幔亚热柱的形成与演化，不仅是地壳运动的动力来源，而且可引起地壳深熔、大规模岩浆活动、变质作用及地壳伸展、变质核杂岩隆升，同时也沟通了成矿物质的深部过程，甚至是多金属（贵金属）及非金属成矿和油气成藏运移的载体和成矿成藏的主要构造［29］。

6．2 华北地幔亚热柱的控矿作用

从冯福闿等运用三维S波速度圈定低波速（小于4．2～4．3 km／s）的分布信息获知，在北京—冲绳间壳幔构造剖面图（图10）上显示出2个地幔隆起，即相当于2个地幔亚热柱：一个是冲绳海槽亚热柱；另一个是以渤海为中心的华北地幔亚热柱［30］。杨文采等运用地幔地震S波速的高分辨率成像，清晰地揭示渤海湾下方的上地幔存在陡倾斜的破碎带，延伸深度超过300 km（图略），其边界可能为地幔热柱顶面界线。可以看出，在北纬39°～42°的区域内，在76 km以上的岩石圈内部及下方S波速降低，且波速扰动剧烈，反映上地幔破裂及流体聚集特征。波速扰动形状呈上窄（岩石圈底）下宽（300 km）趋势，可能是地幔柱头变为粗大的反映［31］，由此证实地幔亚热柱的存在。

大量深部探测资料表明，华北东部断陷盆地下部是典型强烈隆升的幔隆，顶冠向外扩展，在其顶部，轻质地幔物质以玄武岩浆喷溢或基性岩墙的形式出现，并使上部地壳增温裂陷，形成一系列铲状断裂，控制大型断陷盆地，接受了厚近万米的新生代松散堆积，岩石圈厚仅60～80 km［32］。在华北深部地幔呈蘑菇云状，顶冠从中部向外扩展拆离，岩石圈增厚至100～120 km；在太行山区、燕山区增厚至120～160 km，形成幔坎或幔阶，表面为地壳厚度陡变带、重力梯度带、地震多发带、热泉分布带和成矿集中区（图11a）．

图8 东亚西太平洋巨型裂谷体系（中段）岩石圈与软流圈结构图Fig．8 Structural diagram of lithosphere and asthenosphere at middle of East Asia and Western Pacific huge rift system

在地幔亚热柱形成初期，以强烈的区域隆升为主，往往在地幔亚热柱穹状顶冠之上及其外围发育一系列幔枝构造（图11b）。幔枝构造在平面上由内向外，一般由核部岩浆 变质杂岩、外围拆离滑脱层、上叠裂陷火山 沉积盆地等单元组成。由于幔枝构造沟通了深部通道，为含矿流体沉淀和储存创造了条件，其为中生代主要的成矿控矿构造［33］，华北大部分金、银多金属，铜、铁成矿区（带）多半与幔枝构造有关［34］。

图9 东北地区主要多金属矿床及油气盆地分布示意图（据文献［20］，修改）Fig．9 Distribution diagram of the main polymetallic deposits and oil and gas basin in norhheast China

华北地幔亚热柱的形成、演化与发展，使中国东部中、新生代以来由高原转变为现代盆岭耦合格局，是区域内构造运动、岩浆活动、变质作用、成矿作用，抑或灾害地质、环境地质、生态地质等因素的主要诱因，也是该区黄海盆地、渤海盆地、华北盆地等油气资源形成、运移和储集的主要控制因素［35］。

图10 北京—冲绳间壳幔构造结构剖面模式［30］Fig．10 Section model showing struture of crust-mantle from Beijing to Okinawa

6．3 华南地幔亚热柱的控矿作用

华南地区主要包括浙、闽、皖、赣、粤、湘6省和桂、黔、滇3省的部分地区。大致以NE-NEE走向的绍兴—江山—萍乡断裂为界，北部为扬子陆块，南部为华夏陆块。扬子陆块中生代火成岩呈EWNWW向展布，而华夏陆块中生代火成岩主要呈NE向展布（图6）东南沿海燕山期火山岩面积超过500 000 km2，古火山有153座，其中破火山口102座，最大的戴云山巨型环形火山构造长轴达160 km（图12）。火山岩年龄主要为130～120 Ma，其次为100～90 Ma。据地球物理资料，推测其深部为巨大花岗岩基，为地幔隆起带［36］，即热幔柱在浅部的地质表象。

从区域看，大陆岩石圈在燕山期由挤压转变为拉张伸展作用，EW向古亚洲构造逐步被NE向太平洋构造所取代，因此大规模岩浆侵入和火山喷发沿NE-NNE向裂解带分布，也是由于来自地幔热物质呈“蘑菇云”状上涌［37］，导致大规模岩浆活动形成大火成岩省（GLIPS）。

该区印支期岩浆作用以钙碱性二长岩—闪长花岗岩为主，岩石成分以富镁、富钛为特征［38］。燕山早期，随着地幔柱上升，岩浆活动强烈，主要以过铝质壳型花岗岩和来自上地幔的基性岩浆发生部分熔融，形成中酸性火山岩（流纹岩＋英安岩）［39］，成为“双峰式火山岩”和I型A型花岗岩组合，具有壳源-壳幔混合源为主的岩浆成分谱系［40］。赣南和闽西南等地以及湘南地区玄武岩类（177～178 Ma）［4041］伴随各类基性岩脉的侵入，强烈的拉张伸展作用产生一系列断陷盆地。在拉张时期形成的花岗岩中，多见玄武岩包体，并见壳幔岩浆混合作用，表明玄武岩浆的底侵作用［42］和地幔柱活动。随岩浆活动时代变新，岩石成分呈钙碱性—偏碱性—碱性演化特征。区内新生代玄武岩富集Nb，Ta，U，Ti等高场强元素，表明地幔热柱上升至岩石圈有地幔物质加入［43］。

图11 华北地幔亚热柱 幔枝构造形成模式图Fig．11 Model showing evolution of sub-mantle plume to mantle branch in North China

华南地区莫霍面等深图（图13）揭示，地壳厚度总体特征是东南部较薄，内陆较厚，可能与地幔热柱活动相关，同样在重力异常图（图略）上亦存在多个环状重力负异常，结合爆炸地震的低速层分布与埋深资料，均可证明为地幔物质上涌的结果。

东南区S波三维速度结构显示，大陆边缘下地壳厚达20 km，Vs速度高达3．9～40 km／s，软流圈埋深界面由内陆的78 km向沿海变浅至47～56 km，在100 km以下出现垂直梯度突变带，该带靠大陆一侧为Vs＝4．4～4．7 km／s的高速层，靠沿海一侧为Vs＝4．0～4．1 km／s的低速层，其延伸深度超过240 km，表明在东南沿海存在深达软流圈地幔的柱状通道，并与上部地壳热点火山活动侵入位置相对应［4546］。在Vs波层析成像平面图上100 km，150 km和200 km的深度，都呈现柱状高热低速异常（速度扰动值为－4．0%，热流值＞80 m W／m2），反映了地幔柱的存在。区内早 晚白垩世、古近纪和新近纪的玄武岩就是地幔柱在板内热点的岩石学记录。随着时代变新，热幔柱所捕获的岩石圈地幔组分减少，裂谷带内热点逐渐向东迁移，直至古近纪（20～40 Ma），代表了地幔柱末期相，其成分相当于PREMA的亏损地幔柱，快速喷发地表，极少有岩石圈地幔混染［47］，亦反映了扩张程度增强、由热转冷的地质演化过程。

图12 戴云山巨型环形火山构造区［36］Fig．12 The Daiyunshan huge volcanic ring structure

图13 华南地区莫氏面等深度图Fig．13 Depth contour map of Moho surface in Southern China

程光琼等运用层析成像PMEAN黏度模型newo3，对经度60°E～140°E，纬度10°N～60°N范围内作了不同深度地幔垂直速度平面图（图略），以115～1 300 km深度地幔流动速度呈环状影像最明显，四周（深色）表示地幔下降流，中心部位（浅色）表示地幔上升流［48］，形成典型涡旋构造［49］，即热幔柱和冷幔柱“双模式”特征。在南岭地区钨锡矿成矿时代亦具有明显的分带性，以湖南和赣南为中心，代表性矿床有柿竹园钨锡钼铋矿（151 Ma）、西华山钨矿（156～139．8 Ma）及红旗岭锡矿、荡坪钨矿、漂塘钨锡矿等，向四周成矿时代逐渐年轻，向东岩背锡矿年龄100～122 Ma；向北曾家垅和尖峰岭锡矿年龄104 Ma；向西南银岩斑岩锡矿和阳春锡矿年龄分别为80～92 Ma；向西大厂锡矿、都龙锡矿和个旧锡矿分别为90～118 Ma，95～118 Ma和64～106 Ma［50］。成矿时代与地幔流体运移均呈环形展布。

该区以武夷—云开隆起带为中心，它既是加里东 海西 印支期花岗 混合岩分布区，也是燕山期火山及浅成酸性岩浆岩剧烈活动区，还是钨、锡、铌、钽、铜、铅锌、金银等矿产的燕山期成矿带。其东、西两侧呈对称分布的特征，如西侧的赣湘桂地区成矿作用与花岗岩关系密切，成岩与成矿年龄自东向西呈逐渐年轻的趋势，成岩元素有钨、稀土、铋、钼、铀矿 锡、钨、铅锌矿 锡、铅锌、锑、银矿 汞、锑、金矿的分带，成矿温度逐渐降低；东侧的东南沿海地区，则以火山成矿作用为主，矿种主要有铜、铅锌、银、金、萤石、叶腊石等，相关的火山岩、次火山岩年龄与成矿年龄一致，自西向东年龄逐渐变年轻。据此推测，武夷—云开隆起带可能为华南亚幔柱的轴部地带。

7 结束语

（1）中国东部大规模成矿成藏作用，究其根源与地幔热柱息息相关。地幔热柱来源于地幔底部的D″层，与存在于地幔、地核边界甚至地核深部的成矿流体（或地幔流体）［52］是同源的。

（2）尽管东北、华北、华南3个地幔亚热柱的控矿作用各具特点，且幔枝构造分布、矿床类型不尽相同，但其成矿成藏机理均受具蘑菇云构造的热幔柱控制。由于来自深部的流体，常沿浅部构造脆弱带上升、侵位、熔融、成矿就位，为深部找矿找藏提供了地质理论依据。

（3）贵金属及多金属元素主要来自地核和地幔，在成矿流体运移过程中，可萃取围岩的有益元素，经天水渗入、温度下降、压力释放等环境改变而卸载成矿。

（4）盆地的深部流体可分为2种：高氧逸度环境下形成的富CO2流体和低氧逸度环境下产生的富氢流体。前者仅形成CO2天然气［53-54］；后者可改造储层空隙，改善储层物性，产生热效应和干酪根加氢效应，催化成烃作用［55］。建议在该区域应加强无机生油生气的勘查工作。

致谢：承蒙牛树银教授对初稿进行了审阅，并提出修改意见，在此谨表谢意。

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Sub mantle plume structure the main Mesozoic Cenozoic mineral resources control factor in East China

QIAO Hong1，ZHEN Yunqing2
（1．the 3rd Geological Exploration Institute of China Metallurgical Geology Bureau，Taiyuan 030002，China；2．the 3rd Bureau of China Metallurgical Geology Bureau，Taiyuan 030002，China）

East China is under minerogenic background of huge rift system of East Asia and is influenced by such factors as subduction of the Pacific plate，discontinuous lithosphere，thinning of mantle under the lithosphere，big granitic rock province etc．and is constrained by dynamic mechanism of mushroom-like sub-mantle plume thus large scale metallogeny and oil-gas reservoirs occur here．This paper analyzes mineral resources-control factor of sub-mantle plume structures in Northeastern China，Central China and Southern China so as to provide theoretical basis for future mineral and reservoir exploration to depth in the areas．

huge rifting belt；big igneous rock province；mushroom-like；sub-mantle plume structure

P542．5；P612

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．004

2013-05-02； 改回日期：2013-06-13； 责任编辑： 赵庆

乔红（1961 ），女，高级工程师，1983年毕业于桂林冶金地质学院地质普查与勘探专业，长期从事地质勘查工作。通信地址：山西省太原市三桥街39号，中国冶金地质总局三局地勘院；邮政编码：030002；E-mail：zy3yqh＠163．com

真允庆（1932-），男，教授级高级工程师，矿床学专业。通信地址：江苏镇江朱方路814队；邮政编码：212005；E-mail：zhenyunqing．1932＠aliyun．com