[科普中国]-俯冲边界成矿作用

板块俯冲作用是板块运动的重要形式，其在板块边缘产生以弧盆体系为特征的地质构造单元及相关的成矿作用，如火山弧及相关的斑岩型铜矿床、弧后盆地及相关的火山岩赋存块状硫化物矿床等称为俯冲边界成矿作用。

板块俯冲作用是板块运动的重要形式，其在板块边缘产生以弧盆体系为特征的地质构造单元及相关的成矿作用，如火山弧及相关的斑岩型铜矿床、弧后盆地及相关的火山岩赋存块状硫化物矿床等。板块俯冲边界形成的矿床多具有规模大、带状聚集分布，金属种类多样和易开采等特点，对全球铜、金、铁等资源储量贡献巨大。1

由于板块俯冲边界成矿作用的重要性，自现代矿床学诞生100多年来，以“俯冲边界成矿作用”为主题的科学研究始终是矿床学研究的重点。目前国际公认的较为成熟的成矿模式也多来自于俯冲边界所形成的弧盆体系，如斑岩铜矿模式、浅成低温金矿模式、VMS成矿模式等。自20世纪70年代以来，以美国西南及安第斯陆缘弧斑岩铜矿成矿模式提出和现代弧后盆地的确认为标志，对俯冲边界及其相关弧盆体系成矿作用的现代科学研究进入了高峰期，并持续至今。近半个世纪的科研积累已经取得丰硕的研究成果，确立了俯冲边界成岩成矿系列并建立区域及矿床成矿模式，主要进展体现在以下几个方面。

1、斑岩及浅成低温成矿模式和勘查模型的建立

环太平洋构造带和显生宙古弧盆体系（如中生代特提斯构造带、古生代中亚构造带）的研究表明，斑岩型及其相关的浅成低温型铜、金、钼等矿床代表了板块俯冲边界最重要、最显著和最典型的成矿作用。其中仅斑岩型铜矿占全球大型－超大型铜矿总储量近80%。斑岩型矿床包括斑岩铜矿、斑岩铜钼矿床、斑岩铜金矿床和斑岩钼矿等，其中与俯冲边界最为密切相关的是前3类。分别以美国西南部、安第斯和西南太平洋为成矿代表区域。浅成低温型矿床可以大致分为高硫和低硫两种类型，均与俯冲边界密切相关，而其中高硫型浅成低温金（铜）矿与深部的斑岩铜（金）成矿系统有着紧密的成因联系。

2、古今VMS型成矿系统的确认和成矿模式建立

在拉张背景下形成的弧后（或弧间）盆地是板块俯冲边界弧盆体系的重要组成部分，虽然并非所有弧盆体系都发育与岛弧并存的海相弧后盆地（如安第斯仅有陆缘弧发育）。弧间盆地的产生及闭合与洋壳俯冲作用直接相关，而弧后盆地虽然并非洋壳俯冲直接形成，但也与俯冲作用导致的弧后拉张紧密相关；因此，弧后/弧间盆地与陆缘弧或岛弧都是板块俯冲边界重要地质组成单元。弧后/弧间盆地最重要的成矿作用体现为火山岩赋存的块状硫化物铜多金属（VMS）矿床。VMS矿床是全球重要的铜、金、银、铅、锌成矿类型。

3、其他与俯冲边界相关的成矿类型的确认

虽然斑岩－浅成低温型与VMS型矿床分别代表了板块俯冲边界弧及弧后（弧间）盆地最为典型的成矿类型，还有一些重要的成矿作用也发生在弧盆体系中，但这些成矿类型常以富含铜铁等多金属为特征，如夕卡岩型和近年来被逐渐认识的铁氧化物铜金（IOCG）矿床。除此之外，一些长期被认为与被动陆缘环境相关的沉积型矿床，如沉积喷流型（SEDEX）铅锌矿等，也被发现可能形成于弧后盆地的远侧外缘环境。一些产于火山沉积地层中的层状铁矿、铜－银多金属矿（Manto型）也在弧盆体系中被发现。由此可见，板块俯冲边界的成矿作用十分复杂，其成矿环境、成矿类型、赋存金属种类等都具有明显的多样性。2

虽然俯冲边界普遍强烈的岩浆作用和重要成矿模式已得到较深入的认识，但伴随这些科研进展不断涌现出新的科学问题，这些科学问题的解决对于准确认识俯冲边界成岩成矿特殊性和专属性，合理解释区域及局部成矿作用的差异，并为矿产勘查提供精确的科技导向具有重要意义。目前俯冲边界成矿作用研究中尚未解决的问题还很多，有一些科学问题直接影响到之前已建立的矿床成因模式。本词条总结了以下几个当前亟待解决的与俯冲边界成矿作用相关的重要科学问题。这些科学问题也指明了今后俯冲边界成矿作用研究的主要趋势和方向。

虽然斑岩铜矿是俯冲边界各种成矿作用中研究最为深入和广泛的类型，依然有很多成因机制上的科学问题存在很大争议，集中体现在成矿背景、成矿岩浆作用的特点、金属来源和萃取机理等方面。

环太平洋构造带是全球最大的与俯冲作用相关的成矿域，太平洋板块（及其衍生板块）沿亚欧板块、印度洋板块、美洲板块的俯冲作用分别形成了日本—中国东部、西南太平洋岛链以及北美西部和安第斯等多个巨型成矿带，成矿作用多集中于中生代及新生代。然而，虽然同属于环太平洋构造带，这些不同区域的俯冲过程与相应的成矿作用却有着较为明显的差异，造成差异的原因至今仍存在较多争议。

我国陆区主要由三大构造域构成，即北部古亚洲构造域（中亚造山带等）、西南部特提斯构造域（喜马拉雅—三江构造带等）以及东部的太平洋构造域。除东部太平洋构造域之外，其他地区主要以大量分布中生代及其以前的古造山带（即古弧盆体系）为特点。这些古弧盆体系代表了古俯冲边界并记录了与俯冲边界相关的成矿作用，在环太平洋构造带中广泛分布的斑岩－浅成低温型矿床以及VMS型矿床等，在古俯冲边界的形成过程也会出现，如东天山古生代土屋—延东斑岩铜矿带，西天山浅成低温金矿带以及阿尔泰南缘VMS型铜矿带。但与现代俯冲边界不同的是，古弧盆体系均已闭合，在板块俯冲过程形成的矿床可能受到后期地质作用的影响，如剥蚀破坏和成矿作用叠加改造等。这些地质事实也影响到对古俯冲边界成矿作用科学问题的认识：

（1）与板块俯冲密切相关的斑岩－浅成低温型矿床成矿深度一般小于3km，在大多数的古俯冲边界可能应被剥蚀，因为安第斯和西南太平洋十分年轻（