近年来,通过地球物理-地球化学-岩石学-成矿学等多学科交叉研究和实验模拟,大陆碰撞成矿作用研究取得了诸多新认识和新进展。研究表明,碰撞带可以分为冷碰撞和热碰撞两种基本类型。其中,比利牛斯、阿尔卑斯和加里东造山带为冷碰撞演化序列代表,扎格罗斯、喜马拉雅和华力西造山带为热碰撞演化序列代表。冷/热结构受控于碰撞带深部过程和地幔热扰动强度。碰撞前大洋俯冲对上覆岩石圈的改造,导致岩石圈地幔交代富集、新生下地壳形成和古老地壳活化再造,为碰撞期含铜、金、稀土等岩浆系统形成提供了重要物源。碰撞期软流圈上涌交代、改造、吞噬上覆岩石圈,导致强烈的壳幔物质能量交换,为碰撞成矿提供了深部动力机制。碰撞成矿作用主要形成斑岩铜金矿床、MVT铅锌矿床、碳酸岩型稀土矿床、造山型金矿床以及淡色花岗岩有关的稀有金属矿床等。

碰撞型大型斑岩铜矿床的形成要求:大陆板片中缓角度俯冲、俯冲板片垂向撕裂、新生下地壳部分熔融和壳内硫化物分解;MVT超大型铅锌矿的形成要求:褶冲系和前陆带环境、压/张构造转换、盆地卤水沿拆离带的迁移汇聚和前锋带的构造圈闭;碳酸岩型稀土矿床的形成要求:富稀土沉积物俯冲循环、碳酸岩化地幔根部分熔融、富REE碳酸岩浆壳内演化、高密度盐熔体与围岩交代反应;造山型金矿床的形成要求:岩石圈立交桥结构与壳/幔解耦变形、富水幔源超钾质岩浆集聚与去气、流体沿超壳断裂迁移与交代;与淡色花岗岩有关的稀有金属矿床的形成要求:活化改造地壳的部分熔融、拆离构造驱动的岩浆分异或者热驱动的岩浆高度分异。基于上述要素,结合典型矿床对比,建立和完善了大陆碰撞带4种典型矿床的成矿模型。

代表性图件 

图1冷/热碰撞带造山结构与矿化类型

图2 不同碰撞造山带Hf同位素填图结果及其所反映的岩石圈物质架构。A—伊朗高原;B—青藏高原;C—秦岭造山带

图3 大陆板片中缓角度俯冲、新生下地壳熔融与斑岩铜矿形成

图4 大陆碰撞带褶皱-逆冲带MVT成矿流体迁移机制

图5 俯冲带REE迁移方式与大陆岩石圈地幔交代富集机制显示出来自俯冲带的富REE熔/流体(a)和富REE底辟体(b)对成矿物质的输运方式。SCLM:大陆岩石圈地幔

图6 腾冲地块俯冲型与碰撞型锡矿床的成矿构造模型图

展望

大陆碰撞是威尔逊旋回的重要演化阶段,研究大陆碰撞成矿作用是理解板块构造演化与资源效应的重要一环,是了解大陆地质演化与成矿元素循环的重要途径。半个世纪以来的研究、特别是近20年中国学者的大量深入研究,建立和完善了大陆碰撞成矿理论体系,改变了大陆碰撞成矿类型单一、矿床规模有限的传统认识,同时也促进学术界深入思考斑岩铜矿、MVT铅锌等成矿系统形成的本质。如今,大陆碰撞成矿作用已成为矿床学研究的重要前沿方向,吸引着越来越多的关注及参与。然而,与经典的俯冲环境成矿理论体系相比,大陆碰撞成矿理论的一些细节还不够完善,成矿过程依然存在诸多未知及挑战。

(1)碰撞造山带深部结构和碰撞过程对成矿控制的研究需要加强。深部是成矿的“根”和“源”,过去主要基于岩石“探针”探讨深部物质组成和过程,随着地球物理探测工作程度的提高,碰撞造山带深部地质结构有了更多成像,与岩石“探针”结合,产生了许多新的认识。尽管本文作者团队对此做了很多探索,然而,目前地球物理探测资料还比较有限,特别是对上地壳尺度高分辨率探测数据还比较缺乏,地质学和地球物理学的数据融合度不高,大陆碰撞带成矿的一系列深层次的重大科学问题尚未揭示,如大陆碰撞成矿的关键动力学机制、不同碰撞带软流圈上涌的时间与方式、不同碰撞带深部过程与圈层间大规模成矿物质循环的关系等,有待进一步了解。

(2)大陆碰撞成矿的过程和机理仍需要深入揭示。目前对碰撞造山带成矿作用的了解主要基于地质观察、地球化学分析和地球物理探测,从物理和化学原理上对成矿机制的了解仍然不足。未来,需要加强高温高压成岩成矿实验、真实条件下岩石物性测定、热力学计算与数值模拟等工作,获取关键物理化学参数,量化元素分配行为,验证模型的合理性,正演岩浆构造演化过程成矿介质和成矿金属萃取、输运和富集过程,深入地揭示成矿的过程和内在机理。

(3)大陆碰撞成矿理论普适性需要进一步提升。目前对碰撞造山带成矿作用的认识主要来自我国的秦岭造山带和青藏高原,然而,世界范围,特别是特提斯成矿域,仍发育众多的碰撞造山带,不同造山带碰撞样式和过程有差异,发育矿床的类型、丰度、时空分布等也展现出不同的特点,例如,扎格罗斯大陆碰撞造山带与青藏高原和秦岭造山带有着不同成矿特征。因此,立足全球视野,加强国际合作,通过国际、国内不同碰撞造山带的对比,掌握不同碰撞带成矿作用规律和机制,准确回答在缺乏大洋俯冲的背景下大陆碰撞成矿流体及物质来源问题,才能更全面深入地理解碰撞造山带成矿作用的本质,形成更为普适性的成矿模型。

(4)大陆碰撞成矿勘查体系亟需构建和完善。尽管大陆碰撞造山带的找矿近年来取得了较多突破,发现了诸多大型、超大型矿床,但系统的大陆碰撞成矿勘查体系尚未建立,特别是与弧环境的同类矿床相比,大陆碰撞成矿系统勘查思路与勘查方法有何异同?有无独特之处?因此,未来需要把大陆碰撞成矿理论上的认知,转移到区域及矿区尺度的勘查模型和勘查方法中去,切实建立适合大陆碰撞环境的勘查方法体系。

(5)需要引入新的研究范式及前沿技术。大数据正引发科学研究范式的变革,基于大数据的统计分析,全球尺度和区带尺度成矿规律的研究成果不断涌现,为开展碰撞造山带成矿作用研究提供了新的途径。另一方面,束斑小至纳米级的微区原位分析技术的快速发展,使人们可以破除传统分析手段限制,从微观角度研究复杂的成矿作用过程,目前已成为推动成矿理论发展的“变革性”技术,将有力推动碰撞造山带成矿作用研究。

引用本文：侯增谦, 杨志明, 张洪瑞等. 2025. 大陆碰撞成矿作用:新认识与新进展[J]. 地学前缘, 32(6): 179-209.