新聞動態(tài)廣州地化所揭示大湖塘成礦區(qū)的深部結(jié)構(gòu)及可能的成礦過程
作為世界級的多金屬礦床，位于贛西北的大湖塘成礦區(qū)的成礦規(guī)模及形成機制引起了地球科學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。這一區(qū)域現(xiàn)已有大量針對地球化學(xué)特征和成礦作用的研究，例如同位素定年以及礦物學(xué)的研究認為該區(qū)的成礦表現(xiàn)為晚中生代（燕山期）的構(gòu)造巖漿熱液成礦事件，成礦的物源和熱源可能由晚中生代巖漿侵入到新元古代九嶺花崗巖圍巖的過程提供，且流體和氧逸度在成礦過程中有重要作用。盡管華南地區(qū)有許多大尺度的地球物理成像，但針對大湖塘成礦區(qū)的深部結(jié)構(gòu)還沒有較為詳實的研究資料。近年來發(fā)展的基于密集臺陣的天然地震學(xué)方法可以對近地表以及地殼尺度的速度結(jié)構(gòu)和泊松比結(jié)構(gòu)進行精細地刻畫，這些深部結(jié)構(gòu)有可能助力于解譯該區(qū)的成礦機制。
為了獲得大湖塘多金屬礦床的深部結(jié)構(gòu)及可能的成礦機制，廣州地球化學(xué)研究所的博士生張周和鄧陽凡特任研究員等人，于2018年10月份跨大湖塘礦區(qū)布設(shè)了50臺短周期地震儀器構(gòu)建了臺間距~2km的線性密集地震臺陣（圖1）。利用密集臺陣采集得到的地震數(shù)據(jù)開展了背景噪聲成像，接收函數(shù)分析以及聯(lián)合反演等工作，對大湖塘礦區(qū)下方的多尺度剪切波速度結(jié)構(gòu)，Vp/Vs值以及莫霍面深度進行了估計。
多尺度剪切波速度（圖2a,b）的分布顯示了大湖塘礦區(qū)所在區(qū)域存在上地殼低速，中下地殼高速的模式。通過重力正演計算認為這種速度分布的特征與大湖塘礦區(qū)低的重力異常相互匹配。而Vp/Vs值在礦區(qū)內(nèi)部相對礦區(qū)外部有較高的特征。此外，聯(lián)合反演的結(jié)果以及接收函數(shù)H-κ疊加的結(jié)果（圖2a,b）均顯示沿密集臺陣莫霍面的深度從南到北逐漸加深，這可能與晚中生代西太平洋板塊俯沖所造成的伸展環(huán)境有關(guān)。
依據(jù)上述結(jié)果，該研究提出了大湖塘多金屬礦床殼幔尺度的可能成礦模式（圖2c）。該模式認為在晚中生代巖石圈拉張減薄的背景下，由于上地幔熱源的作用導(dǎo)致下地殼底部物質(zhì)出現(xiàn)部分熔融。熱的熔體向上遷移并發(fā)生分異過程，高密度物質(zhì)在中下地殼冷卻形成地震學(xué)觀測到的高速區(qū)域；低密度的組分侵入到新元古代花崗巖中，形成了晚中生代的花崗巖體，為鎢銅鉬錫多金屬礦的進一步富集過程提供了熱源以及物質(zhì)來源。
本項研究的合作者有碩士生宗建業(yè)，姚軍明研究員和陳華勇研究員。該項研究近期發(fā)表在國際知名地學(xué)期刊Physics of the Earth and Planetary Interiors上，得到國家重點研發(fā)計劃（2016YFC0600402），國家自然科學(xué)基金（41874106, 41672079, 42021002），中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會（YIPA2018385）等資助。
圖1 (a) 研究區(qū)所處位置和區(qū)域地質(zhì)簡圖（改自Zhang et al，2018）。紅色方框標記了我們的研究區(qū)域。(b) 研究區(qū)地形底圖。帶黑線的淺藍色三角形表示布設(shè)的地震臺站，藍點表示大湖塘礦區(qū)的采礦點，藍線表示斷層（Deng et al.，2003），黑色虛線（標記JSF）表示揚子地塊和江南造山帶之間的地質(zhì)邊界（Yao et al.，2013）?？s寫：DHT，大湖塘礦床；JSF，九江—石臺斷裂；TWF，銅鼓—武寧斷裂；JJF，九江—靖安斷裂；YJF，宜豐—景德鎮(zhèn)斷裂。
圖2 (a) 聯(lián)合反演得到的沿測線剪切波速度。(b) 單獨面波反演得到的沿測線剪切波速度。圖的頂部顯示了地形（棕色線）和布格重力異常（藍線）。紅色箭頭表示較大的低重力異常值，藍色三角形表示斷層（JJF和TWF），黑色三角形表示地質(zhì)邊界（JSF），帶白線的紅點表示H-κ疊加得到的地殼厚度，底部的黑色圓點表示聯(lián)合反演的點。(c) 大湖塘礦區(qū)可能的成礦機制示意圖。晚中生代巖石圈伸展減薄過程為下地殼的熔融提供了熱源，巖漿向上遷移并分異。致密組分在中下部地殼冷卻形成高速區(qū)域。輕的組分在晚中生代侵入到新元古代形成的花崗巖中，為大湖塘地區(qū)鎢銅鉬錫多金屬礦的富集提供了熱源和物質(zhì)來源。
論文信息：Zhang, Z., Deng, Y.*, Yao, J., Zong, J., Chen, H., 2021. An array based seismic image on the Dahutang deposit, South China: Insight into the mineralization. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 310, 106617. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2020.106617
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031920120303770
（同位素地球化學(xué)國家重點實驗室供稿）
