曹令敏等：区域断层对广东省岩浆活动及矿床沉积的控制作用研究获得新进展

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室深部地球物理学科组曹令敏副研究员、赵明辉研究员、黄海波副研究员、丘学林研究员等，联合澳大利亚麦考瑞大学袁怀玉教授、中国科学院地质与地球物理研究所赵亮研究员、郝天珧研究员，利用背景噪音成像方法在广东省地区开展地震学成像工作获得新进展，相关研究进展发表在国际地学期刊SCIENCE CHINA：Earth Sciences（中国科学：地球科学）上。

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广东省地处华南陆块东南缘，在中生代经历了多期挤压和伸展构造事件，发育有大规模的变形、走滑断裂、岩浆活动和相关的多金属矿等。并分布有两条世界级成矿带，即南岭成矿带和东南沿海成矿带，在地理位置上与赣江断裂带和政和-大埔断裂带关系紧密（图1）。南岭成矿带多金属成矿作用与侏罗纪大规模岩石圈岩浆活动有关；而东南沿海成矿带的成矿作用可能与白垩纪火山岩-次火山岩密切相关。研究区岩浆活动、矿床沉积与断层系统之间独特的时空关系表明，这些地表过程受控于深部作用。因此，获得该区深部结构，有助于分析区域断层对区域变形和岩浆活动的控制作用，更好地理解华南构造演化、成矿作用和动力学演化机制。

研究团队利用背景噪音成像和跨维度反演获得了研究区地壳-上地幔顶部三维地壳横波速度模型。成像结果显示，赣江断裂带和政和-大埔断裂带大致将研究区划分为不同的速度区域：北部的南岭成矿带对应高（横波）速、低泊松比的地壳特征，推测其受到地壳重熔形成的长英质组分的影响；沿海地区下地壳高速异常和低镁值（Mg#）可能代表白垩纪岩浆上涌；两个成矿带之间存在一条壳内低速异常带，一直延伸到上地幔顶部，推测为岩石圈地幔岩浆物质上涌引起的地壳部分熔融（图2）。岩浆通过主要断裂带上升到地表，为地表矿床提供了深部物质来源。

研究还发现，该区中生代岩浆年龄由内陆向海逐渐变新。结合区域岩石圈结构模型，研究团队建立了南岭和东南沿海成矿带断裂系统与深部岩浆演化模型，进一步揭示了成矿带成因与动力学演化过程。年龄变化趋势与低速带向海方向延伸具有很好的相关性，研究认为可能是古太平洋板块俯冲后撤和俯冲方向转变共同作用的结果（图3）。

该研究由南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项(GML2019ZD0204)和国家自然科学基金(42076068, 91858212, 41730532, 91958212, 91955210)等共同资助完成。

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图1. 广东省地震台站、中生代岩浆岩和矿床分布. (a) 研究区固定台站分布. (b)侏罗纪和白垩纪花岗岩及火成岩以及中生代主要矿床分布, 修改自Zhou等 (2006). GJFZ, 赣江断裂带; ZDFZ, 政和-大埔断裂带; CNFZ, 长乐-南澳断裂带; NW1和NW2 ,沿海分布的两套北西向断裂系统; PRD, 珠江三角洲.

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图2. (a)根据本文Vs模型和Guo等 (2019)的地壳厚度计算地壳平均Vs; (b) 岩石圈60km深度水平界面速度结构 (Bao等, 2015); (c) 地壳平均Vp/Vs, 引自Guo等 (2019); (d)岩石圈Mg#, 引自单斌等(2021).

                               
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图3. 中侏罗世-早白垩世中国大陆东南缘广东省地区成矿动力学模式图，修改自Liu等 (2018). 白色箭头代表古太平洋板块俯冲方向.

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相关论文链接： https://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11430-021-9941-2