中生代全球构造格局发生了重大转变，中国东部出现了燕山期大规模的岩石圈减薄、岩浆活动、成矿事件和沉积盆地(Wong，1927)。但到目前为止，人们对中国东部燕山期岩浆活动的地球化学动力学背景和金属矿床形成机制还存在着不同认识。有学者认为燕山期中国东部地质演化与古太平洋向西俯冲并发生多次俯冲转向有关(Wu et al., 2005；Sun et al., 2007)，也有学者提出陆-陆碰撞是导致中国东部中生代地质事件的主要驱动力(任纪舜，1990)。本文利用新兴的非传统金属稳定同位素作为主要研究手段，选取典型地区的中-新代岩浆岩和典型金属矿床为研究对象，系统研究中国东部大规模岩浆活动的时空演化和矿产分布，剖析古太平洋板块俯冲对岩浆-成矿作用动力学的控制；利用元素和金属稳定同位素直接示踪成矿元素的来源，反演元素的迁移和富集过程。为达到上述目标，本课题主要研究内容分为5个方面。

下扬子可以划分为长江中下游坳陷带和江南隆起带2个三级构造单元。其中，在安徽段，长江中下游坳陷带又以滁州断裂为界，划分为沿江带和北外带。长江中下游沿江带成矿过程与中生代发生的构造转换及岩浆活动密切相关，但在构造转换时间和成矿的形成环境等方面存在着较大的争论。一种观点认为是陆内拉张作用的产物，与洋壳俯冲无关(Wang et al., 2006)；另一种观点则认为与古洋壳俯冲作用有关(Sun et al., 2007；Deng et al., 2016)。北外带岩浆岩及成矿带大地构造位置属于华北板块与扬子板块的交汇处，该区燕山期岩浆活动比较频繁，成矿作用具有自身的特色，明显不同于沿江带，当前对于该区岩浆岩的成因与大地构造背景的研究还比较薄弱。江南隆起带和长江中下游地区这2个构造单元在成矿类型、矿床种类、成矿时代、成矿岩浆岩以及区域成矿背景等方面具有一定的相似性，但也存在显著的差异性。2个区域的成矿作用是否都受控于古太平洋板块俯冲，或者是板内挤压环境向拉张环境的转换？是什么地质作用过程控制成矿，又是什么原因造成了这2个区域的岩浆岩物质来源和相关矿种上的差异？针对这些问题，本课题分别选取下扬子和江南隆起区典型矿床为研究对象，进行全岩主微量元素、全岩Sr-Nd-Pb-O同位素、岩石薄片电子探针分析以及LA-ICP-MS原位年龄、微量元素和Hf同位素分析，金属硫化物Re-Os同位素，脉石矿物流体包裹体等分析。开展的研究工作有：(1) 岩浆演化：包括成矿岩浆岩的时空格架、源区端元组份和岩浆过程以及岩浆演化与成矿的耦合关系；(2) 金属矿床成矿系统形成机制：包括各类矿床形成的物理化学条件(温度、压力、成矿流体盐度、不同矿床的岩浆氧逸度)、成矿元素的源区性质判定以及成矿热液演化过程中成矿元素迁移和富集机理。通过以上的研究工作，查明不同类型成矿系统形成机制，厘清不同类型矿床的成矿岩浆源和成矿元素源，总结研究区构造、岩浆演化与不同类型成矿系统的耦合关系，并进一步探讨不同构造单元成矿作用对古太平洋板块俯冲背景下构造体质转换的差异响应。

下扬子地区的铜金矿床与早白垩高镁埃达克岩具有成因上的联系(Sun et al., 2003；Wang et al., 2007)。对于该区的高镁埃达克岩的成因，存在以下2个主流观点：(1) 是拆沉下地壳部分熔融产生的熔体与地幔橄榄岩反应的结果(Wang et al., 2007)；(2) 是由俯冲的太平洋板块部分熔融产生的熔体与地幔橄榄岩反应的结果(Sun et al., 2010)。除了下扬子地区，郯庐断裂带南缘同样分布着几处早白垩高镁埃达克岩，但却未见有伴生的金属矿床。因为，郯庐断裂带南缘的高镁埃达克岩是由拆沉下地壳部分熔融产生(Huang et al., 2008；Liu et al., 2010)，从而产生一个问题：拆沉下地壳部分熔融与铜金矿床是否存在成因上的联系？

中国东部中-新生代玄武岩构成了中国东部火山带，是环太平洋火山带的一部分。大于110 Ma玄武岩具有岛弧型微量元素分布特征(即富集大离子亲石和轻稀土元素，亏损高场强元素)、较低Ce/Pb值( < 10)、较高⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr值和非常负的εNd(低至-20)，说明这些玄武岩形成时有下地壳物质的混入(Zhang et al., 2002；Liu et al., 2008)。小于110 Ma玄武岩具有与洋岛玄武岩相似的微量元素分布特征(即富集大离子亲石元素、轻稀土元素和Nb-Ta，亏损K、Pb)和相对亏损的Sr-Nd同位素组成(Liu et al., 2008；Xu，2014；Huang et al., 2015)。传统的观点认为新生代玄武岩起源于软流圈地幔(Zhou and Lee Armstrong，1982)。随着研究的深入，越来越多的学者认识到它们的地幔源区可能含有再循环的表壳物质: (1) 熔体提取后的榴辉岩质大陆下地壳(Liu et al., 2008)；(2) 俯冲的太平洋洋壳物质(Yang et al., 2012；Xu，2014；Huang et al., 2015)。

前人研究发现，中国东部小于110 Ma玄武岩具有比地幔值轻的Mg同位素但比地幔值重的Zn同位素组成，指示有西太平洋板块携带的再循环海相碳酸盐混入到地幔源区(Yang et al., 2012；Huang et al., 2015, 2016；Liu et al., 2015)。然而，前人研究的玄武岩仅仅集中在大于100 Ma和小于30 Ma年龄段，对于100~30 Ma玄武岩的研究处于空白，极大制约了我们对西太平洋俯冲对中国大陆影响时限的理解。除了Mg-Zn同位素，Li同位素也是很敏感的示踪地壳物质再循环的示踪剂(Elliott et al., 2004)。华北克拉通地幔橄榄岩捕掳体的Li同位素组成显示中国东部岩石圈曾经受到过西太平洋俯冲物质的交代作用(Tang et al., 2014)。Fe(+2，+3) 和Cr(+3，+6) 都是变价元素，对玄武岩源区氧逸度的变化比较敏感，而源区氧逸度的变化能够很好地反映俯冲洋壳物质的加入。

针对中国东部埃达克岩及中-新代玄武岩成因的争论，本课题拟以沿郯庐断裂不成矿和下扬子成矿早白垩纪埃达克质岩以及中国东部不同年龄序列的玄武岩为研究对象为研究对象，利用新兴的Li-Mg-Fe-Zn-Cr金属稳定同位素，揭示埃达克岩成因差异，制约玄武岩的源区性质，揭示中国东部地幔性质随时间的演化，制约古太平洋俯冲影响的时限。最后再结合区域构造背景、现有地球物理资料以及板块漂移历史，制约转换的动力学机制，讨论古太平洋板块俯冲对中国东部构造格局的影响。

秦岭造山带自北向南主要由华北陆块南缘、北秦岭和南秦岭构造单元构成。东秦岭地区位于凤县-太白走滑剪切断裂带和徽成盆地以东，出露有大量的晚中生代(160~110 Ma)的花岗质岩石(王晓霞等，2011)，主要分布在华北陆块南缘和北秦岭构造单元内。华北陆块南缘晚中生代岩体主要以花岗岩类为主，产状主要以大的花岗岩基及小的花岗斑岩岩株为主。北秦岭地区大规模岩浆侵入活动集中在新元古代、古生代和中生代，以酸性岩为主，往往形成大的岩基或者岩体。与华北陆块南缘晚中生代花岗岩类相比，北秦岭地区的岩浆活动基本上以岩基或较大的岩体产出，以新元古代和古生代岩浆活动最为强烈，而晚中生代岩浆活动相对较弱，分布也较局限。小岩体分布在大岩体周围，伴生有一定的钼矿化或钼矿床的形成(柯昌辉等，2012)。

在东秦岭造山带中，多金属矿床多数与小的晚中生代花岗斑岩有关。近年来，在一些大的岩体，如文峪、合峪、太山庙、老君山花岗岩体中也发现有钼矿化，其中发育在合峪岩体中的鱼池岭钼矿达到了超大型钼矿的规模(Li et al., 2013；Zhang et al., 2014)，太山庙岩体中发育的竹园沟钼矿达到了中型钼矿的规模(黄凡等，2010)。因此，含矿化的花岗岩基的研究能够为深部区域内大规模成矿作用提供深部制约。在东秦岭造山带，华北陆块南缘和北秦岭地体2个构造单元在晚中生代岩浆作用规模和相关的金属成矿作用强度存在明显差异。深入对比研究不同构造单元与成矿相关的岩浆作用，将有利于理解和认识东秦岭地区成矿岩浆的性质，进一步制约晚中生代地壳深部过程。

选取东秦岭地区多个含矿的花岗岩基，通过锆石U-Pb年代学、岩石学、矿物学、岩石地球化学和同位素地球化学方法，探讨岩体形成时的岩浆演化过程与成矿作用，为东秦岭地区晚中生代的岩浆-成矿作用提供约束。主要研究工作包括：(1) 对代表性花岗岩体进行详细的野外观察，查明岩石的野外分布及产状，系统地采集具有代表性的岩石样品；(2) 在岩石学和矿物学观察基础上，识别不同岩体的岩浆作用期次和岩相学特征，进行岩体的锆石U-Pb同位素年代学测试，建立华北陆块南缘和北秦岭地体晚中生代岩浆作用的年代学格架；(3) 获取代表性花岗岩体的不同岩相岩石样品的地球化学组成和放射性成因同位素组成，厘定岩浆的地球化学组成特征、源区性质和岩浆演化过程；(4) 对比研究华北陆块南缘和北秦岭地体晚中生代岩浆岩的地球化学组成和成因差异，识别不同构造单元的岩浆-成矿作用的特征和差异性。

钼是一种重要的战略资源，在材料，冶金，军事，电子工业方面均具有重要的应用。而中国更是全球钼资源最丰富的国家，中国已探明的钼储量接近全球钼储量的40%。因此深入了解钼矿的特征及成矿机制对于合理开发利用这一重要资源起到十分重要的作用。对于中国的钼矿成矿时代的研究表明，中国的钼矿主要形成于燕山期，与古太平洋板块的俯冲相关。板块俯冲为成矿带来了成矿物质，同时板块释放的流体可以引起成矿物质的迁移和富集(Li et al., 2012a)。

钼同位素能够帮助我们制约钼矿的形成机理和物质来源，建立板块俯冲与中国东部燕山期钼矿之间的联系。通过对不同来源，不同形成年代，不同类型的各类辉钼矿的钼同位素进行分析，可以推测在辉钼矿形成过程中，钼经历了较大程度的种型变化，进一步暗示辉钼矿可能形成于蒸汽相的结晶过程(Hannah et al., 2007)。在成矿演化过程中，随着流体迁移，钼同位素组成系统逐渐偏正，反映钼随着流体迁移成矿过程中，钼同位素发生分馏(Greber et al., 2014)。成矿过程往往伴随着钼同位素的较大分馏，而不同类型的钼矿所具有的钼同位素特征也存在一定的差异，这就使得我们可以通过钼同位素特征指示钼成矿的过程(Breillat et al., 2016)。结合微量元素数据以及钼同位素的分馏情况，辉钼矿的成矿物质来源也可以被进一步限定(Wang et al., 2015)。因此，使用钼同位素对于研究辉钼矿的形成机制以及物质来源都表现出比较大的潜力。然而，对于辉钼矿在手标本尺度表现的高度不均一，不同成矿期次以及成矿历史之间的钼同位素变化等方面仍然缺少一个系统而合理的解释。针对具体的地质构造事件对矿体钼同位素的影响也还需要更进一步的研究。

中国东部燕山期钼矿则为我们利用钼同位素研究钼矿床的形成机制以及物质来源提供了很好的空间。中国东部钼矿主要为斑岩型，矽卡岩型，石英脉型，大多分布在东秦岭-大别，长江中下游和华南3个成矿带，分别对应着古太平洋板块俯冲及转向过程中俯冲板片与大陆岩石圈之间不同的相互作用。我们针对3个不同的成矿带选取德兴，金堆城，南泥湖，三道庄，白石尖，百丈岩等钼矿体、围岩和不同期次含钼矿物为研究对象，测定其钼同位素组成，以期(1) 查明各类型钼矿的钼同位素组成；(2) 探明钼矿床形成过程中的钼同位素分馏机制；(3) 探讨构造环境以及成矿类型对于钼同位素组成的影响；(4) 利用钼同位素反演成矿物质的迁移富集途径，最终指导钼矿床的找矿。

富碱侵入岩一般是指碱性氧化物(K₂O+Na₂O)含量大于8%的火成岩，是地球深部动力学过程在地壳浅部的一个直接反映(Eby，1992)。因此富碱侵入岩和共生的岩石组合可以有效指示源区性质、深部过程和大地构造背景，对深入认识区域成矿规律、大陆构造背景及演化具有重要科学意义和价值。中国东部中生代发育大量的富碱侵入岩，其形成源区和构造背景一直存在较大争论，目前尚未有统一性的意见。同时，这些富碱侵入岩与古太平洋俯冲的关系也存在较大争论(Li et al., 2012)。吴福元等将中国东北地区本不同时代A型花岗岩形成的构造背景划分为拆沉成因、板片断裂拉张成因和板内裂谷成因(Wu et al., 2002)，指出早白垩世A型花岗岩形成与非造山环境下太平洋俯冲背景下的裂谷环境。李贺等指出延长江断裂左右分布不同类型A型花岗岩，由内带的A2型向外带的A1型花岗岩分布特征，提出洋中脊俯冲模型(Li et al., 2012b)，指出其A型花岗岩来自于富集地幔熔融。福建地区白垩世A型花岗岩的形成也被认为与太平洋俯冲和后撤有关(Zhao et al., 2015)。

中国中东部地区发育大量的富碱侵入岩分布于不同构造带，包括大别造山带、长江断裂凹陷带、江南隆起带和沿海地区。高精度年代学研究表明，其主要形成时代从晚侏罗到晚白垩世(138~80 Ma)。对于这些富碱侵入岩目前存在的诸多争论，需要系统全面的进行解析。目前中国中东部富碱侵入岩存在以下几个问题需要进一步研究：(1) 判别真假A型花岗岩。A型花岗岩判别标准主要以其地球化学特征为依据，然而这类判别依据有较大不确定性，如高分异花岗岩也具有与A型花岗岩形式的地球化学特征。因此，需要通过岩相学、地球化学等综合指标仔细甄别中国中东部这些富碱侵入岩是否为A型花岗岩；(2) 富碱侵入岩源区性质。目前对于中国中东部富碱侵入岩源区存在较大争议，如来自于富集地幔、下地壳、壳幔混合还是洋壳熔融等；(3) 岩石组合特征。基于富碱侵入岩分布和源区特征判别构造背景可能存在多解性，需要关注同时代共生其他岩性组合加以限定；(4) 富碱侵入岩与燕山期古太平洋俯冲的关系具体如何？是否能区分洋脊俯冲，洋壳后撤、板块断离还是拆沉作用形成富碱侵入岩。

针对以上问题，我们拟通过对中国中东部地区自内陆到沿海地区剖面上富碱侵入岩系统分析，主要研究对象包括大别造山带河棚-腾冲岩体、响洪甸岩体和白鸭山岩体、长江中下游黄梅尖岩体、花山岩体和花园巩岩体、江南造山带东段黄山岩体、牯牛降岩体和谭山岩体以及东南沿海北段大毛山岩体和舟山岩体。建立区域精细年代学格架、通过测定矿物含水量、形成温度、氧逸度特征限定富碱侵入岩形成过程中的物理化学条件。通过测定全岩主微量、Mg-Pb、锆石O-Hf同位素、矿物微量元素面扫描技术等揭示富碱侵入岩岩石地球化学特征、岩浆演化过程、物质来源和深部过程。通过剖面上横向对比了解不同地块环境下富碱花岗岩形成特点与形成构造背景，综合探讨富碱侵入岩与燕山期古太平洋板块俯冲的内在联系。

本课题以古太平洋板块俯冲、转向为切入点，将板块运动和岩浆活动的深部过程与成矿作用相耦合；结合传统的岩石学、地球化学、单个流体/熔体包裹和金属稳定同位素研究，剖析成矿物质和能量来源，揭示燕山期大规模成矿的机理，提出新的构造演化模式和成岩成矿理论。有机结合传统地球化学手段(例如：主微量元素、Sr-Nd-Pb同位素)和新兴的金属稳定同位素(例如：Mg-Fe-Cu-Zn-Mo-Cr-Li)等研究手段，探讨中国东部玄武岩和埃达克岩的成因，制约成矿金属的直接来源、运移机制和富集过程。