新发现！碰撞型斑岩铜矿成因有新模式

近日，中国地质科学院地质研究所杨志明研究员联合国内外学者，选择全球最经典的碰撞型斑岩铜矿带——西藏冈底斯带开展研究，提出了碰撞型斑岩铜矿成因新模式。该模式挑战了“斑岩铜矿形成主要依赖于大洋板片俯冲”的传统认识，为构建新型斑岩铜矿成矿模型提供了重要理论依据。该研究成果发表在7月2日的《科学进展》上。

斑岩型铜矿是世界上最重要的矿床类型之一，是全球铜、钼、金、铼、硒及碲等关键矿产的主要来源。传统的斑岩铜矿成因模式认为，斑岩铜矿的形成通常与氧化性钙碱性弧岩浆密切相关。此类岩浆的高氧化特征通常被认为源于俯冲板片释放的氧化性熔体与流体对地幔楔的交代作用。但过去20多年来中国学者通过深入研究发现，斑岩铜矿并不仅形成于岩浆弧（岛弧、陆缘弧）环境，也可形成于大陆碰撞环境。在大陆碰撞构造背景下，成矿岩浆被认为起源于俯冲改造下地壳的部分熔融。但由于在成矿期缺乏活动的大洋俯冲，碰撞型斑岩铜矿的成因特别是成矿岩浆高氧化性特征的形成机制，成为当前学界关注的焦点。

针对碰撞型斑岩铜矿成因有关科学问题，杨志明研究团队系统分析了西藏冈底斯带东段新特提斯洋俯冲、印度—亚欧大陆碰撞及后碰撞阶段岩浆岩的微量元素地球化学与镁—汞同位素组成，研究探索成矿岩浆高氧化性特征的形成机制，并取得新认识：

一是全岩钒/钪比值和锆石ΔFMQ（铁镁质矿物氧逸度参数）填图结果显示，冈底斯带自俯冲至后碰撞阶段岩浆氧逸度呈系统性上升趋势，高氧逸度区域集中分布在东经87°至92°之间，与中新世斑岩铜矿的分布高度吻合，指示岩浆氧化态提升与成矿密切相关。

二是后碰撞成矿斑岩和超钾质岩相较于俯冲和同碰撞花岗岩与基性岩，表现出更高的钍/镱和钍/镧比值以及较低的镥/铪比值，表明碰撞后岩浆源区的陆源沉积物贡献显著增强，其物源很可能来自印度北部的被动大陆边缘。

三是俯冲期与同碰撞期花岗岩的Hg（汞）同位素值（Hg非质量分馏）接近原始地幔值，而后碰撞成矿斑岩及超钾质岩Hg同位素值表现出更广的变化范围，其负的Hg同位素特征指示印度大陆沉积物中的汞成分被俯冲携带并进入冈底斯岩石圈地幔与下地壳。同时，超钾质岩的Mg（镁）同位素值表现出轻Mg特征，进一步支持碳酸盐成分对地幔的交代作用。

四是高温高压实验表明，在3 GPa（吉帕）、900摄氏度条件下，钙质碳酸盐能够氧化橄榄石中的Fe²⁺（亚铁离子），显著增加地幔中Fe³⁺（铁离子）含量，从而提高其氧逸度。地质记录显示，印度大陆北缘广泛发育的中生代至始新世碳酸盐岩沉积（包括台地相与盆地相），厚度可达数千米；此外，印度北部还分布大量含硫酸盐物质的蒸发岩。这些氧化的沉积物在碰撞过程中提供了充足的氧化剂来源。

基于上述结果，杨志明研究团队提出：碰撞型斑岩铜矿的形成因大陆沉积物（尤其是碳酸盐与硫酸盐）循环所致。碰撞过程中，氧化性沉积物的循环一方面会直接或间接提升成矿岩浆源区的氧逸度，使源区的硫化物分解为硫酸盐，从而导致铜和硫在源区部分熔融过程向成矿岩浆中富集；另一方面，氧逸度的升高会显著提高成矿岩浆对硫和铜的溶解能力，降低岩浆演化过程中硫化物因饱和而分离的可能性，确保成矿物质最终在热液阶段通过流体迁移卸载形成斑岩铜矿。

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来源：《中国自然资源报》

记者：丁全利

文字编辑：赵玲玲

新媒体编辑：刘川