研究亮点

杨志明研究组–SEG Special Publication: 藏东义敦弧斑岩铜矿成矿差异性—锆石和磷灰石组分约束及找矿指示意义

来源:地调局地质所作者:曹康，杨志明发布时间:2022-03-22

　　对于斑岩铜矿系统来说，岩浆的成矿潜力在很大程度上取决于水含量、硫含量和氧逸度。前人通过成矿岩体与无矿岩体的对比研究，提出了用以预测岩浆成矿潜力的一些全岩地球化学指标，但因易受蚀变和风化作用影响而失真，使其区域成矿潜力评价效果十分有限。近年来，利用中酸性岩体中普遍发育的副矿物锆石示踪岩浆的氧逸度和水含量预测岩浆成矿潜力成为学术界和工业界关注的热点。但这种基于特定区域所建立的锆石组分指标在其它地区是否适用尚不明了。相比而言，另一种副矿物磷灰石的组分能用来示踪岩浆的挥发分（如S和Cl）含量和氧逸度，但其作为成矿潜力评价指示矿物的研究还很薄弱。因此，通过锆石和磷灰石组分联用来判断岩浆的成矿潜力将是有益的尝试。

　　藏东古特提斯构造域义敦弧南部发育多个斑岩铜矿床，而其北部则发育大量同时期的无矿花岗岩体。针对上述问题，中国地质科学院地质研究所杨志明研究组对这些成矿斑岩和无矿花岗岩体开展了锆石和磷灰石组分及全岩地球化学对比研究，以此探究同一岩浆弧内斑岩铜矿成矿差异性的岩浆控制因素，同时也对斑岩铜矿找矿勘探中预测岩浆成矿潜力的全岩地球化学和矿物组分指标进行评价。本次研究取得的主要认识如下：

　　（1）义敦弧成矿斑岩和无矿岩体不同的全岩地球化学特征指示两种不同的成因机制。成矿斑岩具高Sr/Y, La/Yb和V/Sc比值，无明显负Eu异常（图1），表现出埃达克岩亲和性，表明形成早期以角闪石分离结晶为主，斜长石结晶较少。无矿岩体具低Sr/Y, La/Yb和V/Sc比值，弱-明显负Eu异常（图1），它们来源于同一母岩浆的分离结晶演化，形成过程中以斜长石分离结晶为主，角闪石结晶较少。

图1 义敦弧成矿与无矿岩体全岩主量和微量元素含量及比值图

　　（2）义敦弧成矿斑岩为一套富水和硫的氧化性岩体，而无矿岩体为一套富水但贫硫酸盐的还原性岩体。成矿岩体普遍发育角闪石+榍石+石英+磁铁矿的矿物组合，具高的全岩Fe2O3/FeO, Sr/Y和V/Sc比值，高的锆石Eu/Eu* (0.43–0.91)和ΔFMQ (+0.8到+2.4)值，利用磷灰石SO3含量（0.07–0.79 wt %; 图2）估算得到的相应岩浆S含量为35–160 ppm，表明其为一套富水和硫的氧化性岩体，因而有利于斑岩铜矿床的形成。相反，无矿岩体普遍发育角闪石+钛铁矿的矿物组合，具低的全岩Fe2O3/FeO, Sr/Y和V/Sc比值，低的锆石Eu/Eu* (0.01–0.34)和ΔFMQ (–3.3到+0.5)值，低磷灰石SO3含量（<0.04 wt %; 图2），表明其为一套富水但贫硫酸盐的还原性岩体；这些特征阻碍岩浆运移大量S和金属来形成斑岩铜矿床。因此，义敦弧北部斑岩铜矿的找矿潜力很小。

图2 义敦弧成矿与无矿岩体锆石Ce4+/Ce3+, Eu/Eu*和ΔFMQ值及磷灰石组分图

　　（3）前人提出的预测岩浆成矿潜力的全岩地球化学和部分锆石组分指标在义敦弧也适用，但部分锆石组分指标不适用，磷灰石组分可成为有效的成矿潜力评价指标。全岩Sr/Y (>20), V/Sc (>32.5–0.385 × wt % SiO2), Eu/Eu* (~1)和10000*(Eu/Eu*)/Y (>400)比值，锆石Eu/Eu* (>0.4)和ΔFMQ (>1)，磷灰石SO3含量(>0.1 wt %)能够准确区分义敦弧成矿斑岩与无矿岩体，表明其可作为预测岩浆成矿潜力的有效指标。但对于前人提出的锆石Ce异常值（Ce4+/Ce3+, Ce/Ce*, Ce/Nd），氧化性成矿斑岩和还原性无矿岩体存在相互重叠（图3），表明其不能用于准确估算岩浆的相对氧化还原状态，因而并非有效的岩浆成矿潜力评价指标。

图3 义敦弧代表性成矿与无矿岩体锆石组分受同时结晶的其它矿物影响的瑞利分馏模拟图

　　斑岩铜矿的找矿勘探是一个不断缩小找矿范围的过程，准确识别具成矿潜力的岩浆能有效降低找矿成本。通过义敦弧成矿斑岩与无矿岩体的对比研究，我们发现，南北岩浆氧化还原状态的差异性导致了斑岩铜矿成矿的差异性；同时我们也确证并提出了一些有效预测岩浆成矿潜力的全岩地球化学和矿物（锆石和磷灰石）组分指标，也指出前人提出的部分找矿指标需要谨慎使用。

　　本研究得到国家自然科学基金委项目（项目号91955207, 41825005, 41902079）资助，研究成果近期发表在国际矿床学权威期刊Society of Economic Geologists Special Publication上（Cao, K., Yang, Z.M.*, Hou, Z.Q., White, N.C., and Yu, C., 2022, Contrasting porphyry Cu fertilities in the Yidun arc, eastern Tibet: insights from zircon and apatite compositions and implications for exploration: Society of Economic Geologists Special Publication 24, p. 231-255）。曹康博士为第一作者，杨志明研究员为通讯作者。

　　原文链接：

　　https://www.segweb.org/Store/detail.aspx?id=EDOCSP24V2CH13