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海洋国家实验室孙卫东研究员团队发现氧逸度与斑岩铜矿成矿的关系
来源:海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室    2017-08-09 15:00:00

高氧逸度是斑岩铜矿所具有的一个普遍性特征,然而关于氧逸度,还存在一些问题并未得到解决,例如,斑岩铜矿何时氧化、如何获得高氧逸度、为什么大量高氧逸度的岛弧岩石并不能形成斑岩矿床、为什么高氧逸度下俯冲洋壳部分熔融是斑岩铜金矿床成矿的最佳条件等。

日前,海洋国家实验室孙卫东研究员团队研究发现氧逸度与斑岩铜矿成矿的关系(Oxygen fugacity and porphyry mineralization: a zircon perspective of Dexing porphyry Cu deposit, China)。该研究成果近期在线发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室孙卫东研究员为通讯作者,其团队成员——中科院广州地球化学研究所中科院矿物学与成矿学重点实验室张潺蝉为第一作者。此研究成果受到国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点专项(2016YFC0600408)、中国科学院战略性先导科技专项(XDB18020000)以及国家自然科学基金(91328204,41421062)资助。

本次研究以德兴斑岩铜矿为例。德兴斑岩铜矿形成于中侏罗纪时期,位于江南古陆东段,是我国华南最大的斑岩型铜矿。该矿床具有高氧逸度特征,然而前人研究认为德兴斑岩铜矿的高氧逸度继承于新元古代的俯冲,而非侏罗纪时期的古太平洋板块的俯冲。铜则来源于新元古代相关的加厚下地壳。利用LA-ICPMS分析了德兴斑岩中的岩浆锆石以及继承锆石的微量元素同时得到其U-Pb年龄,并计算了锆石对应的氧逸度。研究结果表明,新元古代锆石形成时的岩浆对应的氧逸度并不高,相反,侏罗纪岩浆锆石具有更高的氧逸度。因此,德兴斑岩铜矿的高氧逸度并非继承于新元古代新生下地壳。其高氧逸度更可能是受侏罗纪古太平洋板块俯冲影响。


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斑岩铜矿与氧逸度。右图表示德兴锆石及其对应的氧逸度估算值。新元古代锆石氧逸度低于成矿期岩浆锆石氧逸度。左图为用同样方法估算的全球斑岩铜矿锆石氧逸度值,括号内数值代表矿床对应的铜储量(单位为Mt)。其中,与长江中下游沙溪斑岩铜矿同时期的不含矿岩体具有比斑岩铜矿更低的氧逸度。


高氧逸度(>ΔFMQ+1.5)环境下,俯冲洋壳部分熔融是形成斑岩铜矿最可能的机制。尽管高氧逸度是斑岩铜矿的普遍特征,全球斑岩铜矿的锆石氧逸度与其对应的铜储量并没有明显的相关性。这不仅支持了氧逸度(~ΔFMQ +1.5)为成矿的关键指标,同时暗示了除氧逸度以外,还有其他的因素控制铜的储量,如俯冲板块占源区的比重、热液富集作用的效率、矿床在地壳的保存出露情况等。

 

论文信息:Zhang, C.C., Sun, W.D. (通讯作者), Wang, J.T., Zhang, L.P., Sun, S.J., Wu, K., 2017. Oxygen fugacity and porphyry mineralization: a zircon perspective of Dexing porphyry Cu deposit, China. Geochimica et Cosmochimica Acta, in press. 

论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703717301515

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