白癜风全国十佳医院 http://pf.39.net/bdfyy/bjzkbdfyy/160318/4792767.html

曹明坚

编者按：

中国科学院地质与地球物理研究所曹明坚副研究员与合作者以矿物斑晶的独特视角，结合精细的EPMA和LA-ICPMS成分分析，对菲律宾Baguio矿集区黑山斑岩铜矿的多期镁铁质-长英质岩相开展系统的矿物学研究，揭示了富Cu的幔源镁铁质岩浆在斑岩铜矿成矿过程中起到了重要的作用，为深入探讨斑岩矿床深部岩浆过程提供了范例。

相关研究获得的关键认识如下：（1）各期长英质岩相都经历了基性岩浆的注入，证据为斜长石和角闪石不平衡结构和剖面主微量元素特征；（2）成矿前镁铁质岩相发生长英质岩浆注入，证据为单斜辉石和角闪石等矿物斑晶逆环带和剖面元素系统变化；（3）成矿期新注入的镁铁质岩浆异常富Cu（达-ppm），可能与富Cu的成矿晚期镁铁质岩浆具有相同的来源，经估算混合后的长英质岩浆Cu含量可达-ppm；（4）角闪石/单斜辉石矿物温压计指示深部发育多个阶段的镁铁质和长英质岩浆房，可对应于下地壳、中地壳和上地壳三个阶段，同时各期长英质岩相相似的温压条件指示矿床深部发育一个长期活动的长英质岩浆房。研究成果发表在EconomicGeology和JournalofPetrology。

斑岩铜(金)矿床是全球铜、金的重要来源，其中的成矿岩体、成矿物质(如Cu、Au等)和成矿流体，被认为来自矿床深部的大型岩浆房，故斑岩铜矿成矿模式也被称为正岩浆模式。在许多大型斑岩铜矿中均发育多期岩相，指示矿床深部过程极为复杂。鉴于同期岩体中的斑晶（如斜长石和角闪石等）形成于深部的岩浆房，因此可利用矿物斑晶探讨深部岩浆过程，这在火山岩系统中得到了广泛的应用。然而由于绝大多数大型、超大型斑岩矿床受到高温成矿流体的改造，许多矿物斑晶发生了明显的蚀变，如斜长石蚀变成绿帘石，角闪石蚀变成阳起石或者绿帘石+绿泥石等，因此至今缺少对斑岩铜矿深部岩浆过程的研究。不仅如此，越来越多的研究显示，幔源镁铁质岩浆在斑岩铜矿成矿过程中起到了重要的作用，可能包括提供了直接的成矿元素或者提供了与成矿密切相关的挥发分，而深入理解该过程离不开对深部岩浆过程的研究。

菲律宾Baguio矿集区蕴含52Moz(.2t)Au和6.2MtCu，是全球重要的矿集区之一，产出的矿床类型包括斑岩型、浅成低温型和矽卡岩型矿床。黑山斑岩铜金矿则位于该区中部，尽管矿床规模不大(65Mt

0.40%Cu，0.38g/tAu)，但发育多期岩相，前人对各岩相进行了高精度锆石ID-TIMS定年(成岩时代从6.4Ma到2.8Ma)，且各期岩相均保留有非常新鲜的各类矿物斑晶(包括斜长石、角闪石、单斜辉石)，且各类斑晶结构非常复杂。不仅如此，Baguio矿集区内相关岩石也具有类似的特征，为我们研究“岛弧背景斑岩铜矿深部岩浆过程及对成矿作用的指示”这一关键科学问题提供了可供研究的良好对象。

中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室曹明坚副研究员与澳大利亚科廷大学NoreenJ.Evans教授、加拿大湖首大学PeteHollings教授等合作者，对菲律宾Baguio矿集区和黑山斑岩铜矿多期岩相（图1）开展了详细的岩相学和矿物学研究，结果显示：

（1）各期长英质岩相（成矿前6.4Ma、3.2Ma→成矿期2.9-2.8Ma）中斜长石斑晶普遍发育韵律环带和熔蚀环带，熔蚀环带多发育在斜长石斑晶核部或幔部（图2），斜长石斑晶An牌号显示周期性韵律变化，且绝大多数斑晶An牌号变化20mol%（图3），An牌号与FeO含量间显示明显正相关关系，同时微量元素（如Sr、Fe）也显示协同变化。各期长英质岩相存在两类化学组成（包括主微量元素）明显不同的角闪石斑晶（镁-绿钠闪石和镁角闪石），同时发育许多逆向环带的角闪石斑晶（核部Mg#低，边部Mg#高），且不同环带主微量元素组成具有明显的差异（图4）。上述特征指示矿物斑晶（斜长石和角闪石）在长英质岩浆房结晶过程中，发生了大规模的镁铁质岩浆的注入。

（2）成矿前镁铁质岩相（4.7Ma）中单斜辉石和角闪石斑晶普遍发育核边结构（图2），其中核部表现为高Mg#、Ni，低Zr、Cu、REE，边部低Mg#、Ni，高Zr、Cu、REE（图5），指示单斜辉石和角闪石在镁铁质岩浆房结晶过程中，发生显著的长英质岩浆注入。成矿晚期镁铁质岩石（2.8Ma）中的角闪石含有丰富的硫化物包体（图6），同时角闪石Cu含量（3.4±0.9ppm）也明显高于其他镁铁质和长英质岩石（1.0±0.2ppm），指示成矿晚期镁铁质岩石异常富Cu。

（3）成矿期闪长玢岩中具逆环带的角闪石从核向边部Cu含量发生了急剧升高（2.7-3.4ppm→40.1-42.9ppm），而成矿前镁铁质岩相中具核边结构的角闪石和单斜辉石从核部向边部Cu含量升高明显（角闪石：2.6-5.9ppm→6.6-10.9ppm；单斜辉石：0.9-1.9ppm→2.0-5.0ppm），指示两类注入的岩浆（镁铁质和长英质）相对初始岩浆房均更加富集Cu。利用Cu分配系数可估算各类岩浆Cu含量，并根据不同环带相对大小估算混合后岩浆的Cu含量（图7）。结果显示成矿前新注入的长英质岩浆轻微富Cu（50-ppm），混合后的镁铁质岩浆Cu含量仅为50-ppm，与典型弧岩浆类似（50-ppm）；而成矿期新注入的镁铁质岩浆异常富Cu（达-ppm），混合后的长英质岩浆Cu含量可达-ppm，推测可能与成矿晚期异常富Cu镁铁质岩浆注入有关。

（4）矿物成分可用于估算矿物形成时的物理化学条件（包括温度、压力、氧逸度等）。岩浆硬石膏的产出，角闪石氧逸度计、磁铁矿-钛铁矿氧逸度计和锆石高的Ce异常指示岩浆高氧逸度特征（fO2NNO+1）。角闪石/单斜辉石矿物温压计指示矿物斑晶形成于多个阶段，集中在8.8-8.6kbar、6.6-4.7kbar和2.8-2.1kbar三个阶段，分别对应于下地壳、中地壳和上地壳（图8）。而对长英质岩浆房，从6.4Ma→3.2Ma→2.9-2.8Ma，角闪石斑晶具有相似的结晶温度（°C）和压力（2.1kbar），暗示矿床深部存在一个长期活动的长英质岩浆房。

上述结果证实在菲律宾Baguio矿集区内富Cu镁铁质岩浆带来了大量Cu成矿元素，显著提升了长英质岩浆的成矿潜力，对后期斑岩型矿化具有重要作用。而高温、高氧逸度特征使得成矿元素可以在持续活动的长英质岩浆房中不断得到富集，最后在成矿期发生显著的矿化。同时斑岩铜矿深部岩浆房在下地壳到上地壳均有发育。

以上研究成果近期发表在EconomicGeology和JournalofPetrology。

Cao,M.J.,Hollings,P.,Cooke,D.R.,Evans,N.J.,McInnes,B.I.A.,Qin,K.Z.,Li,G.M.,Sweet,G.,Baker,M.,PhysicochemicalprocessesinthemagmachamberundertheBlackMountainporphyryCu-Audeposit(Philippines):Insightsfrommineralchemistryandimplicationsformineralization.EconomicGeology,,,63-82.

Cao,M.J.,Evans,N.J.,Hollings,P.,Cooke,D.R.,McInnes,B.I.A.,Qin,K.Z.,andLi,G.M.,.Phenocrystzonationinporphyry-relatedrocksoftheBaguioDistrict,Philippines:Evidenceformagmaticandmetallogenicprocesses.JournalofPetrology,,59,-.

图1菲律宾Baguio矿集区成矿前镁铁质岩石与成矿期闪长质岩石采样分布

（黄色星星代表基性样品点；绿色代表闪长质样品点）

图2菲律宾Baguio矿集区镁铁质岩石和长英质岩石各类矿物斑晶显微结构

图3菲律宾Baguio矿集区黑山铜矿各岩相代表性斜长石斑晶剖面An牌号变化

图4菲律宾Baguio矿集区成矿斑岩代表性角闪石斑晶剖面特征变化

图5菲律宾Baguio矿集区成矿前基性岩脉代表性单斜辉石斑晶剖面特征变化

图6菲律宾Baguio矿集区黑山成矿晚期基性岩脉角闪石斑晶中富含硫化物包体

图7菲律宾Baguio矿集区依据单斜辉石（Cpx）和角闪石（Amp）斑晶各环带Cu含量估算的岩浆和混合岩浆的Cu含量

图8菲律宾Baguio矿集区镁铁质和长英质深部岩浆房产出状态

预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇