2016年04月08日 星期五

研究亮点

杨志明研究组-CMP: 氧化还原状态控制云南普朗超大型斑岩铜矿的形成

来源:地调局地质所 作者:科技处 发布时间:2019-06-11

在斑岩系统中,岩浆的上地壳演化过程是控制矿床形成的关键因素之一,然而目前我们对于该过程中岩浆物理化学特征的变化(例如,温度、压力、氧化还原状态)仍然缺乏系统的认识。针对这一科学问题,研究组对云南普朗超大型斑岩铜矿的斑岩体开展了详细地岩相学、矿物学及矿物地球化学等方面的研究。本次研究首先恢复了斑岩岩浆中主要矿物的结晶顺序(图1),进而基于锆石、角闪石、黑云母等矿物的温度、压力及氧逸度(fO2)的计算结果,恢复了斑岩岩浆fO2在上地壳中的演化过程。

                  

1 普朗矿床斑岩中主要矿物结晶顺序

研究显示,普朗铜矿斑岩母岩浆的fO2在上地壳中经历了复杂的变化。斑岩母岩浆的岩浆房位于6-12km的古深度,在>12km的深度时,斑岩母岩浆具有非常高的初始fO2ΔFMQ>+3.0(图2)。随后,来自另一个位于17-21km深的岩浆房中的相对还原(ΔFMQ=+1.4 ~ +2.3;图2)的闪长质岩浆注入到斑岩母岩浆的岩浆房中,致使斑岩母岩浆的fO210-12km的深度降低至ΔFMQ<+1.9。混合后的岩浆继续从岩浆房上升,并就位于还原性的图姆沟组地层中(3。7km),同时发生同化混染作用,导致岩浆的fO2进一步降低至ΔFMQ=~+1。6,最终降低至中等还原状态(即log(Fe2O3/FeO)<-0.5)。此时,混合后的岩浆达到水饱和状态,还原性的成矿流体开始出溶,形成普朗铜矿还原性的矿化特征(含矿脉体大量产出磁黄铁矿)。在还原性流体大量出溶后,岩浆fO2再次升高至ΔFMQ=+3.2 ~ +4.2。由于斑岩岩浆fO2的最终降低发生在浅部地壳(~3.7km),因此有效的抑制了硫化物在深部地壳的过早饱和,进而抑制了CuAu的丢失。同时,硫化物在浅部地壳的饱和导致了金属的预富集,这可能是普朗铜矿形成的关键因素之一。

此外,本次研究首次指出,斑岩型矿床母岩浆的fO2并不是恒定不变的,而是随着具体的演化过程而发生变化(如岩浆混合、结晶分异、同化混染、去气作用等),一个斑岩系统的氧化还原状态的判定应该基于氧逸度在岩浆演化不同阶段的系统研究。

                                                                    2 普朗矿床岩浆氧逸度上地壳变化

 

上述成果发表在国际岩石学及矿物学著名期刊《Contributions to Mineralogy and Petrology》上(Li, W.K., Yang, Z.M.*, Cao, K., Lu, Y.J., and Sun, M.Y., 2019. Redox-controlled generation of the giant porphyry Cu–Au deposit at Pulang, southwest. Contributions to Mineralogy and Petrology,v。 174, article no。 12, p。 1-34), 杨志明研究员为通讯作者,博士二年级学生李炜恺为第一作者,博士生曹康及孙茂妤参与了研究。

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