板块俯冲与斑岩铜金成矿

• 作 者: 孙卫东[1]凌明星[2]丁兴[2]杨晓勇[3]梁华英[1]李聪颖[2]李贺[2]范蔚茗[2]
• 机 构: 中国科学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 广州 510640
• 出 处: 2014年中国地球科学联合学术年会
• 发表日期: 2014年期

绝大多数斑岩铜金矿床分布在汇聚板块边缘。研究表明高氧逸度和洋壳部分熔融是控制斑岩铜金矿床形成的两个关键(Sun et al.,2013;Sun et al.,2012)。作为亲硫元素，铜金的性质主要受还原态的硫(S2-)的控制(Sun et al.,2004)，而硫的价态、性质则受氧逸度的控制。矿床学家很早就发现氧逸度ΔFMQ+2是斑岩铜金矿床成矿的魔幻数字。发现其原因是硫性质在此氧逸度附近发生巨变，氧逸度在ΔFMQ+2以上时，硫主要以硫酸根形式存在，氧逸度降低，硫化物的比例迅速增加。硫酸盐在岩浆中的溶解度通常是硫化物的10倍左右(Jugo,2009)，因此在部分熔融过程中，高氧逸度可以大幅度提高硫在岩浆中的溶解度，有利于源区硫化物被破坏，以硫酸根的形式被熔出，从而大幅度提高初始岩浆铜(金)含量高;与此同时，硫化物在岩浆演化过程中可以保持不饱和状态，有利于作为中度不相容元素的铜金通过岩浆演化进一步富集。在磁铁矿结晶等过程中，岩浆体系的氧逸度降低，硫酸根被还原，还原态的硫(S2-)将岩浆中的铜金萃取、富集到流体相，从而形成斑岩铜金矿床(Liang et al.,2009)。这种高氧逸度通常出现在汇聚板块边缘。由于洋壳铜、金、硫含量远高于陆壳和地幔，而且俯冲带氧逸度高出地幔和陆壳2个数量级左右，因此俯冲洋壳部分熔融形成岩浆的初始铜、金、硫含量远高于陆内岩浆，有利于成矿(Sun et al.,2014a;Sun et al.,2014b;Sun et al.,2011)。年轻洋脊的俯冲是显生宙以来最容易发生俯冲洋壳部分熔融的地质过程，同时具有高氧逸度，因此，洋脊俯冲是形成大型、超大型斑岩铜金矿床的最佳途径。统计结果显示，全球主要超大型斑岩铜金矿床均与洋脊俯冲有关(Sun,2014;Sun et al.,2010)。