文章来源：地质与地球物理研究所

　　斑岩型矿床为世界提供75%的铜、50%的钼和20%的金而闻名于世且备受关注，成为矿床学界长期研究的课题。何种因素控制大型-超大型斑岩铜矿床的形成研究是矿床学家不断深入研究的问题。目前研究表明，中酸性含矿岩浆的氧化状态是决定斑岩形成的关键，这是由于氧化性岩浆能将金属元素和硫从地幔携带到地壳浅部。一般认为，具有较高的氧逸度（>NNO + 1）的岩浆可形成斑岩铜矿床，可是，岩浆氧逸度达到多高就能形成大型-超大型斑岩铜矿这一问题尚未解决。

　　研究岩浆氧逸度有许多方法，如利用全岩Fe³⁺/Fe²⁺比值及相应的温压条件计算岩浆的氧逸度、利用含Fe-Ti氧化物固熔体组成及它们的结晶温度估算氧逸度等。然而，斑岩铜矿床发育强烈的热液蚀变而改变了原生矿物和原岩的全岩化学组成，故据此测得的结果容易失真。锆石对微量元素具有非常高的封闭温度，其抗蚀变能力很强，能提供原岩的成矿岩浆的地球化学信息，且锆石中的Ce⁴⁺和Ce³⁺分异能力强，对岩浆形成时的氧化状态反应灵敏，其Ce⁴⁺/Ce³⁺比值可判定岩浆的氧化状态。

　　中亚成矿域发育了规模不一的斑岩铜矿床，从超大型的Oyu Tolgoi (>3600万吨铜，1432吨金)和Kal’makyr (>2400万吨铜，>2250吨金)矿床到小型的博尔雷（60万吨铜)和包古图 (63万吨铜)矿床，这为研究含矿岩浆氧逸度及其控制不同规模斑岩铜矿的成矿提供了有利条件。中国科学院地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室研究员申萍等人对9个不同规模的斑岩铜矿进行了研究（图1），选择了13个含矿岩体进行锆石Ce⁴⁺/Ce³⁺比值及其氧逸度的分析。结果表明，含矿岩浆中锆石的Ce⁴⁺/Ce³⁺ > 120可形成大型斑岩铜矿，Ce⁴⁺/Ce³⁺ < 120则形成小型矿床（图2）。进一步研究发现，具有NNO+1氧逸度的岩浆即可形成斑岩铜矿（<100万吨铜），而具有高于NNO+2氧逸度的岩浆形成大型斑岩铜矿（>200万吨铜）（图3）。该项研究展示了一种判断形成不同大小斑岩铜矿的含矿岩浆氧逸度条件，尝试为评价斑岩铜矿规模提供一种新的评价标准。

　　上述研究成果近期发表在国际矿床学期刊Economic Geology（Shen et al. Oxidation Condition and Metal Fertility of Granitic Magmas: Zircon Trace-Element Data from Porphyry Cu Deposits in the Central Asian Orogenic Belt. Economic Geology, 2015, 110(7): 1861-1878）。

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图1  中亚成矿域构造纲要图和所研究斑岩铜矿的位置和名称

图2  中亚成矿域含矿岩浆中锆石Ce⁴⁺/Ce³⁺比值对铜储量关系图（红方框为平均值）

图3  中亚成矿域斑岩铜矿岩浆氧逸度（ΔNNO）对铜储量关系图