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1、矿 床 地 质 2012 年 MINERAL DEPOSITS 第 31 卷 增刊 包古图还原性斑岩铜矿： 来自岩石学、 矿物学、 矿物化学及流体特征的证据* 曹明坚1,2，李光明1，秦克章1 （1 中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029； 2 中国科学院研究生院，北京 100049） 通常认为大型-巨型斑岩矿床的形成总是表现出高氧化特征（(O2)FMQ+2） ，同时伴随形成具有高氧化特征的矿物，如硬石膏、磁铁矿、赤铁矿，如西藏驱龙斑岩型 Cu-Mo 矿都发育大量的岩浆硬石膏 (Xiao et al., 2012)。大量的实验研究显示，源区的高氧化
2、特征促使源区 S 以 SO42+的形式存在，且当熔体中的(O2)NNO+1，熔体中的 S6+/S 比值接近 1，不仅如此，体系从富硫化物相转变成富硫酸盐相发生在很窄的氧逸度区间（大致在 FMQFMQ+2） 。这种高氧化条件的源区使得富集亲铜元素（如 Cu、Au）的硫化物变得不稳定 (Jugo et al., 2005)，释放出其中的亲铜元素并使之表现出不相容特征，在熔融过程中这些亲铜元素优先从熔体中分离进入挥发相。同时实验研究还表明，高氧化条件会大大增强 S 在岩浆中的溶解度 (Jugo et al., 2005)。因此这种具有高(O2)、富含亲铜元素（Cu、Au）的原始弧岩浆在后期分异演化过
3、程中就极有可能形成大型-超大型的斑岩型 Cu 矿。这也解释了为何大型-超大型斑岩铜矿常表现出高氧化特征。 Rowins (2000)首次提出还原性的斑岩型 Cu-Au 矿的概念， 并总结出还原型斑岩矿床明显不同于氧化性斑岩铜矿的典型特征：成矿作用与 I 型钛铁矿系列花岗岩有关；发育大量的原生岩浆磁黄铁矿，产出大量的钛铁矿，较少发育磁铁矿，无高氧化特征矿物（硬石膏、磁铁矿） ；成矿流体富含大量的还原性气体（如CH4） ，流体中不含高氧化特征矿物；岩浆和流体均表现出低(O2)（FMQ） ；矿化类型较为简单、且蚀变规模与矿床规模较小；矿体中 Cu、Au 品位都较低，但相对更加富集 Au。并认为目前存
4、在 14 个较为典型的还原性斑岩 Cu 矿，如西澳的 17 Mile Hill 铜矿、墨西哥的 San Anto 斑岩铜矿、马来西亚的 Mamut 斑岩铜矿、阿根廷的 San Jorge 斑岩铜矿、阿拉斯加的 Shotgun 和 Liberty Bell 斑岩铜矿等，这 14 个还原性斑岩型铜矿多集中在西南太平洋、澳大利亚、南美和北美各地，而在中国尚未见报道。本文从岩石学、矿物学、矿物化学和流体特征方面综合阐述新近发现的西准噶尔包古图斑岩铜矿为一典型的还原性斑岩铜矿，希望通过对包古图还原性斑岩铜矿的深入研究，为还原性斑岩铜矿提供实例佐证和理论依据。 1 岩石学特征 研究表明，包古图斑岩铜矿产于
5、包古图 V 号闪长岩体内，矿化主要与穿切 V 号闪长岩岩株的花岗闪长斑岩和闪长玢岩有关，我们对矿区出露的各种岩性进行了 Fe2O3和 FeO 分析，全岩的 Fe2O3-FeO 结果显示矿区各岩性均表现为中度还原的 I 型花岗岩特征，且各岩石形成的氧逸度(O2)NNO，介于NNONNO-1.9 之间。 2 矿物学特征 通过详细和大量的镜下观察发现，矿区各岩性均含有大量的原生岩浆磁黄铁矿，且常产于角闪石和黑*受国土资源部危机矿山接替资源找矿专项典型矿床综合研究（20089932）联合资助. 第一作者简介 曹明坚，男，1985 年生，硕博连读生，矿床学专业，Email： 256 矿 床 地 质 20
6、12 年 云母（斑晶）内部，同时从硫化物产出状态判断，磁黄铁矿应形成于岩浆阶段，后期有少量的黄铜矿和黄铁矿伴生。岩体除发育大量的磁黄铁矿外，还发育大量的热液浸染状的钛铁矿，只见少量的磁铁矿与钛铁矿伴生产于闪长岩内，同时未见硬石膏和赤铁矿等高氧化矿物产出，矿区基本不发育金红石。根据岩石发育大量的磁黄铁矿以及无硬石膏可推测岩浆的氧逸度(O2)NNO+0.4。 3 岩石化学特征 利用 Wones and Eugster (1965)提出黑云母 Fe3+-Fe2+-Mg 图解可获得包古图各岩性岩浆原生黑云母形成时的氧逸度为 fO2NNO。 对测试的少数共生磁铁矿和钛铁矿利用相关软件进行了温度和氧逸度计
7、算， 结果显示共存的磁铁矿和钛铁矿形成温度为 444-498，形成的氧逸度为 NNO-2.3NNO+0.3。利用岩浆黑云母和热液绿泥石 Fe2+/Fe3+比值间接判断岩浆和流体的氧逸度变化特征，结果显示早期岩浆阶段黑云母Fe2+/Fe3+明显低于热液阶段绿泥石的 Fe2+/Fe3+，指示从岩浆阶段向流体阶段，体系的氧逸度不断降低，推测流体的氧逸度(O2)NNO。 4 流体特征 Shen 等 (2010)对流体包裹体进行了激光拉曼研究，结果显示矿区各阶段流体包裹体均富含大量的CH4气体。本次研究也对各种类型的脉体进行激光拉曼和群体包裹体气液相成分分析，结果显示各类型脉体气相由 CH4组成，个别含
8、一定量的 CO2，且气相中基本不含水，群体包裹体成分也显示流体为NaCl-H2O-CH4体系。依据 Takagi and Tsukimura (1997)提出的氧逸度-温度图解，当流体中 CO2/CH4为 1，温度400，流体的氧逸度应低于 NNO，大致为(O2)=NNO-1NNO-2。 5 初步结论 本次研究从岩石学、矿物学、矿物化学以及流体特征各方面论证了包古图铜矿还原性特征，其中岩浆阶段体系氧逸度为(O2)NNO，流体阶段体系氧逸度更低，为(O2)=NNO-1NNO-2，这与典型的氧化性斑岩铜矿氧逸度（(O2)NNO+1NNO+3）明显不同，同时包古图矿床各特征与 Rowins (200
9、0)提出的还原性斑岩铜矿特征均一致，因此包古图斑岩铜矿为典型的还原型斑岩铜矿。 参 考 文 献 Jugo P J, Luth R W and Richards J P. 2005. An Experimental Study of the Sulfur Content in Basaltic Melts Saturated with Immiscible Sulfide or Sulfate Liquids at 1300 and 1-0 GPaJ. Journal of Petrology, 46: 783-798. Rowins S M. 2000. Reduced porphyry co
10、pper-gold deposits: A new variation on an old themeJ. Geology, 28: 491-494. Shen P, Shen Y, Wang J, Zhu H, Wang L and Meng L. 2010. Methane-rich fluid evolution of the Baogutu porphyry Cu-Mo-Au deposit, Xinjiang, NW ChinaJ. Chemical Geology, 275: 78-98. Takagi T and Tsukimura K. 1997. Genesis of oxi
11、dized- and reduced-type granitesJ. Economic Geology, 92: 81-86. Wones D R and Eugster H P. 1965. Stability of biotite: experiment, theory, and applicationJ. American Mineralogist, 50: 1228-1272. Xiao B, Qin K, Li G, Li J, Xia D, Chen L and Zhao J. 2012. Highly Oxidized Magma and Fluid Evolution of Miocene Qulong Giant Porphyry Cu-Mo Deposit, Southern Tibet, ChinaJ. Resource Geology, 62: 4-18.
