成矿物质来源与金属富集

矿质来源是斑岩铜矿成矿作用的关键, 尽管部分斑岩铜矿中存在铜来源于地层的证据, 但岩浆来源的观点则长期以来占据着统治地位。 在早期, 金属来源于岩浆的观点主要基于斑岩铜矿与钙碱性火成岩的紧密时空关系、成矿作用早期流体的氢氧同位素特征和金属在岩浆活动过程中的化学特性3个方面的证据。 近年来的流体包裹体研究工作为斑岩铜矿金属来自岩浆提供了新的证据。 Burnham (1980) 认为活动大陆边缘的钙碱性岩浆-热液是斑岩铜矿的唯一物质来源。 Campos等 (2002) 通过对熔体和流体包裹体的研究指出,智利Zaldivar斑岩铜矿中的铜来自岩浆。 虽然Cu、Au和Mo三种金属的地幔来源已被大多数学者接受, 但仍有学者在部分地区找到了Cu、Mo和岩浆共同来源于下地壳的证据(Bouse et al., 1999)。杨志明等 (2009) 通过对玉龙铜矿含矿斑岩地球化学的研究表明:①成矿金属具有与含矿斑岩一样的源区; ②上地壳尺度的热液循环萃取对金属的来源贡献不大。

通常的钙碱性岩浆之所以具有成矿的潜力, 大洋板片的脱水无疑是最为关键的过程,该过程不仅把大量的水、硫、卤素、金属, 以及亲硫体的大离子亲石元素 (LILE) 输送到地幔楔 (Tatsumi et al., 1986), 同时还因H₂O的大量加入, 使得楔形地幔熔融产生的岩浆常具有较高的氧逸度 (Richards, 2003)。高氧逸度条件下, S则主要以硫酸盐的形式溶解于岩浆之中 (盐度约1.5%, Jngo et al., 2001), 从而导致通常优先向硫化物分配的Cu、Au等开始作为不相容元素向硅酸盐熔浆中富集 (Hamlyn et al., 1985; Richards etal., 1995), 这就是正常钙碱性的弧岩浆常含有较高的亲铜元素 (如Cu、Au等) 的原因。杨志明等 (2009) 认为成矿金属的深部富集是因岩浆高氧逸度所致, 高氧逸度条件下, S主要以硫酸盐的形式溶解于岩浆之中, 从而导致通常优先向硫化物分配的Cu、Au等开始作为不相容元素向硅酸盐熔浆中富集。大型矿床, 特别是超大型矿床下部通常存在岩浆房, 岩浆房的流体出溶是引发矿床大规模蚀变与矿化的根源; 成矿金属与S均来自岩浆, 与含矿斑岩可能具有相同的源区。有些研究者认为与斑岩铜矿有关的岩浆中的硫除来自地幔深处外, 尚有一部分 “额外” 来源, 即认为来自海水硫酸盐及海底岩石中的硫化物, 或来自岩浆通道附近的蒸发岩层, 或者由岩浆混合作用所带来。