哈腊苏斑岩铜矿带岩浆温度、氧逸度和H2O-F-Cl-SO3等挥发分含量对成矿的指示：来自矿物化学成分的制约

Aiming at the frontier of ore genesis, this project takes the Halasu Cu (Mo-Au) porphyry ore belt of Xinjiang in the central Asian Orogenic belt as the case study, focused on the key scientific problems regarding the ore-forming mechanism of porphyry copper deposits, such as magmatic evolution and the mechanism of migration and enrichment of ore-forming matters. Based on the existing deposit geology and framework of structure and magmatism, this project will focus on mineral chemistry research. In combination with EMPA and LA-ICP-MS, the compositions, volatiles (F-Cl-SO3) contents and isotopes of the primary amphibole, plagioclase, zircon, and apatite will be acquired. By comparing magma temperatures, oxygen fugacity, F, Cl, SO3, water and copper contents between ore-bearing and barren intrusions originated from different evolution stages of the same magma chamber in upper crust, the controlling factor of magma forming conditions on the mineralization will be revealed. The expected results can accurately track the evolution of magmatic chamber at the bottom of the upper crust, an important material supply unit in porphyry mineralization, and further extract key ore-controlling factors (such as the transformation of physicochemical conditions or magma mixing).

本项目瞄准矿床学理论研究前沿，针对斑岩型铜矿床成矿机制研究中存在的岩浆演化与成矿物质迁移富集机制等关键科学问题，以中亚造山带内的新疆哈腊苏斑岩Cu（Mo-Au）矿带为研究对象。基于已有矿床地质研究和构造岩浆演化格架基础，重点通过矿物化学成分研究，运用电子探针和激光ICP-MS等多种测试方法，对中酸性岩浆岩中常见的角闪石和斜长石等造岩矿物，以及锆石和磷灰石等抗风化蚀变的副矿物的物质组成、挥发分（H2O-F-Cl-SO3）含量及同位素开展原位分析。通过对比同一岩浆房不同演化阶段产生的含矿与不含矿斑岩中，岩浆温度、氧逸度、F、Cl、SO3、水和铜含量的异同，揭示斑岩系统中岩浆物理化学条件对斑岩体成矿过程的控制作用。预期能较为精确地刻画斑岩型铜矿成矿作用过程中重要的物质补给单元—上地壳底部岩浆房的演化轨迹，并进一步提炼此类型矿床在岩浆演化阶段的关键控矿因素（如物化条件转变或岩浆混合等）

哈腊苏斑岩铜矿带位于东准噶尔北缘，是新疆地区重要的斑岩铜矿带之一。带内由北向南依次有玉勒肯矿床，哈腊苏一号，二号和三号矿床，这其中的玉勒肯矿床蕴含17万吨铜，平均品位为0.34 %，而哈腊苏一号矿床蕴含20万吨铜，平均品位为1.04%，二者均已达到中型铜矿规模。项目主要完成了哈腊苏矿区岩浆岩序列的厘定，详细划分了围岩蚀变分带和蚀变矿化期次，系统的进行了采集样品的室内光薄片观察和鉴定，对广泛分布的岩浆和蚀变矿物开展结构与成分的分析，揭示锆石Ce4+/Ce3+的变化不是温度降低所致，而与岩浆氧化性有关，即富水岩浆冷却过程中氧逸度升高。以上研究厘定斑岩成矿过程中岩浆氧逸度和水含量之间的关系，揭示了岩浆性质对斑岩体成矿的控制作用。另外，本研究通过对玉勒肯斑岩铜矿中岩浆和热液阶段的贯穿矿物——磁铁矿开展了详细矿物学和地球化学研究，讨论解释温度、氧逸度、寄主岩石和共存矿物的组成以及流体和熔体组成等参数对磁铁矿化学成分的控制，以约束成矿系统中热液流体的组成和演化。为了揭示中亚斑岩铜矿带成矿规律，本项目综合5000套已发表的中酸性火成岩的空间坐标、年代学、地球化学、2000套全岩Nd同位素等资料，深入挖掘大数据中蕴含的信息，定量地指示了地壳属性和结构对中亚造山带斑岩铜矿分布的关键作用，取得了如下几点关键认识：首次通过Nd同位素填图方式绘制了中亚造山带的全域的地壳模式年龄等值线图，揭示了近500万平方公里范围的地壳属性结构，为带内的进一步构造属性厘定和成矿条件分析提供支撑；通过地理信息系统的缓冲区分析，揭示了中亚造山带内的斑岩矿床主要分布于新生地壳与古老地壳交界处60公里范围内，为大区域尺度的矿产勘查圈定了远景区；首次量化了斑岩矿床形成时对应的地壳厚度结构和地壳新生程度之间的负相关性，提出综合地壳厚度和Nd同位素的成熟度指标，以及相应的计算公式，利用成熟度指标定量化约束了中亚造山带乃至全球斑岩铜金矿床和铜钼矿床分异的制约因素。