伊朗Sungun斑岩铜钼矿深部成矿过程研究

The ore-forming process of the porphyry ore system in the deep crust is poorly constrained. The debate focus on whether sulfur and metal are transported separately by different kind of magmas (fluids) or by remelting previously cumulated sulfides in the lower crust. There must be difference on the mineral texture, elemental pattern, and isotopic composition of the key minerals formed between the two forming mechanisms. The Sungun Cu-Mo deposit is a typical porphyry deposit formed in a collisional orogenic belt. The deposit is hosted by a suite of space-time correlated felsic intrusive body and mafic cutting dykes. Both the mafic and felsic rocks with mineralisations are unique features and make them ideal target to test the mentioned debate. Based on detailed geological observations, through high resolution in-situ or small amount sample analysis of samples from the main ore-forming stage, this proposal try to elucidate the genesis of the key minerals with complex textures, and unravel the deep ore-forming process of porphyry ore deposit. Comparing our results with those porphyry deposits in Gangdese, is to better understand the general features of the porphyry ore deposits in collisional belts. Summarizing the ore-forming process can help for the ore prospecting in collisional orogenic belts.

斑岩型矿床深部成矿过程是斑岩成矿理论框架当中的薄弱环节。当前主要争议在于：硫与金属由不同性质的岩浆或流体分别被带至地表还是深部岩浆将已堆积于下地壳的硫化物重熔同时带至浅表成矿。两种过程形成的硫化物必然在矿物结构、元素、同位素方面存在差别。伊朗Sungun铜钼矿床是一个典型的形成于碰撞造山带内的斑岩成矿系统(斑岩＋矽卡岩)，形成于21-19.28Ma之间。主含矿岩体由时空关系密切的中酸性岩体和中基性岩脉组成，不同性质岩体不同程度矿化的现象使其成为探索上述争议难得的研究对象。本项目从实际矿床地质资料出发，详细分析主成矿期内矿物的结构，元素组成和同位素特征，解释Sungun矿床内具有复杂结构矿物的成因，发掘其对深部成矿过程的制约作用。将研究成果和冈底斯带的斑岩铜矿进行对比，充分认识碰撞造山内斑岩铜矿的典型特征，从而凝练斑岩矿床的深部成矿过程，总结成矿规律以期推动碰撞造山带内斑岩铜矿的勘探。

经济地质学家长期以来就已经认识到了汇聚边缘岩浆和斑岩矿床的紧密关系。然而，大多数产于汇聚边缘的岩体不具有经济价值，而具有经济价值的斑岩矿床只是罕见的例子。在本项目中，我们通过提供新的全岩地球化学、全岩Sr-Nd同位素和年代学的工作，并结合伊朗Urumieh-Dockhtar岩浆岩带、西藏拉萨板块和8个现代岩浆弧的相关地球化学和地球物理数据，从而试图揭示汇聚边缘岩浆Cu的富集过程。目前，本项目得到以下结论：..（1）在伊朗高原中新世成矿阶段，成矿斑岩比同期产出的不成矿岩浆岩具有更高的平均Sr/Y比值和更亏损的平均Sr同位素和平均Nd同位素特征。这种特征也存在于中新世冈底斯碰撞带、中新世巴基斯坦Chagai belt俯冲带和白垩纪Southeast China俯冲带。因此，本项目的研究结果表明，成矿斑岩比不成矿岩浆岩来源于更深和更亏损的熔融源区。A deep crustal hot zone模型可以很好地解释这种现象，即幔源的岩浆重熔不同深度具有不均一源区的下地壳。..（2）根据Nd-Hf同位素填图，伊朗Urumieh-Dokhtar岩浆岩带和西藏拉萨板块可以划分为三种类型的地壳：1.新生地壳；2.古老地壳；3.重新活化的地壳。前人的地球物理数据表明，在伊朗Urumieh-Dokhtar岩浆岩带和西藏拉萨地块存在显著的Pn波低波速带，其代表着上地幔顶部的温度，被认为是代表软流圈上涌的位置。结合Nd-Hf同位素填图和地球物理数据，我们发现主要的斑岩矿床位于新生地壳和软流圈上涌所重合的区域内。我们认为这是由于异常高温的软流圈地幔呈硫化物不饱和状态，其上涌并底侵至下地壳底部，有能力重新活化下地壳的硫化物，从而形成富铜的岩浆，进而上升至浅部形成矿床。..（3）通过收集上新世至第四纪火山的熔体包裹体的地球化学数据及相应的地球物理数据，喷发于板块撕裂区域之上的火山岩最原始的熔体包裹体的硫含量明显比与正常俯冲有关的火山中的最原始的样品的硫的含量更高。以上结果说明，富硫的熔体位于与软流圈上涌有关的区域内。由于异常热的、硫化物不饱和的软流圈地幔上涌，重新下地壳中的硫化物，从而形成异常高硫的火山。