廣州地化所揭示貧水巖漿系統的成礦深部過程
對于巖漿-熱液型礦床，水含量這一巖漿參數具有十分重要的成礦意義。盡管礦床的形成是從巖漿源區到流體階段一系列地質過程共同作用的結果，但淺部巖漿房的流體出溶被普遍認為是最為重要的金屬富集環節，因為高的流體/熔體分配系數使得有用金屬在出溶的流體中富集數十倍乃至上百倍。高含水量的巖漿更易于發生流體的飽和和出溶，所以富水的弧巖漿更易于形成巨大規模的巖漿-熱液型礦床。除了俯沖帶，在其他構造背景下同樣可以形成巖漿-熱液型礦床，例如位于北美中部的Climax型斑巖Mo礦，則形成在陸內裂谷的環境。不同于俯沖帶，其他構造背景（例如弧后盆地和陸內裂谷）的初始巖漿往往具有非常低的水含量（<2.0 wt%）。巖漿富水（>4.0 wt%）是形成巖漿-熱液型礦床的前提，那么在這種低含水量的巖漿系統如何形成熱液型礦床？
針對這一科學問題，廣州地化所同位素地球化學國家重點實驗室巖石學學科組博士后周金勝、王強研究員及其合作者選取位于陸內鄂東南礦集區的鐵山礦床，通過對成礦巖體和同源鎂鐵質包體詳細的巖石學和礦物研究（例如，圖1），刻畫了形成鐵山礦床巖漿系統的結構，即雙層聯通式巖漿儲庫模型，識別出該垂向巖漿系統不同位置三種含水狀態：深部儲庫約0.8-1.7 wt% H2O、淺部儲庫初始階段2.1-2.8 wt% H2O和淺部儲庫成熟階段3.2-4.6 wt% H2O（圖2）。這表明，在貧水巖漿系統中，通過雙層巖漿儲庫的連續蒸餾，可以使初始貧水的巖漿變得富水，從而有利于成礦。另外，基于礦物晶格應力模型（圖3）反算的礦物平衡熔體成分表明，深部儲庫的初始巖漿具有非常高的Sr含量（平均約658ppm），這意味著成礦巖漿高Sr/Y的信號更可能是從巖漿源區繼承的，而非一些觀點所支持的由巖漿分異過程所致。
圖1 具有異常低An溶蝕核的斜長石晶體，溶蝕核為深部貧水儲庫中結晶
圖2 鐵山垂向巖漿系統三種含水狀態
圖3 依據礦物晶格應力模型反算的礦物分配系數（Onuma圖解）
圖4 鐵山成礦巖漿系統的深部結構
該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究項目、廣州市重點項目的聯合資助，研究成果近期發表在《Journal of Petrology》上。
Jin-Sheng Zhou, Qiang Wang*, Derek A Wyman, Zhen-Hua Zhao. 2020. Petrologic reconstruction of the Tieshan magma plumbing system: Implications for the genesis of magmatic-hydrothermal ore deposits within originally water-poor magmatic systems. Journal of Petrology, egaa056, https://doi.org/10.1093/petrology/egaa056
論文鏈接：https://academic.oup.com/petrology/article/doi/10.1093/petrology/egaa056/5841221
