大數(shù)據(jù)挖掘揭示中亞造山帶斑巖礦床形成規(guī)律和控制因素
斑巖型成礦系統(tǒng)主要包括銅金（Cu-Au），銅鉬（Cu-Mo）和鉬（Mo）礦床等成礦系列，是一種典型的巖漿熱液礦床類型，具有重要的經(jīng)濟價值：近百年來供應(yīng)了全球近3/4的銅、1/2的鉬和1/5金元素的需求，以及大量的銀、鋅、錫和鎢等金屬。斑巖型礦床多與中酸性、具斑狀結(jié)構(gòu)的淺成侵入體有時空和成因上的聯(lián)系，兼具儲量大、埋藏淺和易開采等特點，一直是工業(yè)界重點關(guān)注的礦床類型。形成不同斑巖成礦系列的機理，以及含礦和不含礦斑巖系統(tǒng)的控制因素一直是礦床學(xué)研究的前沿和熱點領(lǐng)域。
全球大型斑巖銅礦床多分布于造山帶中的島弧和大陸邊緣等匯聚邊界，而中亞造山帶最為顯生宙最大的增生型造山帶，在地理上從烏拉爾山脈向東延伸至太平洋沿岸，北接西伯利亞克拉通，南臨塔里木和華北克拉通，由古老的微大陸和各種新生的構(gòu)造單元組成，如島弧、陸緣弧、洋島、海山、蛇綠巖和增生雜巖體等。中亞造山帶已探明三個重要的斑巖型礦化帶，即哈薩克斯坦Cu±Au±Mo、蒙古Cu±Au±Mo和中國東北Cu±Au±Mo及Mo成礦區(qū)，因此具有重要的斑巖礦床勘查潛力。
對于中亞造山帶內(nèi)斑巖礦床進一步的勘查工作需要對帶內(nèi)分布的斑巖礦床開展深入分析對比研究，揭示其控制因素。鑒于前人已經(jīng)在中亞造山帶內(nèi)開展了大量的巖石學(xué)和礦床學(xué)的研究工作，為系統(tǒng)分析帶內(nèi)的成礦條件提供了豐富的巖漿巖主微量，同位素和鋯石微量元素等數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，流體與成礦學(xué)科組陳華勇研究員指導(dǎo)吳超博士后，與西澳大利亞地質(zhì)調(diào)查局的呂勇軍研究員合作，系統(tǒng)匯總了整個中亞造山帶內(nèi)已經(jīng)發(fā)表的上萬套火成巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)，深入挖掘大數(shù)據(jù)中信息，取得了如下幾點關(guān)鍵認識：
1）Cu±Au±Mo礦床成礦斑巖的鋯石Eu/Eu*和全巖V/Sc比值明顯高于未成礦的火成巖，表明巖漿中水含量對成礦潛力的控制作用；通過量化斑巖型銅礦V/Sc比值和礦床銅噸位的關(guān)系進一步提出相應(yīng)的經(jīng)驗公式（圖1）。這一成果表明成礦巖漿的高含水量反映了上地殼巖漿房提供了大量的水和金屬，從而促進了斑巖型銅礦的形成。
圖1 中亞造山帶及全球代表性斑巖銅礦巖體V/Sc比值與礦床Cu噸位（a），以及鋯石Eu/Eu*與全巖V/Sc比值（b）匯總圖解
2）中亞造山帶從古生代到中生代火成巖的V/Sc比值呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢，表明年輕的大洋島弧逐漸演化為大陸地殼，有利于形成斑巖Cu和Mo礦床；研究提出約500 Ma的地殼存留年齡(同位素模式年齡與火成巖形成年齡之差)作為識別斑巖型Cu礦和Mo礦床的閾值，其中高于500 Ma有利于斑巖型Mo礦化，低于該值形成Cu主導(dǎo)的礦化。這一成果未來可用于評價中亞造山帶局部勘查靶區(qū)是否有利于進行斑巖型Cu抑或Mo礦的勘查工作。
3）海量的鋯石Hf同位素數(shù)據(jù)匯總暗示中亞造山帶東段和西段的地殼基本構(gòu)架分別完成于300和250百萬年之前，其后的地質(zhì)演化更多的是對于是對早期地殼的改造和逐步均一化的過程。在東段，斑巖型Cu±Au±Mo礦床起源于薄島弧地殼，而斑巖型鉬礦則是在約250 Ma之后由加厚造山帶背景下的地殼物質(zhì)改造而成，例如西段巴爾喀什地區(qū)斑巖型Cu±Mo±Au礦床形成于晚石炭世增厚的大陸地殼中(一般為> 40 km)，而蒙古南部的斑巖型Cu±Au礦床形成于早古生代的較薄島弧(一般< 40 km)中。這一成果對于理解中亞造山帶這一類增生型造山帶兩階段的演化歷史，和不同演化階段所形成的斑巖礦床類型具有重要貢獻。
項目成果近期發(fā)表于國際期刊《Journal of Petrology》該項研究成果獲得了國家自然科學(xué)基金杰出青年基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項B 的資助。論文信息如下：
Wu, C., Chen, H.Y., Lu, Y.J., （2021）. Magmatic water content and crustal evolution control on porphyry systems: insights from the Central Asian Orogenic Belt. Journal of Petrology，v. 62. DOI：10.1093/petrology/egab021
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