【科學(xué)網(wǎng)】中亞造山帶母巖漿氧逸度與硫化物飽和機制獲揭示
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士后曹勇華與合作導(dǎo)師王焰研究員經(jīng)過分析，估算出中亞造山帶賦含銅鎳硫化物礦化鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體的母巖漿氧逸度范圍。相關(guān)研究近日發(fā)表于《美國礦物學(xué)家》。
幔源基性巖漿上升至地表淺部發(fā)生硫化物飽和是成礦的基礎(chǔ)，而巖漿硫化物飽和的機制受多種因素控制，巖漿的氧逸度與巖漿中硫的賦存狀態(tài)及溶解度密切相關(guān)，是控制銅鎳硫化物礦床形成的重要因素之一。匯聚板塊邊緣發(fā)育的含礦巖體源于交代地幔，通常認為其母巖漿具高氧逸度特點，但多為定性認識，缺乏定量評估，對于母巖漿氧逸度與硫化物飽和機制的關(guān)系也不明確。
研究人員選取中亞造山帶俯沖階段和碰撞后伸展階段形成的一系列賦含銅鎳硫化物礦床（化）的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體，利用橄欖石—尖晶石氧逸度計、以及模擬V在橄欖石與熔體間的分配系數(shù)（DVOl/Melt），定量估算了兩個階段中代表性巖體的母巖漿及其地幔源區(qū)的氧逸度，查明了控制巖漿氧逸度的主要因素。同時，對含礦巖體中的硫化物利用LA-MC-ICPMS進行了原位S同位素分析，厘定了巖漿氧逸度與銅鎳硫化物礦化程度的關(guān)聯(lián)。
計算結(jié)果顯示，中亞造山帶俯沖及碰撞后伸展階段含礦巖體的母巖漿氧逸度范圍為FMQ+0.5至FMQ+3.0，明顯高于板內(nèi)環(huán)境苦橄質(zhì)巖漿的氧逸度。同時，其地幔源區(qū)的氧逸度范圍為FMQ至FMQ+1.0，略高于MORB地幔氧逸度（≤FMQ），但明顯低于各巖體的母巖漿氧逸度。
這表明，含礦巖體母巖漿的高氧逸度特征可能并不是主要源于一個氧化的地幔源區(qū)，而可能與源自交代地幔的富水巖漿的結(jié)晶演化有關(guān)。同時，計算結(jié)果還顯示出地幔楔的氧逸度在空間上呈現(xiàn)不均一的特點，可能受地幔楔深度及氧化性物質(zhì)的加入量等因素控制。因此，如果籠統(tǒng)認為匯聚板塊邊緣的地幔楔均具有高氧逸度的特點是值得商榷的。
含礦巖體中硫化物的δ34S值多落入MORB地幔值的范圍（–1.5 +0.6‰），一些硫化物δ34S值明顯偏離MORB地幔值范圍的巖體，其母巖漿氧逸度通常≤FMQ+1.0。這表明，如果母巖漿的氧逸度較高（fO2>FMQ+1.0），母巖漿中的硫含量可能足夠直接形成一些中—小型的銅鎳硫化物礦床，并不一定需要地殼硫的加入。
曹勇華表示，結(jié)合之前對于含礦巖體全巖碳同位素的研究工作，他們認為，高氧逸度巖漿混染地殼還原性組分、誘發(fā)巖漿發(fā)生硫化物飽和，可能是導(dǎo)致中亞造山帶銅鎳硫化物床形成的一種重要機制。這與大型—超大型銅鎳硫化物礦床必須外來地殼硫加入才能成礦的機制明顯不同。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.2138/am-2020-7351
