科研进展

广州地化所在利用Mo-B同位素揭示中国中东部含矿埃达克质岩石成因方面取得新进展

  

  斑岩型矿床是具有重大战略意义的矿床类型之一,提供了世界上约75%Cu20%Au50%Mo。研究发现大多斑岩Cu ± Mo ± Au矿床与埃达克岩或埃达克质岩石具有较强的相关性。因此,研究这些与矿化相关的埃达克岩或埃达克质岩石的成因,可以对斑岩矿床成矿机制提供制约。中国中东部晚中生代发育了大量与斑岩Cu ± Mo ± Au矿化相关的埃达克质岩石,主要分布于德兴及长江中下游地区。前人对这些岩石的成因认识还存有较大争议,并提出了俯冲(或含沉积物)洋壳部分熔融、交代的岩石圈地幔部分熔融形成的岩浆的分离结晶作用、残余的新生弧下地壳部分熔融以及拆沉的下地壳部分熔融形成的熔体与地幔相互作用等众多成因模型。这些成因的多解性可能直接影响着对中国中东部晚中生代大规模成矿机制的正确解读。

  上述成因模型由于端元组成的重叠,如俯冲沉积物、交代地幔和下地壳,很难通过全岩元素地球化学和传统放射性同位素组成加以区分。对此,中国科学院广州地球化学研究所岩石学学科组范晶晶(博士生)、王强研究员及其合作者利用Mo-B同位素体系来对上述问题进行探讨,而研究对象选择了德兴及长江中下游地区的沙溪、铜山口、封山洞与Cu ± Mo ± Au矿化相关的埃达克质斑岩,主要包括石英闪长斑岩、花岗闪长斑岩及花岗斑岩等。

  分析结果表明这些埃达克质岩石均具有较轻的Mo-B同位素组成,其中德兴埃达克质岩石全岩Mo同位素组成(δ98/95Mo)为–0.31 ~ – 0.01‰B同位素组成(δ11B)为–17.65 ~ –11.49‰;长江中下游地区埃达克质岩石全岩δ98/95Mo值为–0.5 ~ –0.2‰δ11B值为–14.48 ~ –9.53‰。进一步研究揭示这些埃达克质岩石的Mo-B同位素体系不受流体出溶、结晶分异及源区矿物残留等过程影响。其δ98/95Mo值与其La/YbLa/Sm比值呈较好的正相关性(图1),结合其具有比邻区贫矿埃达克质岩石相对高的Mg#CrNi含量和Ni/CoMgO/FeOt比值及低的La/YbSr/Y比值,揭示这些埃达克质岩石可能经历了熔体-地幔反应。熔体-地幔反应不仅改变了熔体的埃达克质特征,即降低了熔体的La/YbSr/Y比值,而且造成了具有轻Mo同位素组成的初始埃达克质熔体与具有重Mo同位素组成的地幔组分相混合(图2)。

  

  1德兴及长江中下游地区含矿埃达克质岩石δ98MoLa/YbLa/Sm比值相关性图解

  

  2德兴及长江中下游地区含矿埃达克质岩石简单的La/Yb比值混合模拟

  德兴及长江中下游地区埃达克质岩石具有不同于板片来源的埃达克岩及MORB型榴辉岩的Mo体系(图3a),且具有轻的B同位素组成,其δ11B值与B含量并无明显相关性(图3b),表明德兴及长江中下游地区含矿斑岩的初始埃达克质熔体可能来源于拆沉下地壳的部分熔融,并随后与深部地幔橄榄岩发生了反应。德兴及长江中下游地区埃达克质岩石的形成很可能与古太平洋板块向西俯冲触发的远程效应所导致的陆内岩石圈伸展有关。而岩石形成过程中所经历的熔体-地幔反应很可能会改变深部地幔氧逸度,进而有助于亲铜元素及深部硫向地壳运移,并形成Cu ± Mo ± Au矿化。

   

  

  3中国中东部含矿埃达克质岩石Mo-B同位素体系与其它地质储库对比

   

  研究成果近期正式发表于国际著名固体地球科学期刊《Journal of Geophysics Research: Solid Earth》上。该研究获得了国家重点研发计划(2016YFC0600407)、国家自然科学基金(416302089185521)、中科院先导专项(XDA2007030402)等项目的联合资助。

  论文信息如下:Fan, J.-J., Wang, Q.*, Li, J., Wei, G.-J., Wyman, D., Zhao, Z.-H., Liu, Y., Ma, J.-L., Zhang, L., Wang, Z.-L. 2020. Molybdenum and boron isotopic compositions of porphyry Cu mineralization-related adakitic rocks in central-eastern China: New insights into their petrogenesis and crust-mantle interaction. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, e2020JB020474.

  论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JB020474