新聞動態(tài)李建平、陳華勇等-GSA Bulletin：斑巖型礦床鉀化蝕變及礦化過程實驗研究
斑巖銅礦是世界上最重要的礦床類型之一，是全球重要的銅、鉬和金等金屬來源。該類礦床一般發(fā)育有典型的蝕變和礦化分帶，該分帶模式在空間上常呈同心圈層結(jié)構(gòu)。全球范圍內(nèi)眾多大型-超大型斑巖型銅礦的成礦主體均位于鉀化帶內(nèi)，因此鉀化帶通常作為斑巖礦床金屬資源量的主要貢獻者。然而兩者為何在空間上具有如此緊密的聯(lián)系以及其主要的控制機理目前并不清楚，值得進一步研究。此外，關于斑巖銅礦熱液礦化的機制目前還存在爭議，主流觀點認為斑巖銅礦的形成主要受控于SO2的歧化反應，但有地質(zhì)證據(jù)顯示熱液階段硫酸鹽與還原性介質(zhì)的反應可能在斑巖礦化過程中也起到了非常重要的作用。
針對上述科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室博士后李建平、陳華勇研究員（通訊作者）與合作者通過實驗手段，對斑巖礦化及早期堿交代過程開展了系統(tǒng)研究。本項研究設計了一個更加復雜的水-巖反應體系來模擬斑巖礦床的蝕變和礦化過程，相比于前人簡單、封閉的實驗體系，本實驗體系更加接近真實的斑巖成礦環(huán)境。
圖1. 實驗裝置及所模擬的斑巖蝕變、礦化過程
通過上述實驗研究得到以下認識：
(1)相對高溫的環(huán)境(~500°C)會促進硫酸鹽的還原，該過程有利于萃取流體中金屬并使之沉淀。這表明在斑巖礦化階段，當硫酸鹽還原起到重要作用時，礦化通常形成于較高溫的階段。反應溫度會控制硫酸鹽的還原效率，進而影響流體中還原硫的供給，并影響流體中不同金屬的沉淀順序。當流體中還原硫有限時，Cu-Mo首先沉淀而靠近系統(tǒng)中心；而Zn一般沉淀在系統(tǒng)的更遠端。
(2)水-巖作用過程中原生斜長石發(fā)生溶解-再沉淀過程并形成新的鉀長石。當溫度從300 °C升至500°C時，流體的鉀化能力顯著增強。流體發(fā)生不混溶時，壓力降低會影響流體和圍巖的K-Na置換，而K-Ca置換基本不受影響。
(3)斑巖成礦系統(tǒng)內(nèi)硫酸鹽還原導致的礦化和鉀化蝕變帶的共存受某些相同因素的控制，例如溫度升高，流體不混溶及降壓過程。此外，鉀化蝕變也能促進礦化的發(fā)生，例如蝕變過程中淋濾圍巖中的Ca進入流體（促進SO2發(fā)生歧化），以及流體中的K進入圍巖(導致流體中K-Cu-S絡合物不穩(wěn)定)。
圖2. 高溫下圍巖鉀硅酸鹽蝕變、礦化及影響兩者共存的微觀過程
本項研究為揭示斑巖成礦系統(tǒng)鉀化帶和礦化共存的機制以及硫酸鹽在熱液成礦過程中的作用提供了實驗學依據(jù)，并為完善全球斑巖成礦模式提供了新的啟示。相關研究發(fā)表在國際地學期刊Geological Society of America Bulletin上。該研究受到國家自然科學基金（41921003,41725009和42003031）項目的資助。
論文信息：Jianping Li (李建平), Weihua Liu (劉衛(wèi)華), Long Su (蘇龍), Dengfeng Li (李登峰), Shitao Zhang (張世濤), Huayong Chen* (陳華勇). Porphyry copper mineralization triggered by sulfate reduction and alkali metasomatism: Constraints from an experimental investigation.
