范晶晶、王强等-CG:Mo同位素揭示俯冲陆壳对碰撞后斑岩铜矿形成的重要性

  

 斑岩铜矿作为全球铜、钼、金的主要来源,传统上认为其形成于大洋俯冲带之上的岩浆弧环境,即俯冲洋壳脱水释放含H₂O、S、Cl的氧化流体,交代上覆地幔楔,诱发部分熔融,或俯冲洋壳熔融产生的熔体与地幔相互作用,形成富金属的母岩浆。然而,阿尔卑斯−喜马拉雅等碰撞造山带中发现的形成于碰撞后环境中的斑岩铜矿,挑战了传统模型,关键问题为在无大洋板片流体的条件下,岩浆是如何氧化并富集成矿的。

 针对上述科学问题,中国科学院广州地球化学研究所王强研究员团队联合西北大学龙晓平研究员等,对青藏高原东冈底斯成矿带的碰撞后(普遍认为印度−欧亚初始碰撞发生于62−59 Ma)成矿斑岩及相关侵入岩进行了详细的Mo同位素分析,研究发现:(1)始新世花岗岩(44.9–53.2 Ma):高δ⁹⁸/⁹⁵Mo值(0.37–0.58‰)、高Th/La(0.3–0.4),源于新特提斯洋俯冲改造的基性下地壳的部分熔融,岩浆源区可能存在再循环的缺氧大洋沉积物组分。(2)中新世高镁闪长岩(~15 Ma):极低δ⁹⁸/⁹⁵Mo值(-1.20‰至-0.92‰),源于受俯冲印度陆壳熔体交代的岩石圈地幔的部分熔融。(3)渐新世−中新世成矿斑岩(~30–15 Ma):δ⁹⁸/⁹⁵Mo值变化范围大(-0.85‰至0.34‰),反映了亚洲新生下地壳与印度陆壳熔体组分的混合(图1)。(4)中新世无矿花岗岩(~15 Ma):Mo同位素组成偏重(-0.14‰至0.23‰),且Th含量低(7.6–9.6 ppm),指示源区缺少或仅含少量俯冲陆壳组分。据此提出俯冲印度陆壳组分的加入可能对碰撞后斑岩系统的形成起着关键作用(图2),可能的成矿机制为印度陆壳俯冲通过释放氧化性熔体,改造上覆岩石圈的挥发分含量与氧化状态。

图1.碰撞后成矿斑岩及相关侵入岩的Mo同位素与元素含量、比值及Sr-Nd同位素图解

图2.碰撞后成矿斑岩δ98/95Mo-εNd(t)混合图解

 该研究利用Mo同位素来示踪叠加有先前大洋俯冲印记的碰撞后岩浆岩的形成,不仅为揭示俯冲陆壳与上覆岩石圈相互作用提供了关键证据,而且深化了对碰撞造山带成矿理论的理解。相关成果发表于国际地学期刊《Chemical Geology》,本研究受国家自然科学基金创新群体项目(42021002)和第二次青藏科考(2019QZKK0702)等项目的联合资助。

 论文信息:Fan, J.J., Wang, Q*, Long, X.P., Wyman, D.A., Kerr, A.C., Li, J., Wang, Z.L., Gong, L., Xu, D.J., Yang, Q.J., Zhang, L., Cui, Z.-X., 2025. Mo isotope evidence for the significance of subducted continental crust in formation of post-collisional porphyry Cu deposits. Chemical Geology 680, 122683.

 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2025.122683


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