北京
玢巖型鐵氧化物-磷灰石（IOA）礦床與斑巖型銅金（PCD）礦床是俯沖背景下兩類重要的巖漿-熱液礦床類型。長期以來，二者常在同一成礦帶中時空伴生，具有相似的巖漿來源、構造背景及蝕變組合，但為何會形成不同的礦化類型，一直是國際礦床學研究中的關鍵科學問題。
近期，中國科學院地質與地球物理研究所博士生李奕在導師翟明國院士和秦克章研究員的指導下，以長江中下游成礦帶廬樅火山巖盆地內的泥河鐵礦（IOA）與沙溪銅金礦（PCD）為研究對象（圖1），系統開展了全巖地球化學、磷灰石—磁鐵礦微區地球化學及磷灰石Sr-Nd同位素研究，揭示了控制IOA與PCD成礦分異的關鍵機制。
圖1 長江中下游成礦帶廬樅礦集區主要的礦床(點)分布。其中，泥河鐵礦與沙溪銅金礦相距僅 15 km
研究表明，泥河鐵礦與沙溪銅金礦形成于約130 Ma，均與富集巖石圈地幔來源的閃長質巖漿活動有關，二者具有相似的主微量元素、Sr-Nd同位素及鋯石Hf同位素特征，說明二者本質上來源于同一俯沖背景巖漿系統。然而，兩類礦床在巖漿侵位深度、成礦前脫氣作用以及蒸發巖混染程度上存在顯著差異，從而形成了不同的成礦類型。
泥河礦床位于火山巖盆地內部，發育巨厚白堊紀火山巖地層，表明其經歷了強烈的成礦前火山噴發與脫氣過程。大量Cl和H2O在淺部噴發過程中逸失，而F相對富集，使巖漿演化為貧水、高F/Cl比值的富鐵體系（圖2）。這種淺成、貧水巖漿有利于鐵氧化物熔體或富鐵流體的形成，最終形成玢巖型鐵礦。相比之下，沙溪銅金礦位于火山盆地邊緣，火山活動相對較弱，成礦巖體侵位更深（約3–6 km）。較深的侵位環境有效抑制了巖漿早期脫氣，使巖漿保留較高的Cl和H2O含量，從而更有利于形成富揮發分的斑巖型銅金成礦系統。
圖2 泥河鐵礦與沙溪銅金礦磷灰石的主要元素特征
研究還發現泥河礦床在成礦過程中受到三疊紀蒸發巖地層同化混染。熱液磷灰石表現出顯著升高的Ca、Cl和S含量（圖2），并具有均一的高放射性Sr同位素組成（圖3），結合礦區廣泛發育的膏輝巖層及強烈鈉化蝕變，表明蒸發巖物質參與了成礦流體演化。研究認為，該過程促進了高溫高鹽度富鐵流體形成，并有效觸發了鐵的大規模富集與沉淀。而沙溪銅金礦熱液期磷灰石的Ca、Cl、S含量與巖漿期基本一致，僅Sr同位素有所升高，表明其主成礦期未受膏巖顯著影響，熱液期較高的Sr同位素特征可能源于后期經三疊系蒸發巖滲濾的早白堊世海水的局部疊加（圖3）。
圖3 （a-b） 泥河IOA礦床與沙溪斑巖型Cu–Au礦床磷灰石的Sr-Nd同位素分布及（c-d）三端元混合模型
該研究提出：同一巖漿弧體系中，巖漿侵位深度、成礦前火山脫氣以及蒸發巖同化作用，是控制IOA與PCD成礦分異的關鍵因素（圖4）。其中，淺侵位、強烈的火山去氣及蒸發巖同化作用有利于形成IOA型鐵礦；而較深侵位、富水巖漿體系則更有利于形成斑巖型銅金礦。這一認識不僅有效解釋了長江中下游玢巖鐵礦集中分布于火山巖盆地內的原因，也進一步指出：這些火山巖盆地的深部及外圍可能具有良好的隱伏斑巖銅金礦找礦潛力，為區域找礦部署提供了理論依據。
圖4 泥河鐵礦與沙溪銅金礦床成礦巖漿侵位過程模式圖
成果發表于國際學術期刊GR（李奕，秦克章，王樂，宋國學，周濤發，王勇劍，翟明國. Iron oxide-apatite and porphyry Cu–Au deposits controlled by pre-ore degassing, emplacement depths, and evaporite assimilation: A comparative study of the Nihe Fe and Shaxi Cu–Au deposits, Anhui, China[J].Gondwana Research, 2026. DOI:10.1016/j.gr.2026.02.006.）。研究由中國科學院戰略性先導科技專項（XDA0430302）、國家自然科學基金（92462305、42572104 和 42302094）及經濟地質學會研究生獎學金資助。
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