北京
玢岩型铁氧化物-磷灰石（IOA）矿床与斑岩型铜金（PCD）矿床是俯冲背景下两类重要的岩浆-热液矿床类型。长期以来，二者常在同一成矿带中时空伴生，具有相似的岩浆来源、构造背景及蚀变组合，但为何会形成不同的矿化类型，一直是国际矿床学研究中的关键科学问题。
近期，中国科学院地质与地球物理研究所博士生李奕在导师翟明国院士和秦克章研究员的指导下，以长江中下游成矿带庐枞火山岩盆地内的泥河铁矿（IOA）与沙溪铜金矿（PCD）为研究对象（图1），系统开展了全岩地球化学、磷灰石—磁铁矿微区地球化学及磷灰石Sr-Nd同位素研究，揭示了控制IOA与PCD成矿分异的关键机制。
图1 长江中下游成矿带庐枞矿集区主要的矿床(点)分布。其中，泥河铁矿与沙溪铜金矿相距仅 15 km
研究表明，泥河铁矿与沙溪铜金矿形成于约130 Ma，均与富集岩石圈地幔来源的闪长质岩浆活动有关，二者具有相似的主微量元素、Sr-Nd同位素及锆石Hf同位素特征，说明二者本质上来源于同一俯冲背景岩浆系统。然而，两类矿床在岩浆侵位深度、成矿前脱气作用以及蒸发岩混染程度上存在显著差异，从而形成了不同的成矿类型。
泥河矿床位于火山岩盆地内部，发育巨厚白垩纪火山岩地层，表明其经历了强烈的成矿前火山喷发与脱气过程。大量Cl和H2O在浅部喷发过程中逸失，而F相对富集，使岩浆演化为贫水、高F/Cl比值的富铁体系（图2）。这种浅成、贫水岩浆有利于铁氧化物熔体或富铁流体的形成，最终形成玢岩型铁矿。相比之下，沙溪铜金矿位于火山盆地边缘，火山活动相对较弱，成矿岩体侵位更深（约3–6 km）。较深的侵位环境有效抑制了岩浆早期脱气，使岩浆保留较高的Cl和H2O含量，从而更有利于形成富挥发分的斑岩型铜金成矿系统。
图2 泥河铁矿与沙溪铜金矿磷灰石的主要元素特征
研究还发现泥河矿床在成矿过程中受到三叠纪蒸发岩地层同化混染。热液磷灰石表现出显著升高的Ca、Cl和S含量（图2），并具有均一的高放射性Sr同位素组成（图3），结合矿区广泛发育的膏辉岩层及强烈钠化蚀变，表明蒸发岩物质参与了成矿流体演化。研究认为，该过程促进了高温高盐度富铁流体形成，并有效触发了铁的大规模富集与沉淀。而沙溪铜金矿热液期磷灰石的Ca、Cl、S含量与岩浆期基本一致，仅Sr同位素有所升高，表明其主成矿期未受膏岩显著影响，热液期较高的Sr同位素特征可能源于后期经三叠系蒸发岩渗滤的早白垩世海水的局部叠加（图3）。
图3 （a-b） 泥河IOA矿床与沙溪斑岩型Cu–Au矿床磷灰石的Sr-Nd同位素分布及（c-d）三端元混合模型
该研究提出：同一岩浆弧体系中，岩浆侵位深度、成矿前火山脱气以及蒸发岩同化作用，是控制IOA与PCD成矿分异的关键因素（图4）。其中，浅侵位、强烈的火山去气及蒸发岩同化作用有利于形成IOA型铁矿；而较深侵位、富水岩浆体系则更有利于形成斑岩型铜金矿。这一认识不仅有效解释了长江中下游玢岩铁矿集中分布于火山岩盆地内的原因，也进一步指出：这些火山岩盆地的深部及外围可能具有良好的隐伏斑岩铜金矿找矿潜力，为区域找矿部署提供了理论依据。
图4 泥河铁矿与沙溪铜金矿床成矿岩浆侵位过程模式图
成果发表于国际学术期刊GR（李奕，秦克章，王乐，宋国学，周涛发，王勇剑，翟明国. 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.）。研究由中国科学院战略性先导科技专项（XDA0430302）、国家自然科学基金（92462305、42572104 和 42302094）及经济地质学会研究生奖学金资助。
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