学术界普遍认为，大型-巨型斑岩铜矿床，在空间上和成因上通常表现出与高氧化性、磁铁矿系列、I-型花岗质岩石有关，发育大量的高氧化特征矿物（如硬石膏、磁铁矿和赤铁矿），岩浆-流体氧逸度通常≥NNO+1。因全球缺乏还原性斑岩铜矿实例和相应的深入研究，许多成岩-成矿相关科学问题尚未解决，如钛铁矿系列、I-型花岗质岩石是否与还原性地层显著混染作用有关以及岩浆-流体精细的演化过程等。中科院地质地球所固体矿产资源研究室副研究员曹明坚等前期通过相关研究证实包古图斑岩铜矿是一个典型的还原性斑岩铜矿（Cao et al. OGR, 2014），并对斜长石和富CH4流体进行了深入研究（Cao et al. GCA, AJES, 2014），为还原性斑岩铜矿提供典型实例和可供解剖的良好对象。
在此基础上，曹明坚副研究员与秦克章研究员、李光明副研究员等合作者，利用岩石学、岩石磁学、地球化学和矿物学方法对上述问题开展了详细研究，获得如下进展：
1.矿物学研究显示，广泛发育着岩浆磁黄铁矿，缺乏硬石膏和磁铁矿等高氧化矿物,岩石中钛铁矿含量明显高于磁铁矿；具有低磁化率（<1×10-4 emu g−1 oe−1或者<3×10-3 SI unit，岩石中磁化率主要来自岩浆磁黄铁矿而非磁铁矿）和低全岩Fe2O3/FeO比值（<0.4）等特征（图1），指示矿区岩石为钛铁矿系列、I型花岗质岩石，而非磁铁矿系列、I型花岗质岩石。
图1 包古图各岩性磁化率及Fe2O3/FeO比值特征
2.野外穿插关系和年代学结果显示，矿区岩石从早到晚依次为闪长质岩石(~320 Ma，局部表现为细粒闪长岩、辉长岩)、闪长玢岩-花岗闪长斑岩(309~312 Ma)和角闪闪长玢岩(~306 Ma)，均为晚石炭世岩浆活动的产物。各岩性显示相对均一的全岩Sr-Nd-Pb同位素及锆石Hf-O同位素组成，具有与亏损地幔或新生下地壳相似的Hf同位素组成。全岩地球化学结果显示主微量元素及同位素间良好的线性相关关系（图2），指示岩石形成于幔源镁铁质与新生下地壳来源长英质岩浆混合作用，而并非形成于还原性地层显著混染作用。该钛铁矿系列、I型花岗质岩石可能形成于板片窗构造背景（图3），而其还原性的特征可能继承了板片窗之上还原性的楔形地幔特征（来自深部软流圈还原性挥发分CO2+CH4显著降低了先前氧化性楔形地幔）。
图2 包古图各岩性主微量元素及Sr-Nd-Pb同位素相关图解
图3 包古图钛铁矿系列、I型花岗质岩石可能形成于板片窗构造背景
3.矿物结构、原位主微量元素特征一致显示闪长岩粒间榍石和花岗闪长斑岩包裹于原生黑云母内的榍石可能为岩浆榍石，其它各种产状的榍石为热液榍石。榍石Zr温度计及共生的绿泥石Al温度计显示岩浆-热液榍石形成温度范围很宽，从高到低依次为687-739ºC→628-668ºC→250-310ºC→<200ºC。各岩性中普遍发育的榍石交代钛铁矿反应结构（图4），表明流体具有较低的氧逸度特征（<QFM）。榍石原位Nd同位素结果显示出与全岩一致的Nd同位素组成（图5），指示成矿流体与成矿岩体具有共同的来源，可能来自深部大型中间岩浆房。因此，包古图各岩性中普遍发育的各类榍石记录了岩浆-流体演化的完整信息，矿物学证据支持成矿流体来自深部大型中间岩浆房，未受外来流体加入的影响。
图4 包古图花岗闪长斑岩代表性榍石显微照片
图5 包古图闪长岩、花岗闪长斑岩和角山闪长玢岩榍石原位Nd同位素组成及与全岩Nd同位素对比
4.浸染状与脉状硫化物（磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿、毒砂）S同位素、硫化物He-Ar同位素及脉状方解石C同位素结果一致显示成矿流体具有幔源和壳源混合特征，与先前斜长石研究和岩石地球化学结果一致。
以上研究不仅丰富了还原性斑岩铜矿成岩-成矿理论，同时为还原性斑岩铜矿相关研究提供典型案例。该研究的系列成果分别发表在国际知名期刊Lithos（Cao et al. Genesis of ilmenite-series I-type granitoids at the Baogutu reduced porphyry Cu deposit, western Junggar, NW-China. Lithos, 2016, 246–247: 13–30）、Ore Geology Reviews（Cao et al. In situ LA-(MC)-ICP-MS trace element and Nd isotopic compositions and genesis of polygenetic titanite from the Baogutu reduced porphyry Cu deposit, Western Junggar, NW China. Ore Geology Reviews, 2015, 65: 940–954）和Journal of Asian Earth Sciences（Cao et al., A mixture of mantle and crustal derived He-Ar-C-S ore-forming fluids at the Baogutu reduced porphyry Cu deposit, Western Junggar. Journal of Asian Earth Sciences, 2015, 98: 188–197）。
原文链接：Lithos、OGR、JAES
