图1 包古图不同产状石英代表性流体包裹体激光拉曼光谱

图2 包古图矿床代表性斜长石斑晶BSE照片及剖面化学成分变化 

图3 包古图成矿流体CH4的δ13C与δD变化图解

目前普遍认为，不论是形成于俯冲期或碰撞后的大型-巨型斑岩Cu矿，其在空间上和成因上总是表现出与高氧化性、磁铁矿系列、I-型花岗岩有关，表现为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+2。Rowins (2000)首次提出存在还原性斑岩Cu-Au矿，成因与还原性、钛铁矿系列、I-型花岗岩有关，以发育大量岩浆磁黄铁矿和富CH4成矿流体为特征，其岩浆-流体氧逸度通常≤NNO。 由于全球缺乏还原性斑岩铜矿实例，导致许多成岩-成矿相关科学问题尚未解决，如金属富集机制和富CH4成矿流体形成机制等。Shen et al. (2010)报道西准噶尔包古图斑岩铜矿成矿流体富含大量CH4，暗示其可能为一典型还原性斑岩铜矿。

为明确包古图是否为还原性斑岩铜矿，及其金属富集机制和富CH4成矿流体形成机制，地质地球所固体矿产资源研究室博士后曹明坚与其合作导师秦克章研究员和李光明副研究员等人，对包古图铜矿进行了详细的岩相学、矿物学、流体包裹体及稳定同位素研究。

研究结果显示，矿区普遍发育岩浆阶段的磁黄铁矿，以及大量的热液磁黄铁矿和毒砂，缺少高氧化特征的矿物；成矿岩石为钛铁矿系列、I-型花岗岩；成矿流体富含CH4，为H2O-NaCl-CH4±CO2体系（图1）；成矿岩石和流体的氧逸度为NNO~NNO-2。因此，明确包古图是一个典型的还原性斑岩铜矿，且为国内首例还原性斑岩铜矿。

显微观察表明成矿岩石中斜长石存在明显的溶蚀边。微区成分分析显示，斜长石化学成分显示出明显的An和FeO正相关关系，同时剖面组成显示较大An变化范围，以及重复性An、FeO和Sr同位素逆向环带（图2）。以上结果一致表明深部岩浆房发生了重复性基性岩浆注入，伴随该过程，可能带来了大量Cu等成矿元素，造成成矿元素逐步富集，形成矿床。

详细的激光拉曼测试显示，早期岩浆阶段流体C以CO2的形式存在，晚期岩浆阶段和热液流体中的C转变为CH4；流体包裹体CH4 C-H同位素组成 (δ13C=-28.6~-22.6 ‰; δD=-108.0~-59.5 ‰)，显示明显不同于生物成因和热解成因的CH4同位素组成，而与费托反应(CO2 + 4Η2 → CΗ4 + 2Η2Ο)成因CH4同位素组成相似（图3）。因此，包古图成矿流体中的CH4是由岩浆阶段的CO2经费托反应转变而来，而非来自含碳地层的热解作用。

以上研究不仅丰富了全球还原性斑岩铜矿实例，同时为还原性斑岩铜矿成岩-成矿相关理论研究提供了科学依据。

该研究成果分别发表在国际知名的地质学期刊Ore Geology Reviews (Cao et al. Baogutu: An example of reduced porphyry Cu deposit in western Junggar. Ore Geology Reviews. 2014, 56: 159-180)，Journal of Asian Earth Sciences (Cao et al. Magmatic process recorded in plagioclase at the Baogutu reduced porphyry Cu deposit, western Junggar, NW-China. Journal of Asian Earth Sciences. 2014, 82: 136-150)和Geochimica et Cosmochimica Acta (Cao et al. Abiogenic Fischer?Tropsch synthesis of methane at the Baogutu reduced porphyry copper deposit, western Junggar, NW-China. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2014, 141: 179-198)。

原文链接

Ore Geology Reviews:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169136813001819

Journal of Asian Earth Sciences:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912013006482

Geochimica et Cosmochimica Acta:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703714004190