李潤(rùn)武，童 英，蘇尚國(guó)

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所 北京離子探針中心，北京 100037)

0 引 言

圖件引自文獻(xiàn)[15]，有所修改圖1 中亞成礦域構(gòu)造簡(jiǎn)圖及大型—超大型斑巖型礦床分布Fig.1 Schematic Tectonic Map of the Central Asian Metallogenic Domain and Distribution of the Large and Super-large Porphyry Deposits

中亞造山帶(Central Asian Orogenic Belt)是位于西伯利亞克拉通以南、華北—塔里木克拉通以北及東歐克拉通以東之間的廣大區(qū)域[1-3]，是古亞洲洋(Paleo Asian Ocean)于元古代至早中生代通過(guò)大洋俯沖、碰撞、閉合及地體拼貼等重要機(jī)制導(dǎo)致長(zhǎng)期顯著大陸地殼生長(zhǎng)而形成的一條顯生宙巨型增生型造山帶(系)，主要由增生雜巖、(陸緣)弧巖漿巖帶、弧前/后盆地、蛇綠巖帶、海底沉積物、海山及大陸碎片等構(gòu)成[2,4-5]。中亞造山帶內(nèi)產(chǎn)出有多種礦床類(lèi)型，如斑巖型礦床、黑色巖系礦床、塊狀硫化物礦床、陸相火山巖礦床、與富堿侵入巖有關(guān)的礦床、砂巖礦床等[6-8]，具有非常大的礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)及潛力，因此，有學(xué)者將其稱(chēng)為中亞成礦域(圖1)，與環(huán)太平洋成礦域和特提斯成礦域并稱(chēng)為全球三大成礦域[6,9]。中亞成礦域斑巖型礦床主要包括一系列大型—超大型斑巖型銅金、斑巖型銅(金、鉬)及斑巖型銅鉬礦床(圖1)；針對(duì)其礦床地質(zhì)特征、成礦時(shí)代、大地構(gòu)造背景、成礦流體作用及成礦深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制等方面，前人已經(jīng)做了大量工作[6-20]，并取得了一系列認(rèn)識(shí)。例如，申萍等通過(guò)對(duì)斑巖型銅礦床成礦巖體年代學(xué)、主量元素、微量元素及Sr-Nd-Hf同位素地球化學(xué)特征的研究，提出中亞成礦域內(nèi)多數(shù)成礦斑巖主要源于年輕物質(zhì)，形成于寒武紀(jì)至三疊紀(jì)，且主要集中在石炭紀(jì)，多數(shù)斑巖型銅金礦床產(chǎn)出于島弧環(huán)境，斑巖型銅鉬礦床產(chǎn)出于陸緣弧或島弧和陸緣弧過(guò)渡的環(huán)境，斑巖型銅(金、鉬)礦床則可形成于上述多個(gè)構(gòu)造環(huán)境[14-15]；Gao等根據(jù)前寒武紀(jì)基底性質(zhì)、成礦大地構(gòu)造背景以及斑巖成礦特征等方面的系統(tǒng)綜合研究，以重要地質(zhì)構(gòu)造界線(xiàn)為界將中亞成礦域劃分為3個(gè)成礦省，提出中亞成礦域斑巖型銅礦床主要發(fā)育于厚的成熟大陸弧環(huán)境，而斑巖型鉬礦床則可產(chǎn)出在陸緣弧、碰撞造山帶和陸內(nèi)裂谷環(huán)境，并用“殘余洋中脊俯沖+預(yù)富集基性下地殼熔融”模型來(lái)解釋該成礦域大型斑巖型礦床成礦的深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制[18-19]。顯然，這些工作對(duì)從總體上認(rèn)識(shí)中亞成礦域斑巖型礦床形成機(jī)制提供了重要參考，只是對(duì)不同類(lèi)型的斑巖型礦床之間的差異，以及這種差異與其發(fā)育構(gòu)造環(huán)境之間的聯(lián)系仍然需要進(jìn)一步深入研究?；诖?，本文選取中亞成礦域研究程度較高的兩個(gè)典型斑巖型礦床——Erdenet(額爾登特)斑巖型銅鉬礦床(簡(jiǎn)稱(chēng)“Erdenet礦床”)與Oyu Tolgoi(歐玉陶勒蓋)斑巖型銅金礦床(簡(jiǎn)稱(chēng)“Oyu Tolgoi礦床”)開(kāi)展詳細(xì)對(duì)比研究，通過(guò)綜合對(duì)比這兩個(gè)不同類(lèi)型斑巖型礦床的地質(zhì)特征和與成礦相關(guān)的巖漿巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)的異同來(lái)討論這兩類(lèi)斑巖型礦床形成時(shí)的大地構(gòu)造環(huán)境，為深入探討中亞成礦域斑巖型礦床類(lèi)型與其產(chǎn)出的大地構(gòu)造背景之間的內(nèi)在聯(lián)系提供依據(jù)，從而服務(wù)于礦產(chǎn)勘查。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 Erdenet斑巖型銅鉬礦床

1.1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

Erdenet斑巖型銅鉬礦床位于蒙古國(guó)首都烏蘭巴托西北方向約240 km處，屬蒙古國(guó)北部，是蒙古國(guó)最大的斑巖型銅鉬礦床，同時(shí)也是其重要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源。該礦床自1978年距今已有超過(guò)40年的開(kāi)采歷史[21-22]。目前，該礦床由蒙古國(guó)和俄羅斯聯(lián)合開(kāi)采，探明礦石總量達(dá)17×109t，Cu品位為0.58%，Mo品位為0.018%，年產(chǎn)礦石量約2×107t，銅金屬量達(dá)12×104t，鉬金屬量達(dá)1.6×104t[23]。在大地構(gòu)造位置上，該礦床位于中亞造山帶蒙古—鄂霍茨克縫合帶北側(cè)的二疊紀(jì)—三疊紀(jì)巖漿弧內(nèi)(圖2)；二疊系—下三疊統(tǒng)火山-沉積巖和侵入巖及上三疊統(tǒng)—中下侏羅統(tǒng)火山巖和沉積巖蓋層在區(qū)域上出露廣泛[22]；前寒武紀(jì)和早古生代基底巖石發(fā)育，晚二疊世Selenge雜巖侵入其中[24]，出露面積約2 800 km2，由多期次侵入的淺成花崗巖、輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖構(gòu)成；每個(gè)巖體出露面積從幾平方千米到1 000 km2不等；根據(jù)單個(gè)巖體具有不同的結(jié)構(gòu)、組成及K-Ar年齡，可將其劃分成3個(gè)期次的巖漿活動(dòng)[22,25]。該礦床產(chǎn)出在侵入Selenge雜巖的Erdenet雜巖體內(nèi)，其巖石類(lèi)型多樣，主要是石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和花崗巖，同樣是由多期次侵入作用形成[21,25]。在區(qū)域構(gòu)造方面，NW、NE及近EW向斷裂發(fā)育，該礦床位于區(qū)域上NE、NW、SN及EW向斷裂的交匯部位，其中NW—SE向斷裂構(gòu)造控制了該礦床的成礦作用、熱液蝕變分布及含礦斑巖侵入體形態(tài)[24-25]。

1.1.2 礦床地質(zhì)

Erdenet斑巖型銅鉬礦床位于一個(gè)直徑20～25 km的環(huán)形構(gòu)造內(nèi)，其中包含許多由蝕變花崗閃長(zhǎng)巖脈和巖株代表的直徑為2.0～2.5 km的次火山侵入巖中心，明顯受NW—SE向斷裂構(gòu)造控制而呈線(xiàn)性排布的4個(gè)侵入巖中心(Oyut、Intermediate、Central及Tsagaan Chulunt巖體)與Erdenet巖體一起構(gòu)成一條NW—SE向展布的巖漿巖帶[22]。該礦床成礦斑巖可能是以位于礦區(qū)東南部且直徑約900 m的花崗閃長(zhǎng)斑巖株為中心；根據(jù)Cu品位分布，花崗閃長(zhǎng)斑巖株具近于垂直的側(cè)邊，其幾何形狀像是一顆臼齒[23]。成礦斑巖、含礦網(wǎng)脈與Selenge雜巖中黑云母角閃花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和石英正長(zhǎng)巖呈侵入接觸關(guān)系，其中成礦斑巖橫切Selenge侵入雜巖晚期巖體，并具有典型的斑狀結(jié)構(gòu)，且與噴發(fā)角礫巖存在關(guān)聯(lián)，指示斑巖體形成于次火山環(huán)境[22]，完全不同于Selenge雜巖的形成環(huán)境。與成礦相關(guān)的斑巖包括淺成、次火山及爆發(fā)成因的巖株、巖脈、巖頸和席狀巖體，其組成和結(jié)構(gòu)多變，主要是斑狀石英閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖和淡色花崗巖，相關(guān)的火山巖包括爆發(fā)角礫巖、安山巖、粗面安山巖、英安巖、流紋英安巖、流紋巖、粗面巖和粗面英安巖[22,25]。上述與成礦相關(guān)的斑巖可劃分成5個(gè)不同的侵入期次(圖3)：①由角閃石-黑云母花崗閃長(zhǎng)斑巖及少量英安巖組成。花崗閃長(zhǎng)斑巖斑晶體積分?jǐn)?shù)可達(dá)40%，由斜長(zhǎng)石、角閃石和黑云母組成，基質(zhì)是細(xì)粒石英、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石；英安巖具無(wú)斑隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，或含少量斜長(zhǎng)石斑晶。②代表巖石類(lèi)型是花崗閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖?；◢彴邘r呈粉—灰色，斑晶為斜長(zhǎng)石、石英及少量角閃石和黑云母，基質(zhì)為石英和鉀長(zhǎng)石的細(xì)粒共生顆粒；花崗閃長(zhǎng)斑巖呈灰色，斑晶體積分?jǐn)?shù)約為40%，主要為斜長(zhǎng)石、角閃石、綠泥石化黑云母、石英及極少量鉀長(zhǎng)石，基質(zhì)為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英和礦石礦物，該期次斑巖切割第一階段的花崗閃長(zhǎng)斑巖和英安巖，并具石英-絹云母化蝕變特征。③主要是黑云母-斜長(zhǎng)石斜長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖及淡色花崗斑巖、淡色花崗質(zhì)斜長(zhǎng)斑巖，切割第一、二階段斑巖體。④主要由淡色斑巖和流紋英安巖組成，切割第三階段斑巖體。⑤主要是相關(guān)的閃長(zhǎng)斑巖、角閃石-斜長(zhǎng)安山巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖，發(fā)育有青磐巖化蝕變[22]。在鉆井巖芯上，構(gòu)造特征的突然改變(厘米級(jí)—米級(jí))同樣指示多期次的侵入作用，后期斑狀-微晶花崗閃長(zhǎng)巖和英安巖-安山巖脈廣泛分布；整體來(lái)看，這些巖脈分布在花崗閃長(zhǎng)斑巖株外圍，在某些地方，巖脈切穿其邊緣[23]。

圖件引自文獻(xiàn)[26]，有所修改圖2 蒙古國(guó)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological Sketch Map of Mongolia

圖件引自文獻(xiàn)[25]圖3 Erdenet礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖和剖面圖Fig.3 Geological Sketch Map and Schematic Cross-section of Erdenet Deposit

Erdenet礦床的Cu-Mo礦化集中出現(xiàn)在斑巖體內(nèi)部，礦化垂直深度至少在1 000 m，頂部存在厚為100～300 m的銅次生富集帶[21,25]，礦床礦化分帶明顯。在水平方向上，由外圍黃鐵礦化過(guò)渡到中心高品位的黃銅礦-斑銅礦-輝銅礦化[22]；在垂直方向上，由上到下依次是淋濾-氧化帶、次生硫化物富集帶及原生礦石帶[24]。Cu-Mo礦化呈浸染狀、脈狀、角礫狀，礦石礦物主要由黃銅礦、輝銅礦、赤銅礦、斑銅礦、砷黝銅礦和輝鉬礦組成，次生礦石礦物包括黏土礦、輝銅礦、銅藍(lán)、綠松石和硅孔雀石。氧化帶中的礦物主要是孔雀石、藍(lán)銅礦、硅孔雀石、綠柱石、自然銅和鉬鈣礦[23,25]。Kavalieris等將Erdenet斑巖型銅鉬礦床成礦作用劃分成4個(gè)主要階段，分別為黃鐵礦-黃銅礦-斑銅礦階段、石英-輝鉬礦脈階段、黃鐵礦-黃銅礦階段、黃銅礦-斑銅礦階段[23]。其中，黃鐵礦-黃銅礦階段和黃銅礦-斑銅礦階段對(duì)銅成礦作用貢獻(xiàn)最大，而鉬成礦作用主要與高溫石英脈相關(guān)[23]。在熱液蝕變方面，Erdenet礦床發(fā)育有3個(gè)近對(duì)稱(chēng)的、明顯具不同蝕變特征的蝕變帶，以花崗閃長(zhǎng)斑巖為中心，蝕變向外逐漸減弱。其從礦床核部向外蝕變帶依次是：①絹云母(石英-絹云母)蝕變帶，局部發(fā)育硅化；②中等泥質(zhì)(綠泥石-絹云母)蝕變帶；③青磐巖化(綠泥石和綠簾石-綠泥石)和綠泥石化蝕變帶。此外，斑巖體內(nèi)鉀硅酸鹽蝕變普遍發(fā)育，但Cu-Mo礦化主要與晚期絹云母化蝕變相關(guān)[23]。

1.2 Oyu Tolgoi斑巖型銅金礦床

1.2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

Oyu Tolgoi斑巖型銅金礦床位于蒙古國(guó)南戈壁沙漠地區(qū)，向北距離蒙古國(guó)首都烏拉巴托市約550 km，向南距離中蒙邊境約80 km，地表多被殘留坡積物和沙漠覆蓋，僅有少量巖石出露[26-27]。最早在20世紀(jì)80年代初期，Central Oyu礦床在蒙古國(guó)和俄羅斯聯(lián)合地球化學(xué)調(diào)查過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)存在Mo異常，整個(gè)Oyu Tolgoi礦床是在Magma Copper、BHP Billiton以及Ivanhoe Mines等多家礦業(yè)公司先后開(kāi)展的找礦勘查工作中被發(fā)現(xiàn)的[28-29]。目前，共探明礦石資源總量63.82×109t，Cu品位為0.67%，Au品位為0.29×10-6，銅金屬量達(dá)4 276×104t，金1 805 t[26,30]。該礦床在大地構(gòu)造位置上處于中亞造山帶內(nèi)的古爾班賽汗地塊[31](圖2)，即西伯利亞克拉通南緣近EW和NE向深大斷裂所夾持的南蒙古晚泥盆世構(gòu)造-巖漿巖帶[32-33]；該地塊呈弧形延伸，長(zhǎng)達(dá)600 km，最寬可達(dá)200 km，發(fā)育有志留紀(jì)—石炭紀(jì)火山-沉積巖序列，泥盆紀(jì)正長(zhǎng)巖和花崗巖及石炭紀(jì)閃長(zhǎng)巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖侵入其中，此外，可觀(guān)察到二疊紀(jì)花崗雜巖侵入到志留紀(jì)—泥盆紀(jì)火山-沉積巖序列中[27]。Crane等將Oyu Tolgoi地區(qū)石炭紀(jì)前的地層劃分成兩個(gè)主要單元，即Heruga和Oyu Tolgoi序列[31]。Oyu Tolgoi序列是Oyu Tolgoi礦床的圍巖，該地層序列出露面積有限，主要是在Southwest Oyu Tolgoi和South Oyu Tolgoi礦床所在地區(qū)，巖石類(lèi)型以斑狀輝石玄武巖為主；Heruga序列在Southwest Oyu Tolgoi礦床西南方向約5 km的Heruga礦區(qū)廣泛出露，巖性主要是玄武質(zhì)角礫巖、細(xì)層狀粉砂巖夾厚的塊狀火山成因砂巖[31]。區(qū)域性斷裂構(gòu)造發(fā)育，中蒙邊境一系列呈弧形延伸的深大斷裂和NE向走滑斷層控制著西伯利亞克拉通與華北克拉通之間廣大區(qū)域的地殼演化[34]；礦區(qū)內(nèi)近EW和NE向斷裂廣泛分布，其中NE向斷裂控制著巖漿-成礦作用，Oyu Tolgoi礦床主要位于近EW和NE向斷裂交匯部位[27,35](圖4)。

1.2.2 礦床地質(zhì)

Oyu Tolgoi斑巖型銅金礦床位于一個(gè)長(zhǎng)約25 km、呈NNE向的構(gòu)造-巖漿-成礦帶內(nèi)，由一系列互不相連的獨(dú)立礦床組成，從北向南分別是Hugo Dummett(可細(xì)分為Hugo Dummett South和Hugo Dummett North)、Central Oyu Tolgoi、Southwest Oyu Tolgoi、South Oyu Tolgoi、Heruga North和Heruga礦床[26-27,34-35](圖4)。Oyu Tolgoi礦床的形成與研究區(qū)晚泥盆世兩期侵入巖漿活動(dòng)具有密切的時(shí)空關(guān)系。第一期與主礦化作用階段相關(guān)，是礦化同期的石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；第二期發(fā)育弱礦化作用，是礦化后期的花崗閃長(zhǎng)斑巖[26,36]。石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶包括斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石。其中，斜長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)約為45%，具明顯的堆晶結(jié)構(gòu)；鉀長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為15%～20%，呈獨(dú)立的自形晶或與石英在基質(zhì)中共生?；◢忛W長(zhǎng)斑巖的結(jié)構(gòu)可劃分為兩種：第一種結(jié)構(gòu)的斑晶主要是斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為40%)、石英(10%)和黑云母(10%)，其中斜長(zhǎng)石呈自形—半自形，局部發(fā)育環(huán)帶，基質(zhì)是粒狀-隱晶質(zhì)長(zhǎng)石，富含磷灰石微晶；第二種結(jié)構(gòu)的斑晶主要是斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)大于80%)和石英(小于10%)，基質(zhì)是細(xì)粒長(zhǎng)石[26,36-37]。該礦床圍巖主要是英安質(zhì)凝灰?guī)r及晚泥盆世或更晚的輝石玄武巖，Kavalieris等認(rèn)為其與上述成礦相關(guān)的晚泥盆世侵入巖地球化學(xué)特征相似，應(yīng)屬同源巖漿[38]。

圖件引自文獻(xiàn)[26]圖4 Oyu Tolgoi礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖和剖面圖Fig.4 Geological Sketch Map and Schematic Cross-section of Oyu Tolgoi Deposit

如前所述，Oyu Tolgoi斑巖型銅金礦床由一系列獨(dú)立礦床組成，其水平間距從不足1 km到2 km不等。在保存完好的礦床(Hugo Dummett和Heruga礦床)中，具經(jīng)濟(jì)效益礦化的垂直深度可達(dá)1 km左右，而裸露地表的Central Oyu Tolgoi、Southwest Oyu Tolgoi及South Oyu Tolgoi礦床的礦體頂部已經(jīng)被風(fēng)化剝蝕至少500 m[26,31]。應(yīng)該注意的是，沿礦化走廊，各礦床地質(zhì)特征不盡相同。最北部Hugo Dummett North礦床賦存于已經(jīng)受到廣泛絹云母化蝕變和高級(jí)泥質(zhì)蝕變并疊加有早期鉀質(zhì)蝕變的石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖中，以斑銅礦和原生輝銅礦的出現(xiàn)為特征，上部存在輝鉬礦帶，更深部位則是黃銅礦，上述礦石均受到硫砷銅礦、砷黝銅礦-黝銅礦和銅藍(lán)等高硫化型礦石礦物組合的改造；礦床Au(10-6)/Cu(%)比率介于0.1到1.0之間，低于其他礦床。Hugo Dummett North礦床東部邊緣和Hugo Dummett South礦床中，最高品位的Cu礦化與以石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖為中心的、呈密集網(wǎng)脈-席狀的石英脈有關(guān)，其延伸到臨近Oyu Tolgoi序列的輝石玄武巖中，特點(diǎn)是具高的Au(10-6)/Cu(%)比率，可達(dá)0.5；最高品位礦體核部的礦石礦物主要是斑銅礦，Cu品位為3%～5%，向外礦床品位發(fā)生變化，在輝石玄武巖中是黃銅礦，在高級(jí)泥質(zhì)蝕變的英安質(zhì)凝灰?guī)r中是黃鐵礦-黃銅礦±硫砷銅礦、砷黝銅礦、斑銅礦、輝銅礦的低品位邊緣。在中部礦床(Central Oyu Tolgoi礦床)，呈錐形的高級(jí)泥質(zhì)蝕變和絹云母化蝕變區(qū)域疊加在石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖中的早期斑巖系統(tǒng)中，并具赤鐵礦和黃鐵礦等高硫化型礦石礦物組合，還含少量相關(guān)的硫砷銅礦、砷黝銅礦、斑銅礦和黃銅礦；該礦床上方發(fā)育輝銅礦次生富集帶，受到上覆白堊系的保護(hù)。在南部礦床(Southwest Oyu Tolgoi、South Oyu Tolgoi、Heruga North和Heruga礦床)，礦體主要賦存于Oyu Tolgoi序列中黑云母-磁鐵礦蝕變發(fā)育的輝石玄武巖中，受到赤鐵礦-綠泥石-絹云母化蝕變的改造；白堊紀(jì)侵蝕作用可能已經(jīng)剝蝕了Southwest Oyu Tolgoi和South Oyu Tolgoi礦床的高硫化體系，只剩下斑巖體系的中部和根部，而Heruga North和Heruga礦床保存完好；在Heruga North和Heruga礦床，成礦巖體石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖占總賦礦巖體體積分?jǐn)?shù)不超過(guò)20%，且呈相對(duì)小的巖株和巖脈產(chǎn)出；在Southwest Oyu Tolgoi礦床，成礦巖體石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖呈筒狀產(chǎn)出在礦床核部，直徑約為250 m，高達(dá)700 m。相比于北部礦床，南部礦床Au(10-6)/Cu(%)比率更高，為0.8～3.0，礦石礦物主要是黃銅礦，還存在少量黃鐵礦、斑銅礦和輝鉬礦[26]。

2 與成礦相關(guān)的巖漿巖地球化學(xué)特征

Erdenet礦床與Oyu Tolgoi礦床均位于中亞成礦域蒙古斑巖成礦省[19]，但二者成巖-成礦作用時(shí)代明顯不同。Watanabe等對(duì)Erdenet礦床輝鉬礦Re-Os定年結(jié)果為240 Ma[21]，與江思宏等獲得的該礦床中輝鉬礦Re-Os定年結(jié)果(241 Ma)及含礦斑巖體(石英閃長(zhǎng)巖)鋯石U-Pb定年結(jié)果(247～240 Ma)[25]基本一致，也與Kavalieris等獲得的該礦床中白云母40Ar/39Ar定年結(jié)果(240 Ma)[23]相近，表明Erdenet礦床成巖-成礦作用發(fā)生于中三疊世。關(guān)于Oyu Tolgoi礦床，Perell等獲得礦床蝕變帶中黑云母K-Ar定年結(jié)果為411 Ma[27]，代表了志留紀(jì)—泥盆紀(jì)鉀硅酸鹽化和最早有關(guān)Cu礦化事件發(fā)生的時(shí)間[27,32]；考慮到樣品中有退變質(zhì)作用形成的綠泥石，Ar保留條件不好，該年齡被認(rèn)為是成礦年齡的下限[34]。Southwest Oyu Tolgoi、Central Oyu Tolgoi和Hugo Dummett South礦床輝鉬礦Re-Os定年結(jié)果為373～370 Ma[29]；Wainwright獲得與成礦相關(guān)的石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb定年結(jié)果分別是372和366 Ma[36]。因此，Oyu Tolgoi礦床成巖-成礦作用形成于晚泥盆世[37]。本文在仔細(xì)研究前人獲得的礦床地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了Erdenet和Oyu Tolgoi地區(qū)與各自礦床成礦作用時(shí)代相近的巖漿巖地球化學(xué)特征，包括全巖主量、微量、稀土元素及Sr-Nd-Hf同位素組成特征。在分析這些數(shù)據(jù)之前，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選。雖然原始文獻(xiàn)中在采集用于巖石地球化學(xué)分析的樣品時(shí)應(yīng)該盡量保證了所采集的樣品未受到明顯蝕變作用的影響，但不難發(fā)現(xiàn)，這些地球化學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)并不都能代表其原始組成。例如，Oyu Tolgoi礦床中4個(gè)火山巖樣品的燒失量(大于8%)非常高(圖5)，指示后期蝕變作用的強(qiáng)烈影響，因此，需要剔除這部分?jǐn)?shù)據(jù)；而剩下樣品中部分存在異常高或異常低的Na2O、K2O含量，同樣表明蝕變作用的存在。為了提高數(shù)據(jù)的可信度，采用“蝕變盒子”用于巖石樣品蝕變程度的鑒定[30,39]。篩選結(jié)果顯示，Erdenet礦床與Oyu Tolgoi礦床大部分巖石樣品沒(méi)有受到蝕變作用的明顯影響，僅有少量樣品落在“未蝕變盒子”區(qū)域外(圖6)。此外，從巖漿巖TAS圖解中可以看到：需要剔除的樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)分布較為稀散，而未受明顯蝕變影響的樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)集中；Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖樣品分別主要落在花崗巖-花崗閃長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖區(qū)域(圖7)，這與前人對(duì)這兩個(gè)礦床成礦斑巖的巖相學(xué)鑒定結(jié)果[24,37]基本一致。因此，基本可以排除剔除后的巖石樣品數(shù)據(jù)受明顯蝕變作用影響的可能性，本文則以這部分?jǐn)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行分析，并總結(jié)其變化規(guī)律。

2.1 主量元素

Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖SiO2含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)變化范圍均較大，分別為49.87%～75.24%和55.16%～68.2%。整體而言，這兩個(gè)礦床成礦斑巖普遍具有高的Al2O3含量(13.86%～19.7%)和全堿(Na2O+K2O)含量(3.79%～9.88%)。整理前人研究數(shù)據(jù)并重新進(jìn)行投圖，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)礦床成礦斑巖巖性主要是二長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖(圖7)，屬于鈣堿性—高鉀鈣堿性系列、準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)系列(圖8)。此外，這兩個(gè)礦床成礦斑巖均具有低的CaO含量(平均值分別為2.61%、2.92%)、MgO含量(平均值分別為1.35%、1.34%)、TiO2含量(平均值分別為0.51%、0.50%)和P2O5含量(平均值分別為0.15%、0.21%)。但是，Erdenet礦床成礦斑巖TFe2O3含量明顯偏低，為0.72%～9.32%，平均值為3.85%；相對(duì)而言，Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖具有更高的TFe2O3含量，為2.55%～11.05%，平均值為6.1%。Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床同時(shí)代火山巖具有與其各自成礦斑巖侵入體整體一致的地球化學(xué)特征，均屬于鈣堿性—高鉀鈣堿性系列、準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)系列(圖8)，而且Erdenet礦床火山巖的TFe2O3含量(平均值為5.84%)同樣比Oyu Tolgoi礦床的TFe2O3含量(平均值為10.68%)更低。

LOI為燒失量；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖5 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石燒失量與各主量元素相關(guān)性圖解Fig.5 Diagrams of Correlation Between LOI and Some Major Elements for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

底圖引自文獻(xiàn)[38]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖6 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石蝕變盒子判別圖解Fig.6 Discrimination Diagrams of Alteration Boxes for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

圖(a)中，1為橄欖輝長(zhǎng)巖；2為輝長(zhǎng)巖；3為輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；4為閃長(zhǎng)巖；5為花崗閃長(zhǎng)巖；6為花崗巖；7為二長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖；8為二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；9為二長(zhǎng)巖；10為石英二長(zhǎng)巖；11為正長(zhǎng)巖；12為副長(zhǎng)石輝長(zhǎng)巖；13為副長(zhǎng)石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；14為副長(zhǎng)石二長(zhǎng)正長(zhǎng)巖；15為副長(zhǎng)正長(zhǎng)巖；16為副長(zhǎng)深成巖。圖(b)中，1為苦橄巖；2為玄武巖；3為玄武安山巖；4為安山巖；5為英安巖；6為流紋巖；7為粗面玄武巖；8為玄武粗安巖；9為粗面安山巖；10為粗面巖-粗面英安巖；11為堿玄巖-碧玄巖；12為響巖質(zhì)堿玄巖；13為堿玄質(zhì)響巖；14為響巖；15為似長(zhǎng)巖。圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[46]；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[47]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖7 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石TAS圖解Fig.7 Diagrams of TAS for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[48]；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[49]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖8 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石SiO2-K2O圖解和A/CNK-A/NK圖解Fig.8 Diagrams of SiO2-K2O and A/CNK-A/NK for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

2.2 微量及稀土元素

整體上，Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖及同時(shí)代火山巖均顯示出大離子親石元素(LILEs)Rb、Ba、U及Sr和輕稀土元素(LREE)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSEs)Nb、Ta和重稀土元素(HREE)明顯虧損的特征，顯示出火山弧巖漿巖的親緣性[40]。Erdenet礦床LREE/HREE值為6.61～24.84，(La/Sm)N值為2.41～8.16，(La/Yb)N值為7.14～39.45[圖9(a)～(c)]，指示輕、重稀土元素之間及輕稀土元素內(nèi)部元素分餾明顯；(Ga/Yb)N值較小，為1.32～3.28[圖9(d)]，指示重稀土元素內(nèi)部元素分餾較弱。Oyu Tolgoi礦床輕稀土元素內(nèi)部和重稀土元素內(nèi)部元素分餾均較弱((La/Sm)N值為1.52～4.32，(Ga/Yb)N值為1.09～3.10)[圖9(b)、(d)]，但其輕、重稀土元素之間分餾則相對(duì)明顯(LREE/HREE值為3.24～11.01，(La/Yb)N值為2.91～18.62)[圖9(a)、(c)]。此外，Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床巖石樣品的Eu異常分別為0.65～1.71(平均值為1.06,其中一個(gè)樣品為2.70)和0.74～1.16(平均值為0.95)，不顯示明顯的Eu異常[圖9(e)]，其中特別高的Eu異常被認(rèn)為與巖石樣品中斜長(zhǎng)石斑晶的存在有關(guān)。

Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖9 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石微量和稀土元素相關(guān)圖解Fig.9 Diagrams of Related Trace and Rare Earth Elements for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

2.3 Sr-Nd-Hf同位素

Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖的(87Sr/86Sr)i值分別為0.704 0～0.704 3和0.703 6～0.704 5，εNd(t)分別為2.90～5.91和3.5～7.4。在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解 [圖10(a)]中，所有樣品主要落在洋島玄武巖(OIB)區(qū)域，且Oyu Tolgoi礦床樣品具有向洋中脊玄武巖(MORB)區(qū)域靠近的趨勢(shì)。這兩個(gè)礦床的εHf(t)分別為4.7～11.1和10.9～16.1。在εHf(t)-t圖解[圖10(b)]中，Erdenet礦床樣品落在球粒隕石(CHUR)演化線(xiàn)與虧損地幔(DM)演化線(xiàn)之間的區(qū)域，而Oyu Tolgoi礦床樣品則在虧損地幔演化線(xiàn)上或附近，指示其源于更虧損的地幔源區(qū)。另外，與Erdenet礦床成礦斑巖同時(shí)代火山巖的(87Sr/86Sr)i值(0.704 1)、εNd(t)(3.2～4.4)與該礦床成礦斑巖相似[圖10(a)、(b)]，指示兩者應(yīng)具有相同的巖漿源區(qū)；Oyu Tolgoi礦床晚泥盆世火山巖也應(yīng)與該礦床成礦斑巖具有相同的巖漿源區(qū)，其(87Sr/86Sr)i值為0.703 8～0.704 5，εNd(t)為1.4～7.2，εHf(t)為9.9～15.6，與該礦床成礦斑巖相似[圖10(a)、(b)]。

從以上分析不難看出，Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床雖然有一定的相似性，但總體表現(xiàn)出明顯的差異性(表1)。造成這種差異的原因顯然與其礦床成因以及各自所處的大地構(gòu)造背景密切相關(guān)。

3 礦床成因

針對(duì)Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床的成因，前人通過(guò)分析測(cè)試獲得了大量的巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)，并結(jié)合礦床地質(zhì)特征對(duì)成礦斑巖巖石成因及大地構(gòu)造背景進(jìn)行了研究，從而促進(jìn)了對(duì)這兩個(gè)礦床成因的理解[22,25,31,36,41-42,44-45]。目前，這些研究均認(rèn)為這兩個(gè)礦床的形成與弧環(huán)境關(guān)系密切。其中，Erdenet礦床形成于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境[15,21-22,25]，但關(guān)于成礦斑巖的巖漿源區(qū)存在虧損地幔[50]、與地幔柱活動(dòng)相關(guān)[42]、洋殼熔融板片與下地殼熔體混合[43]及年輕下地殼物質(zhì)[15,25]等不同認(rèn)識(shí)；Oyu Tolgoi礦床則形成于遠(yuǎn)離陸殼物質(zhì)的洋內(nèi)島弧環(huán)境[26-27,37,51]，關(guān)于成礦斑巖巖漿源區(qū)的爭(zhēng)議不大，主要認(rèn)為其應(yīng)該源于虧損地幔物質(zhì)[36,45]或年輕的下地殼物質(zhì)[15]。

3.1 成礦斑巖巖石成因

Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖具有相似且變化范圍較大的SiO2含量，高的Al2O3和全堿含量，中等的TFe2O3含量以及低的CaO、MgO、TiO2、P2O5含量。這兩個(gè)礦床的Al2O3、MgO、CaO、TFe2O3、TiO2含量與SiO2含量之間均顯示明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖11)，可能與部分熔融或分離結(jié)晶作用有關(guān)。Erdenet礦床La/Sm值變化范圍大，為3.38～12.65，說(shuō)明與部分熔融作用有關(guān)[圖12(a)]；巖石樣品在Zr/Nb-Zr圖解中同樣沿著部分熔融演化趨勢(shì)線(xiàn)分布[圖12(b)]，而且該礦床所在地區(qū)同時(shí)代的鎂鐵質(zhì)巖漿活動(dòng)基本不發(fā)育(圖3)，也暗示其成礦斑巖的形成與分離結(jié)晶作用無(wú)關(guān)。Oyu Tolgoi礦床La/Sm值為3.94～6.34，相對(duì)穩(wěn)定，與分離結(jié)晶作用一致[圖12(a)]；在Zr/Nb-Zr圖解中也呈現(xiàn)出以分離結(jié)晶作用為主的巖漿演化趨勢(shì)[圖12(b)]，結(jié)合主量元素哈克圖解，認(rèn)為在巖漿演化過(guò)程中發(fā)生了斜長(zhǎng)石、角閃石和/或黑云母的分離結(jié)晶作用。另外，這兩個(gè)礦床火山巖的主量元素含量之間及與成礦斑巖的主量元素含量之間也顯示一定程度的相關(guān)性(圖11)；由成礦斑巖與同時(shí)代火山巖具有相近的Sr-Nd-Hf同位素組成可知，二者應(yīng)該具有相同的巖漿源區(qū)(圖10)。Erdenet礦床火山巖La/Sm值變化范圍較大[圖12(a)]，因此，該礦床成礦斑巖與同時(shí)代火山巖雖然具有相同的巖漿源區(qū)，但不存在同源巖漿分離結(jié)晶演化的可能，而應(yīng)源于部分熔融作用；Oyu Tolgoi礦床火山巖的La/Sm和Zr/Nb值變化范圍較小，且與成礦斑巖相近[圖12(a)、(b)]，因此，成礦斑巖與同時(shí)代火山巖應(yīng)源于同源巖漿的分離結(jié)晶作用。整體上，這兩個(gè)礦床的所有巖石樣品均顯示大離子親石元素Rb、Ba等富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta等明顯虧損，輕稀土元素相對(duì)富集以及重稀土元素相對(duì)虧損的特征，顯示出弧巖漿巖的親緣性[40]；在La/Ba-La/Nb圖解[圖13(a)]中，所有樣品也反映出巖漿源區(qū)受到過(guò)俯沖流體/熔體影響的特點(diǎn)[52]；Nb和Ta具有相似的地球化學(xué)特征，Nb/Ta值不受巖漿分異、地殼混染及熱液蝕變的影響，但俯沖作用的影響可改變?cè)摫戎?，使其具有較大的變化范圍[53-54]，Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖及同時(shí)代火山巖的Nb/Ta值分別為8.14～28.10和11.03～25.56，變化范圍較大，同樣指示俯沖作用的存在；此外，在Nb/Zr-Th/Zr圖解[圖13(b)]中，Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床巖石樣品分別呈現(xiàn)出受到俯沖流體和俯沖熔體作用影響的特點(diǎn)[55]，這對(duì)兩個(gè)礦床的形成應(yīng)起到十分重要的作用。

Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖12 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石La/Sm-La圖解和Zr/Nb-Zr圖解Fig.12 Diagrams of La/Sm-La and Zr/Nb-Zr for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

底圖引自文獻(xiàn)[55]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖13 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石La/Ba-La/Nb圖解和Nb/Zr-Th/Zr圖解Fig.13 Diagrams of La/Ba-La/Nb and Nb/Zr-Th/Zr for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

圖(a)中所有樣品的SiO2含量大于56%；圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[63]；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[64]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖14 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石Sr/Y-Y圖解和(La/Yb)N-YbN圖解Fig.14 Diagrams of Sr/Y-Y and (La/Yb)N-YbN for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

底圖引自文獻(xiàn)[65]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]圖15 Erdenet礦床成礦斑巖Sr/Y-(La/Yb)N圖解和Sr-CaO圖解Fig.15 Diagrams of Sr/Y-(La/Yb)N and Sr-CaO for Mineralizing Porphyry of Erdenet Deposit

雖然Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床在巖漿演化方面具有某些共同點(diǎn)，但是二者又存在諸多方面的區(qū)別。Erdenet礦床成礦斑巖及同時(shí)代火山巖部分樣品具類(lèi)似埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征[56-58]，例如變化范圍大且高的Sr含量((107～1 548)×10-6)，低的Y含量((1.46～23.30)×10-6)及Yb含量((0.2～4.6)×10-6)，較高的Sr/Y值(4.86～465.00)和La/Yb值(6.67～60.71)；在埃達(dá)克巖相關(guān)判別圖解中，這些樣品基本落在埃達(dá)克巖區(qū)域，從而區(qū)別于Oyu Tolgoi礦床樣品所在的典型弧巖漿巖區(qū)域(圖14)。Ling等研究表明，俯沖板片熔體、加厚鎂鐵質(zhì)下地殼的部分熔融作用以及正?；r漿的分離結(jié)晶作用均可形成具有埃達(dá)克巖典型地球化學(xué)特征的巖石[58-60]。Erdenet礦床巖石樣品具弱虧損的Sr-Nd-Hf同位素組成((87Sr/86Sr)i值為0.704 0～0.704 3，εNd(t)=2.90～5.91，εHf(t)=4.72～11.12)[圖10(a)、(b)]及相對(duì)年輕的Nd、Hf同位素模式年齡(TDM2(Nd)為780～532 Ma，TDM2(Hf)為948～546 Ma)，指示其應(yīng)源于虧損地?；蚰贻p的下地殼物質(zhì)，結(jié)合其相容元素Cr含量((3～26)×10-6)和Ni含量((1.85～15.00)×10-6)并不高的特征，認(rèn)為其應(yīng)該源于新生下地殼物質(zhì)的部分熔融作用。在Sr/Y-(La/Yb)N圖解和Sr-CaO圖解中，樣品主要落在加厚地殼(>50 km)來(lái)源的高Sr/Y花崗巖區(qū)域(圖15)，指示其應(yīng)源于加厚下地殼物質(zhì)；在(La/Yb)N-YbN圖解中，樣品主要落在含25%石榴子石角閃巖相與含10%石榴子石角閃巖相下地殼成分演化曲線(xiàn)之間[圖14(b)]，指示其下地殼巖漿源區(qū)應(yīng)穩(wěn)定存在少量石榴子石礦物；實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究表明，榴輝巖相(含石榴子石)下地殼的深度一般大于45～50 km范圍[15,61-62]，這同樣指示加厚下地殼。在由榴輝巖相(含石榴子石)組成的下地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融的過(guò)程中，石榴子石的源區(qū)殘留以及斜長(zhǎng)石發(fā)生熔融進(jìn)入熔體相，導(dǎo)致母巖漿具有高的Sr/Y和La/Yb值[56]，因?yàn)橹叵⊥猎睾蚘在石榴子石中的分配系數(shù)很高，而Sr在斜長(zhǎng)石中具有較高的分配系數(shù)，且變化范圍大的Sr/Y和La/Yb值應(yīng)該與新生下地殼物質(zhì)中石榴子石不同程度部分熔融進(jìn)入熔體相有關(guān)。相對(duì)而言，Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖及同時(shí)代火山巖不具有埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征，但同時(shí)具有明顯更虧損的Sr-Nd-Hf同位素組成((87Sr/86Sr)i值為0.703 6～0.704 5，εNd(t)=1.4～7.4，εHf(t)=9.9～16.1)[圖10(a)、(b)]，Nd、Hf同位素模式年齡也比較年輕(TDM2(Nd)為998～516 Ma，TDM2(Hf)為728～339 Ma)，相容元素Cr和Ni含量變化范圍較大且明顯高于Erdenet礦床，分別為(10～190)×10-6和(2～79)×10-6；在(La/Yb)N-YbN圖解中，樣品也主要落在洋中脊玄武巖區(qū)域附近[圖14(b)]，因此，其應(yīng)源于虧損地幔物質(zhì)，這也與其具有比Erdenet礦床樣品更高的TFe2O3含量相一致；巖漿演化過(guò)程中的分離結(jié)晶作用導(dǎo)致相容元素Cr和Ni具有較大的變化范圍以及各主量元素含量隨SiO2含量呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。

綜上所述，Erdenet礦床成礦斑巖及同時(shí)代火山巖源于受俯沖流體交代影響的加厚新生下地殼物質(zhì)的部分熔融作用；Oyu Tolgoi礦床巖石樣品應(yīng)源于受俯沖熔體交代影響的虧損地幔物質(zhì)，在巖漿演化過(guò)程中發(fā)生了斜長(zhǎng)石、角閃石和/或黑云母的分離結(jié)晶作用。

3.2 成礦大地構(gòu)造背景

斑巖型銅礦床不僅可以產(chǎn)出在島弧或陸緣弧等弧環(huán)境[66]，也可以在大陸非弧環(huán)境中形成，如碰撞造山、陸內(nèi)造山及活化克拉通邊緣等構(gòu)造環(huán)境[67]。侯增謙等指出：大陸環(huán)境斑巖型銅(金、鉬)礦床成礦斑巖主要巖性是石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖，常常是高鉀鈣堿性和鉀玄巖系列巖石，以高K為特征[68]，通常顯示埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征；與源自俯沖洋殼的埃達(dá)克巖相比，其Sr-Nd同位素特征更富集，明顯偏離洋中脊玄武巖而趨向古老下地殼[69-70]。但是，本文研究發(fā)現(xiàn)，Erdenet礦床與Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖巖性分別主要是花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖和石英二長(zhǎng)巖[圖7(a)]，高K特征不明顯，僅有非常少的樣品落在鉀玄巖系列區(qū)域[圖8(a)]，其中Erdenet礦床成礦斑巖具埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征，但其Sr-Nd-Hf同位素特征明顯虧損，不同于非弧環(huán)境[圖10(a)、(b)]。因此，這兩個(gè)礦床的形成應(yīng)該與弧巖漿作用有關(guān)。

底圖引自文獻(xiàn)[71]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖16 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石Pearce花崗巖構(gòu)造判別圖解Fig.16 Pearce Granite Structure Discrimination Diagrams for Ore-related Rocks of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

底圖引自文獻(xiàn)[78]；Erdenet礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[15]、[22]、[23]、[25]、[41]～[43]；Oyu Tolgoi礦床數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]、[36]、[44]和[45]圖17 Erdenet礦床和Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖Y-Zr圖解和Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3圖解Fig.17 Diagrams of Y-Zr and Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3 for Mineralizing Porphyry of Erdenet and Oyu Tolgoi Deposits

Erdenet礦床與Oyu Tolgoi礦床大地構(gòu)造位置均位于中亞造山帶內(nèi)[20]，其中Erdenet礦床位于蒙古—鄂霍茨克縫合帶北側(cè)的二疊紀(jì)—三疊紀(jì)巖漿弧內(nèi)(圖2)，前寒武紀(jì)和早古生代基底巖石發(fā)育。蒙古國(guó)1∶200 000地質(zhì)圖資料顯示：元古宙基底巖石出露在Erdenet礦床西南方向25 km處[23]；Oyu Tolgoi礦床位于索倫縫合帶北側(cè)的晚泥盆世構(gòu)造-巖漿巖帶，即古爾班賽汗地塊(圖2)，志留紀(jì)—石炭紀(jì)火山-沉積巖序列發(fā)育，侵入有泥盆紀(jì)正長(zhǎng)巖和花崗巖，石炭紀(jì)閃長(zhǎng)巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖。上述巖石成因分析也指示這兩個(gè)礦床成礦斑巖及同時(shí)代火山巖的形成均與俯沖作用有關(guān)。此外，在Pearce等提出的花崗巖構(gòu)造判別圖解[71]中，所有成礦斑巖樣品均落在弧花崗巖區(qū)域(圖16)；在Y-Zr圖解和Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3圖解中，所有樣品也均落在弧巖漿巖區(qū)域(圖17)。這表示上述兩個(gè)礦床形成于與俯沖作用有關(guān)的弧環(huán)境。雖然這兩個(gè)礦床均與弧巖漿作用相關(guān)，但是兩者還是有所不同。Erdenet礦床位于蒙古—鄂霍茨克縫合帶的北側(cè)；越來(lái)越多的證據(jù)表明蒙古—鄂霍茨克洋是自西向東呈剪刀式關(guān)閉的，雖然其東段直到晚侏羅世才閉合，但其西段在晚三疊世閉合，中三疊世的超大型Erdenet斑巖型銅鉬礦床正是形成于西段大洋演化的末期[72-74]；在洋陸轉(zhuǎn)換階段，俯沖洋殼上方的地殼因持續(xù)擠壓應(yīng)力的作用而不斷增厚，并使下地殼相變?yōu)榱褫x巖相(含石榴子石)，結(jié)合在Erdenet礦床西南方向25 km處出露有元古宙基底巖石的證據(jù)[23]，認(rèn)為Erdenet礦床應(yīng)形成于蒙古—鄂霍茨克洋西段演化末期的陸緣弧構(gòu)造環(huán)境；此外，該地區(qū)同時(shí)代火山巖巖石組合主要是安山巖、英安巖和流紋巖[圖7(b)]，同樣支持其形成于陸緣弧的認(rèn)識(shí)[75]。Oyu Tolgoi礦床位于古亞洲洋最終閉合位置的索倫縫合帶北側(cè)[76]；目前，雖然關(guān)于該古亞洲洋最終閉合的時(shí)間依然存在爭(zhēng)議，但可以肯定的是，中泥盆世索倫縫合帶北側(cè)的古亞洲洋仍持續(xù)向北俯沖[2,20,77]；此外，通常來(lái)講，幔源巖漿在從源區(qū)形成到上升侵位至中上地殼的過(guò)程中，將不可避免地受到陸殼物質(zhì)的混染作用，但Oyu Tolgoi礦床巖石樣品并未表現(xiàn)出陸殼物質(zhì)參與其巖漿演化過(guò)程的特征，因此，該礦床巖漿弧應(yīng)該不是發(fā)育于古老陸殼基底之上；在同時(shí)代火山巖方面，該礦床主要是英安質(zhì)凝灰?guī)r及輝石玄武巖[圖7(b)]，是未成熟島弧環(huán)境發(fā)育火山巖的主要特征[75]，因此，Oyu Tolgoi礦床應(yīng)產(chǎn)出于古亞洲洋北向俯沖形成的大洋島弧環(huán)境。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)中亞成礦域Erdenet斑巖型銅鉬礦床和Oyu Tolgoi斑巖型銅金礦床的詳細(xì)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，雖然二者在某些方面存在共同點(diǎn)，如成礦斑巖形成均與俯沖作用相關(guān)，但在巖石學(xué)和地球化學(xué)特征方面，二者存在明顯差別。

(1)在巖石學(xué)方面，Erdenet礦床成礦斑巖巖性主要是花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖，同時(shí)代火山巖以發(fā)育安山巖、英安巖和流紋巖為特征，缺乏基性巖漿活動(dòng)，主要屬于鈣堿性—高鉀鈣堿性系列；Oyu Tolgoi礦床成礦斑巖則主要是石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和后期弱礦化的花崗閃長(zhǎng)斑巖，同時(shí)代發(fā)育有英安質(zhì)-玄武質(zhì)火山巖，屬于高鉀鈣堿性系列。

(2)在巖石成因和大地構(gòu)造背景方面，Erdent礦床與成礦相關(guān)的巖石具有相對(duì)低的εNd(t)(2.90～5.91)和εHf(t)(4.72～11.12)，相容元素Cr含量((3～26)×10-6)和Ni含量((1.85～15.00)×10-6)不高，微量和稀土元素具弧巖漿巖特征，同時(shí)具典型埃達(dá)克巖高Sr/Y和La/Yb值的特征，表明其成礦斑巖應(yīng)該源于加厚新生下地殼物質(zhì)的部分熔融作用，受到俯沖流體的影響，形成于蒙古—鄂霍茨克洋西段演化末期的陸緣弧環(huán)境；而Oyu Tolgoi礦床與成礦相關(guān)的巖石具有高且正的εNd(t)(1.4～7.4)和εHf(t)(9.9～16.1)，相容元素Cr((10～190)×10-6)和Ni含量((2～79)×10-6)較高，微量和稀土元素具典型弧巖漿巖特征，指示其成礦斑巖可能來(lái)源于虧損地幔物質(zhì)的分離結(jié)晶作用，與俯沖熔體關(guān)系密切，且與Erdent礦床的構(gòu)造環(huán)境存在明顯差異，形成于與古亞洲洋北向俯沖有關(guān)的大洋島弧環(huán)境。

(3)斑巖型礦床的形成雖然均與弧巖漿作用有關(guān)，但不同的成礦構(gòu)造環(huán)境造就了不同類(lèi)型的斑巖礦產(chǎn)，這對(duì)在中亞造山帶內(nèi)尋找不同類(lèi)型的斑巖礦產(chǎn)具有一定的指示意義。

童英：謹(jǐn)以此文慶祝長(zhǎng)安大學(xué)七十周年華誕，祝愿母校為祖國(guó)培育更多的優(yōu)秀人才，不斷創(chuàng)造新的輝煌！1994年9月，從沒(méi)見(jiàn)過(guò)真羊的我來(lái)到了以羊肉泡饃而聞名的古城西安，開(kāi)始了豐富多彩的大學(xué)生活。伴隨著學(xué)院的評(píng)估、改名以及畢業(yè)季的支邊，四年彈指一揮間，轉(zhuǎn)瞬即逝，母校留給了我太多太多的記憶！地質(zhì)布，翻毛皮鞋，豆腐塊被子，油潑棍棍面，地學(xué)樓的大課，電信樓的286，應(yīng)化樓的檢波器，大雁塔旁的水準(zhǔn)儀，圖書(shū)館的弗洛伊德，華山腳下的八一杠，延安的支教，驪山的“礫石”，宜陽(yáng)的剖面，紅柳河的烈日與螞蚱，博學(xué)多才、和藹可親的老師們，還有性格鮮明可愛(ài)的同學(xué)們，一樁樁事，一個(gè)個(gè)人，總在大腦中縈繞，如在昨日！離校幾十年，即使生活有太多的變動(dòng)，搬了幾十次家，那塊地質(zhì)布永遠(yuǎn)帶在身邊。感謝母校，母校是前行的起跑器，謹(jǐn)記老師們的教誨，努力奔跑！