科学家揭示加拿大Coldwell杂岩体东部辉长岩系岩浆硫化物复杂成矿机制

近日，长安大学资源学院教授Matthew J. Brzozowski（马修）领衔的科研团队在地学国际权威期刊《Economic Geology》上发表了研究论文，系统揭示了加拿大Coldwell杂岩体东部辉长岩系统中岩浆硫化物成矿的复杂机制。

图1 Coldwell杂岩体及北部矿床群和东部Marathon矿床地质简图。长安大学供图

通道型Cu-Ni-PGE（铜-镍-铂族元素）矿床（如全球著名的Noril’sk、Voisey’s Bay等）的形成高度依赖于岩浆早期硫化物的饱和。由于硅酸盐熔体达到硫化物饱和所需的硫含量（The Sulfur Content at Sulfide Saturation ,SCSS）随着压力的降低而显著增加，因此浅部岩浆常因缺乏硫而难以成矿。传统观点认为，外部硫的加入是解决这一矛盾的关键，然而其具体机制（如硫源类型、混染程度、硫化物分离过程）仍存在争议。

图2北部各矿床（A）δ3?S 和 Δ33S、（B）δ3?S 和 Cu/Pd，以及（C）Δ33S 和 Cu/Pd 的变化情况。长安大学供图

针对这些科学问题，马修领衔的国际铜镍硫化物矿床研究团队通过分析北美最大的Coldwell碱性杂岩体东部辉长岩套(图1)中Cu-Ni-PGE 矿床群的硫同位素组成（δ3?S和Δ33S）以及全岩Cu/Pd比值，发现（图2）：北部矿床的δ3?S值（-0.7‰至3.78‰）和Δ33S值（-0.44‰至0.34‰）显著偏离地幔范围（δ3?S=0±2‰，Δ33S=0±0.1‰）。

图3（A）Maraton矿床与北部各矿床之间的成因关系。长安大学供图

据此，研究团队提出，（1）北部矿床群中的硫有约20%来自太古代地壳，硫化物经过多期次分离与PGE（铂族元素）动态再富集；（2）东部Marathon 矿床硫源均来自地幔，深部没有出现硫化物熔离，岩浆快速上升导致地壳混染极弱(图3)。本次研究为岩浆通道型矿床中硫同位素的分馏机制及PGE成矿动力学提供了新视角。

长安大学教授Matthew J. Brzozowski（马修）为论文第一作者和通讯作者。

相关论文信息：https://doi.org/10.5382/econgeo.5141