西北天山富F高分异花岗岩的成因及其与铜钨多金属成矿的关系

It is controversial that the source regions, forming conditions, magma evolution and the origin of special geochemical features of the fluorine-rich highly evolved granite, and the relationship of such particular granite types with Cu-Mo and Cu-W(Sn) mineralization remains unknown. We choose the fluorine-rich highly evolved granites and related deposits from the Northwest Tianshan orogen for studies as below. (1)Carry out in-situ chemical analyses of typical minerals, Li-Nd-O isotopic analyses of whole-rock and separate phases, which, combined with melt inclusion data from olivine of coeval basalts, are used to clarify the source characteristics, origin of fluorine, mantle contribution to magma source, melt-country rocks/fluid interaction and impact on magma chemistry, and origin of some geochemical features like REE tetrad effect, (2) Analyze chemical and isotopic compositions of melt (-fluid) inclusions from different quartz grains and mineral separates' O-S-Nd isotopes and whole-rock Li isotopes, so as to determine the origins of ore-forming metals and fluids and metal motivation and enrichment processes during evolution from highly evolved magma to hydrothermal and ore-forming systems, and (3) make a comparison between the ore-bearing highly evolved granites and barren ones to study possible difference in source regions and magma evolution between the two and implications for mineralization.

富F高分异花岗岩的源区、形成条件、岩浆演化和特殊地球化学性质的成因，及其与铜钨多金属成矿的关系一直是有争议的重要科学问题。本项目选择西北天山富F高分异花岗岩及其相关的铜钼、铜钨(锡)多金属矿床进行如下研究：(1)通过特征矿物微区化学分析、全岩和单矿物Li-Nd-O同位素分析，并结合同期玄武岩中橄榄石熔体包裹体研究，查明高分异花岗岩的源区性质、挥发分F的来源、地幔岩浆对源区的贡献、熔体－围岩/流体相互作用过程及其对岩浆成分影响，以及高分异花岗岩特殊地球化学性质(如稀土四分组)起源；(2)通过不同阶段石英熔(流)体包裹体的化学和同位素测量,结合矿物O-S-Nd和全岩Li同位素研究，查明高分异花岗岩从岩浆到水热和成矿体系的转变过程中铜钨等成矿元素和成矿流体的来源，以及铜钨迁移、富集成矿的过程；(3)对比研究成矿与不成矿的高分异花岗岩成因，探讨两者在源区性质、岩浆演化方面的差异，及其对成矿的意义。

本项目选择中亚造山带、华南造山带高分异花岗岩和相关钨锡铜多金属成矿，对高分异花岗岩和相关水热成矿体系进行系统的岩石学、地球化学、矿物包裹体,特别是全岩和矿物的Li同位素研究，探讨高分异花岗岩的成因及其与多金属成矿的关系。取得主要成果如下：(1)通过准噶尔晚古生代碰撞后花岗岩的研究，解释了造山带A型花岗岩与钙碱性花岗岩的时空关系和成因联系，证实铝质A型和碱性A型花岗岩的母岩浆是钙碱性花岗岩在低压、贫水和麻粒岩相条件下，分别通过黑云母和角闪石为主的脱水熔融而形成，随后发生显著的长石为主的分离结晶；验证了关于A型花岗岩的实验结果，解释了实验熔体与野外A型花岗岩存在成分差异的原因。(2)提出铝质高分异花岗岩的形成与其变质火山-沉积源区抽取花岗质熔体之后的麻粒岩相残留体再次熔融有关，而不是传统认为的由主期岩体经过极端分异作用而形成。晚期高分异二云母花岗岩具有重Li同位素成分，可能与强烈分离结晶有关，计算得出过铝质花岗岩熔体演化过程中矿物-熔体的Li同位素分馏因子为a=0.990, 这是首次确定花岗质熔体分离结晶可致显著Li同位素分馏；(3)发现显示REE四分组效应的高分异花岗岩通常具有富集重Li特征，据此提出REE四分组效应是熔体与围岩中(外部)流体相互作用而形成，而不是传统认为的分离结晶作用导致；(4)根据硫化物S同位素和萤石Sr-Nd同位素示踪，提出常与高分异花岗岩相伴的钼铜-钨铜矿的成矿流体可能是有相当部分来自变质流体和被岩体加热的围岩循环水，这有别于传统的斑岩型铜矿成矿模式；(5)通过系统研究与高分异花岗岩相关的钨铜矿中白钨矿和黄铜矿的微量元素(含REE)和Sr-Nd-Pb同位素，对成矿流体和成矿金属的来源、演化和矿化条件提供新的制约；(6)系统研究了花岗岩中的副矿物如锆石、磷灰石的矿物化学（微区分析），对岩浆源区特征、演化和岩浆房的物理化学条件（温度、压力和氧逸度等）提供新的信息。