东天山大南湖-头苏泉岛弧带中铜矿床成因及变化保存：以新疆延东铜矿为例

Porphyry copper deposits are the most significant sources of the world’s Cu resources. The Xinjiang Dananhu-Tousuquan arc belt, as the important part of the eastern Tianshan orogenic belt, has a great ore-forming potential and prospecting potential for Cu mineralization. The Yandong deposit is a large porphyry Cu deposit, characterized by multiphase volcanic-intrusive rocks with different degrees of mineralization and alteration. A little research was focused on the deposit, and thus the genetic mechanism and preservation conditions of the Yandong Cu deposit still remain unclear. Guided by the metallogenic system theory, we will conduct the detailed studies on the Yandong Cu deposit. Compared with the Tuwu and Fuxing Cu deposits, the mineralization-alteration characteristics and ore-forming conditions of the Cu deposits in Dananhu-Tousuquan arc belt will be studied; the generation and migration of the ore-forming fluids, the ore precipitation and enrichment mechanism, and the magma evolution will be discussed to further understand the Cu ore-forming mechanism. Ages of different geological events associated with porphyry Cu mineralization will be tested based on modern isotopic dating methods to reconstruct the ore-formation processes of porphyry Cu deposits. To view the ore-forming process as part of the regional geodynamic evolution, we will illuminate the contribution of Paleozoic orogenic process and Hercynian magmatism to regional porphyry Cu mineralization, deduce the modification and preservation of the Yandong deposit, and finally establish a distinctive ore-forming model for porphyry Cu mineralization in the region. The study is very important to promote the metallogenic theory of porphyry Cu deposits, understand the porphyry copper metallogenic regularities, and provide the scientific guideline for regional porphyry Cu exploration in eastern Tianshan.

斑岩铜矿是世界上金属铜的最重要来源。新疆大南湖-头苏泉岛弧带作为东天山造山带重要组成部分展示出良好的铜成矿潜力与找矿前景。延东铜矿是现已探明的大型斑岩铜矿床，发育多期次不同蚀变矿化特征的火山-侵入岩，对其成因机制和矿床形成后变化保存研究较为薄弱。本项目拟以延东铜矿为主要研究对象，结合对比土屋和福兴铜矿，运用成矿系统理论，查明大南湖-头苏泉岛弧带中斑岩铜矿蚀变矿化特征和形成条件；揭示成矿流体产生与迁移、成矿物质富集机制以及成矿岩体热演化过程；厘定与斑岩铜矿成矿作用有关地质事件时间谱系，重现斑岩铜矿成矿作用演化进程；将成矿作用置于区域地球动力演化的背景下，探讨斑岩铜矿成矿作用对古生代造山过程以及海西期岩浆活动的响应，阐明斑岩铜矿床形成后的变化保存过程，建立具有研究区特色的斑岩铜矿成矿模式。本项目对于丰富斑岩铜矿成矿理论，深入认识东天山斑岩铜矿成矿规律，指导研究区斑岩铜矿找矿工作都具有重要意义。

斑岩型铜矿床是Cu金属重要的成因类型，其岩浆流体演化与金属富集沉淀，矿床形成后的变化保存机制是斑岩矿床研究的国际前沿。大南湖-头苏泉带是新疆东天山多金属成矿带的重要组成部分，产出了土屋、延东等晚古生代大型斑岩铜矿床。目前，对其金属来源及富集机制、成矿流体演化过程以及矿床形成后的变化保存研究仍较为薄弱。因此，本项目以土屋-延东斑岩铜矿区为研究重点，兼顾区内其他斑岩型矿床（如灵龙、玉海、三岔口和东戈壁），开展了系统的岩石-岩相-矿相学、成岩成矿年代学、岩石地球化学、传统和非传统同位素以及低温热年代学等方面的研究。主要取得以下认识：1）土屋-延东矿区内火山-岩浆活动发育，中酸性的侵入岩（闪长玢岩和英云闪长斑岩）是主要的含矿岩体，成矿过程可以划分为四个成矿阶段，其中与绢云母化蚀变有关的阶段II是Cu金属大量富集沉淀的阶段。2）大规模的铜成矿事件是与早石炭世（332~335 Ma）英云闪长斑岩相关的岩浆活动具成因联系，其源自俯冲板片物质的部分熔融并有部分地幔楔物质的加入；晚阶段叠加铜成矿事件是与晚石炭世（318~323 Ma）石英钠长斑岩或石英斑岩相关的岩浆活动具成因联系，其主要源自年轻下地壳物质的部分熔融。3）土屋-延东矿区自晚白垩世以来经历了两个阶段的冷却历史，第一阶段（晚白垩世-渐新世）极其缓慢的冷却剥露，第二阶段（渐新世-现在）中等缓慢的冷却剥露，晚古生代斑岩矿床变化保存的控制因素主要包括早、中侏罗世含煤层系的厚层沉积，晚侏罗世以来的干旱—半干旱气候，晚白垩世以来长期缓慢的剥露冷却。4）土屋铜矿的岩浆热液流体主要来自早石炭世酸性岩浆（即英云闪长质岩浆）的出溶，岩浆源区的Cu含量是制约本区大规模Cu矿化的关键因素，氧逸度和温度降低是大规模铜铁硫化物沉淀的重要机制。基于以上研究成果，精确刻画了晚古生代斑岩矿床岩浆流体演化与金属富集沉淀过程，反演了土屋-延东矿区的构造热演化历史，丰富了斑岩矿床成矿理论，为中亚成矿域斑岩型矿床的找矿勘探提供了新思路。项目实施过程中，在《Economical Geology》、《Mineralium Deposita》、《Ore Geology Reviews》等国际主流期刊发表国际SCI论文14篇，在线1篇，合著出版专著1部。培养副教授1名，在读博士研究生3名，在读硕士研究生4名，已毕业3名硕士研究生和5名本科生。