大型斑岩铜矿常与俯冲背景下的高氧化性（氧逸度通常≥NNO+1）岩浆活动有关，且成矿岩石地球化学组成常表现出埃达克质特征（高Sr、低Y及高Sr/Y），明显区别于非成矿岩石-正常弧岩浆（低Sr、高Y及低Sr/Y特征）。因此，埃达克质岩石被认为更有利于形成大型斑岩铜矿。中哈萨克斯坦阿克斗卡（Aktogai）铜矿为全球前25的超大型斑岩铜矿，产于泥盆纪-石炭纪岩浆弧中，为研究成矿前与成矿期岩石属性提供了极佳的研究对象，同时可为探究我国境内斑岩铜矿形成环境提供科学依据。

中国科学院地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室造山带与成矿作用学科组副研究员曹明坚与副研究员李光明、研究员秦克章等合作者，对中哈萨克斯坦阿克斗卡超大型斑岩铜矿成矿前与成矿期岩石开展了详细的年代学、矿物学及地球化学研究，其结果显示：

（1）成矿前岩石形成于早石碳世（344.7 Ma），明显早于成矿岩石（327.7-331.4 Ma）。

（2）成矿前岩石具有正常弧岩浆特征，而成矿岩石显示埃达克质属性（图1），两者均显示典型弧岩浆特征（富集大离子亲石元素、亏损高场强元素）。且两者具有相似的Sr-Nd-Pb-Hf-O同位素组成，相似及年轻的全岩Nd和锆石Hf模式年龄（320-680Ma）指示两者具有共同的源区-新生下地壳。

（3）相对于成矿前岩石，成矿期岩石磷灰石明显高的SO₃含量（图2）及高的磷灰石饱和温度，表明成矿期岩石氧逸度和岩浆温度显著升高。地球化学特征及部分熔融模拟结果显示，成矿前岩石形成于正常厚度下地壳部分熔融，而成矿期岩石来源于榴辉岩化的加厚下地壳。

基于以上结果，他们提出早石碳世准噶尔-巴尔喀什洋盆北向俯冲过程中，在中哈萨克斯坦形成了大规模的成矿前正常弧岩浆（图3）。伴随俯冲作用的持续，楔形地幔氧逸度不断升高，新生下地壳及岩石圈地幔不断加厚，同时硫化物不断在新生下地壳堆积。在成矿期，加厚的岩石圈地幔发生拆沉，上涌的软流圈地幔加热上覆富含硫化物的榴辉岩下地壳，导致后者发生部分熔融形成富矿岩浆，该岩浆具有埃达克质属性（图3）。成矿岩浆高氧逸度促使Cu等成矿元素不断富集，最终沉淀形成Aktogai超大型斑岩铜矿。该研究证实弧背景下的超大型斑岩矿床可能与长期俯冲作用有关，而具有埃达克质属性、高氧化性的弧岩浆更有利于形成斑岩铜矿。

以上研究成果近期发表在国际期刊《美国科学杂志》（Cao et al. Assessing the magmatic affinity and petrogenesis of granitoids at the giant Aktogai porphyry Cu deposit, Central Kazakhstan. American Journal of Science, 2016, 316: 614-668）。

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图1 成矿前与成矿期岩石主微量元素相关图解 

图2 成矿前与成矿期岩石磷灰石MnO-SO₃含量相关图解 

图3 成矿前与成矿期岩石成因模型