李建平、陈华勇等-GCA&GFS：高温高压成矿实验系统揭示斑岩系统流体出溶–金属富集–Cu同位素分馏的新机制

斑岩铜(±金、钼)矿床是全球重要的Cu、Au和Mo来源，其成矿过程受岩浆房中流体出溶、盐度演化以及金属如何迁移富集的多重控制。然而，为何不同斑岩成矿系统的金属比值存在显著差异、岩浆初始出溶流体普遍呈现低盐度特征、以及Cu同位素在不同系统中呈现不同分布模式等关键科学问题，目前仍缺乏系统性、定量化的地球化学约束。

 近期，中国科学院广州地球化学研究所陈华勇研究员团队联合加拿大麦吉尔大学等国内外科研人员，围绕上述前沿问题开展系统的成矿实验研究，连续在《Geochimica et Cosmochimica Acta》(2篇) 和 《Geoscience Frontiers》(1篇) 发表三项研究成果。该系列研究围绕金属的差异性分配、Cu同位素分馏以及岩浆流体出溶、演化等核心问题，构建了一个综合的“岩浆–流体–金属富集–同位素分馏”成矿机制框架，为理解斑岩成矿系统的形成、演化提供了新的视角，核心亮点如下：

1. 岩浆ASI 控制Cu–Au–Mo的差异性萃取，造成斑岩Cu-Au和Cu-Mo 矿化的分异 (GCA, 2025a)

 (1) 富碱准铝质岩浆 (ASI~1.0) 有利于出溶富Au流体，易形成富Cu-Au矿体；而Mo对岩浆ASI呈“双峰型”响应，ASI~1.0和≥~1.2时均有利于形成高Mo/Cu比值流体，形成Cu-Mo型矿床;

 (2) 流体初始氯度与岩浆初始含水量对金属比值影响较弱，熔体ASI为第一控制因素;

 (3) 模拟计算显示，Mo的出溶效率较低，形成富Mo矿床需要更大、持续供给的岩浆系统。

2. 流体主控Cu同位素分馏方向，重塑斑岩系统Cu同位素分布 (GCA, 2025b)

 (1) 当岩浆出溶低氯度流体 (~1 mol/kg H₂O的Cl)，流体更倾向于富集重Cu同位素。随着出溶流体氯度的升高，Cu同位素的分馏趋势发生变化，这一机制源自流体中Cu络合物由 CuCl⁰ 向 (Na,K)CuCl₃⁰ 的转变;

 (2) 斑岩系统出溶流体氯度的差异，可能导致斑岩铜矿核部到外部原生矿石Cu同位素值呈现不同的变化模式，这也解释了为何弧岩浆(相比于MORB、OIB)的Cu同位素值变化范围更广;

 (3)上地壳岩浆房出溶流体主体为低盐度(~4 wt.% NaCleq)，该条件下岩浆中的重Cu更倾向于进入流体，这也解释了为何斑岩矿床 hypogene ore的平均 δ⁶⁵Cu 值(+0.18‰）通常略高于地幔岩浆初始值(+0.03‰)。

3. 为何斑岩系统初始出溶流体普遍低盐度? —Cl配分行为揭示其根本机制（GFS, 2026）

 (1) 流体-熔体间Cl的分配受流体氯度影响显著，熔体组成影响较弱; 上地壳岩浆房中出溶流体氯度会随岩浆结晶迅速降低并最终稳定于低盐度 (~ 1 mol/kg H₂O的Cl)。这与初始流体氯度和岩浆含水量无关。因此上地壳岩浆房中出溶流体以低盐度流体为主(~ 4-5 wt.% NaCleq)，而全球斑岩铜矿根部的流体包裹体也普遍显示较低盐度的初始流体特征;

 (2) 当流体氯度 ≥ 1 mol/kg H₂O 时，Cu的萃取效率通常大于60%，能够有效萃取 Cu 用于成矿;

 (3) 模拟计算显示，富 Cl、富 H₂O 的岩浆最具成矿潜力，因为其流体出溶更早且具有最高的金属萃取效率(如Cu、Au、Sn、Mo等易与Cl络合的金属)，是形成大型斑岩型矿床的关键条件。

研究意义与展望：

 上述研究基于高温高压成矿实验与模拟计算，系统揭示了岩浆房中流体出溶、氯度演化、金属选择性富集与同位素分馏等关键过程，实现了对斑岩系统多个核心环节的定量刻画，并建立了综合的成矿地球化学框架。该研究不仅系统回答了斑岩铜(±金、钼)矿床中金属比值差异、岩浆出溶流体演化、Cu同位素分布模式等长期存在的科学问题，也提出了判别成矿岩浆的新指标(如岩浆ASI、Cl–H₂O 富集特征、Cu同位素信号等)，为识别高成矿潜力岩浆系统和理解大型斑岩矿床的形成提供了新的理论依据与实验支撑。

 以上研究的第一作者均为李建平博士(现为加拿大麦吉尔大学Research Associate)，通讯作者为陈华勇研究员，合作者包括加拿大麦吉尔大学A.E. Williams-Jones 教授、中国科学院广州地球化学研究所丁兴副研究员、中国科学院地球化学研究所张世涛副研究员等。该系列工作受到国家自然科学基金（41921003, 42230807, 42330305, 42003031）、科技部重点研发项目（2022YFC2903301）和中科院先导项目 (XDA0430301) 的联合资助。

论文信息：

 1. Li, Jianping., Williams-Jones, A. E., Ding, Xing., Jiang, Ziqi. and Chen, Huayong*. (2025a). The role of the melt aluminum saturation index in controlling gold and molybdenum proportions in porphyry copper deposits: An experimental investigation. Geochimica et Cosmochimica Acta. 401, 240-257.

 2. Li, Jianping., Williams-Jones, A. E., Zhang, Shitao and Chen, Huayong*. (2025b). Fluid-silicate melt Cu isotope fractionation and its impact on δ65/63Cu heterogeneity in porphyry copper deposits and associated arc magmas. Geochimica et Cosmochimica Acta. https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.11.039

 3. Li, Jianping., Ding, Xing* and Chen, Huayong. (2026). Fluid-silicate melt Cl partition and its implications on magmatic fluid exsolution and hydrothermal ore genesis. Geoscience Frontiers, 17, 102187.