普朗超大型斑岩铜矿位于三江特提斯构造域义敦弧南段的中甸弧内,形成于晚三叠世甘孜-理塘大洋板片向西俯冲的消减带上,目前已探明的铜金属储量超过400万吨,平均品位为0.57wt%,是中国近年来发现的印支期规模最大的斑岩铜矿,资源潜力巨大,受到了国内外学者的广泛关注。目前学界对普朗斑岩铜矿的地质特征以及矿床地球化学特征等均进行了研究并取得了一些认识。但是目前工作重点多聚焦于岩石地球化学,且对于岛弧成矿时期的动力学模型以及岩浆物质来源尚存在争议,对义敦地体晚三叠世岩浆作用与成矿作用之间的内部联系也不明确。义敦地体位于青藏高原的东南缘,在晚三叠世广泛发育岩浆作用及其同期的斑岩型矿床,其成因被认为和甘孜-理塘洋在晚三叠世的西向俯冲作用有关。前人研究提出的中甸弧晚三叠世岩浆作用成因包括俯冲板片熔体与软流圈地幔楔的相互作用,上地壳物质与具有洋中脊玄武岩(MORB)特征的熔体相互作用,富集的MORB物质与底侵到下地壳的基性物质相互作用后经历熔融-同化-储存-均一化(MASH)过程,以及新生下地壳的部分熔融。相应的,与该岩浆作用具有密切时空关系的斑岩矿床的形成以及两者之间的关系尚不明确,原因之一可能是部分研究主要依据全岩地球化学解释,而全岩地球化学组成可能反映的是不同的,非均质的源区的混合以后的平均组成,或者反映的是一个有多种源区和过程参与的,复杂的岩浆演化历史的最终产物。和全岩地球化学特征易被后期开放体系中的过程影响相比,锆石耐火难熔的性质以及在锆石中元素极低的扩散速率,使得氧同位素和微量元素可以完好的保存在未发生蜕晶化的岩浆锆石中,进而可以为反演岩浆演化提供重要的信息。综上所述,本次工作以锆石为主要的研究对象,重点研究义敦地体晚三叠世普朗含矿斑岩及烂泥塘、地苏嘎地区安山岩锆石原位氧同位素及微量元素特征,试图揭示岩浆作用成因以及岩浆作用和成矿作用之间的内在联系。本次工作表明,和典型的与地幔达到氧同位素平衡的锆石相比(5.3 ± 0.6‰;Valley et al.,1998),研究区锆石具有相对较高且较均一的氧同位素组成(5.83‰–6.89‰),暗示它们来自于均一的地幔源区或者地幔衍生的岩浆源区,并且在岩浆源区或岩浆演化过程中有成熟壳源物质的贡献。全岩地球化学、放射性同位素和锆石氧同位素特征表明,锆石的母岩浆在上侵过程中几乎没有受到地壳混染的影响,较重的氧同位素组成很可能是由于在开放的岩浆体系中发生的基性矿物(如橄榄石、辉石、角闪石)以及副矿物(如榍石、磁铁矿、石榴石)的分离结晶造成的。锆石的微量元素特征表明它们形成于大陆岩浆弧环境。锆石结晶温度较低,绝大多数介于640℃到690℃之间,暗示它们形成于含水的岩浆中,或者受角闪石结晶的影响。普朗含矿斑岩锆石中正的Ce异常和微弱的Eu负异常的特征表明它们的母岩浆具有高的氧逸度以及较高的水含量,且前者受控于深部地壳或地幔的地质过程。同时期同成因无矿的地苏嘎和烂泥塘安山岩中的锆石同样具有较高的氧逸度和水含量,表明斑岩系统成矿需要岩浆阶段(如高氧逸度、高水含量或高的金属含量)和热液阶段(足量流体出溶、侵位深度适中、反应性的围岩等)的高效配合。地苏嘎和烂泥塘安山岩的喷发和相伴的挥发分逸散,以及高效热液活动的缺失很可能是其无矿的原因。作为非传统稳定同位素,钼同位素在重建太古代古海洋氧化还原环境和古气候变化,研究行星演化,金属污染等方面取得了一系列的成果。虽然目前学界对钼同位素的研究给予了越来越多的关注,但是目前对钼同位素的研究仍存在不少困惑,包括在高温地球化学条件下钼同位素的分馏机制,如分离结晶作用、壳、幔源区控制等。此外,目前对钼同位素的研究工作主要集中于全岩样品以及辉钼矿样品。本次研究对采自于义敦地体南部晚三叠世的普朗含矿斑岩、贫矿地苏嘎、烂泥塘安山岩、下小流玄武岩,以及从普朗含矿斑岩中挑选出来的高纯度黄铁矿、黄铜矿进行了钼同位素测试。结果表明,全岩样品的δ98Mo较轻,在不同岩性样品之间,钼同位素存在分馏, 总体变化范围为-0.63‰到0.77‰。这暗示,在硅酸盐地壳中钼同位素的组成是不均一的,很可能会随着大地构造背景、演化历史等不同而发生变化。将普朗含矿斑岩与地苏嘎安山岩、烂泥塘安山岩的全岩钼同位素组成进行对比,可以发现三者的钼同位素组成较为类似,说明在具有相似地球化学组成且具有成因联系的全岩样品中分离结晶作用对钼同位素分馏的影响较小。热林花岗岩和休瓦促花岗岩锆石具有较为一致的氧同位素,而它们的钼含量和钼同位素则差别很大,暂不支持钼同位素组成受源区控制的影响的观点。此外,一个重要的认识是,从含矿斑岩中采集的黄铜矿和黄铁矿的钼同位素分馏趋势和全岩样品截然相反,以富集重同位素为主,总体变化范围介于-0.17‰和2.09‰之间。黄铁矿的钼同位素组成介于-0.11‰和2.09‰之间,平均值为0.81‰。黄铜矿的钼同位素组成介于-0.17‰和1.06‰之间,平均值为0.15‰。不同的黄铜矿及黄铁矿样品中存在有钼同位素分馏。虽然这表明在硫化物结晶过程中可能存在钼同位素的分馏,但是从热液的角度来看,热液本身可能对轻或重同位素是没有选择性的。也就是说,在流体从岩浆中出溶出来的时候,它的Mo同位素是“中庸”的,并不是已经明显富集轻同位素或富集重同位素。辉钼矿作为钼的重要载体矿物,在从热液中沉淀出去的时候,由于钼含量较高,造成了较大的钼同位素分馏并导致残余热液向更富重钼同位素转变,由此使得黄铁矿、黄铜矿“可用”的钼同位素偏重。也就是说,黄铁矿和黄铜矿中较重的钼同位素组成很可能是由于它们被动接受而非主动选择的结果。