斑岩型矿床系统的研究内容包括动力学背景、斑岩岩浆起源、熔体-流体系统的协同演化。陆内斑岩型矿床系统的成岩成矿动力学背景与大洋板块俯冲有关的弧环境斑岩型矿床系统的成岩成矿动力学背景完全不同。相对于弧环境,目前对陆内环境形成的斑岩型矿床的研究还较薄弱。陆内环境高氧逸度(fo2)且富水的成矿斑岩岩浆的源区特征和斑岩形成机制如何?是正确理解陆内环境斑岩型矿床成矿作用的核心问题。对于岩浆源区,以往的研究提出了古地幔楔说、加厚地壳说和陆壳俯冲说等观点。因此对陆内环境成矿斑岩岩浆源区和岩浆活动动力机制的认识尚未达成共识,仍是亟待解决的重要科学问题。中国西南三江地区金沙江-哀牢山喜马拉雅期斑岩型Cu-Au-Mo成矿带是全球特提斯成矿域的重要组成部分,分布有大量喜马拉雅期斑岩型Cu-Au-Mo矿床,是全球范围陆内斑岩型矿床系统研究的典型区域。马厂箐斑岩型Cu矿床位于金沙江-哀牢山喜马拉雅期斑岩Cu-Au-Mo成矿带中段的扬子克拉通西缘。与成矿相关的复式岩体由石英闪长斑岩(手标本呈灰黑色的QDP-Ⅰ、灰绿色的QDP-Ⅱ)、花岗闪长斑岩(GDP)和似斑状花岗岩(GP)组成。马厂箐矿区周边分布有同时代的幔源镁铁质火山岩,而且扬子克拉通西缘喜马拉雅期斑岩中有大量的新生下地壳捕虏体。本文以马厂箐复式岩体为主要研究对象,同时代幔源镁铁质火山岩、扬子克拉通西缘六合地区新生下地壳包体为对比研究对象,系统开展了全岩元素-同位素地球化学以及矿物学、原位微区矿物地球化学研究,揭示了马厂箐高fo2富水斑岩岩浆起源和演化特征,探讨了成岩过程对成矿的制约。研究成果对深入理解陆内环境斑岩型矿床系统成矿机制和评价斑岩体的成矿潜力具有重要意义。取得的主要认识包括: (1)马厂箐复式岩体从外向内依次为石英闪长斑岩(QDP)、花岗闪长斑岩(GDP)和似斑状花岗岩(GP)。锆石U-Pb定年研究表明,它们的侵位时间一致,集中在始新世晚期35.2-34.2Ma之间。QDP属于中性岩,SiO2=58.16-64.05wt%。GDP和GP属于酸性岩,SiO2含量分别为69.17-70.39wt%,69.54-71.78Wt%。QDP、GDP和GP都有类似埃达克岩的典型地球化学特征:高Sr/Y(50-95)和La/Yb(50-113),低Y(<28ppm)和Yb(Y<1.9ppm)。这些斑岩都具有典型弧岩浆的微量元素地球化学特征:富集大离子亲石元素(如Ba、Sr),亏损Nb、Ta、Ti高场强元素;富集轻稀土元素,但是没有明显的Eu异常。这些斑岩有一致的、富集的Sr-Nd同位素特征:(87Sr/86Sr)i=0.7068-0.7077,εNd(t)值在-5.1到-6.6之间。矿化蚀变特征上,钾化和辉钼矿化在宝兴厂矿段三类斑岩中都有发育。在九顶山矿点,石英闪长斑岩中发育明显的蚀变分带:在山顶为石英绢云母化带,接触带的围岩矽卡岩中有铜矿化;在山腰为钾化带,未见明显矿化。 (2)矿物地球化学揭示了马厂箐中-酸性斑岩为幔源岩浆在壳内演化的系列产物。系统的矿物学和矿物地球化学研究结果表明,QDP-Ⅰ中存在高铝(Al2O3>10wt%)和低铝(Al2O3<10wt%)两种角闪石斑晶;GDP、GP中只存在低铝角闪石斑晶;在这几类斑岩中都发现了辉石同源捕掳晶。这些斑岩中的低铝角闪石斑晶具有相似的主量元素和微量元素含量。辉石同源捕掳晶的主量元素和不相容微量元素特征,与马厂箐周边同时代的镁铁质火山岩中的辉石斑晶的主量元素和微量元素特征相似,不同于六合地区新生下地壳捕虏体中辉石的主量元素和微量元素特征。此外,QDP-Ⅰ中辉石同源捕掳晶的稀土元素特征与QDP-Ⅰ中高铝角闪石的稀土元素特征相似,表明二者从同一岩浆系列中结晶。全岩和单矿物地球化学分析表明马厂箐中-酸性斑岩为同源岩浆,与镁铁质火山岩属于同一岩石系列。 (3)该岩石系列不同岩性中斑晶结晶的物理化学条件计算结果表明岩浆在上升侵位过程中经历了温压降低,岩浆水含量降低,但是岩浆氧逸度先降低再升高的过程。单斜辉石斑晶-平衡熔体计算结果表明,马厂箐岩的镁铁质岩浆来源深度大于64km(2060MPa),岩浆温度最低为1288℃;该镁铁质岩浆在深度49-55km(1380-1530MPa)有大量辉石结晶,此时岩浆温度为1221-1236℃;在中地壳深度22km(590MPa)有少量辉石结晶,此时岩浆温度为1171℃。高铝角闪石斑晶是从中性岩浆中结晶的。由高铝角闪石计算得出,该中性岩浆结晶高铝角闪石时所在深度为24-32km(634-854MPa),岩浆温度为894-989℃,岩浆水含量为3.4-6.0wt%,岩浆氧逸度为NNO-0.5-NNO+1.5。酸性岩浆中结晶出的是低铝角闪石斑晶。由这些低铝角闪石计算得到,它们结晶时岩浆所处的深度范围为4-5km(32-269MPa),岩浆温度为700-883℃,岩浆水含量为2.9-4.4wt%,岩浆氧逸度为NNO+0.8-NNO+2.8。 (4)综合研究表明马厂箐矿区岩石系列是由富集地幔部分熔融产生的幔源镁铁质岩浆经历多阶段分离结晶和地壳同化混染(AFC)过程形成。通过地球化学模拟,结合已有的地球物理研究结果,得出马厂箐矿区始新世(35.2-34.2Ma)的岩浆活动起源于深度>64km的富集地幔部分熔融,熔融的初始岩浆在下地壳深度范围(44-52km)内发生底辟,并有大量的橄榄石、辉石,少量石榴子石分离结晶,上升后在中地壳深度范围(24-32km)内居留,发生高铝角闪石分离结晶,演化出中性岩浆,最后岩浆在上地壳顶部(4-5km)就位,通过黑云母、低铝角闪石和少量磷灰石以及微量的长石的分离结晶,演化出酸性岩浆。在镁铁质岩浆上升演化过程中混染了少量古老下地壳物质。 (5)中-上地壳岩浆演化过程中岩浆温压和氧逸度条件的转变制约了马厂箐斑岩型Cu矿床的规模。a.从岩浆源区到中地壳,岩浆上升过程温压变化的比值<0.4℃/MPa;中地壳到上地壳,岩浆演化过程中温压变化比值增高为0.77℃/MPa。中-上地壳比值的剧烈变化会引发岩浆去气作用和岩浆流体的出溶。因为成矿元素在热液中的溶解度要远高于熔体,流体出溶时成矿元素会从岩浆中分离。b.中地壳中性岩浆的水含量较高,为3.4-6.0wt%,上地壳酸性岩浆的水含量降低,为2.9-4.4wt%。c.中地壳中性岩浆的氧逸度最低,在SSO缓冲对(S-SO2缓冲对)之下,基性岩浆和酸性岩浆的氧逸度在SSO缓冲对之上。岩浆氧逸度在SSO之下时,成矿元素(尤其是Cu)会以硫化物的形式存在,在熔体中的溶解度降低,有可能发生硫化物的饱和、沉淀。在中地壳深度范围内发生的岩浆去气作用和成矿流体的出溶以及氧逸度降低导致的成矿元素的亏损,会降低岩浆在上地壳就位时的成矿潜力,这可能是马厂箐矿区矿床储量低的原因之一。 (6)马厂箐斑岩型矿床系统形成的动力学背景是印度板块与欧亚洲板块碰撞后,在41Ma左右,印度板块运动方向发生转变(由北东方向向北转换,以及顺时针的旋转)和印度支那板块向东南方向逃逸,使得扬子克拉通西缘的构造环境由挤压向伸展转换。该转换阶段岩石圈伸展导致的岩石圈地幔底部拆沉和软流圈地幔上涌引发了岩石圈上地幔范围富集地幔的减压增温部分熔融。