2025年04月30日 10:17 供稿:肖菲,吴昌志;供图:Matthew J. Brzozowski;审核:李佐臣 点击:[]
4月24日,我院Matthew J. Brzozowski(马修)教授领衔的科研团队在地学国际权威期刊《Economic Geology》上发表了题为《Sulfur Isotopes as a Record of Complex Sulfide Saturation Histories in Conduit-Type Ni-Cu-PGE Deposits: An Example from the Eastern Gabbro, Coldwell Complex, Canada》的研究论文,系统揭示了加拿大Coldwell杂岩体东部辉长岩系统中岩浆硫化物成矿的复杂机制。
通道型Cu-Ni-PGE(铜-镍-铂族元素)矿床(如全球著名的Noril’sk、Voisey’s Bay等)的形成高度依赖于岩浆早期硫化物的饱和。由于硅酸盐熔体达到硫化物饱和所需的硫含量(The Sulfur Content at Sulfide Saturation ,SCSS)随着压力的降低而显著增加,因此浅部岩浆常因缺乏硫而难以成矿。传统观点认为,外部硫的加入是解决这一矛盾的关键,然而其具体机制(如硫源类型、混染程度、硫化物分离过程)仍存在争议。
针对这些科学问题,马修教授领衔的国际铜镍硫化物矿床研究团队通过分析北美最大的Coldwell碱性杂岩体东部辉长岩套(图1)中Cu-Ni-PGE 矿床群的的硫同位素组成(δ³⁴S和Δ³³S)以及全岩Cu/Pd比值,发现(图2):北部矿床的δ³⁴S值(-0.7‰至3.78‰)和Δ³³S值(-0.44‰至0.34‰)显著偏离地幔范围(δ³⁴S=0±2‰,Δ³³S=0±0.1‰)。据此,研究团队提出,(1)北部矿床群中的硫有约20%来自太古代地壳,硫化物经过多期次分离与PGE(铂族元素)动态再富集;(2)东部Marathon 矿床硫源均来自地幔,深部没有出现硫化物熔离,岩浆快速上升导致地壳混染极弱(图3)。本次研究为岩浆通道型矿床中硫同位素的分馏机制及PGE成矿动力学提供了新视角。

图1 Coldwell杂岩体及北部矿床群和东部Marathon矿床地质简图

图2北部各矿床(A)δ³⁴S 和 Δ³³S、(B)δ³⁴S 和 Cu/Pd,以及(C)Δ³³S 和 Cu/Pd 的变化情况,灰色区域代表地幔中 δ³⁴S(0 ± 2‰)、Δ³³S(0 ± 0.1‰)

图3(A)Maraton矿床与北部各矿床之间的成因关系,以及可能导致(B)Northern矿床和(C)Maraton矿床形成独特的Cu /Pd比值和S同位素组成的过程。缩写说明:B = Boyer,FD = Four Dams,M = Maraton,RS = Redstone,S = Sally。
我院Matthew J. Brzozowski(马修)教授为论文第一作者和通讯作者。共同作者还包括加拿大Lakehead University 的Pete Hollings教授、Western University的David J. Good教授以及Generation Mining工程师Chanelle Boucher和Matthew Pitts。