區別于板內環境中產出的典型巖漿銅鎳硫化物礦床，造山帶中產出的巖漿銅鎳硫化物礦床已經成為國際上該類礦床勘查和研究的新熱點。幔源巖漿在地殼淺部達到硫化物飽和是成礦的基礎，硫化物飽和的機制也與母巖漿的氧逸度密切相關。對于造山帶中產出的巖漿銅鎳硫化物礦床母巖漿的氧逸度及主要控制因素，僅存在定性認識，缺乏定量評估；對于該類礦床母巖漿達到硫化物飽和是否一定需要地殼硫的加入，一直存在較大爭議。
針對以上問題，中國科學院廣州地球化學研究所巖漿作用與成礦學科組助理研究員魏博、博士后曹勇華和研究員王焰選取中亞造山帶賦存銅鎳硫化物礦床的鎂鐵-超鎂鐵質巖體，開展了橄欖石-尖晶石氧逸度計定量計算工作，礦石和圍巖地層中硫化物的原位S同位素LA-MC-ICPMS分析及全巖C同位素分析，提出中亞造山帶銅鎳硫化物礦床的成礦母巖漿具有高氧逸度的特點，成礦母巖漿達到硫化物飽和與地殼中還原性的有機物質加入有關，成礦不一定需要地殼S加入。這與板內拉張環境下典型銅鎳硫化物礦床的形成機制有明顯的不同，可能是中亞造山帶及類似構造背景下銅鎳硫化物礦床形成的新機制。
對中亞造山帶一系列含礦巖體中的橄欖巖和二輝橄欖巖利用橄欖石-尖晶石氧逸度計估算出的母巖漿氧逸度范圍主要為FMQ+0.3至FMQ+2.6，落入島弧巖漿的氧逸度范圍，明顯高于MORB氧逸度（FMQ-1至FMQ）（圖1）。同時，利用坡一巖體中橄欖石Fo值>90（與地幔橄欖石Fo值相當）的橄欖巖估算出其地幔源區的氧逸度為~FMQ+0.3至FMQ+0.5，與MORB源區的氧逸度（FMQ-2.5至FMQ）較接近（圖1）。表明成礦母巖漿的高氧逸度特點并不是繼承自氧化的地幔源區，而更可能與交代地幔來源的富水巖漿的結晶演化過程有關。
針對中亞造山帶中產出的巖漿銅鎳硫化物礦床硫化物飽和機制問題，該次研究選取了三個主要含礦巖體和區域上出露的圍巖地層中硫化物進行原位LA-MC-ICPMS的S同位素分析。結果表明，各類礦石中各種硫化物（鎳黃鐵礦，磁黃鐵礦，黃銅礦，黃鐵礦）具有一致的S同位素組成，δ34S 值變化范圍為–1.01.1‰ （圖2a，2b），均位于地幔值范圍(–1.50.6‰）；圍巖地層中硫化物的δ34S均值變化范圍為–17.6–6.5‰，全部為負值且變化范圍大（圖2a，2b），這與礦石S同位素組成完全不同。表明這些礦床成礦所需的S主要來自于地幔，定量估算約1km3幔源巖漿自身所含的S足以提供這些礦床成礦所需的S。另一方面，礦石的δ13C值變化范圍（–26.7–24.1‰）與地層巖石的C同位素組成完全一致（–26.7–21.3‰）（圖2c，2d）。但是，礦石和圍巖極負的C同位素組成與地幔C同位素組成完全不同（–5–7‰），而與地殼中有機碳的C同位素組成一致（–28–20‰），表明成礦母巖漿中具地殼有機碳組分。還原性有機碳組分的加入很有可能導致母巖漿氧逸度降低、造成硫化物飽和。與此同時，由于有機物中通常富含Os，大量地殼有機物加入到幔源母巖漿，會導致從母巖漿中熔離出來的硫化物具有地殼Os同位素的特點，這也與礦石具有極正的γOs值（+30到+300）特點一致。
該研究表明，對于造山帶中的一些中小型的巖漿銅鎳硫化物礦床而言，成礦巖漿可能具有較高的氧逸度，在這種情況下，硫化物飽和不一定需要大量地殼S的加入，地殼中還原性的有機物加入有可能是導致巖漿氧逸度降低、達到硫化物飽和的重要機制。
該研究受國家自然科學基金項目（41730423、41325006和41403037）資助，研究成果發表在Economic Geology 和Journal of Asian Earth Sciences。
圖1 (a) 不同含礦巖體對應巖漿的氧逸度；(b) 坡一巖體橄欖石最高Fo值對應的地幔氧逸度
圖2 中亞造山帶紅旗嶺7號，漂河川4號，喀拉通克等含礦巖體礦石和圍巖地層的S同位素（a和b）和C同位素組成（c和d）