铜矿峪铜矿位于华北克拉通南缘的中条山地区，地处山西省运城市垣曲县，早在唐、宋时代就进行过开采和冶炼，具有悠久的历史，是我国北方最大的铜矿床之一。由于矿床经历了较强烈的变质和变形作用，原始宏观形貌受到了改造。上世纪五十年代有学者依据斑岩的存在、岩浆硫同位素特征等提出铜矿峪为变质斑岩型矿床，这一认识虽然延续至今，但仍存在争议。因此，关于其是否属于斑岩型矿床的问题已成为人们关注的焦点。
图1：华北克拉通中条山区域地质图
图2：铜矿峪矿床地质图
依托科技部“973”项目“华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿”，中科院地质地球所固体矿产资源研究室助理研究员刘玄博士与合作导师范宏瑞研究员等对铜矿峪矿床进行了详细的年代学和地球化学研究，从成矿时代、斑岩形成时代、斑岩氧逸度及岩浆来源等关键角度探讨了上述问题。他们通过与黄铜矿共生的辉钼矿Re-Os定年，得到成矿年龄为2122±12Ma，属于早元古代；利用激光剥蚀等离子体质谱仪（LA-ICPMS）和二次离子质谱仪（SIMS）锆石U-Pb两种定年方法，得出赋矿二长花岗斑岩形成时代为2180−2190Ma，与矿床内的基性火山岩（形成于2200Ma左右）近同时形成，但比成矿时代早60−70百万年。根据锆石钛温度计（Ti-in-zircon thermometer）得到岩浆结晶温度为ca. 675ºC。他们以此为基础，依据锆石中Ce异常计算得到岩浆氧逸度为∆FMQ -0.5（FMQ为铁橄榄石-磁铁矿-石英氧化还原缓冲矿物），远远低于常见的斑岩型铜矿岩浆氧逸度（∆FMQ +1）。
此外，通过全岩元素地球化学和锆石Lu-Hf-O同位素分析，研究者们进一步得到赋矿斑岩具有太古代TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）和高镁闪长岩过渡特征，εHf(t)值为-4.9−2.5，两阶段亏损地幔模式年龄为2.8Ga；而锆石具有类似但稍高于幔源锆石的δ18O值（5.2‰-5.9‰）。通过地球化学模拟发现，铜矿峪赋矿斑岩可能来源于区域上存在的2.7Ga闪长岩经过低压部分熔融，残留角闪石和黑云母，并混染了少量幔源物质而形成。他们结合以上工作，提出铜矿峪不属于斑岩铜矿的认识，并建立了中条山地区2.7Ga至2.2Ga大地构造演化模式。
图3：（a）铜矿峪斑岩锆石U-Pb谐和图；（b）铜矿峪斑岩锆石氧逸度图；（c）铜矿峪斑岩La-Yb地球化学模拟图；（d）中条山地区2.7Ga至2.2Ga大地构造演化模式图
以上研究成果近期发表在国际著名的地学期刊Precambrian Research（Liu et al. Geochronology, redox-state and origin of the ore-hosting porphyry in the Tongkuangyu Cu deposit, North China Craton: implications for metallogenesis and tectonic evolution. Precambrian Research, 2016, 276: 211-232）和International Geology Review（Liu et al. Geological and geochronological constraints on the genesis of the giant Tongkuangyu Cu deposit (Palaeoproterozoic), North China Craton. International Geology Review, 2016, 58: 155-170）上。
原文链接：Precambrian Research、International Geology Review
