作者：李昌昊

礦產資源安全保障已提升至國家戰略層面。銅，作為我國重要的戰略性金屬礦產資源，被廣泛應用在汽車制造、航天工程、船舶制造和能源化工等諸多方面，對國民經濟建設和國防工業發展具有重要的影響。盡管中國銅礦資源豐富，但我國已成為全球最大的銅資源消耗國，對外依存度逐年攀升，2020年銅資源對外依存度接近70%。此外，隨著國內銅礦的持續開采，銅資源基地逐漸枯竭，后備基地的發掘迫在眉睫。因此，加強銅礦研究，對于提升我國戰略性礦產資源安全保障能力具有重大意義。
“絲綢之路經濟帶”的提出，不僅為各國經濟合作提供了重要通道，也為緩解我國資源困境帶來了新機遇。中亞成礦域作為全球重要的銅資源產地，其核心區位于中國新疆及其鄰區（包括哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、俄羅斯和蒙古等國家），與“一帶一路”區域廣泛重疊。中亞地區遼闊的地域和豐富的資源，使得其礦產資源研究具有重大戰略意義。

圖1、申萍團隊在中亞開展研究工作的礦床分布圖

中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化與環境演變重點實驗室礦產資源學科中心的申萍研究員，帶領團隊依托國家科技支撐計劃“305”項目、國家自然科學基金項目和中國科學院“一帶一路”專項等多個項目，對哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、蒙古和中國北部地區的10余條斑巖成礦帶及其中發育的13個大型-超大型斑巖銅礦進行了深入的野外實地考察（圖1、2），并在此基礎上開展了系統研究。研究揭示了中亞成礦域斑巖型銅礦床具有成礦構造背景多樣、成礦時代漫長、成礦巖漿復雜、元素組合豐富、疊加成礦發育等特點，初步建立了中亞成礦域增生型斑巖銅礦成礦理論。

2、中亞成礦域主要成礦帶及大型-超大型斑巖銅礦分布圖

具體成果包括：
（1）發現斑巖銅礦的成礦構造背景和地殼厚度的多樣性以及成礦巖漿的多變性，揭示了中亞成礦域相對較薄的地殼和非埃達克質巖漿能成大礦的新機理。
中亞成礦域斑巖銅礦的形成與多種復雜的構造背景相關，涵蓋了洋內弧、陸緣弧及碰撞帶（圖2）。這些礦床的形成不僅與正常厚度的地殼有關，還涉及加厚地殼，以及介于這兩者之間厚度的地殼。成礦巖漿的類型同樣多樣，包括低Sr/Y比值的鈣堿性巖漿、高Sr/Y比值的埃達克質巖漿，以及介于這兩者之間的過渡性巖漿。在此基礎上，建立了中亞成礦域不同地殼厚度的局部熔融（地殼厚度 > 40公里）、MASH+AFC（地殼厚度 < 40公里）和局部熔融+AFC（地殼厚度< 30-35公里）等三種成礦模式。這一發現與環太平洋成礦域和特提斯成礦域中以加厚地殼和埃達克質巖漿為主的大型礦床形成機制形成鮮明對比，表明中亞成礦域廣泛發育的較薄地殼和非埃達克質巖漿同樣具備形成大型礦床的潛力。
（2）發現斑巖銅礦的蝕變分帶、金屬沉淀順序的復雜性及成礦作用的疊加性，揭示了中亞成礦域斑巖復雜成礦的新機理。
通過對典型礦床的深入解剖，發現斑巖銅礦的金屬沉淀呈現顯著的復雜性，具體表現為“早鉬晚銅”和“早銅晚鉬”兩種不同的沉淀序列。此外，礦床的蝕變礦化分帶也呈現出多樣性，不僅包括了典型的環狀蝕變分帶，還發現了特有的帶狀蝕變分帶。成礦作用的復雜性不僅體現在單一的斑巖成礦作用上，還表現在疊加成礦作用的發育上。這些特征與中亞成礦域復雜的陸殼增生機制緊密相關，后者誘發了不同性質的構造-巖漿多期活動，從而形成了斑巖銅礦復雜的成礦模式。這一發現為我們理解中亞成礦域斑巖銅礦的成礦機制提供了新視角。
（3）首次建立了劃分中亞成礦域斑巖銅礦規模大小的巖漿氧逸度指標，為定量判別斑巖成礦潛力提供理論依據。
選擇哈薩克斯坦環巴爾喀什、中國天山以及蒙古國北部等地區的13個含礦巖體，采用LA-ICP-MS技術進行鋯石微量元素分析，發現含礦巖漿中鋯石的Ce4+/Ce3+> 120或logfO2>NNO+2可形成大型斑巖銅礦；首次建立了劃分中亞成礦域斑巖銅礦規模的巖漿氧逸度標準。
（4）首次甄別出新疆西準噶爾和天山地區發育的5個還原性斑巖礦床，提出還原性斑巖銅礦成礦原始巖漿為氧化性巖漿的新認識，沖破了前人提出的還原性斑巖銅礦規模有限的傳統認識。
除了典型的氧化性斑巖銅礦之外，中亞地區還孕育著眾多的還原性斑巖礦床。申萍研究團隊在新疆西準噶爾和天山地區取得了突破性進展，首次識別出5個還原性斑巖礦床，并提出“還原性斑巖銅礦的成礦原始巖漿實際上是氧化性巖漿”的觀點，還揭示了含碳圍巖混染和還原物質的加入對金屬沉淀聚集起著關鍵作用，并據此建立了富CH4的還原性流體斑巖成礦系統。團隊提出了氧化性巖漿同樣能夠形成大型的還原性斑巖銅礦床，這一觀點打破了Rowins（2000）關于還原性斑巖銅礦規模有限的傳統認識。這不僅豐富了對斑巖銅礦成礦機制的理解，也為中亞成礦域乃至全球的斑巖銅礦勘探提供了新的思路和方向。
（5）確立了哈薩克斯坦南北兩條成礦帶向東分別延至新疆西準噶爾巴爾魯克山和謝米斯臺山，構成了中哈兩條巨型跨境成礦帶，提出新疆西準噶爾具有尋找大型礦床前景的認識，并發現了謝米斯臺銅礦。
與我國新疆毗鄰的哈薩克斯坦發育南北兩條斑巖銅礦帶（圖3），這兩個成礦帶孕育了眾多大型-超大型礦床。但是這些礦床所在的成礦帶向東能不能延伸到我國新疆地區？延伸的具體范圍能夠到哪里？這些問題一直都沒有解決。申萍團隊對哈薩克斯坦的兩條成礦帶和新疆西準噶爾地區進行了野外考察和室內對比研究，發現二者在成礦構造背景、巖漿活動、成礦時代、礦床類型等方面具有相似性，認為哈薩克斯坦的兩條成礦帶向東分別延至新疆西準噶爾謝米斯臺山和巴爾魯克山，構成了中哈兩條巨型跨境成礦帶，提出新疆西準噶爾具有尋找大型礦床前景的認識。在這種新認識的指導下，申萍團隊發現了謝米斯臺銅礦，并與新疆地方政府和地勘單位的同志一起發現了洪古勒楞銅礦、蘇運河鉬礦和宏遠鉬銅礦等（圖3）。

圖3 新疆和鄰區哈薩克斯坦地質礦產圖

這些科學發現不僅豐富和發展了中亞成礦域斑巖成礦理論，還指導了新疆西準噶爾找礦勘查取得突破，形成顯著的社會和經濟效益。在申萍等科學家的共同努力下，我國的銅資源研究有望達到世界領先水平。