斑巖礦床是人類使用的銅、鉬、金和銀的主要來源。斑巖礦通常形成于俯沖帶上方的巖漿弧中。然而，最大礦床的生成往往局限于特定的弧段和有限的時(shí)間。在這里，我概述了可能參與大型斑巖礦床形成的四個(gè)關(guān)鍵觸發(fā)因素。第一個(gè)過程的特征是地殼深處含有金屬和水的巖漿的周期性富集。其次，巖漿中硫化物的飽和有利于金屬濃縮成更小體積的物質(zhì)，之后它們就可以從這些物質(zhì)中釋放出來。第三個(gè)過程是將金屬有效地轉(zhuǎn)移到巖漿中溶解的熱液中。最后，局部過程觸發(fā)了地殼中礦石礦物的沉淀。雖然某些或所有這些過程必須協(xié)同作用才能產(chǎn)生大量礦床，但我認(rèn)為巖漿的硫化物飽和是最重要的步驟，這可以解釋礦石的時(shí)空分布。因此，火成巖中硫化物飽和度的指紋可以用來識(shí)別巖漿弧中特別容易形成礦石的部分。
熔融還原可能由磁鐵礦結(jié)晶或還原地殼巖石同化引起。這可能有利于將還原的硫分離成可從熔體中溶解的揮發(fā)物，有效地提取銅、金和其他含硫金屬，以生產(chǎn)高度富集的成礦流體
通過一個(gè)狹窄的窗口有效聚焦流體，并通過一個(gè)陡峭的熱梯度冷卻，結(jié)合上升單相流體的膨脹，可以迫使硫化物礦物在有限的巖石體積中沉淀，創(chuàng)造豐富的礦化
斑巖銅礦，即與巖漿庫中熱液流體相結(jié)合的銅礦，提供了世界上75%的銅。它們通常與俯沖帶上方地殼的巖漿侵入有關(guān)，表明巖漿作用在驅(qū)動(dòng)礦化中起主要作用。然而，尚不清楚單一的富銅巖漿流體是否能在熱液蝕變巖帶內(nèi)觸發(fā)銅富集和隨后的硫化物礦石礦物的沉淀。在這里，我們根據(jù)對(duì)現(xiàn)代俯沖帶火山活動(dòng)的觀察，提出了斑巖銅礦形成的另一種過程。我們認(rèn)為，銅富集最初涉及含金屬的巖漿高鹽液體或鹵水，這些液體是在數(shù)萬至數(shù)十萬年的時(shí)間里從聚集在淺層地殼中的大型巖漿侵入體中溶解出來的。在隨后的步驟中，硫化物礦石的沉淀是由積累的鹵水與硫化物氣體的相互作用觸發(fā)的，硫化物氣體是在短時(shí)間內(nèi)從下伏的鎂鐵質(zhì)巖漿中釋放出來的。采用高溫高壓室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M氣-鹽水相互作用。該實(shí)驗(yàn)在700-800°C的巖漿溫度下產(chǎn)生銅鐵硫化物礦物和氯化氫氣體，其結(jié)構(gòu)和化學(xué)特征與斑巖銅礦相似。因此，斑巖銅礦的形成經(jīng)歷了鹵水富集-氣致沉淀兩階段的過程。
北美西部大盆地始新世是巖漿活動(dòng)和熱液活動(dòng)頻繁的時(shí)期。在此期間，美國內(nèi)華達(dá)州的卡林型金礦被開發(fā)出來，這是繼南非之后世界第二大金礦?？中偷V床的特征已經(jīng)有文獻(xiàn)記載，但對(duì)其成因的廣泛接受的解釋是突出的。在這里，我們綜合了礦石礦物的微量分析、描述金屬分配的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及公布的年齡和同位素?cái)?shù)據(jù)，表明金來自巖漿。我們將金的沉積與淺層俯沖到新的巖漿作用和伸展的開始聯(lián)系起來。我們認(rèn)為，上升流軟流圈撞擊了一個(gè)強(qiáng)烈修改過的次大陸巖石圈地幔，產(chǎn)生了巖漿，在10至12公里深處釋放了含金流體。隨著硫化氫濃度的提高和金銅比例的提高，水流體的上升經(jīng)歷了相變化，并與大氣水混合。在距離地表幾公里的范圍內(nèi)，流體溶解并使碳酸鹽巖圍巖硫化，導(dǎo)致含金黃鐵礦的沉積。我們的結(jié)論是，內(nèi)華達(dá)卡林型礦床的大量和規(guī)模是特定地質(zhì)環(huán)境的不尋常匯聚的結(jié)果，以及導(dǎo)致金礦極其有效的運(yùn)輸和沉積的構(gòu)造觸發(fā)。
斑巖銅礦——世界上銅的主要來源——是與古代俯沖帶有關(guān)的巖漿弧中侵入復(fù)合體的脫氣作用的結(jié)果。它們的特征是銅和鐵硫化物，通常與硬石膏一起發(fā)現(xiàn)(CaSOд)，在強(qiáng)烈蝕變和斷裂的巖石上跨越數(shù)公里的尺度。這些金屬的巖漿來源已被廣泛了解，但以百萬噸規(guī)模運(yùn)輸和沉積這些金屬的過程尚不清楚。通常認(rèn)為，金屬沉積所必需的硫化氫是由二氧化硫和水的反應(yīng)形成的，但這種反應(yīng)效率低，而且不能解釋經(jīng)濟(jì)品位沉積物的形成。在這里，我們利用高溫實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，二氧化硫氣體(巖漿氣體混合物的主要成分)和鈣長石(弧殼中豐富的礦物)之間發(fā)生了非常迅速的化學(xué)吸附反應(yīng)?；瘜W(xué)吸附反應(yīng)生成硬石膏礦物和硫化氫氣體，并引發(fā)金屬硫化物沉積。我們利用熱力學(xué)計(jì)算表明，隨著巖漿氣體冷卻和膨脹，硫化氫氣體濃度呈指數(shù)級(jí)增加，從而驅(qū)動(dòng)金屬硫化物的有效沉積，進(jìn)而形成經(jīng)濟(jì)品位的斑巖銅礦床
巖漿氣體和地下水形成巖漿蒸氣柱的次火山相互作用尺度示意圖。巖漿氣體從靜巖向靜流體膨脹，驅(qū)動(dòng)蝕變和成礦作用。在膨脹過程中，在低壓下會(huì)發(fā)生輕微的相分離，在地下水界面處會(huì)發(fā)生混合。注意，礦化后的地表特征因侵蝕而消失
金的太古代生物地球化學(xué)與金山金礦。金山金礦最可能的來源是Hlagothi雜巖體(1)，如圖所示。太古宙的酸性和含硫火山雨可能風(fēng)化了玄武巖(2)、含金硫化物(3)和含金脈(4)中的金。金以塊狀和細(xì)菌形式沉積可能是由碳?xì)浠衔锖退{(lán)藻細(xì)菌的氧化還原反應(yīng)觸發(fā)的，(5)黃色箭頭表示黃金的運(yùn)輸
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