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間。在這里，我概述了可能參與大型斑巖礦床形成的四個關(guān)鍵觸發(fā)因素。第一個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空分布。因此，火成巖中硫化物飽和度的指紋可以用來識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

通過一個狹窄的窗口有效聚焦流體，并通過一個陡峭的熱梯度冷卻，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)對現(xiàn)代俯沖帶火山活動的觀察，提出了斑巖銅礦形成的另一種過程。我們認為，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)實驗?zāi)M氣-鹽水相互作用。該實驗在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和熱液活動頻繁的時期。在此期間，美國內(nèi)華達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。卡林型礦床的特征已經(jīng)有文獻記載，但對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、描述金屬分配的實驗數(shù)據(jù)以及公布的年齡和同位素數(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。我們認為，上升流軟流圈撞擊了一個強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)模運輸和沉積這些金屬的過程尚不清楚。通常認為，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)濟品位沉積物的形成。在這里，我們利用高溫實驗室實驗表明，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)級增加，從而驅(qū)動金屬硫化物的有效沉積，進而形成經(jīng)濟品位的斑巖銅礦床

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)動蝕變和成礦作用。在膨脹過程中，在低壓下會發(fā)生輕微的相分離，在地下水界面處會發(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。金以塊狀和細菌形式沉積可能是由碳氫化合物和藍藻細菌的氧化還原反應(yīng)觸發(fā)的，(5)黃色箭頭表示黃金的運輸