环太平洋俯冲带不仅集中了全球超过70%的火山与地震活动，也孕育了绝大多数斑岩型铜金矿产资源。然而，矿产在其东西两侧的分布却极不均匀：东岸的美洲大陆，尤其是安第斯山脉一带，拥有全球最丰富、规模最大的铜矿资源。尽管西岸的菲律宾和印尼也拥有大型金矿，但整体而言，西太平洋火山弧的矿产资源分布及储量均远不及东岸。这种空间差异究竟从何而来，一直是地球科学领域争论多年的话题。
4月4日凌晨，中国科学院广州地球化学研究所研究员王煜团队在国际学术期刊《科学进展》（Science Advances）上发表最新成果，对这一问题给出了关键答案——成矿源区的氧化状态。
氧化程度决定成矿命运
从化学角度来看，铜和金都是典型的“亲硫元素”，极易与硫结合形成硫化物。如果硫化物过早沉淀，铜和金就会“锁”在岩石里，无法富集成矿。而高氧化环境恰恰能抑制硫化物沉淀，让铜和金留在岩浆中继续迁移、富集，直到岩浆演化后期集中形成矿床。
那么，有利于成矿的高氧化环境是如何形成的？研究人员通过系统分析全球俯冲带弧火山岩的地球化学数据发现：太平洋东岸的火山岩从源头上就比西岸更氧化——也就是说，东岸岩浆自带“氧化基因”。
进一步解析这些火山岩的地球化学特征，研究人员发现：氧化程度更高的火山岩中普遍含有更为显著的陆源沉积物熔体信号。这些沉积物主要是从大陆冲刷入海的泥沙，由于长期暴露于含氧海水和大陆风化等氧化环境中，自身便富含高价态的铁和硫等氧化性组分。随着板块俯冲，这些沉积物被携带至地幔深处并发生部分熔融，释放出大量氧化性物质，注入地幔后便生成了高氧化的岩浆。
为什么太平洋东岸的沉积物熔体贡献格外突出？原因很简单：东岸俯冲的洋壳温度更高，且紧邻大陆，巨量泥沙直接冲入俯冲带，沉积物输入量更大。这两大优势使得东岸弧下地幔获得了更充分的氧化剂，从而拥有更强的成矿潜力。
沉积物俯冲与斑岩型铜金矿床关联示意图。受访者 供图
有助寻找斑岩型铜金矿床
研究人员介绍，沉积物俯冲与斑岩型铜金矿床形成之间的密切联系，此前已在西藏等大陆碰撞造山带中得到证实。该研究进一步表明，这种关联并非局部现象，而是一个全球性的规律。正是这些看似不起眼的沉积物，在地球深部经历了高温高压的改造之后，深刻改变了岩浆的氧化状态与化学性质，最终塑造了今天全球多数铜金矿产资源的分布格局。
该研究不仅解答了太平洋两岸矿产差异的长期谜题，也为未来寻找斑岩型铜金矿床提供了新的理论依据——顺着高氧化、高沉积物熔体信号的岩浆活动区，或许更容易找到深埋地下的“宝藏”。
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