东天山黄山南镁铁-超镁铁岩体的岩浆演化过程:矿物学、Sr-Nd同位素特征的指示

黄山南镁铁-超镁铁质岩体位于东天山造山带觉罗塔格构造带内,属于土墩-黄山-图拉尔根镁铁-超镁铁质岩带。本文在前人研究的基础上,从橄榄石、辉石矿物学组成和全岩Sr、Nd同位素等方面对黄山南岩体进行了分析研究,并与黄山、黄山东、香山等典型含矿岩体作了对比,旨在进一步查明黄山南岩体的岩浆源区和母岩浆性质及其岩浆演化过程。Sr-Nd同位素特征表明黄山南岩体来自一个弱亏损的地幔源区,相较黄山、黄山东、香山等岩体的源区具有更加富集的特征。黄山南岩体中的橄榄石属于贵橄榄石,斜方辉石主要为古铜辉石,少数为紫苏辉石,单斜辉石主要为顽透辉石、普通辉石和少数的透辉石。单斜辉石和橄榄石的成分特征表明形成黄山南岩体的母岩浆为演化程度较低的拉斑玄武质岩浆,且母岩浆成分具有高Mg、高Ni的特点。计算得到黄山南岩体母岩浆的Fe O~T=13.20%、MgO=16.96%、Ni=377.2×10~(-6),且母岩浆在结晶分异过程中没有经历充分的硫化物熔离作用,这也是造成母岩浆中Ni含量较高以及岩体含矿性较差的主要因素。     

东天山二叠纪大草滩地区镁铁-超镁铁质岩体的岩浆演化过程和含矿性

大草滩地区位于新疆东天山土墩-黄山-图拉尔根镁铁-超镁铁质岩带西侧,觉罗塔格构造带中段,区域构造环境主要受康古尔塔格-黄山深大断裂控制。本次研究的大草滩地区一、二号岩体形成于早二叠纪, SIMS法锆石U-Pb年龄分别为279±2Ma和278±2Ma。2个岩体主要由橄榄岩和辉长岩组成,全岩稀土总量较低,具LREE轻微亏损至平坦的分配型式。全岩Sr-Nd同位素与微量元素组成显示两个岩体的母岩浆来自软流圈地幔,其成分与N-MORB相似,在上升过程中经历了较低程度(1%~5%)的同生A型花岗岩混染。由于低程度的部分熔融(10%~15%)导致硫化物残留在地幔源区,导致母岩浆强烈亏损铂族元素,因此大草滩地区一、二号岩体可能不具有形成具经济价值铜镍硫化物矿床的潜力。     

镁铁质-超镁铁质层状岩体基本特征及岩浆作用

镁铁质-超镁铁质层状岩体可以产于多种构造环境,岩体具有典型的层状构造和韵律结构。层状岩体形成时主要的岩浆作用有重力分异作用、双扩散对流作用、压实作用、同化混染和岩浆混合作用等,其中重力分异作用很好地解释了层状岩体垂向上岩石类型的变化和矿物组分的变化,双扩散对流作用和岩浆混合作用在韵律层理形成过程中起了很重要的作用,而压实作用对岩浆演化晚期阶段补堆晶结构的形成作用明显,同化混染作用可改变岩浆的成分,导致岩浆分异产物的组成和成分的变化。堆晶结构的不同主要依赖于粒间液体的活动性和晶粥的渗透率,补堆晶结构形成需要高渗透率,而粒间液体不活动时将有利于正堆晶结构的形成。岩石组合、岩石结构、矿物组分及其变化规律很好地记录岩浆分异过程、岩浆补给等信息,可以用来讨论层状岩体的岩石成因:温度压力条件、原生岩浆及其演化过程等。     

东天山圪塔山口铜镍矿区镁铁-超镁铁质岩体橄榄石与尖晶石矿物学特征

新近发现的圪塔山口含铜镍矿化镁铁-超镁铁质岩体位于新疆东天山黄山-镜儿泉铜镍矿带东端,共有4个镁铁-超镁铁质岩体,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号岩体均见铜镍硫化物矿化,研究表明其形成时代(282Ma)及岩浆来源与东天山地区其它铜镍矿化镁铁-超镁铁质岩体一致。本文对主要造岩矿物橄榄石及副矿物尖晶石进行了显微镜下观察及电子探针分析,结果表明橄榄石Fo值介于83.1~86.6之间,平均85.2,为贵橄榄石,其Ni含量变化于1273×10-6~2719×10-6,平均1918×10-6;尖晶石根据铝含量的不同可以分为高铝和低铝两种。圪塔山口岩浆为地幔源区发生15.8%~18.8%的部分熔融,并有过剩橄榄石加入的玄武质岩浆经结晶分异作用形成的派生岩浆。对橄榄石分离结晶和硫化物熔离的计算模拟表明橄榄石结晶前,岩浆已经达到S饱和,结晶过程始终伴随硫化物的熔离作用,虽然早期结晶的橄榄石与硫化物熔体间发生了Fe-Ni交换,但仍有很好的铜镍成矿潜力。     

金川超镁铁质岩体LA-ICPMS锆石U-Pb年龄

对金川(超)镁铁质岩体中的锆石进行了阴极发光(CL)成像观察,按特征将其分为碎屑锆石、岩浆锆石和具有重结晶生长边的变质锆石三类。应用LA-ICPMS对锆石微区U-Pb年龄和微量元素进行了测定,测得碎屑锆石不一致年龄较老,为(2692±160)Ma,可能代表岩体侵入时经过的围岩年龄;岩浆锆石获得谐和线年龄807Ma,可能是金川的成岩年龄;测得变质锆石的年龄为200 Ma,代表较晚的一次变质年龄。岩浆锆石的微量元素Th、U及Th/U特征显示其岩浆成因,并晶出于同一岩浆系统。     

东天山二叠纪镁铁-超镁铁质成矿岩体造岩矿物特征及其成因意义

东天山造山带与镁铁-超镁铁质岩体有关的铜镍硫化物矿床数量多,分布集中,是我国重要的铜镍成矿带之一。成矿岩体多以小岩体群形式产出,由西向东分布有白鑫滩、黄山和图拉尔根3个岩体群,大型矿床主要赋存在黄山岩体群内。本文对3个岩体群内成矿岩体的主要造岩矿物进行了系统的对比研究。成矿岩体的主要造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉石、单斜辉石、斜长石和角闪石以及少量的铬尖晶石和金云母。橄榄石Al温度计计算结果表明,黄山岩体群内成矿岩体的母岩浆结晶温度介于1 143~1 257℃之间,略低于白鑫滩和图拉尔根岩体群(1 283~1 301℃)。单斜辉石压力计算表明成矿岩体的结晶压力相似,介于0.31~0.33 GPa之间。成矿岩体中均富含含水矿物,且单斜辉石结晶早于斜长石,指示成矿岩体的原始岩浆形成于富水环境。成矿岩体的单斜辉石具有较高的Al/Ti值,铬尖晶石和橄榄石具有与岛弧火山岩相似的矿物学特征,结合区域构造演化,认为东天山镁铁-超镁铁质成矿岩体的原始岩浆是被消减板片交代过的地幔部分熔融的产物。矿物学特征对比显示了黄山岩体群内成矿岩体更富斜方辉石和中性斜长石,且具有较低的铬尖晶石Cr~#值和橄榄石Ca含量。结合前人研究成果和相关地球化学数据,认为相对高的混染程度导致了黄山岩体群的母岩浆富SiO_2和Al_2O_3,同时降低了岩浆的结晶温度。     

东天山地区黄山东与香山镁铁质- 超镁铁质杂岩体对比

黄山东与香山镁铁质-超镁铁质杂岩体隶属于东天山北部黄山-镜儿泉镁铁质-超镁铁质岩带, 受北东东走向的黄山-镜儿泉韧性剪切带控制, 二者岩石组成差异较大, 黄山东杂岩主要由辉石橄榄岩和辉长岩组成, 主量元素化学组成属钙碱性-拉斑玄武系列, 而香山杂岩主要由辉石橄榄岩、橄榄辉石岩、角闪辉长岩、辉绿岩组成, 属拉斑玄武系列.微量元素地球化学特征显示二者相对富集大离子亲石元素(K、Sr、Ba), 高场强元素(Pb、U), 而相对亏损高场强元素(Nb、P), 适度亏损(Zr、Hf), 但其稀土配分模式不同, 黄山东杂岩显示轻稀土弱富集, 具OIB型的特征, 而香山岩体为平坦型.二者均为尖晶石稳定域不同熔融程度的产物, 侵位过程中主要发生了橄榄石、辉石、斜长石的分离结晶和不同程度的地壳混染.采用LA-ICP-MS法获得黄山东辉长岩与香山角闪辉长岩锆石U-Pb年龄分别为277±1.1 Ma、285±1.1 Ma.二者形成于相同的构造背景下, 是岩石圈地幔根部发生拆沉, 软流圈地幔物质底侵并导致岩石圈地幔发生部分熔融的产物, 构造环境为后碰撞向板内阶段转变的岩石圈间歇性伸展期.      

东天山白石泉镁铁-超镁铁杂岩体的Nd-Sr-Os同位素成分及其对岩浆演化的意义

本文报道东天山有铜镍硫化物矿化的白石泉镁铁-超镁铁杂岩体(分布在中天山地块北部)的微量元素和Nd-Sr-Os同位素成分,以探讨其地幔源区性质和壳幔相互作用过程.白石泉杂岩体的地球化学特征是富集大离子亲石元素和轻稀土元素,但亏损高场强元素.全岩Sr和Nd同位素初始比值变化较大,分别是(87Sr/86Sr)i =0.7032～0.7066和εNd(t)=5.6～-0.9,两者呈反相关关系.全岩Os含量在80×10-12～29×10-12之间,富含放射性成因Os(187 Os/188 Os=0.295～ 1.18).据此,得出结论:(1)白石泉杂岩体的母岩浆在上升侵位过程中,受到地壳物质的强烈混染,导致各岩石类型的Nd-Sr同位素成分变化很大和Os同位素成分富集放射性成因Os的特征,这与前人认为的白石泉岩体侵位过程中没有地壳混染作用的模式明显不同;(2)白石泉杂岩体的母岩浆来自被古生代俯冲带熔/流体交代过的年轻岩石圈地幔,这要求我们重新认识中天山前寒武地块的性质和规模.     

东天山圪塔山口镁铁-超镁铁质岩体地球化学、锆石U-Pb年代学及其对Ni-Cu成矿的指示

新疆新近发现的圪塔山口镍铜硫化物矿床位于东天山康古尔-黄山镍铜硫化物成矿带的东端。矿区包含4个镁铁-超镁铁质岩体,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号岩体均见镍铜硫化物矿化。本文利用SIMS锆石U-Pb法测得Ⅰ号矿化岩体辉长岩年龄为282.6±1.9Ma,不仅与东天山地区其它含Ni-Cu矿化的镁铁-超镁铁质岩体形成时代一致,而且与塔里木玄武岩、镁铁质岩墙及北山地区的镁铁-超镁铁质岩体形成时限相一致。其形成可能与造山后伸展背景下的地幔柱叠加作用有关。地球化学数据表明圪塔山口岩体具有高Mg特征,除2个辉长岩样品m/f值较低外,其余14个样品集中于2.73~5.05之间,属铁质超基性岩。岩石稀土元素配分模式为右倾式,轻、重稀土比2.64~3.39;含长角闪辉橄岩及部分含长角闪橄辉岩和含长橄辉岩δEu具正异常,可能与这3个岩相中存在斜长石的结晶有关。微量元素蛛网图表明岩石富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、Sr,富集高场强元素U、Pb,亏损高场强元素Th、Nb等特征。主量元素SiO₂-（Na₂O+K₂O）与（FeO^T/MgO）-FeO^T图解、微量元素相关图及微量元素比值相关图说明圪塔山口岩体成岩物质为来源于亏损地幔的钙碱性玄武质岩浆,成岩作用以岩浆结晶分异为主导,并受到地壳的混染作用,具有较好的镍铜硫化物矿床成矿潜力。     

柴北缘尕秀雅平东和红柳沟北镁铁-超镁铁质岩体锆石U-Pb年龄及其找矿意义

位于柴达木地块北缘构造带内欧龙布鲁克微陆块东缘的2个镁铁-超镁铁质岩体——含Cu-Ni的尕秀雅平东岩体和含Ti-Fe的红柳沟北岩体,前者的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为408.0±1.5Ma,属早泥盆世;后者的SHRIMP锆石U-Pb年龄为418.3±2.8Ma,属晚志留世。区域地质资料研究表明,东昆仑地区、柴北缘在晚志留世—晚泥盆世处于后造山伸展阶段,尕秀雅平东岩体和红柳沟北岩体正是拉张环境下幔源岩浆活动的产物。在东昆仑地区、柴北缘发现的铜镍矿床和铜镍矿点(除夏日哈木有争议外)基本都形成于晚志留世—晚泥盆世。结合区域成矿年代学研究,认为晚志留世—晚泥盆世期间,东昆仑造山带和祁连造山带之间的柴达木地块、欧龙布鲁克微陆块,以及位于这两大造山带内部的微型古陆块区,是形成岩浆铜镍硫化物矿床和钛铁氧化物矿床的有利环境。     

东天山镁铁质-超镁铁质岩带岩石特征及铜镍成矿作用

东天山地区分布有众多镁铁质-超镁铁质岩体,岩体成群成带状分布,从北向南可划分为7个区带,受区域性韧性剪切带和断裂构造控制。从岩相学来看,本区含矿岩体可分为多期次侵入的复式杂岩体和单期次侵入的超镁铁质单式杂岩体,显示出深源岩浆充分分异的特征。含矿岩体具有高镁、低碱、低钙、低铝、低钛特征,具有较高的Mg#、m/f和m/s比值,兼具岩浆硫化物熔离作用与岩浆结晶分异作用。根据TiO2-10P2O5-10MnO图判别出本区岩浆具有拉斑玄武岩到钙碱玄武岩过渡的性质,岩浆源具有钙碱性玄武岩浆特征,富含含水矿物,预示了早期俯冲洋壳对幔源岩浆的交代作用。岩体矿化分为3种成矿作用和5期成矿步骤,且岩浆成矿作用与热液作用几乎同时进行,岩浆分异作用提供热液来源,而热液作用促进硫化物的饱和与熔离,造成岩石的热液蚀变结构并对岩浆期成矿进行改造。晚期岩体隆升后,矿体出露地表遭受氧化淋滤作用,形成特有的地表氧化带找矿标志。     

新疆东天山二红洼岩体岩浆演化特征与成矿潜力分析

二红洼岩体位于康古尔-黄山韧性剪切带东段,主要由含长二辉橄榄岩、橄榄辉长岩、辉长苏长岩和淡色辉长岩组成。岩石相对富集LREE,亏损高场强元素（Nb、Ta、Ti）。岩体原生岩浆为普通拉斑玄武岩（MgO=7.3%）。通过对元素地球化学和Nd、Sr、Pb同位素体系研究证明,岩浆源区以软流圈物质为主,混入了少量富集岩石圈地幔组分,岩浆遭受了约5%上地壳物质的混染。与同岩带典型含矿岩体对比研究表明,岩体在岩石组合、原生岩浆性质、同化混染程度等方面存在显著差异,这些因素可能制约了成矿潜力。     

东天山白鑫滩含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体的岩石成因:年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素证据

自20世纪70年代以来,新疆东天山觉罗塔格构造带库姆塔格沙垅以东地区发现了大量的镁铁-超镁铁岩体和岩浆铜镍硫化物矿床,但是在沙垅以西地区没有大的找矿突破。白鑫滩含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体为近几年在库姆塔格沙垅以西地区发现的岩浆铜镍硫化物矿床,研究工作薄弱,本文通过对白鑫滩岩体的岩石学、年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素分析来解释其岩石成因。白鑫滩岩体不同岩相中矿物的粒径和含量的变化规律说明岩体为三期岩浆侵入作用形成,第一期为顶部的角闪辉长岩;第二期的橄榄辉长岩、斜长二辉橄榄岩和含长橄榄二辉岩,矿物种类相同,含量呈渐变关系;第三期为底部为的辉长岩,矿物粒径相对顶部的角闪辉长岩较小。白鑫滩岩体与黄山东、黄山西岩体具有相似的稀土元素和微量元素配分型式,大离子亲石元素(Rb、Ba、U、K)相对富集,而部分高场强元素(Nb、Ta、Ti)相对亏损,稀土元素呈轻稀土略微富集的右倾样式,均表现出岛弧火山岩的地球化学性质,εNd(t)值(2. 84～5. 05)和(~(87)Sr/~(86)Sr)(t)值(0. 704113～0. 705682)介于软流圈地幔与岩石圈地幔之间。但是与黄山东、黄山西岩体相比,白鑫滩岩体不相容元素含量更高,且εNd(t)值更低,(87Sr/86Sr)(t)值更高,还具有较高的La/Nb(2. 00～3. 33),较低的La/Ba(0. 02～0. 15),这些特征说明白鑫滩岩体的原始岩浆为岩石圈与软流圈物质相互作用的产物,且白鑫滩岩体的原始岩浆中软流圈物质相对于黄山东和黄山西岩体加入的比例更小。白鑫滩橄榄辉长岩年龄为287±3Ma,晚于该地区蛇绿岩(336～503Ma)、岛弧火山岩(320～322Ma)、岛弧花岗岩(316～328Ma)和含矿斑岩侵入体(326～334Ma)的年龄,与A型花岗岩和双峰式火山岩(284～294Ma)的年龄基本一致,而且白鑫滩岩体单斜辉石的化学成分与拉张裂谷环境的堆晶岩相似,因此推断白鑫滩岩体形成于后碰撞拉张环境。     

东天山四顶黑山层状岩体地质特征及成矿潜力分析

东天山黄山岩带因发育众多镁铁质-超镁铁质岩体和岩浆铜镍硫化物矿床而备受地质学者关注。四顶黑山岩体位于该岩带最东端,具有层状岩体特征;岩石类型有单辉橄榄岩、橄榄辉石岩、橄榄苏长辉长岩、橄榄辉长岩、辉石角闪岩、辉长岩、角闪辉长岩、闪长岩,主要造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉石、透辉石、普通角闪石和斜长石,岩体分异较好,蚀变较发育。通过矿物显微结构特征观察以及计算得出:四顶黑山岩体中橄榄石最先结晶,其开始结晶温度大约在1419℃左右;古铜辉石和透辉石在橄榄石之后开始结晶,结晶温度分别在1100℃左右和900～1100℃之间,两矿物相在岩石中可以共存。岩体中橄榄岩相、苏长岩相发育,以及贵橄榄石+古铜辉石的矿物组合特征,表明岩体具有形成铜镍(铂)矿床的有利条件。     

塔里木东北缘坡北基性-超基性岩体形成时代及岩浆演化

坡北基性-超基性岩体位于塔里木板块东北缘,出露面积约180 km2,岩浆分异充分,主要岩性包括橄榄岩、橄榄辉长岩、辉长苏长岩、辉长岩等。锆石U-Pb测年结果显示,辉长岩结晶年龄为277.1±2.2 Ma,辉长苏长岩结晶年龄为273.5±2.9 Ma,橄榄辉长岩结晶年龄为275.5±1.5 Ma,含斜长石橄榄岩结晶年龄为280±2 Ma,不同类型岩石形成年龄集中在270~280 Ma,与塔里木地幔柱在时间和空间上具有一定耦合性。矿物地球化学数据显示,纯橄榄岩中橄榄石Fo(镁铁比值)值最高,达到90.9%;单斜辉石成分在不同类型的岩石中相似,MgO和CaO含量连续变化,且呈负相关关系,指示其具有相似的原始岩浆成分;不同类型岩石的微量元素蛛网图与稀土元素配分图变化一致,表明其为同源岩浆演化;Sr-Nd同位素地球化学图解显示,坡北岩体源自亏损地幔,经历了4%~15%下地壳物质的混染。综合研究认为,坡北基性-超基性杂岩体不同岩相具有过渡或侵入接触关系,形成时代相近,具有同源岩浆演化特征,但是岩浆就位顺序不同,地壳混染程度存在差异。     

吐哈盆地南缘克孜尔塔格复式岩体中花岗闪长岩锆石SHRIMP U-Pb测年及岩体侵位时代讨论

克孜尔塔格岩体侵入最新地层为下石炭统干墩岩组。该岩体中剪切变形的花岗闪长岩锆石SHRIMPU-Pb定年为271.6Ma±1.6Ma,此年龄值介于王瑜等所研究剪切作用的年龄276～254Ma之间,岩体侵位时代应略早于变形时代,为晚石炭世末至早二叠世早期,271.6Ma为岩体结晶年龄,时代为早二叠世晚期。     

新疆东天山葫芦岩体岩石学与地球化学研究

葫芦岩体位于康古尔—黄山韧性剪切带东段,地表出露面积0.75km²。主要岩石类型有辉长闪长岩、辉长岩、辉石岩、辉橄岩、橄揽岩。岩相之间多呈渐变过渡关系,局部也有侵入接触。主量元素化学组成基本上属拉斑玄武岩系列。岩石相对富集LREE、适度亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)。岩浆演化过程中发生了较弱的同化混染作用。橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和斜长石的分离结晶作用是岩浆演化的主要机制。四件样品ε_Nd(t)值(＋6.4~+7.1),一件样品的ε_Sr(t)=+3.4,其余三件的ε_Sr(t)值(-10.1~-9.3),²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(18.091~18.513)、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.459~15.528)、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb(37.526~38.126)。元素地球化学和Nd、Sr、Pb同位素体系表明,源区软流圈来源的岩浆中混入了富集岩石圈地幔来源的岩浆。稀土元素地球化学证明,熔融作用发生于尖晶石稳定域内。由此可见,岩体是尖晶石稳定域内占主体的软流圈地幔与富集岩石圈地幔相互作用的结果。     

东天山大南湖岛弧带石炭纪岩石地层与构造演化

详细的地质解剖工作表明,东天山地区大南湖岛弧带石炭纪出露4套岩石地层组合,即早石炭世小热泉子组火山岩、晚石炭世底坎儿组碎屑岩和碳酸盐岩、晚石炭世企鹅山组火山岩、晚石炭世脐山组碎屑岩夹碳酸盐岩。根据其岩石组合、岩石地球化学、生物化石、同位素资料以及彼此的产出关系,认为这4套岩石地层组合的沉积环境分别为岛弧、残余海盆、岛弧和弧后盆地。结合区域资料重塑了大南湖岛弧带晚古生代的构造格架及演化模式。早、晚石炭世的4套岩石地层组合并置体现了东天山的复杂增生过程。