造山带环境钴岩浆成矿作用——以夏日哈木镍钴硫化物矿床为例

东昆仑造山带新发现的夏日哈木和石头坑德等岩浆镍钴硫化物矿床伴生有钴资源,它们与区域上火山-热液型、喷流沉积型等钴独立矿床共同指向早古生代镁铁质岩浆活动相关的钴成矿作用,表明镁铁质岩浆是区域钴富集成矿的重要载体,并预示东昆仑造山带的钴成矿潜力巨大。夏日哈木超大型镍钴硫化物矿床为造山带环境镍钴岩浆成矿作用的产物,本文在现有岩石地球化学数据甄别的基础上,分析了不同岩相和矿物Co、Ni和Cu等成矿元素的含量变化特征,探讨了镁铁质岩浆钴富集机制和控制因素。镁铁—超镁铁质岩具有较高的钴含量,随空间位置(期次)、岩石与矿物类型钴含量变化较大。在Mg O含量最高的橄榄岩、辉石岩相中钴富集,在硫化物矿物中钴含量较高。钴含量与全岩Mg O、硫、镍和铜含量正相关,这些规律表明夏日哈木镁铁质岩浆富集钴金属,不同期次岩浆中钴的富集程度不同,硫化物熔体是钴富集的主要途径之一,岩浆演化过程中钴在矿物中的富集机制需要原子层面钴赋存状态的系统认识。     

夏日哈木镍钴硫化物矿床镍钴赋存状态及其地质意义

东昆仑造山带夏日哈木超大型镍钴硫化物矿床伴生钴资源, 对其钴富集机制的认识离不开矿物中钴含量及其赋存状态方面的制约。本文采用场发射-扫描电子显微镜-能谱分析和电子探针对夏日哈木Ⅰ号镁铁-超镁铁质岩体中不同类型的矿物进行了成矿元素含量测定及表征, 在矿物层面探讨了钴含量变化和赋存状态。确认钴镍的赋存状态(含量)与矿物类型、岩浆结晶阶段(演化时间)有关: 硫(砷)化物的钴含量高于硅酸盐造岩矿物, 辉砷钴矿等砷化物钴独立矿物具有最高的钴含量。镁铁质岩浆硫不饱和时, 早期结晶橄榄石中镍含量较高, 中期结晶辉石岩的辉石晶体结构中的钴发生晶体化学分散; 岩浆硫饱和-硫化物熔离过程中钴和镍优先进入硫化物熔体而富集, 单硫化物固溶体(MSS)早期结晶的磁黄铁矿中钴含量大于镍含量, 钴与镍含量正相关; MSS中期结晶的镍黄铁矿优先富集钴, 钴与镍含量负相关, 钴可能与镍类质同象替换进入镍黄铁矿而优先富集; MSS早期钴与砷形成辉砷钴矿等钴独立矿物, 钴富集程度高、但总量有限。最后, 本文认为硫化物熔离是夏日哈木矿床钴富集的主要机制。

     

橄榄石成分对东昆仑夏日哈木超大型镍钴矿床岩浆过程的约束

橄榄石是与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍硫化物矿床中最主要的造岩矿物之一,其成分记录了丰富的镍成矿信息,并可反映母岩浆成分组成、结晶分异过程及后期物质交换等。东昆仑夏日哈木镍钴矿床是全球铜镍硫化物矿床勘查20余年来最为重要的找矿发现之一,将逐步成为中国重要的镍钴资源基地。本文在大量镜下岩相学观察的基础上,对夏日哈木矿床橄榄石进行系统电子探针分析。分析数据表明,夏日哈木橄榄石Fo值为83.01~90.12;Ni含量为676×10-6 ~2845×10-6,Mn、Ca含量均较低,最大值分别为2457×10-6和650×10-6。“巨型”斜方辉石包裹的橄榄石成分自核心到边部Fo值和NiO含量均增高,表明含矿岩相形成时存在新鲜岩浆的补充,至少存在2次岩浆活动。橄榄石最高Fo值为90.12,反映夏日哈木镍钴矿床的母岩浆是Mg#值为0.73的高镁玄武质岩浆。硫饱和始于深部岩浆房母岩浆中少量橄榄石的结晶分异,早期熔离量较小,估算的橄榄石与硫化物熔体质量比大致为20：1。本次研究利用橄榄石成分约束了夏日哈木矿床岩浆的多期次活动,限定了母岩浆的成分性质与硫化物的熔离时机,可为矿床成因研究提供借鉴。     

东昆仑夏日哈木铜镍硫化物矿床辉石特征及地质意义

夏日哈木铜镍硫化物矿床的发现在矿床规模、成矿时代及成矿区带方面都有重要意义。辉石作为最主要的造岩矿物之一,广泛赋存于该矿床的各岩相中,在橄榄岩相中多为填隙相,而在辉石岩相及辉长岩相中多呈堆晶相;总体上,斜方辉石含量大于单斜辉石含量。辉石Cr_2O_3含量在橄榄岩相、辉石岩相、辉长岩相具有依次降低的趋势,说明从早到晚含矿的橄榄岩相、辉石岩相、辉长岩相先后结晶,并非所有辉长岩相的结晶均早于橄榄岩相和辉石岩相;单斜辉石SiO_2、TiO_2及Na_2O含量之间的关系显示夏日哈木矿床母岩浆属拉斑玄武质岩浆,较高的Al_2O_3含量(2.55%~10.61%)暗示岩体形成过程中与富铝围岩发生了同化混染作用。     

夏日哈木岩浆硫化物矿床中钴和镍关键金属的赋存状态及分布规律

东昆仑夏日哈木超大型岩浆镍钴硫化物矿床的工业价值,不仅取决于矿石中Co、Ni的含量,还取决于钴和镍关键金属的赋存状态和分布规律。笔者利用全自动矿物分析系统钻孔样品分析,确定Co和Ni在样品中有2种赋存状态：独立钴、镍矿物和含Co、Ni矿物。对钴、镍金属矿物进行原位主、微量元素分析发现,Co在钴、镍金属矿物中含量由高到低为：辉砷钴矿＞砷镍矿、方硫铁镍矿、镍黄铁矿＞红砷镍矿、磁铁矿＞磁黄铁矿、黄铜矿;Ni在钴、镍金属矿物中含量由高到低为：砷镍矿、红砷镍矿＞硫铋镍矿、方硫铁镍矿、镍黄铁矿＞辉砷钴矿＞磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿。选择钻孔中体积分数占比最高的磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿,进行原位核–边微量元素及面扫描分析发现,Co、Ni在镍黄铁矿和黄铜矿单颗粒尺度上是均一分布的,两种矿物的Co/Ni值变化不大,表明矿物没有受到热液作用影响。然而,Ni在磁黄铁矿中分布不均一,并且矿物的Co/Ni值变化较大,表明磁黄铁矿对热液作用更为敏感。矿物原位主、微量元素分析结果显示,镍黄铁矿中的Co、Ni含量与镍、钴独立矿物接近,远超岩体中其他含钴、镍金属硫化物。因此,含Ni黄铁矿的矿石应作为选冶重点关注对象。     

东昆仑夏日哈木岩浆铜镍硫化物矿床成矿时代的厘定及其找矿意义

青海省夏日哈木岩浆硫化物矿床是近两年于东昆仑造山带新发现的超大型镍矿床,其赋矿岩性与形成时的地球动力学机制和构造环境认识是制约找矿更大突破的关键控制因素。本文拟通过成岩成矿时代的确定来探讨其形成时的构造背景,进而指出东昆仑地区该类矿床的找矿意义和潜力。野外钻孔岩心详细编录,发现岩浆硫化物绝大多数都富集于橄榄岩相、辉石岩相等的超镁铁质岩类,与矿化较弱的辉长岩非同期的产物。对采集到的矿体顶底板无矿化的橄辉岩钻孔岩心样品挑选锆石进行U-Pb年代学测定,获得了(412.9±1.8)Ma(MSWD=1.2)和(410.9±1.6)Ma(MSWD=3.1)的谐和年龄。同样方法获得的辉长岩的年龄则老20 Ma,进一步说明含矿超镁铁质岩与无矿辉长岩非同期产物。系统的橄榄石成分及Fo值研究,初步揭示了岛弧岩浆特点的信息。综合区域内榴辉岩的厘定及年龄测试,初步认为夏日哈木超大型岩浆铜镍硫化物矿床岩浆源区表现了东昆仑弧的特点,随着部分熔融发生的岩浆上涌,深部和浅部均产生了硫化物的不混溶作用,分异的岩浆于柴达木克拉通南缘东昆仑造山带碰撞后的构造薄弱部位成岩成矿,地壳浅部围岩S的混入对镍矿体的形成具有重要贡献。这一认识对于东昆仑其他镁铁-超镁铁质侵入岩体的含矿性评价和拓展区域找矿潜力具有重要的找矿指示意义和研究价值。     

稀有气体同位素对岩浆侵入方向的制约:以夏日哈木镍铜硫化物矿床为例

我国东昆仑造山带新发现的夏日哈木镍铜硫化物矿床是造山带环境产出全球镍资源最大的岩浆镍铜矿床。含矿岩体不同类型岩石中橄榄石和辉石的He、Ne和Ar同位素组成表明:~3He/~4He(0.39~0.03Ra)和~(40)Ar/~(36)Ar比值(292.0~316.9)较低,~(20)Ne/~(22)Ne和~(21)Ne/~(22)Ne沿放射性成因Ne及大陆地壳线分布,表明岩浆起源演化过程中有大陆地壳组分和大气饱和流体在橄榄石结晶前加入。He和Ar同位素混合模型计算表明岩浆中有7.8%再循环洋壳组分和87.7%大气饱和流体的加入,再循环洋壳可能带入了大气及地壳组分。~3He/~4He和~(40)Ar/~(36)Ar比值的自西向东系统性降低,以及微量元素、成矿元素和稀有气体同位素的空间协同变化特征表明地壳物质的逐步加入,即岩浆可能自西向东方向侵入,侵位过程中地壳流体的加入促使硫饱和及硫化物的熔离成矿。     

新疆北部岩浆铜镍硫化物矿床地质分布特点与成矿背景探讨

新疆北部地质构造演化复杂, 多阶段演化中岩浆活动与成矿作用规模并不均衡。而二叠纪却是天山成矿带大规模岩浆活动和金属成矿作用的高爆发期。本研究紧紧围绕镁铁-超镁铁质侵入岩体及岩浆铜镍硫化物矿床, 从地质分布特点、含矿岩体的岩浆起源、岩浆演化及成矿特点, 系统研究深部相应岩浆作用的地质背景。通过典型矿床的深入剖析, 破解制约找矿突破的控制因素, 系统阐述了板块构造与地幔柱体制叠加并存的地质特征与成矿表现。新疆北部发育了5条镁铁-超镁铁质侵入岩带, 东天山、北山及喀拉通克岩带具有较好的成矿表现, 在时间上与塔里木隐伏大火成岩省密切相关。塔里木克拉通深部熔融的地幔物质, 围绕刚性塔里木克拉通边缘不断上涌, 并与表壳物质发生交换, 随着俯冲板块的持续和减弱, 深部上涌的地幔物质不断加强, 先后形成因深部地幔物质多寡而金属聚集的不同矿床类型。围绕塔里木大火成岩省的周缘或造山带中, 是岩浆铜镍硫化物矿床重要的理论研究基地和找矿方向。     

东昆仑成矿带岩浆铜镍硫化物矿床成矿地质条件与成矿规律

东昆仑成矿带是我国重要的Au-Cu-Co-Ni-Fe-Pb-Zn及其他多金属成矿带,2011年夏日哈木超大型镍矿床的发现使东昆仑一跃成为我国重要的铜镍资源基地。经过多年的勘查,东昆仑成矿带Cu-Ni找矿取得了较大突破,陆续发现了一批具有较大找矿潜力的岩体,如石头坑德、阿克楚克塞、浪木日和尕牙河等岩体。笔者依据近些年研究的成果对东昆仑成矿带岩浆铜镍矿床的成矿规律和成矿特征作初步总结,并指出下一步找矿方向。形成的主要认识如下：东昆仑造山带至少发生了4期强度不等的Cu-Ni-Co-(PGE)成矿事件,分别为寒武纪—奥陶纪(535～445 Ma)、志留纪—泥盆纪(440～394 Ma)、二叠纪—早三叠世(271～239 Ma)与晚三叠世(233～208 Ma),其中志留纪—泥盆纪的岩体数量最多、矿化率最高,产出的矿床数量多、规模也最大,而其他期次岩体的数量少、规模小与矿化弱;与其他成矿期的岩体零星分布于整个东昆仑成矿带不同,志留纪—泥盆纪岩体严格产在昆中断裂以北,又以昆中带数量最多,丛聚性明显;成矿具有显著的专属性,成矿岩体均以杂岩体产出,岩相发育齐全,富含贵橄榄石和斜方辉石的超镁铁质岩是最重...     

新疆黄山铜镍硫化物矿床成矿岩浆作用过程

黄山铜镍硫化物矿床镁铁．超镁铁质岩体岩相发育良好,主要包括橄榄岩、辉石岩、辉长岩和闪长岩,橄榄岩中部分橄榄石包含有硫化物珠滴。对该岩体不同岩相进行了主元素、微量元素、铂族元素和单矿物的分析,结果表明,不同类型岩石的化学组成受橄榄石、辉石和斜长石结晶分异作用的控制。微量元素和稀土元素具有相似的分布模式,（La／Yb）N介于1．14—3．65之间,明显亏损Nb和Ta,富集Sr。含矿岩石Cu／Pd和Ti／Pd比值大于原生地幔岩浆。上述结果揭示黄山镁铁-超镁铁质岩体不同岩性的岩石具有不同的主元素和微量元素特征,但母岩浆来自同一源区。根据橄榄石的F0值和全岩的主要氧化物组成估算出母岩浆为高镁（MgO约为15％）玄武岩岩浆,在岩浆作用过程中地壳富硅组分的混染是导致硫化物熔离的主要机制。     

东昆仑志留纪辉长岩地球化学特征及与铜镍成矿关系探讨

东昆仑造山带新发现的夏日哈木超大型岩浆铜镍矿床、石头坑德大型岩浆铜镍矿床及冰沟南小型岩浆铜镍矿床,其矿体均赋存于橄榄辉石岩内,而辉长岩又是该含矿橄榄辉石岩的直接围岩,并且辉长岩的形成时代相近(夏日哈木辉长岩431Ma、石头坑德辉长岩425Ma、冰沟南辉长岩427Ma),产出位置属于同一大的构造单元,均邻近昆北及昆中断裂。通过对辉长岩的地球化学特征研究,发现明显富集轻稀土元素和明显的Nb-Ta负异常,亏损高场强元素。Sr-Nd同位素研究,表明东昆仑夏日哈木和石头坑德辉长岩岩体的母岩浆来自一个曾经被交代富集的地幔源区,可能揭示了由于从洋壳释放出的流体交代地幔楔的岩石成因。结合区域构造演化和辉长岩形成时代,认为东昆仑夏日哈木和石头坑德辉长岩形成于碰撞后伸展环境。辉长岩岩浆源区性质与赋矿辉石岩存在明显不同,并非同一岩浆活动的产物。辉长岩在东昆仑造山带地区直接充当了含矿辉石岩的直接围岩,与岩浆铜镍硫化物矿体的形成没有关系,富含橄榄石的超镁铁质岩石更有利于形成具有较大经济价值的铜镍矿体。这为指导东昆仑找矿实践和岩浆铜镍矿床成矿理论研究提供了基础。     

东昆仑夏日哈木铜镍矿区榴辉岩地球化学特征及成矿响应

夏日哈木超大型铜镍矿床是近年在东昆仑发现的首例岩浆熔离型矿床。矿区内分布有大量的榴辉岩,本文对主矿体旁侧的榴辉岩进行了岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素,以及矿物电子探针分析研究。研究结果显示,榴辉岩Si O₂含量为47.56%～57.8%,m/f比值为0.72～1.39,Mg^#值在47～60之间;稀土元素标准化配分曲线总体呈现轻稀土元素弱富集,具有弱的Eu负异常,相对富集大离子亲石元素K、Rb、Ba等,以及活泼不相容元素Th,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf,Sr、P、Ti呈现"V"型谷等特征,显示原岩为分异程度较高的铁质辉长岩,形成于大陆边缘裂谷环境。经电子探针分析,石榴子石成分主要为Alm₍(56～63))Spess₍(0.22～2.84))Cross₍(26～37))Pyrope₍(2.36～6.46))。年代学研究获得榴辉岩峰值变质年龄为415.0±5.5 Ma(MSWD=0.04,n=5),并识别出原岩结晶年龄可能为777～773...     

东昆仑地区夏日哈木铜镍矿床成矿模式及找矿方向

通过对夏日哈木铜镍矿成矿地质背景、矿床地质特征的研究,总结了夏日哈木铜镍矿床成矿模式。认为夏日哈木岩体群处于昆中岩浆弧带,晚志留世—早泥盆世处于陆-陆碰撞阶段伸展环境,是夏日哈木超大型镍-钴硫化物矿形成的先决条件;幔源岩浆深部熔离和向上贯入是成矿关键,熔离成矿过程中地壳混染也是一个必须条件,后期构造控制了矿体的定位以及形态。该区成矿经历了橄榄石和斜方辉石成矿期、黄铜矿和镍黄铁矿成矿期和镍华和孔雀石表生氧化期三期。据此提出下一步找矿方向,区域上昆中岩浆弧带是主要的成矿区带,矿区Ⅰ和Ⅲ号岩体中间是深部最有利的验证位置,外围拉宁灶火异常是验证的重要靶区。     

东昆仑石头坑德镁铁-超镁铁质岩体矿物学特征及成矿指示

石头坑德镁铁-超镁铁质岩体位于东昆仑造山带东段五龙沟地区,邻近昆中大断裂,主要岩性为辉石岩、橄辉岩、橄榄岩、辉长岩等,铜镍矿体主要赋存于Ⅰ号岩体的辉石岩、橄辉岩和橄榄岩中。岩石地球化学特征表明,其镁铁比值(m/f)变化范围在2.77~6.01之间,属铁质系列的镁铁-超镁铁岩,有利于成铜镍矿。稀土总量总体较低,轻稀土元素之间分馏强,重稀土元素之间分馏弱。岩石总体富集LILE(Rb、Ba、Th、U),贫HFSE(Nb、Ta、Zr、Y),具有明显的Rb、U正异常及Nb、Ta的负异常。超镁铁岩类橄榄石中的Ni普遍亏损,指示深部存在硫化物的熔离作用,在橄榄石结晶之前,大量的Ni进入到硫化物中,极有利于形成富矿岩浆或矿浆。可见,伴随同化混染作用的发生,岩浆中S达到过饱和,进而硫化物发生不混溶作用,富含硫化物的岩浆运移至东昆仑造山带邻近昆中断裂构造薄弱的部位成岩成矿。铜镍矿体多赋存在含橄榄石的超镁铁质岩体内,指示石头坑德岩体深部存在高度富集铜镍的部位,是下一步的找矿方向。     

东昆仑成矿带成矿特征与资源潜力分析

东昆仑地处中国中央造山带的西段,横跨青海、新疆两省(区),不仅是我国重要的金属成矿带,也是我国新的黑色有色金属资源基地。该区构造-岩浆活动强烈,成矿地质条件优越,新近发现或扩储了一批大(中)型矿床。区内主攻矿种为钨、锡、金、铁、铜、镍、铅锌等;主攻矿床类型为岩浆熔离型铜镍硫化物矿、造山型金矿、云英岩-矽卡岩-热液脉型钨锡矿、矽卡岩-斑岩型铁铜铅锌多金属矿。本文在综合分析已有各类工作成果基础之上,划分了成矿谱系和矿床成矿系列,开展了资源潜力评价分析,提出了4个一般远景区及4个普通远景区,为进一步找矿工作提供支撑。     

Discovery of Paleogene Sporopollen from the Matrix Strata of the Naij Tal Group-Complex in the Eastern Kunlun Orogenic Belt

The Naij Tal Group-complex is a suite of tectonic-sedimentary melange aggregation of the Eastern Kunlun orogenic belt, which is composed of two parts, i.e. the exotic blocks of various ages and the matrix strata. On the basis of coral, brachiopod and gastropod fossils found in the exotic blocks, the age of this group-complex was once defined to the Late Ordovician or the Paleozoic. This paper reports for the first time 44 genera and 31 species of Mid-Late Oligocene sporopollen in samples from the matrix strata in this group-complex and the Paleogene Quercoidites-Persicarioipollis assemblage is named. The paper aims to provide some detailed evidence for determining the age of the matrix strata in this group-complex based upon a study at the Caiyuanzigou section, which would be of great geological significance for further understanding this group-complex as a suite of tectonic-sedimentary melange aggregation. The new finding will certainly benefit from now on the investigation of formation and evolution mechanism for the Eastern Kunlun orogenic belt.     

东昆仑夏日哈木镍矿床地质特征与成因

夏日哈木超大型镍矿床位于东昆仑造山带昆中岛弧带内。Ⅰ号含矿岩体主要由橄榄岩相、辉石岩相、辉长苏长岩相等多种岩石类型组成。其中,含矿岩石主要为橄榄岩相、辉石岩相和苏长岩相。矿石构造以准块状_块状、海绵陨铁状和浸染状为主,斑杂状次之,细脉状较少。岩石和矿石的铂族元素(PGE)丰度较低,岩石平均6.45×10-9,矿石平均456.91×10-9。岩石和矿石具有相似的PGE配分模式。矿石样品具有高的Ir丰度(0.284×10-9~1.198×10-9),低的Pd/Ir比值(9.12~22.34,平均值16.41),显示了岩浆型成矿作用特点。铂族元素(PGE)地球化学特征及岩石Ni/Cu_Pd/Ir关系表明,原生岩浆为高镁玄武质岩浆。母岩浆明显亏损PGE,而硫化物的深部熔离可能是导致母岩浆PGE亏损的主要原因。硫同位素特征显示有明显地壳硫的加入。根据铂族元素特征及矿相学、硫同位素特征分析,成矿母岩浆在深部岩浆房分异,为含少量硫化物的岩浆、含较多硫化物的岩浆和矿浆,分阶段脉动式上侵,在上侵过程中和进入终端岩浆房后硫化物继续熔离,是形成夏日哈木镍矿床的主导机制。