新疆哈密香山西铜镍-钛铁矿床系同源岩浆分异演化产物——矿相学、锆石U-Pb年代学及岩石地球化学证据

香山西岩体是东天山地区发现的唯一的一个铜镍-钛铁复合型含矿岩体,前人对香山西铜镍-钛铁矿床成因认识一直存在争议。本次通过矿相学研究结合电子探针分析,在香山西铜镍矿石中发现了铜镍硫化物与钛铁氧化物共生的现象,并首次测定了香山西钛铁辉长岩的SIMS锆石U-Pb年龄为278.6±1.8Ma(MSWD=1.2),与前人测得香山中岩体角闪辉长岩的锆石U-Pb年龄基本一致,证实了香山西铜镍矿与钛铁矿为共生关系,两者空间上渐变过渡。岩石地球化学研究表明,香山岩体(包括钛铁辉长岩)为同源岩浆经结晶分异作用形成的一套镁铁-超镁铁质岩体,具有拉斑玄武质岩浆分异演化趋势,并且经历了与地壳物质的混染。与中段和东段岩石相比,香山西辉长岩类具有相对高的REE、SiO₂(平均48.99%)、K₂O+Na₂O(平均3.43%)、TiO₂(平均1.26%)和明显低的Mg^#值(平均62.4),表现出分异演化程度高于中段和东段。经反演得出香山岩体原始岩浆含MgO约10%,FeO约9%,TiO₂约1.14%,与同一成矿带内其它含铜镍矿岩体原始岩浆成份相近,应为 普通的拉斑玄武质岩浆。因此,香山西钛铁矿床的形成机制可能是由普通的拉斑玄武质岩浆,经历了较高程度的分异演化导致钛铁氧化物在残余岩浆中逐步富集,岩浆在上升侵位过程中与地壳物质的混染,不仅促使了岩浆中硫化物的饱和,同时提高了岩浆体系的氧逸度,进而促使了钛铁氧化物结晶沉淀。对香山西钛铁矿床成因研究的启示意义在于,除我国攀西地区高钛的玄武质岩浆外,普通的拉斑玄武质岩浆,在有利的分异演化条件下(如初始低氧逸度、相对高度的分异演化、后期与地壳物质混染)也有可能形成大型钛铁矿床。