东天山沙泉子铜矿地质特征及找矿方向

东天山沙泉子铜矿地质特征及找矿方向 www.cagsbulletin.com www.地球学报.com 东天山四顶黑山层状岩体地质特征及成矿潜力分析 1, 2)1, 2)1, 2)1, 2)3)1)涛 , 钱壮志 , 汤中立 , 刘民武 , 萍 , 张江江 , 孙高 1)1)张瑞 , 姜超 1)西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室, 陕西西安 710054; 2)长安大学地球科学与资源学院, 陕西西安 710054; 3)西北有色地质勘查局物化探总队, 陕西西安 710068 摘 要: 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。 关键词: 成矿潜力; 镁铁质-超镁铁质层状岩体; 铜镍矿床; 四顶黑山; 东天山 中图分类号: P588.125; P618.41; P618.63 文献标志码: A doi: 10.3975/cagsb.2012.01.05 Geological Characteristics and Ore-forming Potential of Sidingheishan Stratified Mafic-ultramafic Intrusion in East Tianshan Mountains 1, 2)1, 2)1, 2)1, 2)3)SUN Tao, QIAN Zhuang-zhi, TANG Zhong-li, LIU Min-wu, GAO Ping, 1)1)1)ZHANG Jiang-jiang, ZHANG Rui, JIANG Chao 1) Key Laboratory of Western China’s Mineral Resources and Geological Engineering; Ministry of Education, Xi’an, Shaanxi 710054; 2) College of Earth Science and Land Recourses, Chang’an University, Xi’an, Shaanxi 710054; 3) Geophysical and Geochemical Exploration Corporation of Northwest Geological Exploration and Mining Bureau for Nonferrous Metals, Xi’an, Shaanxi 710068 Abstract: The Huangshan mafic-ultramafic rock belt in East Tianshan Mountains has around much interest among geologists due to the development of many mafic-ultramafic intrusions and nickel-copper magmatic sulfide deposits. Located in the eastern part of this belt, the Sidingheishan mafic-ultramafic intrusion is a stratified intrusion composed of clinopyroxene peridotite, olivine pyroxenite, olivine norite-gabbro, olivine gabbro, pyroxene amphibolite, gabbro, hornblende gabbro and diorite, its main rock-forming minerals are chrysolite, bronzite, diopside, hornblende and plagioclase, its differentiation is fairly perfect, and its alteration is well developed. A study of the mineral microstructure characteristics and the calculation show that in Sidingheishan intrusion, olivine was the first crystallized mineral, followed by bronzite and diopside, whose crystallization temperatures were about 1100? and 900,1100?, respectively, and the two minerals in the rock can coexist. The peridotite facies, norite facies, and the chrysolite + bronzite mineral assemblage show that the Sidingheishan 本文由国家自然科学基金重点项目(编号: 40534020)、中国地质调查局地质大调查项目(编号: 1212010010221)、中央高校基本科研业 务费专项资金(编号: CHD2011TD007)和西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室开放基(编金号: CHD2011SY014)联合资助。 收稿日期: 2011-10-21; 改回日期: 2011-11-08。责任编辑: 魏乐军。 第一作者简介: 孙涛, 男, 1983 年生。讲师, 近年来主要研究与镁铁质-超镁铁质岩体有关的岩浆铜镍硫化物矿床。通讯地: 7址10054, 陕西省西安市雁塔路 126 号长安大学资源学院。E-mail: zyst2011@chd.edu.cn。 intrusion has favorable conditions for the formation of copper-nickel (platinum) deposits. Key words: ore-forming potential; mafic-ultramafic stratifield intrusion; Ni-Cu sulfide deposit; Sidingheishan; East Tianshan Mountains 东天山黄山镁铁质-超镁铁质岩带(觉罗塔格构造 橄榄石中 Ni 的含量对硫化物熔离作用进行了判别, 并 探讨岩体的成矿潜力。岩浆带)位于天山-兴安造山系北天山造山带东段, 康 古尔-秋格明塔什韧性剪切带附近。该岩带各岩体大致 1 岩体地质概况 沿康古尔塔格与苦水两条深大断裂带呈近东西向展布, 四顶黑山 镁 铁 质 - 超镁铁 质层状杂 岩 体规模较 西起库姆塔格沙垄, 东至四顶黑山, 长约 270 km, 宽 2大 , 直接 围岩为 花岗岩 , 共同侵 位于元古 代深变质 20~35 km, 面积 5600 km。分布有土墩、二红洼、香 岩中; 岩体可分为南、北两个岩体, 北岩体通常称为 山、黄山南、黄山、黄山东、葫芦、串珠、马蹄、图 四顶 黑山 , 南岩 体通常称为 小四顶黑山 , 两岩 体走 拉尔根、咸水泉、四顶黑山等数十个镁铁质-超镁铁质 向大致相同, 呈北东向展布, 岩体东西长 28 km, 南 岩体(王润民等, 1987; 秦克章等, 2002, 2007; 钱壮志 2北宽 0.2,2 km, 面积>35 km(徐兴旺等, 2006; 柴 凤 等, 2009; 唐冬梅等, 2009; 孙涛等, 2010; 邓宇峰等, 梅等, 2006; 史文全等, 2008; 代文军, 2010; 李奇 祥2011; 图 1)。四顶黑山镁铁质-超镁铁质岩体位于东天 等, 2010)(图 2)。岩体主要岩性为单辉橄榄岩、橄 榄山黄山岩带的最东端, 具有层状岩体特征。徐兴旺等 辉石岩、橄榄苏长辉长岩、橄榄辉长岩、辉石角 闪 (2006)认为岩体分为层状岩体与杂岩体, 并取得层状 3940岩、辉长岩、角闪辉长岩、闪长岩。超镁铁岩相 在岩体的 Ar/Ar 年龄为 (545 ? 5) Ma; 史文全等 地形上表现为高山陡峻的、抗风化能力强的层状 地(2008)、代文军(2010)认为岩体主要由层状岩体组成; 貌(图 3a), 岩性层厚从几十厘米到几米和几十米, 李奇祥等(2010)测得岩体中辉长岩的锆石 U-Pb 年龄为 倾向大致呈南南西, 不同成分的岩性层在垂向上变 (351.5?1.9) Ma。本文通过对岩体岩石学、矿物学特 化不同。征的详细研究, 对矿物的结晶温度进行了估算, 利用 图 1 四顶黑山岩体地理位置图(据秦克章等, 2007 修改) Fig. 1 Location of the Sidingheishan mafic-ultramafic intrusion(modified from QIN Ke-zhang et al., 2007) Q-第四纪; C-石炭纪变质火山岩、火山沉积岩; D-泥盆纪火山岩; An?-前寒武纪变质岩; Q-Quaternary; C-Carboniferous metamorphosed volcano-sedimentary rocks; D-Devonian volcanic rocks; An?-Pre-Camberian metamorphic basement 40 地 球 学 报 第三十三卷 图 2 四顶黑山岩体地质简图(据代文军, 2010 略修改) Fig. 2 Simplified geological map of Sidingheishan mafic-ultramafic intrusion(modified from DAI Wen-jun et al., 2010) 图 3 四顶黑山岩体野外照片 Fig. 3 Field photos of Sidingheishan mafic-ultramafic intrusion a-橄榄辉石岩呈突起的正地形; b-橄榄辉石岩与辉长岩互层 a-Olivine pyroxenite assuming protruding positive terrain; b-Olivine pyroxenite interbedded with gabbro 辉石之间矿物已完全被绿泥石化(图 4a), 无法辨认 2 岩石学 出原生矿物。 本次野外 调 研中对北 岩 体进行了 剖 面测量, 其 橄榄辉石岩 : 岩石呈灰黑色 , 具包橄结构 , 块 主要的岩性次序从南往北为: 蚀变橄榄辉石岩、细 状构造。橄榄石呈半自形-自形粒状, 晶体粒径较大, 粒辉长岩、蚀变中粒辉长岩、蚀变单辉橄榄岩、橄 沿着裂纹常 发生蛇纹石 化 (4b), 边缘因析出粉尘 状榄辉石岩、橄榄苏长辉长岩、橄榄辉石岩、蚀变中 铁质, 显黑色; 辉 石多 为半自形-它形, 内部多包含 细粒辉长岩、橄榄辉石岩、蚀变中粒辉长岩、细粒 橄榄石(图 4c), 边部常发生阳起石化、角闪石化; 橄 辉长岩。超镁铁岩多呈层状, 岩性层厚从几十厘米 榄石与辉石之间发生绿帘石化、黝帘石化, 原生矿 到几米和几 十米 , 各层 之间大都呈 渐变过渡关 系 ; 物无法辨认。 超镁 铁岩 (橄榄辉 石岩 )常与镁 铁质岩石 (辉长 岩 )呈 橄榄(苏长)辉长岩: 岩石呈灰色、暗灰绿色, 具 韵律互层(图 3b)。 包橄结构、希勒结构, 块状构造。橄榄石呈半自形- 单辉橄榄岩 : 岩石呈灰黑色 , 具包橄结构 , 块 自形 粒状 , 沿着 裂隙析出尘 埃状的铁质 , 大颗 粒橄 状构造。橄榄石呈半自形-自形粒状, 颗粒边部有绿 榄石包裹边缘被圆化的斜长石颗粒, 小颗粒橄榄石 泥石蚀 变 , 内部极 少见 蚀变 ; 辉 石 呈半自 形 - 它形 ,则包裹在长石、辉石的大颗粒中; 辉石以单斜辉石 均为 单斜 辉 石 , 局部 蚀变 成片 状透闪 石 ; 橄榄石 与 为主, 少量斜方辉石(图 4d), 辉石、角闪石以及斜长 图 4 四顶黑山岩体基性-超基性岩石的显微结构 Fig. 4 Texture characteristics of basic-ultrabasic rocks in Sidingheishan intrusion a-单辉橄榄岩中橄榄石颗粒, 颗粒间隙完全被绿泥石交代; b-橄榄辉石岩中橄榄石内部裂隙有蛇纹石化蚀; 变c-橄榄辉石岩中辉石包围 橄榄石; d-橄榄苏长辉长岩中斜方辉石, 斜方辉石充填在斜长石、橄榄石之;间 e-磁黄铁矿与镍黄铁矿呈固溶体分离结构, 镍黄铁矿自 形; f-黄铜矿呈条带状交代磁黄铁矿, 接触界线平直; Ol-橄榄石; Srp-蛇纹石; Opx-斜方辉石; Cpx-单斜辉石; Pl-斜长石; Amp-角闪石; Chl-绿泥石; Pn-镍黄铁矿; Po-磁黄铁矿; Cpy-黄铜矿 a-Olivine in clinopyroxene peridotite, with the grain interspaces completely replaced by chlorite; b-Serpentinization in the interior fissures of olivine pyroxenite; c-Olivine surrounded by pyroxenite in olivine pyroxenite; d-Orthopyroxene filling in plagioclase, olivine grains in olivine norite-gabbro; e-Euhedral pentlandite and pyrrhotite forming solid solution separation structure; f-Chalcopyrite replacing pyrrhotite, the contact line being straight; Ol-Olivine; Srp-Serpentine; Opx-Orthopyroxene; Cpx-Clinopyroxene; Pl-Plagioclase; Amp-Amphibolite; Chl-Chlorite; Pn-Pentlandite; Po-Pyrrhotite; Cpy-Chalcopyrit e 石充填在橄榄石晶体颗粒之间, 辉石常发育有角闪 半自形粒状, 局部蚀变为阳起石、绿泥石; 辉石均为 它形粒状, 部分被角闪石交代仅剩残余。石的 反应边 , 沿解理析出铁质 , 构成希勒 结构 ; 斜 长石呈半自形-它形, 柱状、板条状, 发育聚片双晶、 角闪辉长岩: 岩石呈灰色、浅灰色, 辉长结构、 卡纳复合双晶, 局部发生粘土化。辉绿辉长结构。角闪石晶形不完整, 普遍发生阳起 辉石角闪岩: 岩石呈灰绿色、暗灰绿色, 全晶质 石化 , 使角 闪石多色性 减弱 , 局部 角闪石退变 质为 自形-半自形粒状结构, 块状构造。角闪石多为自形- 透闪石; 斜长石为半自形-它形, 柱状、板条状, 发 42 地 球 学 报 第三十三卷 育聚片 双晶 和卡纳 复合 双晶 , 以黝 帘石蚀 变为 主 , 中五粒晶形完整的橄榄石从边部?核部?边部进行 内部呈斑状、点状蚀变; 岩石整体普遍发生阳起石 了成份分析, 总体上橄榄石边部 Fo 值较低, 核部 Fo化、绿泥石化以及黝帘石化。 值较高, 核部之间成份变化不明显(图 6)。 岩体的斜 闪长岩: 岩石呈浅灰色、灰白色, 柱粒状结构,方辉石和单斜辉石的电子探针分析结 块状构造。角闪石为半自形-它形, 普遍发生阳起石 果见表 1。其中, 斜方辉石的 En 为 75.6,76.1, 平 化 , 导致多色性 变弱 , 局部 蚀变为透闪 石 ; 斜长 石 均为 75.9; Fs 为 21.9,22.6, 平均为 22.3; Wo 为 为它形-不规则形态, 完全蚀变为蒙脱石、高岭石和 1.5,2.0, 平均为 1.8, 均为古铜辉石(图 7a)。它们的 AlO含量较低, 介于 1.69,,1.80,之间, 较地幔 23 绢云母, 仅保留长石的结构特征。 橄榄岩 中斜 方辉石 AlO的含 量 (2.1 ,, 5.0 , )低 23 3 矿物学 (Dick et al., 1996)。单斜辉石的 En 为 41.5,43.5, 平 四顶黑山层 状杂岩体中 主要造岩矿 物为橄榄 均为 42.7; Fs 为 8.5, 13.1, 平均为 10.6; Wo 为石、辉石、角闪石和斜长石。 42.0,48.8, 平均为 46.8, 均属 Ca-Mg-Fe 辉石族, 橄榄石电子探针分析结果见表 1。橄榄石成分 在 Wo-En-Fs 图中, 主要位于透辉石区(图 7a)。在单 变化不大, Fo 值〔Fo=100×Mg/(Mg+Fe)〕介于 74.1, 斜辉石的 SiO-AlO图解中(图 7b), 大部分单斜辉 223 80.1 之间, 都为贵橄榄石。在图 5a 中, 橄榄石中 Ca 石位于亚碱性岩区, 少量数据位于碱性系列。的含量随着 MgO 含量的降低略有升高的趋势, 这可 岩体中角闪石大多发生透闪石化、阳起石化等 能与岩浆演化过程中橄榄石的结晶使岩浆中 Ca 含 蚀变。电子探针分析结果见表 1。角闪石中 TiO含 2 量相对升高有关; FeO 含量随着 MgO 含量的降低而量较低, 介于 0.12,,0.96%之间。大部分岩浆岩中 升高, 两者具有明显的负相关关系(图 5b)。对岩体 的钙质角闪石的化学成分与岩浆来源之间有密切的 图 5 橄榄石中 MgO-CaO(a)和 MgO-FeO(b)变化关系 Fig. 5 Diagram of MgO versus CaO(a) and MgO versus FeO(b) in olivine 图 6 四顶黑山岩体中橄榄石边部与核部 Fo 值变化关系 Fig. 6 Variations of Fo values at the edge and the core of olivine in Sidingheishan intrusion 表 1 四顶黑山岩体橄榄石、辉石、角闪石以及斜长石的电子探针分析数据(单位: %) Table 1 The crystal chemical data of olivines, pyroxenes, amphibole and plagioclases(unit: %) FeO MnO MgO CaO NiO Total 编号 矿物 个数 组成 SiOTiOAlONaO CrO 2223223 sd2 贵橄榄石 59 38.85 0.02 0.04 19.95 0.38 40.98 0.00 0.05 0.04 0.10 100.40 FoFa 7921 贵橄榄石 贵sd13 18 38.58 0.02 0.02 21.58 0.35 39.80 0.01 0.01 0.01 0.07 100.45 FoFa 7723 橄榄石 贵橄sd14 15 38.83 0.02 0.03 20.46 0.35 40.58 0.00 0.03 0.03 0.08 100.42 FoFa7822 榄石 古铜辉11 38.31 0.02 0.03 23.42 0.41 38.37 0.00 0.04 0.03 0.08 100.71 FoFa xhs2 7525 石 透辉石 xhs2 3 54.28 0.03 1.74 14.61 0.41 27.59 0.89 0.01 0.06 0.03 99.62 EnFsWo 76222 透辉石 透辉sd13 6 50.70 0.21 3.28 6.81 0.19 14.74 22.39 0.28 0.32 0.04 98.94 EnFsWo431146 石 普通角闪6 50.41 0.19 3.69 6.29 0.19 14.68 22.73 0.28 0.41 0.02 98.88 EnFsWo sd14 431047 石 普通角闪xhs2 2 50.86 0.24 3.36 6.48 0.23 14.74 22.66 0.47 0.33 0.05 99.41 EnFsWo431047 石 普通角闪sd2 Si/(Si+Fe+Al)=0.668 4 42.72 0.71 12.21 8.19 0.17 15.88 11.74 2.75 0.83 0.05 95.48 石 普通角闪xhs6 1 41.07 0.14 15.69 16.13 0.18 9.40 11.55 2.10 0.03 0.04 96.47 Si/(Si+Fe+Al)=0.563 石 钙长石 sd14 1 42.88 0.76 11.86 9.27 0.09 15.10 12.16 2.15 0.61 0.04 95.32 Si/(Si+Fe+Al)=0.664 倍长石 倍长xhs2 3 44.63 0.40 11.59 8.69 0.14 15.94 12.35 2.25 0.16 0.05 96.31 Si/(Si+Fe+Al)=0.681 石 倍长石 sd13 19 45.26 0.02 33.71 0.40 0.03 0.04 18.24 1.35 0.09 0.04 99.17 AnAb 919 拉长石sd13 8 45.82 0.02 33.39 0.39 0.02 0.03 17.84 1.64 0.15 0.03 99.30 AnAb8911 xhs2 2 46.71 0.00 33.39 0.34 0.02 0.02 17.95 1.74 0.03 0.01 100.20 AnAb8911 xhs6 4 50.00 0.03 31.47 0.11 0.01 0.01 14.74 3.20 0.03 0.00 99.59 AnAb 7228 7 52.40 0.01 29.39 0.15 0.01 0.02 12.37 4.83 0.02 0.04 99.24 xhs6 AnAb5941 -8 注: 本数据在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室采JX用I- 8100 型电子探针分析, 电流 1.0×10A, 电压 15 kV。 44 地 球 学 报 第三十三卷 图 7 辉石的 Wo-En-Fs 图解(a)和单斜辉石 AlO-SiO图解(b)(据 Morimoto, 1988) 232 Fig. 7 Wo-En-Fs diagram of pyroxene(a) and AlOversus SiOdiagram(b) of clinopyroxene (after Morimoto, 1988) 23 2 关系(马润则等, 1997)。随着温度和压力的增高, 钙 出的上限。由表 2 可以看出, 橄榄石的结晶温度较 质角闪石 的 Si 含量 有规律地 降 低 , 角闪石 的高, 而且变化范围很小, 约 1419?(表 2)。 Si/(Si+Ti+A1)值, 在壳源区和幔源区之间出现间断,4.2 橄榄石与古铜辉石的平衡结晶温度 壳源角闪石 Si/(Si+Ti+A1)值不低于 0.775, 而幔源角 随着橄榄 石 的结晶 , 岩浆 温 度 慢慢下 降 , 当温 度降至橄榄石与古铜辉石的平衡结晶温度时, 古铜 闪石则不大于 0.765(姜常义等, 1984)。四顶黑山岩体 辉石就开始结晶, 利用哈克利-瑞特提出的“Ni 在橄 中角闪石大部分 AlO,10,, Si/(Si+Ti+A1),0.765, 23 榄石和古铜辉石中分配的地质温度计”来计算这时 均属于幔源角闪石。 岩体中斜长石电子探针分析结 的温度。温度计算公式为 : lnKd=-16.8/1.987T× 果见表 1。由表 1 -310+7.65, 其中 Kd 为 Ni 在橄榄石和古铜辉石的分 可知, 斜长石成分变化较大, 主要为钙长石、倍长石 配系数。计算结果(表 3)得出橄榄石与古铜辉石两相 和拉长石组成。岩体中斜长石牌号都较高, 且在层 平衡的温度 范围是 1175, 927?, 该温度基本可 以 状岩体中有大量钙长石的存在, 表明岩体的原生岩 浆基性程度较高(张树明等, 2004)。 代表橄榄石结晶的下限温度, 同时也说明古铜辉石 开始结晶的温度为 1100?左右。4 矿物形成温度 4.3 单斜辉石的结晶温度 4.1 橄榄石结晶温度 邓晋 福等 (1987)通 过数理统计 得出的辉石 形成 组成四顶 黑 山岩体的 各 个岩相特 征 表明,分异 温度的回归方程, 为 T(?)=2258.55-27.217(Ca/(Ca+ 演化最早期形成单辉橄榄岩、橄榄辉石岩, 该岩相 Mg+Fe))×100%, 计算本区单斜辉石的结晶温度如 发育包橄结构, 即橄榄石被包嵌在辉石等矿物的晶 表 4, 单斜辉石的结晶温度为 901.54,1116.37?。 体中, 说明橄榄石是岩浆中结晶最早的矿物。部分 由表 2 和表 3 可以看出, 单斜辉石结晶温度普 橄榄石与古铜辉石之间互相穿插生长, 说明古铜辉遍低于斜方辉石的结晶温度, 说明岩浆中斜方辉石 石与橄榄石经历过一段时间的结晶平衡, 所以橄榄 结晶早于单斜辉石; 不管是斜方辉石还是单斜辉石, 石的结晶温度即是岩浆温度的下限又是固相开始晶 它们的结晶温度范围都较大(表 2、表 3)说明在更多 表 2 橄榄石的结晶温度 Table 2 Crystallization temperature of olivine 开始结晶温度/? 序号 样品编号 XXXX MgFeFoFa 1 sd2 0.7845 0.2155 0.7871 0.2129 1419.58 sd13 2 0.7666 0.2334 0.7690 0.2310 1419.85 3 sd14 0.7798 0.2202 0.7821 0.2179 1419.82 4 0.7444 0.2556 0.7472 0.2528 1419.67 xhs 2 4注: 橄榄石结晶温度计算公式据夏林圻(1981): T=(11.253-ln(X/X)/(X/X))×10/66.388。 FoFaMgFe 表 3 古铜辉石结晶温度 Table 3 Crystallization temperature of bronzite 结晶温度/? 序号 样品编号 橄榄石中 Ni 含量/% 古铜辉石中 Ni 含量/% 1 xhs 2-5 0.122 0.027 1104.874 2 xhs 2-6 0.202 0.043 1113.103 xhs 2-11 3 0.130 0.044 1013.256 温度条件下辉石均可以结晶; 并且单斜辉石与斜方 中(图 8)可以看出, 大部分样品落入在发生硫化物熔 辉石结晶温度相近, 所以在四顶黑山岩体中常可以 离的区域, 表明四顶黑山岩体曾发生过硫化物的熔 见到两种辉石共存的矿物组合, 这与实际在岩石薄 离 ; 一部分 样品落在了 橄榄石正常 结晶线的上 方 , 这可能是在橄榄石结晶后, 与硫化物熔体接触的橄 片中(橄榄苏长辉长岩)见到的两种辉石共生相一致。 榄石跟硫化物熔体发生 Fe-Ni 物质交换反应的结果 5 橄榄石中 Ni 含量及岩体成矿潜力分析 (屈文俊等, 2005; 李士彬等, 2008)。 橄榄石是用于探讨岩浆演化、判断硫化物熔离 新疆东天 山 黄山岩带 分 布有众多 镁 铁 质 - 超镁 事件的敏感指标: 可利用定量模拟计算来分析橄榄 铁质岩体, 如土墩、二红洼、黄山、黄山东、黄山 石中 Ni 的含量受结晶分异作用的影响和受到硫化 南、香山、葫芦、图拉尔根、串珠、马蹄等(王润民 物熔离作用的影响。Ni 既有亲石性又有亲硫性, 可 等, 1987; 秦克章等, 2002, 2007; 钱壮志等, 2009; 以作为 Mg 的类质同像混入物进入含镁较高的橄榄唐冬梅等, 2009; 孙涛等, 2010), 这些岩体规模较小, 石晶格中; 同时 Ni 在 橄榄石与熔体间的分配系数均属于小岩体范畴, 岩体大都为多期次侵入的复式 D在 4,9 之间(约为 7)(Li et al., 2003), 远远小于它 Ni 杂岩体 ; 四 顶黑山岩体位于该岩带的最东端 , 岩体 在 硫 化 物 熔 体 与 硅 酸 盐 岩 浆 间 的 分 配 系 数 具有层状特征, 为层状岩体, 且规模较大。前人对四 (300~1000)(Arth, 1976; Barnes et al., 1999)。随着橄 顶黑山岩体的研究认为, 四顶黑山岩体基性程度较 榄石的结晶分异, 橄榄石中 Ni 的含量将随着橄榄石 低 , 橄榄岩相不发育 ; 本次工作在四顶黑山岩体中 的镁铁成分发生有规律的变化, 并严格受硫化物熔 发现了橄榄石、古铜辉石以及镍黄铁矿、黄铜矿、 离的控制。如果岩浆发生过硫化物的熔离, 橄榄石 磁黄铁矿等形成铜镍硫化物矿床十分有利的矿物相,中 Ni 的含量将发生亏损。在橄榄石与硫化物发生交 辨别出了橄榄苏长辉长岩, 说明具有形成铜镍矿床 换反应的情况下, 利用橄榄石中 Ni 的含量也可以估 的条件 , 并 在局部地段 已有成矿的 显示 , 需要 进一 算硫化物中 Ni 的含量。 所以, 可以根据橄榄石 中 步寻找成矿富集的有利地段。另外, 对比国外层状Ni 的变化反映岩浆中硫化物的行为。 四顶黑山岩体岩体中的 PGE 矿化(如 Busheveld; Barnes, 1987; 中橄榄石 Ni 含量与 Fo 的关系图 Naldrett et al., 1989), 四顶黑山岩体有可能在特定层 表 4 单斜辉石的结晶温度 Table 4 Crystallization temperature of clinopyroxene 序号 样品 矿物 结晶温度 Ca/(Ca+Mg+Fe)/% 1 sd13-14 单斜辉石 44.76 1040.32 单斜辉石 2 sd13-29 49.86 901.54 单斜辉石 3 sd13-30 45.82 1011.34 单斜辉石 4 sd13-33 48.14 948.41 单斜辉石 sd13-50 5 47.33 970.31 单斜辉石 6 sd13-51 41.97 1116.37 单斜辉石 7 47.74 959.17 sd14-14 单斜辉石 8 sd14-15 48.83 929.48 单斜辉石 9 sd14-16 46.42 995.18 单斜辉石 10 48.03 951.43 sd14-17 单斜辉石 11 sd14-18 46.04 1005.48 单斜辉石 12 sd14-19 45.99 1006.81 13 单斜辉石 46.92 981.40 xhs2-12 14 46.85 983.30 单斜辉石 xhs2-18 46 地 球 学 报 第三十三卷 致谢: 在野外工作中得到了新疆维吾尔自治区有色 地质勘查局 704 大队的三金柱总工程师、康峰工程 师和郭海斌工程师大力支持与帮助以及中国科学院 地质与地球物理研究所秦克章研究员与唐冬梅博士 后的亲言指导, 使我获益匪浅; 在室内研究中得到 了实验室白开寅老师、何克老师的帮助; 感谢匿名 审稿人的细心审稿并提出宝贵的修改意见; 在此一 并致谢， 参考文献: 柴凤梅, 张招崇, 毛景文, 董连慧, 叶会寿, 吴华, 莫新华. 2006. 新疆哈密白石泉含铜镍镁铁-超镁铁质岩体铂族元素特征[J]. 地球学报, 27(2): 123-128. 图 8 四顶黑山岩体与东天山其他岩体橄榄石中 Ni 含量 代文军. 2010. 甘肃北山四顶黑山镁铁、超镁铁质岩地球化学特 与 Fo 相关图 (据孙赫, 2009 修改; 东天山其他岩体数据据孙赫, 2009;征及其地质意义[J]. 甘肃地质, 19(2): 8-17. 夏明哲, 2009; 傅飘儿等, 2009)邓晋福 , 路凤香 , 鄂莫岚 . 1987. 汉诺坝玄武岩岩 浆起源及上升 Fig. 8 Ni content versus Fo values of olivine from 的 p-t 路线[J]. 地质论评, 33(4): 317-324. 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(2)岩体中主要的造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉地质论评, 55(6): 873-884. 石、透辉石、普通角闪石和斜长石, 斜长石主要为 秦克章 , 丁奎首 , 许英霞 , 孙赫 , 徐兴旺 , 唐冬梅 , 毛骞 . 2007. 钙长石、倍长石和拉长石。 东天 山图拉尔根、白 石泉铜镍钴矿床 钴、镍赋存状态 及原 (3)橄榄石的结晶温度大约为 1419?; 古铜辉石岩含矿性研究[J]. 矿床地质, 26(1): 1-14. 结晶温度一般在 1100?左右; 而单斜辉石的结晶温 秦克章 , 方同 辉 , 王书来 , 朱宝 清 , 冯益民 , 于海峰 , 修群业 . 度范围较大, 一般在 900~1100?之间。 2002. 东天山板 块构造分区 、演 化与成矿地 质背 景研究 [J]. (4)橄榄石 Ni 含量与 Fo 的关系图表明岩体经历 新疆地质, 20(4): 302-308. 过硫化物的熔离作用; 根据岩体的岩石和矿物的组 屈文俊, 杜安道. 2005. 铜镍硫化物的 Re-Os 同位素定年方法及 合特征 , 判 断四顶黑 山 岩体具有 形 成铜镍 (铂 )矿床 应用实例[J]. 地球学报, 26(z1): 140-142. 的有利条件。 史文全, 代文军. 2008. 四顶黑山镁铁质-超镁铁质岩 Sm-Nd 等 时 线年龄及其意义[J]. 甘肃地质, 17(1): 13-16. 孙赫 . 2009. 东 天山镁 铁 -超 镁 铁岩铜 镍硫 化物 矿床通 道式 成矿 logical Review, 33(4): 317-324(in Chinese with English ab- 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 与岩体含矿性评价研究 [D]. 北京 : 中国科学院地质与 stract). 地球物理研究所. DENG Yu-feng, SONG Xie-yan, JIE Wei, CHENG Song-lin, LI Jun. 孙涛, 钱壮志, 汤中立, 姜常义, 何克, 孙亚莉, 王建中, 夏明哲. 2011. 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