師 震，陳宏駿，錢壯志*，徐 剛，馮延清，段 俊，任 萌

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054； 2.中山大學(xué) 南海資源開發(fā)與保護(hù)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣東 廣州 510006； 3.中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所，陜西 西安 710061)

0 引 言

新疆東天山銅鎳成礦帶是中國(guó)重要的銅鎳礦集區(qū)[1-3]，分布有圖拉爾根、葫蘆、黃山、黃山東等多個(gè)大中型巖漿銅鎳硫化物礦床[4-6]。這些礦床主要賦存在早二疊世的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體中，表現(xiàn)出成帶分布、成群集中的特征。Tang等研究表明，東天山含銅鎳礦的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體巖漿均源自于虧損地幔，巖漿侵位過(guò)程中與地殼物質(zhì)發(fā)生了5%～15%的同化混染作用，從而導(dǎo)致巖漿中硫化物發(fā)生熔離[7-11]。近年來(lái)，在已有礦床外圍亦不斷有新的銅鎳礦床及礦化巖體發(fā)現(xiàn)，如黃山南和白鑫灘礦床以及紅石崗礦化巖體[12-14]。黃山南礦床特有的高鎳橄欖石特征研究表明東天山具有形成含高Ni品位硫化物礦床的潛力[15]。白鑫灘礦床與東天山含礦巖體特征相似，表明東天山銅鎳成礦帶西段同樣具有形成銅鎳硫化物礦床的潛力[13，16]。

紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體位于東天山造山帶東段，是近年新發(fā)現(xiàn)的含銅鎳礦化巖體。王志福等首次報(bào)道了紅石崗巖體的地質(zhì)及地球物理特征，并認(rèn)為該巖體具有一定的找礦前景[14]；王亞磊等對(duì)紅石崗北巖體進(jìn)行研究也揭示了紅石崗北巖體具有較好的成礦潛力[17]。然而，前人對(duì)紅石崗巖體的研究程度總體較低，巖體的礦物學(xué)和地球化學(xué)特征未曾報(bào)道，其形成年齡、巖體成因及硫化物熔離的原因尚不清楚，因此，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)該巖體與東天山其他成礦巖體的關(guān)系和成礦潛力。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，開展詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，采用地質(zhì)年代學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)的方法探討其成巖年齡、巖漿源區(qū)性質(zhì)、演化過(guò)程以及硫化物熔離的原因，并通過(guò)與東天山典型成礦巖體對(duì)比，分析紅石崗礦化巖體的成礦潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新疆東天山銅鎳成礦帶地處中亞造山帶南緣，其次級(jí)構(gòu)造單元空間上由北向南可分為大南湖島弧帶、康古爾—黃山剪切帶和雅滿蘇島弧帶，其中北帶和南帶的地層由兩套有序的火山沉積巖系組成，中帶是一套強(qiáng)變形的無(wú)序地層，主要為下石炭統(tǒng)干墩組和梧桐窩子組火山沉積巖系[18]。巖漿銅鎳硫化物礦床主要分布于大南湖島弧帶和康古爾—黃山剪切帶中，由東向西可分為3個(gè)礦集區(qū)，分別為鏡兒泉、黃山和海豹灘礦集區(qū)。紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體位于鏡兒泉礦集區(qū)，該礦集區(qū)主要有圖拉爾根、葫蘆和疙瘩山口銅鎳硫化物礦床；黃山礦集區(qū)主要有黃山、黃山東、黃山南和香山銅鎳硫化物礦床；白鑫灘銅鎳硫化物礦床位于海豹灘礦集區(qū)。年代學(xué)研究表明，區(qū)內(nèi)巖漿銅鎳硫化物礦床均形成于早二疊世，年齡介于(269±2)～(286±2)Ma之間[9，19-25](圖1、表1)。

底圖引自文獻(xiàn)[7]，有所修改；括號(hào)中數(shù)據(jù)表示銅鎳硫化物礦床年齡圖1 東天山主要巖漿銅鎳硫化物礦床及鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體分布Fig.1 Distribution of Main Magmatic Cu-Ni Sulfide Deposits and Mafic-ultramafic Intrusions in East Tianshan

圖件引自文獻(xiàn)[14]，有所修改圖2 紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體分布Fig.2 Distribution of Hongshigang Mafic-untramafic Intrusions

2 巖體地質(zhì)特征

紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體侵位于下石炭統(tǒng)梧桐窩子組淺粒巖、變粒巖及結(jié)晶片巖中，巖體長(zhǎng)軸方向與區(qū)域主構(gòu)造線康古爾—黃山剪切帶的方向一致(圖2)。該巖體可分為東巖體和西巖體兩部分：西巖體呈長(zhǎng)橢圓狀，東西長(zhǎng)650 m，南北寬約500 m，面積約為0.325 km2，剖面呈漏斗形，整體向南陡傾，地表出露銅鎳礦化體；東巖體呈近橢圓形，東西長(zhǎng)約600 m，南北寬約500 m，面積約為0.25 km2，剖面呈巖盆狀，巖體整體南傾，傾角約為65°，深部揭示鎳礦化體[圖3(c)、(d)]。

表1 東天山巖漿銅鎳硫化物礦床年齡Tab.1 Ages of Magmatic Cu-Ni Sulfide Deposits in East Tianshan

注：表格引自文獻(xiàn)[26]，有所修改。

Pn為鎳黃鐵礦；Ccp為黃銅礦圖3 紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體野外照片、硫化物手標(biāo)本和鏡下照片F(xiàn)ig.3 Field Photographs, Hand Specimens and Microscope Photos of Sulfide from Hongshigang Mafic-untramafic Intrusions

Ol為橄欖石；Cpx為單斜輝石；Opx為斜方輝石；Pl為斜長(zhǎng)石；Hbl為角閃石圖4 造巖礦物顯微照片F(xiàn)ig.4 Microscope Photos of Rock-forming Minerals

紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體主要由橄欖巖相、輝長(zhǎng)巖相和閃長(zhǎng)巖相組成。①橄欖巖相主要為純橄巖和輝橄巖。純橄巖呈暗綠灰色，具粒狀結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造，主要礦物為橄欖石(體積分?jǐn)?shù)約為90%)，部分顆粒較小橄欖石發(fā)生蛇紋石化。輝橄巖主要由輝石橄欖巖和二輝橄欖巖組成：輝石橄欖巖由斜方輝石(體積分?jǐn)?shù)為40%～60%)和橄欖石(40%～60%)組成，具堆晶結(jié)構(gòu)，部分輝石發(fā)育包橄結(jié)構(gòu)，單斜輝石多發(fā)生透閃石化、纖閃石化和綠泥石化；二輝橄欖巖主要由橄欖石(體積分?jǐn)?shù)為40%～60%)、單斜輝石(20%～30%)、斜方輝石(20%～30%)和少量角閃石組成，橄欖石為主要堆晶礦物[圖4(a)、(b)]，輝石、斜長(zhǎng)石、角閃石充填在橄欖石粒間，局部發(fā)育包橄結(jié)構(gòu)，角閃石多為他形，主要為普通角閃石，部分角閃石蝕變強(qiáng)烈，多發(fā)生纖閃石化或綠泥石化。②輝長(zhǎng)巖相主要分為輝長(zhǎng)巖[圖4(c)]與角閃輝長(zhǎng)巖，野外可見粗粒輝長(zhǎng)巖和細(xì)粒輝長(zhǎng)巖、角閃輝長(zhǎng)巖的分界線[圖3(a)]。輝長(zhǎng)巖呈灰白色，具塊狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為40%～60%)和輝石(40%～60%)組成：斜長(zhǎng)石自形程度不一，聚片雙晶、卡式雙晶發(fā)育，部分發(fā)生鈉黝簾石化、高嶺土化；輝石呈半自形—他形，多發(fā)生綠泥石化、綠簾石化、纖閃石化，僅保留輝石形態(tài)。角閃輝長(zhǎng)巖呈淺灰白色，具塊狀構(gòu)造，主要由輝石(體積分?jǐn)?shù)為30%～40%)、斜長(zhǎng)石(40%～50%)和角閃石(15%～20%)組成，蝕變程度較高，斜長(zhǎng)石、輝石、角閃石均發(fā)生了不同程度的蝕變。③閃長(zhǎng)巖相主要由閃長(zhǎng)巖組成，閃長(zhǎng)巖呈淺灰白色，具半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為70%～80%)、角閃石(20%～30%)和少量石英(<5%)組成[圖4(d)]，斜長(zhǎng)石具明顯環(huán)帶結(jié)構(gòu)，發(fā)育聚片雙晶及卡-鈉復(fù)合雙晶，偶見部分斜長(zhǎng)石發(fā)生綠簾石化及黏土化現(xiàn)象。西巖體深部閃長(zhǎng)巖中含黑云母，呈細(xì)小片狀。

紅石崗地表礦化體主要分布于西巖體的輝長(zhǎng)巖相中，地表見約60 m寬的孔雀石化、黃鉀鐵釩化、褐鐵礦化帶。深部鎳礦化體賦存在東巖體的輝長(zhǎng)巖相中，鉆孔勘探結(jié)果表明：1號(hào)鎳礦化體位于東巖體橄欖巖相中部，厚度為10.00～42.37 m，最高Ni品位可達(dá)0.43%，礦石呈星點(diǎn)狀、稀疏浸染狀；2號(hào)鎳礦化體賦存于東巖體超鎂鐵質(zhì)巖體下部，斜深為85 m，沿走向長(zhǎng)度為200 m，最高Ni品位可達(dá)2.68%[14]，礦石多為星點(diǎn)狀和稀疏浸染狀[圖3(c)]，主要賦存在角閃輝長(zhǎng)巖、方輝橄欖巖及二輝橄欖巖中。金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等[圖3(d)]。

3 分析方法

用于鋯石U-Pb定年的樣品取自東天山紅石崗巖體探槽中新鮮的輝長(zhǎng)巖(約50 kg，采樣位置經(jīng)緯度為(42°27′45.6″N，95°22′36.4″E))，鋯石分選工作在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所采用浮選和磁選方法完成。鋯石U-Pb定年在長(zhǎng)安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，分析儀器為美國(guó)Photon Machines公司Analyte Excite 193 nm型氣態(tài)準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)與美國(guó)Agilent(安捷倫)公司7700x型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)。鋯石U-Pb定年采用91500為外標(biāo)，鋯石微量元素分析采用NIST610為外標(biāo)，采用內(nèi)標(biāo)元素91Zr進(jìn)行定量計(jì)算，數(shù)據(jù)處理、年齡計(jì)算和繪圖使用ICPMSDataCal[27]和Isoplot 3.00[28]軟件處理。

礦物化學(xué)組分及全巖主量、微量元素分析在長(zhǎng)安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。礦物化學(xué)組分分析測(cè)試儀器為日本電子JXA-8100型電子探針，工作電壓為20 kV，電流為2.0×10-8A，束斑直徑為1 μm。全巖主量元素分析采用熔片法，測(cè)試儀器為日本島津XRF-1800型波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀，測(cè)試誤差小于3%。微量元素分析采用酸溶法，測(cè)試儀器為美國(guó)熱電公司X-7型ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，標(biāo)樣為BE-N和WS-E，分析誤差小于5%。

4 結(jié)果分析

4.1 鋯石U-Pb年齡

紅石崗巖體輝長(zhǎng)巖中鋯石顆粒大小為80～300 μm不等，陰極發(fā)光(CL)圖像顯示鋯石呈灰黑色，少數(shù)顆粒發(fā)育輕微振蕩環(huán)帶，沒有繼承核部，也沒有微裂隙(圖5)。鋯石Th含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為(33～1 217)×10-6，U含量為(90～980)×10-6(表2)，Th/U值較高，為0.25～1.62，平均為0.55，具典型的巖漿鋯石Th/U值特征[29]。鋯石諧和年齡為(280±1)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.14)[圖6(a)]，表明紅石崗巖體形成于早二疊世，與黃山東(年齡約274 Ma)、黃山南(約278 Ma)、香山(約280 Ma)等東天山銅鎳礦賦礦巖體形成時(shí)代一致。

表2 輝長(zhǎng)巖中鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope of Gabbros

注：w(·)為元素或化合物含量;n(·)/n(·)為不同元素同位素比值，n(·)為元素的物質(zhì)的量。

圖5 鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.5 CL Images of Zircons

圖6 鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布Fig.6 Concordia Diagram of Zircon U-Pb Ages and Distribution of Ages

4.2 礦物晶體化學(xué)

紅石崗巖體中橄欖石、輝石、角閃石和斜長(zhǎng)石平均組分見表3～6。紅石崗巖體橄欖石Fo牌號(hào)為82.2～87.3，屬貴橄欖石，與東天山巖帶其他含礦巖體中橄欖石Fo牌號(hào)相似，如葫蘆巖體(Fo牌號(hào)為79～86)[6]、黃山東巖體(65～85)[30]和黃山南巖體(71～87)[9]。橄欖石中Ni含量較高，介于(1 240～3 470)×10-6，與黃山南巖體相似(約3 300×10-6)(圖7)。輝石Wo-En-Fs圖解[圖8(b)]表明紅石崗含礦巖體中的輝石以透輝石、頑透輝石和古銅輝石為主。斜長(zhǎng)石An-Ab-Or圖解[圖8(a)]表明長(zhǎng)石族礦物全部為斜長(zhǎng)石類，多數(shù)屬于拉長(zhǎng)石種屬。

100∶1和30∶1表示橄欖石與硫化物共結(jié)比；黃山南、黃山東巖體數(shù)據(jù)分別引自文獻(xiàn)[9]、[12]圖7 橄欖石Fo牌號(hào)與Ni含量相關(guān)關(guān)系Fig.7 Diagram of Ni-Fo of Olivine

4.3 巖石地球化學(xué)

4.3.1 主量元素

紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體中全巖主量元素分析結(jié)果見表7。全巖主量元素扣除燒失量后重新進(jìn)行100%計(jì)算(指扣除燒失量部分，重新計(jì)算各礦物含量)。全巖主量元素與主要造巖礦物(MgO)含量相關(guān)關(guān)系見圖9。紅石崗巖體不同巖相中MgO與主要氧化物含量成良好的相關(guān)關(guān)系，橄欖巖相樣品位于橄欖石端元附近，表明巖相主要為橄欖石堆晶，輝長(zhǎng)巖樣品主要位于單斜輝石和斜長(zhǎng)石連線上。

4.3.2 稀土、微量元素

紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體的全巖微量元素分析結(jié)果見表7，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖見圖10。紅石崗巖體的全巖稀土元素配分模式為輕稀土元素富集的右傾型，部分樣品具有弱的Eu正異常，可能是巖石中Eu優(yōu)先進(jìn)入斜長(zhǎng)石晶體導(dǎo)致。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，巖體所有樣品都表現(xiàn)出明顯的Nb、Ta負(fù)異常。紅石崗巖體中不同巖相具有相似的微量元素配分模式，表明其為同源巖漿演化形成。紅石崗巖體橄欖巖相和輝長(zhǎng)巖相均表現(xiàn)出與黃山南巖體較為相似的稀土、微量元素分布。閃長(zhǎng)巖相對(duì)輝長(zhǎng)巖和橄欖巖具有更高的不相容元素含量是因?yàn)榍罢呔哂懈偷慕Y(jié)晶礦物與殘余液相的比值。

表3 橄欖石平均組分Tab.3 Average Compositions of Olivine

注：wtotal為主量元素總含量。

表4 輝石平均組分Tab.4 Average Compositions of Pyroxene

表5 角閃石平均組分Tab.5 Average Compositions of Hornblende

表6 斜長(zhǎng)石平均組分Tab.6 Average Compositions of Plagioclase

圖8 斜長(zhǎng)石An-Ab-Or圖解及輝石Wo-En-Fs圖解Fig.8 Diagrams of An-Ab-Or for Plagioclase and Wo-En-Fs for Pyroxene

圖9 全巖主量元素與MgO含量相關(guān)關(guān)系Fig.9 Relationships Between Contents of Major Elements and MgO of Whole Rock

5 討 論

5.1 母巖漿特征

東天山紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體橄欖巖相具有堆晶結(jié)構(gòu)，因此，全巖樣品組分并不能代表母巖漿組分。鎂鐵質(zhì)巖體母巖漿組分可以用巖體冷凝邊組分[32]或者同期玄武巖、輝綠巖組分代表[33]，也可以用質(zhì)量平衡估算[34]。紅石崗巖體與圍巖的接觸部位冷凝邊不發(fā)育，且尚未發(fā)現(xiàn)同時(shí)代的玄武質(zhì)巖。本文用Li等描述的質(zhì)量平衡方法[35]計(jì)算紅石崗巖體母巖漿組分。假設(shè)具堆晶結(jié)構(gòu)的橄欖巖組分等于堆晶礦物和母巖漿兩部分組分之和，當(dāng)橄欖石和母巖漿處于平衡時(shí)，橄欖石和母巖漿之間Fe-Mg分配系數(shù)為0.3[36]。據(jù)此可估算與橄欖石處于平衡時(shí)的母巖漿組分，計(jì)算得到紅石崗巖體母巖漿的MgO和FeO含量分別為12.46%和10.03%(表8)，屬于高鎂玄武質(zhì)巖漿，相似于東天山含礦巖體(如黃山和黃山東MgO含量分別為13.2%和14.6%[12]，白鑫灘巖體MgO含量為10.5%[13])。對(duì)紅石崗巖體母巖漿中加入Fo牌號(hào)為85.5～90.0的橄欖石，直到巖漿組分與Fo牌號(hào)為90的橄欖石處于平衡時(shí)，得到原生巖漿的MgO含量為14.75%，F(xiàn)eO含量為10.06%，其他原生巖漿主量元素組分見表8。

表7 全巖主量元素及微量元素分析結(jié)果Tab.7 Analysis Results of Major and Trace Elements of Whole Rock

注：wLREE為輕稀土元素總含量；wHREE為重稀土元素總含量；wREE為稀土元素總含量。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[29]；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]；黃山南巖體區(qū)域數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[9]圖10 全巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.10 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram of Whole Rock

表8 母巖漿與原生巖漿主量元素組分

5.2 硫化物熔離時(shí)間

Ni在橄欖石中為相容元素，主要通過(guò)類質(zhì)同象進(jìn)入橄欖石中，較早結(jié)晶的橄欖石富MgO和Ni，使橄欖石中的Fo牌號(hào)與Ni含量成正相關(guān)關(guān)系。如果發(fā)生硫化物熔離，大量的Ni進(jìn)入硫化物中，會(huì)使得巖漿結(jié)晶的橄欖石強(qiáng)烈虧損Ni。因此，橄欖石Fo牌號(hào)與Ni含量相關(guān)關(guān)系可以指示硫化物熔離過(guò)程與時(shí)間，本文選取紅石崗巖體橄欖巖相樣品進(jìn)行模擬來(lái)探討硫化物熔離時(shí)間。

首先采用MELTS軟件[36-37]對(duì)母巖漿結(jié)晶過(guò)程中礦物及熔體組分的變化進(jìn)行模擬，模擬過(guò)程使用的壓力為2 kbar，氧逸度為-0.65。母巖漿中初始H2O含量設(shè)定為0.5%，氧逸度和H2O含量的設(shè)定基于角閃石的含量與組分。使用上述條件進(jìn)行模擬，得到紅石崗巖體的分離結(jié)晶順序?yàn)殚蠙焓?初始結(jié)晶溫度為1 330.25 ℃)→斜方輝石(1 190.65 ℃)→斜長(zhǎng)石(1 151.29 ℃)→單斜輝石(1 145.37 ℃)。上述模擬的分離結(jié)晶順序與紅石崗巖體的觀察結(jié)果一致。隨后根據(jù)Li等提出的橄欖石(熔體中)Ni總分配系數(shù)計(jì)算公式[38]，對(duì)橄欖石結(jié)晶過(guò)程中Fo牌號(hào)與Ni含量的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行模擬，并與橄欖石實(shí)際組分進(jìn)行對(duì)比。紅石崗巖體橄欖巖樣品中絕大多數(shù)橄欖石落在正常結(jié)晶演化線的下方(圖7)，指示橄欖石結(jié)晶過(guò)程中存在硫化物熔離，并且橄欖石結(jié)晶和硫化物熔離同時(shí)進(jìn)行時(shí)，橄欖石與硫化物的共結(jié)比為30∶1～100∶1(圖7)。

5.3 硫化物飽和機(jī)制

影響巖漿中硫飽和的因素有結(jié)晶分異和(或)地殼混染,通過(guò)計(jì)算巖漿分離結(jié)晶過(guò)程中硫的飽和度可以探討硅酸鹽礦物分離結(jié)晶分異是否可以促使巖漿達(dá)到硫飽和。根據(jù)Li等提出的硫飽和公式[39]，計(jì)算得到紅石崗原始巖漿在30 kbar(約90 km深度處)壓力條件下硫飽和時(shí)S最高溶解度為1 427×10-6。原始巖漿在2 kbar壓力條件下的S最高溶解度為2 019×10-6(圖11)，原始巖漿經(jīng)過(guò)7%的橄欖石結(jié)晶分異后，母巖漿并未達(dá)到硫飽和，說(shuō)明僅靠橄欖石結(jié)晶分異并不足以使紅石崗巖漿達(dá)到硫化物飽和。

圖11 硫化物飽和時(shí)S含量(SCSS)模擬Fig.11 Variation of Sulfur Contents at Sulfide Saturation (SCSS)

隨后選取具有相似分配系數(shù)的微量元素比值判斷紅石崗巖體母巖漿侵位過(guò)程中是否曾遭受過(guò)地殼物質(zhì)混染，這些元素比值在部分熔融和巖漿分異過(guò)程中不會(huì)發(fā)生改變。模擬中原始地幔的微量元素比值選取樣品與地幔趨勢(shì)線的交點(diǎn)，東天山上地殼微量元素比值選取東天山A型花崗巖組分代替[40]。計(jì)算結(jié)果表明紅石崗巖體母巖漿侵位過(guò)程中曾混染10%～20%地殼物質(zhì)(圖12)，相似于東天山葫蘆、黃山東和黃山南等含礦巖體[6-7，21]。綜上所述，紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體原始巖漿曾遭受地殼物質(zhì)的混染作用，并促使巖漿中硫化物達(dá)到飽和。

底圖引自文獻(xiàn)[41]；年輕地殼數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[40]；CAB為大陸弧玄武巖，MORB為洋中脊玄武巖，OIB為洋島玄武巖，數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]；CAB與OIB范圍引自文獻(xiàn)[41]；黃山及黃山南巖體數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[9]和[30]；圖中百分?jǐn)?shù)表示地殼混染程度圖12 Nb/Yb-Th/Yb圖解Fig.12 Diagram of Nb/Yb-Th/Yb

5.4 成礦潛力分析

Cu與Zr具有相似的地球化學(xué)行為，在巖漿結(jié)晶的早期表現(xiàn)為不相容性，不易進(jìn)入結(jié)晶相(橄欖石、輝石、長(zhǎng)石等)；隨著結(jié)晶作用的進(jìn)行，Cu和Zr將成比例地增加，但比值保持不變。當(dāng)巖漿中硫化物發(fā)生熔離時(shí)，由于Cu具有很強(qiáng)的親硫性，Cu/Zr值會(huì)迅速降低，Cu/Zr值低于1時(shí)表明親銅元素發(fā)生了一定程度的虧損[42]，所以Cu/Zr值可以指示親銅元素的虧損(表9)。紅石崗巖體全巖Cu/Zr值中有部分小于1，表明了紅石崗巖體早期發(fā)生了親銅元素的虧損，同樣，中亞造山帶東天山黃山東和黃山南成礦巖體也具有小于1的Cu/Zr值[5，12]。

表9 全巖Cu/Zr值Tab.9 Ratios of Cu/Zr for Whole Rock

中亞造山帶內(nèi)同類型的巖漿銅鎳硫化物礦床統(tǒng)計(jì)顯示，絕大多數(shù)礦床均經(jīng)歷了不同程度的混染。Sun等通過(guò)模擬計(jì)算顯示黃山東礦床在形成過(guò)程中與新生島弧地殼發(fā)生了最高約30%的混染[5]；Mao等認(rèn)為黃山南礦床也經(jīng)歷了約20%的混染[9]。這些成果表明對(duì)于中亞造山帶內(nèi)的巖漿銅鎳硫化物礦床，地殼混染可能是促使硫化物發(fā)生熔離的主要因素。

紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體形成時(shí)代為(280±1)Ma，與東天山銅鎳成礦帶的圖拉爾根(約280 Ma)、葫蘆((282±4)Ma)、黃山((284±30)Ma)、黃山南((278±2)Ma)等銅鎳硫化物礦床的時(shí)代相同，背景相同，屬于同期幔源巖漿產(chǎn)物，推測(cè)巖體與上述礦床具有相似的源區(qū)性質(zhì)。且硫化物熔離產(chǎn)生于橄欖石結(jié)晶過(guò)程中，巖體Cu/Zr值部分小于1，表明巖漿早期發(fā)生過(guò)親銅元素的虧損。此外，王志福等發(fā)現(xiàn)紅石崗巖體深部巖相較淺部橄欖巖相具有更加富集的礦體[14]，可能與硫化物的早期熔離、重力分異作用有關(guān)。綜上所述，紅石崗含礦巖體深部具有形成銅鎳硫化物礦床的潛力。

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)東天山紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體侵入年齡為(280±1)Ma，與新疆東天山巖漿銅鎳硫化物礦床賦礦巖體的侵入峰值期一致。

(2)橄欖石Fo牌號(hào)與Ni含量相關(guān)關(guān)系模擬計(jì)算與全巖部分Cu/Zr值小于1顯示在紅石崗巖體母巖漿橄欖石結(jié)晶過(guò)程中發(fā)生了硫化物熔離和親銅元素的虧損。

(3)與東天山銅鎳礦床賦礦巖體相似，紅石崗巖體母巖漿侵位過(guò)程中曾發(fā)生10%～20%的地殼混染作用，這可能是促使母巖漿中硫化物達(dá)到飽和的主要因素。

(4)紅石崗鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體具有形成巖漿銅鎳硫化物礦床的潛力。