李大海　劉超　王成　唐毅

摘? 要：云海銅鎳礦位于覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶西段，成礦巖體為多期次侵入的雜巖體，巖體分異演化充分，鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖石均有發(fā)育，主要巖石類(lèi)型為角閃輝石巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖。主量元素化學(xué)組成表明，該雜巖體屬拉斑玄武巖系列，巖石具同源演化特征，顯示高鐵、高鎂、低鈦、低鋁特征，富集大離子親石元素Rb，Ba，虧損Nb，Ta，輕稀土富集。巖漿源區(qū)有部分熔融而交代的巖石圈地幔，巖漿在上升過(guò)程中受到地殼物質(zhì)混染，發(fā)生橄欖石、斜方輝石、斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。巖體形成于早二疊世，為構(gòu)造活動(dòng)和地幔柱雙重作用下的產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞：云海;鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體;巖漿源區(qū);地球化學(xué)

東天山覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶是新疆重要的銅鎳礦帶，該帶東段已發(fā)現(xiàn)土墩、黃山、圖拉爾根等銅鎳礦床及一批銅鎳礦（化）點(diǎn)。西段近年來(lái)發(fā)現(xiàn)白鑫灘、路北銅鎳礦，進(jìn)一步提升了該帶銅鎳礦成礦潛力。通過(guò)研究顯示，覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)的銅鎳礦成礦巖體，區(qū)域分布總體受康古爾斷裂及次級(jí)斷裂控制，巖體規(guī)模不等，平面上多呈長(zhǎng)條狀、橢圓狀，剖面上呈巖柱狀、漏斗狀，巖體大多數(shù)形成于290～260 Ma。2016年，新發(fā)現(xiàn)的云海銅鎳礦與帶內(nèi)其它銅鎳礦床具有相似的地質(zhì)特征，且尚未開(kāi)展礦床研究，本文通過(guò)巖石學(xué)、巖相學(xué)、礦物學(xué)、巖石地球化學(xué)研究，初步探討了礦床成因及成礦過(guò)程。

1? 區(qū)域地質(zhì)背景

覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶北界為吐哈盆地南緣斷裂，南界為阿其克庫(kù)都克斷裂，包括小熱泉子裂谷、康古爾韌性剪切帶和雅滿蘇裂谷3個(gè)構(gòu)造單元，帶內(nèi)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體主要沿康古爾斷裂兩側(cè)分布，東天山與銅鎳礦有關(guān)的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體在沙壟以東主要分布在康古爾韌性剪切帶內(nèi)，以西主要分布在康古爾斷裂北側(cè)（圖1）。帶內(nèi)出露地層主要為石炭—泥盆紀(jì)火山巖，二疊紀(jì)地層分散分布，出露面積較小，志留系為火山碎屑濁積巖建造，奧陶系為一套安山巖-玄武巖-英安巖建造。覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)沿康古爾斷裂發(fā)育有大量鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，自東向西分布有圖拉爾根、黃山、土墩、白鑫灘、白梁山、路北等巖體，這些巖體與銅鎳成礦關(guān)系密切，已發(fā)現(xiàn)有圖拉爾根、黃山等大型銅鎳礦，白鑫灘、路北、云海等多個(gè)中小型銅鎳礦床。針對(duì)帶內(nèi)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，開(kāi)展了巖體巖相學(xué)、年代學(xué)、巖石地球化學(xué)、同位素、成礦作用等研究工作，形成了大量的科研資料，但在一些關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題上仍然存在爭(zhēng)議。筆者利用在云海銅鎳礦勘查過(guò)程中形成的資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，從巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)特征探討研究源區(qū)，巖漿演化及構(gòu)造背景。

2? 巖體地質(zhì)及巖石學(xué)特征

2.1? 巖體地質(zhì)特征

云海銅鎳礦床南距路北銅鎳礦床約1 km，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，為多期次侵入的雜巖體，巖體侵入下石炭統(tǒng)小熱泉子組（圖2），圍巖為凝灰?guī)r、角礫晶屑凝灰?guī)r、安山巖，角巖化強(qiáng)烈。巖體分異演化充分，鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖均有發(fā)育，主要由閃長(zhǎng)巖、角閃輝長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖、角閃輝石巖組成。云海巖體地表呈NWW向展布，地表呈蝌蚪狀，東西長(zhǎng)約1.6 km，南北寬0.4～0.7 km，出露面積約0.86 km2，超鎂鐵質(zhì)巖分布在巖體西北部，地表呈珠滴狀，深部呈囊袋狀。巖體共圈定鎳礦體12條，其中Ni11～Ni15礦體賦存于超鎂鐵質(zhì)巖中，Ni資源量1.88×104? t，平均品位0.46%，銅資源量1.69×104? ?t，Cu平均品位0.42%。Ni11為主礦體，據(jù)階段性勘查成果顯示，該礦體為半隱伏礦體，東部出露地表，向西隱伏，厚度沿傾向逐漸變小，品位降低。礦體形態(tài)呈透鏡狀、似層狀，特富礦體在鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖底部呈脈狀產(chǎn)出。

礦石類(lèi)型主要有斑雜狀、稀疏浸染狀、海綿隕鐵狀、準(zhǔn)塊狀礦石。在橄欖蘇長(zhǎng)巖-角閃輝長(zhǎng)巖相中表現(xiàn)為斑雜狀礦石→稀疏浸染狀礦石→海綿隕鐵狀礦石漸變過(guò)渡，在該巖相底部與圍巖接觸帶內(nèi)發(fā)育準(zhǔn)塊狀礦石。閃長(zhǎng)巖-輝長(zhǎng)巖相中為碎斑狀礦石、斑雜狀礦石，在巖相底部發(fā)育貫入式富礦體。金屬硫化物為黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦等;脈石礦物為橄欖石、輝石、角閃石、斜長(zhǎng)石、黑云母;次生蝕變礦物為纖閃石、滑石、綠泥石、蛇紋石、絹石、葡萄石等。

2.2? 巖石學(xué)特征

巖體為多期次侵入的復(fù)式雜巖體，主要由閃長(zhǎng)巖、角閃輝長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖、角閃輝石巖組成。據(jù)巖體巖石組合、接觸關(guān)系等劃分出2個(gè)階段4個(gè)巖相，分別為第一階段閃長(zhǎng)巖相、輝長(zhǎng)巖相;第二階段橄欖蘇長(zhǎng)巖相、角閃輝石巖相。與帶內(nèi)復(fù)式雜巖體相同，巖漿侵入呈脈動(dòng)性，礦化主要受其中一期巖漿侵入控制，在不同成分巖相接觸部位，由于溫度和物理化學(xué)條件變化的影響促進(jìn)了礦化發(fā)育[1]。云海巖體礦化與第二階段的巖漿關(guān)系密切，礦體產(chǎn)于鎂鐵巖相及其接觸帶上。與成礦關(guān)系密切的巖石巖相學(xué)的特征如下：

橄欖蘇長(zhǎng)巖? ?灰綠-灰黑色，變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由橄欖石、紫蘇輝石、角閃石、斜長(zhǎng)石組成。橄欖石含量約30%，半自形-他形，多呈錐柱狀，粒徑0.25～1.25 mm，裂理發(fā)育。斜方輝石含量29%，呈半自形粒狀、柱狀，粒徑0.42～2 mm，多具平行消光，有輕度纖閃石化;角閃石含量20%，呈他形粒狀、不規(guī)則狀，已蝕變?yōu)槔w閃石、絹云母，分布于輝石、橄欖石之間;斜長(zhǎng)石含量30%，呈不規(guī)則狀分布于橄欖石、輝石之間，蝕變很弱（圖3-a）。

角閃輝石巖? ?灰綠色，半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由角閃石、輝石組成，少量黑云母。輝石含量約65～70%，粒徑0.3～2 mm，滑石化蝕變強(qiáng)烈，少部分殘留;角閃石含量約25～30%，粒徑0.3～2 mm，綠泥石化蝕變強(qiáng)烈，少量殘留呈殘晶狀分布;黑云母呈自形-半自形片狀，粒徑0.20～0.86 mm，具綠泥石化蝕變（圖3-b）。

3? 樣品采集及測(cè)試方法

云海巖體地表出露的閃長(zhǎng)巖風(fēng)化較強(qiáng)，橄欖蘇長(zhǎng)巖、角閃輝石巖風(fēng)化、蝕變強(qiáng)烈，為保證樣品新鮮，本次樣品均取自鉆孔內(nèi)。主量、微量和稀土元素分析均在新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所完成。主量元素采用X-熒光光譜儀（XRF）分析，分析精度優(yōu)于1%;元素含量大于10×10-6時(shí)，精度優(yōu)于5%;含量小于10×10-6時(shí)，精度優(yōu)于10%。稀土微量元素采用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-LS）（Element Ⅱ）（Agilent 7 500a）分析完成。

4? 巖石地球化學(xué)特征

4.1? 主量元素

云海銅鎳礦賦礦巖相為橄欖蘇長(zhǎng)巖相、角閃輝石巖相、輝長(zhǎng)巖相，在各巖相中采集樣品10件，主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。樣品屬基性-超基性巖范疇，SiO2含量34.66%～45.96%，其中一件輝長(zhǎng)巖樣品，為富硫化物礦石，SiO2含量低至34.66%，因鐵以硫化物黃鐵礦形式存在，無(wú)法扣除硫化物中的鐵，使得巖石中鐵含量偏高，硅含量偏低;CaO，MgO，Na2O等氧化物含量變化大，CaO含量2.54%～14.16%;MgO含量16.33%～24.43%，F(xiàn)eOT含量13.8%～22.9%;Mg#含量0.64%～0.75%。樣品燒失量較高，在3.24%～12.91%，這與巖石蝕變較強(qiáng)、形成富水礦物黑云母等有關(guān)。

從SiO2-Na2O+K2O圖解可看出（圖4），8件樣品落入亞堿性巖區(qū)，2件樣品落入堿性系列，主要是巖石中鐵以硫化物形式存在，導(dǎo)致?lián)Q算后硅含量偏低。FeOT-Na2O+K2O-MgO圖解（圖4）上，樣品均落入拉斑玄武巖區(qū)，指示云海巖體為拉斑玄武巖和亞堿性系列。在Hark圖解上，樣品SiO2與Al2O3、TiO2呈正相關(guān)，與MgO、Fe2O3T呈負(fù)相關(guān)（圖5），一定程度上反映了巖體輝長(zhǎng)巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖、角閃輝石巖具有同源演化特征，超鎂鐵質(zhì)巖中高鐵、高鎂、低鈦、低鋁。MgO含量越高，巖石基性程度越高[1]。

4.2? 稀土、微量元素

云海巖體的稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。巖石的稀土元素總量∑REE=32.25×10-6～42.5×10-6，LREE/HREE=3.23～4.26，稀土元素分布曲線均表現(xiàn)為輕稀土富集的右傾型（圖6）。礦石的∑REE=32.25×10-6～41.53×10-6，較不含礦巖石的稀土總量低，緣于稀土元素親石性，在硅酸質(zhì)巖漿與銅鎳硫化物礦漿熔離過(guò)程中，稀土元素選擇性富集在硅酸鹽相中，致使熔離的硫化物相中稀土含量遠(yuǎn)大于其母巖硅酸鹽巖。巖石（La/Yb）N介于2.95～4.07，均值大于1，輕重稀土之間的分餾程度較弱，輕稀土輕度富集。

La/Sm=2.56～3.17，（La/Sm）N=1.65～2.05，輕稀土分餾程度較低，據(jù)赫爾曼以稀土元素未發(fā)生分餾的球粒隕石Sm/Nd=0.333為界，將大于0.333者劃為輕稀土虧損型，小于0.333者劃為輕稀土富集型。該巖體Sm/Nd=0.28～0.41，為輕稀土富集型;Gd/Yb=1.67～1.93，（Gd/Yb）N=1.38～1.59，重稀土分餾程度也較低;δEu介于0.8～1.14，具弱的正銪或負(fù)銪異常。

巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖具較高的一致性（圖7，表1），表現(xiàn)富集大離子親石元素Rb，Ba;高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta相對(duì)虧損，與覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)與銅鎳礦有關(guān)的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體微量元素特征相似。Nb元素虧損暗示有大陸地殼物質(zhì)的混染，或源區(qū)存在俯沖的洋殼物質(zhì)，Sr正異常反映了斜長(zhǎng)石的堆晶作用。

5? 討論

5.1? 巖漿源區(qū)

云海巖體屬拉斑玄武巖系列，富集大離子親石元素Rb，Ba，Th，U;高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta相對(duì)虧損。尖晶石和鎂鋁榴石可反映巖漿源區(qū)的深度及幔源部分熔融程度，從（La/Sm）N-（Tb/Yb）N，La/Nb-La/Ba和Th/Zr-Nb/Zr圖解可看出（圖8），云海巖體源區(qū)為部分熔融而交代的巖石圈地幔，為尖晶石穩(wěn)定域不同熔融程度的產(chǎn)物。云海巖體（La/Yb）N介于2.95～4.07，源區(qū)為虧損地幔，當(dāng)部分熔融程度小于1%，才能產(chǎn)生輕稀土元素富集[2]，巖石高M(jìn)g#特征又顯示了巖漿源區(qū)為幔源。前人對(duì)覺(jué)羅塔格帶內(nèi)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體進(jìn)行同位素研究，結(jié)果表明巖漿來(lái)源于虧損地幔[3-5]，受消減板片或部分熔融而交代，可能是造成輕稀土富集的原因。

5.2? 巖漿演化

5.2.1? 同化混染

鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體在巖漿上升的過(guò)程中不可避免的會(huì)受到其它物質(zhì)混染。云海巖體邊部可見(jiàn)角巖化凝灰?guī)r捕擄體，直觀地顯示了巖體受到圍巖的混染。通過(guò)一些分配系數(shù)相似的不相容元素的比值，在地幔、地殼及巖體中的差異，可以對(duì)同化混染作用有所指示。Nb/Ta-TiO2/Yb顯示有一定的相關(guān)性，而Ta/Yb-Th/Yb，La/Yb-Th/Ta則毫無(wú)相關(guān)性，說(shuō)明在巖漿演化過(guò)程中遭受了一定程度的同化混染作用（圖9）。Nb與U具相似的總分配系數(shù)，在地幔部分熔融過(guò)程中不發(fā)生明顯分異，可反映巖漿源區(qū)的地球化學(xué)特征[4]。云海巖體Nb/U比值在0.47～30.89，均值14.47，低于原始地幔Nb/U比值（約34），均值與大陸地殼Nb/U比值（約9～12）接近，說(shuō)明受到陸殼物質(zhì)混染。

覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體同位素研究成果顯示，巖體普遍受到不同程度的同化混染作用，混染物質(zhì)來(lái)源中上地殼。

5.2.2? 分離結(jié)晶

在Hark圖解中，SiO2與MgO、Fe2O3T呈負(fù)相關(guān)，表明巖漿中有橄欖石的分離結(jié)晶，SiO2與Al2O3呈負(fù)相關(guān)，表明巖漿中有單斜輝石的分離結(jié)晶。SiO2與TiO2呈現(xiàn)正相關(guān)，反映了在巖漿中有鈦鐵礦析出，且?guī)r相觀察中證實(shí)含有鈦鐵礦。正δEu異常表明，巖漿源區(qū)巖石部分融熔殘留相中有一定數(shù)量的斜長(zhǎng)石。負(fù)δEu異常表明，巖漿作用經(jīng)歷過(guò)一定程度的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。綜上所述，云海巖體在巖漿演化過(guò)程中發(fā)生了橄欖石、斜方輝石、斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。

5.3? 構(gòu)造背景

有關(guān)覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境類(lèi)型一直存在爭(zhēng)議，目前普遍為學(xué)者所接受的觀點(diǎn)是碰撞后伸展階段幔源巖漿上侵的產(chǎn)物[6，7]，但板塊構(gòu)造理論難以完全解釋構(gòu)造演化環(huán)境，有學(xué)者提出東天山-北山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體是地幔柱活動(dòng)的產(chǎn)物[8-10]。最新的認(rèn)識(shí)是板塊作用和地幔柱并存[11，12]。整個(gè)中亞造山帶巖漿型銅鎳礦主要集中分布在覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶、北山裂谷帶、興地，在箐布拉克、喀拉通克等地有個(gè)別銅鎳礦，境外在哈薩克斯坦有2處銅鎳礦，單純從構(gòu)造演化很難解釋銅鎳礦分布的局限性。塔里木地幔柱已證實(shí)存在，東天山-北山雖未證實(shí)地幔柱存在，但筆者認(rèn)為地幔柱可合理的解釋鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的形成機(jī)理。因此，認(rèn)為覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)的鎂鐵-超鎂鐵巖體是板塊構(gòu)造和地幔柱雙重作用下的產(chǎn)物。

6? 結(jié)論

（1） 云海巖體為多期次侵入的雜巖體，主要由角閃輝石巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖組成，巖石化學(xué)組成屬拉斑玄武巖系列，富集大離子親石元素Rb，Ba;虧損Nb，Ta，輕稀土富集。

（2） 云海巖體巖漿源區(qū)為有部分熔融而交代的巖石圈地幔，受消減板片或部分熔融而交代。

（3） 云海巖體巖漿演化過(guò)程中遭受了一定程度的同化混染作用，混染物質(zhì)主要來(lái)源于地殼，巖漿演化過(guò)程中發(fā)生了橄欖石、斜方輝石、斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。

（4） 云海巖體是板塊構(gòu)造和地幔柱雙重作用下的產(chǎn)物。

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Abstracts：Yunhai copper nickel deposit is located in the western part of Jueluotage structural belt，The ore-forming rocks are multi-stage intrusive complexes，and the differentiation and evolution of the rock mass is full. Mafic and ultramafic rocks are developed..The main rock types of the complex include hornblende pyroxene， olivine norite， gabbro and diorite. The major elements composition indicates that the complex belongs to the tholeiitic series. The rocks have the characteristics of homologous evolution， it is characterized by high iron， high magnesium， low titanium and low aluminum .They are enriched in large ion lithophile elements Rb and Ba， depleted in Nb and Ta， and enriched in LREE. The magma source area is the lithospheric mantle with partial melting and metasomatism. The magma was contaminated by crustal materials during the rising process， and the fractional crystallization of olivine， orthopyroxene and plagioclase occurred. The pluton was formed in the early Permian and it is the product of tectonic activity and mantle plume.

Key words：Yunhai;Mafic-ultramafic? complex;Magma? source;Geochemistry