謝燮，楊建國，張東陽，程功德

（1.自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室，中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710119；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，湖北 武漢 430078；3.寶雞西北有色七一七總隊有限公司，陜西 寶雞 721000）

天山-北山地區(qū)橫跨新、甘、蒙三省，是中亞造山帶南緣鎂鐵-超鎂鐵巖體的集中分布區(qū)，產(chǎn)出有多處巖漿型銅鎳硫化物礦床，代表性礦床如菁布拉克、黃山、黃山南、圖拉爾根、坡北、黑山等（王小紅等，2023）。上述典型含礦巖體除西天山菁布拉克形成于早古生代，東天山和北山多數(shù)巖體均形成于晚古生代。天山-北山地區(qū)含礦巖體在各構(gòu)造單元中的分布都大致平行于區(qū)域性大斷裂或板塊縫合線（Song et al.，2009，2011；Qin et al.，2011）。眾多學(xué)者對區(qū)域銅鎳硫化物礦床成礦地質(zhì)背景、礦床成因及成礦潛力開展了大量的研究工作（姜常義等，2006；孫赫等，2007；蘇本勛等，2009，2010；Ao et al.，2010；凌錦蘭等，2011；Su et al.，2012；秦克章等，2012；夏昭德等，2012）。東天山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖體礦化類型多，組合復(fù)雜，形成時期主要集中在274～300 Ma，其產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境主要有造山帶伸展、地幔柱以及地幔柱對造山帶的疊置等多種不同認(rèn)識。新疆北山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體呈現(xiàn)多期侵入體復(fù)合與同期侵入體巖相分帶相疊置的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，形成時期主要集中在260～289 Ma，巖體形成的構(gòu)造背景及地幔動力學(xué)機制亦存在不同的認(rèn)識，如島弧環(huán)境（Ao et al.，2010；頡煒等，2011）、碰撞造山后伸展環(huán)境（李華芹等，2006，2009）及地幔柱作用（Qin et al.，2011）。甘肅北山地區(qū)巖體形成時期主要集中在358～398 Ma（楊建國，2012a，2016；謝燮，2015），相對而言，巖體產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境研究較為薄弱。長期以來，大多數(shù)研究者認(rèn)為甘肅北山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖形成于一種伸展地球動力學(xué)背景（湯中立，1995；李文淵，1996；白云來等，2002；楊合群等，2008）。也有學(xué)者認(rèn)為甘肅北山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖帶與新疆北山、東天山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖帶是同期相同構(gòu)造環(huán)境的產(chǎn)物（李華芹等，2009）。Xie 等（2012）通過對黑山巖體的研究認(rèn)為，該地區(qū)泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)火山巖組合具有活動大陸邊緣火山巖特征，其可能形成于與俯沖相關(guān)的構(gòu)造背景機制中。甘肅北山地區(qū)與鎂鐵-超鎂鐵巖有關(guān)的銅鎳礦成巖成礦地質(zhì)背景、巖石成因、成礦機制等研究相對滯后，制約了區(qū)域銅鎳找礦工作進展。

銘楊巖體為甘肅北山地區(qū)新近發(fā)現(xiàn)的一處銅鎳礦化鎂鐵-超鎂鐵巖體，位于甘肅北山南帶古堡泉-紅柳園斷裂北側(cè)，產(chǎn)出位置和形成時代明顯不同于區(qū)域其他已發(fā)現(xiàn)含銅鎳礦巖體。筆者通過開展銘楊巖體的巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb 年代學(xué)等方面的研究，與區(qū)內(nèi)其他含礦巖體進行對比，為該地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖體研究及進一步評價巖體含礦性提供基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)，其對甘肅北山地區(qū)的銅鎳找礦工作具有重要意義。

1 巖體地質(zhì)特征

銘楊巖體地處柳園西約為20 km 的駱駝山一帶，大地構(gòu)造位置位于古堡泉-紅柳園斷裂北側(cè)（圖1）。區(qū)內(nèi)出露地層主要為晚太古代—古元古代敦煌巖群強變形中-深變質(zhì)巖，巖石組合為大理巖、云母石英片巖、片麻巖、斜長角閃（片）巖、玄武巖等。中酸性及基性、超基性巖體發(fā)育，多呈小巖枝、巖株及巖脈產(chǎn)出。含銅鎳鎂鐵-超鎂鐵巖體出露范圍約為1 km2，侵位于斜長角閃片巖、黑云石英片巖之中，呈SW-NE 向展布，巖體整體剝蝕較淺，有較多地層殘留頂蓋。巖性主要由輝長巖、橄欖輝長巖、二輝橄欖巖、輝橄巖、蛇紋巖等組成。巖體侵位至少可分為4 期：早期為細(xì)粒輝長輝綠巖，分布最廣，一般無金屬硫化物；第二期為中細(xì)粒蝕變輝長巖，在巖體中西部見有釩鈦磁鐵礦化露頭；第三期為球形風(fēng)化中粗粒輝長巖、橄欖輝長巖，分布較廣；晚期為超基性巖，僅見于巖體中部低洼處，巖性有輝橄巖、二輝橄欖巖、蛇紋巖等。銅鎳礦化主要見于橄欖輝長巖相、輝橄巖相中。

圖1 銘楊鎂鐵-超鎂鐵巖體地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch of the Mingyang intrusion

2 巖石學(xué)特征

巖石中主要造巖礦物有橄欖石、單斜輝石、斜方輝石、斜長石、角閃石、金云母等。多呈塊狀構(gòu)造，常見包橄結(jié)構(gòu)、含長結(jié)構(gòu)、交代殘留結(jié)構(gòu)等特征。各類巖石均發(fā)生了不同程度的蝕變作用，主要有輝石閃石化、綠泥石化、滑石化，斜長石鈉黝簾石化、絹云母化，橄欖石蛇紋石化、伊丁石化等。金屬硫化物以磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦等為主，多呈星點狀、細(xì)脈狀、斑塊狀及浸染狀產(chǎn)出（圖2）。巖體中各類巖石巖相特征如下：

圖2 銘楊鎂鐵-超鎂鐵巖體礦物特征圖Fig.2 Mineral characteristics of Mingyang intrusion

輝長巖：塊狀構(gòu)造，中-粗粒，礦物成分主要由斜長石、輝石組成，巖石次生蝕變較為強烈，斜長石礦物晶體呈粒狀，大部分晶體發(fā)生鈉黝簾石化、絹云母化，有少量斜長石殘留；輝石晶體被纖閃石、褐色角閃石、綠泥石、金云母等礦物交代。

橄欖輝長巖：塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)，礦物成分主要由斜長石、輝石、橄欖石、尖晶石等組成；斜長石含量約為45%，礦物晶體呈粒狀，粒徑大小一般為0.5～4 mm；輝石含量約為35%，以斜方系列紫蘇輝石為主，少量單斜輝石，礦物晶體呈不規(guī)則粒狀，粒徑大小為0.3～5.5 mm，晶體中常包裹橄欖石小晶體，形成包橄結(jié)構(gòu)，有時也包裹斜長石小晶體，形成含長結(jié)構(gòu)，輝石晶體常被褐色角閃石交代，有時也沿解理被滑石、閃石交代；橄欖石含量約為15%，礦物晶體呈粒狀，粒徑大小為0.3～1.6 mm。

輝橄巖：塊狀構(gòu)造，礦物成分主要由橄欖石、輝石等組成；橄欖石含量約為45%，礦物晶體呈粒狀，多數(shù)晶體被纖維蛇紋石交代，呈變余網(wǎng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，部分晶體殘留，呈交代殘留結(jié)構(gòu)，少數(shù)橄欖石被伊丁石交代；輝石晶體多被纖維閃石交代，呈交代假象結(jié)構(gòu)，晶體中常見橄欖石包裹體，呈變余包橄結(jié)構(gòu)；巖石中次生礦物還見有金云母，礦物晶體呈片狀，粒徑較粗，達(dá)1.2～2.5 mm。

二輝橄欖巖：塊狀構(gòu)造，礦物成分主要由橄欖石和輝石組成；橄欖石含量約為65%，礦物晶體呈粒狀，多被纖維蛇紋石交代，少量被膠蛇紋石交代，呈變余網(wǎng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)；輝石種屬為斜方系列頑火輝石與單斜系列普通輝石兩類，晶體多被角閃石交代，見少量殘留，呈交代殘留結(jié)構(gòu)，此外輝石晶體中常見橄欖石包裹體，呈包橄結(jié)構(gòu)或變余包橄結(jié)構(gòu)，少量輝石晶體被金云母交代。

蛇紋巖：塊狀構(gòu)造，礦物成分主要由蛇紋石組成，含量達(dá)90%，其次為綠泥石，少量滑石。蛇紋石種屬以膠蛇紋石為主，呈膠狀變晶結(jié)構(gòu)，其次為纖維蛇紋石，呈纖狀變晶結(jié)構(gòu)，巖石在蛇紋石化過程中析出較多鐵質(zhì)，說明橄欖石種屬含鐵量較高，可能為貴橄欖石；綠泥石集合體呈輝石假象或零星分布；滑石呈細(xì)小鱗片狀、或不規(guī)則狀集合體局部出現(xiàn)，蝕變礦物種類含量、結(jié)構(gòu)表明原巖為純橄巖類。

3 分析方法

主量元素和微量元素分析測試工作在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實驗測試中心完成。全巖主元素分析方法為X 熒光光譜分析（XRF），精度優(yōu)于5%；稀土、微量元素分析采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于5%。

鋯石的分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成。對樣品進行清洗后，粉碎至80～100 目，采用重液法和電磁法進行分選，在雙目鏡下精選、剔除雜質(zhì)，盡量挑選無包裹體、無裂紋和透明度高、晶形完好的鋯石顆粒作為測定對象，然后將其與標(biāo)準(zhǔn)鋯石一起制成環(huán)氧樹脂樣品靶，打磨拋光并使其露出中心部位，通過掃描電鏡進行陰極熒光（CL）成像觀察和照相，以確定單顆粒鋯石晶體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征以及標(biāo)定測年點。鋯石CL 圖像在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室電子探針儀加載的陰極發(fā)光儀上完成。

鋯石U-Pb 定年測試在自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室完成，所用儀器為德國Coherent 公司生產(chǎn)的GeoLas Pro 型ARF2準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)及與之配套的美國Agilent 公司生產(chǎn)的Agilent 7700x 四極桿等離子質(zhì)譜儀。鋯石定年激光剝蝕所用斑束直徑為25 μm，頻率為10Hz，能量密度約為2.5 J/cm2，以He 為載氣。激光剝蝕采用單點方式，每個測點總分析時間為60 s，其中背景信號10 s，樣品信號40 s，吹掃信號10 s。鋯石U-Pb 定年以鋯石GJ-1 為外標(biāo)，U、Th 含量以鋯石M127（U=923×10-6；Th=439×10-6；Th/U=0.475）（Nasdala et al.，2008）為外標(biāo)進行校正，測試過程中在每測定5 個樣品前后重復(fù)測定兩個鋯石GJ1 對樣品進行校正（李艷廣等，2023），并測量一個鋯石Plesovice，觀察儀器的狀態(tài)和測試的重現(xiàn)性，鋯石標(biāo)準(zhǔn)的重現(xiàn)性在1%（2σ）左右，數(shù)據(jù)處理采用ICPMSData-Cal 程 序（Liu et al.，2008），鋯石年齡諧和圖用Isoplot3.0 程序獲得，表達(dá)式中所列單個數(shù)據(jù)點的誤差均為1σ，加權(quán)平均年齡具95%的置信度。

4 巖體地球化學(xué)特征

4.1 主量元素特征

本次共采集巖石樣品9 件。樣品中SiO2含量為42.95%～45.06%，整體具有高鎂（MgO 含量為13.51%～29.57%）、低堿（Na2O+K2O 含量為0.5%～2.24%）、低鈦（TiO2含量為0.15%～0.44%）的特征（表1），與東天山巖體相似。氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大的變化范圍，與巖相學(xué)特征相對應(yīng)；輝長巖類MgO（13.51%～17.31%）含量較低，Al2O3（14.66%～19.55%）、CaO（8.68%～11.87%）、Na2O（0.71%～1.32%）含量較高；輝橄巖具有較 高的MgO（29.57%）含量，較低的Al2O3（2.32%）、CaO（2.88%）、Na2O（0.19%）含量。巖體m/f 值介于3.28～4.29，屬于鐵質(zhì)超基性巖，各類巖石均具有較高的Mg#值（0.77～0.81），這可能與早期橄欖石堆晶作用有關(guān)。

4.2 稀土和微量元素特征

各類巖石稀土總量較低，ΣREE 為16.17×10-6～29.17×10-6，輕稀土富集，LREE 為13.00×10-6～23.63×10-6，HREE 為2.46×10-6～5.54×10-6，稀土元素分餾程度較弱，LREE/HREE 為4.01～7.42，LaN/YbN為3.48～7.77，δEu 為0.6～1.45，δCe 為0.91～1.01（表2）。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化REE 分布曲線較為一致，輕重稀土分異明顯，輕稀土分布曲線右傾，重稀土分布曲線相對平坦，大部分樣品具有明顯正銪異常，δ（Eu）正異?？赡苡尚遍L石堆晶引起。與東天山巖體相比稀土元素總和配分形式基本一致，但明顯不同于新疆北山巖體的LREE 虧損-平坦型球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線（圖3a）。

表2 銘楊巖體稀土元素分析結(jié)果表（10-6）Tab.2 REE element content of Mingyang intrusion (10-6)

圖3 銘揚巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖（a）和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）Fig.3 (a) Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle normalized spider diagram of trace elements in Mingyang intrusion

各類巖石微量元素原始地幔配分曲線較為一致，配分曲線右傾，強不相容元素分布曲線整體呈不規(guī)則波動。大離子親石元素Rb、Ba、Sr、K 相對富集，但富集程度明顯不同，高場強元素Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf相對虧損（表3），并顯示出P、Ti 的負(fù)異常特征。輝長巖、橄欖輝長巖樣品具有明顯的Sr 正異常，表明巖漿演化過程中有斜長石的堆晶作用發(fā)生。與東天山和新疆北山地區(qū)巖體對比，相對富集大離子親石元素，虧損高場強元素，具有相似明顯的Nb、Ta 負(fù)異常的特征（圖3b）。

表3 銘楊巖體微量元素分析結(jié)果表（10-6）Tab.3 Trace elements content of Mingyang intrusion (10-6)

5 鋯石U-Pb 測年

5.1 樣品采集及特征

鋯石同位素測年樣品采自地表探槽揭露的橄欖輝長巖（17MY-TW1）和輝長巖（17MY-TW2）。橄欖輝長巖呈深灰綠色，塊狀構(gòu)造，中細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)；輝長巖呈淺灰綠色，塊狀構(gòu)造，變余粒狀結(jié)構(gòu)，次生蝕變較強，其中斜長石晶體普遍發(fā)生鈉黝簾石化、絹云母化，輝石被纖閃石、角閃石、綠泥石、金云母等礦物交代。兩個樣品相對新鮮干凈，分別重約為30 kg。

5.2 分析結(jié)果

橄欖輝長巖鋯石顆粒粒徑為50～200 μm，多呈自形-半自形粒狀或短柱狀，各鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似，大多數(shù)鋯石內(nèi)部發(fā)育巖漿韻律環(huán)帶。根據(jù)陰極發(fā)光圖像（圖4）和鋯石鏡下特征，選取晶形完整，自形程度較好，顆粒較大的30 顆鋯石進行測試，Th/U 值為0.23～4.58，除一個樣品外，均大于0.4，具有典型的基性巖漿成因鋯石的特征。個別分析點由于U 含量或普通Pb 含量較高，和諧度較低，其余16 個測點較為集中的分布在諧和線上，顯示出良好的諧和性（圖5），表明鋯石在形成其U-Pb 體系一直保持在封閉狀態(tài)，基本沒有Pb 的丟失，數(shù)據(jù)給出的鋯石206Pb/238U 年齡為（448.3±10.71）～（460.3±6.59）Ma（表4），加權(quán)平均值為（452.9±2.4）Ma，代表了橄欖輝長巖的巖漿結(jié)晶年齡。

表4 銘揚巖體橄欖輝長巖LA-ICP-MS U-Pb 鋯石年齡分析結(jié)果表Tab.4 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data of olivine-gabbro form Mingyang intrusion

圖4 銘揚巖體橄欖輝長巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像Fig.4 CL images of zircon form olivine-gabbro of Mingyang intrusion

圖5 銘楊巖體橄欖輝長巖鋯石U-Pb 諧和圖（a）和206Pb/238U 年齡加權(quán)圖（b）Fig.5 (a) U-Pb concordia diagram and (b) Weighted average 206Pb/238U age of zircon form olivine-gabbro of Mingyang intrusion

輝長巖中鋯石顆粒粒徑為40～100 μm，多呈自形-半自形粒狀或短柱狀，各鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似，具有巖漿韻律環(huán)帶特征。根據(jù)陰極發(fā)光圖像（圖6）和鋯石鏡下特征，選取晶形完整，自形程度較好，顆粒較大的36 顆鋯石進行測試，Th/U 值為0.35～1.80，除一個樣品外，均大于0.4，具有典型的基性巖漿成因鋯石的特征（王梓桐等，2022；熊萬宇康等，2023）。個別分析點由于U 含量或普通Pb 含量較高，和諧度較低，其余28 個測點較為集中的分布在諧和線上，顯示出良好的諧和性（圖7），表明鋯石在形成其U-Pb 體系一直保持在封閉狀態(tài)，基本沒有Pb 的丟失，數(shù)據(jù)給出的鋯石206Pb/238U 年齡介于（448.4±6.96）～（461.9±5.98）Ma（表5），加權(quán)平均值為（457.7±2.1）Ma，代表了輝長巖的巖漿結(jié)晶年齡。

表5 銘揚巖體輝長巖LA-ICP-MS U-Pb 鋯石年齡分析結(jié)果表Tab.5 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data of gabbro form Mingyang intrusion

圖6 銘揚巖體輝長巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像Fig.6 CL images of zircon form gabbro of Mingyang intrusion

圖7 銘楊巖體輝長巖鋯石U-Pb 諧和圖（a）和206Pb/238U 年齡加權(quán)圖（b）Fig.7 (a) U-Pb concordia diagram and (b) Weighted average 206Pb/238U age of zircon form gabbro of Mingyang intrusion

6 討論

6.1 巖石成因

巖石礦物組合變化顯示分離結(jié)晶礦物為橄欖石、輝石和斜長石，巖石中橄欖石常被輝石礦物晶體包裹形成包橄結(jié)構(gòu)，部分斜長石晶體被輝石晶體包裹形成含長結(jié)構(gòu)（圖2），由此表明輝石結(jié)晶晚于橄欖石及部分斜長石。SiO2與MgO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，Ni 與MgO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)（圖8a、圖8b），表明巖漿演化過程中發(fā)生了橄欖石的分離結(jié)晶;Al2O3、CaO、Na2O與MgO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈負(fù)相關(guān)（圖8c、圖8d、圖8e），多數(shù)巖石樣品顯示出正的Eu 異常和Sr 異常，說明巖漿演化過程中有斜長石的堆晶作用發(fā)生;TFe 與MgO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，δEu 與CaO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)（圖8f、圖8g），顯示出有單斜輝石的分離結(jié)晶。巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表現(xiàn)出與礦物分離結(jié)晶作用相一致的特征,巖漿演化過程中主要發(fā)生了橄欖石、斜長石、輝石等礦物的分離結(jié)晶作用,并且對巖石的化學(xué)成分產(chǎn)生了不同程度的影響。在（Mg+Fe）/Ti-Si/Ti 圖解上（圖8h），樣品大部分落在單斜輝石和斜方輝石控制線之間，表明單斜輝石和斜方輝石是主要的分離結(jié)晶相，其次伴有少量橄欖石的分離結(jié)晶。

圖8 銘楊巖體分離結(jié)晶作用判別圖Fig.8 Discrimination diagrams for fractional crystallization processes of Mingyang intrusion

樣品的 Th/Zr-Ce/Pb、Th/Yb-Ta/Yb、Th/Y-Nb/Y、Nb/Ta-K2O/P2O5局部具有一定的相關(guān)性，整體相關(guān)性不強（圖9），表明巖漿演化過程中同化混染作用較弱。洋中脊玄武巖和洋島玄武巖的Nb/U=47±10，原始地幔中Nb/U=34，大陸地殼的Nb/U=9～12，典型地幔的Ce/Pb=25±5，地殼Ce/Pb＜15（Hofmann.，1988；Sun et al.，1989）。銘楊巖體的Ce/Pb 值為0.64～4.27、Nb/U 值為3.5～18.7，明顯不同于典型地幔的相應(yīng)值，而與地殼具有親和性。巖體的Th/Yb 值（0.58～3.64，平均1.49）和Nb/Yb值（1.72～3.85，平均2.87）與洋島玄武巖相比（分別為1.9 和22.2）較低，巖體大離子親石元素具不同程度的富集，顯著虧損Nb、Ta，并具有Zr、Hf、P、Ti 負(fù)異常，以上特征顯示出巖漿源區(qū)可能受到地殼物質(zhì)混染。

圖9 銘楊巖體同化混染作用判別圖Fig.9 Discrimination diagrams for crustal contamination of the Mingyang intrusion

6.2 地質(zhì)意義

北山地區(qū)構(gòu)造演化經(jīng)歷了前大陸地殼基底演化，超大陸裂解和洋陸演化，碰撞期后板內(nèi)伸展和陸內(nèi)疊覆造山等4 個重要時期（徐學(xué)義等，2008）。古生代北山及其鄰區(qū)主要經(jīng)歷了古陸裂解及洋盆擴張、板塊俯沖及碰撞造山和陸內(nèi)裂谷3 個構(gòu)造演化階段（楊合群等，2008）。

早古生代是北山地殼演化的轉(zhuǎn)折點，紅柳河-牛圈子-洗腸井蛇綠巖帶的年代學(xué)研究表明，北山洋盆存續(xù)時間集中于早寒武世—晚奧陶世，現(xiàn)今表現(xiàn)為早古生代代表洋殼殘余的蛇綠巖（王國強等，2021）。早寒武世北山地區(qū)古陸開始裂解，區(qū)域上沉積了一套含磷、礬、鈾、錳等的陸源碎屑巖、碳酸鹽巖及少量硅質(zhì)巖，與下伏震旦紀(jì)冰磧巖呈過渡關(guān)系（何世平，2002；楊合群等，2008）。奧陶紀(jì)古陸進一步裂解及洋盆擴張，巖石建造復(fù)雜多變，沉積作用類型豐富，從淺水環(huán)境到深水環(huán)境均有發(fā)育。在研究區(qū)北部的花牛山地區(qū)發(fā)育有淺海碎屑巖-碳酸鹽巖系，夾硅質(zhì)巖、少量火山巖，沉積巖中夾有生物透鏡體，產(chǎn)小型腕足及三葉蟲化石（左國朝等，2011），拉張環(huán)境下產(chǎn)出有亞堿性拉板玄武巖系列的花牛山群火山巖（余吉遠(yuǎn)等，2015），區(qū)域上花牛山群原巖自上而下為深海相砂泥質(zhì)建造、半深海硅質(zhì)巖建造、淺海相硅泥質(zhì)與含鎂碳酸鹽巖建造，沉積環(huán)境表現(xiàn)為一個完整的裂谷沉積旋回，中酸性火山巖總體上表現(xiàn)為典型的裂谷型雙峰式堿性-鈣堿性火山活動特征。志留紀(jì)期間洋盆發(fā)生大規(guī)模俯沖作用，紅柳園地區(qū)三個井組和墩墩山群記錄了北山古生代洋盆演化過程中洋-陸轉(zhuǎn)化痕跡（夏林圻，2007；徐學(xué)義，2008；楊合群，2010）。晚志留世，北山古生代洋盆已經(jīng)消亡，形成以三個井組為標(biāo)志的前陸盆地沉積序列，三個井組礫巖的硅質(zhì)巖礫石中發(fā)現(xiàn)有奧陶紀(jì)—志留紀(jì)放射蟲。晚泥盆世，北山及鄰區(qū)已進入晚古生代碰撞后板內(nèi)伸展階段，沿墩墩山一帶形成墩墩山組陸相火山-沉積巖系底部的退積型盆地沉積充填序列（何世平，2004；李向民，2011；梁積偉，2020）。

巖漿銅鎳礦床的形成具有其獨特的成礦地質(zhì)背景和巖漿巖成礦專屬性，甘肅北山地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的銅鎳礦化巖體多位于區(qū)域古老地塊邊緣，受控制于分隔微地塊或裂谷帶的深大斷裂，不同時期邊緣深大斷裂成為區(qū)內(nèi)銅鎳礦化基性-超基性巖形成的主要導(dǎo)巖、導(dǎo)礦構(gòu)造。鋯石U-Pb 同位素測年數(shù)據(jù)顯示，區(qū)域已發(fā)現(xiàn)的含銅鎳巖體形成多集中于中—晚泥盆世，主要為多期次侵入的鐵質(zhì)系列基性-超基性雜巖體，巖體規(guī)模小-中等，面積為10～30 km2，銅鎳礦化巖體主要形成于板內(nèi)伸展作用階段（楊建國，2012b；謝燮，2016）。本次對位于甘肅北山南帶的銘楊巖體開展LAICP-MS 鋯石U-Pb 測年工作，獲得橄欖輝長巖和輝長巖的結(jié)晶年齡分別為（452.9±2.4）Ma 和（457.7±2.1）Ma，屬晚奧陶世，與區(qū)域上花牛山群玄武巖為同時代產(chǎn)物，結(jié)合北山地區(qū)構(gòu)造演化認(rèn)識，銘楊巖體可能形成于早古生代陸緣裂谷伸展環(huán)境下。其形成時代不同于天山-北山地區(qū)以往已發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)巖漿型銅鎳硫化物礦床，早古生代含銅鎳鎂鐵-超鎂鐵巖體的發(fā)現(xiàn)對進一步深入認(rèn)識北山地區(qū)構(gòu)造演化具有重要意義，在今后的銅鎳找礦工作中值得關(guān)注。

6.3 成礦潛力

近年來，甘肅北山地區(qū)勘查評價或新發(fā)現(xiàn)的含銅鎳鎂鐵-超鎂鐵巖體，主要位于大山頭-黑山一帶，巖體侵位于布特-黃草灘微地塊及其南北兩側(cè)的裂谷裂陷帶中，多受廟廟井-西雙鷹山及其次級斷裂控制，由西至東依次出露有紅柳溝、三個井、黑山、怪石山、拾金灘等巖體。銘楊巖體位于南側(cè)的明舒井-低山頭微陸塊內(nèi)，產(chǎn)出位置不同于區(qū)內(nèi)其他已知含銅鎳礦巖體。

大山頭-黑山一帶鎂鐵-超鎂鐵巖體主要由橄欖巖、輝石巖、橄長巖、輝長巖等組成，巖類組合復(fù)雜多樣，巖相十分發(fā)育，具有明顯的分異特征，巖體具多期次侵位特點，超基性巖相和輝長巖相之間呈明顯的侵人接觸關(guān)系。巖石中常見輝長結(jié)構(gòu)、包橄結(jié)構(gòu)等，成礦巖體巖石普遍發(fā)生了不同程度的蛇紋石化、纖閃石化、綠泥石化等蝕變作用；各類巖石以斜長石為特征，普遍含有較多的褐色普通角閃石、金云母等富水礦物。巖體整體都具有高Mg、低堿、低Ca、低Ti 特征，大離子親石元素相對富集，高場強元素（Nb、Zr、Hf）的相對虧損（謝燮，2013，2016）。

銘楊巖體與區(qū)內(nèi)含礦巖體在地質(zhì)特征、巖相特征、巖石地球化學(xué)特征等方面均具有相似性。巖體巖石類型豐富，從輝長巖相到橄欖輝長巖相，再到橄欖巖相均有出現(xiàn)，且分離結(jié)晶在巖漿演化過程中占主導(dǎo)地位，說明巖漿分異充分，有利于成礦物質(zhì)的富集。巖石中大量的橄欖石具有輝石反應(yīng)邊，Ce/Pb-Th/Zr、Ta/Yb-Th/Yb、Nb/Y-Th/Y、K2O/P2O5-Nb/Ta 具有較好的相關(guān)性，巖體Ce/Pb、Nb/U 值更接近于地殼值，大離子親石元素具不同程度的富集，顯著虧損Nb，并具有弱的Zr、Hf 負(fù)異常等特征，均證明巖漿經(jīng)歷了一定程度的同化混染作用。地殼混染作用會導(dǎo)致巖漿中SiO2濃度的增加、溫度的降低以及氧逸度的升高，從而有利于硫的溶解，其是形成Cu-Ni-PGE 礦床的必要因素（Zhang et al.，2009；Naldrett，2010）。

1∶5 萬水系沉積物測量顯示，銘揚巖體出露區(qū)域具有Ni、Cu、Co、V 綜合異常，其中有6 個單元素異常，Ni 為主要成礦元素，異常強度極大值為238×10-6，具2 級濃度分帶；Cu、Co、V3 元素均為低緩異常，Ni、Cu、Co、V4 種元素套合較好。異常區(qū)內(nèi)發(fā)育有3 個近等軸狀1∶5 萬航磁異常，磁異常強度100～200 nT，磁異常中心對應(yīng)有斑塊狀羥基蝕變異常，具一、二、三級分帶。1∶1 萬激電中梯測量和磁法測量顯示巖體不僅具有磁場強度值高達(dá)1 200 nT 的明顯磁異常，而且磁異常與1∶1 萬重力異常相套合，地表銅鎳礦化巖體表現(xiàn)出高極化率、中-低電阻率的異常組合特征；激電測深剖面顯示深部具有低阻高極化異常。通過地表槽探揭露和鉆探深部驗證初步圈定鎳礦（化）體12 條（圖10），Cu 平均品位為0.16%，Ni 平均品位為0.29%。該含礦巖體不僅地表已有強的銅鎳礦化，而且淺深部磁異常、重力異常和激電異常特征十分明顯，是個有可能形成工業(yè)礦床的靶區(qū)巖體。

圖10 銘楊44 勘探線剖面簡圖Fig.10 Geological section map of 44 in Mingyang

甘肅北山地區(qū)的找礦實踐證明，該地區(qū)是東天山銅鎳成礦帶向東尋求突破的重要銅鎳找礦靶區(qū)，區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的銅鎳礦化巖體，無論從構(gòu)造地質(zhì)背景，還是地、物、化、遙特征方面均顯示出了較好的銅鎳成礦條件，巖體整體剝蝕較淺，深部具有進一步找礦潛力。區(qū)域上沿紅柳園-大奇山-天倉，廣泛發(fā)育有基性-超基性巖，是甘肅北山南部地區(qū)一條重要的基性-超基性巖漿巖帶（楊建國，2012a）。中等強度航磁和地磁異常（200～1 000 nT）為尋找基性-超基性巖體提供了主要信息依據(jù)，巖體通常在地表已經(jīng)強烈蝕變，常具有羥基或鐵染遙感蝕變異常，Cr、Ni、Cu、Co 等高值區(qū)、綜合地球化學(xué)異?；驖饧瘏^(qū)是含礦巖體可能存在的間接標(biāo)志，高極化、中低電阻率激電異常區(qū)反映出含礦巖體的地球物理場信息，通過“構(gòu)造背景+雜巖體+蝕變+異常”的找礦思路可有效地指導(dǎo)區(qū)內(nèi)巖漿型銅鎳礦找礦工作。

7 結(jié)論

（1）銘楊鎂鐵-超鎂鐵巖體主要由輝橄巖、二輝橄欖巖、橄欖輝長巖、輝長巖等組成。巖體屬于鐵質(zhì)基性-超基性巖，具多期侵位、分異較好的特點。全巖成分以低堿、低鈦為特征，巖漿演化過程中發(fā)生了橄欖石、輝石和斜長石的分離結(jié)晶作用，經(jīng)歷了一定程度的地殼混染。

（2）通過LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測年，首次獲得銘楊巖體中橄欖輝長巖形成年齡為（452.9±2.4）Ma，輝長巖形成時間為（457.7±2.1）Ma。巖體地質(zhì)、巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)等特征，與區(qū)域含礦巖體具有較強的相似性，但成巖時代具有明顯的差異性。該巖體具有較好的銅鎳成礦潛力，其發(fā)現(xiàn)進一步證明甘肅北山地區(qū)具有較大的銅鎳找礦空間。