橄榄石微量元素:分析、地球化学行为与地球科学应用

橄榄石化学成分记录了幔源岩浆性质、结晶演化、喷发速率等重要信息。近十年来,橄榄石微量元素分析技术飞速进步,积累了丰富的数据。本文系统综述了电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法在橄榄石微量元素分析领域的最新研究进展,总结了橄榄石中微量元素的分配系数与扩散系数等地球化学行为,分析了全球不同岩石单元的橄榄石微量元素特征,重点介绍了岩浆铜镍矿床中橄榄石微量元素的研究进展。实验岩石学表明,控制元素在橄榄石中分配系数的主要因素有温度、压力、岩浆成分等,且不同微量元素行为的主控因素各不相同。在确定的温压条件下,橄榄石中多数元素的配分可由晶格应变模型预测,而Ni、Co和轻稀土元素主要受晶体场效应和结晶动力学控制。橄榄石中元素的扩散速率由快到慢依次为:H和Li(快)→Fe-Mg-Ni(中等)→Ca(较慢)→P-O-Si(慢)。对比全球不同岩石单元中橄榄石微量元素得出:(1)火山岩系列的科马提岩-苦橄岩-玄武岩中橄榄石的Fo值和Ni、Cr、Al、Mn等元素呈演化趋势,但在二元相关性图中不同岩石类型间存在较大重叠区域,机器学习等多维分析手段可大大提升分类准确率;(2)地幔橄榄岩与侵入岩系列(地壳堆晶岩)中的橄榄石微量元素特征相近,难以使用单元素指标区分,例如常用的Ca亏损;(3)碳酸岩中橄榄石的Ni、Mn含量有别于其他岩石,可能与其来源和元素在橄榄石-碳酸岩熔体中特殊的分配行为有关;(4)石榴子石地幔橄榄岩与尖晶石地幔橄榄岩的橄榄石微量元素存在一定差异,橄榄石V/Sc比值和Fe-Mg-Mn-Ca-Ni含量是判别地幔橄榄岩类型和来源深度的重要变量。岩浆铜镍矿床橄榄石微量元素的研究进展有:(1)堆晶-后堆晶阶段再平衡作用驱使Ca-Cr-Al元素向其他矿物迁移,使橄榄石普遍亏损上述元素;(2)橄榄石Ni-Co变化可记录其与硫化物的元素交换反应,Ni-Co正相关可用于指示岩体深边部的找矿潜力;(3)与硫化物共生橄榄石的Ni富集(>5000×10^(-6))或亏损(<500×10^(-6))可能与较高或较低氧逸度有关。未来橄榄石重点研究与突破方向有:堆晶-后堆晶阶段元素行为、多元素-多矿物扩散联合限定岩浆时空演化、机器学习判别橄榄石成因类型与镁铁-超镁铁岩体含矿性、挥发份与新兴非传统金属稳定同位素等。

地质样品中钴、镍的分析进展

早在20世纪初期,化学家就开展了比色法分析钴、镍的研究工作。由于比色法灵敏度不高且操作繁琐,人们开始追求更高效的固体样品消解方法、更简便的操作以及更高灵敏度和高精度的分析技术。在样品分解方面,逐渐发展出了酸溶和碱熔两套样品分解体系;在仪器分析方面,则发展出了原子吸收光谱法、等离子体光谱法、X射线荧光光谱法、等离子体质谱法等更加高效简洁的仪器分析技术。随着地质科学的发展,电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱微区原位分析技术,以及多接收等离子体质谱镍同位素分析技术也逐渐发展起来。在元素分析方面,原子吸收光谱法、等离子体光/质谱法一般需要经过酸或者碱将样品分解为溶液状态,前处理流程较为繁琐;而X射线荧光光谱法采用熔片或者压片进行样品制备,前处理方法简单高效,更加受到青睐。在同位素分析方面,镍同位素逐渐应用到钴镍矿床研究中,近年有望通过典型矿床剖析明确多种成矿过程镍同位素的行为与分馏机制,如岩浆演化、热液蚀变、风化等。镍同位素的分离技术难度较高,因此,创新镍同位素的分离过程和测试方法,并建立更加简便的分析流程是未来发展的重点方向。在微区分析方面,激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱比电子探针的样品制备简单、分析速度快、成本低,更有发展潜力。本文总结了近百年来地质样品钴、镍分析方法的演变与突破,对比了各类方法的优缺点,展望了地质样品钴、镍分析方法的发展前景。

造山带背景铜镍矿床蚀变过程与水的来源——东天山黄山南矿床氢氧同位素的指示

造山带背景铜镍矿床以富水为主要特征,但水(流体)在成矿中的作用以及其对岩石的改造过程仍不明确。本文以黄山南铜镍矿床为例,通过辉橄岩和橄辉岩等超镁铁岩的蚀变矿物组合和H-O同位素变化规律,限定蚀变过程与流体性质及来源。黄山南超镁铁岩原生矿物主要有尖晶石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和少量填隙状角闪石、云母,蚀变矿物有角闪石(浅闪石、阳起石、透闪石、普通角闪石以及镁闪石)、滑石、绿泥石和蛇纹石等。根据岩石结构与蚀变矿物比例,将超镁铁岩分为弱蚀变、中等蚀变和强蚀变3类。蚀变矿物组合与角闪石成分指示超镁铁岩经历了高温蚀变阶段(>700℃),形成了镁质闪石+滑石+绿泥石;中温蚀变阶段(700~550℃)和低温蚀变阶段(<550℃),分别形成了钙质闪石+滑石+绿泥石+蛇纹石与滑石+碳酸盐+蛇纹石的矿物组合。蚀变岩石普遍以中低温蚀变为主,可能与中低温阶段的叠加-改造作用相关。岩石随蚀变程度增加,Si、Na、K、Mn等主量元素和Rb、Ba等微量元素呈现明显降低趋势,表明大多数元素在流体改造过程中从岩石中迁出,说明蚀变过程为开放体系。中-强蚀变岩石中,硫化物矿物边部的形态呈锯齿状,但主体仍为磁黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿的矿物组合,指示蚀变过程可能造成了部分Ni、Cu、S元素的溶解与迁移,但是改造程度相对有限。不同蚀变程度超镁铁岩均富集轻H同位素(δD:-86.6‰~-128.6‰)且O同位素变化较大(δ~(18)O:1.7‰~10.8‰)。虽然部分样品的H-O同位素接近岩浆水与大气降水的混合趋势线,但是大多数强蚀变样品则呈现截然不同的趋势,即δ~(18)O值相似但δD值变化较大,指示蚀变过程以岩浆水主导且经历了不同程度的去气作用。不同程度的岩浆去气作用可能与岩浆的结晶分异过程密切相关。因此,本文认为黄山南矿床蚀变岩石为岩浆阶段“自蚀变”作用的产物。不同构造背景铜镍矿床的H-O同位素对比指示,岩浆“自蚀变”作用在超镁铁侵入岩中普遍发生,而造山带背景铜镍矿床的蚀变程度可能相对更高。

东昆仑巴隆河西金矿地质特征与找矿标志

巴隆河西金矿床是东昆仑金成矿带近年来新发现的金矿床,其形成时代、地质特征与矿床类型尚不明确。本次在详细野外地质调查的基础上,通过构造-蚀变填图、锆石U-Pb定年和综合对比等方法,研究巴隆河西矿床的成矿特征和岩体侵位时代,以确定该矿床的成因类型与成矿时代。构造-蚀变填图发现巴隆河西矿床的金矿化赋存于花岗质岩体的9条构造蚀变带,明确了5个金矿体呈带状分布于北西西向断裂中,揭示金矿化与高岭土化、褐铁矿化、硅化和黄铁矿化等蚀变密切相关。赋含金矿化的花岗闪长岩和花岗斑岩的锆石U-Pb定年结果表明,其侵位时代分别为202.5±1.8 Ma和222.1±1.1Ma,属于印支晚期,约束了巴隆河西金矿的形成时代。结合区域岩浆活动时限、巴隆金矿地质特征、矿体产状与中低温矿物组合特征,提出巴隆河西矿床为造山带型金矿,推断逆断层及其伴随的热液活动是巴隆河西矿床金元素活化、迁移和富集的关键因素,指出北西西向构造蚀变带是该区带金矿成矿的有利部位。

东天山岩浆铜镍硫化物矿床的多期次岩浆侵位与成矿作用--以黄山铜镍矿床为例

位于黄山-镜儿泉镁铁-超镁铁岩带西段的黄山铜镍矿田（包括黄山、黄山东、香山、黄山南矿床），是北疆最重毒镍矿产地。矿田内各岩体都是多期岩浆侵位形成的杂岩体，且黄山东和香山铜镍矿床存在多期成矿作用。本文选取黄。型隐伏铜镍矿床进行详细解剖，在此基础上探讨东天山地区多期成岩成矿作用及其勘查意义。黄山矿山开采揭露最新女现象系统观察，不同岩相中橄榄石、辉石（粒径、成分）的垂向和平面剖面变化表明黄山铜镍矿床由多期岩浆侵位形成，且；期次为主要成矿期。第三期次岩相主要由角闪二辉橄辉岩、角闪方辉橄辉岩和角闪橄榄岩组成。角闪二辉橄辉岩底部自榄石核部和边部具有明显的成分差异，其橄榄石的边部相对于核部F0值和Ni含量升高，由于橄榄石结晶过程中与晶间{物发生Fe-Ni的交换反应所致。第三期次的角闪方辉橄辉岩和角闪橄榄岩岩相中橄榄石的Fo值与角闪二辉橄辉岩中橄{Fo值相近，但Ni含量（500×10-6～2050×10-6）高于第二侵入期次角闪二辉橄辉岩中的Ni含量（160×10-6～1000×10-6）橄榄石和硫化物熔体的Fe—Ni交换反应或者不同的母岩浆性质是橄榄石Ni含量不同的主要原因。黄山岩体的斜方辉石古铜辉石，第三期次岩体角闪方辉橄辉岩和角闪橄榄岩中含有粗粒的古铜辉石，其最大粒径（4～8mm）大于角闪二辉橄岩中古铜辉石（2—4mm）。单颗粒古铜辉石的Mr值、CaO及Cr2O3含量从核部到边部有多次重复变化，反映岩浆成分存在多次变化。第三期次单斜辉石包裹的橄榄石的边部比核部具有更高的Ni含量（Fo值相似），结合Cu、Ni、Co等元素的垂直剖口化，本文提出新鲜岩浆补给是黄山主矿体（30号矿体）硫化物富集的重要控制因素。多次岩浆的补给暗示黄山为岩浆通道成矿系统。岩体变宽、局部膨大及岩体产状改变部位是硫化物有利的聚集部位。东天山黄山．镜儿泉地区铜镍矿床勘查过程中往往以超基性岩相为主要评价对象，根据黄山矿田其他岩体的岩石组合与矿化岩相分析，本文认为该区铜镍矿勘查过程中也要重视基性岩相（辉长岩、苏长岩、橄榄辉长岩等）的成矿潜力，对多期次岩浆作用及相对应的成矿作用应给予重视。

高镍铜镍矿床的特征、形成机制与勘查展望

岩浆铜镍矿床100%硫化物中的Ni含量与赋矿岩石和成矿过程紧密相关,记录岩浆成分、分异程度与硫化物演化过程。硫化物异常高镍(高镍硫化物)往往被认为与科马提质岩浆或者后期热液作用密切相关。近年研究结合勘查证实,赋含高镍硫化物的矿床(高镍铜镍矿床)不仅限于科马提岩,还与苦橄质、玄武质岩浆有关,另外,热液富集作用并不是必要因素。本文总结了世界上高镍铜镍矿床的基本特征和形成机制,分析提出了不同机制的判别标志,并展望了其勘查前景。详细对比高镍铜镍矿床的产出环境、赋矿岩相、矿石特征、矿物组合等特征,该类矿床往往产于大陆裂谷和造山带环境,与基性程度较高的岩浆有关,以橄榄岩赋矿为主,含镍硫化物组合主要为镍黄铁矿-磁黄铁矿-黄铜矿组合,少数为针镍矿-镍黄铁矿-黄铁矿组合。科马提岩相关矿床可将Ni含量大于16%的硫化物定义为高镍硫化物,苦橄质-玄武质岩浆相关矿床的硫化物可分为高镍硫化物(Ni>10%)、中镍硫化物(5%～10%)和富铜硫化物(Ni<5%,Cu>Ni)。原生高镍硫化物可由富镍岩浆熔离、硫化物从橄榄石中吸取Ni、硫化物结晶分异、硫化物与硫不饱和岩浆反应等机制形成。苦橄质-玄武质岩浆相关的矿床,硫化物与橄榄石的Fe-Ni交换反应是高镍硫化物形成的重要机制。辉石岩源区地幔部分熔融形成富镍岩浆是否为高镍硫化物形成的必要条件尚存争议。不同机制形成的高镍硫化物具有迥异的岩石-矿物组合和地化特征。硫化物矿物组合、橄榄石成分(Fo值、Ni含量、Fo值-Ni含量的相关性)、伴生元素(铜、铂族元素)丰度-配分模式等特征可作为区分不同高镍硫化物形成机制的有效指标。我国新疆黄山南、坡一和青海夏日哈木矿床(部分浸染状矿化橄榄岩)以赋含高镍硫化物为特征,新疆喀拉通克矿床的硫化物则以富铜为特征,中国其余矿床的硫化物均属中镍硫化物。目前研究指示中国的高镍铜镍矿床与母岩浆相对富镍、硫化物与橄榄石Fe-Ni交换作用密切相关,后者可使硫化物Ni含量提升3%～5%。在铜镍矿床勘查方面,稀疏-中等浸染状高镍硫化物矿石即可达到工业品位,稠密浸染状-块状高镍硫化物矿石可达到很高的Ni品位(10%),是高品位镍矿勘查的一个重要方向。造山带环境富水、相对高氧逸度(可高达QFM+1)的岩浆可能是形成高镍硫化物的有利条件,该环境橄榄石Fo值较高(>87mol%)的岩体有利于形成高镍硫化物。

新疆喀拉通克铜镍矿田成矿条件、岩浆通道与成矿潜力分析

位于中亚造山带北缘的喀拉通克早二叠世铜镍硫化物矿区是新疆规模最大的铜镍矿山,包含13个岩体,相当部分为隐伏岩体,其中1号、2号、3号、9号矿床为主力矿床,经过30余年持续开发,最大开采深度已达740 m,已面临后备资源不足的危机。已知矿体主要产于辉长岩、苏长岩、辉长苏长岩以及橄榄苏长岩中,甚至角闪辉长岩局部也含矿,未见超镁铁岩产出,具有显著的磁性(200 nT)、重力(0.29×10^(-5)m/s^2)、激化率异常,以镁铁岩含矿、岩体规模小且成群成带、分异演化程度高、富铜(Cu/Ni约3:2)、PGE较高、块状硫化物贯入矿体普遍发育为特色。其围岩为含炭质板岩、片岩和凝灰岩,变形强烈,常规电法受到炭质层的干扰。依据岩石学、地球化学研究,岩浆源于软流圈地幔,基于与东天山同期铜镍矿床含矿岩相及其比例和剩余重力异常的比较,推断其应发育有相当比例的超镁铁岩,因而深部出现超基性岩的可能性很高,且含矿性应更好。这一推断得到坑道钻探的证实,2013年矿区在Y2岩体东段650~740 m深度和Y2岩体西段400~500 m深度发现隐伏超镁铁岩且含矿,局部见贯入块状矿体。橄榄辉石岩、辉石橄榄岩系矿区首次发现,粒度很细,发育强烈的蛇纹石化、纤闪石化,推测只是隐伏超基性岩的头部。结合控岩控矿构造的追溯及南、北岩带的侧伏和倾伏方向判断,硫化物珠滴构造的发现与系统观测统计,围岩烘烤边和角岩化的研究分析,提出南岩带主岩浆通道位于Y2与Y3岩体之间,而不是原普遍认为的岩浆通道位于Y1与Y2岩体之间。结合矿区的现状,提出采用高分辨率浅层地震、CSAMT和瞬变电磁地-井测量,结合传统的高精度重力勘探、磁法勘探和激发极化法来勘探和预测南岩带深部隐伏含矿超镁铁岩的空间位置和产状,圈定岩浆通道和隐伏铜镍矿体,进而推动北岩带和外围G21、22号岩体的深部探矿工作。

北疆二叠纪镁铁-超镁铁岩铜、镍矿床的构造背景、岩体类型、基本特征、相对剥蚀程度、含矿性评价标志及成矿潜力分析

北疆地区不同构造单元内分布大量的镁铁-超镁铁质岩体,含铜镍硫化物矿化的岩体集中于早二叠世。含铜镍岩体顶与底的识别是一世界性难题,而对深部矿与隐伏矿的勘查十分重要。根据这些镁铁-超镁铁岩体地表出露面积大小和岩相期次,可分为大岩体(大于5～40km2)、小复式岩体(1～3km2)和单式岩体(小于0.1km2)三类。三类岩体在岩体形态、产状、岩相构成、超镁铁质岩相所占比例、赋矿岩相、矿体空间分布以及矿石中Cu/Ni值等方面都有所不同。根据岩体和矿化的基本特征,结合矿物粒度、蚀变强弱、有无同期玄武岩、辉绿岩等,可以综合判定岩体的相对剥蚀程度与埋深。相对剥蚀程度结合区域上元素化探异常和地球物理异常的细微差别,可作为评价镁铁-超镁铁岩体的铜、镍成矿潜力的有力工具。镁铁质岩墙、小岩体、小岩体群、产于大辉长岩体中的小的超镁铁岩露头,强烈蚀变的镁铁-超镁铁岩区,重磁异常区,物化探异常叠加区等均是今后北疆寻找小岩体大矿床的重点靶区。

东天山圪塔山口镁铁-超镁铁质岩体地球化学、锆石U-Pb年代学及其对Ni-Cu成矿的指示

摘要新疆新近发现的圪塔山口镍铜硫化物矿床位于东天山康古尔一黄山镍铜硫化物成矿带的东端。矿区包含4个镁铁．超镁铁质岩体，其中I、Ⅱ、Ⅲ号岩体均见镍铜硫化物矿化。本文利用SIMS锆石u-Pb法测得I号矿化岩体辉长岩年龄为282．6±1．9Ma。不仅与东天山地区其它含Ni-Cu矿化的镁铁-超镁铁质岩体形成时代一致，而且与塔里木玄武岩、镁铁质岩墙及北山地区的镁铁．超镁铁质岩体形成时限相一致。其形成可能与造山后伸展背景下的地幔柱叠加作用有关。地球化学数据表明圪塔山口岩体具有高Mg特征，除2个辉长岩样品m／f值较低外，其余14个样品集中于2．73—5．05之间，属铁质超基性岩。岩石稀土元素配分模式为右倾式，轻、重稀土比2．64—3．39；含长角闪辉橄岩及部分含长角闪橄辉岩和含长橄辉岩8Eu具正异常，可能与这3个岩相中存在斜长石的结晶有关。微量元素蛛网图表明岩石富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、Sr。富集高场强元素U、Pb，亏损高场强元素n、Nb等特征。主量元素SiO2-（Na20＋K2O）与（FeO^T／MgO）-FeO^T图解、微量元素相关图及微量元素比值相关图说明圪塔山口岩体成岩物质为来源于亏损地幔的钙碱性玄武质岩浆，成岩作用以岩浆结晶分异为主导，并受到地壳的混染作用，具有较好的镍铜硫化物矿床成矿潜力。

东疆二叠纪镁铁-超镁铁岩体中辉石的成分特征及其对成岩和Ni-Cu成矿的指示

新疆东部早二叠世镁铁-超镁铁岩体主要分布在天山东段觉罗塔格构造带、中天山地块和北山地区,与这类岩体相关的Ni-Cu矿床主要产出在觉罗塔格带和中天山地区,北山目前并未发现典型Ni-Cu矿床。这些岩体中的斜方辉石主要为古铜辉石,少量为紫苏辉石;单斜辉石属透辉石、次透辉石或普通辉石。矿物成分系统变化显示橄榄石Fo值北山最高、觉罗塔格带到中天山逐次降低的特点,橄榄石Fo值在78~86和Ni含量低于1800×10-6范围内更有利于Cu-Ni成矿;斜方辉石En端元和单斜辉石Wo端元极差值也显示北山最高、觉罗塔格带和中天山较低的规律,且相对小的极差值更有利于成矿。单斜辉石AlⅣ/AlⅥ比值结果显示北山岩体在矿物结晶过程中压力较低,硫溶解度较大,可能是其矿化程度弱于觉罗塔格带和中天山的一个重要因素。觉罗塔格带、中天山和北山镁铁-超镁铁质岩体的母岩浆为非碱性系列、大陆拉斑玄武质岩浆。根据北山和觉罗塔格带岩体单斜辉石微量元素成分估算的母岩浆具有LREE富集以及Nb、Ta、Zr、Hf负异常的特征,指示出两者源区为受俯冲板片交代的地幔,且坡北源区俯冲交代程度更低。觉罗塔格带和中天山单斜辉石Alz vs.Ti显示裂谷堆晶趋势向弧堆晶趋势演化,而北山单斜辉石Alz vs.Ti则显示明显的裂谷堆晶趋势,这说明俯冲交代作用在觉罗塔格带和中天山地区表现的更为强烈。北山镁铁-超镁铁岩体中发现单斜辉石Ti的高异常及矿物温压计算结果显示,表明北山地区具有比觉罗塔格带和中天山更高的岩浆温度,这可能与塔里木二叠纪地幔柱的活动有关。

东天山圪塔山口铜镍矿区镁铁-超镁铁质岩体橄榄石与尖晶石矿物学特征

新近发现的圪塔山口含铜镍矿化镁铁-超镁铁质岩体位于新疆东天山黄山-镜儿泉铜镍矿带东端,共有4个镁铁-超镁铁质岩体,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号岩体均见铜镍硫化物矿化,研究表明其形成时代(282Ma)及岩浆来源与东天山地区其它铜镍矿化镁铁-超镁铁质岩体一致。本文对主要造岩矿物橄榄石及副矿物尖晶石进行了显微镜下观察及电子探针分析,结果表明橄榄石Fo值介于83.1~86.6之间,平均85.2,为贵橄榄石,其Ni含量变化于1273×10-6~2719×10-6,平均1918×10-6;尖晶石根据铝含量的不同可以分为高铝和低铝两种。圪塔山口岩浆为地幔源区发生15.8%~18.8%的部分熔融,并有过剩橄榄石加入的玄武质岩浆经结晶分异作用形成的派生岩浆。对橄榄石分离结晶和硫化物熔离的计算模拟表明橄榄石结晶前,岩浆已经达到S饱和,结晶过程始终伴随硫化物的熔离作用,虽然早期结晶的橄榄石与硫化物熔体间发生了Fe-Ni交换,但仍有很好的铜镍成矿潜力。

吐哈盆地早二叠世玄武岩原始岩浆性质:来自熔融包裹体成分的制约

东天山地区的二叠纪玄武岩沿着区域的北东东向断裂呈脉状分布,吐哈盆地玄武岩的40Ar-39Ar坪年龄为298.2±3.8Ma,为早二叠世,与前人的玄武岩年龄结果在误差范围内一致。可能与东天山地区二叠纪岩浆铜镍矿床镁铁-超镁铁岩有密切的成因联系。吐哈玄武岩的主微量成分显示其为岛弧拉斑、大陆弧玄武岩,轻稀土富集和Nb、Ta负异常,指示源区可能经历过俯冲作用的改造。吐哈盆地二叠纪玄武岩含有新鲜的橄榄石和长石斑晶,橄榄石斑晶中熔融包裹体较发育。熔融包裹体为玻璃质、气相和玻璃质、气相、固相两种类型。包裹体中不透明矿物主要为磁铁矿,说明捕获包裹体时岩浆的氧逸度和Fe含量较高。熔融包裹体分为高MgO和低MgO含量两种。高MgO含量的包体同时具有低SiO_2、低微量和稀土元素含量的特征,可能为地幔高部分熔融的产物,且经历过深部演化程度较弱。该高MgO熔体的微量元素显示Nb、Ta亏损的特征,具有N-MORB特征的微量和稀土元素分配模式,预示该熔体为受到俯冲交代的地幔熔融形成。熔融包裹体相对玄武岩具有低的Th和Ta含量、相对弱的Nb和Ta的负异常的特征,指示熔融包裹体的成分经受改造程度低于玄武岩,暗示可能为经历过较少后期作用改造的相对原始的熔体。熔体中Cu含量(12.4×10^(-6)~299×10^(-6))在正常玄武质岩浆含量范围内,而Ni含量(236×10^(-6)~697×10^(-6))高于高镁溢流科马提岩和洋中脊玄武岩。该Cu、Ni含量略显解耦的熔体可能代表了经历过深部少量的硫化物熔离,带走小部分Cu和Ni等成矿元素之后所捕获的岩浆。如果将该熔体视为东天山地区二叠纪岩浆铜镍硫化物矿床的母岩浆,该母岩浆中Ni含量相对较高可能是岩浆铜镍硫化物矿床中矿石的Ni/Cu比值大多大于1.0的主要因素。

塔里木东北缘坡十Ni矿化侵入体中橄榄石和铬尖晶石对成岩成矿及源区特征的约束

坡十Ni矿化超镁铁侵入体的矿化岩相主要为第二侵入期次的（斜长）单辉橄榄岩、（斜长）二辉橄榄岩、 纯橄岩等岩相。坡十超镁铁岩的橄榄石成分变化范围较大， 橄榄石的Fo值在76.8～89.6之间， Ni含量为767×10^-6～4 580×10^-6。铬尖晶石的Mg^#值和Cr^#值变化范围分别为19.4～41.9和49.8～64.8， 原生铬尖晶石中Cr2O3和Al2O3表现为负相关， 蚀变改造的铬尖晶石则表现为正相关。橄榄石成分剖面显示坡十母岩浆处于一个动态的岩浆系统中， 成分稳定的新鲜岩浆的补给、 持续向上的动力及浅部橄榄石快速分离结晶，造成了不同深度橄榄石成分的不同变化。坡十侵入体母岩浆估算结果为MgO=14.49％， FeO=10.01％，模拟结果显示橄榄石中Ni含量的变化主要受橄榄石结晶分异和硫化物不混溶作用共同控制，其中橄榄石与硫化物熔体发生明显的Fe-Ni交换反应。坡十母岩浆中橄榄石分离结晶造成的硫饱和，是坡十硫化物熔离的重要因素。橄榄石高Fo值、母岩浆高MgO、超镁铁岩中斜长石发育、矿物高结晶温度和铬尖晶石成分的弧岩浆特征显示，塔里木东北缘坡十侵入体是俯冲交代的岩石圈地幔部分熔融形成的母岩浆的产物，表现出低压高温的演化特征，其中源区熔融机制可能与塔里木二叠纪地幔柱提供的热源或该区大规模拆沉作用造成的软流圈上涌有关。

角闪石成分对东天山铜镍矿床岩浆过程的指示意义

图拉尔根、香山和天宇、白石泉岩浆铜镍硫化物矿床分别位于新疆东天山的觉罗塔格构造带和中天山地块,角闪石在这些矿床中均以贯通矿物产出。本研究通过这些矿床角闪石的主量和微量元素含量,讨论两个构造单元成矿岩浆的性质和演化过程。四个矿床的角闪石种属主要为韭闪石、镁绿钙闪石、浅闪石、钛闪石、钙镁闪石和镁闪石,结晶温度区间为940~1080℃,压力区间为250~450MPa,相当于11~15km的深度。图拉尔根和香山矿床的角闪石结晶温度和压力均相对较低(平均分别为1027℃、318MPa和1013℃、313MPa),可能与其所处的觉罗塔格构造带断裂发育,成矿母岩浆易于侵位到较浅处结晶有关。四个矿床角闪石结晶时岩浆的含水量均较高(4%左右),可能是俯冲交代作用导致的地幔源区本身水含量较高以及角闪石结晶较晚共同作用的结果。相较于觉罗塔格构造带的图拉尔根和香山矿床(0 <ΔNNO <1. 7),角闪石氧逸度计指示中天山地块天宇和白石泉矿床的氧逸度变化范围大且偏低(分别是-0. 6 <ΔNNO <1. 7和-0. 4 <ΔNNO <1. 8)。中天山铜镍矿床的氧逸度特征及相对觉罗塔格构造带较低的微量元素Ce/Pb比值指示其岩浆侵位过程中受到的古老地块的混染作用较强。以上研究表明角闪石虽是玄武质岩浆中较晚结晶的矿物,但能为示踪铜镍矿床岩浆演化提供重要线索。

新疆磁海铁矿区镁铁质岩及正长岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征：对成岩、成矿作用的制约

对新疆磁海铁矿区镁铁-超镁铁质岩与铁成矿关系、正长岩与镁铁质岩关系的解剖,是认识磁海矿区成岩、成矿过程及构造背景的关键。本文利用SIMS锆石U-Pb测年法,获得磁海辉绿岩、辉长辉绿岩、磁南辉长岩、磁海北角闪石英正长岩的206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄分别为275.1±2.2Ma、281.9±3.2Ma、273.0±1.9Ma和273.0±1.8Ma,这与北山乃至北疆地区主要含铜镍-钒钛磁铁矿的镁铁-超镁铁质岩年龄一致。岩石地球化学特征研究显示,从辉石岩到辉长岩,再到辉绿岩,经历了Ti逐渐富集、Mg#和m/f值先增加后降低的过程,角闪石英正长岩具有A型花岗岩特征,与辉长岩、辉绿岩在成因上存在互补关系。综合年代学和地球化学特征,磁南辉石岩、辉长岩、磁海辉绿岩、辉长辉绿岩以及磁海北边的角闪石英正长岩为同源岩浆演化的产物,岩浆演化过程中受地壳混染作用微弱,在岩浆演化的早期,磁铁矿的结晶分离主导着岩浆成分的改变,当岩浆演化到辉长岩阶段,岩浆开始以结晶分异作用为主;磁铁矿的分离结晶时间早于钛铁矿,岩浆型的金属硫化物为磁铁矿和钛铁矿结晶过渡阶段的产物。磁海镁铁-超镁铁质岩石在成岩及成矿作用上可能与在时间和空间上相邻近的塔里木早二叠世大火成岩省有密切关系。

造山带岩浆铜镍硫化物矿床的混染模式——以天山-北山二叠纪铜镍矿为例

造山带铜镍矿床的地幔源区均经历过不同程度的俯冲交代作用和复杂的源区混染历史,造山带铜镍矿带内大量个体差异的矿床为源区和壳内混染的多样性提供了研究实例。中亚造山带天山-北山地区是中国众多造山带内铜镍矿数量最多、分布最广、总体储量最大的地域,这些矿化岩体普遍体现Nb-Ta亏损、高;O和锆石O-Hf同位素离散的特征,该宏大现象主要源自地幔源区不同比例的俯冲沉积物熔体和低温蚀变洋壳流体的交代改造;造山带铜镍矿床的初始岩浆在地壳尺度内上侵过程中,发生的分离结晶和硅铝质物质混染(AFC过程),可以造成母岩浆发生硫化物饱和,然而AFC过程触发的硫化物饱和在时间上通常较晚,外源硫加入对岩浆早阶段大规模硫化物熔离是必要的;岩浆演化至晚阶段时,低比例的残余熔体可能经历壳源熔体加入,导致晚阶段矿物(如锆石)同位素组成与全岩成分明显不同。更为重要的是,造山带铜镍矿床的地幔源区具有潜在的高氧逸度特征,碳同位素和氧逸度研究显示还原性碳质物加入导致的岩浆还原作用,可能是造山带有别于板内环境铜镍矿床硫化物饱和的重要机制。总体来说,造山带铜镍矿床不同空间位置和尺度的混染模式和识别特征为:(1)源区混染,以Nb-Ta亏损、氧同位素不均一、O-Hf同位素离散为特征;(2)地壳尺度大规模混染,以多类别元素-同位素体系壳幔差异为特征,其中硅铝质混染以全岩混染为主,外源硫和还原性物质以选择性混染为主;(3)岩浆晚阶段粒间熔体混染,以同一岩相中不同矿物的同位素组成显著差异为特征。这3种模式中仅壳内大规模混染导致的成矿岩浆组分、硫含量以及氧逸度变化,有利于岩浆硫饱和形成不混溶的硫化物熔体;而晚阶段粒间熔体混染记录的地壳信息,不能反映与成矿密切相关的壳源混染事件。混染模式的精细识别为造山带广泛发育的镁铁-超镁铁岩体成矿潜力评价提供了重要的理论依据。

塔里木北缘波孜果尔碱性(花岗)岩铌-钽-锆-铷-稀土矿床钠铁闪石、霓石特征及意义

碱性造岩矿物能够记录碱性岩源区特征、岩浆演化以及晚期成矿的重要信息,是开展碱性岩成岩成矿研究的有效手段。波孜果尔碱性花岗岩型铌-钽-锆-铷-稀土矿床位于塔里木北缘-中亚南天山晚古生代造山带,是塔里木地块北缘铌成矿带中典型的碱性岩型矿床。本文通过对含矿岩体中的霓石和钠铁闪石开展矿物学研究,结合全岩成分揭示波孜果尔稀有-稀土金属矿床含矿岩体的岩石类型、演化特征、构造背景及成矿条件。研究发现,含矿碱性岩体由霓石钠铁闪石碱长花岗岩、霓石钠铁闪石石英碱长正长岩、霓石钠铁闪石碱长正长岩组成。不同岩相岩石均表现出相似的稀土和微量元素配分模式,以富集轻稀土元素和高场强元素,亏损大离子亲石元素和重稀土元素为特征,具有显著的负Eu异常,指示三种岩石类型是同源岩浆演化的产物。含矿岩体中的辉石为霓石-霓辉石,角闪石为钠铁闪石。霓石和钠铁闪石稀土和微量元素配分模式相似且含量都较低,富集重稀土、亏损轻稀土,具有显著的负Eu异常,并富集Zr、Hf等高场强元素,亏损Ba、Sr等大离子亲石元素。霓石和钠铁闪石微量元素特征指示三个岩相单元的演化程度由低到高依次为霓石钠铁闪石碱长花岗岩→霓石钠铁闪石石英碱长正长岩→霓石钠铁闪石碱长正长岩,且结晶分异作用控制了岩体的形成。同时,早期霓石钠铁闪石碱长花岗岩的钠铁闪石呈现Ce正异常,晚期岩相中则无异常,指示演化的早期阶段氧逸度较高,随着磁铁矿等氧化物的结晶熔体趋于还原。波孜果尔含矿岩体成矿元素除Rb外分布并不均匀,表现为演化早期的岩相富集Nb,而演化晚期的岩相更富集稀土和Zr。进一步研究发现,塔里木北缘碱性岩带发育的铌、稀土、钽、锆、铷、铀等稀有稀土金属矿化与地幔柱引起的幔源岩浆底侵有关,其构造背景可能为地幔柱对造山带的叠置。

东疆黄山铜镍矿床硫化物聚集过程和硅酸镍含量及对铜镍矿勘查的指示

由黄山铜镍矿床浸染状矿化橄榄岩中Ni的赋存状态分析得到其硅酸镍含量为4%~20%,且硅酸镍含量和全岩Ni含量呈负相关,主要受橄榄石比例和橄榄石Ni含量控制。当全岩Ni大于0.4%时,黄山矿床浸染状矿化橄榄岩中硅酸镍比例常小于10%。450中段坑内钻KZK1475中硫化物从矿体下盘至上盘呈逐渐减少趋势,结合黄山岩体从浅部至深部基性程度逐渐增高的岩相分带特征,认为岩浆结晶过程中主要受重力分异控制。矿体中硫化物呈多段富集,可能与新鲜岩浆注入有关。本文还对东疆地区其他超基性岩相赋矿的矿床（黄山南矿床和坡北地区铜镍矿床）进行了硅酸镍含量模拟,得到两个矿床浸染状矿化橄榄岩中硅酸镍比例多为10%~20%,大部分大于20%,而矿化纯橄岩中硅酸镍比例都大于20%。因此,东疆地区在橄榄岩赋矿的铜镍矿床（矿点）勘探和开采过程中,应考虑矿体中硅酸镍的含量。

岩浆流向在找矿工作中的应用-以喀拉通克岩浆铜镍硫化物矿床为例

岩浆流动是造成磁化率各项异性(Anisotropy of Magnetic Susceptibility)的重要原因,因此常被用来测试和讨论岩墙(尤其是基性岩墙)的侵位方向,或者根据流向(放射状岩墙中的岩浆流向或者地表熔岩的流向)反推岩浆中心的位置(Ferre et al.,2002;Pollard et al.,2004;潘小青等,2011)。新疆喀拉通克铜镍矿赋矿岩体(2号岩体和3号岩体)

哈拉乔拉岩体橄榄石与辉石成分对阿尔泰造山带铜镍成矿潜力的指示

哈拉乔拉基性-超基性岩体于431 Ma侵位于阿尔泰造山带南缘,以辉长岩和橄榄辉长岩为主,类比于基性岩含矿的喀拉通克和黄山东矿床。本文通过哈拉乔拉岩体的矿物成分探讨该岩体的硫化物熔离过程。哈拉乔拉橄榄辉长岩中橄榄石Fo值为75~83 mol%,类似于黄山东与喀拉通克,但Ni含量更为亏损(小于100×10^-6~840×10^-6),明显低于这两个矿床Fo值相近的橄榄石。单斜辉石成分(Mg^#为0.75~0.81)对比也表明哈拉乔拉岩体与喀拉通克岩体具有相似的母岩浆成分与演化过程。哈拉乔拉橄榄石和单斜辉石的成分指示岩浆侵位之前曾经历橄榄石分异结晶作用,Ni严重亏损指示深部橄榄石分异过程中还伴随着硫化物熔离作用。但目前地表及有限的钻孔并未见大量硫化物,暗示硫化物可能堆积在岩体深部或深部岩浆房。经以上分析,认为志留-石炭纪侵位的基性-超基性岩也具形成铜镍矿床的潜力,其成矿潜力评价可综合地球化学-地质-地球物理-成矿过程研究等多方面信息。