高温岩浆过程中的钴镍解耦机制及其成矿指示

钴(Co)和镍(Ni)具有相似的地球化学行为,在自然界多协同变化,然而在某些地质过程(尤其是成矿作用)中二者可发生解耦现象,解耦机制尚不清楚。本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石样品开展了主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征和迁移行为的研究。地幔橄榄石的Ni(2500×10^(-6)~3400×10^(-6))和Co(110×10^(-6)~160×10^(-6))含量均高于原始地幔,其Ni含量与Fo值无明显相关性,而Co含量与Fo及Ni/Co比值呈较好的负相关关系。这表明部分熔融并不造成橄榄石中Ni含量的系统变化,但可控制Co含量和改变Ni/Co比值,其原因主要与两种元素在橄榄石中的相容性差异有关。熔-岩反应可引起矿物间及矿物内显著的Co-Ni解耦,但机制有所差异:在与玄武质熔体反应的过程中,橄榄石以吸收Co、丢失Ni为主,同时受到共结矿物尖晶石的影响;与碳酸盐熔体反应的过程中,橄榄石以丢失Co而Ni基本不变为特征。在幔源玄武质岩浆底侵麻粒岩相下地壳时,辉石中Co、Ni元素的迁移受控于浓度梯度和硫化物结晶,而Co的局部富集为地壳深熔形成富Co熔体提供了重要物质基础。镁铁-超镁铁质岩浆分异演化过程中,铬铁矿分离结晶、硫化物熔离均可造成岩石和/或矿物尺度的Co、Ni解耦。同时,铬铁矿聚集沉淀及硫化物熔体固结过程中释放的富水流体将大大促进亚固相状态下的元素交换效率,尤其加强Co的活动性,从而引起橄榄石甚至铬铁矿的Co、Ni负相关。对比研究发现,成矿与不成矿岩体以及含矿与不含矿岩石中矿物的Co、Ni含量变化趋势明显不同或截然相反,为识别岩体成矿潜力和指导找矿提供了依据。