金川Ⅰ号岩体橄榄石Ni-MgO相互关系及其地质意义

金川超镁铁质岩体赋存着仅次于加拿大Sudbury和俄罗斯Noril'sk-Talnakh的世界第三大在采铜镍硫化物矿床,岩体以一系列的NE向断层为界分成四个小岩体,由西至东依次为:Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ岩体。Ⅰ号岩体主要由二辉橄榄岩、含辉橄榄岩和橄榄二辉岩构成,橄榄石在各岩相中均为保存较好的主要造岩矿物。本文研究得到金川Ⅰ号岩体上部二辉橄榄岩和含辉橄榄岩中橄榄石的镁橄榄石Fo值介于83.9～85.7,而其Ni含量为1396×10^(-6)～2043×10^(-6),大多低于从S不饱和玄武岩浆中结晶出采的橄榄石的Ni含量。模拟计算结果表明橄榄石较低的Ni含量是因为橄榄石结晶的同时,发生了强烈的硫化物熔离;橄榄石的Fo-Ni关系还因与晶间硅酸盐熔浆的物质交换而发生改变。模拟计算还证明大约有30%的晶间硅酸盐岩浆与橄榄石发生Fe-Mg物质交换反应,导致早结晶橄榄石的Fo值减少了1～1.5。同时,橄榄石较小的Fo值变化表明,在橄榄石结晶和硫化物熔离过程中,不断有新的岩浆贯入和补充。

金川岩体母岩浆成分及其分离结晶过程的熔浆热力学模拟

金川铜镍硫化物矿床是仅次于加拿大Sudbury和俄罗斯Noril’sk-Talnakh的世界第三大在采镍矿床。金川岩体主要由含二辉橄榄岩、二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩和橄榄辉石岩组成,岩相学观察表明主要造岩矿物的结晶顺序为:橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→斜长石。为了进一步探讨金川岩体母岩浆成分及其分离结晶过程,本文在前人工作基础上根据主要造岩矿物结晶顺序及其电子探针成分,借助熔浆热力学软件"MELTS"的计算,获得金川岩体更为准确的母岩浆成分为:SiO248.2%,TiO21.00%,Al2O311.3%,FeO12.9%,Fe2O31.30%,MgO12.6%,CaO10.1%,Na2O1.51%,K2O0.72%,NiO0.04%。MELTS模拟计算表明金川岩体母岩浆的分离结晶经历了两个阶段,在深度约为10.9～12.5km的深部岩浆房经历了约5%的橄榄石以及约4%的斜方辉石分离结晶,并伴随硫化物熔离。在重力作用的影响下,橄榄石、斜方辉石和硫化物向下沉降,形成由下至上的分层:橄榄石-斜方辉石-硫化物-硅酸盐熔浆层,橄榄石-斜方辉石-硅酸盐熔浆层和硅酸盐熔浆层。硅酸盐熔浆首先挤出形成贫硫化物的岩体或喷出地表,之后橄榄石-斜方辉石-硅酸盐熔浆被挤入到7.6～9.2km的浅部岩浆房,经重力分异形成金川I号岩体的上部岩相带和II号岩体顶部的含辉橄榄岩。橄榄石-斜方辉石-硫化物-硅酸盐熔浆层最后被挤入金川岩体,并再次结晶出橄榄石、单斜辉石、斜长石,形成金川岩体的主要岩相和硫化物矿体。这些计算结果不仅与野外和室内岩相学观察吻合,也与硫化物熔离过程的最新研究结果相一致。