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新疆东天山香山铜镍硫化物矿床成矿作用及找矿模型研究

肖凡  
【摘要】:香山铜镍硫化物矿床或称“香山中铜镍矿床”,是东天山土墩-黄山-图拉尔根铜镍矿带内一中等规模矿床,位于觉罗塔格构造带北缘大草滩断裂附近黄山铜镍矿田内,成岩成矿时代形成于279-300Ma之间,是一种典型的晚古生代造山碰撞后伸展环境下的铜镍矿床。 该矿床位于香山杂岩体中矿段,与西矿段钛铁矿-铜镍矿复合型矿床相邻,受香山韧性剪切带(F8)和黄山韧性剪切带(F9)以及次级断裂控制,赋矿岩体整体呈顺层整合形式侵位于上石炭统梧桐窝子组火山熔岩-碎屑沉积岩(Clw)中,并主要由辉石橄榄岩、方辉辉橄岩、角闪辉石岩和角闪辉长岩等岩相组成,总体呈北东向(58°±)展布,岩体平面形态为中间厚两端薄(长度2.4kmn,宽度200-450m,面积0.55km2),具有菱形体状特征。 矿体主要产于岩相接触带(如辉石岩和辉长岩之间或者不同辉长岩相之间)和单一岩相(如橄榄岩、辉橄岩、辉石岩和辉长岩)内,前者一般为块状矿石和稠密浸染状矿石,为深部熔离-后期贯入成因,而后者常见为浸染状矿石,也有块状矿石,为就地熔离成因,矿区内还发育一些热液成因的铜矿化细脉,主要呈细小的含金属硫化物方解石/石英脉,并伴生绿泥石等蚀变矿物,使镁铁质-超镁铁质岩石发生褪色。 通过对岩石/矿石的主量元素、微量元素、稀土元素和铂族元素地球化学研究,硫化物和橄榄石的电子探针分析,以及热液脉状矿石中石英和方解石的流体包裹体测试,并辅以前人关于此矿床的岩石和矿石Sr、Nd、Pb、O、S同位素研究和锆石U-Pb、镍黄铁矿Re-Os成岩成矿年代学等成果,获得以下认识: (1)香山中矿床内成矿作用包括岩浆成矿作用和热液成矿作用,铜镍矿体主要为岩浆成矿作用产物,而热液作用仅见微弱铜矿化,并可进一步分为岩浆晚期热液作用和岩浆期后热液作用两种亚类型,具成金矿化潜力; (2)香山中矿床内主成矿元素Cu和Ni主要以黄铜矿、镍黄铁矿和磁黄铁矿矿物形式产出,而伴生元素Co呈类质同象形式赋存于镍黄铁矿和磁黄铁矿中,Pt元素主要呈类质同象形式赋存于黄铜矿中,而在镍黄铁矿和磁黄铁矿中,则以显微包裹体形式产出为主,部分呈类质同象形式产出; (3)赋矿超基性岩石的m/f为3.81-5.12,平均为3.57,是一种铁质超基性岩,基性岩石的m/f为2.29-3.01,平均为2.75,是一种铁质基性岩。岩石地球化学特征表明母岩浆具有拉斑玄武质岩浆性质,并随着岩浆演化程度的增高,具有向钙碱性过渡的趋势。根据橄榄石-熔体质量平衡原理,通过定量模拟,推测香山中铜镍矿床母岩浆的MgO含量下限值为10.81%; (4)根据香山中矿床赋矿岩石的微量元素比值、εNd(285)0和橄榄石矿物中流体包裹体中含还原性气相成分等特征,表明岩浆源区具有亏损型地幔和富集型地幔双重特征,利用赋矿岩石的初始Sr、Nd同位素值进行定量模拟,表明岩浆源区主体应为亏损刑地幔(80%),也有受俯冲熔体和流体交代的富集型地幔参与(20%),通过铂族元素(PGE)定量模拟,推测相当于原始地幔10-15%部分熔融作用; (5)母岩浆侵位浅层次地壳过程中,发生了铬铁矿(铬尖晶石)、橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和斜长石等矿物的结晶分异作用。橄榄石Fo值范围为79.7-83.7,是一种贵橄榄石。由于新鲜岩浆的补给,导致同种岩石中橄榄石Fo值较为稳定,早期结晶的橄榄石与晶间残留的硫化物熔体反应,导致橄榄石中Ni含量增高,而晚期结晶的橄榄石与晶间残留的硅酸盐熔体反应,导致橄榄石的Fo值变小; (6)香山中矿床内赋矿岩石的氧同位素(5.4-7.7‰)、硫化物的硫同位素(-0.84—+2.4%o)、矿石全岩铅同位素,以及赋矿岩石的微量元素图解表明,在母岩浆侵位浅层地壳过程中,发生了中下地壳物质同化混染作用; (7)母岩浆达到了硫饱和并发生硫化物熔离作用,且硅酸盐熔体/硫化物熔体质量比值为163,其硫饱和机制主要为橄榄石等矿物的结晶分异作用以及中下地壳物质的同化混染作用,并随着岩浆演化程度的增高,矿物结晶分异作用对硫饱和的影响变小: (8)香山中矿床赋矿岩石和矿石中普遍亏损或弱富集PGE,是导致Pt元素呈类质同象形式和显微包裹体产出的主要原因,而“洋壳基底”、“岩浆源区低程度部分熔融”和“深部硫化物熔体不混溶作用”是导致母岩浆PGE低浓度的主要原因; (9)矿区内热液作用有岩浆晚期和岩浆期后两种类刑。岩石裂隙中所见到的含金属硫化物方解石/石英脉,其成矿温度下限值(流体包裹体均一温度值)为220-240℃,可能是铜镍成矿岩浆期后的一种中低温热液,具有成金矿化的潜力; (10)建立了以有利区域性和局部性标志为基础的地质-地球化学-地球物理-遥感综合找矿模型,并提出香山中镁铁质-超镁铁质岩区金矿化潜力评价技术方法。


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