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新疆东天山黄山岩带岩浆硫化物矿床及成矿作用研究

孙涛  
【摘要】:中亚型造山与成矿是地学界研究的热点,出露于新疆北部中亚造山带内镁铁-超镁铁质杂岩体一直是国内外地质学家关注的焦点。新疆东天山黄山岩带(觉罗塔格构造岩浆带)位于天山-兴安造山系北天山造山带东段,康古尔-秋格明塔什韧性剪切带附近。该岩带各岩体大致沿康古尔塔格与苦水两条深大断裂带呈近东西向展布,西起库姆塔格沙垄,东至四顶黑山,长约270Km,宽20-35Km,面积5600Kmm2,在世界上已成为重要的岩浆铜镍硫化物矿床成矿带,分布有土墩、黄山东、黄山、黄山南、香山、葫芦、图拉尔根等岩浆铜镍硫化物矿床以及二红洼、串珠、马蹄、咸水泉、四顶黑山等数十个镁铁质-超镁铁质岩体。论文选择黄山东、黄山、葫芦矿床为重点研究对象,以岩石学、矿床学和地球化学研究为重点,通过岩浆源区与原生岩浆性质、岩浆演化过程、岩浆与围岩的物质交换、硫化物饱和与熔离机制的深入研究,探讨岩浆成矿的深部过程和成矿作用。主要取得以下进展和成果: (1)对东天山黄山岩带多个镁铁质-超镁铁质岩体研究显示,多数为多期次侵入的复式岩体,岩相分带显著;含矿岩体均由镁铁质-超镁铁质岩石组成,主要造岩矿物为橄榄石、辉石、斜长石及角闪石、黑云母,主要含矿岩相为辉长苏长岩、苏长岩、辉石岩和橄榄岩;岩石蚀变强烈,特别是黄山东、黄山和葫芦岩体,部分岩石几乎看不到原生矿物。 (2)本文精确测定了葫芦镁铁质-超镁铁质岩体辉长闪长岩单颗粒锆石U-Pb年龄为274.5+3.9Ma,结合研究区已有的锆石年龄,很好的限定了研究区赋含铜镍矿床岩体的形成时代,也限定了这些矿床的形成时代,即这些岩体或矿床是在早二叠世很短时限范围内形成的,为后碰撞伸展环境的产物。 (3)东天山铜镍硫化物矿床中岩石ΣPGE含量为0.24x10-9~8.03×10-9,平均2.09x10-9;矿石ΣPGE含量(100%硫化物计算后)为,平均313.86x10-9;岩石和矿石的PGE总量低,IPGE与PPGE分异较弱,早期硫化物深部预先熔离带走了岩浆中大部分的PGE,是导致该地区矿床母岩浆PGE亏损的主要原因。 (4)东天山镁铁质-超镁铁质岩体的εNd(t)=+4.1~+10.5(t=274Ma),平均值为+7.22;(87Sr/86Sr)i=0.7022~0.7081,平均值为0.7040。在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i相关图上,大部分样品投影在了第二象限,位于MORB和OIB范围内,表明岩浆源区属于亏损型地幔;但是由于俯冲板片的脱水和部分熔融产生的对上覆地幔的交代作用,使有部分样品具有富集地幔的同位素特征,表明黄山岩带中含矿岩体的岩浆源区主体为软流圈地幔,同时也有一些富集岩石圈地幔的组份加入。 (5)岩体岩石普遍发生了不同程度的蛇纹石化、纤闪石化、绿泥石化、钠黝帘石化等蚀变作用;各岩体具有相同的演化系列,其原生岩浆为经地幔中等程度部分熔融形成的高Mg拉斑玄武质岩浆;但是组成含矿岩体的岩浆演化程度较高,而不含矿岩体主要由低演化程度的岩浆组成。 (6)本文通过橄榄石Fo值与Ni含量、全岩Cu/Zr比值、以及岩/矿石PGE特征与不相容元素之间相互关系研究表明,东天山地区含矿岩体(黄山东、黄山、图拉尔根、葫芦、香山中岩体)都曾在深部发生过硫化物的熔离作用;而不含矿岩体中硫化物的熔离作用未曾发生或者不明显。 (7)东天山地区与后碰撞镁铁质-超镁铁质岩体有关的岩浆型铜镍硫化物矿床在形成过程中具有较明显的橄榄石、辉石等矿物分离结晶和地壳物质的混染作用,这可能是造成硫化物熔离和成矿的主要原因;而地壳硫只在局部地段或个别矿床中加入,对硫化物的熔离具有一定的影响,但对硫化物熔离成矿没有起到主导作用。


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