發(fā)布時(shí)間：2020-08-12 11:26

【摘要】：新疆喀拉通克巖漿銅鎳硫化物礦床位于中亞造山帶內(nèi),東準(zhǔn)噶爾構(gòu)造帶北緣。目前礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)鎂鐵質(zhì)巖體13個(gè),其中4個(gè)賦存工業(yè)礦體,鎳總儲(chǔ)量在同類礦床中位列新疆第一、全國(guó)第四。近年來(lái),隨著巖漿礦床成礦理論研究和礦區(qū)勘探的深入,對(duì)該礦床的研究仍有不少科學(xué)問(wèn)題尚待討論,如礦區(qū)內(nèi)鎂鐵質(zhì)巖體形成關(guān)系、巖漿硫飽和的關(guān)鍵因素以及硫化物富集過(guò)程等。此外,對(duì)該地區(qū)與鎂鐵質(zhì)巖體有關(guān)的巖漿礦床構(gòu)造背景尚存在不同認(rèn)識(shí),諸如一些學(xué)者根據(jù)相近的侵入年齡使得喀拉通克二疊紀(jì)鎂鐵質(zhì)巖體的成因可能與塔里木二疊紀(jì)地幔柱活動(dòng)相關(guān)。對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題的探討,在中亞造山帶巖漿銅鎳硫化物礦床成礦作用理論研究和區(qū)域礦產(chǎn)勘查等方面具有重要意義。論文在前人資料的基礎(chǔ)上,對(duì)喀拉通克鎂鐵質(zhì)巖體群不同巖體進(jìn)行鋯石SHRIMP U-Pb定年,并通過(guò)礦物微區(qū)微量元素、單礦物原位微區(qū)Sr-Nd-Hf-O同位素以及硫化物S同位素等分析測(cè)試手段,結(jié)合礦物主量、全巖主微量和礦石親銅元素?cái)?shù)據(jù),探討喀拉通克巖漿銅鎳硫化物礦床硫飽和的關(guān)鍵因素、硫化物富集以及運(yùn)移過(guò)程;結(jié)合已有的區(qū)域地質(zhì)資料和研究成果,討論不同巖體形成的構(gòu)造背景;在綜合研究基礎(chǔ)上,初步評(píng)價(jià)喀拉通克礦區(qū)深部及外圍的找礦潛力。喀拉通克礦區(qū)具有經(jīng)濟(jì)意義的銅鎳礦體主要賦存在Y1~Y3和Y9巖體中。其中Y1和Y2礦體賦存在巖體中下部的橄欖蘇長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)巖中,以稠密浸染狀、海綿隕鐵狀和致密塊狀礦石為主,Y3和Y9礦體分別賦存在巖體底部的蘇長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖中,多為中等-稀疏浸染狀礦石,可見(jiàn)少量塊狀礦石。近年來(lái)在Y5和G21巖體底部也發(fā)現(xiàn)有硫化物礦化,其中G21巖體淡色輝長(zhǎng)巖中可見(jiàn)稀疏浸染狀礦石。新的鋯石SHRIMP定年結(jié)果顯示,喀拉通克鎂鐵質(zhì)巖體群并不是同源巖漿分異演化形成的,而是晚石炭世和早二疊世不同時(shí)期巖漿作用結(jié)果。其中Y3巖體蘇長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖以及G21巖體淡色輝長(zhǎng)巖的年齡分別為~290 Ma、~283 Ma和~281 Ma,與早二疊世Y1和Y9巖體的年齡在誤差范圍內(nèi)一致;Y5巖體輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖的年齡均為~320 Ma,明顯早于其他巖體。喀拉通克鎂鐵質(zhì)巖體橄欖石Fo、輝石Mg~#和斜長(zhǎng)石An顯示出巖體巖漿的演化程度較高,其中晚石炭世巖體巖漿的演化程度高于早二疊世;不同時(shí)代巖體巖石均相對(duì)富集輕稀土、虧損重稀土,具有明顯的Nb-Ta虧損,晚石炭世巖體還具有Zr-Hf的虧損;不同時(shí)代的巖體Sr-Nd-Hf-O同位素特征有所區(qū)別,其中晚石炭世巖體具有更低的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值和δ~(18)O_(zircon)值以及更高的εHf_(t)值。磷灰石和鋯石原位微區(qū)同位素分析顯示早二疊世成礦巖體具有正的εNd_(t)值和εHf_(t)值,表明源區(qū)為虧損地幔,兩端元模擬計(jì)算顯示成礦巖體的巖漿經(jīng)歷了~15 wt.%的地殼混染。S同位素測(cè)試顯示早二疊世巖體中礦石δ~(34)S值介于-1.5~-3.1‰,不同于地幔值,模擬計(jì)算表明礦床在形成的過(guò)程中有~10 wt.%的地殼硫的加入。綜合分析認(rèn)為,硫飽和的關(guān)鍵因素是硅質(zhì)地殼混染和地殼硫的加入。上述過(guò)程提高了巖漿中硫化物和硅酸鹽礦物的共結(jié)比,使得硫化物熔離更加高效。喀拉通克不同礦體的硫化物成分主要受R因子控制,R值為200~1600。較高R值對(duì)喀拉通克礦床礦石中Ni、Cu的富集有很大意義。模擬計(jì)算顯示不同礦床母巖漿的PGE含量相似,為0.02 ppb Ir和0.6 ppb Pt,與大陸玄武巖等PGE不虧損的地幔巖漿相比,低一個(gè)數(shù)量級(jí)。PGE虧損的原因可能是巖漿在深部曾經(jīng)歷過(guò)少量硫化物熔離�？ǹ藥r漿銅鎳硫化物礦床不同礦體R值不存在規(guī)律變化,范圍相互疊加,且Y1-Y2和Y2-Y3礦體之間均存在巖漿通道口的特征,顯示出喀拉通克礦床可能形成于不同的巖漿通道系統(tǒng)或通道的不同部位。礦體賦存位置及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造顯示Y1等礦體形成于近垂直的巖漿通道中,流動(dòng)分異作用導(dǎo)致密的硫化物熔體夾帶橄欖石和輝石晶體集中在巖體的中間部位;Y2、Y3隱伏巖體形成于近水平的巖漿通道中,不混溶硫化物和橄欖石等晶體主要受重力分異作用影響富集在通道底部�？ǹ随V鐵質(zhì)巖體群形成于板塊匯聚背景下不同時(shí)期的巖漿活動(dòng)。其中晚石炭世鎂鐵質(zhì)巖體的形成與板塊俯沖過(guò)程中脫水引起地幔楔部分熔融而形成的玄武質(zhì)巖漿有關(guān),巖漿具有Nb-Ta-Zr-Hf虧損等島弧鈣堿性玄武質(zhì)巖漿的特征;早二疊世鎂鐵質(zhì)巖體的形成與碰撞后伸展階段上覆巖石圈拆沉導(dǎo)致軟流圈減壓熔融而形成的玄武質(zhì)巖漿有關(guān),巖漿具有較高的εNd_(t)值,沒(méi)有Zr-Hf的負(fù)異常。巖漿的Nb-Ta負(fù)異常是之前板塊俯沖過(guò)程中具有Nb-Ta虧損的流體交代了熔融源區(qū)地幔造成的。巖體成礦潛力評(píng)價(jià)顯示,喀拉通克Y5巖體巖漿的演化程度較高,地殼混染程度低,無(wú)巖漿成因硫化物熔離的特征,不具備形成經(jīng)濟(jì)價(jià)值銅鎳礦床的潛力;早二疊世巖體深部仍可能存在基性程度更高巖體/巖相,具有一定的找礦前景。成礦潛力評(píng)價(jià)的結(jié)果也表明,喀拉通克礦區(qū)及外圍巖漿銅鎳硫化物礦床的找礦重點(diǎn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注早二疊世基性程度較高的巖體,且地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示出巖漿經(jīng)歷過(guò)較高程度的地殼混染或地殼硫的加入。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P618.41;P618.63
【圖文】：

巖漿銅鎳硫化物礦床形成時(shí)間跨度長(zhǎng)，除了與隕石（中元古代[5]）和與橄長(zhǎng)巖-斜長(zhǎng)巖-花崗巖相關(guān)的 Voisey’s Ba余的根據(jù)母巖漿性質(zhì)可分為與科馬提巖有關(guān)的礦床（例如 Kam代[7]；與溢流玄武巖有關(guān)的礦床（例如 Muskox、Noril’sk），形成8]；與鐵質(zhì)苦橄巖有關(guān)的礦床（例如 Pechenga），形成于中元古有關(guān)的礦床（例如 Duke Island），多形成于古生代[10]；與高鎂玄的礦床（例如金川、紅旗嶺），形成時(shí)間跨度大，介于元古代至中ndGroves[13]對(duì)歐洲、北美、非洲等巖漿銅鎳硫化物礦床進(jìn)行統(tǒng)計(jì)布在克拉通邊緣 200 km 范圍內(nèi)，如俄羅斯 Noril’sk 和 Pechengn 和 Voisey’sBay 礦床、美國(guó) Duluth 礦床等。Beggetal.[14]認(rèn)為克，地殼運(yùn)動(dòng)應(yīng)力較為集中，深大斷裂可以為巖漿提供上升和就位些礦床規(guī)模大且礦石品位高，如 Noril’sk 礦床是世界上最大的銅。

Aguablanca 礦床、非洲 Botswana 礦床、加拿大 Mascot 礦床以及 Grenville 省中南部 Portneuf-Mauricie 礦集區(qū)[18]。這些發(fā)現(xiàn)意味著除了克拉通邊緣，造山帶也是利于發(fā)現(xiàn)巖漿銅鎳硫化物礦床的部位。與形成于克拉通邊緣的礦床相比，造山帶內(nèi)的巖漿銅鎳硫化物礦床雖然規(guī)模偏小，品位偏低（圖 1.1），但往往具備成帶分布的特征，總儲(chǔ)量依然有很大的經(jīng)濟(jì)意義。在我國(guó)，與溢流玄武巖有關(guān)的巖漿硫化物礦床主要分布在峨眉山大火成巖省，如白馬寨、楊柳坪、立馬河、金寶山等（圖 1.2a）；與高鎂玄武質(zhì)或玄武質(zhì)巖漿有關(guān)的礦床可分為兩種，一種位于華北克拉通西南緣，目前僅有金川礦床產(chǎn)出；一種位于造山帶中，包括東昆侖造山帶內(nèi)的夏日哈木礦床以及中亞造山帶內(nèi)的喀拉通克、黃山東、紅旗嶺等礦床（圖 1.2a）。與世界上巖漿銅鎳硫化物礦床分布規(guī)律相似，分布在克拉通邊緣的礦床儲(chǔ)量較大，占我國(guó)鎳儲(chǔ)量的 60%（圖 1.2b），其余共占 40%。從時(shí)間分布上看（圖 1.2b），除了紅旗嶺礦床外，其余主要集中在新元古代（金川）和古生代（喀拉通克、黃山西、白馬寨等）。

長(zhǎng)安大學(xué)博士學(xué)位論文第二章 區(qū)域地質(zhì)概況2.1 大地構(gòu)造位置中亞造山帶北接西伯利亞克拉通，南鄰塔里木和華北克拉通（圖 2.1a），是一條由古生代島弧和微大陸拼貼形成的造山帶，發(fā)育有大量的島弧玄武巖、花崗巖、高鎂安山巖、A 型花崗巖、玄武巖等[81, 119-121]。中國(guó)新疆北部位于中亞造山帶南緣，由北向南可分為阿爾泰、準(zhǔn)噶爾和天山三部分。新疆北部絕大多數(shù)巖漿銅鎳硫化物礦床分布在準(zhǔn)噶爾和天山地區(qū)，代表性的礦床有喀拉通克、黃山東、圖拉爾根等。本文研究的喀拉通克礦床位于阿爾泰造山帶南鄰的東準(zhǔn)噶爾構(gòu)造帶北緣，北距額爾齊斯斷裂帶 20 km（圖 2.1b）。

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