《东天山地区图拉尔根铜镍硫化物矿床成因及成矿过程.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《东天山地区图拉尔根铜镍硫化物矿床成因及成矿过程.doc（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、资源地质学报告 院 系： 姓 名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 东天山地区图拉尔根铜镍硫化物矿床成因及成矿过程摘要 东天山地区图拉尔根大型铜镍硫化物岩浆矿床是近年找矿的重大突破。通过矿床中坑道穿脉的精细研究，表明岩体的岩相由角闪橄榄岩、橄榄辉石岩、辉石岩与辉长岩组成，不同岩相的稀土元素配分曲线平行过渡变化，暗示各岩相是同源岩浆演化而成。岩相的分布及其接触关系、岩石地球化学及区域构造等指示图拉尔根矿床发生了后期变位。元素地球化学及同位素地球化学研究显示，岩体来自尖屏，石稳定的亏损型地慢源区，亏损型地慢部分熔融与消减板片脱水物质混合导致图拉尔根岩体富集轻稀土元素而保持了MORB型同位素特征。
2、岩浆上升过程中经历了微弱(5%)的上地壳混染。铂族元素地球化学研究显示矿床中铂族含量较低，主要是因为地慢部分熔融较低(约16%)部分铂族元素残留在地慢中所致。关键词 铜镍硫化物矿床；成因；成矿过程；图拉尔根；东天山1 引言 东天山地区产出了十多个大中型铜镍硫化物岩浆矿床(大型3个：黄山、黄山东、图拉尔根)，已经成为我国第二大铜镍硫化物矿床成矿带，口前发现的铜镍资源储量大于lxlObt，仅次于金川铜镍硫化物矿床。图拉尔根铜镍硫化物矿床是近年东天山地区找矿中的重大发现(三金柱等，2003)位于东天山铜镍成矿带的东北部。口前的研究显示:图拉尔根矿床的成岩年龄为300.5士3.2Ma三金柱等，2010
3、)，是觉罗塔格构造带中发现的年龄最老的铜镍矿床。铂族元素研究认为矿床经历了较低的地慢部分熔融，大部分PGE仍然保存在原始地慢中(孙赫等，2008)。硫化物珠滴研究证明珠滴拉伸方向为岩浆运移方向(刘平平等,2010)。然而，前人发表成果中，对图拉尔根矿床的岩浆源区特征、岩浆演化过程及成矿过程的探讨还比较薄弱。本文通过矿床坑道中典型穿脉的岩相学、元素地球化学、铂族元素地球化学、同位素地球化学，详细探讨了图拉尔根矿床的成因及成矿过程。2 区域地质背景 东天山铜镍成矿带是中亚造山带中的重要组成部分，主要包括觉罗塔格构造带和中天山地块，二者以沙泉子断裂为界(图1a）。觉罗塔格构造带内断裂构造、褶皱十分发
4、育，主要有近东西向的康古尔塔格深大断裂和苦水断裂及其派生的次级断裂(秦克章等,2002)。地层主要为中泥盆统大南湖组(D, d)片理化的粗砂岩、含砾凝灰砂岩等火山沉积建造;其上为中上石炭统(Lza)细碧角斑质海相火山碎屑岩建造，遭受了强烈的韧性剪切作用，挤压片理化发育。中天山地块主要为前寒武纪变质结bii，基底，包括元古界卡瓦布拉克群( Pt肋的一套绢云母石英片岩、绿泥石英片岩、石英岩、大理岩;以及元古界星星峡群(Pt劝的一套(绢、黑)云母斜长石英片岩、斜长角闪片岩、麻粒岩(李金祥等，2007)。 觉罗塔格构造岩浆带由西到东分布了土墩、二红注、香山、黄山、黄山东、黄山南、葫芦、马蹄、图拉尔根等
5、10多个镁铁与匡镁铁质岩体群，形成了黄山、黄山东、图拉尔根3个大型铜镍硫化物矿床，还有葫芦、香山、土墩等多个中小型矿床(秦克章等，2006)。中天山地块分布有白石泉、天宇两个中型铜镍矿床和尾亚大型钒钦磁铁矿。大量的镁铁超镁铁质岩体错石U l定年研究，显示东天山铜镍硫化物矿床的成岩年龄变化范围为268一300Ma。 目前，对东天山铜镍成矿带的地质背景争议主要有三种:第一种认识是亏损型地慢被消减板片不同程度交代的结果，铜镍矿床由高镁玄武质岩浆演化而成，侵位时代为早二叠世(270一290Ma GhouetaL.，2004。第二种认识是与后碰撞伸展背景下岩石圈地慢拆沉和软流圈地慢上涌、熔融作用有关(韩
6、宝福等,2004)。第三种认识是与塔里木大火成岩省(278. 6 -284Ma)有关(Qin et al. 2011)，东天山与北山裂谷中镁铁与匡镁铁质岩体形成于地慢柱的内带，以高镁、低钦岩浆为特征，塔里木玄武岩形成于地慢柱的外带，以高钦、低镁为特征。3 矿床地质 图拉尔根铜镍硫化物矿床位于东天山铜镍成矿带的东北部，矿区出露有三个镁铁超镁铁质岩体，其中I号岩体为成矿岩体，错石SHRIMP年龄为300. 5士3. 2Ma(三金柱等，2010)，主要由角闪橄榄岩、辉石橄榄岩、橄榄辉石岩、辉石岩、辉长岩组成(牛宏等,2009)。围岩为中上石炭统火山碎屑岩，主要岩性为英安质、安山质含角砾凝灰岩，含角砾
7、屏屑凝灰岩夹细粒凝灰质砂岩薄层，还发育有中酸性脉岩，包括安山扮岩、闪长(扮)岩、花岗岩、石英脉等。II,IQ岩体为辉长岩体，分别位于I号岩体北部和西北部，呈脉状，北东东走向，与区域构造走向一致，口前没有矿化显示，岩体位于泥盆一石炭系火山碎屑岩的不整合界线上，二者以黄山书奢氯尔泉韧性剪切带为界(图1 h)。其中II岩体的错石SHRIMP年龄为357. 5士2. 5 Ma(三金柱等，2010 )，与I号岩体相差57Ma，不是同期次岩浆活动。将年代学与地质背景结合发现，且号岩体形成时代更符合东天山主碰撞期，而I号岩体的形成年代与后碰撞伸展期(252一320Ma)一致(周涛发等，2010)。 图拉尔根
8、矿床I号岩体地表出露长740m，宽20一60m出露而积不足0. OOS km-，具有全岩矿化，平均品位:Cu:0.4% Ni:0.6%，资源储量分别为8 x 10t, 12 x 10t。矿体主要赋存在角闪橄榄岩相中。与其它铜镍矿床不同的是，图拉尔根矿床中富矿主要赋存在超镁铁质杂岩体的上部及顶部，而不是常见的底部或边部(三金柱等,2007)。矿床中I号矿体为主矿体，总体沿倾向表现为品位变富，厚度变大;沿走向则表现为:东浅西深;在矿体厚度上，东薄西厚;在矿体产状上，东缓西陡。矿体形态有透镜状、似层状、脉状，特富矿与块状矿体呈板状多产于岩体中上盘，局部矿体富集于杂岩体向深部变缓部位。矿体形态受岩体形
9、态制约，其产状与围岩基本一致(图2)。 矿石类型常见有星点状矿石、稀疏浸染状矿石、稠密浸染状矿石、海绵陨铁状矿石、珠滴状、细脉状和块状等。块状矿石、海绵陨铁特富矿石、稠密浸染状矿石、稀疏浸染状矿石主要赋存在角闪橄榄岩相、辉石橄榄岩相中，珠滴状矿石主要赋存在橄榄辉石岩相、辉石岩相中，辉长岩相中一般没有矿化。各种矿石类型中，块状矿石与稠密浸染状(部分海绵状)矿石为突变接触，其它类型矿石之间一般为渐变过渡接触，块状矿石还常见到岩体或者围岩的角砾(图3)，具有贯入成矿或者受构造扰动成矿的特征。主要金属矿物有磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、磁铁矿、黄铁矿、紫硫镍矿、钻辉砷镍矿和镍辉砷钻矿等。岩石蚀变主要有蛇
10、纹石化、透闪石化、石棉化、绢云母化、绢石化、伊丁石化、碳酸盐化等，地表受动力变质作用挤压片理化发育，常见孔雀石化。4 样品采集与分析方法 图拉尔根矿床(I号岩体)P勘探线1300水平坑道剖而采集了9个样品(图1 h)，由北西向南东等距离分布。对9件样品分别进行了常量、微量、稀土、PGE,Srdl同位素分析。其中，硅酸盐由中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室应用X荧光光谱仪(XRF500)完成。稀土、微量元素由长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室采用X7型ICP-MS分析完成。铂族元素在中国科学院广州地球化学研究所完成，分析测试采用毓试金法结合电感祸合等离子体质谱仪进
11、行，全流程空白值:0、和I:为0. 015 x 10一,Ru为0. OS x 10一,Rh为0.01 x 10-,Pt为0.15 x10-v,Pd为0.3 x10-o Cu,Ni含量在西安地质矿产研究所应用ICP t1ES完成，当含量大于200 x 10一“时，精度大于1%，当含量小于200X10一“时，精度为1%一3%。矿石中S含量在西安地质矿产研究所应用IR1S完成，检出限为1x10-oSrdl，同位素在中国地质科学院地质所完成，Srd同位素应用MAT262固体同位素质谱训一采用同位素稀释法测试，Sr同位素质量分馏采用 Sr /6 Sr = 8. 37521校正，Nd同位素质量分馏采用6N
12、d/Nd =0.7219校正；P1同位素比值用多接收器等离子体质谱法(MCCPMS)测定。5岩石地球化学特征5.1常量元素 图拉尔根岩体北西部受断层控制明显，矿体直接与围岩接触。本次穿脉采样中1-3号为矿石样品，明显富Cu,Ni而Si0。含量偏低(表1)。样品进行硫含量分析后，硅酸盐数据经过扣除硫化物中铁含量，并进行扣除挥发份的100%换算换算结果显示:镁铁摩尔比值(m/f)为2.13-4.84 ,镁数(Mgr)为0.68-0.83，反映岩体属于铁质超基性岩，对形成铜镍硫化物矿床有利(吴利仁，1963。在(Mg+Fe/Ti-Si/Ti摩尔比值图解上(图4)，超镁铁质样品大致沿着斜方辉石与橄榄石
13、控制线分布，说明橄榄石与斜方辉石是岩体的主要组成矿物，与岩石定名为角闪橄榄岩与橄榄辉石岩类一致;辉长岩样品主要沿着单斜辉石与斜方辉石控制线分布，反映岩浆演化过程主要受辉石结b控制。 在SiO=a=O+K=0图解(LeMaitre and Wang 1991)中，样品点主要落入亚碱性岩区;一件富硫化物矿石样品落入碱h岩区，主要是铁可能以磁铁矿和硫化物形式存在，换算过程中无法完全扣除磁铁矿中的铁，从而导致硅酸盐成分中铁含量偏高，硅含量偏低。在FeO a=0 + K=0-Mg0图解(LeBas et al. 1986)中，样品点又全落入拉斑玄武岩区，指示图拉尔根岩体属于亚碱性拉斑玄武岩系列(图5)。
14、在Harker变异图中，样品点数据Si0=与Fe= 03值正相关，与Al= 03 ,P,O;,TiO,值负相关(图6)，暗示角闪橄榄岩、橄榄辉石岩、辉长岩具有连续演化关系。5.2稀土、微量元素 图拉尔根岩体样品经过球粒陨石标准化后的稀土元素配分曲线图显示轻稀土富集特征，轻重稀土分馏程度相似(图7)。工REE异常不明显，轻稀土元素与重稀土元素的配分曲线斜率基本一致，具有板内玄武岩的特征，因为板块会聚边缘玄武岩一般表现为轻稀土元素配分曲线普遍向右陡倾，而重稀土元素配分曲线相对平坦(Gill1981)。角闪橄榄岩、橄榄辉石岩、辉长岩各岩相之间稀土元素配分曲线平行分布，具有相似的岩浆演化过程，其中，矿
15、石的岩性主要为角闪橄榄岩，稀土元素总量偏低，辉长岩的总量较高。 经过原始地慢标准化的微量元素配分曲线图显示整体右倾特征，大离子亲石元素Rb,Ba等具有局部扰动，Sr存在弱的正负异常，显示样品部分受到热液蚀变影响。配分曲线图具有明显的Nh,Ta负异常，由于地慢各单元(如MO RB,OIB, EM等)岩石样品在没有经历地壳混染前通过原始地慢标准化是不会表现为Nh,Ta负异常。Nh,Ta负异常一般有两种成因:一种是地壳混染，因为上地壳存在明显的Nh,Ta亏损;另外一种是俯冲过程中流体交代作用，因为洋壳脱水，流体富含轻稀土，而Nh,Ta保存在金红石等矿物中，地慢岩浆受俯冲过程中产生的流体交代影响会亏损Nh,Ta。由此可见，图拉尔根岩体微量元素配分曲线Nh,Ta亏损可能受到地壳混染或流体交代作用的影响。 Cu为亲铁元素，而Zr为亲石元素，在硫化物不饱和的镁铁质岩浆早期分离结bii，过程中，这两个元素均表现为高度不相容。一般情况下，不亏损亲铁元素的典型玄武岩Cu/Zr值接近1，而由于硫化物熔离亏损亲铁元素的玄武岩，Cu/Zr值往往小于1 ( Ligh
