東天山路北銅鎳礦地質特征及巖石地球化學特征

李大海，田江濤

（新疆維吾爾自治區(qū)地質調查院，新疆 烏魯木齊 831100）

1 地質背景

覺羅塔格構造帶處于準噶爾洋板塊與塔里木板塊聚合部位，中天山地塊和吐哈盆地之間。以康古爾深大斷裂為界與北部大南湖-頭蘇泉島弧分開，南部以阿其克庫都克斷裂為界與中天山地塊分開。帶內出露地層可劃分為3個地層小區(qū)，北部為哈爾里克-大南湖地層小區(qū)，中部為康古爾-黃山韌性剪切帶組成的構造無序地層小區(qū)，南部為阿奇山-雅滿蘇地層小區(qū)，出露地層主要以石炭系海相火山-沉積巖系為主，有部分泥盆系、二疊系出露。帶內構造活動強烈，由北向南依次發(fā)育有大草灘斷裂、康古爾大斷裂、雅滿蘇斷裂和阿其克庫都克大斷裂區(qū)域大斷裂，呈近EW向延伸，沿康古爾斷裂及次級斷裂，斷續(xù)發(fā)育有基性-超基性巖體，巖體有復式巖體，單一巖性巖體，巖體多富含硫化物，東段巖體中發(fā)育銅鎳硫化物礦床。恰特卡爾地區(qū)沿康古爾大斷裂及次級斷裂發(fā)育有大量鎂鐵-超鎂鐵質巖體，已發(fā)現有路北銅鎳礦（圖1）。

2 礦區(qū)地質

圖1 東天山區(qū)域構造略圖Fig.1 Tectonic framework map of The East Tianshan Mountains

礦區(qū)內出露地層北側為下石炭統(tǒng)小熱泉子組長石巖屑砂巖、凝灰質細砂巖、凝灰?guī)r等，南側為下石炭統(tǒng)干墩組凝灰質粉砂巖、糜棱巖、凝灰?guī)r等；康古爾斷裂從礦區(qū)南側穿過，NE向、NW向次級斷裂發(fā)育；巖漿活動強烈，發(fā)育有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號鎂鐵-超鎂鐵質巖體，礦體賦存在Ⅰ、Ⅲ號鎂鐵-超鎂鐵質巖體中（圖2）。

2.1 巖體特征

Ⅰ號鎂鐵-超鎂鐵質巖體地表出露長約1 500 m，出露最寬約330 m，出露面積約0.32 km2，地表多分布橄欖巖，輝石巖呈透鏡狀分布。巖體北側邊緣出露輝長巖、閃長巖，出露寬度很窄。巖體垂向上自上至下為超基性巖、基性巖、中性巖，3者呈突變接觸關系。超基性巖段上部為橄欖巖，中部為云閃橄欖蘇長巖、云閃輝橄巖、輝石巖，巖相呈漸變過渡關系，其中穿插閃長巖脈（圖3）。Ⅲ號鎂鐵-超鎂鐵質巖體呈不規(guī)則狀，出露長約300 m，寬約170 m，出露總面積約0.046 km2，巖性主要為輝長巖，輝石巖呈小透鏡體分布。

2.2 巖石學特征

圖2 路北銅鎳礦地質簡圖Fig.2 Sketch geological map of Lubei ore district

圖3 路北銅鎳礦0號勘探線剖面圖Fig.3 No.0 prospecting line profile map of Lubei

云閃橄欖蘇長巖（15gb-zK0004-7）巖石呈黑色，自形-他形粒狀結構，塊狀構造；巖石主要由橄欖石、斜方輝石及斜長石構成（圖4-a），含少量普通輝石及黑云母。巖石中次生蝕變作用較明顯，主要為蛇紋石化，含量15%。橄欖石為自形-半自形粒狀，粒徑較細，0.3～2 mm，含量48%，多被蛇紋石沿裂理及邊緣交代，形成交代環(huán)邊結構。斜方輝石為頑火輝石，半自形粒狀、柱狀，內部微裂紋發(fā)育，包含細粒橄欖石，粒徑1～1.1 mm，含量1%。斜長石呈他形粒狀，粒徑較細，充填在橄欖石和輝石粒間，粒徑0.4～2.4 mm，含量18%。角閃石呈半自形-他形粒狀，粒徑細，分布在橄欖石粒間,粒徑0.5～1.6 mm，含量8%。黑云母片狀，粒徑較粗，個別達2.4 mm，含量6%，少數被滑石交代，鏡下見少量鉻云母，有時被鉻綠泥石交代。磁鐵礦呈自形-他形粒狀，粒徑很細，少部分自形粒狀者，被包裹在橄欖石輝石中，屬副礦物。其余細粒他形磁鐵礦由橄欖石、輝石經蛇紋石化析出。光片中金屬礦物含量較高,種類較復雜，多為紫硫鎳礦、磁黃鐵礦，次有黃銅礦及磁鐵礦。呈星點浸染狀分布。

圖4 蝕變云閃橄欖蘇長巖（a) 及強蝕變云閃輝橄巖（b）Fig.4 Altered syenite(a)and strong altered sycamite(b)（50×正交偏光)

強蝕變云閃輝橄巖（15gb-zK0004-12）巖石呈灰黑色（圖4-b），半自形-他形粒狀結構，塊狀構造；巖石主要由蛇紋石及黑云母構成，其中含少量橄欖石及輝石等。巖石中次生蝕變作用很強，礦物多被次生蝕變礦物蛇紋石、透閃石、滑石及皂石交代，蛇紋石化含量68%。僅有少部分原生礦物得以保留，沿裂隙充填碳酸鹽脈。橄欖石呈半自形-他形粒狀，粒徑細，粒徑0.4～1 mm，含量5%，多被蛇紋石、滑石和透閃石交代，少量被皂石交代。輝石未蝕變者屬普通輝石，粒徑0.4～2 mm，含量5%，其他為絹石。角閃石呈他形粒狀，粒徑0.4～1.8 mm，含量5%，部分包含細粒橄欖石。黑云母呈片狀，粒徑0.3～2 mm，含量8%，結晶不完整，已發(fā)生退變，呈淺褐色分布，性質不明。金屬礦物呈自形-他形粒狀，部分粒徑極細，呈塵點狀分布，多由橄欖石經蛇紋石化析出。

3 礦床特征

路北銅鎳礦共圈定礦體14條，地表圈定礦體12條，深部圈定盲礦體2條。Ni1礦體為主礦體，平面上呈中間厚大向兩側迅速變薄的透鏡狀，長約930 m，厚 3.01～32.52 m，深部延伸265 m。礦體南傾，傾角小于37°。Ni元素單工程品位0.3%～2.52%，礦體平均品位0.91%。Cu元素單工程品位0.15%～1.0%，礦體平均品位0.54%。賦礦巖石主要為輝橄巖、橄欖蘇長巖、輝長巖，金屬礦物呈稀疏浸染狀、海綿隕鐵狀、塊狀，金屬礦物主要為鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、紫硫鎳礦、黃鐵礦。星點狀礦石、稀疏浸染狀礦石、海綿隕鐵狀礦石之間為漸變過渡接觸關系，主要賦存在橄欖輝石巖、輝石橄欖巖、輝石巖中，與塊狀礦石呈突變接觸關系，賦礦巖石為輝長巖，其中可見殘留的輝長巖塊。

4 巖石地球化學特征

4.1 主量元素

據路北銅鎳礦Ⅰ號巖體樣品硅酸鹽全分析結果（表1），SiO2含量40.54%～1.78%,屬基性-超基性巖。Al2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O含量變化較大。超基性巖樣品MgO含量分別為27.43%、26.36%，FeO含量分別為7.66%、6.61%，含量較高，Na2O、K2O含量較低，Na2O含量分別為0.82%、0.64%，K2O含量分別為0.38%、0.34%。基性巖樣品MgO含量偏低，為11.26%，Al2O3、CaO、Na2O 含量相對較高，分別為10.85%，4.37%，3.32%，主要與巖石中斜長石含量高有關。

橄欖蘇長巖、輝橄巖、輝長巖的m/f值分別為3.39、3.86、2.60，介于2～6.5，為鐵質超基性巖。TAS圖解中（圖5），基性巖樣品落入堿性系列，基性程度高的巖石落入亞堿性系列。樣品點落入副長石輝長巖區(qū)、亞堿性輝長巖區(qū)、輝長閃長巖區(qū)。在FeOMgO-Na2O+K2O圖解中（圖6），樣品主要落入拉斑玄武巖區(qū)，指示Ⅰ號巖體屬于亞堿性拉斑玄武巖系列。

4.2 稀土元素

路北Ⅰ號巖體樣品經過球粒隕石標準化后的稀土元素分布曲線圖顯示了輕稀土富集、重稀土略虧損趨勢，輕重稀土分餾程度相似（圖7，表2）。∑REE=26.64×10-6～62.38×10-6，LREE/HREE 比值3.70～4.08，（La/Yb）N值 2.95～3.12,平均值 3.06，Eu異常不明顯。輕稀土元素分布曲線斜率大于重稀土元素分布曲線斜率，輕稀土元素分布曲線向右陡傾，重稀土元素分布曲線相對平坦，具板內玄武巖特征。

圖5 路北銅鎳礦Ⅰ號巖體TAS圖解Fig.5 TAS diagram of transitional type forⅠintrusion in Lubei

圖6 路北銅鎳礦Ⅰ號巖體FeOt-MgO-Na2O+K2O圖解Fig.6 Diagrams of FeOt-MgO-Na2O+K2O ofⅠintrusion in Lubei

4.3 微量元素

富集大離子親石元素Ba，U，K，Sr存在弱的正負異常，顯示樣品部分受到熱液蝕變影響（圖8，表3）。分布曲線圖具有明顯的Nb負異常，兩個樣品Ta負異常明顯，地幔各單元巖石樣品未經歷地殼混染通過原始地幔標準化是不會表現為Nb、Ta負異常。

5 討論

Ⅰ號鎂鐵-超鎂鐵巖體，巖石巖相特別發(fā)育，包括巖體侵位后巖漿分異形成的漸變式巖相分帶和不同侵入期次形成的突變分帶特征。說明巖體具多階段多期次巖漿侵入活動。超基性巖、基性巖、中性巖呈突變接觸關系，說明有3個階段巖漿侵入活動。超基性巖中橄欖巖相與輝橄巖相、輝石巖相呈突變接觸關系，說明為兩個侵入期次，橄欖巖相位于巖體上部，且無明顯礦化，應為早期巖漿侵入形成。

銅鎳硫化物礦床的成礦作用與基性-超基性巖漿的巖漿分異、巖漿熔離等巖漿作用具有直接關系。賦礦巖石主要為輝橄巖、輝石巖、輝長巖，早期形成的橄欖巖和晚期形成的閃長巖均不含礦。

圖7 路北銅鎳礦Ⅰ號巖體稀土元素分布曲線Fig.7 REE patterns of various facies forⅠintrusion in Lubei

路北銅鎳礦區(qū)Ⅰ號巖體不同類型巖石的微量元素含量絕大多數高于McDonough、Sun等（1995）提供的原始地幔值，微量元素蛛網圖分布特征極為相似，經原始地幔標準化后大離子親石元素明顯富集，普遍具有Th，Ti，Y等虧損，Ba，U呈現富集趨勢，反映巖漿來源可能相同或相似。Nb，Ta負異常可能受到地殼混染或俯沖過程中流體交代作用。上地殼存在明顯的Nb，Ta虧損。俯沖過程中，洋殼脫水，流體富含輕稀土，地幔巖漿受流體交代會虧損Nb，Ta。

表1 路 北銅 鎳礦 Ⅰ號 巖體 巖石 化學 組成 單 位 ：%Table 1 Petrochemical composition of the No.Ⅰ intrusion in Lubei

表2 路北 銅鎳礦 Ⅰ號 巖體稀 土元 素組 成 單 位： ×10-6Table 2 REE composition of theNo.Ⅰ intrusion in Lubei

續(xù)表2

表3 路北 銅鎳 礦Ⅰ號 巖體 微量 元素 組成 單位 ：×10-6Table 3 Trace element composition of theNo.Ⅰ intrusion in Lubei

續(xù)表3

圖8 路北銅鎳礦Ⅰ號巖體微量元素蛛網圖Fig.8 Trace element spidergram forⅠintrusion in Lubei

6 結論

（1）路北銅鎳礦鎂鐵-超鎂鐵巖體為多階段多期次侵入的復式巖體。第一階段兩個期次形成橄欖巖和輝橄巖、云閃輝橄巖、輝石巖、輝長巖。第二階段形成閃長巖。

（2）路北銅鎳礦成礦與第一階段晚期巖漿活動有關。

（3）路北銅鎳礦Ⅰ號巖體巖漿來源于幔源，受到地殼混染或俯沖過程中流體交代作用。