新疆東天山造山帶西段海豹灘巖漿硫化物銅鎳礦床多期次侵入與成礦關系

摘" "要：新疆東天山地區(qū)造山帶中發(fā)育大量與鎂鐵-超鎂鐵巖有關的銅鎳礦，本次研究的海豹灘鎂鐵-超鎂鐵巖體就是其中之一。與其他區(qū)域形成的銅鎳礦大地構(gòu)造背景不同，東天山銅鎳礦均產(chǎn)于中亞造山帶南部的島弧構(gòu)造環(huán)境，通過本次研究識別出海豹灘鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體的不同侵入期次，圈出巖體范圍，大致查明不同含礦期次巖體的規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀等，突破了以往對該類巖體含礦性差的認識，為該區(qū)尋找同類型礦床提供新的勘查思路和方向。

關鍵詞：東天山；海豹灘；銅鎳礦；超鎂鐵巖；多期次成礦

中亞造山帶南部以天山-索倫縫合帶為界，與塔里木板塊和華北板塊相連接[1]。新疆東天山造山帶位于中亞造山帶中南部，是中亞造山帶的一部分，康古爾韌性剪切帶從東天山造山帶中部穿過（圖1），帶內(nèi)發(fā)育大量熱侵位的鎂鐵-超鎂鐵巖，有人認為其中一部分是蛇綠巖套[1-3]。近年來研究成果表明，以往為研究區(qū)域大地構(gòu)造板塊縫合帶的需要，將一些可能不是蛇綠巖的地質(zhì)體（組合）當成了蛇綠巖，在以往認為是蛇綠巖中的超基性橄欖巖單元中可能有來自巖石圈地幔的地幔橄欖巖[4， 5]。也側(cè)面證明了多期次地幔橄欖巖具有尋找銅鎳礦的潛力。

東天山西段自發(fā)現(xiàn)白鑫灘、路北銅鎳礦以來[6-10]，極大拓展了東天山黃山-鏡兒泉鎂鐵-超鎂鐵巖帶向西的找礦空間，尤其是海豹灘-白鑫灘一帶附近發(fā)育有數(shù)個基性-超基性巖體（圖1-c）。

近年來，有學者認為東天山含銅鎳礦鎂鐵-超鎂鐵雜巖體多由多期次（階段）巖漿活動形成[11，12]，多期次巖漿活動對銅鎳礦成礦十分有利。本次研究認為，海豹灘巖體明顯具多期次巖漿活動特征，并識別出第三侵入期次為主要含礦期次。

1" 區(qū)域構(gòu)造成礦背景

東天山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖體大地構(gòu)造環(huán)境尚未達成共識。這一系列鎂鐵-超鎂鐵巖體構(gòu)造背景的爭論主要集中在石炭—二疊紀地幔柱背景、后碰撞俯沖板片斷離、軟流圈上涌導致強烈部分熔融成礦、與俯沖相關的阿拉斯加型巖體這幾個方面[13-16]。筆者初步認同東天山一帶晚古生代鎂鐵-超鎂鐵雜巖應是早二疊世地幔柱與碰撞造山帶疊加作用的產(chǎn)物[17]。

東天山銅鎳成礦帶由東向西分布有鏡兒泉、黃山、海豹灘、路北4個區(qū)域，分布了4個鎂鐵-超鎂鐵巖漿巖群，該成礦帶長約500 km，寬約8～30 km，該區(qū)共有20余個熱侵位的含銅鎳礦化鎂鐵-超鎂鐵雜巖體[18，19]，其中部分可形成具開采價值的礦床[20]。

海豹灘巖體位于三級構(gòu)造單元北天山晚古生代弧盆系（Ⅰ-1-5），四級構(gòu)造單元小熱泉子-大南湖古生代殘留?。á?1-53）內(nèi)，尋找銅鎳礦潛力巨大[21]。由于地名差異，本文所述海豹灘、小海豹灘對應大草灘23號、26號巖體[22]，也有人將其命名為大草灘1號巖體、2號巖體，并對其開展了鋯石同位素定年及鉑族元素研究，成巖年齡為（279±2） Ma，屬二疊紀，認為海豹灘巖體不具備形成具經(jīng)濟價值銅鎳硫化物礦床的潛力[23， 24]。也有研究將其命名為海豹灘2號侵入體，并對其侵入期次進行了劃分，認為具備尋找銅鎳礦的潛力[25]。

2" 地質(zhì)特征

海豹灘銅鎳礦位于白鑫灘銅鎳礦西北約30 km處（圖1）。礦區(qū)發(fā)育鎂鐵-超鎂鐵雜巖體，且?guī)r體圈定出銅、鎳異常，強度高，套合好，銅、鎳套合較好的區(qū)域位于海豹灘巖體北部。

2.1" 地層

出露地層為古生界，主要有中—下奧陶統(tǒng)恰干布拉克組和上泥盆統(tǒng)康古爾塔格組。巖性主要為安山巖、凝灰?guī)r，少見英安巖、玄武巖。

2.2" 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)發(fā)育一條斷裂，位于基性-超基性雜巖體的東北部，為NW向脆性斷層，主要切割雜巖體中的斜長巖相及恰干布拉克地層，走向150°。

2.3" 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，分布有與鎂鐵-超鎂鐵雜巖體有關的基性-超基性巖及該區(qū)南部的中酸性巖體?；?超基性巖主要有輝石巖、橄欖巖、橄欖輝長巖、輝長巖、橄長巖、斜長巖，主要分布于海豹灘北部，時代為二疊紀。南部區(qū)域主要分布中酸性巖體，巖性為正長花崗巖、花崗斑巖等，時代為石炭紀，北部鎂鐵-超鎂鐵雜巖體總體成巖時代晚于南部中酸性巖體，西南部二疊紀閃長巖及輝綠巖脈，侵入石炭紀正長花崗巖中，野外可見明顯冷凝邊和烘烤邊的熱侵位現(xiàn)象。二疊紀的鎂鐵-超鎂鐵雜巖體是銅鎳礦的主要含礦巖體。

3" 地球物理、化學特征

3.1" 地球化學特征

區(qū)內(nèi)圈定1∶5萬HT-31號綜合異常，異常組合為Cu，Ni，Co，Cr，為典型巖漿型銅鎳硫化物礦床元素組合，Cu異常最大值為908.9×10-6，Ni最大值為1 872.03×10-6；Cr最大值為897×10-6；Cu，Ni元素套和好。與含銅鎳礦基性-超基性巖體的地球化學異常特征吻合較好。

3.2" 地球物理特征

在海豹灘超基性雜巖體北部橄欖輝長巖中控制長約2 km，寬50～140 m的銅鎳礦化帶，礦化帶對應低磁、低阻、中高極化的物探異常帶，指示較好的銅鎳找礦前景。

3.2.1" 磁異常特征

1∶5萬航磁異常顯示該區(qū)分布有1處航磁異常，編號為C10，呈不規(guī)則形態(tài)，出現(xiàn)多個峰值，向西未封閉。東西長約4.5 km，寬約2 km，極大值為580.77 nT，極小值為-347.957 nT，磁異常與含銅鎳礦超基性巖體有關。

1∶1萬磁異常圈出的C-5磁異常與礦體位置較為密切，長約4.2 km，寬約3.9 km，以負磁異常為主，極小值為-266.6 nT。異常北部對應輝長巖，巖體呈弱-中磁性，從地表巖石出露情況和巖性磁性分析認為，C-5磁異常由基性輝長巖引起。銅鎳礦化位于海豹灘超基性雜巖體北部，由C-4正磁異常過渡到C-5負磁異常區(qū)，銅鎳礦化蝕變較強區(qū)域位于負磁異常北緣。

3.2.2" 激電異常特征

激電異常剖面顯示，極化率異?？傮w呈中間高兩邊低的趨勢，極化率均大于2%，電阻率總體呈中間低兩邊高的趨勢，極小值為156 Ω·m，極大值1 655 Ω·m。超基性巖中的銅鎳礦化帶與激電異常JD1和JD2吻合度較好。

JD1異常位于銅鎳礦化巖體西部，異常向西未封閉，長約1 140 m，寬約260 m。JD1激電異常地表對應銅鎳礦化帶，礦化巖體呈高極化低電阻特征，電阻率為200～500 Ω·m，圍巖多為600～1 000 Ω·m；礦化巖體內(nèi)極化率為2.5%～4.36%。JD2異常位于銅鎳礦化巖體東部，異常已封閉，長約1 120 m，寬約200 m，與JD1相對應。JD2激電異常地表對應銅鎳礦化帶，礦化巖體與圍巖的電阻率與JD1異常相似；帶內(nèi)極化率為2.5%～4.23%，銅鎳礦化巖體總體呈高極化低電阻異常特征。

4" 侵入期次及主要巖相

區(qū)內(nèi)發(fā)育中酸性巖體和基性-超基性雜巖體。中酸性巖體分布于礦區(qū)西南部，被超基性巖體侵入，巖性主要為正長花崗巖、花崗斑巖、閃長巖等。

基性-超基性雜巖體為研究區(qū)主要含礦巖體，呈近NW向展布，平面呈橢圓形，東西長3.7 km，中部較寬，平均寬1 km，最寬2.5 km。面積5.5 km2。

含銅鎳礦雜巖體為一多期活動的銅鎳礦化巖體，巖性主要為輝石巖、橄欖巖、橄欖輝長巖、橄長巖、輝長巖、斜長巖等，初步認為含礦基性-超基性巖體分為4個期次：第一期為橄欖輝長巖，主要位于雜巖體南部，巖石具輝長結(jié)構(gòu)，主要礦物為輝石和斜長石，橄欖石較少；第二期為橄長巖，主要位于雜巖體中部，主要礦物為橄欖石和斜長石，兩者總含量90%以上，無輝石，其與含礦第三期巖體礦物成分差異明顯；第三期為北部輝長巖-橄欖輝長巖-橄欖巖-輝石巖，該期巖體中礦物結(jié)晶粒度粗大，約4×6 cm，礦物結(jié)晶晶型較差；第四期為斜長巖，礦物主要為灰白色斜長石，含量95%以上，基本不含其他礦物。

其中第三期巖相分異較好，北側(cè)主要為輝長巖相，中部為橄欖輝長巖相，南部為橄欖巖相、輝石巖相，在輝石巖相中經(jīng)探槽揭露，見孔雀石化發(fā)育，孔雀石形態(tài)主要呈圓狀產(chǎn)出，伴生鎳礦化，并圈出銅鎳礦體。

5" 礦體特征

礦體主要賦存于多期次活動巖體中第三期次的雜巖體中，巖性以輝石巖為主，礦體長750 m，寬2.0～4.5 m。控制斜深180 m，深部見銅鎳礦化厚度21.2 m，礦體厚8.32 m。銅最高品位0.98%，平均0.22%，鎳最高品位0.9%，平均0.23%，含礦巖性主要為輝石巖（圖2-b）。

礦體深部礦石礦物主要為原生硫化物黃銅礦、鎳黃鐵礦等（圖3-a），見少量的磁黃鐵礦、磁鐵礦；氧化礦物分布于地表，主要為孔雀石、銅藍、褐鐵礦；脈石礦物主要為普通輝石，少量橄欖石、角閃石和斜長石，蝕變礦物主要為橄欖石蝕變的滑石、蛇紋石等。

金屬礦物呈填隙狀分布于輝石、斜長石間，自形程度差，結(jié)晶較晚，鎳黃鐵礦粒徑為0.5～2 mm，呈粒狀、透鏡狀分布，裂紋發(fā)育；磁黃鐵礦粒徑0.7～ 3 mm，二者鑲嵌密切共生，呈條帶狀平行分布，磁黃鐵礦多圍繞及包含鎳黃鐵礦分布，局部鎳黃鐵礦充填裂隙，微量黃銅礦，粒徑0.35～0.08 mm，呈星點狀分布于鎳黃鐵礦條帶外圍，偶見磁鐵礦與磁黃鐵礦聚集，粒徑小于0.35 mm（圖3-b）。

6" 多期次巖漿侵位及勘查指示

在東天山銅鎳礦成礦帶東段已發(fā)現(xiàn)黃山銅鎳礦（大型），黃山東銅鎳礦（大型）均具多期侵入特征，有學者認為黃山含礦雜巖體共分為3個期次，3個期次地質(zhì)歷史時期跨度不大，在一期巖漿固結(jié)后短時間內(nèi)，另一期巖漿又進行了就位[20，26]。通過對黃山巖體3個期次和海豹灘巖體4個期次的不同巖相分布特征進行對比，二者具相似之處，結(jié)合該區(qū)物化探特征，說明海豹灘具有尋找大型巖漿銅鎳硫化物礦床的潛力。該礦床的研究對于東天山銅鎳礦帶西延的拓展具有重要指導和借鑒意義。

7" 主要科學問題

（1） 東天山造山帶分布有與板塊俯沖密切相關的石炭紀斑巖型銅（鉬）礦，不同成礦類型所處地質(zhì)歷史時期不同，但目前存在的位置卻非常接近，如巖漿硫化物型白鑫灘銅鎳礦床與東南部的大型斑巖型銅礦距離僅3 km，但成礦類型、成因完全不同，不同礦種的成因類型對于研究東天山大地構(gòu)造演化具有重要意義。

（2） 巖漿硫化物礦床主要為雜巖體含礦，其中主要成礦問題為導致硫化物熔離的因素和機制，即含礦巖體中黃銅礦、鎳黃鐵礦中的硫是來源于殼源還是幔源，使用硫同位素示蹤可很好地揭示巖漿中硫的來源，但地殼中δ34S變化很大，覆蓋了地幔中δ34S的范圍，僅用硫同位素識別示蹤巖漿硫化物礦床中硫的來源具一定局限性，還需其他地質(zhì)、地球化學、構(gòu)造等相關指標的配合印證[27]。

（3） 一般認為，鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖漿型礦床會有巖漿銅鎳硫化物礦床、基性-超基性巖釩鈦磁鐵礦型礦床，以及與蛇綠巖有關的鉻鐵礦礦床，均具有成礦專屬性，當形成其中一類礦床時具排他性，不會形成其他類型礦床。研究發(fā)現(xiàn)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖中含I型和Ⅱ型鉻鐵礦，通過地球化學研究分析，地殼硅和硫組分的同化在硫化物聚集中的作用比巖漿本身的分離結(jié)晶更重要[10]。

8" 結(jié)論

（1） 海豹灘地區(qū)銅鎳礦化巖體化探特征為典型的銅、鎳元素套合，異常強度高，磁法特征為正、負異常過渡帶，激電特征為高極化、低電阻異常，該區(qū)具尋找銅鎳礦的巨大潛力，海豹灘銅鎳礦床的發(fā)現(xiàn)對在東天山西段尋找銅鎳礦具重要指示意義。

（2） 東天山海豹灘銅鎳礦區(qū)鎂鐵-超鎂鐵巖體由多期巖漿侵位形成，礦體主要賦存于第三侵入期次底部，多期次侵入體的識別與評價至關重要。應對以往認為在東天山大南湖島弧中不含礦的鎂鐵-超鎂鐵巖進行重新梳理總結(jié)，開展進一步勘查工作，以識別其是否存在多期巖漿，并評價其含礦性。

（3） 結(jié)合以往東天山造山帶內(nèi)銅鎳礦成礦地質(zhì)背景，初步推測海豹灘銅鎳礦床的形成機制、成因與古康古爾洋的俯沖形成造山帶和塔里木二疊紀地幔柱的活動關系密切。

（4） 聚焦東天山造山帶銅鎳礦成礦相關的關鍵地質(zhì)科學問題，尤其是針對礦床中硫化物熔離機制、硫化物中硫的來源開展地球化學示蹤工作，結(jié)合大地構(gòu)造、巖漿通道理論，優(yōu)選靶區(qū)，確定有進一步工作價值的區(qū)域開展地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作，實現(xiàn)新一輪找礦戰(zhàn)略突破。

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Multi-Stage Invasion and Ore-Forming Relationship in the Western

Section of East Tianshan Orogenic Belt

Li Xin1，4，5， Zang Mei2，3， Li Pengbing4， Xue Jiong1， Hu Kemei1， Jiang Yan1

（1.No.1 Regional Geological Survey Party of the Bureau of Geological and Mineral Exploration and Development of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830011，China;2.Xinjiang Natural Resources and Ecological Environment Research Center，Urumqi，Xinjiang，830011，China;3.Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan，610000，China;4.No. 10 Geological Survey Party of the Bureau of Geological and Mineral Exploration and Development of Xinjiang， Hetian，Xinjiang，848000，China;5.The Faculty of Earth Sciences， China University of Geosciences，Wuhan，Hubei，430074，Chin）

Abstract： A large number of copper-nickel mines related to magnesia-ultramafic rock have developed in the eastern Tianshan Mountains of Xinjiang. Several magnafic-ultramafic rock masses are exposed in the western section of the eastern Tianshan Mountains， and the seal beach rock mass in this study is one of them. With other areas of copper and nickel ore tectonic background， east tianshan copper and nickel ore production in the south of the island arc tectonic environment， through the study to identify the seal beach complex different intrusion period， circled the scope of the rock mass， broke through the past， for later looking for the same type deposit to provide new exploration ideas and direction.

Key words： Eastern Tianshan Mountains; Seal Beach; Copper-nickel ore; Ultramafic rock; Multistage secondary mineralization