新疆東天山鎂鐵-超鎂鐵巖體中橄欖石成分特征及其成因意義: 以黃山東和圖拉爾根為例

劉艷榮, 呂新彪,2*, 梅 微, 惠衛(wèi)東

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新疆東天山鎂鐵-超鎂鐵巖體中橄欖石成分特征及其成因意義: 以黃山東和圖拉爾根為例

劉艷榮1, 呂新彪1,2*, 梅 微1, 惠衛(wèi)東3

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 資源學(xué)院, 湖北 武漢 430074; 2.中國地質(zhì)大學(xué) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗室, 湖北 武漢 430074;3.哈密和鑫礦業(yè)有限公司, 新疆 哈密 839000)

新疆東天山發(fā)育有十多個與銅鎳硫化物成礦有關(guān)的鎂鐵-超鎂鐵雜巖體, 對選取于黃山東和圖拉爾根巖體巖體內(nèi)不同巖性中的新鮮橄欖石進(jìn)行了礦物化學(xué)成分測試。黃山東巖體角閃輝長巖相的橄欖角閃輝長巖中橄欖石Fo為67~73, 超鎂鐵巖相的角閃(斜長)橄欖巖、角閃二輝橄欖巖和斜長單輝橄欖巖中橄欖石Fo為81~84, Ni含量為308~1762 μg/g; 圖拉爾根巖體中橄欖石Fo為82~85, Ni含量變化范圍為857~1818 μg/g。利用最高Fo含量的橄欖石成分計算得到黃山東巖體母巖漿MgO為10.3%, 圖拉爾根巖體母巖漿MgO為11.47%。橄欖石分離結(jié)晶和硫化物熔離模擬結(jié)果顯示, 黃山東巖體發(fā)生了19%的橄欖石分離結(jié)晶, 由橄欖石分離結(jié)晶導(dǎo)致硫化物熔離的程度約為0.3%, 晶間硫化物熔漿的物質(zhì)交換作用對黃山東橄欖石的成分有重要影響; 圖拉爾根巖體發(fā)生了9%左右的橄欖石結(jié)晶, 由橄欖石結(jié)晶導(dǎo)致出熔的硫化物熔體大約為0.5%。

銅鎳硫化物礦床; 橄欖石; 分離結(jié)晶; 硫化物熔離; 黃山東; 圖拉爾根; 新疆

0 引 言

近幾十年來, 在新疆東天山一帶相繼發(fā)現(xiàn)了一批大、中型巖漿型銅鎳硫化物礦床, 該成礦帶位于康古爾塔格與苦水兩條深大斷裂之間, 長約270 km, 寬20~35 km, 面積5600 km2。西起庫姆塔格沙壟, 東至鏡兒泉, 分布有土墩、二紅洼、香山、黃山、黃山東、黃山南、葫蘆、串珠、馬蹄和圖拉爾根等巖體, 巖體高度分異, 普遍發(fā)育銅鎳礦化[1–2]。目前, 對于該成礦帶雜巖體的巖石學(xué)[3–5]、巖石地球化學(xué)[6–7]、地質(zhì)年代學(xué)[8–10]及大地構(gòu)造背景[11–13]的探討比較深入, 已經(jīng)取得了一系列的研究成果。但對于該區(qū)主要造巖礦物的成因分析則相對比較薄弱[14–16]。

礦物是成巖成礦的最終產(chǎn)物, 其蘊(yùn)含的成礦作用信息非常豐富, 因此詳細(xì)展開含礦巖體礦物學(xué)特征研究是該類礦床的重點(diǎn)研究內(nèi)容之一。近幾年來, Li.[17–18]、李士彬等[19]、陳列錳等[20]和官建祥等[21]研究認(rèn)為, 橄欖石作為巖漿最早結(jié)晶的礦物之一, 其化學(xué)組分的變化不僅受巖漿結(jié)晶和硫化物熔離的影響, 而且硫化物熔離時間及后期與晶間熔漿的物質(zhì)交換也是引起其組分發(fā)生改變的重要原因。分析含礦雜巖體中橄欖石成分特征, 定量模擬巖漿結(jié)晶和硫化物熔離過程, 是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本研究擬以圖拉爾根和黃山東這兩個典型的銅鎳礦床為例, 通過詳細(xì)分析含礦巖體中橄欖石成分特征, 定量模擬計算巖漿分離結(jié)晶過程和硫化物熔離成礦信息。

1 含礦巖體地質(zhì)特征

1.1 黃山東含礦巖體特征

黃山東鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體位于新疆哈密市東南160 km處, 屬土墩-黃山-鏡兒泉鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶的一部分, 出露于該巖帶中段。巖體受NEE向展布的康古爾塔格-黃山深大斷裂控制, 侵位于下石炭統(tǒng)干洞組粉砂巖、含碳鐵質(zhì)板巖及生物碎屑灰?guī)r中。該巖體在地表出露形態(tài)為一拉長的菱形, 近東西向分布, 長軸長5.3 km, 中間膨脹部位寬1.15 km, 總面積2.8 km2[16]。黃山東鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體為同源同期不同侵入階段的復(fù)式巖體。各巖相之間為侵入接觸關(guān)系, 根據(jù)它們的穿插關(guān)系, 可劃分為三個侵入階段共四個巖相帶[22](圖1)。第一侵入階段形成巖體的主體部分, 包括閃長巖相和角閃輝長巖相。其中閃長巖相圍繞巖體邊緣斷續(xù)分布, 主要由閃長巖和少量的石英閃長巖組成; 角閃輝長巖相, 是巖體的主體巖石, 包括橄欖角閃輝長巖和角閃輝長巖; 第二侵入階段主要由輝長蘇長巖相組成, 主要分布于巖體的西端, 呈東西向延伸, 巖石類型為角閃輝長蘇長巖與淺色輝長巖。第三侵入階段, 為超鎂鐵質(zhì)巖相, 也是主要的含礦巖相, 由斜長角閃二輝橄欖巖與角閃橄欖巖以及橄長巖組成[6]。礦石類型主要有塊狀、海綿隕鐵狀、網(wǎng)脈狀、稠密浸染狀、稀疏浸染狀和星散狀礦石。主要金屬礦物有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦等。

1.2 圖拉爾根含礦巖體特征

圖拉爾根巖體位于黃山-鏡兒泉鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶的北東段, 大地構(gòu)造位置上處于準(zhǔn)噶爾與塔里木兩大板塊拼接所形成的康古爾塔格-黃山碰撞對接帶上。區(qū)內(nèi)基性、超基性巖體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出, 具帶狀分布的特點(diǎn)。目前區(qū)內(nèi)較大規(guī)模的巖體有3個, 編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號巖體。其中Ⅰ號巖體為區(qū)內(nèi)現(xiàn)已查明的主要含礦巖體(圖2), 也是本文的主要研究對象。Ⅰ號巖體主要分布在礦區(qū)中部, 現(xiàn)地表控制長約740 m, 寬30~40 m, 巖體出露面積0.026 km2, 呈北東-南西向脈狀延伸, 平面上北東寬、南西窄, 中間略有膨大, 巖體產(chǎn)狀124°∠68°, 向深部有變陡趨勢。巖性從中心向外依次為角閃輝橄巖相、角閃輝長巖相和輝長巖相。根據(jù)各巖相之間的侵位接觸關(guān)系, 第一期侵位的輝長巖, 多為后期巖漿所吞噬而往往呈透鏡體產(chǎn)出; 第二期侵位的角閃輝長巖, 多沿角閃輝橄巖相巖石邊部呈薄的環(huán)帶狀產(chǎn)出; 第三期侵位的角閃輝橄巖相巖石類型主要為角閃(斜長)二輝橄欖巖、角閃橄輝巖和橄長巖等, 也是主要的含礦巖相。巖體地表蝕變強(qiáng)烈, 主要為蛇紋石化、透閃石化、石棉化以及絹云母化和碳酸鹽化等, 地表可見孔雀石化。礦石具中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu), 塊狀、浸染狀-稠密浸染狀、脈狀構(gòu)造。主要金屬礦物有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦和黃鐵礦等。平均含礦品位: Cu 0.38%, Ni 0.50%。

2 樣品測試方法

本次研究選擇黃山東及圖拉爾根巖體內(nèi)蝕變程度較低的不同巖性樣品, 其中都有含量不等的新鮮橄欖石。其中黃山東巖體編號19的5塊樣品取自亞克斯公司10#井礦石堆, 編號22的2塊樣品取自亞克斯公司8#井礦石堆; 圖拉爾根巖體編號TLY47和TLY116的樣品采自ZK1106鉆孔, 編號TLY25和TLY117的樣品采自ZK1307鉆孔。橄欖石化學(xué)成分測試在長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室電子探針室完成, 電子探針儀器型號: JCXA-733,工作條件: 15 kV, 20 nA, 峰計數(shù)時間20 s,背景計數(shù)時間10 s。

圖1 黃山東鎂鐵-超鎂鐵巖體平面(a)和橫切面(b)地質(zhì)圖(據(jù)王潤民等[22]改繪)

圖2 新疆圖拉爾根鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體地質(zhì)略圖(據(jù)新疆有色地質(zhì)勘查局704隊地質(zhì)圖改繪)

1–第四系; 2–石炭系含角礫凝灰?guī)r、灰綠色細(xì)砂巖; 3–角閃輝橄巖; 4–角閃輝長巖; 5–輝長巖; 6–花崗閃長巖; 7–花崗斑巖; 8–安山玢巖; 9–石英脈; 10–花崗細(xì)晶巖脈; 11–閃長玢巖; 12–實(shí)測斷層/蝕變界線; 13–地質(zhì)界線或相變線; 14–銅鎳礦體。

1–Quaternary; 2–Carboniferous breccia tuff, gray-green sandstone; 3–hornblende iherzolite; 4–hornblende gabbro; 5–gabbro; 6–granodiorite; 7–granite porphyry; 8–Andesitic porphyry; 9–quartz veins; 10–granite aplite veins; 11–diorite porphyrite; 12–measured fault/alteration boundary; 13–geological boundary/facies change line; 14–Cu-Ni ore body.

3 橄欖石礦物成分特征

黃山東巖體第一侵入階段角閃輝長巖相的橄欖角閃輝長巖和第三侵入階段超鎂鐵巖相的角閃(斜長)橄欖巖、角閃二輝橄欖巖和斜長單輝橄欖巖中均有橄欖石分布, 其中橄欖角閃輝長巖中橄欖石含量較少, 約5%~10%, 顆粒較小, 常呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu), 裂理不太發(fā)育, 蝕變較弱, 多由輝石和斜長石包裹(圖3a); 超鎂鐵巖相的各類型巖石中橄欖石含量較高, 約30%~70%, 顆粒較大, 具半自形粒狀-渾圓狀結(jié)構(gòu)、堆晶結(jié)構(gòu), 顆粒間隙分布有輝石、斜長石或角閃石等, 顆粒內(nèi)部多包含尖晶石, 橄欖石裂理較為發(fā)育, 裂隙及邊緣常發(fā)生蛇紋石化、滑石化蝕變, 并有鐵質(zhì)析出(圖3b)。橄欖石電子探針分析表明, 黃山東巖體橄欖石化學(xué)成分有一定的變化范圍, 橄欖角閃輝長巖中橄欖石Fo為67.3~73.4, 多屬透鐵橄欖石, 少數(shù)為貴橄欖石。超鎂鐵巖相各類型巖石中橄欖石Fo為81.2~83.6, 屬貴橄欖石。Ni含量為126~1762 μg/g, 其化學(xué)成分見表1。

圖拉爾根巖體的橄欖石主要分布在第三期侵位的角閃(斜長)二輝橄欖巖、角閃橄輝巖和橄長巖中, 橄欖石含量為20%~75%, 常呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu), 局部為渾圓狀顆粒, 呈包橄結(jié)構(gòu)或不連續(xù)的堆晶分布在輝石、斜長石或普通角閃石中(圖3c和圖3d)。其裂理普遍發(fā)育, 常發(fā)生蛇紋石化或滑石化, 蛇紋石及析出的鐵質(zhì)沿其邊緣及裂隙分布而使其呈網(wǎng)脈狀, 甚至完全被蛇紋石交代而僅保留其假像。圖拉爾根巖體中橄欖石的Fo為81.6~84.3, 屬貴橄欖石。橄欖石Ni含量為221~1818 μg/g。橄欖石具體化學(xué)成分見表2。

圖3 黃山東、圖拉爾根雜巖體中橄欖石形態(tài)及其與其他礦物的關(guān)系

(a) 黃山東橄欖角閃輝長巖中輝石、斜長石包含橄欖石構(gòu)成包橄結(jié)構(gòu); (b)黃山東斜長單輝橄欖巖中橄欖石堆晶結(jié)構(gòu);(c)圖拉爾根橄長巖中輝石、斜長石包含橄欖石構(gòu)成包橄結(jié)構(gòu); (d)圖拉爾根角閃二輝橄欖巖中橄欖石呈不連續(xù)堆晶結(jié)構(gòu)。Ol–橄欖石; Cpx–單斜輝石, Pl–斜長石。

(a) Olivine inclusions in olivine-hornblende-gabbro from Huangshandong complex; (b)Olivine cumulus crystals in plagio-wehrlite from Huangshandong complex; (c)Olivine inclusions in troctolite from Tulargen complex; (d)Olivine discontinuous cumulus crystals in hornblende-iherzolite from Tulargen complex. Ol–olivine, Cpx–clinopyroxene, Pl–plagioclase.

表1 黃山東巖體橄欖石氧化物化學(xué)成分(%)及Ni(μg/g)含量

(續(xù)表1)

注: 樣號中標(biāo)“*”者數(shù)據(jù)引自倪志耀[15]。

表2 圖拉爾根巖體橄欖石氧化物化學(xué)成分(%)及Ni(μg/g)含量

注: 樣號中標(biāo)“*”者數(shù)據(jù)引自秦克章等[4]。

4 母巖漿性質(zhì)

Roeder.[23]通過實(shí)驗研究發(fā)現(xiàn)原始巖漿在結(jié)晶過程中, 橄欖石與熔漿之間的鐵鎂交換遵循一定的分配系數(shù):D=(FeO/MgO)Ol/(FeO/MgO)melt= 0.3±0.03,D受溫度、壓力及巖漿成分的影響較小, 可以視為常量, 該地區(qū)銅鎳礦床的成礦壓力不高[14],D值取0.30。

由于早期結(jié)晶的橄欖石與殘余晶間液體之間要發(fā)生再平衡作用, 使得早期結(jié)晶橄欖石比其在原生巖漿中結(jié)晶橄欖石的鎂含量低, 因此, Fo值最高的橄欖石組分可能更接近于液相線橄欖石的組成。利用橄欖石-熔體平衡原理可以估算進(jìn)入巖漿房中母巖漿的MgO含量。本次測試得到黃山東橄欖石MgO含量最高的Fo=83.7, 推算與其共存熔體的MgO/FeOT=0.86(按質(zhì)量百分比計算, FeOT為全鐵), 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖體全巖樣品的MgO/FeOT比值(多數(shù)>0.9038[6]), 表明各巖石的成分均不能代表共存的熔體成分, 進(jìn)入高位巖漿房的母巖漿中有過剩的橄欖石加入, 母巖漿是經(jīng)過了深部橄欖石結(jié)晶的演化巖漿[24]。根據(jù)柴鳳梅[6]完成的黃山東橄欖石和全巖化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù), 橄欖石最高Fo=83, 依據(jù)張招崇等[25]提出的判別原始巖漿的方法, 在MgO-Fo-FeO圖解上(圖4), 該樣品位于代表母巖漿成分曲線的下方, 也表明進(jìn)入高位巖漿房的母巖漿中有過剩橄欖石的加入。與Fo值最大的橄欖石相平衡的熔體, 其FeOT即為巖石的FeOT含量12.47%, 計算得到母巖漿中MgO含量為10.3%, 是一種比正常玄武巖富鎂的玄武巖漿, 黃山東巖體的母巖漿中約有52%的橄欖石加入。

圖4 MgO-Fo-FeO圖解(據(jù)張招崇等[25])

曲線上數(shù)字代表FeO的含量, ■為黃山東橄欖石投影點(diǎn), ●為圖拉爾根橄欖石投影點(diǎn)。

Numberal on the curve is FeO content of magma, ■ is FeO content of olivine from Huangshandong complex, ● is FeO content of olivine from Tulargen complex.

采用上述方法計算圖拉爾根鎂鐵-超鎂鐵巖體的母巖漿成分。巖體中橄欖石Fo的最高值為84.3, 推算與其共存熔體的MgO/FeOT=0.90, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于圖拉爾根巖體全巖樣品的鎂鐵比值(>1.359)[7], MgO-Fo-FeO圖解也同樣表明巖漿中有過剩橄欖石堆晶的加入(圖4)。與橄欖石平衡的熔體即巖石的FeOT含量為12.68%, 計算得到母巖漿中MgO= 11.47%, 圖拉爾根巖體發(fā)生了約38.4%的橄欖石堆晶作用。

5 討 論

橄欖石是鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿最早結(jié)晶的礦物之一, 在橄欖石中Ni2+與Mg2+具有相似的有效離子半徑, 常呈類質(zhì)同像進(jìn)入早結(jié)晶的橄欖石晶格。Ni在橄欖石的化學(xué)行為遵循亨利定律, 在S不飽和體系中, 橄欖石Ni含量受控于硅酸鹽母巖漿成分和橄欖石分離結(jié)晶過程。但當(dāng)體系達(dá)到S飽和時, Ni是強(qiáng)親硫元素, 其在橄欖石與硅酸鹽巖漿間的分配系數(shù)(2.86~13.6)[26]遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它在硫化物熔體與硅酸鹽巖漿間的分配系數(shù)(300~1000)[27], 因此優(yōu)先進(jìn)入到硫化物相中, 相應(yīng)橄欖石中Ni的含量必然顯著下降, 從而表現(xiàn)出不同程度的虧損。李士彬等[19]依據(jù)硫化物熔離的時間, 將橄欖石結(jié)晶過程中橄欖石Ni含量的定量計算分為三種情況: (1)在橄欖石結(jié)晶的整個過程中, 巖漿始終保持S不飽和, 即沒有硫化物的熔離; (2)在橄欖石結(jié)晶之前, 母巖漿已達(dá)S飽和。橄欖石結(jié)晶過程中, 伴隨有硫化物熔體從硅酸鹽巖漿中的分離; (3)在橄欖石結(jié)晶之前, 母巖漿尚未S飽和, 但在橄欖石結(jié)晶過程中S達(dá)到飽和, 開始有硫化物熔體的熔離。此外, 早期結(jié)晶的橄欖石成分還會因與間隙硅酸鹽熔漿或與硫化物熔體的再平衡作用而發(fā)生改變[28]。總之, 鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體中橄欖石Ni含量不僅可以反映母巖漿的成分信息, 而且很好地記錄了巖漿演化、硫化物熔離程度、熔離時間以及與后期物質(zhì)交換等成礦信息。

Ni在巖漿演化過程中屬于相容元素, 作為微量元素隨著橄欖石的結(jié)晶主要進(jìn)入橄欖石中, 橄欖石中Ni含量與硅酸鹽巖漿中Ni含量之間的關(guān)系可用瑞利分餾定律來描述:

CS=CO(D–1)(1)

式中:CS和CO分別代表微量元素在結(jié)晶固相和初始巖漿中的濃度;是殘余巖漿的份額;是元素在結(jié)晶相和熔體之間的總分配系數(shù), 由下式計算得到:

=αα/L+ … (2)

其中:α為結(jié)晶相中α礦物的百分含量;α/L為元素在礦物α和熔體L之間的分配系數(shù)。

實(shí)驗研究表明, Ni在橄欖石/硅酸鹽巖漿間的分配系數(shù)ol/sil=2.86~13.6[26], 一般設(shè)定為7; Ni在硫化物熔體/硅酸鹽熔漿間的分配系數(shù)sul/sil=300~ 1000[27], 一般為500。

根據(jù)上面計算可得到母巖漿成分, 但考慮該值常低于真實(shí)母巖漿的MgO含量[29], 因此假設(shè)黃山東母巖漿的MgO、FeO含量分別為11%和12.47%, 圖拉爾根巖體母巖漿的MgO和FeO含量分別為12%和12.68%。兩個巖體母巖漿的Ni含量均假定為250 μg/g, 該值在高鎂大陸拉斑玄武巖和苦橄巖的Ni含量200~500 μg/g[30–31]范圍內(nèi)。

定量模擬計算巖漿分離結(jié)晶和硫化物熔離過程的假設(shè)條件和計算方法詳見李士彬等[19]。圖拉爾根和黃山東礦床中均可以看到硫化物呈乳滴狀、渾圓狀包裹在橄欖石中[32–33], 橄欖石是玄武質(zhì)巖漿演化過程中最先結(jié)晶的礦物, 這說明橄欖石結(jié)晶之前, 母巖漿已經(jīng)發(fā)生過硫化物熔離, 橄欖石結(jié)晶前的母

巖漿即為S飽和。因此, 本文主要考慮只有橄欖石分離結(jié)晶, 以及橄欖石分離結(jié)晶的同時硫化物也出現(xiàn)熔離的情況。

若硅酸鹽體系沒有發(fā)生硫化物熔離, 結(jié)晶的橄欖石Ni含量在Ni-Fo圖中將投影在S不飽和條件下橄欖石分離結(jié)晶曲線上; 如果橄欖石Ni在分離結(jié)晶趨勢線下, 則說明有硫化物熔離作用發(fā)生[18,28]。由圖5可見, 圖拉爾根和黃山東巖體的硫化物熔離幾乎都與橄欖石結(jié)晶同時進(jìn)行, 在橄欖石分離結(jié)晶過程中不斷有硫化物出熔。其中黃山東巖體發(fā)生了19%的橄欖石分離結(jié)晶, 由橄欖石分離結(jié)晶導(dǎo)致出熔的硫化物熔離程度為0.3%; 圖拉爾根巖體橄欖石分離結(jié)晶為9%左右, 由橄欖石結(jié)晶導(dǎo)致出熔的硫化物熔離程度為0.5%。

早期結(jié)晶的橄欖石成分還會與晶間熔漿發(fā)生交換反應(yīng), 橄欖石成分變化特征可定性地判斷晶間熔漿類型。若晶間熔漿為硅酸鹽巖漿, 橄欖石-熔體平衡會導(dǎo)致橄欖石堆晶Fo降低, 但不改變Ni-Fo的正相關(guān)關(guān)系; 若晶間熔漿是硫化物熔漿, 晶體-熔體平衡過程中Ni-Fe交換反應(yīng)會產(chǎn)生負(fù)的Ni-Fo關(guān)系[17]。硫化物熔漿與橄欖石之間的Ni-Fe交換可以表示為:

NiOolivine+FeSsulfide=NiSsulfide+FeOolivine(3)

該反應(yīng)的平衡常數(shù)為:

=D(NiS/FeS)sulfide/(NiO/FeO)olivine(4)

D=(NiS/FeS)sulfide/(NiO/FeO)olivine(5)

圖5 黃山東巖體(a)和圖拉爾根巖體(b)中橄欖石分離結(jié)晶和硫化物熔離模擬計算結(jié)果

F?橄欖石結(jié)晶程度;Ⅰ?橄欖石分離結(jié)晶模擬曲線;Ⅱa?黃山東巖體橄欖石結(jié)晶和硫化物熔離同時發(fā)生, 硫化物熔體與橄欖石的質(zhì)量比為1∶20;Ⅱb?圖拉爾根巖體橄欖石結(jié)晶和硫化物熔離同時發(fā)生, 硫化物熔體與橄欖石的質(zhì)量比為1∶10。

F?The degree of olivine fractional crystallization;Ⅰ?The curve of olivine fractional crystallization;Ⅱa?Tendency of composition variation of olivine caused by olivine fractional crystallization and sulfide segregation in the Huangshandong complex with a ratio of 1∶20 between sulfide liquid and olivine;Ⅱb?Tendency of composition variation of olivine caused by olivine fractional crystallization and sulfide segregation in the Tulargen complex with a ratio of 1∶10 between sulfide liquid and olivine.

為活度系數(shù)。如果Ni和Fe進(jìn)入橄欖石的時候是理想占位,NiO和FeO都為1[34], 得到:

=D(NiS/FeS)sulfide(6)

交換系數(shù)D在5~35之間[35],NiS/FeS也不是恒定的。然而在一定的溫度、氧逸度、硫逸度和Ni含量條件下,D是一個常數(shù), 那么當(dāng)橄欖石和硫化物熔漿發(fā)生Ni-Fe交換后, FeO含量高的橄欖石比低的將容納更多的Ni, 從而在橄欖石中出現(xiàn)Ni-Fo負(fù)相關(guān)。

黃山東橄欖角閃輝長巖中橄欖石的Fo值比較小, 但其Ni的含量則多高于橄欖石結(jié)晶線之上, 推測橄欖石和晶間硫化物熔漿之間發(fā)生了一定程度的物質(zhì)交換。

6 結(jié) 論

(1) 黃山東巖體的母巖漿MgO=10.3%, 圖拉爾根巖體母巖漿MgO=11.47%, 兩巖體母巖漿中均有過剩橄欖石堆晶。

(2) 巖漿結(jié)晶演化過程中, 黃山東巖體和圖拉爾根巖體的硫化物熔離幾乎都與橄欖石結(jié)晶同時進(jìn)行。其中黃山東巖體發(fā)生了19%的橄欖石分離結(jié)晶, 由橄欖石分離結(jié)晶導(dǎo)致出熔的硫化物熔離程度為0.3%; 圖拉爾根巖體橄欖石分離結(jié)晶為9%左右, 由橄欖石結(jié)晶導(dǎo)致出熔的硫化物熔離程度為0.5%。

(3) 研究結(jié)果表明黃山東巖體橄欖石的成分變化與巖漿結(jié)晶和硫化物熔離有密切關(guān)系。此外, 晶間硫化物熔漿的物質(zhì)交換作用對黃山東橄欖石的成分也有重要影響。

圖拉爾根和黃山東雜巖體均位于東天山黃山-鏡兒泉銅鎳成礦帶上, 其大地構(gòu)造背景、巖體侵入時間均比較相似。黃山東雜巖體經(jīng)勘探成礦前景良好, 為一大型銅鎳礦床, 目前正處于中期開采階段,圖拉爾根巖體處于初期開采階段，但礦床儲量亟需增加。上述分析可知, 兩個巖體在硫化物熔離程度上比較類似, 預(yù)計圖拉爾根巖體的成礦前景良好。

哈密和鑫礦業(yè)有限公司永文富高級工程師和新疆有色地質(zhì)勘查局704隊康峰高級工程師等在野外實(shí)習(xí)期間給予了熱心幫助和指導(dǎo); 中國地質(zhì)大學(xué)莫亞龍博士和曹曉峰博士在野外和室內(nèi)工作中給予了幫助和學(xué)術(shù)討論; 中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗室LA-ICP-MS室陳露碩士和長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室電子探針室劉民武老師在實(shí)驗過程中給予了大力幫助, 在此一并感謝。

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Compositions of olivine from the mafic-ultramafic complexs in eastern Tianshan, Xinjiang and implications to petrogenesus: Examples from Huangshandong and Tulargen complexes

LIU Yan-rong1, Lü Xin-biao1,2*, MEI Wei1and HUI Wei-dong3

1. Faculty of Resource Department, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 2. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;3. Xinjiang Hexin Mining Co., Ltd, Hami 839000, China

A dozen of mafic-ultramafic complexes related to copper-nickel sulphide mineralization were found in Eastern Tianshan, Xinjiang. This paper takes Huangshandong and Tulargen complexes for examples, and carries out mineral chemistry tests of fresh olivine from different lithologies. Electron microprobe analyses of olivine show that the Fo of olivine in hornblende-gabbro facies and ultramafic rock facies range from 67 to 73 and from 81 to 84, respectively; Ni contents range from 308 to 1762 μg/g in Huangshandong complex. Olivine crystals in the Tulargen complex have Fo numbers varying from 82 to 85, with Ni from 857 to 1818 μg/g. Modeling of olivine fractional crystallization and sulfide segregation show that the parental magma for Huangshandong complex has experienced 19% olivine fractional crystallization and extensive sulfide segregation (~0.3%). Re-equilibration of the early formed olivine crystals with trapped liquid can account for the variations of olivine compositions. The Tulargen complex has experienced 9% olivine fractional crystallization and extensive sulfide segregation (~0.5%).

Cu-Ni sulfide deposit; olivine; fractional crystallization; sulfide segregation; Huangshandong; Tulargen; Xinjiang

P58; P611.1

A

0379-1726(2012)01-0078-11

2010-12-20;

2011-05-19;

2011-06-29

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2011BAB06B04-05）

劉艷榮(1978–), 女, 博士研究生, 研究方向為銅鎳硫化物礦床巖漿演化與成礦。E-mail: fwjlyr@163.com

Lü Xin-biao, E-mail: lvxb_01@163.com; Tel: +86-27-67883679