新疆北部巖漿銅鎳硫化物礦床地質(zhì)分布特點(diǎn)與成礦背景探討

張照偉，李文淵，張江偉，王亞磊，尤敏鑫

(國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，陜西 西安 710054)

新疆北部巖漿銅鎳硫化物礦床地質(zhì)分布特點(diǎn)與成礦背景探討

張照偉，李文淵，張江偉，王亞磊，尤敏鑫

(國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，陜西 西安 710054)

新疆北部地質(zhì)構(gòu)造演化復(fù)雜，多階段演化中巖漿活動(dòng)與成礦作用規(guī)模并不均衡。而二疊紀(jì)卻是天山成礦帶大規(guī)模巖漿活動(dòng)和金屬成礦作用的高爆發(fā)期。本研究緊緊圍繞鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體及巖漿銅鎳硫化物礦床，從地質(zhì)分布特點(diǎn)、含礦巖體的巖漿起源、巖漿演化及成礦特點(diǎn)，系統(tǒng)研究深部相應(yīng)巖漿作用的地質(zhì)背景。通過典型礦床的深入剖析，破解制約找礦突破的控制因素，系統(tǒng)闡述了板塊構(gòu)造與地幔柱體制疊加并存的地質(zhì)特征與成礦表現(xiàn)。新疆北部發(fā)育了5條鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖帶，東天山、北山及喀拉通克巖帶具有較好的成礦表現(xiàn)，在時(shí)間上與塔里木隱伏大火成巖省密切相關(guān)。塔里木克拉通深部熔融的地幔物質(zhì)，圍繞剛性塔里木克拉通邊緣不斷上涌，并與表殼物質(zhì)發(fā)生交換，隨著俯沖板塊的持續(xù)和減弱，深部上涌的地幔物質(zhì)不斷加強(qiáng)，先后形成因深部地幔物質(zhì)多寡而金屬聚集的不同礦床類型。圍繞塔里木大火成巖省的周緣或造山帶中，是巖漿銅鎳硫化物礦床重要的理論研究基地和找礦方向。

地質(zhì)分布;鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體;巖漿銅鎳硫化物礦床;成礦背景;新疆北部

新疆北部產(chǎn)出多個(gè)與鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體密切相關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床。鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖是不同巖相和化學(xué)組成的幔源巖漿巖組合，其巖石學(xué)和地球化學(xué)特征及變化不僅可以記錄巖漿演化過程中不同階段的動(dòng)力學(xué)過程和巖漿生成的地幔動(dòng)力學(xué)機(jī)制，同時(shí)也能夠反映地幔小尺度地球化學(xué)不均一性特點(diǎn)，從而對(duì)探討巖漿巖成因模式及地幔演化過程均具有重要的指示作用(宋謝炎等，2010；Zhang et al., 2014；張照偉等，2014a)。鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體也是大陸環(huán)境下地幔獨(dú)特巖漿作用、巨量金屬聚集的產(chǎn)物，是人們認(rèn)識(shí)地幔礦物組成、深部地質(zhì)過程、地幔流體作用、成礦元素運(yùn)移與聚集、殼幔巖漿作用與地球動(dòng)力學(xué)等方面的重要窗口，對(duì)認(rèn)識(shí)巖漿銅鎳硫化物礦床的成因研究、形成背景、指導(dǎo)礦產(chǎn)資源勘查等具巨大作用(張照偉等，2014b)。

巖漿礦床是巖漿演化的特殊產(chǎn)物，是巖漿內(nèi)金屬聚集的異常表現(xiàn)，不同類型的礦床與特定的巖漿活動(dòng)有成因聯(lián)系(韓春明等，2006；Song et al.,2009；王京彬等，2008；周濤發(fā)等，2010；Zhou et al.,2010)。不同的巖漿活動(dòng)又與地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。新疆巖漿成礦作用的多樣性反映了巖漿作用的多樣性及構(gòu)造演化的特殊性(肖文交等，2008；Chai et al.,2008；王玉往等，2010；Liu et al.,2006；王金榮等，2010；Zhou et al.,2009；董連慧等，2010；郭召杰等，2010；Zheng et al.,2006)。大火成巖省是地幔柱大規(guī)模巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，其溝通了地核、地幔與地殼之間的物質(zhì)與能量交換，形成Cu、Ni、鉑族元素(PGE)與Fe、Ti、V、Cr等超大型巖漿礦床，如Noril’sk銅鎳礦、攀枝花V-Ti磁鐵礦等超大型礦床(Pirajno, 2008)。峨眉大火成巖省與西伯利亞大火成巖省(～251Ma)是全球晚古生代基本同期地幔柱形成的2個(gè)最著名的大火成巖省。西伯利亞大火成巖省形成了Noril’sk-Talnakh世界級(jí)超大型Cu-Ni-PGE硫化物礦床，其Ni礦儲(chǔ)量居世界第一(Ni 2000萬t, Cu 3000萬t)、PGE儲(chǔ)量居世界第二(5000t)(Naldrett, 2011)。峨眉地幔柱形成了超大型釩鈦磁鐵礦(如攀枝花礦床)，Cu-Ni-PGE礦化巖體廣泛分布。地幔柱巖漿作用是Cu-Ni-PGE硫化物礦床及Ti-Fe氧化物礦床的重要成礦機(jī)制，不同成礦作用礦床是成礦巖漿不同演化階段和控制要素的產(chǎn)物。新疆分布著多個(gè)與鎂鐵-超鎂鐵巖有關(guān)的銅鎳礦床(李文淵等，2011；Franco et al.,2008)，礦床類型多樣、時(shí)間集中、分布廣泛(Zhang et al.,2009；李紅霞等，2010；Jong et al.,2009；肖文交等，2006)。其地質(zhì)分布特點(diǎn)和主要的成礦背景認(rèn)識(shí)嚴(yán)重制約著后續(xù)的找礦工作，尚需詳細(xì)系統(tǒng)深入研究，以解決成礦與找礦過程中存在的關(guān)鍵地質(zhì)問題。筆者通過鎳礦成礦地質(zhì)構(gòu)造背景、鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體及巖漿銅鎳硫化物礦床的分布特點(diǎn)與形成特征，旨在探討巖漿銅鎳硫化物礦床的形成機(jī)制與背景，不僅可以深化新疆鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體及巖漿銅鎳硫化物礦床的理論認(rèn)識(shí)，對(duì)拓展區(qū)域成礦潛力和找礦前景具非常重要的研究意義。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

新疆北部主要位于中亞造山帶的南部偏西位置，也是鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體及巖漿銅鎳硫化物礦床比較發(fā)育的地區(qū)(張照偉等，2014a)。而中亞造山帶又位于西伯利亞克拉通的南部、塔里木-華北克拉通的西部(圖1)，它是全球最大的古生代增生造山帶，與古亞洲洋的消減，西伯利亞克拉通南部增生北緣和塔里木板塊之間的拼合作用有關(guān) (木合塔爾等，2010；李彤泰，2011；李源等，2011)。新疆北部地區(qū)指西伯利亞克拉通以南、塔里木克拉通以北的中國新疆境內(nèi)地區(qū)，結(jié)合前人劃分的基本理念和新疆現(xiàn)

有研究程度和認(rèn)識(shí)水平，本研究將新疆北部地區(qū)劃分為阿爾泰、東準(zhǔn)噶爾、西準(zhǔn)噶爾、準(zhǔn)噶爾盆地、天山造山帶和北山6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。阿爾泰造山帶走向呈北西向，與東、西準(zhǔn)噶爾，準(zhǔn)噶爾盆地呈斷層接觸關(guān)系(額爾齊斯斷裂)。天山造山帶走向呈東西向，與東、西準(zhǔn)噶爾，準(zhǔn)噶爾盆地以北天山蛇綠混雜巖為界。新疆北部地區(qū)的斷裂主要和山脈走向平行，除了西準(zhǔn)噶爾和北山呈北東向外，大多走向呈北西向和東西向。

新疆地殼組成的最顯著特點(diǎn)是大小不等的具有或可能具有前南華紀(jì)基底的古生代微陸塊與包含古生代和中生代早期的蛇綠巖、增生雜巖和巖漿巖的不同方向構(gòu)造帶交織在一起，組成條塊鑲嵌的構(gòu)造面貌(肖序常等，2010)。這一形成過程可以概括為被洋盆分隔的地塊聚合形成統(tǒng)一的大陸地殼，并且表現(xiàn)出明顯的階段性：寒武紀(jì)—志留紀(jì)中期鑲嵌構(gòu)造、志留紀(jì)晚期—石炭紀(jì)早期線性構(gòu)造、石炭紀(jì)晚期—二疊紀(jì)板內(nèi)構(gòu)造。新疆北部南華紀(jì)以來地殼形成演化的一個(gè)突出特征，就是在石炭紀(jì)晚期至二疊紀(jì)期間發(fā)育大規(guī)模的后碰撞巖漿活動(dòng)和成礦作用。已經(jīng)獲得的資料表明，這些巖漿活動(dòng)無論是活動(dòng)方式還是所形成的巖石類型，都與典型的大陸邊緣和碰撞帶的巖漿活動(dòng)有很大的差別。天山及鄰區(qū)古生代地殼形成過程，表現(xiàn)出明顯的雙向增生的特點(diǎn)，即與曾經(jīng)被洋盆分隔的地塊聚合伴生的水平方向上陸緣增生和垂直方向上幔源物質(zhì)的注入補(bǔ)給(肖序常等，2010)。

圖1 亞洲二疊紀(jì)玄武巖分布圖(據(jù)Zhang et al., 2011修改)Fig.1 Distribution of Permian basalts in Asia(Modified from Zhang et al., 2011)

大陸裂解和洋盆的擴(kuò)張，其結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致大陸的分裂和離散運(yùn)動(dòng)(夏林圻等，2008)。從奧陶紀(jì)開始，新疆北部的古亞洲洋開始收縮，形成了現(xiàn)今位于新疆北部的古生代早期的活動(dòng)陸緣雜巖。晚古生代早期地殼構(gòu)造演化的一個(gè)突出特征，就是泥盆紀(jì)期間西伯利亞古板塊增生邊緣的地殼伸展，形成了大致平行排列的裂陷槽和小洋盆。在新疆境內(nèi)，自北而南依次為諾爾特-紅山咀裂陷槽、庫爾提弧后盆地和卡拉麥里小洋盆(弧后盆地)，在東準(zhǔn)噶爾表現(xiàn)為不同類型(厚度大小和有無火山巖)泥盆紀(jì)巖相帶的相間展布。而新疆北部泥盆紀(jì)晚期的構(gòu)造格局，具有多島洋的特征。準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊、塔城、天山中的伊犁、巴倫臺(tái)、喀拉塔格-星星峽等，都在古亞洲洋中被海洋盆地所分隔，其上基本都發(fā)育了活動(dòng)陸緣建造。地質(zhì)、古生物和古地磁資料表明，新疆北部的古生代洋盆在石炭紀(jì)中期相繼關(guān)閉，此后新疆北部統(tǒng)一的大陸地殼基本形成(肖序常等，2010)。

石炭紀(jì)晚期至二疊紀(jì)，是新疆北部巖漿活動(dòng)和內(nèi)生成礦作用最為活躍的時(shí)期，形成了博格達(dá)、伊犁和北山等火山巖帶，巴楚、喀拉通克、黃山、北山和菁布拉克等鎂鐵-超鎂鐵巖帶，以及分布廣泛的富堿質(zhì)花崗巖。石炭紀(jì)晚期—二疊紀(jì)是新疆天山巖漿活動(dòng)最為活躍的時(shí)期。這一時(shí)期巖漿活動(dòng)所形成的巖漿巖，在空間上表現(xiàn)出巖漿活動(dòng)集中發(fā)育在一些帶狀區(qū)域內(nèi)，并且不同類型巖石表現(xiàn)出空間分帶性，如喀拉通克、黃山、北山和箐布拉克等鎂鐵-超鎂鐵巖帶，東-西準(zhǔn)噶爾、覺羅塔格和南天山等富堿花崗巖帶，博格達(dá)、伊犁和北山等火山巖帶；在巖石類型方面表現(xiàn)出鎂鐵-超鎂鐵巖石相對(duì)比較發(fā)育。

2 巖漿銅鎳硫化物礦床地質(zhì)分布特點(diǎn)

2.1 鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖與巖漿銅鎳礦地質(zhì)分布

新疆北部是中國巖漿銅鎳硫化物礦床重要產(chǎn)出地區(qū)之一，主要形成于5個(gè)鎂鐵-超鎂質(zhì)侵入巖帶中(圖2、表1)。分布于庫魯克塔格構(gòu)造帶的興地巖帶，形成于元古宙。西天山箐布拉克巖帶，成礦巖體為早古生代測年結(jié)果。目前研究較為詳盡的是阿爾泰造山帶喀拉通克巖帶和天山造山帶覺羅塔格構(gòu)造帶的黃山巖帶，近年發(fā)現(xiàn)了北山巖帶。這3個(gè)巖帶已知礦床均形成于早二疊世。黃山巖帶東西向展布，位于覺羅塔格構(gòu)造帶中，長約270 km，呈分段成群集中出現(xiàn)的特點(diǎn)，大小近20個(gè)巖體，近年圖拉爾根礦床是最主要發(fā)現(xiàn)，含礦巖體侵位于中石炭統(tǒng)中，巖石類型屬閃長巖-輝長蘇長巖-輝石橄欖巖組合。黃山巖帶的巖體與喀拉通克相比，貧堿，但鎂質(zhì)含量高于喀拉通克。黃山東巖體呈帶狀特點(diǎn)，角閃二輝橄欖巖為主要含礦巖相；角閃巖分布于巖體南北邊緣?？藥r帶，位于額爾齊斯斷裂南側(cè)，長約200 km，寬10～20 km，有8個(gè)鎂鐵-超鎂鐵侵入巖集中分布，僅位于中東部的喀拉通克區(qū)發(fā)現(xiàn)了工業(yè)礦體。喀拉通克共有9個(gè)巖體，僅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)巖體構(gòu)成礦床。巖石類型輝長巖類和閃長巖類，侵位于早石炭世南明水組。巖石基性程度低是顯著特點(diǎn)，鈣堿系列與其他銅鎳巖體相別?？刷裉?hào)巖體呈環(huán)帶狀特點(diǎn)，中心為黑云角閃橄欖蘇長巖基性核，主要賦礦巖相；巖體內(nèi)圈黑云角閃蘇長巖，巖相底部產(chǎn)有銅鎳硫化物礦體；巖體頂部和周邊為閃長巖和石英閃長巖；邊緣輝長輝綠巖，局部有銅鎳硫化物礦體。基本為全巖礦化，主要為稀疏浸染狀礦石，局部稠密浸染狀，深部有塊狀礦石，Cu、Ni含量不同礦石相對(duì)變化較大。北山巖帶自南西而北東已發(fā)現(xiàn)坡十、羅中、坡一、紅石山和筆架山礦化巖體。其中，坡十巖體進(jìn)行深部鉆探發(fā)現(xiàn)數(shù)條銅鎳硫化物礦化體，鎳含量偏低，但有鉑族元素(PGE)富集體發(fā)現(xiàn)。

2.2 典型鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體與巖漿銅鎳礦床地質(zhì)特征

2.2.1 喀拉通克鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶

該巖帶位于阿爾泰造山帶內(nèi)，與巖漿型銅鎳硫化物礦床密切相關(guān)?？随V鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體是規(guī)模最大和最有代表性的銅鎳硫化物礦床的含礦巖體，位于新疆富蘊(yùn)縣東南28 km處，額爾齊斯斷層南邊，已發(fā)現(xiàn)9個(gè)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體，均侵位于下石炭統(tǒng)那林卡拉組上段中(圖3)。圍巖以含炭質(zhì)細(xì)-粗屑沉凝灰?guī)r為主，間夾炭質(zhì)板巖和含礫沉凝灰?guī)r?？随V鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體根據(jù)巖體與構(gòu)造的關(guān)系分為南、北2個(gè)巖帶。南巖帶位于礦區(qū)南部背斜中，由1、2和3號(hào)巖體組成，為半隱伏產(chǎn)狀，基性程度高，含礦性好；在1號(hào)巖體中已探明了大型銅鎳礦床，2和3號(hào)巖體中已探明了中型銅鎳礦床。北巖帶位于礦區(qū)北部背斜內(nèi)，由4～9號(hào)巖體所組成，巖體較小，形態(tài)復(fù)雜，分異作用不明顯，含礦性較差(王潤民等，1991；Zhang et al.，2009)。

圖2 新疆北部巖漿銅鎳硫化物礦床地質(zhì)分布略圖Fig.2 Geological distribution map of magmatic Ni-Cu sulfide deposits in the north of Xinjiang

喀拉通克鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體巖石為基性程度低、鈣堿系列，主要巖石類型為輝長巖類和閃長巖類，具較好的巖相分帶。成礦鎂鐵質(zhì)巖體主要由橄欖蘇長巖、蘇長巖和閃長巖組成?？?號(hào)巖體可分為4個(gè)巖相，自上而下為：黑云閃長巖相、黑云角閃蘇長巖相、黑云角閃橄欖蘇長巖相、黑云角閃輝綠輝長巖相，各巖相之間呈漸變過渡關(guān)系。黑云角閃橄欖蘇長巖相是主要的含礦巖相。2號(hào)巖體自上而下劃分為3個(gè)巖相：閃長巖相、輝長蘇長巖相、橄欖蘇長巖相。輝長蘇長巖相為主要的含礦巖相，三相之間呈漸變過渡。3號(hào)巖體分帶比較明顯，自上而下分為閃長巖相、輝長蘇長巖相和蘇長巖相。在巖體下部輝長蘇長巖與蘇長巖的底部有似層狀礦體，為浸染狀貧礦石組成的底部礦體。各相之間呈漸變過渡關(guān)系。蘇長巖中的鋯石測得的SHRIMP U-Pb年齡為(287±5)Ma(韓寶福等，2010；Han et al.，2004)，硫化物礦石Re-Os年齡為282～290Ma (張作衡等，2007；Han et al.，2004；Zhang et al.，2008)。主要賦礦巖體為1#、2#和3#巖體，這些巖體巖相分異良好、相帶清晰、礦化強(qiáng)烈，且硫化物礦石主要賦存于巖體下部。1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)巖體賦存有銅鎳硫化物礦體，主要為稀疏浸染狀礦石，局部稠密浸染狀，深部有塊狀礦石。橄欖蘇長巖為主要的含礦巖相。

喀拉通克鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體巖石化學(xué)組成隨著MgO含量的減小，SiO2、Al2O3和K2O+Na2O等含量呈系統(tǒng)增加趨勢(shì)，TFeO含量減少，表明與礦物結(jié)晶演化有關(guān)(Song et al.，2009)。全巖主要氧化物組成與主要堆晶礦物的化學(xué)組成對(duì)比顯示除了受主要堆積晶礦物(橄欖石、斜方輝石、單斜輝石和斜長石)控制外，還受到粒間礦物的影響。如石英、Ti-Fe礦、角閃石和黑云母的存在使全巖化學(xué)組成依次具有較高的SiO2、TFeO、TiO2和Na2O+K2O?？随V鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體橄欖巖微量元素配分模式和含量接近原始地幔，不相容元素Rb、Ba和U等含量略高于原始地幔，而Th和Y含量低于原始地幔，成礦元素Cu、Co和Ni富集。微量元素特征總體富集Rb、Ba、U和K等大離子親石元素(LILE)，相對(duì)虧損Nb和Ta等高場強(qiáng)元素(HFSE)，Sr正異常，Ti負(fù)異常(Zhang et al., 2009; Li et al., 2011a)，δEu弱的正異常或異常不明顯，介于0.91～1.26之間，平均值分別為1.05。輕重稀土分餾較明顯，富集輕稀土元素(圖4a)?？撕V鎂鐵質(zhì)巖體與東天山地區(qū)黃山含礦鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體具有相似原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式，均明顯虧損Nb和Ta，Sr異常不明顯，Ti輕微富集；Zn和V等含量接近原始地幔，和塔里木盆地二疊紀(jì)玄武巖相似。橄長巖、蘇長巖的微量元素配分模式與橄欖巖相似，但微量元素含量高于橄欖巖，不同類型巖石稀土元素總量(ΣREE)介于3.8×10-6～146.4×10-6之間，從閃長巖(65.3×10-6～146.4×10-6)、蘇長巖(33.8×10-6～81.6×10-6)、橄長巖(34.26×10-6)到橄欖巖(3.83×10-6)逐步降低，即REE豐度隨巖石基性程度增高而降低。隨巖石基性程度降低，微量元素和稀土元素富集程度增大(圖4b)。3號(hào)巖體閃長巖較1號(hào)和2號(hào)巖體更加富集LILE，但是虧損成礦元素Ni和Co，Cu輕微富集。蘇長巖(La/Yb)N介于4.23～9.20之間，與金川含礦鎂鐵-超鎂鐵巖體(2.58～8.84)相近。

表1 新疆北部主要巖漿銅鎳硫化物礦床地質(zhì)特征一覽表Tab.1 Geological characteristics list for magmatic Ni-Cu sulfide deposits in the north of Xinjiang

注：數(shù)據(jù)來源：Han et al.，2004；Tang et al., 2012；2013；張作衡等，2007；三金柱等，2010；毛景文等，2002；Zhou et al，2004；2009；頡煒等，2011。

圖3 喀拉通克銅鎳硫化物礦床成礦鎂鐵質(zhì)巖體空間分布(王潤民等，1991)Fig.3 Simplified geological map of the mafic intrusions of the Kalatongke deposit

圖4 (a)喀拉通克鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體不相容元素配分和(b)稀土元素配分圖 (原始地幔數(shù)據(jù)來自Sun,and McDonough,1989)Fig.4 Chondrite normalized PEE patterns of the Kalatongke mafic ultrmafic intrusions

2.2.2 東天山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶

該巖帶位于塔里木板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊之間。分布有眾多鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，東天山占據(jù)中亞造山帶(CAOB)中間的一部分，具有很大的多金屬成礦經(jīng)濟(jì)潛力的黃山-鏡兒泉礦帶為目前已知的在東天山地區(qū)最大Cu-Ni硫化礦帶(Tang et al., 2012；2013)。二紅洼、黃山、黃山東、香山、黃山南、土墩、鏡兒泉、葫蘆和圖拉爾根等大小近20個(gè)雜巖體賦存有Ni-Cu硫化物礦床和釩鈦磁鐵礦礦床。巖體類型屬橄欖巖-輝石巖、輝長蘇長巖與閃長巖組合。東天山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶存在巖漿礦床成礦類型不同的三種類型的巖體，黃山東、黃山、二紅洼、圖拉爾根與葫蘆鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入體賦存有銅鎳硫化物礦床，香山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體同時(shí)賦存鎳硫化物礦床和鈦鐵氧化物礦床，而尾亞雜巖體賦存有大型釩鈦磁鐵礦礦床。在巖相學(xué)、巖石化學(xué)、微量元素地球化學(xué)方面有所不同。

黃山東含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體為橄欖巖、二輝橄欖巖、輝石巖、橄長巖、蘇長巖、輝長巖和閃長巖組成的一復(fù)式巖體，巖相分異好(圖5)。從頂部向下分別為閃長巖、角閃石輝長巖、橄欖石輝長巖、輝長蘇長巖二輝橄欖巖,含硫化物的二輝橄欖巖和含鈦鐵礦的角閃石輝長巖底部(Deng et al.，2014)。地表由巖體中心向北依次出露角閃輝長巖、橄欖輝長巖、橄欖巖、角閃輝長巖和閃長巖。根據(jù)野外產(chǎn)狀結(jié)合鉆井資料可區(qū)分出4套巖石組合：巖體核部含礦橄欖巖-輝長巖組合：從下向上主要為橄欖巖、橄欖輝長巖和角閃輝長巖，各巖相之間漸變接觸，是巖體的主要組成部分，橄欖巖局部含有硫化物珠滴；中部含礦橄欖巖-輝長巖組合：輝長巖與上覆核部橄欖巖呈明顯的侵入接觸，與下部橄欖巖呈漸變接觸；橄欖巖下部均賦存有大量的硫化物礦體；底部賦礦蘇長巖：與上覆角閃輝長巖呈明顯的侵入接觸關(guān)系；邊部閃長巖。黃山東銅鎳硫化物礦床礦體主要賦存于兩套橄欖巖-輝長巖組合的底部，以及巖體底部的蘇長巖中，賦礦巖石以角閃二輝橄欖巖和輝石巖為主。礦石以浸染狀為主，含少量的塊狀礦石(Zhou et al.，2004)。含礦巖體中橄欖蘇長巖鋯石SHRIMP年齡為(274±3)Ma(韓寶福等，2010)，硫化物Re-Os年齡為(282±20)Ma(毛景文等，2002)。

圖拉爾根鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體由1號(hào)巖體(南部)和2號(hào)巖體(北部)組成(圖6)。1號(hào)巖體地表長約740m，寬20～60m，巖體地表出露面積不足0.005km2，巖體向下延伸較深且變寬變大，呈巨大透鏡體狀，屬于半隱伏巖體。整個(gè)雜巖體東緩西陡，產(chǎn)狀變化復(fù)雜。2號(hào)巖體位于1號(hào)巖體西北約1km處。1號(hào)巖體為礦床的主體，含礦性較好。圖拉爾根礦床一號(hào)巖體的鋯石SHRIMP年齡為(300.5±3.2)Ma，二號(hào)巖體為(357.5±2.5)Ma(三金柱等，2010)。

圖拉爾根巖體屬鐵質(zhì)超基性巖類，具貧堿和鈦、低鋁和鈣等特征。1號(hào)巖體主要由角閃橄欖巖、角閃輝石巖和橄欖輝石巖組成，局部有輝長巖出露，所有含礦巖相都有棕色角閃石，反映出洋殼俯沖帶入大量含水物源。巖性從中心向外依次為角閃橄欖巖相、橄輝巖相、角閃輝石相和輝長巖相。巖相呈漸變過渡，但基性-中性巖相局部出露。2號(hào)巖體主要出露角閃輝長巖相，大地電磁測深圖像揭示深部與1號(hào)巖體具有同源性和同一構(gòu)造通道?；救珟r礦化，富含鈷，頂部富礦，2號(hào)巖體主要為角閃輝長巖；兩者都具有同源互補(bǔ)性。巖漿源區(qū)為含有早期俯沖地殼物質(zhì)的軟流圈地幔，源區(qū)地殼混染低，約為5%(Tang et al.，2012)，有偏向鈣堿性巖漿演化的趨勢(shì)。

東天山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶賦存銅鎳硫化物礦床的有黃山東、黃山、二紅洼、圖拉爾根與葫蘆鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，主要元素氧化物SiO2、MgO、Al2O3、FeO和CaO含量變化較大。SiO2、CaO、Al2O3、K2O+Na2O和TiO2等主要元素氧化物含量隨MgO的降低呈系統(tǒng)增加，TFeO逐漸減少。顯示出玄武巖漿分異結(jié)晶系統(tǒng)的變化特征。在MgO含量為8%～15%范圍內(nèi)的樣品，各主要元素氧化物出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)。輝長巖和蘇長巖類MgO/TFeO值分別介于0.40～2.67和1.14～2.92之間，平均值分別為1.32和2.19。鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入體為鐵質(zhì)超基性巖，具有拉斑玄武巖系列演化趨勢(shì)(Xia et al.,2004)。圖拉爾根與葫蘆巖體表現(xiàn)出相似的巖石化學(xué)特征，SiO2含量總體較低，具有低堿、Ti、Al2O3、K2O和CaO特征。東天山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶賦存銅鎳硫化物礦床的黃山東、黃山、二紅洼、圖拉爾根與葫蘆鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體不同類型巖石原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素配分模式相似，曲線形態(tài)表現(xiàn)出較好的一致性(圖7)。普遍富集Cs、Rb、Ba、Sr和K等大大離子親石元素(LILE)及Sr，虧損Th、Nb、Ta、Zr和Hf等高場強(qiáng)元素(HFSE)，輕重稀土分餾較弱，U和Th顯示從不同程度虧損到弱富集。Nb/Ta 值11.50～15.80，平均13.6；Zr/Hf 值28.65～42.24，平均35.45，介于原始地幔(Nb/Ta=17.39，Zr/Hf=36.25)(Sun et al.，1989)和地殼值(11和33)(Nicholas，2013)之間。Nb的虧損暗示著有大陸地殼物質(zhì)的混染或源區(qū)存在俯沖的洋殼物質(zhì)，Sr的正異常反映了斜長石的堆晶作用。圖拉爾根微量元素具有Nb、Ta虧損，Th、LILE富集。Th/Ta平均值為4.6，高于原始地幔的Th/Ta值(2.2)，絕大部分樣品的La/Sm小于2，說明很少受到地殼物質(zhì)的混染, 通常認(rèn)為高La/Sm(>4.5)值指示了地殼物質(zhì)的混染。不同類型巖石稀土總量(ΣREE)介于10×10-6～156×10-6之間，從輝長巖(12.79×10-6～155.94×10-6)、蘇長巖(13.68×10-6～24.70×10-6)到橄欖巖(10.01×10-6～18.73×10-6)逐步降低。不同類型巖石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線基本平行，配分模式相似；輕稀土元素(LREE)富集，輕重稀土分餾較弱，(La/Yb)N值(黃山：1.18～3.59；黃山：1.14～3.65；二紅洼：1.83～5.69；土墩：1.34～2.52)(Xiao et al.，2009)小于金川礦床(2.58～8.84，平均5.30)(劉平平等，2010)和喀拉通克銅鎳硫化物礦床(4.5～12.7)(Sun et al.,2013)和力馬河(平均11.0)。圖拉爾根的 (La/Yb)N較高(2.9～27.5，平均值為6.5)。δEu變化較大，黃山東δEu=0.50～2.57，黃山巖體δEu為弱的負(fù)異?；虍惓２幻黠@，其中二輝橄欖巖、橄欖輝石巖和輝長蘇長巖δEu依次為0.75～0.98、0.87～0.94和0.71～1.12，平均值分別為0.89、0.90和0.97。二紅洼不同程度的正銪異常；土墩δEu=0.85～1.1。

1.第四系；2.下石炭統(tǒng)干洞組；3.晚古生代花崗巖；4.橄欖輝長巖；5.橄欖巖；6.閃長巖；7.角閃輝長巖； 8.蘇長巖；9.礦體；10.斷層；11.剖面位置圖5 黃山東銅鎳硫化物礦床含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體地質(zhì)圖(據(jù)胡沛青等，2010)Fig.5 Geological map of the mafic-ultramafic of the Huangshandong Cu-Ni sdfide deposit

2.2.3 北山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶

北山裂谷帶發(fā)育大量鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖，有羅東巖體、坡北巖體、漩渦嶺巖體和紅石山等巖體呈北東—南西向展布，在坡北和紅石山巖體中發(fā)現(xiàn)有大型銅鎳礦床。鋯石U-Pb定年表明這些巖體形成時(shí)代大多介于260～288Ma之間(李華芹等，2006，2010；Zhang et al.，2009；Qin et al.，2011)，為早二疊紀(jì)巖漿作用產(chǎn)物。

坡北巖體位于北山地區(qū)，呈巖盆狀，出露面積約為200km2，主要由坡一、坡三、坡七、坡十等多個(gè)巖體組成，其中坡一和坡十巖體發(fā)現(xiàn)有銅鎳硫化物礦體。坡北1號(hào)巖體位于巖帶中段，侵位于石炭系下統(tǒng)變質(zhì)巖及早期細(xì)粒輝長蘇長巖中。巖體平面形態(tài)大致呈不規(guī)則梯形管狀侵入體，東西長達(dá)3.2 km，南北寬達(dá)1.08 km，出露面積3.6 km2，向下延伸1 600 m。巖體呈盆狀，四周流面產(chǎn)狀均向內(nèi)傾斜，南部較緩，傾角約40o，西北部傾角，一般45o～62o，東北部較陡，傾角可達(dá)70o(圖8)。巖體主要為多次侵位形成的橄欖巖、橄欖輝石巖、橄欖輝長巖、輝長蘇長巖、輝長巖等不同巖相構(gòu)成構(gòu)成鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)復(fù)式巖體。各巖相特征如下：巖體內(nèi)部及南部邊緣為橄欖巖、橄欖輝石巖和輝石巖，及少量橄欖輝長巖相，具中粒結(jié)構(gòu)。巖體四周分布淺色橄欖輝長巖相，具中粒輝長結(jié)構(gòu)。橄欖輝長巖相主要分布于東部及南側(cè)，與淺色橄欖輝長巖及其他超基性巖相呈漸變關(guān)系，是過渡相。輝長蘇長巖相主要出露在東部和西部，呈長條狀沿白地洼斷裂南側(cè)分布，巖石具細(xì)粒結(jié)構(gòu)。上述各相巖體中賦存有輝長巖脈。坡一侵入體輝長巖鋯石U-Pb諧和年齡為(278±2)Ma(李華芹等，2006)和(274±4)Ma(Wang et al.，2013)。

1.中上石炭統(tǒng)英安質(zhì)、安山質(zhì)含角礫凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r；2.中泥盆統(tǒng)大南湖組凝灰質(zhì)砂巖；3.角閃橄欖巖；4.花崗 閃長巖；5.閃長玢巖；6.花崗細(xì)晶巖；7.輝長巖；8.安山玢巖；9.擠壓破碎帶；10.區(qū)域大斷裂；11.銅鎳礦體圖6 新疆東天山圖拉爾根銅鎳礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.6 Geological of the Tulargen Cu-Ni deposit in eastern Xinjiang

圖7 (a)天山銅鎳硫化物礦床鎂鐵-超鎂鐵雜巖體稀土元素和(b)微量元素配分模式圖 (球粒隕石數(shù)據(jù)來自Sun and McDonough,1989，原始地幔據(jù)McDonough et a1.,1995)Fig.7 (a)Chondrite normalized PEE patterns and (b)primitive mantle-normalized trace element patterns of the Tianshan mafic ultrmafic intrusions

坡北鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體中SiO2、MgO 以及Al2O3氧化物含量變化范圍較大，Na2O、K2O、TiO2、TFeO(全鐵) 含量較低。TFeO與MgO之間呈明顯正相關(guān)，SiO2、Al2O3、CaO、Na2O+K2O與MgO呈明顯負(fù)相關(guān)，表明分離結(jié)晶受橄欖石和輝石的控制?？傮w上顯示出相容元素(Ni、Co、Cr等)含量高。坡十鎂鐵-超鎂鐵巖體具有明顯的巖相分帶現(xiàn)象，各巖相之間的礦物含量呈現(xiàn)漸變過渡關(guān)系，尤其反映在輝長巖-純橄巖-二輝橄欖巖的鉆孔剖面上。全巖的主量元素具連續(xù)變化的特征(Li et al., 2009)，因此在巖石學(xué)和地球化學(xué)上坡十巖體具有結(jié)晶分異的特征(Zhou et al，2009)。坡北巖體不同類型巖石大離子親石元素(Cs、Rb、Sr、Ba、U和Th)豐度有較大變化范圍，坡北巖體與紅石山巖體(281.8±2.6) Ma微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分型式基本一致(圖9)，與典型島弧Marianas和Philippines 島弧火山巖以及阿拉斯加型巖體Kondyor 巖體相似(Su et al.，2013)。不相容元素(Rb、U、Zr和Y等)含量低，明顯富集大離子親石元素(Rb、Sr、Th和U)，Pb正異常，虧損高場強(qiáng)元素(HREE、Zr、Hf、Ti、Nb和Ta)，與典型的OIB明顯不同，而與平均地殼(CC)、標(biāo)準(zhǔn)全球俯沖物質(zhì)(GLOSS)特征相似(Li et al.，2013)。坡北巖體各巖石類型樣品的∑REE變化范圍為2.20×10-6～52.67×10-6，橄欖巖相巖石稀土元素總量較很低，石英閃長巖的稀土元素總量較大。斜長巖與石英閃長巖的稀土元素配分曲線屬輕稀土元素富集型，其余巖石屬近平坦型、輕稀土元素弱富集或弱虧損型(圖9)。(La/Yb)N值為0.54～5.02，(La/Sm)N值為0.52～3.55，(Gd/Yb)N值為0.59～2.51，表明巖漿演化過程中輕重稀土元素之間、輕稀土元素、重稀土元素內(nèi)部分餾程度較弱。巖體Eu異常較明顯，δEu為0.57～3.13，輝長巖相具有明顯的正Eu異常，含斜長石的橄欖巖相也具有弱的正Eu異常(Tao et al.,2010；頡煒等，2011)。

2.2.4 菁布拉克鎂鐵-超鎂鐵巖帶

該巖帶處于伊犁微板塊南部邊緣隆起活動(dòng)帶內(nèi)，那拉提山北麓深大斷裂南側(cè)，那拉提山深大斷裂帶內(nèi)多金屬成礦帶之菁布拉克銅鎳成礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)。鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖呈串珠狀巖株零星分布于那拉提山北麓深大斷裂的南側(cè)，常被后期的花崗巖及派生脈巖穿切。其中菁布拉克巖體屬鐵質(zhì)系列的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，該巖體分異良好，巖相分帶明顯，其內(nèi)具有良好的銅鎳礦化，是這一帶目前發(fā)現(xiàn)的唯一有工業(yè)意義的巖體。巖體平面形態(tài)為紡錘狀，長軸呈北東東向，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，東西長2.5km，南北最寬1.3 km。巖體與圍巖接觸面向南陡傾，一般傾角60°～75°，巖體內(nèi)不同的巖相帶作同心環(huán)狀分布，各巖相帶向中心傾斜，傾角50°～65°，局部有向外陡傾的現(xiàn)象。據(jù)上述特征推測，巖體空間上呈巖盆狀，底深大于700 m，目前僅剝蝕至巖體中部偏上的部位。目前地表所見礦化主要分布于Ⅲ巖相帶，集中出現(xiàn)在內(nèi)、外過渡帶上。表現(xiàn)為兩種成因形式，一是呈稀疏浸染狀分布成巖礦物顆粒間，為巖漿熔離作用形成，分布極為廣泛，是礦區(qū)主要礦化類型；一是呈巢狀富集體出現(xiàn)，為熔離貫入作用形成，伴有強(qiáng)烈的次閃石化。巖體雖然分異現(xiàn)象明顯，但由于動(dòng)力作用及后期熱液作用，巖體蝕變強(qiáng)烈，再加之覆蓋嚴(yán)重，巖相界線不清。巖體略具垂直分帶，水平分帶不明顯。從上部到下部，從上盤到下盤，由基性到超基性，按巖性不同可分為4個(gè)類型，分別為：①橄欖輝石巖、輝石巖、角閃輝石巖：是巖體中的超基性巖，占巖體面積不足十分之一，與輝長巖及輝綠輝長巖分異界限明顯，主要分布在剝蝕較深部位及底盤。②輝石橄長巖、蘇長巖、輝長巖、角閃輝長巖、石英輝長巖、片麻狀輝長巖、碎裂輝長巖：是巖體的主要巖石類型，分布巖體各處，約占巖體面積十分之三，與超基性巖接觸界線清楚，與輝長輝綠巖、輝石閃長巖呈過渡關(guān)系。③輝長輝綠巖：出露于巖體西部及邊緣，與其它巖石為過渡關(guān)系，無明顯界線。巖石為輝長輝綠結(jié)構(gòu)，部分有反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。輝石大部分被陽起石、透閃石、綠泥石所交代。④輝石閃長巖：出露于巖體中部，與其它巖石為過渡關(guān)系，無明顯界線。巖石為細(xì)—中粒，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。長石環(huán)帶明顯，中心輕微泥化、絹云母化，角閃石全部被陽起石、纖閃石交代。輝石巖與各巖相帶的截然接觸關(guān)系說明輝石巖是后期就位的，多次貫入侵位。輝石橄欖巖多見堆晶結(jié)構(gòu)，也可見到堆積韻律層。各種巖相(除輝石巖)之間沒有明顯的邊界，輝石巖與早期巖體形成混合巖相帶，說明各次巖漿的貫入時(shí)間間隔比較短，早期巖漿來不及完全結(jié)晶而形成。

圖8 新疆坡一侵入體地質(zhì)圖(據(jù)姜常義等，2012)Fig.8 The geological map of Poyi intrusion (After Jiang et al.,2012)

圖9 (a)坡北巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖和(b)不相容元素配分圖 (原始地幔數(shù) 據(jù)來自Sun and McDonough,1989)Fig.9 (a) Chondrite normalized PEE patterns and(b) primitive mantle-normalized trace element patterns of the Pobei mafic ultrmafic intrusions

LA-ICP-MS法獲得輝石閃長巖鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為(414.8±0.9)Ma(MSWD = 0.41)巖體的稀土總量總體變化較小，巖體中各樣品的La/Sm值介于1.07～2.61之間，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配曲線為平緩型到輕稀土元素低度富集型，與島弧拉斑玄武巖的稀土元素配分模式比較類似?？傮w上富集大離子親石元素 (如Rb、Ba和Sr等)，相對(duì)虧損高場強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti 等)，尤其明顯虧損Nb、Ti和Ta。巖體的稀土總量總體變化較小，巖體中各樣品的La/Sm值介于1.07～2.61之間，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配曲線為平緩型到輕稀土元素低度富集型，與島弧拉斑玄武巖的稀土元素配分模式比較類似。總體上富集大離子親石元素(如Rb、Ba和Sr等)，相對(duì)虧損高場強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti 等)，尤其明顯虧損Nb、Ti和Ta。巖石樣品明顯的PGE虧損，巖石樣、礦石樣Cu/Pd值(24×103～10 804×103)高于原始地幔Cu/Pd值(7.69×103)，母巖漿演化過程中經(jīng)歷了深部硫化物部分熔離的過程。δ34S在0.3‰～1‰之間，具塔式分布特征，與隕石硫同位素組成接近，表明該礦床硫飽和與硫化物熔離并非地殼硫的加入所致(朱志新等，2011)；菁布拉克巖體巖石具有低的Os含量(0.014 6×10-9～0.276×10-9)、高的Re/Os(29～292)和高187Os/188Os值(0.277～0.916)，說明早期的巖漿遭受了較強(qiáng)的地殼混染。而8號(hào)礦體中的網(wǎng)脈狀礦石具有高的Os含量(15.1×10-9～32.6×10-9)、低的Re/Os值(2～2.3)和低187Os/188Os值(0.125～0.141)，表明其地幔來源(Yang et al.，2012；2014)。菁布拉克含礦雜巖體的形成與早古生代南天山洋向中天山板塊下的俯沖作用有關(guān)，沉積物脫水產(chǎn)生流體交代地幔楔以及軟流圈地幔上涌減壓導(dǎo)致地幔部分熔融，分離結(jié)晶及同化混染作用導(dǎo)致巖漿中硫達(dá)到飽和而發(fā)生硫化物熔離作用形成菁布拉克含銅鎳的鎂鐵質(zhì)巖體。

2.2.5 興地塔格鎂鐵-超鎂鐵巖帶

位于塔里木克拉通北東部邊緣的庫魯克塔格微陸塊，因發(fā)育有新元古代的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體而引起研究者的廣泛關(guān)注。這些鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體基本沿?cái)嗔褨|西分布，均侵入到興地巖群老地層中，故自西向東命名為興地Ⅳ號(hào)、興地Ⅱ號(hào)、興地Ⅲ號(hào)、興地Ⅰ號(hào)及最東段的興地Ⅴ號(hào)鎂鐵-超美鐵質(zhì)侵入巖(楊合群等，1997)。興地Ⅰ號(hào)巖體是帶內(nèi)出露最大的巖體，面積約20 km2，興地Ⅳ號(hào)約10 km2，興地Ⅱ號(hào)約12 km2，興地Ⅲ號(hào)約2 km2，而興地Ⅴ號(hào)巖體出露面積小于1 km2。通過鋯石U-Pb年齡測定，獲得了興地Ⅱ號(hào)和興地Ⅳ號(hào)巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡分別為720 Ma和724 Ma，獲得輝綠巖墻的鋯石LA ICP-MS U-Pb年齡約為760 Ma。而前人研究也獲得了興地Ⅳ號(hào)巖體輝長巖-閃長巖的鋯石LA ICP-MS U-Pb年齡為737 Ma，獲得興地Ⅰ號(hào)巖體輝長巖Sm-Nd等時(shí)線年齡為761 Ma及興地Ⅱ號(hào)巖體輝長巖鋯石LA ICP-MS U-Pb年齡760 Ma。地球化學(xué)研究初步表明，上述巖體基本都富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場強(qiáng)元素和重稀土元素，具有富集型大陸巖石圈地幔源區(qū)性質(zhì)特點(diǎn)，并且遭受了不同程度的地殼混染。這些與庫魯克塔格地區(qū)的基性雜巖、基性巖墻、雙峰式火山巖及堿性花崗巖共生于板內(nèi)裂谷環(huán)境，可能是新元古代Rodinia超大陸裂解時(shí)巖漿作用的直接產(chǎn)物。除此之外，在庫魯克塔格地區(qū)，還發(fā)育有830～800 Ma時(shí)期的巖漿活動(dòng)，同樣是塔里木一期比較重要的巖漿事件，對(duì)應(yīng)的可能是碰撞后的伸展背景。這兩期巖漿活動(dòng)可能都與超大陸的聚合關(guān)系密切，從全球尺度來看，是超大陸匯聚或裂解所產(chǎn)生巖漿作用的直接證據(jù)，并且在有利的部位經(jīng)深部地幔帶上來的金屬元素富集成礦。

興地塔格鎂鐵-超鎂鐵巖帶形成時(shí)代相對(duì)上述4個(gè)巖帶都老，是新元古代巖漿作用的產(chǎn)物。但含礦性較差，未能引起研究者的興趣，就新元古代巖漿作用事件本身而言，它代表了一期非常重要的地質(zhì)事件，可能與Rodinia超大陸裂解密切相關(guān)(Ye et al.,2013；Zhang et al., 2013)。進(jìn)一步將新元古代的巖漿事件相聯(lián)系，共同探討形成機(jī)制與背景，是下一步的研究內(nèi)容，金川超大型巖漿銅鎳硫化物礦床亦是新元古代與Rodinia超大陸裂解密切相關(guān)的成礦表現(xiàn)，其二者之間的關(guān)系和背景認(rèn)識(shí)值得探討。

3 成礦機(jī)制及背景認(rèn)識(shí)

3.1 巖漿銅鎳硫化物礦床成礦機(jī)制

從硅酸鹽巖漿中熔離出來且富含親銅元素的硫化物液滴發(fā)生聚集、就位，固結(jié)形成巖漿銅鎳硫化物礦體(Naldrett, 2011；Li et al.，2011b；Chen et al., 2015)。深部地幔部分熔融產(chǎn)生的巖漿上涌到淺部地殼或噴出地表，在這一巖漿從深部熔融源區(qū)到淺部地殼的運(yùn)移過程中，會(huì)經(jīng)歷多個(gè)變化，巖漿的性質(zhì)隨之發(fā)生改變，如果巖漿中的S達(dá)到過飽和，硫化物則以小液滴的形式與硅酸鹽巖漿發(fā)生不混溶，進(jìn)而分離出來(Maxim et al., 2007；2008；Wang et al., 2007； Nadine et al., 2010；Stephen et al.,2013)。當(dāng)然，熔離出來的硫化物液滴必須發(fā)生運(yùn)移和聚集才能形成有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床(Xia et al., 2015)。硫化物熔離又可進(jìn)一步分為深部熔離和就地熔離，湯中立院士所提出的小巖體成大礦也主要是深部熔離的概念，中國金川巖漿銅鎳硫化物礦床就是其典型的代表(Ripley et al., 2014；Chen et al., 2015)；巖漿通道成礦主要是就地熔離的觀點(diǎn)，深部熔離也可少量發(fā)生(Joshua et al., 2014)，代表礦床是俄羅斯的諾里爾斯克巖漿銅鎳硫化物礦床(Li et al., 2011a)。硫化物不混溶的發(fā)生是鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖漿成礦的關(guān)鍵環(huán)節(jié)(Ripley et al., 2010；Yannick et al., 2012；Gao et al.，2013)。最新研究認(rèn)為，要形成巖漿銅鎳硫化物礦床，在地幔-地殼尺度內(nèi)的深部過程至少要經(jīng)歷7個(gè)環(huán)節(jié)(Naldrett, 2011)：①地幔部分熔融生成巖漿。②巖漿上涌進(jìn)入地殼。③地殼混染等因素導(dǎo)致硫化物不混溶作用。④巖漿攜卷熔離的硫化物液滴進(jìn)入地殼淺部。⑤熔離出的硫化物液滴發(fā)生聚集。⑥通過新鮮巖漿補(bǔ)給硫化物富集。⑦冷卻、結(jié)晶成礦。地幔部分熔融的巖漿進(jìn)入地殼就伴有硫化物不混溶的發(fā)生，一直持續(xù)到巖漿最終就位成礦。

3.2 新疆北部巖漿銅鎳礦形成背景討論

Qin et al. (2011)通過對(duì)比塔里木盆地內(nèi)部與東天山、北山地區(qū)的二疊紀(jì)玄武巖的地球化學(xué)特征后提出兩者系同一個(gè)地幔柱的產(chǎn)物。塔里木盆地內(nèi)部的玄武巖具有高鈦低鎂、低εNd(t)值等特點(diǎn)，可能是地幔柱外圍區(qū)域低程度部分熔融的產(chǎn)物。而東天山、北山地區(qū)的玄武巖具有低鈦高鎂、高εNd(t)值等特點(diǎn)，暗示它們可能來自于高程度部分熔融的巖石圈地幔，與具有更高溫度的地幔柱頭部有更為密切的關(guān)系。徐義剛等(2013)等研究認(rèn)為，塔里木克拉通巖石圈沒有發(fā)生減薄和破壞，其噴發(fā)時(shí)限主要表現(xiàn)為噴出巖290Ma峰值和侵入巖280Ma的峰值，相應(yīng)的巖漿作用也主要發(fā)生在塔里木克拉通邊緣，尤其是與造山帶交匯部位。可見，塔里木地幔柱作為深部源區(qū)，會(huì)為克拉通周緣的巖漿活動(dòng)與成礦作用提供物質(zhì)和能量，相鄰區(qū)域大量內(nèi)生金屬礦床的巨量爆發(fā)與塔里木地幔柱活動(dòng)存有密切關(guān)系。

巖漿銅鎳硫化物礦床是鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖漿發(fā)生硫化物不混溶作用而富集的結(jié)果，一般形成于穩(wěn)定克拉通內(nèi)部或者邊緣，與地幔柱、大火成巖省及板塊構(gòu)造密切相關(guān)，是深部地幔于淺部地殼具體的成礦表現(xiàn)。新疆北部發(fā)育有5條鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶，主要集中在新元古代、早古生代及晚古生代，巖漿成礦作用均集中在晚古生代的早二疊世，可能是區(qū)域內(nèi)較大規(guī)模巖漿事件的具體表現(xiàn)。興地塔格鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體的形成，可能是伴隨新元古代Rodinia超大陸裂解巖漿作用在興地塔格地區(qū)的地質(zhì)表現(xiàn)，也許與金川超大型巖漿銅鎳硫化物礦床的形成背景相似，但現(xiàn)在的地質(zhì)分布格局不能反映當(dāng)時(shí)的構(gòu)造狀貌，很難判定當(dāng)初巖漿作用的具體表現(xiàn)及波及的范圍。西天山菁布拉克鎂鐵-超鎂鐵巖帶，盡管形成了鎳礦體，但規(guī)模相對(duì)較小，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大。其鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體表現(xiàn)了與島弧巖漿作用相關(guān)的地質(zhì)信息，可能與南天山洋的俯沖消亡密切相關(guān)，至少發(fā)育的巖漿作用卷入了上述物質(zhì)而成巖成礦。

喀拉通克、東天山及北山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶，形成時(shí)代相近，集中發(fā)育于二疊紀(jì)，是大規(guī)模巖漿作用于上述3個(gè)地區(qū)的不同成巖成礦表現(xiàn)，也許是因表殼物質(zhì)的不同而表現(xiàn)出了不同的成礦特征。塔里木隱伏大火成巖省的認(rèn)識(shí)已獲得多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可(余星等，2009；陳漢林等，2009；Yu et al.，2011；Yuan et al.,2012)，與喀拉通克、東天山及北山鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶的形成在時(shí)間上和空間上均具有相近性， 可能是同一巖漿作用的不同表現(xiàn)。除塔里木大火成巖省之外，在歐亞大陸上還發(fā)育有2個(gè)大火成巖省，西伯利亞大火成巖省和峨眉山大火成巖省，形成時(shí)代非常接近251～260Ma(圖1)。西伯利亞大火成巖省形成了世界上最大的諾里爾斯克巖漿銅鎳硫化物礦床，而峨眉山大火成巖省除發(fā)育有世界上最大的攀枝花釩鈦磁鐵礦礦床之外，還形成了多個(gè)中-大型巖漿銅鎳硫化物礦床，是硫化物和氧化物成礦的最好表現(xiàn)。塔里木隱伏大火成巖省在形成時(shí)代上相對(duì)上述2個(gè)大火成巖省早大約20～30 Ma，東天山、北山發(fā)育的多個(gè)與鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體密切相關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床，在形成時(shí)代和地質(zhì)表現(xiàn)上與塔里木大火成巖省特征相似，可能是同一大規(guī)模巖漿作用的產(chǎn)物(張傳林等，2010；Qin et al., 2011；Li et al.,2011)。歐亞大陸上所發(fā)育的塔里木、峨眉山及西伯利亞3個(gè)大火成巖省在時(shí)間上相近，空間上相連，可能是超級(jí)地幔柱或其地幔柱幔枝在這3個(gè)地區(qū)巖漿作用的具體表現(xiàn)，因表殼物質(zhì)的不同而表現(xiàn)出了些許的差異。喀拉通克鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體與巖漿銅鎳硫化物礦床則是該超大規(guī)模巖漿作用與成礦的又一表現(xiàn)。

4 結(jié)論

(1)新疆北部所發(fā)育的5條鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶，集中表現(xiàn)在3個(gè)時(shí)期，新元古代、早古生代及晚古生代，分別對(duì)應(yīng)Rodinia超大陸裂解、板塊構(gòu)造及大火成巖省深部地幔巖漿作用于淺部地殼的地質(zhì)表現(xiàn)。

(2)與鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體密切相關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床，是深部地幔巖漿硫化物不混溶作用發(fā)生并聚集的結(jié)果。新疆北部晚古生代表現(xiàn)出了較好的鎳礦成礦潛力，主要表現(xiàn)在東天山、北山及喀拉通克地區(qū)，可能是與塔里木隱伏大火成巖省相伴大規(guī)模巖漿作用的結(jié)果。

(3)亞歐大陸發(fā)育了3個(gè)形成時(shí)代相近的大火成巖省，分別是塔里木、峨眉山及西伯利亞大火成巖省，可能是一個(gè)超級(jí)地幔柱或幔枝大規(guī)模巖漿作用于上述3個(gè)地區(qū)不同階段不同時(shí)間的具體表現(xiàn)。西伯利亞大火成巖省和峨眉山大火成巖省分別發(fā)育了世界上最大的硫化物礦床和最大的氧化物礦床，塔里木大火成巖省則表現(xiàn)出了巨大的鎳礦成礦潛力，坡一、坡十、坡東等區(qū)域是巖漿銅鎳硫化物礦床重要的理論研究基地和找礦方向。

陳漢林,楊樹鋒,厲子龍,等.塔里木盆地二疊紀(jì)大火成巖省發(fā)育的時(shí)空特點(diǎn)[J].新疆石油地質(zhì),2009,30(2): 179-182.

CHEN Hanlin, YANG Shufeng, LI Zilong, et al. Spatial and Temporal Characteristics of Permian Large Igneous Province in Tarim Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2009,30(2): 179-182(in Chinese with English abstract).

董連慧,朱志新,屈迅,等.新疆蛇綠巖帶的分布、特征及研究新進(jìn)展[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(10): 2894-2904.

DONG L H, ZHU Z X, QU X, et al. Spatial distribution, geological features and latest research progress of the main ophiolite zones in Xinjiang, NW-China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010, 26(10): 2894-2904(in Chinese with English abstract).

郭召杰,韓寶福,張?jiān)?等.中亞造山帶中新生代殼幔相互作用特征與過程-新疆北部幔源巖漿巖系對(duì)比研究[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(2):431-439.

GUO Z J, HAN B F, ZHANG Y Y, et al. Mesozoic and Cenozoic crust-mantle interaction in the Central Asian Orogenic Belt: A comparative study of mantle-derived magmatic rocks in northern Xinjiang[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010,26(2): 431-439(in Chinese with English abstract).

韓寶福,郭召杰,何國琦.“釘合巖體”與新疆北部主要縫合帶的形成時(shí)限[J].巖石學(xué)報(bào),2010, 26(8): 2233-2246.

HAN B F, GUO Z J，HE G Q. Timing of major suture zones in North Xinjiang, China: Constraints from stitching plutons[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010,26(8): 2233-2246(in Chinese with English abstract).

韓春明,肖文交,崔彬,等.新疆北部晚古生代銅礦床主要類型和地質(zhì)特征[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2006,80(1):74-89.

HAN C M, XIAO W J, CUI B, et al. Major Types and Characteristics of Late Paleozoic Copper Deposits in Northe Xinjiang, Northwest China[J]. Acta Gelogica Sinica, 2006,80(1): 74-89(in Chinese with English abstract).

胡沛青,任立業(yè),傅飄兒,等.新疆哈密黃山東銅鎳硫化物礦床成巖成礦作用[J].礦床地質(zhì),2010,29(1):158-168.

HU P Q, REN L Y, FU P E, et al. Petrgenetic and ore-forming processes of Huangshandong Cu-Ni sulfide deposit in Hanmi, Xinjiang[J]. Mineral Deposits, 2010,29(1): 158-168(in Chinese with English abstract).

李華芹,陳富文,梅玉萍,等.新疆坡北基性- 超基性巖帶Ⅰ號(hào)巖體Sm-Nd 和SHRIMP U-Pb 同位素年齡及其地質(zhì)意義[J].礦床地質(zhì), 2006,25 (4) :450 - 463.

LI H Q, CHEN F W, MEI Y P, et al. Lsotopic ages of No.I intrusive body in Pobei mafic-ultramafic belt of Xinjiang and their geological significance[J]. Mineral Deposits, 2006,25(4): 450-463(in Chinese with English abstract).

李華芹,陳富文.中國新疆區(qū)域成礦作用年代學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社, 2010.

LI Huaqin, CHEN Fuwen. Isotopic Geochronology of Regional Mineralization in Xinjiang, NW, China[M]. Beijing:Geological Publishing House, 2010(in Chinese).

李紅霞,郭鋒,李超文,等.晚古生代古亞洲洋俯沖作用:來自琿春前山鎂鐵質(zhì)侵入巖的年代學(xué)和地球化學(xué)記錄[J]. 巖石學(xué)報(bào),2010,26(5):1531-1540.

LI H X, GUO F, LI C W, et al. Late Paleozoic subduction of the Paleo-Asian Ocean: Geochronological and geochemical records from Qianshan mafic intrusion in Hunchun area, NE China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010, 26(5): 1531-1540(in Chinese with English abstract).

李彤泰.新疆哈密市黃山基性-超基性巖帶銅鎳礦床地質(zhì)特征及礦床成因[J].西北地質(zhì),2011,44(1):54-60.

LI Tongtai.Geological Features and Metallogenesis of Cu-Ni Deposit in Basic-to-Ultrabasic Zone of Huangshan,Hami Area[J]. Northwestern Geology,2011,44(1):54-60(in Chinese with English abstract).

李文淵,張照偉,高永寶,等.秦祁昆造山帶重要成礦事件與構(gòu)造響應(yīng)[J].中國地質(zhì),2011,38(5):1135-1149.

LI Wenyuan, ZHANG Zhaowei, GAO Yongbao, et al. Important metallogenic events and tectonic response of Qinling, Qilian and Kunlun orogenic belts[J]. Geology in China,2011,38(5):1135-1149(in Chinese with English abstract).

李源,楊經(jīng)綏,張健,等.新疆東天山石炭紀(jì)火山巖及其構(gòu)造意義[J].巖石學(xué)報(bào),2011,27(1):193-209.

LI Y, YANG J S, ZHANG J,et al.Tectonical significance of the Carboniferous volcanic rocks in eastern Tianshan[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011,27(1): 193-209(in Chinese with English abstract).

劉平平,秦克章,蘇尚國,等.新疆東天山圖拉爾根大型銅鎳礦床硫化物珠滴構(gòu)造的特征及其對(duì)通道式成礦的指示[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(2):524-532.

LIU P P, QIN K Z, SU S G,et al. Characteristics of multiphase sulfide droplets and their implications for conduit-style mineralization of Tulargen Cu-Ni deposit, eastern Tianshan, Xinjiang[J].Acta Petrologica Sinica, 2010,26(2): 524-532(in Chinese with English abstract).

毛景文,楊建民,屈文俊,等.新疆黃山東銅鎳硫化物礦床Re-Os同位素測定及其地球動(dòng)力學(xué)意義[J].礦床地質(zhì), 2002,21(4):323-328.

MAO J W, YANG J M, QU W J, et al. Re-Os dating of Cu-Ni sulfide ores from Huangshandong deposit in Xinjiang and its geodynamic significance[J]. Mineral Deposits, 2002, 21(4): 323-328(in Chinese with English abstract).

木合塔爾·扎日,吳兆宇,吳昌志,等.東天山板塊縫合區(qū)(帶)的構(gòu)造演化與多金屬礦床成礦的關(guān)系[J]. 地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,35(2):245-253.MUHETAER Zari, WU Zhaoning, WU Changzhi,et al.Parati Abudukadir. Relationship between Tectonic Evolution and Polymetallic Mineralization of the East Tianshan Plate Suture Zone[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences,2010,35(2):245-253(in Chinese with English abstract).

三金柱,秦克章,湯中立,等.東天山圖拉爾根大型銅鎳礦區(qū)兩個(gè)鎂鐵超鎂鐵巖體的鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(10):3028-3035.

SAN J Z, QIN K Z, TANG Z L, et al. Precise zircon U-Pb age dating of two mafic-ultramafic complexes at Tulargen large Cu-Ni district and its geological implications1[J].Acta Petrologica Sinica, 2010,26(10): 3028-3035(in Chinese with English abstract).

宋謝炎,肖家飛,朱丹,等.巖漿通道系統(tǒng)與巖漿硫化物成礦研究新進(jìn)展[J].地學(xué)前緣,2010,17(1):153-163.

SONG Xieyan, XIAO Jiafei, ZHU Dan, et al. New insights on the formation of magmatic sulfide deposits in magma conduit system[J]. Earth Science Frontiers,2010,17(1):153-163(in Chinese with English abstract).

王金榮,李泰德,田黎萍,等.新疆博格達(dá)造山帶晚古生代構(gòu)造-巖漿演化過程：火山巖組合及地球化學(xué)證據(jù)[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(4):1103-1115.

WANG J R, LI T D, TIAN L P, et al. Late Paleozoic tectono-magmatic evolution in Bogda Orogenic Belt, Xinjiang; Evidence from geochemistry of volcanic rocks[J]. Acta Petrologica Sinica , 2010, 26 (4) :1103-1115(in Chinese with English abstract).

王京彬,王玉往,周濤發(fā).新疆北部后碰撞與幔源巖漿有關(guān)的成礦譜系[J].巖石學(xué)報(bào),2008,24(4):743-752.

WANG J B, WANG Y W, ZHOU T F. Metallogenic spectrum related to post-collisional mantle-derived magma in north Xinjiang[J]. Acta Petrologica Sinica, 2008,24(4):743-752(in Chinese with English abstract).

王玉往,王京彬,王莉娟,等.新疆北部鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖的PGE成礦問題[J].地學(xué)前緣,2010,17(1):137-152.

WANG Yuwang, WANG Jingbin, WANG Lijuan, et al. PGE metallogenesis related to mafic-ultramafic complex in North Xinjiang[J]. Earth Science Frontiers, 2010, 17(1):137-152(in Chinese with English abstract).

王潤民,趙昌龍.新疆喀拉通克一號(hào)銅鎳硫化物礦床[M].北京: 地質(zhì)出版社, 1991.

WANG R M, ZHAO C L. No.1 Cu-Ni Sulfide Deposit in Karatungk, Xinjiang [M].Beijing: Geological Publishing House, 1991(in Chinese).

夏林圻,夏祖春,徐學(xué)義,等.天山及鄰區(qū)石炭紀(jì)—早二疊世裂谷火山巖巖石成因[J].西北地質(zhì),2008,41(4):1-68.

XIA L Q, XIA Z C, XU X Y,et al. Petrogenesis of Caboniferous-Early Permian Rift-Related Volcanic Rocks in the Tianshan and its Neighboring Areas, Northwestern China[J].Northwestern Geology,2008, 41(4):1-68(in Chinese with English abstract).

肖文交,韓春明,袁超,等.新疆北部石炭紀(jì)-二疊紀(jì)獨(dú)特的構(gòu)造-成礦作用對(duì)古亞洲洋構(gòu)造域南部大地構(gòu)造演化的制約[J].巖石學(xué)報(bào),2006,22(5):1062-1076.

XIAO W J, HAN C M, YUAN C,et al. Unique Carboniferous-Permian tectonic-metallogenic framework of Northern Xinjiang (NW China): Constraints for the tectonics of the southern Paleoasian[J]. Acta Petrologica Sinica, 2006,22(5): 1062-1076 ( in Chinese with English abstract).

肖文交,舒良樹,高俊,等.中亞造山帶大陸動(dòng)力學(xué)過程與成礦作用[J].新疆地質(zhì),2008,26(1):4-8.

XIAO W J, SHU L S, GAO J,et al. Continental dynamics of the Central Asian Orogenic Belt and its metallogeny[J]. Xingjiang Geology, 2008, 26(1): 4-8(in Chinese with English abstract).

肖序常,何國琦,徐新,等.中國新疆地殼結(jié)構(gòu)與地質(zhì)演化[M].北京:地質(zhì)出版社, 2010:197-233.

XIAO Xuchang, HE Guoqi, XU Xin, et al. Crustal Tectonic Framework and Geological Evolution of Xinjiang Uygur Autonomous Region of China[M]. Beijing:Geological Publishing House, 2010:197-233(in Chinese).

頡煒,宋謝炎,聶曉勇,等.新疆坡十銅鎳硫化物含礦巖體巖漿源區(qū)特征及構(gòu)造背景探討[J].地學(xué)前緣,2011,18(3):189-200.

XIE Wei, SONG Xieyan, NIE Xiaoyong, et al. Features of the mantle source and tectonic setting of the Poshi N-i Cu sulfide-bearing intrusion, Xinjiang, China[J]. Earth Science Frontiers, 2011, 18(3): 189-200(in Chinese with English abstract).

徐義剛,王焰,位荀,等.與地幔柱有關(guān)的成礦作用及其主控因素[J].巖石學(xué)報(bào), 2013,29(10):3307-3322.XU Y G, WANG Y, WEI X,et al. Mantle plume-related mineralization and their principal controlling factors[J]. Acta Petrologica Sinica, 2013,29(10):3307-3322(in Chinese with English abstract).

楊合群,洛長義,朱寶清,等.新疆興地含銅鎳基性超基性侵入體地質(zhì)特征及成礦條件[J].西北地質(zhì)科學(xué),1997,18(2):43-53.

YANG Hequn, LUO Changyi, ZHU Baoqing, et al.The Geological Features and Metallogenic Conditions of the Copper-Nickel-Bearing Basic-Ultrabasic Intrusive in Xingdi, Xinjiang [J]. Northwest Geoscience,1997,18(2):43-53(in Chinese with English abstract).

余星,陳漢林,楊樹鋒,等.塔里木盆地二疊紀(jì)玄武巖的地球化學(xué)特征及其與峨眉山大火成巖省的對(duì)比[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2009, 25(6): 1492-1498.

YU X,CHEN H L,YANG S F, et al. Geochemical features of Permian basalts in Tarim Basin and compared with Emeishan LIP[J]. Acta Petrologica Sinica, 2009, 25(6): 1492-1498(in Chinese with English abstract).

張傳林,周剛,王洪燕,等.塔里木和中亞造山帶西段二疊紀(jì)大火成巖省的兩類地幔源區(qū)[J].地質(zhì)通報(bào),2010,29(6):779-794.

ZHANG C L, ZHOU G, WANG H Y, et al. A review on two types of mantle domains of the Permian large igneous province in Tarim and the western section of Central Asian orogenic belt[J]. Geological Bulletin of China, 2010, 29(6):779-794(in Chinese with English abstract).

張照偉,李文淵,郭周平,等.青海省阿什貢含鎳礦鎂鐵-超鎂鐵巖體形成時(shí)代及其對(duì)成礦機(jī)制的啟示[J].地球?qū)W報(bào),2014a,35(1):59-66.

ZHANG Zhaowei, LI Wenyuan, GUO Zhouping, et al. Formation age of Agong Ni-bearing mafic-ultramafic intrusion in Qinghai Province and its enlightenment to metallogenic mechanism[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2014a,35(1): 59-66(in Chinese with English abstract).

張照偉,李文淵,張江偉,等.新疆天山石炭-二疊紀(jì)大規(guī)模巖漿成礦事件與形成機(jī)制探討[J]. 西北地質(zhì),2014b,47(1): 36-51.

ZHANG Zhaowei, LI Wenyuan, ZHANG Jiangwei, et al. Mineralization and formation mechanism of Carboniferous-Permian large-scale magmatic ore deposits in Tianshan orogenic belt and Adjacent area, Xinjiang[J]. Northwestern Geology, 2014b,47(1): 36-51(in Chinese with English abstract).

張作衡,王志良,王彥斌,等.新疆西天山菁布拉克基性雜巖體閃長巖鋯石SHRIMP定年及其地質(zhì)意義[J].礦床地質(zhì),2007,26(4):353-360.

ZHANG Zuoheng, WANG Zhiliang, WANG Yanbin, et al.SHRIMP zircon U-Pb dating of diorite from Qingbulake basic complex in western Tianshan Mountains of Xinjiang and its geological significance[J]. Mineral Deposits, 2007, 26(4):353-360(in Chinese with English abstract).

周濤發(fā),袁峰,張達(dá)玉,等.新疆東天山覺羅塔格地區(qū)花崗巖類年代學(xué)、構(gòu)造背景及成礦作用研究[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(2):478-502.

ZHOU T F, YUAN F, ZHANG D Y, et al. Geochronology, tectonic setting and mineralization of granitoids in Jueluotage area, eastern Tianshan, Xinjiang[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010,26(2):478-502(in Chinese with English abstract).

朱志新,李錦軼,董連慧,等.新疆西天山古生代侵入巖的地質(zhì)特征及構(gòu)造意義[J].地學(xué)前緣,2011,18(2):170-179.

ZHU Zhixin, LI Jinyi, DONG Lianhui, et al. Geological characteristics and tectonic significance of Paleozoic intrusive rocks in Western Tianshan of Xinjiang Province[J]. Earth Science Frontiers, 2011, 18(2): 170-179(in Chinese with English abstract).

A.J.Naldrett. Fundamentals of Magmatic Sulfide Deposits.Reviews in Economic Geology, 2011, 17:1-50

Benxun SU,Kezhang QIN,M.Santosh,et al. The Early Permian mafic-ultramafic complexes in the Beishan Terrane,NW China:Alaskan-type intrusive or rift cumulates?[J].Journal of Asian Earth Sciences, 2013,66:175-187.

CHAI F M, ZHANG Z C, MAO J W, et al. Geology, petrology and geochemistry of the Baishiquan Ni-Cu-bearing mafic-ultramafic intrusions in Xinjiang, NW China: Implications for tectonics and genesis of ores[J].Journal of Asian Earth Sciences,2008, 32 :218-235.

Christina Yan WANG,Meifu ZHOU, Liang QI. Permian flood basalts and mafic intrusions in the Jinping (SW China)-Song Da(northern Vietnam) district:Mantle sources,crustal contamination and sulfide segregation[J].Chemical Geology, 2007,243:317-343.

Chusi LI, Edward M. Ripley. The Giant Jinchuan Ni-Cu-(PGE) Deposit: Tectonic Setting, Magma Evolution, Ore Genesis, and Exploration Implications[J]. Reviews in Economic Geology, 2011a, 17:163-180.

Chusi LI,Mingjie ZHANG,Piaoer FU,et al. The Kalatongke magmatic Ni-Cu deposits in the Central Asian Orogenic Belt, NW China: product of slab window magmatism? [J].Miner Deposita, 2011b.

Chusi LI,Edward M.Ripley,Joyashish Thakurta,et al. Variations of olivine Fo-Ni contents and highly chalcophile element abundances in arc ultramafic cumulates,southern Alaska[J]. Chemical Geology, 2013,351:15-28.

Dongyang ZHANG,Zhaochong ZHANG,He HUANG,et al. Platinum-group elemental and Re-Os isotopic geochemistry of the Wajilitag and Puchang Fe-Ti-V oxide deposits,northwestern Tarim Large Igneous Province[J].Ore Geology Reviews, 2014,57:589-601.

Edward M.Ripley. Ni-Cu-PGE mineralization in the Partridge river,south Kawishiwi,and Eagle intrusions:a review of contrasting styles of sulfide-rich occurrences in the midcontinent rift system[J].Economic Geology, 2014,109:309-324.

Feng YUAN,Taofa ZHOU,Dayu ZHANG,et al. Siderophile and chalcophile metal variations in basalts:Implications for the sulfide saturation history and Ni-Cu-PGE mineralization potential of the Tarim continental flood basalt province,Xinjiang Province,China[J].Ore Geology Reviews, 2012,45:5-15.

FRANCO P J, MAO J W, ZHANG Z C,et al. The association of mafic-ultramafic intrusions and A-type magmatism in the Tian Shan and Altay orogens, NW China: Implications for geodynamic evolution and potential for the discovery of new ore deposits[J].Journal of Asian Earth Sciences,2008, 32: 165-183.

GAO Jianfeng,ZHOU Meifu,PETER C.Lightfoot,et al. Sulfide saturation and magma emplacement in the formation of the Permian Huangshandong Ni-Cu sulfide deposit, Xinjiang, Northwestern China[J].Economic Geology, 2013,108:1833-1848.Haimin YE,Xianhua LI, Zhongwu LAN. Geochemical and Sr-Nd-Hf-O-C isotopic constraints on the origin of the Neoproterozoic Qieganbulake ultramafic-carbonatite complex from the Tarim Block,Northwest China[J]. Lithos, 2013,182-183:150-164.

Joshua Mukwakwami,C.Michael Lesher,Bruno Lafrance. Geochemistry of deformed and hydrothermally mobilized magmatic Ni-Cu-PGE ores at the Garson Mine, Sudbury[J]. Economic Geology, 2014,109:367-386.

LI Ni, FAN Qicheng, SUN Qian ,et al. Lithogeochemistry of Volcanic Rocks and Hosted Melt Inclusions in Wudalianchi, Heilongjiang, China[J]. Journal of Earth Science, 2009,20(5):771-783.

Liang QI, Meifu ZHOU. Platinum-group elemental and Sr-Nd-Os isotopic geochemistry of Permian Emeishan flood basalts in Guizhou Province,SW China[J].Chemical Geology, 2008,248:83-103.

Liemeng CHEN,Xieyan SONG,Leonid V. Danyushevsky,et al. A laser ablation ICP-MS study of platinum-group and chalcophile elements in base metal sulfide minerals of the Jinchuan Ni-Cu sulfide deposit, NW ChinaOre Geology Reviews, 2015,65:955-967.

LI Z L,CHEN H L,SONG B, et al. Temporal evolution of the Permian large igneous province in Tarim Basinin Northwestern China[J]. Journal of Asian Earth Sciences,2011, 42(5):917-927.

LIU W, PAN X F. Methane-rich fluid inclusions from ophiolitic dunite and post-collisional mafic-ultramafic intrusion: The mantle dynamics underneath the Palaeo-Asian Ocean through to the post-collisional period[J].Earth and Planetary Science Letters,2006, 242:286-301.

McCulloch M T, Gamble J A. Depleted source for volcanic arc basalts: constraints from basalts of Kenadec-Taupo volcanic zone based on trace elements, isotopes and subduction chemical geodynamics, continentalmagmatism[J]. NewMexico: BurMine ResourBull, 1989,180.

Maxim Portnyagin, Kaj Hoernle, Pavel Plechov, Nikita Mironov, Sergey Khubunaya. Constraints on mantle melting and composition and nature of slab components in volcanic arcs from volatiles (H2O, S, Cl, F) and trace elements in melt inclusions from the Kamchatka Arc[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2007, 255:53-69.

Maxim Portnyagin, Renat Almeev, Sergei Matveev, et al. Experimental evidence for rapid water exchange between melt inclusions in olivine and host magma[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2008,272: 541-552.

Mengxi WANG,Christina Yan WANG, Yali SUN. Mantle source,magma differentiation and sulfide saturation of the ～637 Ma Zhouan mafic-ultramafic intrusion in the northern margin of the Yangtze Block,Central China[J]. Precambrian Research, 2013,228:206-222.

Mingjie ZHANG,Chusi LI,Piaoer FU,et al. The Permian Huangshanxi Cu-Ni deposit in western China: intrusive-extrusive association, ore genesis, and exploration implications[J].Miner Deposita, 2011,46:153-170.

Mingjie ZHANG,Qingyan TANG,Peiqing HU,et al. Noble gas isotopic constraints on the origin and evolution of the Jinchuan Ni-Cu-(PGE) sulfide ore-bearing ultramafic intrusion,Western China[J].Chemical Geology, 2013,339:301-312.

Nadine Witting,D.Graham Pearson,Joel A.Baker,et al. Amajor element,PGE and Re-Os isotope study of Middle Atlas(Morocco) peridotite xenoliths:Evidence for coupled introduction of metasomatic sulphides and clinopyroxene[J].Lithos, 2010,115:15-26.

Nicholas Arndt. The lithospheric mantle plays no active role in the formation of orthomagmatic ore deposits[J]. Economic Geology, 2013,108:1953-1970.

QIN K Z, SU B X, Sakyi P A, et al. Sims zircon U-Pb geochronology and Sr-Nd isotopes of Ni-Cu-bearing mafic-ultramafic intrusions in eastern Tianshan and Beishan in correlation with flood basalts in Tarim Basin (NW china): Constraints on a ca. 280 Ma mantle plume[J]. American Journal of Science, 2011,311:237-260.

Ripley E M,Chusi Li,Craig H.Moore,et al. Micro-scale S isotope studies of the Kharaelakh intrusion,Noril’sk region,Siberia:Constraints on the genesis of coexisting anhydrite and sulfide minerals[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2010,74:634-644.

Shenghong YANG,Meifu ZHOU,Peter C.Lightfoot,et al. Re-Os isotope and platinum-group element geochemistry of the Pobei Ni-Cu sulfide-bearing mafic-ultramafic complex in the northeastern part of the Tarim Craton[J]. Miner Deposita, 2014,49:381-397.

Shenghong YANG,Meifu ZHOU,Peter C.Lightfoot,et al. Selective crustal contamination and decoupling of lithophile and chalcophile element isotopes in sulfide-bearing mafic intrusions:An example from the Jingbulake intrusion,Xinjiang,NW China[J].Chemical Geology, 2012,302-303:106-118.

SONG Xieyan,XIE Wei,DENG Yufeng,et al. Slab break-off and the formation of Permian mafic-ultramafic intrusions in southern margin of central asian orogenic belt,Xinjiang,NW China[J].Lithos, 2011,127:128-143.

SONG X Y, LI X R. Geochemistry of the Kalatongke Ni-Cu-(PGE) sulfide deposit, NW China: implications for the formation of magmatic sulfide mineralization in a postcollisional environment[J]. Miner Deposita,2009, 44:303-327.

Stephen J.Barnes,Belinda Godel,Derya Guren,et al. Sulfide-olivine Fe-Ni exchange and the origin of anomalously Ni rich magmatic sulfides[J].Economic Geology, 2013,108:1971-1982.

SUN S S, McDonough W F. Chemical and isotopic systematics in ocean basalt: implication for mantle composition and processes. In: Saunders, A.D., Norry, M.J. (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins[J]. Geological Society of London Special Publications, 1989,42:313-345.

TANG D M, QIN K Z, SUN H,et al. The role of crustal contamination in the formation of Ni-Cu sulfide deposits in Eastern Tianshan, Xinjiang, Northwest China: Evidence from trace element geochemistry, Re-Os, Sr-Nd, zircon Hf-O, and sulfur isotopes[J]. Journal of Asian Earth Science, 2012,49: 145-160.

TANG D M, QIN K Z, SU B X, et al. Ma YG, Magma source and tectonics of the Xiangshanzhong mafic-ultramafic intrusion in the Central Asian Orogenic Belt, NW China, traced from geochemical and isotopic signature[J]. Lithos, 2013,170-171: 144-163.

TANG Qingyan,MA Yansheng,ZHANG Mingjie,et al. The origin of Ni-Cu-PGE sulfide mineralization in the margin of the Zhubu mafic-ultramafic intrusion in the Emeishan Laege Igneous Province,southwestern China[J]. Economic Geology, 2013,108:1889-1901.

Tao SUN,Zhuangzhi QIAN,Chusi LI,et al. Petrogenesis and economic potential of the Erhongwa mafic-ultramafic intrusion in the Central Asian Orogenic Belt,NW China:Constraints from olivine chemistry,U-Pb age and Hf isotopes of zircons,and whole-rock Sr-Nd-Pb isotopes[J].Lithos, 2013,182-183:185-199.

XIA LQ, X U X Y, XIA Z C, et al. Petrogenesis of carboniferous rift-related volcanic rocks in the Tianshan, northwestern China[J]. Geological Society of America Bulletin, 2004, 116(3): 419-433.

XIAO W J, Windley B F, HUANG B C, et al. End-Permian to mid-Triassic termination of the accretionary processes of the southern Altaids: implications for the geodynamic evolution, Phanerozoic continental growth, and metallogeny of Central Asia[J]. International Journal of Earth Sciences,2009, 98:1189-1217.

Yan TAO,Chusi LI,Ruizhong HU,et al. Re-Os isotope constraints on the genesis of the Limahe Ni-Cu deposit in the Emeishan large igneous province,SW China[J]. Lithos, 2010,119:137-146.

Yannick Branquet,Charles Gumiaux,Stanislas Sizaret,et al. Synkinematic mafic/ultramafic sheeted intrusions:Emplacement mechanism and strain restoration of the Permian Huangshan Ni-Cu ore belt(Eastern Tianshan,NW China)[J].Journal of Asian Earth Sciences, 2012,56:240-257.

Yufeng DENG,Xieyan SONG,Liemeng CHEN,et al. Geochemistry of the Huangshandong Ni-Cu deposit in northwestern China:Implications for the formation of magmatic sulfide mineralization in orogenic belts[J]. Ore Geology Reviews, 2014,56:181-198.

YU X, YANG S F, CHEN H L, et al. Permian flood basalts from the Tarim Basin, Northwest China SHRIMP zircon U Pb dating and geochemical characteristics [J]. Gondwana Research, 2011, 20(2-3):485-497.

ZHANG Z C, MAO J W, CHAI F M, et al. Geochemistry of the Permian Kalatongke Mafic Intrusions, Northern Xinjiang, Northwest China: Implications for the Genesis of Magmatic Ni-Cu Sulfide Deposits[J]. Economic Geology, 2009, 104:185-203.

ZHANG Z H, MAO J W, DU A D,et al.Re-Os dating of two Cu-Ni sulfide deposits in northern Xinjiang, NW China and its geological significance[J].Journal of Asian Earth Sciences,2008,32:204-217.

Zhaode XIA,Changyi JIANG,Mingzhe XIA. Petrogenesis of the Xuanwoling mafic-ultramafic intrusion in the northeastern Tarim Block[J]. Chin. J. Geochem, 2015,34(1):69-84.

Zhaowei ZHANG,Wenyuan LI,Yongbao GAO,et al. Sulfide mineralization associated with arc magmatism in the Qilian Block, western China:Zircon U-Pb age and Sr-Nd-Os-S isotope constraints from the Yulonggou and Yaqu gabbroic intrusions[J]. Mineralium Deposita, 2014,49(2):279-292.

ZHENG J P, Griffi, S Y, O’Reilly,et al.Granulite xenoliths and their zircons, Tuoyun, NW China: Insights into southwestern Tianshan lower crust[J].Precambrian Research,2006, 145:159-181.

ZHOU M F, ZHAO J H,JIANG C Y,et al.OIB-like, heterogeneous mantle sources of Permian basaltic magmatism in the western Tarim Basin, NW China: Implications for a possible Permian large igneous province[J]. Lithos,2009, 113:583-594.

ZHOU M F,Lesher C M,et a1. Geochemistry and petrogenesis of 270 Ma Ni-Cu-PGE sulfide-bearing mafic intrusions in the Huangshan district,Eastern Xinjiang, Northwest, China:Implications for the tectonic evolution of the central Asian orogenic belt[J].Chemical Geology, 2004,209:233-257.

Geological Distribution Characteristics and Metallogenic Background of Magmatic Ni-Cu Sulfide Deposits in the North Part of Xinjiang

ZHANG Zhaowei, LI Wenyuan, ZHANG Jiangwei, WANG Yalei, YOU Minxin

(Key Laboratory of Genesis and Exploration of Magmatic Ore Deposits, Ministry of Land and Resources, Xi’an Institute of Geology and Mineral Resources, Xi’an 710054,Shaanxi, China)

Geological tectonic evolution is complicated in the north of Xinjiang and its magmatism and mineralization was disequilibrium among multi-stage evolutions. The period of Permian was high outbreak stage on large-scale magmatism and mineralization. This study focused on mafic-ultramafic intrusions and magmatic Ni-Cu sulfide deposits, and researched metallogenic background and geological process of deep magma activation through geological distribution characteristics of mafic-ultramafic intrusions, magma origin, magma evolution and mineralization characteristics of ore-bearing intrusions. By in-depth analysis of typical deposit, controlling factors that restricted prospecting were found out, geological characteristics and mineralization features of tectonic system coexistence of plate and mantle plume were systematically expounded. There were 5 mafic-ultramafic intrusion belts in north Xinjiang, and east Tianshan, Beishan and Kalatongke belts formed many magmatic Ni-Cu sulfide deposits related to mafic-ultramafic intrusions and large igneous province in time. The melt mantle material from the deep of Tarim craton upwells along the margin of rigid Tarim craton, and exchanges with supracrustal material. The deep mantle material strengthened constantly with sustainable weakened subduction, finally, different ore deposits were formed respectively because of deep mantle material content. Periphery or orogenic belts circling Tarim large igneous province is important direction for ore-formation theory study and prospecting of magmatic Ni-Cu sulfide deposits .

geological distribution; mafic-ultramafic intrusions; magmatic Ni-Cu sulfide deposits; metallogenic background; the north part of Xinjiang

2015-03-12；

2015-05-19

中國地質(zhì)調(diào)查局“巖漿銅鎳硫化物礦床成礦與找礦方向調(diào)查”(12120114044401)、“新疆北部晚古生代大規(guī)模巖漿作用與成礦耦合關(guān)系研究”(1212011121092)及“中國與西伯利亞二疊紀(jì)大火成巖省對(duì)比研究”(1212011120183)聯(lián)合資助

張照偉(1976-)，男，山東慶云人，副研究員，博士，主要從事巖漿銅鎳硫化物礦床成礦理論研究與鎳礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作。E-mail: zhaoweiz@126.com

P618.41

A

1009-6248(2015)03-0335-20