塔里木板塊東北緣坡七侵入體金屬硫化物礦物學(xué)特征及成礦指示作用

芮會(huì)超，夏明哲, 2，王 恒，王 鵬，段少帥，靳樹芳，焦建剛, 2

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安 710054；2.西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710054；3.新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，新疆哈密 839000)

塔里木板塊東北緣坡七侵入體金屬硫化物礦物學(xué)特征及成礦指示作用

芮會(huì)超1，夏明哲1, 2，王 恒3，王 鵬3，段少帥1，靳樹芳1，焦建剛1, 2

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安 710054；2.西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710054；3.新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，新疆哈密 839000)

坡七侵入體位于新疆塔里木板塊東北緣，是坡北巖體第三期次巖漿作用的產(chǎn)物。該侵入體主要的巖石類型有二輝橄欖巖、橄欖輝石巖、方輝輝石巖、橄長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖以及輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖。橄欖巖相和蘇長(zhǎng)巖相中賦存銅鎳硫化物礦(化)體，礦石構(gòu)造類型有浸染狀、稠密浸染狀和塊狀。金屬硫化物主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦和黃鐵礦，金屬礦物生成順序?yàn)椋恒t尖晶石-(第1世代鎳黃鐵礦Pn1、第1世代黃銅礦Ccp1)-NC型磁黃鐵礦-(第2世代鎳黃鐵礦Pn2、4C型磁黃鐵礦、第2世代黃銅礦Ccp2、第1世代黃鐵礦Py1)-第3世代鎳黃鐵礦Pn3-(第2世代黃鐵礦Py2、第3世代黃銅礦Ccp3)。其中，磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦礦物學(xué)特征表明，巖(礦)體侵位過程中，高溫階段溫度下降緩慢，低溫階段溫度下降較快，晚期有熱液作用疊加。成礦期可以劃分為巖漿成礦期(巖漿熔離階段和單硫化物固溶體分異階段)及熱液成礦期。依據(jù)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、金屬礦物礦物學(xué)特征綜合分析，坡七侵入體深部硫化物熔離充分，成礦潛力大。

金屬硫化物 礦物學(xué) 成礦作用 坡七侵入體 塔里木板塊

Rui Hui-chao, Xia Ming-zhe, Wang Heng, Wang Peng, Duan Shao-shuai, Jin Shu-fang, Jiao Jian-gang. Mineralogical characteristics and indicative significance of the Poqi intrusion in the northeastern margin of Tarim Plate[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(6):1107-1115.

新疆現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)四條與銅鎳礦化有關(guān)的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶，它們分別位于額爾齊斯褶皺帶、準(zhǔn)格爾板塊東南緣、中天山東段和塔里木板塊周緣(夏明哲等，2010；姜常義等，2009；2012；馮宏業(yè)等，2014；王猛等，2016)。坡北鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體位于塔里木板塊東北緣，出露面積約180km2，是我國(guó)境內(nèi)出露面積最大的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體之一。巖體是多期次巖漿作用的產(chǎn)物，其中第三期次巖漿作用形成了數(shù)十個(gè)以超鎂鐵質(zhì)巖石為主體的小型侵入體，例如坡一、坡十、坡三和坡七等。坡一、坡十侵入體中賦存銅鎳硫化物礦床，鎳銅資源量已達(dá)大型(新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)資料)。然而，坡一、坡十侵入體中礦(化)體埋藏較深，品位低，礦石構(gòu)造類型單一，主要為星散浸染狀-稀疏浸染狀，這在很大程度上制約了侵入體中硫化物分凝機(jī)制與聚集過程的研究。2015年坡北巖體礦產(chǎn)評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)坡七侵入體也賦存銅鎳硫化物礦(化)體，并且礦(化)體埋藏淺，礦石類型多樣、品位高，這為精細(xì)刻畫硫化物的聚集過程和形成機(jī)制提供了較好研究對(duì)象。本文以坡七侵入體中金屬硫化物礦物學(xué)研究為主線，通過系統(tǒng)礦相學(xué)研究，查明了金屬硫化物的賦存狀態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及共生組合特征，探討金屬硫化物熔離、聚集過程，初步分析了侵入體深部找礦潛力。

圖1 塔里木板塊東北部區(qū)域地質(zhì)圖(a)(據(jù)Ma et al.,2016修編)及坡北巖體地質(zhì)圖(b)(據(jù)郭娜欣，2012改繪)Fig.1 (a) Regional geological map of the northeastern region of Tarim Plate (modified from Ma et al.,2016), (b) Geological map of Pobei intrusion (after Guo,2012)1-石炭系淺海相碎屑巖；2-石炭系淺海相火山巖；3-片麻巖、片巖夾大理巖；4-片麻狀中酸性侵入巖；5-閃長(zhǎng)巖；6-輝綠巖脈；7-花崗巖；8-層狀超鎂鐵巖；9-層狀橄欖輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖；10-非層狀橄欖輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖；11-輝長(zhǎng)巖；12-斷層1-Carboniferous clastic rock; 2- Carboniferous marine volcanic rock; 3-gneiss；4-gnesisic granite; 5-diorite; 6-diabase; 7-granite; 8-layered ultramafic rock; 9-layered olivine gabbronorite; 10-massive olivine gabbronorite; 11-gabbro; 12-fault

1 坡七侵入體巖體地質(zhì)概況

坡北巖體位于新疆塔里木板塊東北緣，白地洼-淤泥河斷裂東南側(cè)，呈相互連通的北東向延展巖盆狀，長(zhǎng)軸長(zhǎng)約30km，短軸長(zhǎng)約5～10km，出露面積約180km2，侵位于長(zhǎng)城系古酮井巖群黑云母片巖、黑云石英片巖、二云石英片巖(校培喜，2005)。巖體南西部保留大面積圍巖殘留頂蓋和頂垂體，殘留頂蓋與頂垂體沿北東方向逐漸減少至消失。坡北巖體巖漿活動(dòng)可分為五個(gè)階段：第一階段形成的鎂鐵質(zhì)層狀巖系構(gòu)成巖體主體；第二階段形成非層狀橄欖輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖，與鎂鐵質(zhì)層狀巖系侵入接觸，第三階段形成數(shù)十個(gè)小型鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)層狀侵入體，包括坡一、坡十、坡三、坡七等；第四階段形成斜長(zhǎng)巖、淡色輝長(zhǎng)巖等；第五階段形成石英閃長(zhǎng)玢巖和鉀長(zhǎng)花崗巖枝、巖脈(夏明哲等，2013)。坡北巖體第一階段形成的輝長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為274±4Ma，屬于二疊紀(jì)烏拉爾世(姜常義等，2006)。

坡七侵入體位于坡北巖體中部，長(zhǎng)約4.5km，寬約1.3km，大部分被第四系覆蓋。根據(jù)地表和鉆孔資料，侵入體總體形態(tài)呈巖盆狀。侵入體巖漿分異充分，鉆探工程揭露巖石類型有二輝橄欖巖、橄欖輝石巖、方輝輝石巖、橄長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖以及輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖。巖石為塊狀構(gòu)造，常見結(jié)構(gòu)有堆晶結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)等，普遍遭受了較強(qiáng)的蛇紋石化、透閃石化、綠泥石化和鈉黝簾石化等蝕變。

坡七侵入體地表礦化特征明顯，探槽揭露圍巖蝕變有伊丁石化、蛇紋石化、綠泥石化、纖閃石化、絹石化、褐鐵礦化、黃鉀鐵釩化等，局部可見細(xì)脈浸染狀、膜狀孔雀石及鎳華。深部鉆探驗(yàn)證橄欖巖相和蘇長(zhǎng)巖相中賦存有銅鎳礦硫化物礦(化)體，現(xiàn)已控制鎳礦體1條。礦體呈北傾的單斜狀，延伸大于600m，累計(jì)視厚度44.8～89.63m，鎳品位0.3%～5.93%，平均品位0.49%(新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)資料)。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造類型豐富，常見的礦石構(gòu)造有星點(diǎn)狀、浸染狀、稠密浸染狀及塊狀(圖2a, b, c)。

圖2 礦石手標(biāo)本照片F(xiàn)ig. 2 Photos showing different textures of oresa-浸染狀礦石；b-稠密浸染狀礦石；c-塊狀礦石a-disseminated ore; b-dense disseminated ore; c-massive ore

2 研究方法

選取坡七侵入體典型的浸染狀、稠密浸染狀、塊狀礦石樣品，剖制光片，在礦相顯微鏡下觀察金屬礦物賦存狀態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、共生組合特征，再使用磁性膠體(配制方法見顧連興(1989))對(duì)光片表面進(jìn)行浸潤(rùn)后在礦相顯微鏡下觀察以確定磁黃鐵礦的結(jié)構(gòu)類型。該方法的原理是：4C型磁黃鐵礦(單斜晶系)具有亞鐵磁性而NC型磁黃鐵礦(六方晶系)具順磁性，磁性膠體含有大量的磁鐵礦微粒，浸潤(rùn)后，4C型磁黃鐵礦會(huì)吸附磁鐵礦微粒而使其反射率相對(duì)于NC型磁黃鐵礦顯著降低，數(shù)秒后，4C型磁黃鐵礦的數(shù)量和分布形態(tài)便清晰可見。該實(shí)驗(yàn)方法操作流程簡(jiǎn)單，結(jié)果可靠，且重現(xiàn)性好(顧連興等，1995)。

3 金屬礦物特征

坡七侵入體中銅鎳硫化物礦石常見海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，出溶結(jié)構(gòu)及交代結(jié)構(gòu)。金屬硫化物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦以及少量的紫硫鎳礦、馬基諾礦、斑銅礦及黝銅礦，金屬氧化物有磁鐵礦、鉻尖晶石以及鈦鐵礦，此外，可見微量表生氧化而成的銅藍(lán)及褐鐵礦。

(1)磁黃鐵礦(Pyrrhotite) Fe1-xS

磁黃鐵礦是礦石中分布最廣、含量最多的金屬硫化物，占金屬硫化物總量的80%～90%。磁黃鐵礦呈它形粒狀，粒徑大小相差懸殊，從0.01～6mm均有分布，可以分為大小兩個(gè)粒級(jí)，粗粒者多為2～4mm，細(xì)粒者多為0.1～0.5mm，常與鎳黃鐵礦、黃銅礦及黃鐵礦共生。絕大多數(shù)磁黃鐵礦具有巖漿硫化物熔離成因特征，極少部分磁黃鐵礦顯示晚期熱液成因特點(diǎn)，根據(jù)成因特點(diǎn)將其劃分為2類：

①巖漿期磁黃鐵礦。呈渾圓狀、橢球狀、熔滴狀分布于浸染狀礦石中(圖3a)；或呈它形粒狀充填于橄欖石、輝石等硅酸鹽礦物晶體間隙構(gòu)成海綿隕鐵狀結(jié)構(gòu)，多分布于稠密浸染狀礦石中；或呈它形粒狀集合體分布于塊狀礦石中，細(xì)而密的平行葉片狀黃鐵礦(寬度約5μm)在磁黃鐵礦中極為發(fā)育(圖3f)。

②熱液期磁黃鐵礦。星點(diǎn)-細(xì)脈狀產(chǎn)出，沿著硅酸鹽礦物的裂隙、解理充填，含量少。

巖漿期磁黃鐵礦的磁性膠體浸潤(rùn)實(shí)驗(yàn)顯示，在浸染狀礦石中磁黃鐵礦為NC型(圖3i)，沿著NC型磁黃鐵礦裂隙及邊緣可見斑雜狀4C型磁黃鐵礦分布；在稠密浸染狀礦石中磁黃鐵礦主體仍為NC型，裂隙中斑雜狀4C型磁黃鐵礦廣泛發(fā)育(圖3j)，偶見箱狀4C型磁黃鐵礦分布于NC型磁黃鐵礦基質(zhì)中；塊狀礦石中NC型磁黃鐵礦與4C型磁黃鐵礦交生，4C型磁黃鐵礦在NC型基質(zhì)中呈葉片狀構(gòu)造(圖3k)，與葉片狀黃鐵礦平行分布，或呈箱狀構(gòu)造(顧連興等，2006)(圖3l)。

圖3 金屬礦物顯微照片F(xiàn)ig.3 Photomicrographs of sulfide mineralsa-熔滴狀磁黃鐵礦邊緣出溶粒狀黃銅礦、鎳黃鐵礦；b-磁黃鐵礦出溶葉片狀黃銅礦、粒狀鎳黃鐵礦；c-自形鎳黃鐵礦；d-粒狀黃鐵礦；e-磁黃鐵礦出溶火焰狀鎳黃鐵礦；f-磁黃鐵礦中密集葉片狀黃鐵礦；g-自形鉻尖晶石；h-磁鐵礦、鈦鐵礦交代早期金屬硫化物；i-NC型磁黃鐵礦；j-斑雜狀4C型磁黃鐵礦沿NC型磁黃鐵礦裂隙分布；k-NC型與葉片狀4C型磁黃鐵礦交生；l-4C型磁黃鐵礦箱狀構(gòu)造; Ccp-黃銅礦；Chr-鉻尖晶石；Ilm-鈦鐵礦；Mgt-磁鐵礦；Pn-鎳黃鐵礦；Po-磁黃鐵礦；Py-黃鐵礦；Vil-紫硫鎳礦a-droplet-like pyrrhotite exsolute chalcopyrite and flame-like pentlandite; b-pyrrhotite exsolute lamellar chalcopyrite and fine granular pentlandite; c-euhedral pentlandite; d-granular pyrite; e-pyrrhotite exsolute flame-like pentlandite; f-dense lamellar pyrite occur in pyrrhotite; g-euhedral chromite; h-magnetite and ilmenite replaced the early stage sulfide; i-NC pyrhotite; j-dust-like 4C pyrrhotite occur in the fracture of NC pyrrhotite; k-the intergrowth of NC and lamellar 4C pyrrhotite; l-box-work 4C pyrrhotite;Ccp-chalcopyrite; Chr-chromite; Ilm-ilmenite; Mgt-magnitite; Pn-pentlandite; Po-pyrrhotite; Py-pyrite; Vil-violarite

(2)鎳黃鐵礦(Pentlandite)(Fe, Ni)9S8

鎳黃鐵礦是最主要的載鎳金屬礦物，含量占金屬硫化物總量的5%～15%，呈自形-半自形粒狀、結(jié)狀、火焰狀、補(bǔ)丁狀分布，少部分蝕變?yōu)樽狭蜴嚨V。根據(jù)產(chǎn)出特點(diǎn)可分為3個(gè)世代：

①第1世代鎳黃鐵礦Pn1

Pn1呈自形-半自形粒狀，粒徑較大，0.2～2.5mm，解理發(fā)育，收縮裂理常見，與磁黃鐵礦緊密連生(圖3c)。各類型礦石中均有產(chǎn)出，在塊狀礦石中最為常見，少量鎳黃鐵礦蝕變?yōu)樽狭蜴嚨V(圖3d)。

②第2世代鎳黃鐵礦Pn2

Pn2在浸染狀礦石中呈它形細(xì)粒狀，粒徑0.05～0.1mm，分布于磁黃鐵礦邊緣(圖3a, b)；在塊狀礦石中呈細(xì)粒狀集合體，常分布于磁黃鐵礦三結(jié)點(diǎn)處，或沿著磁黃鐵礦顆粒邊界分布構(gòu)成結(jié)狀結(jié)構(gòu)，少量鎳黃鐵礦蝕變?yōu)樽狭蜴嚨V。

③第3世代鎳黃鐵礦Pn3

Pn3呈火焰狀、補(bǔ)丁狀，粒徑細(xì)小，長(zhǎng)軸0.5～0.1mm，短軸0.01～0.05mm，分布于巖漿期磁黃鐵礦內(nèi)部(圖3e)。浸染狀、稠密浸染狀、塊狀礦石中均有產(chǎn)出，且塊狀礦石中Pn3紫硫鎳礦化更為多見。此類鎳黃鐵礦應(yīng)該是在較低溫度下由固溶體分離形成。

(3)黃銅礦(Chalcopyrite)CuFeS2

黃銅礦約占金屬硫化物總量的3%，呈它形粒狀，粒徑較小，從0.01～2mm均有分布，以0.05～0.25mm最為多見。根據(jù)產(chǎn)出形態(tài)特點(diǎn)可劃分為3世代：

①第1世代黃銅礦Ccp1

呈半自形粒狀，粒徑較大，含量很少，與磁黃鐵礦緊密連生，共結(jié)邊平直，僅見于浸染狀礦石中(圖3d)。此類黃銅礦可能是直接結(jié)晶的結(jié)果。

②第2世代黃銅礦Ccp2

它形粒狀、葉片狀，分布于磁黃鐵礦邊緣及內(nèi)部(圖3a)。此類黃銅礦是隨著溫度壓力的降低從磁黃鐵礦中出溶的，但在磁黃鐵礦中出溶的黃銅礦含量明顯少于出溶的鎳黃鐵礦。

③第3世代黃銅礦Ccp3

呈細(xì)脈狀充填于硅酸鹽礦物裂隙及解理縫，或呈雜亂星點(diǎn)狀分布于硅酸鹽中，粒度細(xì)小，含量很少。此類黃銅礦是在成礦晚期熱液作用疊加形成的。

(4)黃鐵礦(Pyrite)FeS2

黃鐵礦約占金屬硫化物總量的2%，它形粒狀，粒徑較小，以0.2～0.5mm最為多見，偶見褐鐵礦化。根據(jù)黃鐵礦的產(chǎn)狀，礦物共生組合及相互穿插關(guān)系可將其大致劃分為2個(gè)世代：

①第1世代黃鐵礦Py1

Py1呈細(xì)而密的平行葉片狀(寬度約5um)分布于磁黃鐵礦中(圖3f)，是NC型磁黃鐵礦固溶體分離的產(chǎn)物，僅見于塊狀礦石中?；虺仕瘟罘植加诖劈S鐵礦中(圖3d)。

②第2世代黃鐵礦Py2

浸染狀、稠密侵染狀礦石中，Py2呈它形粒狀，或細(xì)脈狀，切穿早期磁黃鐵礦，或沿著硅酸鹽礦物的解理和裂隙分布；塊狀礦石中，Py2沿著磁黃鐵礦顆粒粒間分布。此類黃鐵礦是成礦晚期熱液作用的產(chǎn)物，形成時(shí)間晚。

(5)磁鐵礦(Magnetite)Fe3O4

磁鐵礦在礦石中較常見，但含量低，呈星點(diǎn)狀-細(xì)脈狀分布在浸染狀礦石中。根據(jù)產(chǎn)出狀態(tài)、形態(tài)特征及相互交切關(guān)系，可劃分為2個(gè)世代：

①第1世代磁鐵礦Mgt1

Mgt1具有交代殘余結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)，交代早期的金屬硫化物，有些金屬硫化物已完全被磁鐵礦交代，但仍然保留原有金屬硫化物結(jié)構(gòu)特征(圖3h)。

②第2世代磁鐵礦Mgt2

Mgt2呈星點(diǎn)狀-細(xì)脈狀，含量少，沿硅酸鹽礦物解理分布，形成于成礦晚期熱液作用階段。此外，可見輝石透閃石化，橄欖石蛇紋石化而析出的鐵質(zhì)形成的星點(diǎn)狀分布的磁鐵礦。

(6)鉻尖晶石(Chromite)(Cr, Al, Fe)2O4

偶見，自形程度高，呈八面體，邊角略顯渾圓，有輕微溶蝕跡象，鉻尖晶石晶體周圍經(jīng)常發(fā)育有一圈很窄的磁鐵礦環(huán)帶(圖3g)。常被橄欖石、輝石等礦物包裹，結(jié)晶時(shí)間應(yīng)早于輝石和橄欖石。

4 討論

4.1 成礦溫度條件

礦物學(xué)研究表明鎳黃鐵礦的結(jié)構(gòu)特征與形成溫度關(guān)系密切，單硫化物固溶體(MSS)在610°C時(shí)就能夠分離出穩(wěn)定存在的鎳黃鐵礦(Kullerud，1963)，而MSS與(NiFe)3±xS2(赫硫鎳礦高溫變體)反應(yīng)生成的自形程度很高的鎳黃鐵礦，其穩(wěn)定上限為865±3°C(Sugakietal.,1998)。鎳黃鐵礦與磁黃鐵礦固溶體分離的主要溫度區(qū)間為500°C～300°C

(Naldrettetal.,2000)，Durazzoetal.(1982)與Kellyetal.(1983)借助實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)方法研究了從500°C～100°C不同速率的降溫條件下，磁黃鐵礦中出溶的鎳黃鐵礦結(jié)構(gòu)特征，并認(rèn)為，出溶成因的粒狀鎳黃鐵礦形成于610°C～250°C的緩慢冷卻過程，粗化葉片狀鎳黃鐵礦形成于250°C～150°C，火焰狀鎳黃鐵礦形成于150°C以下。坡七侵入體浸染狀、稠密浸染狀、塊狀礦石中，第1世代的自形-半自形鎳黃鐵礦(Pn1)、第2世代的細(xì)粒狀鎳黃鐵礦(Pn2)、第3世代的火焰狀鎳黃鐵礦(Pn3)均發(fā)育，且第1世代含量最多，表明巖(礦)體經(jīng)歷了緩慢的降溫過程。

磁黃鐵礦具有六方晶系、單斜晶系以及斜方晶系三種結(jié)構(gòu)類型，其中又以六方晶系(NC型)和單斜晶系(4C型)最為常見(盧靜文等，2010)。NC型磁黃鐵礦與4C型磁黃鐵礦常以成交生體形態(tài)產(chǎn)出(顧連興等，1995，2006；Guetal.,2001)。一般認(rèn)為，交生體的成因主要有2種：(1)高溫環(huán)境下結(jié)晶形成NC型磁黃鐵礦，在快速降溫過程中，當(dāng)溫度低于254°C時(shí)，將會(huì)出溶葉片狀4C型磁黃鐵礦(Kissinetal.,1982)，形成葉片狀交生體。而在緩慢降溫過程中，NC型磁黃鐵礦將出溶黃鐵礦(Arnoldetal.,1962；Yundetal.,1970)，形成黃鐵礦變斑晶(顧連興等，1995)，最終形成NC型磁黃鐵礦與黃鐵礦的礦物組合。(2)富硫和/或高氧逸度流體與NC型磁黃鐵礦反應(yīng)，將使NC型磁黃鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)?C型，轉(zhuǎn)變不完全時(shí)則形成兩者不規(guī)則交生體(顧連興等，2006)。坡七侵入體浸染狀、稠密浸染狀礦石中，磁黃鐵礦為NC型，沿其裂隙有斑雜狀4C型磁黃鐵礦分布，塊狀礦石中，磁黃鐵礦為NC型與葉片狀4C型構(gòu)成的葉片狀交生體。這些特征表明，浸染狀與稠密浸染狀礦石形成溫度條件相近，均是在巖(礦)體侵位過程中，緩慢冷卻形成的，晚期有流體作用疊加，而塊狀礦石，可能是巖(礦)體侵位過程中快速冷卻形成的。結(jié)合塊狀礦石中發(fā)育第1世代鎳黃鐵礦的特征，表明塊狀礦石形成過程中，高溫階段溫度下降緩慢，而在低溫階段溫度下降較快。

4.2 金屬礦物結(jié)晶順序

實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)表明，橄欖石結(jié)晶溫度為1200°C左右，MSS在1190°C時(shí)就開始結(jié)晶(Naldrett，2004)。依據(jù)鎳黃鐵礦結(jié)構(gòu)與形成溫度關(guān)系，結(jié)合礦物之間包裹、穿插關(guān)系，推測(cè)坡七侵入體鉻尖晶石、橄欖石、及MSS可能均在1000°C以上開始結(jié)晶(圖4a)。隨著溫度的降低，MSS與(NiFe)3±xS2反應(yīng)形成自形Pn1(圖4b)，隨后NC型磁黃鐵礦結(jié)晶，并出溶細(xì)粒狀Pn2和細(xì)粒狀Ccp2(圖4c)，當(dāng)溫度降至254°C時(shí)，NC型磁黃鐵礦出溶葉片狀4C型磁黃鐵礦和第1世代黃鐵礦Py1，隨著溫度的進(jìn)一步降低，磁黃鐵礦出溶火焰狀Pn3(圖4d)，同時(shí)晚期熱液作用疊加形成的第2世代黃鐵礦Py2交代早期金屬硫化物(圖4e)。綜上所述，金屬礦物結(jié)晶順序應(yīng)該為：鉻尖晶石-(第1世代鎳黃鐵礦Pn1、第1世代黃銅礦Ccp1)-NC型磁黃鐵礦-(第2世代鎳黃鐵礦Pn2、4C型磁黃鐵礦、第2世代黃銅礦Ccp2、第1世代黃鐵礦Py1)-第3世代鎳黃鐵礦Pn3-(第2世代黃鐵礦Py2、第3世代黃銅礦Ccp3)。

4.3 成礦階段劃分及成礦前景

依據(jù)坡七侵入體各種類型礦石中金屬硫化物賦存狀態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、共生組合特征研究，成礦作用可劃分為2個(gè)期次：巖漿成礦期(巖漿熔離階段，MSS分異階段)和熱液成礦期。(1)巖漿成礦期：巖漿在深部發(fā)生硫化物熔離，向上侵位，形成各巖相組合和不同類型的礦石，經(jīng)歷了巖漿熔離，MSS分異2個(gè)階段：(a)巖漿熔離階段：鉻尖晶石最先從巖漿中晶出，隨著橄欖石、輝石結(jié)晶，巖漿熔離形成金屬硫化物。該階段金屬硫化物以液態(tài)和MSS為主，礦物組合為鉻尖晶石-橄欖石-輝石，以及少量的自形-半自形鎳黃鐵礦。(b)MSS分異階段：磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦及黃鐵礦等金屬硫化物從MSS中大量晶出，并與早期結(jié)晶的橄欖石、輝石等構(gòu)成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，隨著溫度進(jìn)一步降低，磁黃鐵礦中發(fā)生固溶體分離形成細(xì)粒狀、火焰狀、補(bǔ)丁狀鎳黃鐵礦及細(xì)粒狀黃銅礦，最終形成浸染狀、稠密浸染狀、塊狀礦石。該階段常見的金屬礦物組合為磁黃鐵礦-鎳黃鐵礦-黃銅礦，以及少量黃鐵礦。(2)熱液成礦期：晚期熱液對(duì)礦(體)有輕微的疊加和改造，僅形成少量的星點(diǎn)狀、細(xì)脈狀的黃銅礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等，并使少量的巖漿期NC型磁黃鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)?C型磁黃鐵礦。

坡北巖體規(guī)模大，從質(zhì)量平衡角度看，有形成大型礦床的潛在物質(zhì)基礎(chǔ)。坡七侵入體巖漿分異充分，巖石類型豐富，蝕變較強(qiáng)。在橄欖巖相和蘇長(zhǎng)巖相賦存銅鎳硫化物礦(化)體，礦石類型多樣，各種構(gòu)造礦石中第1世代鎳黃鐵礦廣泛發(fā)育，暗示原生巖漿可能富鎳，且熔離充分。金屬硫化物特征表明巖(礦)體侵位過程中，高溫階段溫度下降緩慢，有利于金屬硫化物的結(jié)晶、聚集等過程。從侵入體形態(tài)、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、金屬礦物礦物學(xué)特征等綜合分析，坡七侵入體成礦條件好，深部找礦潛力大。

圖4 礦物結(jié)晶順序示意圖(塊狀礦石)Fig.4 Diagrams of mineral crystallization sequence (massive ores)Chr-鉻尖晶石; Ol-橄欖石; Opx-斜方輝石; MSS-單硫化物固溶體; Pn1-第1世代鎳黃鐵礦; Pn2-第2世代鎳黃鐵礦; Pn3-第3世代鎳黃鐵礦; Po(4C)-4C型磁黃鐵礦; Po(NC)-NC型磁黃鐵礦; Py1-第1世代黃鐵礦; Py2-第2世代黃鐵礦; Ccp1-第1世代黃銅礦; Ccp2-第2世代黃銅礦Ccp1-1st-generation chalcopyrite; Ccp2-2nd-generation chalcopyrite; Chr-chrome spinel; MSS-monosulfide solid solution; Ol-olivine; Opx-orthopyroxene; Pn1-1st-generation pentlandite; Pn2-2nd-generation pentlandite; Pn3-3rd-generation pentlandite; Po(NC)-NC-pyrrhotite; Po(4C)-4C-pyrrhotite; Py1-1st-generation pyrite; Py2-2nd-generation pyrite

5 結(jié)論

(1) 坡七侵入體中橄欖巖相和蘇長(zhǎng)巖相賦存銅鎳硫化物礦化體，礦石中主要金屬硫化物有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦以及少量的紫硫鎳礦、馬基諾礦、斑銅礦及黝銅礦；金屬礦物生成順序?yàn)椋恒t尖晶石-(第1世代鎳黃鐵礦Pn1、第1世代黃銅礦Ccp1)-NC型磁黃鐵礦-(第2世代鎳黃鐵礦Pn2、4C型磁黃鐵礦、第2世代黃銅礦Ccp2、第1世代黃鐵礦Py1)-第3世代鎳黃鐵礦Pn3-(第2世代黃鐵礦Py2、第3世代黃銅礦Ccp3)。

(2) 磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦礦物學(xué)特征表明，巖(礦)體侵位過程中，高溫階段溫度下降緩慢，低溫階段溫度下降較快，晚期有熱液作用疊加。成礦作用可劃分為2期：巖漿成礦期(巖漿熔離階段，MSS分異階段)和熱液成礦期。

(3) 從礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、金屬礦物礦物學(xué)特征等綜合分析，坡七侵入體巖漿深部熔離充分，成礦潛力大。

Arnold R G. 1962. Equilibrium relations between pyrrhotite and pyrite from 325-743°C[J]. Econ. Geol., 57: 72-90

Durazzo A, Taylor L A. 1982. Exsolution in the mss-pentlandite system: textural and genetic Implication for Ni-sulfide ores[J]. Mineral. Deposita, 17: 313-332

Feng Hong-ye, Xu Ying-xia, Tang Dong-mei, Qin Ke-zhang, Mao Ya-jing, Guo Hai-bing, San Jin-zhu. 2014. Mineralogical characteristics of olivine and spinel for Getashanko Cu-Ni-bearing mafic-ultramafic intrusion in eastern Tianshan, NW China[J]. Geology and Exploration, 02: 346-359(in Chinese with English abstract)

Gu Lian-xing. 1989. Magnetic collide—a kind of identification to different genetic type of pyrrhotite[J]. Geology and exploration, 02: 28-29(in Chinese)Gu Lian-xing, Zheng Yuan-chuan, Tang Xiao-xi, Wu Chang-zhi. 2006. The sulfide ore structure and the progress of relative mineralization theory[J]. Progress in Natural Science, 16(2): 146-159(in Chinese)

Gu Lian-xing, Xiao Xin-jian, Ni Pei, Wu Chang-zhi, Mao Hong-li. 2001. Pyrrhotite textures and their genetic implications in the Hongtoushan massive sulphide deposit, Liaoning Province, China[J]. Chinese Journal of Geochemistry, 20(3): 210-218

Gu Lian-xing, Yin Lin. 1995. Intergrowths of hexagonal and monoclinic pyrrhotites and their genesis from massive sulphide deposits in Norway[J]. Geological Journal of University, 01: 80-92(in Chinese with English abstract)

Guo Na-xin. 2012. Petrogenesis of the Mafic Layered Intrusion in Pobei Complex, Northeast Tarim Plate [D].Xi’an Chang’an University(in Chinese with English abstract)Jiang Chang-yi, Cheng Song-lin, Ye Shu-feng, Xia Ming-zhe, Jiang Han-bing, Dai Yu-cai. 2006. Lithogeochemistry and Petrogenesis of Zhongposhanbei mafic rock body, at Beishan region, Xinjiang[J]. Acta Petrologica Sinica, 01: 115-126(in Chinese with English abstract)

Jiang Chang-yi, Guo Na-xin, Xia Ming-zhe, Ling Jin-lan, Guo, Fang-fang, Deng Xiao-qin, Jiang Han-bing, Fan Ya-zhou. 2012. Petrogenesis of the Poyi mafic-ultramafic layered intrusion, NE Tarim Plate[J]. Acta Petrologica Sinica, 07: 2209-2223 (in Chinese with English abstract)

Jiang Chang-yi, Xia Ming-zhe, Qian Zhuang-zhi, Yu Xu, Lu Rong-hui, Guo Fang-fang. 2009. Petrogenesis of Kalatongke mafic rock intrusion, Xinjiang[J]. Acta Petrologica Sinica, 04: 0749-0764(in Chinese with English abstract)

Kelly D P, Vaughan D J. 1983. Pyrrhotite-pentlandite ore textures: a mechanistic approach[J]. Mineralogigal Magazien, December, 47: 453-463

Kissin S A, Scott S D. 1982. Phase Relations Involving Pyrrhotite below 350°C[J]. Econ. Geol., 77:1739-1754

Kullerud G. 1963. Thermal stability of pentlandite[J]. Canadian Mineralogist, 07: 353-366

Lu Jing-wen, Peng Xiao-lei. 2010. Metal mineral microscope identification manual[M]. Beijing: Geological Publishing House: 109-110(in Chinese)

Ma Jian, Lü Xin-bao, Liu Yang-rong, Cao Xiao-feng, Liu Yue-gao, Ruan Ban-xiao, Adam M M A. 2016. The impact of early sulfur saturation and calc-crustal contamination on ore-forming process in Posan mafic-ultramafic complex: Derived from the shallow depleted mantle, Beishan region, NW China[J]. Journal of Asian Earth Science, 118: 81-94

Naldrett A J. 2004. Magmatic sulfide deposits: geology, geochemistry and exploration[M]. New York:Springer:50-55

Naldrett A J, Singh J, Krstic S, Li C S. 2000. The mineralogy of the Voisey’s Bay Ni-Cu-Co deposit, Northern Labrador, Canada: Influence of oxidation state on textures and mineral compositions[J]. Econ. Geol., 95: 889-900

Su Ben-xun, Qin Ke-zhang, Tang Dong-mei, Deng Gang, Xiao Qing-hua, Sun He, Lu Hong-fei, Dai Yu-cai. 2012. Petrological features and implications for mineralization of the Poshi mafic-ultramafic intrusion in Beishan area, Xinjiang [J] Acta Petrologica Sinica, 12: 3627-3639(in Chinese with English abstract)

Sugaki A, Kitakaze A. 1998. High form of pentlandite and its thermal stability[J]. American Mineralogist, 83: 133-140

Wang Meng, Xia Zhao-de, Rui Hui-chao, Zhao Yu-mei, Xia Ming-zhe, Jin De-long. 2016. Mineral characteristics of the Dalaku’an copper-nickel deposit in the southern margin of Tarim and implications for mineralization[J]. Geology and Exploration, 03: 429-437(in Chinese with English abstract)

Xia Ming-zhe, Jiang Chang-yi, Qian Zhuang-zhi, Xia Zhao-de, Wang Bang-yao, Sun Tao. 2010. Geochemistry and petrogenesis of Huangshandong intrusion, East Tianshan, Xinjiang[J] Acta Petrologica Sinica, 08: 2413-2430(in Chinese with English abstract)

Xia Ming-zhe, Zhao Xian-jun, Song Yan-fang, Guo Na-xin, Xia Zhao-de, Jiang Chang-yi. 2013.Geochemical characteristics of the platinum group elements from the Poshi intrusion, north-eastern Tarim block and its mineralization[J]. Geology and Exploration, 01: 1-8(in Chinese with English abstract)

Xiao Pei-xi. 2005. The 1:250 000 regional geological survey report of Bijiashan (K46C004002) (resurvey)[R]. Xi’an: The institution of geology and mineral resource of Xi’an: 1-291(in Chinese)

Yund R A, Hall H T. 1970. Kinetics and mechanism of pyrite exsolution from pyrrhotite[J]. Journal of Petrology, 11(2): 381-404

[附中文參考文獻(xiàn)]

馮宏業(yè), 許英霞, 唐冬梅, 秦克章, 毛亞晶, 郭海兵, 三金柱. 2014. 東天山疙瘩山口銅鎳礦區(qū)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體橄欖石與尖晶石礦物學(xué)特征[J]. 地質(zhì)與勘探, 02: 346-359

顧連興. 1989. 磁性膠體法—磁黃鐵礦同質(zhì)多象變體的一種快速鑒定方法[J]. 地質(zhì)與勘探, 02: 28-29

顧連興, 鄭遠(yuǎn)川, 湯曉茜, 吳昌志. 2006. 硫化物礦石若干結(jié)構(gòu)及相關(guān)成礦理論研究進(jìn)展[J]. 自然科學(xué)進(jìn)展, 16(2): 146-159

顧連興，尹 琳. 1995. 挪威塊狀硫化物礦床中單斜與六方磁黃鐵礦的交生及其成因[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 01: 80-92

郭娜欣. 2012. 塔里木板塊東北部坡北巖體內(nèi)鎂鐵質(zhì)層狀巖系巖石成因[D]. 西安: 長(zhǎng)安大學(xué)

姜常義, 程松林, 葉書鋒, 夏明哲, 姜寒冰, 代玉財(cái). 2006. 新疆北山地區(qū)中坡山北鎂鐵質(zhì)巖體巖石地球化學(xué)與巖石成因[J]. 巖石學(xué)報(bào), 01: 115-126

姜常義, 郭娜欣, 夏明哲, 凌錦蘭, 郭芳放, 鄧小芹, 姜寒冰, 范亞洲. 2012. 塔里木板塊東北部坡一鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)層狀侵入體巖石成因[J]. 巖石學(xué)報(bào), 07: 2209-2223

姜常義, 夏明哲, 錢壯志, 余 旭, 盧榮輝, 郭芳放. 2009. 新疆喀拉通克鎂鐵質(zhì)巖體群的巖石成因研究[J]. 巖石學(xué)報(bào), 04: 0749-0764

盧靜文, 彭曉蕾. 2010. 金屬礦物顯微鏡鑒定于冊(cè)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社：109-110

蘇本勛, 秦克章, 唐冬梅, 鄧 剛, 肖慶華, 孫赫, 盧鴻飛, 代玉財(cái). 2012. 新疆北山地區(qū)坡十鎂鐵-超鎂鐵巖體的巖石學(xué)特征及其對(duì)成礦作用的指示[J]. 巖石學(xué)報(bào), 12: 3627-3639

王 猛, 夏昭德, 芮會(huì)超, 趙玉梅, 夏明哲, 荊德龍. 2016. 塔里木南緣達(dá)拉庫(kù)岸銅鎳礦礦物特征與成礦意義[J]. 地質(zhì)與勘探, 03: 429-437

夏明哲, 姜常義, 錢壯志, 夏昭德, 汪邦耀, 孫 濤. 2010. 新疆東天山黃山東巖體巖石地球化學(xué)特征與巖石成因[J]. 巖石學(xué)報(bào), 08: 2413-2430

夏明哲, 趙獻(xiàn)軍, 宋艷芳, 郭娜欣, 夏昭德, 姜常義. 2013. 塔里木板塊東北部坡十侵入體鉑族元素地球化學(xué)特征及成礦作用[J]. 地質(zhì)與勘探, 01: 1-8

校培喜. 2005. 筆架山幅(K46C004002)1: 25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查(修測(cè))報(bào)告[R]. 西安：西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所：1-291

Mineralogical Characteristics and Indicative Significance of the Poqi Intrusion in the Northeastern Margin of Tarim Plate

RUI Hui-chao1, XIA Ming-zhe1, 2, WANG Heng3, WANG Peng3, DUAN Shao-shuai1, JIN Shu-fang1, JIAO Jian-gang1, 2

(1.SchoolofEarthScienceandResources,Chang’anUniversity,Xi’an,Shaanxi70054; 2.KeyLaboratoryofWesternChina’sMineralResourcesandGeologicalEngineering,Xi’an,Shaanxi710054; 3.No.6GeologicalSurveyTeam,BureauofXinjiangGeologicalExploration,Hami,Xinjiang839000)

The Poqi mafic-ultramafic intrusion, located in the northeastern margin of the Tarim plate, was formed during the third stage of the Pobei magmatism. This intrusion mainly includes harzburgite, olivine pyroxenolite, pyroxenite, olivine gabbro, norite, gabbro and gabbro-diorite, and the peridotite phase and norite phase contain copper-nickel ore bodies. The ores mainly display disseminated, dense disseminated and massive structures. The dominant sulfide minerals are pyrrhotite, pentlandite, chalcopyrite, and pyrite, and their crystallization consequence follows by chromite- (the first generation pentlandite (Pn1) and chalcopyrite (Ccp1)) -pyrrhotite (NC)- (the second generation pentlandite (Pn2) and chalcopyrite(Ccp2), pyrrhotite(4C), the first generation pyrite (Py1))- the third generation pentlandite(Pn3)-(the third generation chalcopyrite(Ccp3), the second generation pyrite (Py2)). The mineral characteristics of pyrrhotite and pentlandite indicate that during the intrusion emplacement, the temperature dropped slowly in high temperature stage and quickly in low temperature stage, and the intrusion underwent hydrothermal process after emplacement. The metallogenic period can be divided into magmatic metallogenic stage and hydrothermal mineralization stage. Comprehensive analysis based on ore textures and structures, sulfide minerals characteristics and temperature environment during sulfide saturation shows that the process of sulfide segregation in the Poqi intrusion is conducive to form magmatic Ni-Cu deposits.

metal sulfide, mineralogy, metallogenisis, Poqi intrusion, Tarim Plate

2016-06-08；[修改日期]2016-09-23；[責(zé)任編輯]郝情情。

國(guó)家自然科學(xué)基金(41102045)、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)土資源大調(diào)查(12120113043100)聯(lián)合資助。

芮會(huì)超(1991年-)，男，碩士研究生，礦物學(xué)，巖石學(xué)，礦床學(xué)專業(yè)。E-mail:cornsapphire@outlook.com。

夏明哲(1979年-)，男，副教授，主要從事鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖石成因與硫化物礦床研究與教學(xué)。E-mail: zymzxia@chd.edu.cn。

P618

A

0495-5331(2016)06-1107-09