新疆北山地區(qū)羅東鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體地球化學(xué)特征及找礦潛力分析

呼冬強(qiáng)，張強(qiáng)，孟和

(1.新疆工程學(xué)院礦業(yè)工程與地質(zhì)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830023；2.新疆地質(zhì)災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830023；3.新疆地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)，新疆 喀什 844000)

新疆天山東部是中國(guó)重要的銅鎳硫化物礦床富集地，廣泛發(fā)育鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體，主要包括黃山-鏡兒泉鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶、白石泉-天宇鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶和陂北鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶(柴鳳梅等,2013)。北山地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)有關(guān)的旋窩嶺、坡一、坡十和紅石山等大中型銅鎳礦。羅東巖體位于北山地區(qū)西端，是坡北鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶中典型鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體。前人對(duì)坡北雜巖帶中鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體開(kāi)展了較多年代學(xué)及巖石與礦物地球化學(xué)工作(姜常義等,2006,2012; 頡煒等,2010; 李華芹等,2006,2009; 蘇本勛等,2010,2011)，研究表明坡北巖帶中鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖形成時(shí)代集中在274～289 Ma，且普遍存在早期分離結(jié)晶作用及一定的地殼混染作用，母巖漿具有高溫高鎂等特征。

羅東巖體的地質(zhì)特征、巖相學(xué)及地球化學(xué)特征與坡十、坡一等巖體具有較高的相似性(姜常義等,2012; 蘇本勛等,2011)。雖然前人對(duì)羅東巖體開(kāi)展了全巖主微量、Sr-Nd-Pb同位素研究(凌錦蘭等,2011)，但近些年長(zhǎng)期的鉆探驗(yàn)證并未取得突破，羅東地區(qū)的找礦潛力評(píng)價(jià)成為重點(diǎn)研究問(wèn)題。此外，隨著北山地區(qū)工作程度日益提高，相繼發(fā)現(xiàn)一些新的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體，其含礦性也急需進(jìn)一步研究。因此加強(qiáng)羅東巖體找礦潛力分析，構(gòu)建綜合找礦模型，對(duì)北山地區(qū)經(jīng)濟(jì)、快速地從眾多鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體中篩選出有利的賦礦巖體提供了經(jīng)驗(yàn)和方向。

筆者通過(guò)開(kāi)展羅東巖體地球化學(xué)研究，討論羅東巖體地球化學(xué)特征及含礦性，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)物、化探特征，綜合評(píng)價(jià)其找礦意義，對(duì)北山地區(qū)與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體相關(guān)礦產(chǎn)的找礦工作具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

北山地區(qū)位于新疆東部，北為中天山地塊，以紅柳河-伊格孜塔格斷裂為界，南為塔里木板塊，東為敦煌地塊(圖1a、圖1b)。研究區(qū)位于北山地塊最西段，出露的地層較少,主要為古元古界北山巖群和中元古界長(zhǎng)城系古硐井巖群。地處北山構(gòu)造帶，巖漿活動(dòng)十分頻繁，巖漿作用具有多期次、多類型的特點(diǎn)，發(fā)育早二疊世、中二疊世、三疊紀(jì)3個(gè)重要巖漿期中酸性侵入巖，基性-超基性侵入巖以及多類型(超基性、基性、中性和酸性脈巖)、多期次(前寒武紀(jì)—古生代)巖脈。

羅東巖體位于北山坡北白地洼-淤泥河斷裂北側(cè)，距離坡一銅鎳礦約18 km,位于白地洼-淤泥河超基性巖帶最西側(cè)。羅東巖體向南侵入長(zhǎng)城系古硐井巖群地層，北部被中二疊世二長(zhǎng)花崗巖侵入。巖體走向?yàn)楸睎|向，與北山白地洼-淤泥河斷裂走向一致。巖體地表出露面積約2.5 km2，平面形態(tài)為眼球狀(圖1c)。

2 巖相特征

根據(jù)羅東巖體野外實(shí)測(cè)剖面成果(圖2)和顯微鏡下薄片鑒定結(jié)果(圖3)，羅東巖體巖相分異較好，以輝長(zhǎng)巖相為主，主要出露在雜巖體北部。在雜巖體西南側(cè)出露橄欖巖、橄欖輝石巖、輝石橄欖巖。根據(jù)野外各巖相接觸關(guān)系，將羅東巖體劃分成3個(gè)侵入階段：第一階段為輝長(zhǎng)巖相；第二階段為橄欖巖相、輝石橄欖巖相；第三階段為橄輝巖相。其中在第二階段的橄欖巖、輝石橄欖巖中可見(jiàn)銅鎳礦化，為主要的含礦巖相。

1.斷層；2.推測(cè)斷層；3.鎂質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖；a.新疆北部地質(zhì)簡(jiǎn)圖；b.東天山—北山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體分布圖；①.大南湖-頭蘇泉島弧；②.小熱泉子-梧桐窩子弧內(nèi)盆地；③.康古爾-黃山韌性剪切帶；④.雅滿蘇弧后盆地；Ⅰ.阿齊庫(kù)都克-沙泉子斷裂；Ⅱ.紅柳河-伊格孜塔格斷裂，(據(jù)阮班曉,2017)；c.研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖圖1 羅東巖體大地構(gòu)造位置及區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Geotectonic position and regional geological map of Luodong magmatic rock

輝長(zhǎng)巖相(P1ν)：是組成羅東雜巖體的主體巖相，軸向北東，長(zhǎng)為2.2 km，最寬為1.3 km，巖性為中粗粒輝長(zhǎng)巖，局部穿插有輝綠巖脈、花崗巖脈。

巖石多呈深灰色-灰綠色,輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由斜長(zhǎng)石和普通輝石組成。斜長(zhǎng)石：呈半自形板狀，粒徑為0.3 mm×0.3 mm～2.5 mm×1.0 mm，聚片雙晶發(fā)育，普遍輕度高嶺土化，脫鈣鈉化，雜亂分布，含量為50%～65%；普通輝石：半自形柱狀、粒狀，粒徑為0.5～2.4 mm，淡黃綠色，具輝石式解理，大部分透閃石化含量為35%～50%。

橄欖輝石巖相(P1σψ): 呈析離體狀零星分布于輝長(zhǎng)巖相中?；?灰綠色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由輝石、橄欖石組成。輝石多呈粒狀，粒徑一般在0.2～1.2 mm，具輝石式解理，含量約65%。橄欖石裂紋發(fā)育，后期透閃石化。透閃石呈纖柱狀，粒徑為0.03～0.7 mm，無(wú)色，具閃石式解理，雜亂分布，含量約35%。

橄欖巖相(P1σ)：為超基性巖相的主要組成部分，呈巖墻、巖脈狀分布于巖體偏南部位，地表出露最大寬度為280 m，長(zhǎng)度大于1.2 km。橄欖巖中見(jiàn)后期輝長(zhǎng)巖脈穿插，為主要的含礦巖相。巖石呈深灰色，殘余粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物為橄欖石及微量磁鐵礦。橄欖石呈粒狀，粒徑一般在0.2～1.0 mm，裂紋發(fā)育，大部分蛇紋石化和伊丁石化，蛇紋石呈纖維狀、鱗片狀，片徑為0.03～0.7 mm，淡黃綠色，雜亂分布。

1.云母石英片巖；2.陽(yáng)起片巖；3.輝綠巖；4.輝長(zhǎng)巖；5.輝橄巖；6.橄欖巖；7.巖性界線；8.巖相界線；9.采樣位置及編號(hào)圖2 羅東巖體實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面圖Fig.2 Measured geological section of Luodong magmatic rock

輝石橄欖巖(P1ψσ)：主要分布于巖體中西部及南側(cè)邊部，東南部有一處平面呈“C”字型，其余呈透鏡狀、橢圓狀，有的已被后期的輝綠巖脈穿插破壞。最寬約110 m，長(zhǎng)約1.3 km。

巖石呈灰黑色，殘余粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由輝石、橄欖石組成，大部分蛇紋石化、透閃石化，蛇紋石呈纖維狀、鱗片狀，片徑為0.03～0.2 mm，淡黃綠色，雜亂分布；透閃石纖柱狀，粒徑為0.03～1.5 mm，無(wú)色，具閃石式解理。部分粒狀橄欖石殘留，粒徑一般在0.1～2.0 mm，無(wú)色，裂紋發(fā)育。輝石，具輝石式解理，粒徑為0.5～1.6 mm，含量約35%。

3 分析方法

筆者在野外實(shí)測(cè)剖面工作中采取了14件樣品，主量元素分析14件，其中7件進(jìn)行微量元素和稀土元素分析。采樣位置分布在羅東巖體不同巖相中(圖2)，其中橄欖巖7件，橄輝巖3件，輝長(zhǎng)巖4件。所有樣品采取均為新鮮巖石，重量都大于1 kg。

樣品的分析和測(cè)試在新疆地礦局實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究中心完成。主量元素分析采用XRF(X-射線熒光熔片法)法測(cè)定，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14506.28-1993執(zhí)行，其中CO2、FeO、H2O+采用濕化學(xué)分析法測(cè)定。微量元素采用ICP-MS(電感藕合等離子質(zhì)譜儀)測(cè)定，稀土元素采用ICP-AES(陽(yáng)離子交換分離-電感藕合等離子體原子發(fā)射光譜法)法測(cè)定。

4 分析結(jié)果

4.1 主量元素特征

羅東巖體的主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1?？傮w上羅東巖體低硅、低堿、低鈦，貧鈣富鎂，其中SiO2為39.1%～53.0%，為典型的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖。羅東巖體富集MgO和FeO，橄欖巖中MgO含量為12.8%～33.7%，TFeO為7.4%～17.8%，鎂鐵含量明顯高于輝長(zhǎng)巖和橄輝巖(MgO為7%～17.9%, TFeO 為4.8%～11.4%)。橄欖巖相對(duì)應(yīng)的Mg#為77.6～91.1，輝長(zhǎng)巖為79～92，屬含銅鎳中等鎂鐵質(zhì)巖石(MgO含量為8%～30%)(錢兵等,2017)。m/f值為1.7～6.8，平均值為3.7，除一件橄欖巖樣品(6.8)屬于鎂質(zhì)超基性巖外，整體上屬鐵質(zhì)超鎂鐵巖(m/f值為2～6.5)(吳利仁,1963)，對(duì)形成銅鎳礦有利。在AFM圖解中,樣品基本位于拉斑玄武巖區(qū)域，樣品具有明顯的鐵富集趨勢(shì),表明羅東巖體屬于拉斑玄武巖系列(圖4)。

表1 羅東巖體主量元素?cái)?shù)據(jù)(%)Tab.1 Major element data of samples from Luodong magmatic rock(%)

在Harker圖解中(圖5)，MgO與SiO2、CaO、TiO2、Na2O具有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與TFeO呈正相關(guān)，與P2O5關(guān)系不明顯。從橄欖巖，橄輝巖到輝長(zhǎng)巖，基性程度減小，這些主量元素的協(xié)變關(guān)系表明巖漿演化過(guò)程中發(fā)生了結(jié)晶分異作用。

a.透閃石化輝長(zhǎng)巖鏡下特征(+)；b.透閃石化輝長(zhǎng)巖鏡下特征(+)；c.透閃石化橄欖巖鏡下特征(+)；d.蛇紋石化橄欖巖鏡下特征(+)；e.透閃石化橄欖輝石巖鏡下特征(+)；f.含金屬硫化物輝石橄欖巖鏡下特征(+)；Pl.斜長(zhǎng)石；Tr.透閃石；Ol.橄欖石；Srp.蛇紋石；Cpx.單斜輝石；S.金屬硫化物圖3 羅東巖體各巖相礦物特征Fig.3 Mineral characteristics of lithofacies from Luodong magmatic rock

圖4 (a)羅東巖體TAS圖解和(b)AFM圖解Fig.4 (a)TAS diagram and (b) AFM diagram for Luodong magmatic rock

圖5 羅東巖體Harker圖解Fig.5 Harker diagrams for Luodong magmatic rock

4.2 微量元素特征

巖體的稀土和微量元素特征見(jiàn)表2。稀土元素總量較小，ΣREE含量為8.8×10-6～32.4×10-6，輝長(zhǎng)巖稀土含量(24.9×10-6～32.5×10-6)高于橄欖巖(8.9×10-6～11.1×10-6)。輝長(zhǎng)巖具有明顯的輕重稀土分異特征(LREE/HREE=1.9～3.7；LaN/YbN=1.3～3.4)，LREE與HREE具有不同程度的分餾，在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解中呈現(xiàn)右傾的配分型式，具有微弱的Eu正異常(δEu=1.14～1.16)和Ce負(fù)異常(δCe=0.86～0.89)。橄欖巖除一件樣品(02-3)稀土含量稍高外，其余4件樣品稀土含量低且變化不大，中輕重稀土分餾較弱(LREE/HREE=1.8～2.9；LaN/YbN=1.0～2.0)。Eu正異常較輝長(zhǎng)巖明顯(δEu=1.20～1.60)。在粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中表現(xiàn)為稍向右傾的平坦配分型式(圖6)。

表2 羅東巖體微量、稀土元素?cái)?shù)據(jù)(10-6)Tab.2 Trace elements and REEs elements (10-6) data of samples from Luodong magmatic rock

圖6 (a)羅東巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布模式和(b)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.6 (a)Primitive mantle normalized spider diagrams and (b)chondrite-normalized REE patterns for Luodong magmatic rock

5 討論

5.1 同化混染作用

除最直接的地質(zhì)證據(jù)，如捕擄體和殘留頂蓋，一些微量元素含量及比值的協(xié)變關(guān)系也可作為同化混染作用的指示?？偡峙湎禂?shù)相同或相近的元素比值在巖漿結(jié)晶過(guò)程中一般不會(huì)有太大的變化，根據(jù)對(duì)同化混染作用敏感的元素比值(如Ce/Pb、Th/Yb、Nb/Ta、Ta/Yb、K2O/P2O5、Ti/Yb、Zr/Yb等)的相關(guān)性,可以判斷同化混染作用是否發(fā)生及其強(qiáng)度(Macdonald,2001)(夏明哲等,2018)。La/Yb-Ce/Yb、Ta/Yb-Th/Yb、Zr/Nb-Th/Nb和Ce/Nb-Th/Nb圖解顯示出不同元素比值之間具有一定的正相關(guān)關(guān)系，Zr-Th和Th-Nb圖解顯示出正相關(guān)(圖7)，顯示了一定的同化混染作用。前人對(duì)東天山的圖拉爾根、黃山東、香山礦床研究表面，在地殼混染過(guò)程中，地殼中的S元素混入巖漿，有利于銅鎳硫化物的熔離作用，對(duì)巖漿Cu-Ni硫化物的成礦機(jī)制具有主導(dǎo)控制作用。

圖7 羅東巖體同化混染地球化學(xué)判別圖Fig.7 Geochemical discrimination diagram of contamination of Luodong magmatic rock

Nb和Th在流體中的活動(dòng)性較差(Plank,1996),為高度不相容元素,豐度變化不受部分熔融和巖漿分異作用的影響, 兩者之間表現(xiàn)出的正相關(guān)性(圖8f), 表明陸殼混染作用是存在的(Zhu et al.,2001)。一般認(rèn)為L(zhǎng)a/Sm的值大于4.5時(shí)，指示地殼物質(zhì)混染，La/Sm值小于2時(shí)則表明地殼物質(zhì)混染的可能性很低(董俊等,2017)，羅東巖體La/Sm值為1.43～3.73，均值為2.34。在2.0～4.5之間，原始地幔La/Nb值為0.96(Mcdonough et al.,1995)，平均大陸殼La/Nb值為2.5(Rudnick et al.,2003)，羅東巖體的La/Nb=0.71～1.90，La/Sm和La/Nb值均表明成巖過(guò)程中受到一定地殼混染作用。在Th/Yb-Nb/Yb圖解中，樣品位于E-MORB和上地殼之間的區(qū)域。Neal et al.(Neal,2002)提出可用(La/Nb)PM-(Th/Ta)PM圖解區(qū)分上地殼和下地殼對(duì)原始巖漿的混染作用，圖解(圖9)表明羅東巖體受到了一定上地殼物質(zhì)的混染。

5.2 分離結(jié)晶作用

巖心及鏡下光薄片觀察顯示，羅東基性-超基性巖體中多發(fā)育堆晶結(jié)構(gòu)，橄欖石和斜長(zhǎng)石常具有重力分異而形成的紋層狀構(gòu)造。橄欖巖中的堆晶相主要為橄欖石，在橄欖輝石巖中，堆晶礦物主要為斜長(zhǎng)石，輝長(zhǎng)巖類的堆晶相以斜長(zhǎng)石為主要組成。另外，羅東巖體常見(jiàn)的包含結(jié)構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，與北山其他鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體一致(湯慶艷等,2015; 謝燮等,2018)，代表了橄欖石、輝石和斜長(zhǎng)石發(fā)生了分離結(jié)晶作用。哈克圖解中(圖5)，SiO2與MgO的負(fù)相關(guān)由橄欖石的堆晶作用和分離結(jié)晶導(dǎo)致，斜長(zhǎng)石的分異結(jié)晶作用致使CaO、Na2O 與 MgO呈負(fù)相關(guān)。部分樣品Mg#值較高(77.6～91.9)，顯示輝石和橄欖石的結(jié)晶分離和堆晶作用(姜常義等,2012; 王冠等,2014)，主要由巖漿早期結(jié)晶的礦物相聚集而成。在(Mg+Fe)/Ti-Si/Ti圖解(圖8)中，橄欖石和部分橄輝巖樣品沿著橄欖石與斜方輝石控制線分布，部分橄輝巖樣品位于斜方輝石與單斜輝石控制線之間，而輝長(zhǎng)巖樣品位于單斜輝石與斜長(zhǎng)石控制線之間，表明分離結(jié)晶過(guò)程受橄欖石、輝石和斜長(zhǎng)石控制。

圖8 羅東巖體(Mg+Fe)/Ti-Si/Ti圖(底圖據(jù)Stanley et al.,1989)Fig.8 (Mg+Fe)/Ti-Si/Ti diagram of Luodong magmatic rock

由于Sr、Eu元素在斜長(zhǎng)石中的分配系數(shù)大，所以若發(fā)生斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶，則熔體會(huì)出現(xiàn)Sr、Eu虧損，而由早期結(jié)晶礦物(斜長(zhǎng)石)發(fā)生堆晶作用則會(huì)出現(xiàn)Sr、Eu的正異常(陳立輝等,2006)。全巖稀土配分模式(圖6)表現(xiàn)出明顯的Sr和Eu正異常，可能是由斜長(zhǎng)石發(fā)生分離結(jié)晶和堆晶作用引起的，這與其巖相學(xué)特征中堆積結(jié)構(gòu)相吻合。樣品巖相學(xué)特征以及巖石地球化學(xué)化學(xué)均表明巖體形成過(guò)程中經(jīng)歷了明顯的橄欖石、輝石和斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。

5.3 源區(qū)性質(zhì)

不相容元素分配系數(shù)的比值，在地幔部分熔融過(guò)程中變化小，對(duì)源區(qū)具有一定指示意義(焦建剛等,2017)。一般認(rèn)為，高的(La/Yb)N值說(shuō)明部分熔融程度較低，石榴子石作為源區(qū)主要的殘留相，反之，低的(La/Yb)N值暗示了部分熔融程度相對(duì)較高，尖晶石作為源區(qū)主要的殘留相，(Zhang et al.,2008; 夏明哲等,2008)。在(Tb/Yb)N-(La/Sm)N圖解中(圖10)，羅東巖體樣品均落在尖晶石穩(wěn)定區(qū)域，暗示巖漿源區(qū)部分熔融程度相對(duì)較高。

a底圖據(jù)(NEAL,2002)，(La/Nb)PM與(Th/Ta)PM 為原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化后的元素含量比值；b底圖據(jù)(Pearce,2008)圖9 同化混染判別圖解Fig.9 The discrimination diagrams of contamination

圖10 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化(Tb/Yb)N-(La/Sm)N圖解(底圖據(jù)趙旭等,2018)Fig.10 The chondrite-normalized (Tb/Yb)N-(La/Sm)N diagram

Frey et al. (1978)認(rèn)為，與地幔橄欖巖平衡的原生巖漿的Mg#=0.68～0.73，如果以Mg#=0.68～0.73代表原生巖漿或近于原生巖漿的Mg#值范圍，羅東巖體的Mg#=0.78～0.92，均大于0.73，表明巖漿早期存在結(jié)晶礦物的堆積。

鉻尖晶石和共生的橄欖石的礦物化學(xué)特征可以為其結(jié)晶時(shí)的溫度提供限制，凌錦蘭等(2011)據(jù)此溫度計(jì)算出羅東巖體母巖漿液相線溫度為1 412 ℃，與坡一巖體母巖漿液相線溫度(1 322 ℃，柴鳳梅等,2011)基本一致，表明羅東巖體與北山地區(qū)其他鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖一樣，均屬于高溫巖漿。利用橄欖石-熔體平衡原理可以估算進(jìn)入巖漿房中原生巖漿的MgO含量。Mg-Fe在橄欖石-熔體之間的分配系數(shù)為一相對(duì)穩(wěn)定的值，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)晶的橄欖石MgO含量比其最初結(jié)晶時(shí)的低,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(段星星等,2016)。凌錦蘭等( 2011)根據(jù)羅東巖體橄欖石的最高Fo值(91)及FeO含量，估算出與之平衡的熔體MgO=14.7%，認(rèn)為近似代表母巖漿的MgO含量，所得結(jié)果與北山地區(qū)其他巖體母巖漿成分相似(表3)，用橄欖石成分計(jì)算得到的母巖漿MgO含量通常低于真實(shí)的母巖漿MgO含量，可認(rèn)為羅東巖體母巖漿為高鎂苦橄質(zhì)巖漿。因此，羅東巖體的母巖漿可能來(lái)源于軟流圈地幔在尖晶石穩(wěn)定域內(nèi)較高程度部分熔融而形成的高溫高鎂苦橄質(zhì)巖漿或者是與地幔柱有關(guān)的高鎂高溫苦橄質(zhì)巖漿。

表3 新疆北山地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體母巖漿特征Tab.3 The characteristics of primary magma of mafic-ultramafic intrusion in Beishan region, Xinjiang

5.4 成礦條件分析

5.4.1 巖石地球化學(xué)特征

在地幔部分熔融過(guò)程中，MgO趨于固相集中，表現(xiàn)為相容組分，F(xiàn)eO趨于液相富集，表現(xiàn)為不相容組分，趨于液相富集。故巖漿中的鎂鐵比值可以用來(lái)判斷地幔部分熔融程度和巖體成礦專屬性的標(biāo)志(李鴻儒,1994)。吳利仁(1963)通過(guò)研究全國(guó)166個(gè)基性及超基性巖巖石化學(xué)特征總結(jié)出：m/f<0.5者，與釩鈦磁鐵礦有關(guān)；m/f=0.5～2者，無(wú)礦；m/f=2～6.5者與銅鎳硫化物礦床有關(guān)；m/f>6.5者與鉻鐵礦有關(guān)。

羅東巖體各巖相m/f值為1.73～6.83，平均值為3.70，僅一件樣品小于2，為1.73；一件樣品大于6，為6.83；絕大多數(shù)樣品m/f值為2～6.5。MgO含量為7.01%～36.27%，平均值為23.38%，屬于含銅鎳中等鎂鐵質(zhì)巖石(MgO含量為8%～30%，(А. П Лихаиев,1983))，MgO含量和m/f 值均表明羅東巖體與銅鎳硫化物礦床有關(guān)。

前人(馮京等,2014)通過(guò)研究新疆東天山—北山一帶主要含Cu-Ni礦基性-超基性雜巖體主量元素特征，得出含礦巖體m/f值平均值為3.97，并將m/f<2.5與m/s<0.8的巖體劃分為不含礦巖體。羅東巖體m/f平均值為3.70，與新疆東天山-北山含礦巖體m/f平均值相近。筆者將羅東巖體的TiO2與MgO和m/f與m/s值進(jìn)行投圖顯示(圖11)，絕大部分樣品位于含礦區(qū)。

圖11 (a)羅東巖體MgO-TiO2及(b)m/f-m/s關(guān)系圖(底圖據(jù)馮京等,2014)Fig.11 (a)The MgO-TiO2 and (b)m/f-m/s diagrams of Luodong magmatic rock

分離結(jié)晶作用和地殼混染作用是造成硫化物飽和的主要方式，也是幔源巖漿演化的重要過(guò)程(LI et al.,2013; LIU et al.,2015；2017)。前述研究表明，羅東巖體具有明顯的橄欖巖相、輝橄巖相和輝長(zhǎng)相的分帶特征，發(fā)生了橄欖石等礦物的堆晶作用，主量元素MgO 與SiO2、FeOT、TiO2、CaO、Na2O之間的相關(guān)性及較高M(jìn)g#值(77.6～91.9)，均表明巖漿發(fā)生了明顯的結(jié)晶分異作用。微量元素含量及比值的協(xié)變關(guān)系和野外地殼混染證據(jù)表明巖漿發(fā)生了一定程度的地殼混染作用。

5.4.2 土壤地球化學(xué)與地球物理特征

1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)異常與巖體套合較好(圖12)，其中Cu、Ni、Cr、Co元素的極大值分別為179.03×10-6、1 125.46×10-6、1 167.72×10-6和96.4×10-6。

1∶1萬(wàn)重力測(cè)量顯示對(duì)應(yīng)巖體處出現(xiàn)重力高異常，Δg幅值達(dá)1×10-5～1.5×10-5m/s2。通過(guò)二階導(dǎo)數(shù)處理，獲得7個(gè)局部高導(dǎo)異常，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)情況，7處高導(dǎo)異常均分布在巖體的周邊，與出露的超基性巖存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。經(jīng)對(duì)巖體西部局部高異常進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，共圈出5個(gè)銅鎳(化)體，說(shuō)明高導(dǎo)異常與超基性巖體中的局部銅鎳礦層有對(duì)應(yīng)關(guān)系。礦體主要賦存于輝石橄欖巖、橄欖輝長(zhǎng)巖和橄欖巖相中，呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，礦石鎳品位為0.20%～0.46%，平均為0.25%。礦體具有厚度大，深部延伸長(zhǎng)等特點(diǎn)，結(jié)合物探資料，礦體有繼續(xù)向深部延伸的趨勢(shì)，證明羅東巖體具有很好尋找銅鎳礦前景。

1.長(zhǎng)城系古硐井組；2.中二疊世二長(zhǎng)花崗巖；3.早二疊世基性巖；4.早二疊世超基性巖；5.中性巖脈；6.花崗巖脈；7.白地洼斷裂圖12 羅東巖體土壤地球化學(xué)異常特征圖Fig.12 Soil geochemical anomaly characteristics of Luodong magmatic rock

5條1∶1萬(wàn)重力、高精度磁法及瞬變電磁法綜合剖面結(jié)果顯示巖體對(duì)應(yīng)高重力異常，Δg曲線寬緩,向北異常未封閉，巖體呈北傾，ΔT曲線呈不規(guī)則變化，高的磁異常對(duì)應(yīng)超基性巖，瞬變電磁法(TEM)結(jié)果顯示出巖體與南部長(zhǎng)城系古硐井巖群視電阻率較明顯的差異，巖體整體表現(xiàn)出低阻異常， DBz/Dt異常呈橢圓狀和串珠狀向北深部延伸。綜上所述，5條綜合剖面表明巖體具向北傾且向深部延伸較大的特征。

5.4.3 綜合找礦模型

在深入剖析羅東巖體土壤地球化學(xué)測(cè)量、重力、高精度測(cè)法信息的基礎(chǔ)上，通過(guò)總結(jié)銅鎳礦體的物、化探異常特征，建立了羅東銅鎳礦區(qū)綜合找礦模型(圖5—圖13，表4)。找礦模型的建立，有利于北山坡北地區(qū)快速經(jīng)濟(jì)地從鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體中篩選出賦礦巖體，為該地區(qū)尋找銅鎳硫化物礦床提供了經(jīng)驗(yàn)和方向。

表4 羅東地區(qū)銅鎳礦找礦標(biāo)志Tab.4 The prospecting indicators of copper and nickel ores in Luodong region

1.地層界線；2.鎳礦體；3.鉆孔位置圖13 羅東地區(qū)銅鎳礦綜合找礦模型Fig.13 Comprehensive prospecting model of copper and nickel deposits in Luodong region

6 結(jié)論

(1)羅東巖體巖石化學(xué)組成屬于拉斑玄武巖系列，巖石的MgO與SiO2、CaO、TiO2、Na2O、TFeO等主要氧化物具有一定相關(guān)性，MgO含量為7%～33.7%，屬于含銅鎳中等鎂鐵質(zhì)巖石，m/f值為1.7～6.8，巖石整體上屬鐵質(zhì)超鎂鐵巖。

(2)全巖主微量元素特征表明，羅東巖體經(jīng)歷了早期橄欖石、輝石和斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用，以及巖漿演化過(guò)程中上地殼混染作用，具有良好的銅鎳礦形成條件。

(3)羅東地區(qū)地質(zhì)特征、巖石及土壤地球化學(xué)特征和地球物理特征均顯示出巖體深部及邊部具有較大的找礦潛力。充分利用地、物、化綜合信息指導(dǎo)找礦工作，為北山地區(qū)經(jīng)濟(jì)、快速地從眾多鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體中篩選出有利的賦礦巖體提供了經(jīng)驗(yàn)和方向。

致謝：野外工作得到了新疆地礦局第一區(qū)調(diào)隊(duì)王敦科工程師，李永峰、林樂(lè)等同志的支持和幫助，成文過(guò)程中得到了魏俊浩教授、石文杰老師和阮班曉師兄的建議和指導(dǎo)，在此一并表示感謝！