吉林通化赤柏松銅鎳硫化物礦床Re-Os同位素研究及其地質(zhì)意義*

于永斌 謝明材 李紫源 韓春明

（1.吉林省通化市第四地質(zhì)調(diào)查所 吉林通化 134001；2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 北京 100029）

赤柏松是吉林通化地區(qū)最大的巖漿銅鎳硫化物礦床，該礦床自發(fā)現(xiàn)以來受到國內(nèi)外地質(zhì)界和礦業(yè)界的廣泛關(guān)注，并取得了有關(guān)礦床地質(zhì)特征、礦床地球化學(xué)、成巖成礦時(shí)代和礦床成礦預(yù)測等方面的研究成果（孫寶善，1983；傅德彬，1991，1994；趙全國，2004；裴福萍等，2005；鐘長林等，2005；李立興等，2009）。

隨著負(fù)熱離子質(zhì)譜技術(shù)（NTIMS）的廣泛應(yīng)用（V?lkening et al.，1991）和187Re衰變常數(shù)的精確測定（λ=1.666×10-11/year，Smoliar et al.，1996），導(dǎo)致Re-Os同位素體系在巖石學(xué)和礦床學(xué)研究方面取得了很大進(jìn)展。Re-Os同位素體系近年來在成礦研究方面的主要進(jìn)展集中體現(xiàn)在與巖漿硫化物有關(guān)的大型Cu-Ni-PGE礦床成礦時(shí)代厘定和成礦物質(zhì)來源同位素示蹤（Lambert et al.，1989，1994，1999，2000；Walker et al.，1991，1994；Dickin et al.1992；Marcantonio et al.，1993；毛景文等，2002）。為了進(jìn)一步厘定赤柏松礦床的成礦時(shí)代和成礦物質(zhì)來源，筆者挑選了赤柏松銅鎳硫化物礦石中的硫化物進(jìn)行Re-Os同位素測定，追索其成礦物質(zhì)來源和成礦動力學(xué)背景。

1 礦床地質(zhì)特征和采樣位置

通化赤柏松一帶含銅鎳礦基性—超基性巖體多沿赤柏松穹隆構(gòu)造中張裂隙產(chǎn)出。分布于赤柏松穹隆和小蜂蜜溝—臭李子溝背斜核部及其附近。從赤柏松—金斗所出露的基性巖體的展布方向由近南北向逐漸變?yōu)楸睎|向，呈指狀展開的放射狀。多呈脈狀產(chǎn)出，巖體最長達(dá)4 800 m，寬幾十米到百余米，最短幾十米，巖體明顯受赤柏松穹隆構(gòu)造核部斷裂控制，穿切圍巖，其內(nèi)部多有圍巖捕虜體。

赤柏松基性—超基性巖體多為復(fù)式巖體，視其侵入期次的不同，可分為輝綠輝長巖巖體、橄欖蘇長輝長巖巖體、輝綠輝長巖—橄欖蘇長輝長巖巖體、輝綠輝長巖—橄欖蘇長輝長巖—含長二輝橄欖巖巖體以及輝綠輝長巖—橄欖蘇長輝長巖—含長二輝橄欖巖—細(xì)粒蘇長輝長巖—輝綠玢巖巖體。以赤柏松Ⅰ號巖體為代表，是一典型的巖漿多次侵入形成的復(fù)式巖體，各巖相均為侵入接觸關(guān)系。該巖體賦存大型銅鎳硫化物礦床。

赤柏松Ⅰ號基性巖體侵位于鞍山群四道砬子河組混合質(zhì)黑云角閃斜長片麻巖（局部為均質(zhì)混合巖及斜長片麻巖）中，與圍巖呈不整合接觸。圍巖產(chǎn)狀傾向200°～230°，傾角40°～70°。

巖體呈脈狀產(chǎn)出，長約4 800 m，寬度40～140 m，面積約0.4 km2?？傮w走向5°～10°，沿傾向Ⅳ線以北呈上寬下窄的漏斗狀，Ⅳ線以南呈板狀。傾向及傾角有變化，北段（Ⅷ線以北）傾向南東東，傾角由北向南漸陡（55°～86°），中段及南段傾向轉(zhuǎn)為北西西，傾角63°～85°。巖體北端翹起，向南東東向側(cè)伏，側(cè)伏角為45°左右。

赤柏松Ⅰ號含礦基性巖體的巖相變化，是區(qū)域內(nèi)所見巖體中最為完善者。隨巖體側(cè)伏，無論水平方向或垂直方向，巖相變化十分清楚。按其巖石組合類型、巖石化學(xué)及含礦性等特點(diǎn)，可分5個巖相帶：輝綠輝長巖相、橄欖蘇長輝長巖相、含長二輝橄欖巖相、細(xì)粒蘇長輝長巖相和輝綠玢巖相。以上各巖相之間均為侵入接觸關(guān)系（圖1）。

圖1 吉林通化赤柏松銅鎳硫化物礦床No.1礦體地質(zhì)和采樣位置圖（據(jù)趙全國，2004修改）Fig.1 Geological and showing sampling locations map No.1 ore body of the Chibaisong Cu-Ni deposit（modified after Zhao，2004）

輝綠輝長巖相：在地表主要出露于Ⅰ號巖體的中部與南部，按體積占整個Ⅰ號巖體的近70%，是Ⅰ號復(fù)式巖體侵入最早的主體巖相，也是赤柏松基性巖脈群中十分發(fā)育的，走向近南北（北北東向）基性輝長巖脈群的唯一巖相。以其結(jié)晶粒度粗、遭受變質(zhì)作用、輝綠輝長結(jié)構(gòu)顯著為特征。地表出露面積占巖體總面積的90%以上。長度約4 600 m，寬度40～140 m。為不含礦體。

橄欖蘇長輝長巖相：地表出露面積占巖體總面積的5%。長度378 m，寬度24～62 m。橄欖蘇長輝長巖相一般不含工業(yè)礦體，僅于鄰接含長二輝橄欖巖相（礦體）部位，局部有礦體賦存。橄欖蘇長輝長巖相的厚度在走向和垂相上隨遠(yuǎn)離含二輝橄欖巖相而增大。

含長二輝橄欖巖相：為含礦主要巖相，約占Ⅰ號巖體體積的8%～10%。中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)。侵位于輝綠輝長巖中，呈透鏡狀或板狀，隱伏于巖體的中-下部，出露于巖體的北端，向南東東向側(cè)伏。上部界面亦呈弧形上凸，下部呈參差不齊的根須狀尖滅于圍巖中。在與輝綠輝長巖及變質(zhì)巖的接觸帶上，分別發(fā)育有冷凝邊與接觸混染現(xiàn)象。地表出露面積占巖體總面積的4%。長度213 m，寬度32～68 m。向深部寬度逐漸增大，且局部出現(xiàn)輝石橄欖巖和橄欖蘇長輝長巖。含長二輝橄欖巖相產(chǎn)于巖體北部內(nèi)側(cè)（地表）和底部內(nèi)側(cè)（深部），其外緣為橄欖蘇長輝長巖相環(huán)繞。

細(xì)粒蘇長輝長巖相：呈脈狀侵位于含長二輝橄欖巖相中，被后期輝綠玢巖穿切，在空間上位于含長二輝橄欖巖相與輝綠玢巖相之間。于地表僅見于巖體北端。其產(chǎn)狀與巖體整體產(chǎn)狀一致，長1 000 m，厚幾米到十幾米，最厚可達(dá)幾十米，占Ⅰ號巖體體積的近1%。金屬硫化物豐富，以致整個巖相即為礦體。金屬硫化物附近幾乎總有黑云母存在，作為礦化的標(biāo)志。

輝綠玢巖相：呈脈狀侵位于細(xì)粒蘇長輝長巖相底部或邊部，局部侵入到含長二輝橄欖巖相中。以致密塊狀構(gòu)造、斑狀構(gòu)造為特征。長1 000 m，厚15～45 m，產(chǎn)于Ⅰ號巖體底部，出露在其北端，體積占巖體的近2%。

礦體主要分布在巖體邊緣及部分圍巖內(nèi)，其分布、產(chǎn)狀與形態(tài)明顯受巖相及構(gòu)造裂隙控制，總體產(chǎn)狀與巖體一致。礦石礦物主要是磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、針鎳礦、紫硫鎳鐵礦、輝鎳礦、方黃銅礦、黃鐵礦等。此外尚有自然金及鉑族元素礦物。礦石結(jié)構(gòu)主要有共結(jié)結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、似顯微文象結(jié)構(gòu)及固溶體分解結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造有浸染狀、斑點(diǎn)狀、角礫狀、塊狀與條紋狀等。圍巖蝕變與礦化有關(guān)，主要有綠泥石化、絹云母化、碳酸化、蛇紋巖化。蝕變帶的特征礦物為綠泥石、蛇紋石、絹云母和碳酸鹽。

本次研究所取的樣品為Ⅰ號礦體礦石，采集了6件礦石硫化物樣品進(jìn)行Re-Os同位素年齡測定，其具體采樣位置見（圖1），為了保證采集的樣品的代表性，所取的樣品具有不同的礦石類型，其中有浸染狀礦石和塊狀礦石。

2 樣品及測試方法

本次樣品Re-Os同位素組成是在國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)中心采用同位素稀釋ICP-MS質(zhì)譜法測定；實(shí)驗(yàn)中采用Carius管封閉溶樣分解樣品（Shirey and Walker，1998；杜安道等，2001），化學(xué)處理過程簡述如下。

2.1 樣品分解

將準(zhǔn)確稱取的待分析樣品，通過長細(xì)頸漏斗加入到Carius管（一種高硼厚壁大玻璃安瓿瓶）底部，然后置于溫度為-80℃～-50℃的盛有液氮與乙醇混合溶液的保溫杯中。經(jīng)過一段時(shí)間的冷卻后，把準(zhǔn)確稱取的185Re和190Os混合稀釋劑加入到Carius管底部，再加入2 mLc（HCl）=10 mol/L的HCl，6 mLc（HNO3）=16 mol/L的HNO3。當(dāng)管底溶液冰凍凝固后，用丙烷氧氣火焰加熱將Carius管封閉。待封閉的Carius管回溫至室溫后，放入不銹鋼套管內(nèi)，并置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，逐漸升溫到230℃，保溫10 h。最后，在Carius管底部冷凍的情況下打開，并用40 mL水將管中溶液轉(zhuǎn)入蒸餾瓶中。

2.2 蒸餾分離Os

為滿足儀器測量所要求的酸度及消除OsO4水吸收液中的少量錸的干擾，鋨的蒸餾分兩次進(jìn)行。首先，于105℃～110℃蒸餾50 min，用10 mL水吸收蒸出的OsO4，將蒸餾殘液轉(zhuǎn)入50 mL小燒杯中待分離錸用。然后，將吸收液轉(zhuǎn)入已洗凈的原蒸餾瓶中，再加入40 mL水進(jìn)行第二次蒸餾，蒸餾約1 h左右。蒸出的OsO4用10 mL水吸收后用于ICP-MS測定鋨同位素比值。

2.3 萃取分離Re

將第一次蒸餾殘液置于電熱板上，加熱至近干后，再加入少量水，加熱至近干。然后加入10 mLc（NaOH）=5 mol/L的NaOH，使其轉(zhuǎn)為堿性介質(zhì)。稍微加熱后取上清液轉(zhuǎn)入120 mL的Teflon分液漏斗中，加入10 mL丙酮，萃取5 min。靜止分相后棄去水相。再加2 mL的（NaOH）=5 mol/L的NaOH溶液到分液漏斗中，振蕩2 min，洗去丙酮相中的雜質(zhì)，棄去水相。將丙酮轉(zhuǎn)到已加有2 mL水的小玻璃燒杯中。在電熱板上50℃加熱以蒸發(fā)丙酮，并加熱溶液至近干后加數(shù)滴濃硝酸，以除去殘存的鋨。最后，用數(shù)毫升稀HNO3溶解鹽類并轉(zhuǎn)移至10 mL比色管中，調(diào)整溶液硝酸濃度為2%，用ICP-MS測定錸同位素比值。

2.4 質(zhì)譜測定

采用美國TJA公司生產(chǎn)的TJA PQ Excell ICP MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）測定錸同位素比值。采用美國Finigan公司HR ICP-MS測定鋨同位素比值。對于Re：選擇質(zhì)量數(shù)為185、187，用190監(jiān)測Os。對于Os：選擇質(zhì)量數(shù)為186、187、188、189、190、192，用185監(jiān)測Re。

本實(shí)驗(yàn)全流程空白Re約為10 pg，普Os約為1 pg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所測樣品中的錸、鋨含量，不會影響實(shí)驗(yàn)中錸、鋨含量的準(zhǔn)確測定。

3 測試結(jié)果

赤柏松銅鎳硫化礦Re、Os豐度及鋨同位素組成如表1所示。塊狀硫化物Os豐度從0.47×10-9～13.97×10-9和Re含 量 介于19.27×10-9～490.2×10-9之 間。利用Isoplot軟 件 將6件分析數(shù)據(jù)回歸成一條直線，187Re/188Os初始比值0.80±0.16，平均權(quán)重方差為MSWD=0.17，獲得等時(shí)線年齡為1 885±94 Ma（圖2）。該等時(shí)線年齡可以反映赤柏松銅鎳礦床的成礦年齡。

圖2 吉林通化赤柏松銅鎳硫化物礦石Re-Os同位素等時(shí)線圖解Fig.2 Re-Os isochron of the Cu-Ni sulfide ores of the Chibaisong deposit，Tonghua

根據(jù)Peck et al.（1992）等時(shí)線方程公式：

表l吉林通化赤柏松銅鎳硫化物Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)Table 1 Re-Os isotope data for the Cu-Ni sulfide ores from the Chibaisong deposit，Tonghua，Jilin

其中，187Os/188Os為現(xiàn)今所測定到的比值；（187Os/188Os）i為體系中相對于Re及Os封閉時(shí)的初始比值；λ為衰變系數(shù)；λ=1.666×10-11/year（Smoliar et al.，1996），t為體系相對于Re及Os封閉以后所經(jīng)歷的地質(zhì)年齡。根據(jù)公式（1）計(jì)算，赤柏松礦床（187Os/188Os）i介于0.72～4.32之間，表明成礦物質(zhì)來源于上地幔，后期有大量地殼物質(zhì)加入。

與Sm-Nd同位素體系研究的εNd（t）值一樣，Re-Os同位素體系是用γOs來反映t時(shí)相對于統(tǒng)一地幔庫（UMR）的Os同位素成分差異；γOs是指示地殼物質(zhì)加入成礦體系的一個重要參數(shù)，它能夠反映殼—?；烊境潭龋?/p>

根據(jù)Walker et al.（1989）提出的公式：

計(jì)算得出赤柏松礦床的γOs介于24～623之間，平均為483，也表明該礦床形成過程中有大量殼源物質(zhì)成分的加入。

4 討 論

4.1 成礦物質(zhì)來源

負(fù)熱離子質(zhì)譜的應(yīng)用和187Re衰變常數(shù)（λ）的精確測定（λ=1.666×10-11/year，Smoliar et al.，1996），導(dǎo)致Re-Os同位素體系在礦床學(xué)研究方面的廣泛應(yīng)用，集中體現(xiàn)在與巖漿銅鎳硫化物礦床成礦時(shí)代的厘定和成礦物質(zhì)來源的示蹤（毛景文等，2002），如Norseman-Wiluna地區(qū)（西澳）、Norilsk Camp（俄羅斯西伯利亞）、Stillwater雜巖體（美國Montana地區(qū)）、pechenga雜巖體（俄羅斯克拉半島）、Bushveld雜巖體（南非）、Sudbury（加拿大安大略）、金川、廣西寶壇、陜西省略陽煎茶嶺、喀拉通克、黃山東等大型—超大型巖漿銅鎳硫化物礦床都進(jìn)行了大量的Re-Os同位素體系的研究（Walker et al.，1991；Marcantonio et al.，1993；Lambert et al.，1994，1999，2000；Shirey and Walker，1998；毛景文等，2001，2002；王瑞廷等，2003）。

Re-Os同位素體系是銅鎳硫化物礦床形成的強(qiáng)有力的示蹤劑和成礦過程地殼物質(zhì)混入程度的高度靈敏的指示劑（Foster et al.，1996）。在鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖漿上涌過程中及其在地殼巖漿房中與地殼物質(zhì)，尤其是與含硫化物地殼發(fā)生反應(yīng)，使其組分發(fā)生變化。由于地殼相對富Re，混入越多地殼物質(zhì)產(chǎn)生放射性187Os含量越高，相應(yīng)187Os/188Os初始值發(fā)生變化。鋨被認(rèn)為是一種像Ni和Cr一樣相容性元素（Morgan et al.，1986；

Walker et al.，1989；Martin et al.，1994；Hart and Rvaizaz，1996；Hauri et al.，1996），Re是一種不相容元素（Walker et al.，1989），而且與S豐度相關(guān)性好。在殼幔分異和地球化學(xué)循環(huán)過程中，Os趨于在地幔富集，Re相對親地殼。據(jù)此可以使用Re/Os和普通Os判斷成巖成礦物質(zhì)的來源。Foster et al.（1996）在Re/Os和普通Os圖中初步確定地慢熔體的位置，Sproule et al.（1999）進(jìn)一步把世界上主要的銅鎳硫化物礦床中礦石和富硫地殼的數(shù)值范圍也標(biāo)在圖中。Walker et al.（1994）研究俄羅斯Noirl'sk巖漿型Cu-Ni硫化物礦床及有關(guān)基性和超基性巖時(shí)作了大量Re-Os同位素測量，初步證明Noirl'sk銅鎳礦基本上未受地殼同化混染；而Viosey's Bay，Duluth，Sudbury和Sally Malay巖漿形成過程中同化混染了不同量的地殼物質(zhì)（Lambert et al.，1999；Sproule et al.，1999）。這些Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)不僅給出了高度精確的等時(shí)線年齡245.7±0.6 Ma，而且這個年齡的準(zhǔn)確性被西伯利亞玄武巖流中測得的有關(guān)鋯石和斜鋯石U-Pb年齡所證實(shí)。

毛景文等（2001）通過對廣西寶壇地區(qū)銅鎳硫化物礦石的進(jìn)行了Re-Os同位素測年，獲得該礦床等時(shí)線年齡數(shù)據(jù)為982±21 Ma，貫入型塊狀礦石具有低γOs（-15.6～-8.2）和低Re/Os比值（0.32～0.43）特點(diǎn)，底部熔離型礦石的γOs介于-27.9～-7.3之間，Re/Os比值為5.36～11.24，表明這套銅鎳硫化物礦石和有關(guān)的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖漿源于Re虧損地幔，并且在侵位過程中受到上地殼物質(zhì)的混染作用。王瑞廷等（2003）對陜西省略陽煎茶嶺銅鎳礦床硫化物礦石的Re-Os同位素測年，獲得等時(shí)線年齡數(shù)據(jù)為575±27 Ma，187Os/188Os初始比值為0.131±0.01，γOs變化范圍很大介于-15.37～+280.65，表明該礦床成礦物質(zhì)主要來自于Re虧損地幔，后期有殼源物質(zhì)加人成礦系統(tǒng)。毛景文等（2002）通過對黃山東銅鎳硫化物礦石的Re-Os同位素測年，獲得等時(shí)線年齡數(shù)據(jù)為282±20 Ma，187Os/188Os初始比值為0.25±0.04，γOs值平均為99，顯示出在成礦過程及巖漿侵位期間有大量地殼物質(zhì)加入成巖成礦系統(tǒng)。上述結(jié)果表明來自地幔的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖漿及銅鎳硫化物礦質(zhì)，在上涌和定位過程中由于地殼物質(zhì)的同化混染而導(dǎo)致γOs增加（表2）。由上述Re-Os同位素研究結(jié)果表明，世界上與鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵巖有關(guān)的銅鎳硫化物礦床的成礦物質(zhì)既可完全來自于地幔，也可完全來自于地殼，但多數(shù)情況下，則是殼一?；旌蟻碓吹漠a(chǎn)物（Shirey and Walker，1998；表2）。

本次工作獲得赤柏松礦床硫化物礦石187Os/188Os初始比值0.80±0.16，γOs值變化范圍很大，介于24～623之間，平均為483；187Os/188O初始比值明顯高于與原始地幔有關(guān)的Kambalda銅鎳硫化物礦床187Os/188O初始比值（0.108 89±0.000 4），但遠(yuǎn)小于加拿大Sudbury的Tarthcona銅鎳硫化物礦床的187Os/188O初始比值8.73±0.37（表2），與東天山香山銅鎳礦床的187Os/188O初始比值0.682±0.032接近；表明赤柏松銅鎳硫化物礦床在成礦過程及巖漿侵位期間有大量地殼物質(zhì)加入成巖成礦系統(tǒng)中。

表2 世界上與鎂鐵一超鎂鐵質(zhì)巖有關(guān)的Cu-Ni-PGE大型銅鑲硫化物礦床的Re-Os，同位素體系特征Table 2 Re-Os dating of ore from some Cu-Ni-PGE deposits in the world

傅德彬（1994）報(bào)道赤柏松礦體硫化物δ34S值為-1.1‰～+0.7‰，平均值為-0.03‰，斜長石δ18O值為+6.1‰～+7.7‰，平均值為+7.15‰，侵入體的87Sr/86Sr比值為0.703～0.708。這說明赤柏松礦床的礦石和熔體均以幔源為主，但也可能有少量的地殼物質(zhì)被同化到熔體中。上述穩(wěn)定同位素研究結(jié)果表明，赤柏松礦床的成礦物質(zhì)來源于虧損的軟流圈地幔，而后期有地殼物質(zhì)加入，這個結(jié)論在Re/Os和普通Os圖中也可以得到印證（圖3）。

圖3 通化赤柏松硫化物礦石Re/Os和普Os對比圖（據(jù)Lambert et al.，1999）Fig.3 Common Os concentration vs.Re/Os of the sulfide ores at the Chibaisong deposit（after Lambert et al.，1999）

4.2 成礦時(shí)代及其地質(zhì)意義

對于該控礦輝長巖體的形成時(shí)代，主要有以下幾種觀點(diǎn)：1）認(rèn)為該巖體形成于2 500～2 240 Ma（全巖K-Ar法）（吉林省地礦局，1988）；2）認(rèn)為該巖體形成于2 188±8 Ma（LA-ICP-MS）（路孝平，2004），也就是說認(rèn)為該巖體形成于古元古代。3）僅據(jù)其侵入侏羅系地層及控巖構(gòu)造特征，推測巖體侵位時(shí)代為海西期—燕山期（吉林省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，1976①吉林省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1977.通化市幅K-51-24 1/20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.），但缺乏年齡上的證據(jù)?；谏鲜鲅芯靠梢钥闯?，赤柏松輝長巖的形成時(shí)代仍是目前研究中的最大問題。這一問題的存在，其中主要原因在于定年方法的采用上，在以往的地質(zhì)工作中，多采用區(qū)域地層對比及對存在于火山巖夾層年齡（或由生物化石組合）的研究來確定，即使有同位素定年資料，也多是K-Ar法、Rb-Sr法定年，這些定年數(shù)據(jù)，多是60、70年代測定的，應(yīng)用的技術(shù)及方法等方面都存在問題，而該區(qū)廣泛發(fā)育的基性—超基性巖的形成時(shí)代是人們認(rèn)識該區(qū)地質(zhì)演化的關(guān)鍵和前提。

本研究獲得赤柏松成礦年齡為1 885±94 Ma的年齡數(shù)據(jù)。這一新的Re-Os年齡（1 885±94 Ma）與赤柏松侵入體（2 188±8 Ma）年齡在誤差范圍一致。遼吉裂谷始于2.2 Ga，裂谷盆地于1.93～1.90 Ga完成，緊隨其后的是一個造山期后的伸展活動1.88～1.85 Ga（Li et al.，2004，2005，2006，2007，2010）；赤柏松超鎂鐵—鎂鐵質(zhì)侵入體是遼吉裂谷造山期后伸展作用的產(chǎn)物。

遼吉古裂谷西起渤海灣，東至日本海，從遼寧省營口蓋縣起途徑岫巖、鳳城、桓仁、臨江等地，整條裂谷橫向延伸近500 km，縱向?qū)挾确秶?0～80 km之間。擁有這樣豐富礦藏的遼吉古裂谷，其地質(zhì)構(gòu)造主要是由深達(dá)萬米的古元古代時(shí)期的遼河群和不同演化階段的裂谷巖漿巖共同組成。從橫向上看，按照高低深淺的不同，裂谷可以大致劃分為3個區(qū)域，即北緣斜坡區(qū)（遼河群最為發(fā)育地帶）、中部低凹區(qū)（基底為古元古代花崗巖）和南緣淺臺區(qū)（太古宙基底裸露）。

遼吉古裂谷的地質(zhì)演化，從2.3 Ga前的華北大陸開始裂解，經(jīng)過2.2 Ga前至1.7 Ga前期間的這一段時(shí)間的拉伸裂陷，擠壓褶皺，巖漿活動，沉積積累，此起彼伏，逐漸消亡等一系列的演化過程，最終形成了今天人們所見到的礦產(chǎn)資源種類豐富、儲量巨大的遼吉古裂谷。在裂谷拉伸裂陷初期，地殼厚度變薄下陷，地幔逐漸上升，這一時(shí)期沉積了陸源成熟度高的碎屑巖，粘土巖。隨著裂谷的繼續(xù)拉伸裂陷，地幔的繼續(xù)上升，地殼也隨之而繼續(xù)張拉下陷，這一地質(zhì)運(yùn)動引發(fā)了大規(guī)模的火山噴發(fā)，使得火山碎屑巖、碳酸鹽巖等大量沉積，形成了高家峪組和里爾峪組。伴隨地殼下陷的減緩直至停止，裂谷地殼開始變得較為穩(wěn)定，火山活動也逐漸停止，但海侵范圍開始擴(kuò)大，出現(xiàn)了偏酸性巖漿的底侵現(xiàn)象。后期，海侵范圍繼續(xù)擴(kuò)大，形成了淺海相富鎂碳酸鹽巖和碎屑巖，主要分布于今天的蓋縣和大石橋。沉積之后，遼吉古裂谷地質(zhì)演化開始向伸展、收縮擠壓、碰撞、變質(zhì)變形轉(zhuǎn)化，這表明該裂谷開始進(jìn)入造山階段，部分區(qū)域隆升形成高山，期間經(jīng)過幾次巖漿巖事件，最終遼吉古裂谷消亡。

遼吉古裂谷不同地質(zhì)演化階段體現(xiàn)著不同的成礦作用，因而才有今天種類豐富的礦床。裂谷拉伸裂陷階段的成礦作用主要表現(xiàn)在銅、鎳成礦之上。其中具有代表性的銅鎳礦是吉林省通化的赤柏松大型銅、鎳礦床。受裂谷斷裂構(gòu)造與邊緣基底褶皺的協(xié)同作用，含礦的、由主侵入體、附加侵入體、含礦輝長玢巖體組成的復(fù)雜巖體—赤柏松基性巖群侵位于處于基底位置的鞍山巖群，最終形成了赤柏松大型銅、鎳礦。

5 結(jié) 論

赤柏松銅鎳硫化物礦床是通化地區(qū)規(guī)模最大的銅鎳礦床，對其礦石進(jìn)行的Re-Os同位素年齡測定獲得1 885±94 Ma，認(rèn)為該礦床形成于古元古代；赤柏松硫化物礦石187Os/188Os初始比值0.80±0.16，γOs值變化范圍很大，介于24～623之間，平均為483，表明赤柏松銅鎳硫化物礦床在成礦過程及巖漿侵位期間有大量地殼物質(zhì)加入成巖成礦系統(tǒng)中。結(jié)合前人研究結(jié)果，認(rèn)為赤柏松超鎂鐵—鎂鐵質(zhì)侵入體是遼吉裂谷造山期后伸展作用的早期產(chǎn)物。