新疆若羌縣北山地區(qū)坡北一號(hào)巖體銅鎳礦成礦作用探討

師霄杰

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì) 哈密 839000）

1 礦區(qū)地質(zhì)

北山裂谷位于準(zhǔn)噶爾洋殼板塊和塔里木陸殼板塊縫合部位附近，靠近塔里木板塊一側(cè)。北山裂谷是發(fā)育在塔里木陸殼板塊內(nèi)部的一個(gè)構(gòu)造活動(dòng)帶，為強(qiáng)烈凹陷地槽型沉積建造特征；晚古生代早期（泥盆紀(jì)）下部為碎屑巖夾有灰?guī)r，中上部位為中基性、中酸性火山巖建造；晚古生代中期（石炭紀(jì)）下部以碎屑巖建造為主夾有火山巖建造，中上部位為中基性、中酸性火山巖建造；而二疊紀(jì)出現(xiàn)有陸相和海相中酸性、基性火山巖、復(fù)理石和磨拉石建造。

1.1 地層

根據(jù)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果，區(qū)內(nèi)地層區(qū)劃分屬：元古代為北山地層分區(qū)；古生代為紅柳園地層分區(qū)。區(qū)內(nèi)出露地層由下而上包括下元古界北山群、中元古界長(zhǎng)城系古硐井群和古生界石炭系下統(tǒng)紅柳園組、上統(tǒng)石板山組以及第四系全新統(tǒng)洪積層。

1.1.1 古元古界北山群（Pt1B）

北山群出露于中南部小長(zhǎng)山南部一帶，北山群劃分四個(gè)巖組：

⑴第一巖組（Pt1B1）：為區(qū)內(nèi)最老的地層，出露于小長(zhǎng)山北約1千米之處，其巖性主要為一套淺綠灰黑色細(xì)粒斜長(zhǎng)角閃片巖。

⑵第二巖組（Pt1B2）：為北山群中分布最為廣泛的巖組，出露于小長(zhǎng)山東北一帶。巖性組合主要為一套斜長(zhǎng)片麻巖。下部為深灰色條帶狀—片麻狀角閃斜長(zhǎng)片麻巖；上部為綠灰色黑云斜長(zhǎng)片麻巖夾二長(zhǎng)片麻巖等。

⑶第三巖組（Pt1B3）：出露于小長(zhǎng)山東北部。其巖性主要為一套黑云石英片巖夾黑云長(zhǎng)石石英巖、黑云石英巖透鏡狀局部夾磁鐵石英巖，上部可見(jiàn)薄層含石榴石石英片巖。

⑷第四巖組（Pt1B4）：出露于小長(zhǎng)山以北地區(qū)，為北山群最上部的巖組。其巖性主要為淺灰色石英巖、云母片巖夾云母石英片巖、含鐵石英巖。

1.1.2 中元古界長(zhǎng)城系古硐井群（Pt2CcG）

古硐井群廣泛出露于中北部地區(qū)，由于受中元古代—華力西期多次巖漿活動(dòng)侵蝕，分布較為紊亂。主要為紫灰色細(xì)粒黑云片巖、夾大理巖、石榴子石矽卡巖組成。

1.1.3 古生界石炭系

主要為下石炭統(tǒng)紅柳園組（C1h）及上石炭統(tǒng)石板山組（C2s）：主要分布于坡北一帶及以南地區(qū)。下部為礫巖、砂礫巖、雜砂巖，上部為灰?guī)r與鈣質(zhì)砂巖、頁(yè)巖的不均勻互層，不整合于中上元古界之上。裂谷內(nèi)部夾玄武巖、石英角斑巖、流紋巖、英安巖、安山巖及凝灰?guī)r。為偏雙峰式分異的火山—陸源碎屑巖建造及少量變玄武巖。

1.1.4 第四系全新統(tǒng)洪積層（Qhpl）

第四系全新統(tǒng)洪積物普遍發(fā)育，廣泛分布于河谷及洼地之中，由松散的礫石、碎石、砂及粘土等組成。

1.2 構(gòu)造

北山地區(qū)由于受長(zhǎng)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，褶皺、斷裂和韌性剪切帶等構(gòu)造較發(fā)育，區(qū)域構(gòu)造線方向呈北東向。華力西中晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是區(qū)內(nèi)最強(qiáng)烈也是最重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架及礦產(chǎn)的形成均有著重要的影響。

1.3 巖漿巖

坡北基性-超基性雜巖帶長(zhǎng)70 千米，寬0.5-9.7千米。巖帶位于中坡山隆起區(qū)，呈帶狀展布，巖帶走向嚴(yán)格受白地洼-淤泥河深斷裂的控制，平面上呈相互聯(lián)通的巖盆狀，長(zhǎng)軸方向與白地洼斷裂帶方向一致，巖體北部被斷裂切割。圍巖主體為長(zhǎng)城系古硐井群，還有少量的石炭紀(jì)地層和元古代的片麻狀花崗巖。在巖體附近出露的長(zhǎng)城系古硐井群古老變質(zhì)巖，變質(zhì)級(jí)達(dá)高綠片巖相至低角閃巖相。石炭紀(jì)地層僅在局部以殘留頂蓋形式存在，原巖為生物碎屑灰?guī)r，含大量海百合莖。由于熱接觸變質(zhì)作用，已變?yōu)榇至４罄韼r。鑒于坡北基性-超基性雜巖體中許多地方可以看到殘留頂蓋和頂垂體，所以巖體總體上處于剛剛剝露的狀況，很少剝蝕。

2 礦體賦存特征

根據(jù)探礦工程所獲地質(zhì)成果，以邊界品位鎳0.20%計(jì)算，共圈定鎳礦體27個(gè)，均為隱伏礦體。30線以西鎳礦體主要賦存于超基性巖體西、南部及深部第二階段侵入輝橄巖相的底部，局部呈懸浮狀產(chǎn)出，23-26線為礦體膨大部位；30線以東礦體較深多位于埋深880米以下第三階段侵入的純橄巖、橄輝巖的中部，其中38線為礦體膨大部位；貫入式礦體分布于第四階段的蘇長(zhǎng)巖中。礦層中蛇紋石化、綠泥石化十分發(fā)育，可見(jiàn)有較多絹云母、纖閃石、角閃石等含水礦物填隙于橄欖石之間，蝕變程度由西向東有所增強(qiáng)，金屬礦物同含水礦物具有交代現(xiàn)象。礦石一般較完整，質(zhì)地堅(jiān)硬，解理、裂隙不發(fā)育。

3 成礦作用探討

3.1 同化混染作用

坡一礦區(qū)的硫化物均具有正的Δ33S，分布在0.004%到0.221%之間，且純橄巖全巖的δ34S 高達(dá)6.2‰，說(shuō)明坡一超基性巖體混染了少量的太古代地層中的S，未混染含有硫酸鹽的地層（混染硫酸鹽會(huì)有負(fù)的Δ33S），這與Norilsk 混染了硬石膏層的境遇有很大差別。此外可以看出輝橄巖中的鎳黃鐵礦的δ34S、Δ33S要高于磁黃鐵礦的δ34S、Δ33S，輝石巖中黃銅礦的δ34S 也高于磁黃鐵礦的δ34S，而黃銅礦、鎳黃鐵礦形成時(shí)晚于磁黃鐵礦的，相對(duì)晚的硫化物有高的δ34S。在巖漿演化過(guò)程中，高溫條件下硫同位素在不同硫化物之間的分異很低，即使發(fā)生分異34S 在硫化物中的富集順序是FeS1-x（磁黃鐵礦）＞CuFeS2（黃銅礦），黃銅礦相對(duì)于磁黃鐵礦應(yīng)該有更高的δ34S，引起34S 增高的因素有兩種：（1）還原條件下H2S 的逸出將導(dǎo)致巖漿中的殘余硫富集34S，同時(shí)伴隨硫含量的降低；（2）海水硫的加入是火山巖富集34S 的另一個(gè)原因，海水硫酸鹽的δ34S=10‰-30‰，不可避免地會(huì)進(jìn)入火山體系中去，引起火山的δ34S 的增高，但同時(shí)伴有硫含量的增加。不溶于水的還原性硫有正的Δ33S，這一類硫賦存在太古代沉積物中浸染狀的硫化物中；而溶于水的氧化性硫（如硫酸鹽）有負(fù)的Δ33S，這一類硫多與volcanic-hosted hydrothermal massive sulfide（VMS）礦床有關(guān)（Fioren?tini et al.，2012）。如果34S 增高的因素是第二種原因，則Δ33S 會(huì)表現(xiàn)為負(fù)值，而輝橄巖（輝閃橄欖巖）和輝石巖有正的Δ33S，所以可以排除第二種原因，而是第一種原因，故說(shuō)明在坡一的巖漿體系中存在著H2S 還原氣體，這與稀土原始地幔配分曲線中Eu 為正異常所指示的成礦過(guò)程中的還原事件是一致，很可能這種還原性的流體帶來(lái)的硫?qū)Τ傻V起到了重要作用，同時(shí)我們認(rèn)為確定太古代地層中的硫和還原性流體中的硫在坡北成礦中起到重要的作用。

3.2 分離結(jié)晶作用

坡一巖體分異較好，層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育，相帶清楚，表明分離結(jié)晶作用在巖漿演化過(guò)程中起了十分重要的作用。正堆晶結(jié)構(gòu)和包橄結(jié)構(gòu)是巖石中最普遍的結(jié)構(gòu)類型。巖相學(xué)特征顯示，在超基性巖石中，礦物結(jié)晶順序?yàn)殚蠙焓?斜方輝石-單斜輝石-斜長(zhǎng)石。在基性巖石中，單斜輝石和斜長(zhǎng)石的結(jié)晶順序可以相互顛倒。這與巖石地球化學(xué)特征是基本一致的。MgO 與Ni、Co、V 具良好的正相關(guān)性，也表明成巖過(guò)程中主要存在橄欖石、輝石的分離結(jié)晶/堆晶作用。

3.3 深部硫化物熔離及其控制因素

坡一、坡十巖體中硫化物礦石的Cu/Pd 值為4367-294080，平均為149224，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始巖漿的Cu/Pd 值，說(shuō)明形成坡一、坡十鎳礦石的母巖漿在早期階段經(jīng)歷了硫化物的熔離。

坡一巖體初始巖漿遭受地殼物質(zhì)的同化混染，使得巖漿氧逸度增大，巖漿溫度和FeO活度降低，有利于分離結(jié)晶作用和硫化物熔離作用；同時(shí)，分離結(jié)晶作用釋放的潛熱促使地殼混染作用繼續(xù)進(jìn)行，二者相互作用、相互影響，相輔相成，耦合的結(jié)果促使巖漿分離結(jié)晶作用加強(qiáng)，最終使得硫化物過(guò)飽和發(fā)生熔離作用。因此，橄欖石、輝石等礦物的分離結(jié)晶是坡一硫化物熔離的主要控制因素，地殼物質(zhì)僅起了輔助作用。