新疆黃山-鏡兒泉銅鎳硫化物成礦帶巖漿通道成礦特征及其找礦意義*

宋謝炎，鄧宇峰，頡煒，鄭文勤

（1中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550081；2合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；3河海大學(xué)海洋學(xué)院，江蘇 南京 210098）

全球大陸約40%的鎳、95%以上的鉑族元素和23%的鈷蘊(yùn)藏在巖漿硫化物礦床中，在中國(guó)，幾乎全部的鎳、鉑族元素以及50%的鈷來自這類礦床，其重要性不言而喻（宋謝炎等，2009；王焰等，2020）。由于巖漿硫化物礦床的成礦物質(zhì)來源于地幔，而地幔柱可以誘發(fā)部分熔融程度高、規(guī)模大且連續(xù)的玄武巖漿活動(dòng)，因此，與地幔柱有關(guān)的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體及科馬提巖通常被認(rèn)為是尋找大型-超大型巖漿硫化物礦床的優(yōu)選對(duì)象。然而，世界各地的造山帶也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了不少巖漿硫化物礦床，如：非洲博茨瓦納Tati和Selebi-Phikwe中元古代銅鎳成礦帶（Maier et al.,2008）、西班牙古生代Aguablanca銅鎳鉑族元素礦床（Pi?a et al.,2010）、挪威古生代Bruvann銅鎳礦床（Tucker et al.,1990）等，說明部分造山帶也具備了巖漿硫化物成礦的地質(zhì)條件（宋謝炎等，2019）。盡管這些礦床的金屬品位和儲(chǔ)量普遍低于與地幔柱有關(guān)的巖漿硫化物礦床，但由于造山帶的面積遠(yuǎn)大于大火成巖省的面積，其找礦前景不容忽視。然而，造山帶往往經(jīng)歷了俯沖、碰撞、碰撞后等多個(gè)構(gòu)造演化階段，不同階段玄武巖漿活動(dòng)的部分熔融程度和巖漿產(chǎn)量往往有很大區(qū)別，鎂鐵質(zhì)巖體常常是多階段巖漿侵入形成的雜巖體，不同巖相既可能是侵入接觸關(guān)系，也可能是分異演化關(guān)系，而且?guī)r漿的性質(zhì)和成礦潛力也常有較大區(qū)別。因此，弄清哪個(gè)階段的玄武巖漿活動(dòng)最有利于成礦、具有哪些巖石學(xué)和礦物學(xué)特征，對(duì)于指導(dǎo)找礦目標(biāo)巖體和巖相的選擇具有非常重要的意義，并直接影響著找礦勘查的效果。

中國(guó)不僅造山帶特別發(fā)育，而且在揚(yáng)子地塊周緣的元古代造山帶和其他多個(gè)古生代造山帶都發(fā)現(xiàn)了巖漿硫化物礦床（Song et al.,2009；2011；Qin et al.,2011；Xie et al.,2014；Deng et al.,2014；Zhu et al.,2017；Yao et al.,2018；Mao et al.,2018），是發(fā)現(xiàn)造山帶型銅鎳硫化物礦床最多的國(guó)家，這些礦床鎳金屬的儲(chǔ)量總計(jì)約為300萬t，約占中國(guó)全部銅鎳礦床鎳總儲(chǔ)量的30%（宋謝炎等，2018a）。其中，青海東昆侖造山帶夏日哈木超大型鎳鈷礦床是世界造山帶中唯一鎳金屬儲(chǔ)量超過100萬t的巖漿硫化物礦床（Li et al.,2015；Song et al.,2016；2020；Chen et al.,2021）。為提高這類礦床的找礦效率，取得新的深部找礦突破，有必要通過對(duì)典型成礦帶的剖析，進(jìn)一步明確以下問題：①造山帶發(fā)育的哪個(gè)階段最有利于大規(guī)模成礦；②含礦巖體不同巖相的地質(zhì)特征、成因含義和找礦意義的差異；③有哪些比較直接的巖石學(xué)和礦物學(xué)找礦標(biāo)志；④造山帶銅鎳硫化物成礦有哪些關(guān)鍵控制因素。

中亞造山帶南緣中國(guó)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一系列大、中、小型銅鎳礦床，其中黃山-鏡兒泉成礦帶發(fā)現(xiàn)的礦床數(shù)量最多、鎳金屬總儲(chǔ)量較大，是世界造山帶型銅鎳硫化物成礦作用最強(qiáng)烈的成礦帶、地質(zhì)現(xiàn)象非常豐富（圖1a～c，宋謝炎等，2018b）。2000年以來，該成礦帶單個(gè)礦床成因研究取得了大量高水平的成果（Zhou et al.,2004；Mao et al.,2008；2016；Qin et al.,2011；Song et al.,2011；Zhang et al.,2011；Deng et al.,2014，2022；Wang et al.,2018），同時(shí)，也有一些重要的找礦新發(fā)現(xiàn)（王亞磊等，2017；Sun et al.,2019；Deng et al.,2020；李 衛(wèi) 東 等，2020）。本文以巖漿通道成礦模型為指導(dǎo)，結(jié)合前人的研究成果，根據(jù)筆者近年來對(duì)黃山-鏡兒泉成礦帶含礦巖體地質(zhì)特征和成礦規(guī)律的研究，以及含礦巖相及含礦巖體圍巖同位素年代學(xué)的研究成果（Song et al.,2021；鄧宇峰等，2021），試圖對(duì)該造山帶銅鎳硫化物成礦和找礦的上述4個(gè)問題進(jìn)行系統(tǒng)分析和探討，以期對(duì)造山帶找礦方向提供參考。

圖1 中亞造山帶北天山島區(qū)域構(gòu)造圖（a）以及黃山-鏡爾泉成礦帶鎂鐵-超鎂鐵巖體分布簡(jiǎn)圖（b）（據(jù)Xiao et al.,2013；Song et al.,2013；2021）Fig.1 Tectonic domains at southern margin of CAOB in NW China(a).The North Tianshan arc system is bounded by the Kelameili and Aqikkuduk faults and consists of the Harlik-Dananhu island arc in the North and the Kanggur-Yamansu arc in the South Distribution of the mafic-ultramafic complexes along the Kanggur-Yamansu arc,the Huangshan-Jingerquan Ni-Cu metallogenic(b)belt is located to the North of the Yamansu fault(after Xiao et al.,2013;Song et al.,2013;2021)

1 中亞造山帶南緣銅鎳硫化物成礦的時(shí)空特點(diǎn)

中亞造山帶是全球規(guī)模最大的顯生宙造山帶，橫貫中國(guó)北方，俄羅斯，蒙古國(guó)和多個(gè)中亞國(guó)家，發(fā)育多條重要成礦帶。包括阿爾泰地區(qū)的銅-金-多金屬成礦帶；蒙古南部的斑巖銅礦帶；哈薩克斯坦的金-鈾成礦帶和鐵-錳-銅-多金屬和稀有金屬成礦帶等（朱永峰等，2007）。與周邊國(guó)家相比，巖漿硫化物礦床是中國(guó)境內(nèi)特有的優(yōu)勢(shì)礦種之一。例如，東段的吉林紅旗嶺大型銅鎳礦床（Wei et al.,2013）、中段內(nèi)蒙古的小南山和額布圖等礦化巖體（黨智財(cái)?shù)龋?016），但絕大多數(shù)大中型銅鎳硫化物礦床及含礦巖體分布于西段的新疆北部及相鄰的甘肅西部（表1）。而且，除吉林紅旗嶺巖體群較年輕外（216～272 Ma,Wu et al.,2004；Hao et al.,2015），其他含礦巖體的鋯石U-Pb年齡均介于260～435 Ma（Yang et al.,2009；Xie et al.,2012；2014；表1）。如表1所示，新疆北部泉成礦帶的Ni金屬儲(chǔ)量約100萬t），是僅次于金川的中國(guó)第2大Ni資源基地。近年來又發(fā)現(xiàn)了大黃山、紅石崗等礦化巖體（表1），該地區(qū)整體顯示出較優(yōu)越的成礦條件和較好的找礦潛力。

表1 中亞造山帶南緣中國(guó)境內(nèi)古生代鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體年齡、含礦性對(duì)比Table 1 Comparison of age and mineralization of Paleozoic mafic-ultramafic intrusions in southern margin of Central Asian orogenic belt in China

續(xù)表1Continued Table 1

新疆北部由北向南可以劃分為阿爾泰地塊、準(zhǔn)噶爾地塊、天山褶皺帶（進(jìn)一步分為北天山、中天山和南天山）和塔里木地塊等構(gòu)造單元（圖1a）。主要的巖漿硫化物含礦巖體分布在準(zhǔn)噶爾地塊北緣（喀拉通克）、北天山（黃山-鏡兒泉成礦帶）、中天山（西部的菁布拉克，東部的天宇和白石泉），以及塔里木地塊北緣的北山褶皺帶（坡北、紅石山、羅東和黑山等；蘇本勛等，2009；唐冬梅等，2009；頡煒等，2011；2013；Xia et al.,2013）（表1）。其中，黃山-鏡兒泉成礦帶發(fā)現(xiàn)的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體及礦床最多（表1），近年來，該成礦帶的西延方向發(fā)現(xiàn)了一系列礦床及含礦巖體，如：白鑫灘、路北、海豹灘等（Feng et al.,2018；趙冰冰等，2018；Deng et al.,2020）。盡管這些巖體的巖石組合及年齡與該成礦帶東部的巖體相似，但其圍巖時(shí)代不同，與東部巖體成因聯(lián)系的研究還不夠充分，因此，暫時(shí)將其稱為“北天山白鑫灘-海豹灘成礦帶”（表1）。本文重點(diǎn)討論黃山-鏡兒泉成礦帶的巖漿通道成礦特點(diǎn)及其隱含的找礦信息。

2 黃山-鏡兒泉成礦帶的基本格架及成礦巖漿通道的特點(diǎn)

黃山-鏡兒泉成礦帶北東東向展布于北天山島弧系統(tǒng)的康古爾-雅滿蘇島弧帶北部（圖1a、b），夾持于區(qū)域性的康古爾斷裂和雅滿蘇斷裂之間，長(zhǎng)約500 km，寬度小于50 km；已經(jīng)探明黃山、黃山東、黃山南和圖拉爾根等4個(gè)大型礦床，土墩、葫蘆、香山等3個(gè)中小型礦床，還有若干礦化巖體（王玉往等,2004；2006；Sun et al.,2013；趙云等，2016；王亞磊等，2017；師震等，2019；Song et al.,2021）。該成礦帶的含礦巖體主要侵位于梧桐窩子組和干墩組中，盡管大量的地質(zhì)和物探工作都顯示侵位于這2套地層含礦巖體在幾何形態(tài)、成礦規(guī)模等方面都存在顯著差異，但其中蘊(yùn)含的成因和找礦信息并未受到足夠重視。

2.1 黃山-鏡兒泉成礦帶的基本格架

黃山-鏡兒泉成礦帶的干墩組和梧桐窩子組分別出露于干墩斷裂的南北兩側(cè)（圖1c）。梧桐窩子組厚約5000 m，主要由淺變質(zhì)的中酸性凝灰?guī)r夾砂巖構(gòu)成。干墩組厚約6000 m，下部為碳質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖夾大理巖，上部為變質(zhì)砂（礫）巖夾薄層硅質(zhì)巖。這2套地層的變質(zhì)程度局部達(dá)到綠片巖相。根據(jù)古生物地層學(xué)方法和區(qū)域?qū)Ρ?，煙墩?∶20萬地質(zhì)圖將干墩組和梧桐窩子組分別厘定為下石炭統(tǒng)和上石炭統(tǒng)。

然而，近年來鋯石U-Pb年代學(xué)研究表明，侵入梧桐窩子組的中酸性巖體和鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體形成于370～389 Ma（圖2d，周濤發(fā)等，2010；三金柱等，2010；王國(guó)強(qiáng)等，2012；Zhao et al.,2018），遠(yuǎn)遠(yuǎn)老于晚石炭世。考慮到地層古生物學(xué)方法的局限性，鄧宇峰等（2021）對(duì)干墩組變質(zhì)砂巖和碳質(zhì)板巖以及梧桐窩子組變質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r的碎屑鋯石進(jìn)行了LAICPMS定年，獲得梧桐窩子組和干墩組碎屑鋯石最小U-Pb年齡分別為386～395 Ma和307～315 Ma，據(jù)此將它們的沉積時(shí)代糾正為中泥盆世和晚石炭世（圖1c）。這不僅解決了地層與侵入巖時(shí)代的矛盾，也為黃山-鏡兒泉成礦帶成礦巖漿通道系統(tǒng)的分析提供了重要信息。

圖2 黃山-鏡兒泉成礦帶鎂鐵-超鎂鐵巖體鋯石U-Pb年齡分布圖（據(jù)Song et al.,2021）含硫化物礦化的鎂鐵和超鎂鐵巖相的年齡集中于280～285 Ma，老于300 Ma無銅鎳硫化物礦化的輝長(zhǎng)巖相僅出現(xiàn)在侵位于梧桐窩子組的巖體中，而小于280 Ma無礦化的輝長(zhǎng)巖既可以出現(xiàn)在侵入于梧桐窩子組的巖體中，也可以出現(xiàn)在侵位于干墩組的巖體中。無硫化物礦化的輝長(zhǎng)巖不含橄欖石Fig.2 Integration of zircon U-Pb ages of the mafic and ultramafic facies in the complexes of the Huangshan-Jingerquan belt(after Song et al.,2021)The sulfide mineralized mafic and ultramafic rocks have been dated between 280～285 Ma taking into account measurement error.The gabbros older than 300 Ma are not only sulfide-barren and occur only in the complexes emplaced in the Wutongwozi Formation.Whereas the gabbros and diorite younger than 280 Ma are sulfide barren and occur in both the Wutongwozi and Gandun formations.The sulfide-barren gabbros are also olivine-free

2.2 侵位于干墩組中的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體及其礦床的特征

侵位于干墩組的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體大多呈菱形、橢圓等形態(tài)，不僅規(guī)模較大，而且含礦性較好。其中黃山、黃山東和黃山南巖體賦存大型礦床，土墩巖體賦存小型礦床，新發(fā)現(xiàn)的大黃山巖體有明顯的巖漿硫化物礦化，二紅洼巖體僅有弱礦化，而紅柳溝巖體無礦化（表1）（Song et al.,2021）。值得注意的是，這些巖體的不同巖相之間既有侵入接觸關(guān)系，也有分異演化關(guān)系，表明有多次巖漿侵入，是典型的鎂鐵-超鎂鐵雜巖體（毛景文等，2002；鄧宇峰等，2011a；2012；秦克章等，2012；毛亞晶等，2014）。銅鎳硫化物礦化主要產(chǎn)于超鎂鐵質(zhì)巖相中，僅個(gè)別巖體的鎂鐵質(zhì)巖相含礦。以下僅以最典型的黃山和黃山東巖體為例，對(duì)這些巖體主要的巖石學(xué)和礦床學(xué)特征加以描述。

2.2.1 黃山巖體

黃山巖體呈蝌蚪狀，長(zhǎng)2.5 km，最寬處700 m，西部膨大、向東收窄-尖滅（圖3a）。主體從下至上主要由角閃二輝橄欖巖、角閃輝石巖、角閃輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和角閃輝長(zhǎng)巖構(gòu)成，呈現(xiàn)正常的巖漿分異序列；但巖體底部的輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖與之上的二輝橄欖巖，以及巖體東部地表二輝橄欖巖與下覆輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖，以及巖體東端閃長(zhǎng)巖與輝長(zhǎng)巖之間均呈侵入接觸關(guān)系，反映出多次巖漿侵入（錢壯志等，2009；鄧宇峰等，2011a；Deng et al.,2014）。鋯石U-Pb年齡顯示鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖相形成于280～285 Ma（Qin et al.,2011；Song et al.,2021），而閃長(zhǎng)巖形成于（269.0±2.0）Ma（Zhou et al.,2004）。

銅鎳硫化物礦體產(chǎn)于二輝橄欖巖和輝石巖相的底部，主要由浸染狀和稠密浸染狀礦石構(gòu)成，銅和鎳的平均品位為分別0.23%和0.45%，金屬儲(chǔ)量分別為17.3萬t和33.8萬t。

2.2.2 黃山東巖體

黃山東巖體呈規(guī)則的菱形，長(zhǎng)約5.3 km，最寬處約2 km，主體由角閃輝長(zhǎng)巖和角閃橄欖輝長(zhǎng)巖構(gòu)成，兩者呈突變接觸關(guān)系；二輝橄欖巖呈透鏡狀或似層狀侵入角閃橄欖輝長(zhǎng)巖相；巖體邊緣閃長(zhǎng)巖與其他各個(gè)巖相均呈侵入接觸關(guān)系（圖3b，鄧宇峰等，2011b）。二輝橄欖巖、輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和橄欖輝長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡為280～284 Ma(Song et al.,2021；Mao et al.,2018)。而角閃輝長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡為267～277 Ma(陳繼平等，2013；Wang et al.,2014)。因此，黃山東巖體也是多次巖漿侵入的產(chǎn)物。

圖3 黃山-鏡爾泉成礦帶典型含礦巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖及年齡數(shù)據(jù)（據(jù)秦克章等，2012；Deng et al.,2014；Song et al.,2021）a.黃山巖體；b.黃山東巖體；c.圖拉爾根巖體Fig.3 Simplified geological maps of the typical Ni-Cu sulfide mineralized mafic-ultramafic complexes along the Huangshan-Jingerquan belt(after Qin et al.,2012;Deng et al.,2014;Song et al.,2021)a.Huangshan complex;b.Huangshandong complex;c.Tulaergen complex

層狀或透鏡狀礦體主要產(chǎn)于二輝橄欖巖相和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖相中，主要由浸染狀礦石構(gòu)成，銅和鎳平均品位分別為0.2%和0.4%，金屬儲(chǔ)量分別為17萬t和36萬t。

2.3 侵位于梧桐窩子組中的超鎂鐵質(zhì)巖體及礦床的特點(diǎn)

侵位于梧桐窩子組地層中的超鎂鐵質(zhì)巖體多為巖墻狀，僅葫蘆巖體為巖盆狀，規(guī)模較大的巖體或巖墻含礦性較好（Song et al.,2021）。其中，大型礦床有圖拉爾根；中型礦床包括香山和葫蘆；其他規(guī)模小的巖墻含礦較差（表1）。以下僅以圖拉爾根和葫蘆巖體為例加以描述。

2.3.1 圖拉爾根巖體

圖拉爾根巖體由3個(gè)小巖體組成，其中Ⅰ號(hào)巖體呈巖墻狀，長(zhǎng)800 m，寬20～60 m，從邊部到中心分別為角閃輝長(zhǎng)巖、橄輝巖和二輝橄欖巖（圖3c），三者呈突變接觸；其中，角閃輝長(zhǎng)巖和二輝橄欖巖的鋯石U-Pb年齡分別為（300.5±3.2）Ma和（281.0±2.2）Ma（三金柱等，2010；Song et al.,2021）。Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)巖體位于Ⅰ號(hào)巖體的西北側(cè)，均為輝長(zhǎng)巖體，無硫化物礦化，鋯石U-Pb年齡為（357.5±2.5）Ma（三金柱等,2010），說明玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)。

銅鎳硫化物礦化僅出現(xiàn)在Ⅰ號(hào)巖體的二輝橄欖巖和橄輝巖中（圖3c），礦體成透鏡狀或不規(guī)則狀，銅和鎳的平均品位分別為0.4%和0.6%，金屬儲(chǔ)量分別為8萬t和12萬t。礦體主要由浸染狀礦石構(gòu)成，稠密浸染狀富礦往往產(chǎn)于礦體上部，小的透鏡狀或囊狀塊狀礦體產(chǎn)于超鎂鐵質(zhì)巖相內(nèi)或梧桐窩子組圍巖中（三金柱等，2010；焦建剛等，2012；Zhao et al.,2018）。

2.3.2 葫蘆巖體

葫蘆巖體是侵位于梧桐窩子組中唯一的巖盆狀巖體，長(zhǎng)約1400 m，最寬720 m，從下至上主要由橄輝巖、方輝橄欖巖和二輝橄欖巖構(gòu)成；橄輝巖中鋯石的U-Pb年齡為（282.9±1.8）Ma（Song et al.,2021）。巖體邊緣輝長(zhǎng)巖及閃長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡為282 Ma及275 Ma（孫濤等，2010；Han et al.,2013），而巖體底部輝長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡為377～388 Ma(Zhao et al.,2018)，與超鎂鐵質(zhì)巖為侵入接觸關(guān)系，表明也有多次巖漿侵入。銅鎳硫化物礦化主要產(chǎn)于橄輝巖的底部（Zhao et al.,2018；Song et al.,2021）。

值得注意的是，含礦巖體不同巖相間的這種侵入或演化接觸關(guān)系在造山帶銅鎳硫化物含礦巖體中是比較常見的。例如，東昆侖造山帶的夏日哈木巖體，含礦的橄欖斜方輝石巖、斜方輝石巖和二輝巖之間為分異演化關(guān)系，但這些超鎂鐵質(zhì)巖相與輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖之間為侵入接觸關(guān)系。二輝巖的鋯石U-Pb年齡為（406.1±2.7）Ma和（408.1±2.9）Ma，而不同部位的輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖既有（405.5±2.7）Ma的年齡（Song et al.,2016），也有（431.3±2.1）Ma的年齡（Li et al.,2015）。這些現(xiàn)象說明造山帶銅鎳硫化物含礦巖體普遍存在多階段玄武巖漿的侵入，但不同階段侵入的巖漿成礦潛力有很大差異。

3 黃山-鏡兒泉成礦帶成礦作用與區(qū)域構(gòu)造演化的關(guān)系

3.1 玄武巖漿作用及成礦與北天山洋演化的關(guān)系

盡管黃山-鏡兒泉成礦帶內(nèi)部沒有二疊世的玄武巖出露，但近年來，主要含礦巖體都獲得了許多高精度的鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)（表1），為銅鎳硫化物成礦與區(qū)域玄武巖漿作用關(guān)系的研究提供了條件。然而，鑒于超鎂鐵質(zhì)巖鋯石含量稀少，前人用于U-Pb定年的鋯石多選自不含礦的輝長(zhǎng)巖或閃長(zhǎng)巖，同一巖體往往獲得多個(gè)年齡，而且年齡跨度很大。例如，葫蘆巖體輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的年齡為（274.5±4）Ma（孫濤等，2010），而輝長(zhǎng)巖的年齡為（282.0±1）Ma(Han et al.,2013)和377～389 Ma（Zhao et al.,2018）（表1），這些巖相的年齡結(jié)果與它們之間的侵入接觸關(guān)系是協(xié)調(diào)一致的，說明該巖體的確有多次巖漿侵入。然而，多數(shù)巖體含銅鎳硫化物礦化的超鎂鐵質(zhì)巖相卻沒有年齡數(shù)據(jù)（表1），顯然，鎂鐵質(zhì)巖相的年齡并不一定代表含礦超鎂鐵質(zhì)巖相的年齡，也不能代表成礦年齡。因此，成礦作用究竟發(fā)生在康古爾-雅滿蘇島弧構(gòu)造演化的哪個(gè)階段并不清楚。

針對(duì)這些問題，Song等（2021）對(duì)黃山-鏡兒泉成礦帶11個(gè)巖體含銅鎳硫化物礦化的鎂鐵及超鎂鐵質(zhì)巖相開展了系統(tǒng)的鋯石U-Pb年代學(xué)研究，結(jié)合前人的年齡數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)含礦鎂鐵和超鎂鐵質(zhì)巖相年齡集中于285～280 Ma（圖2，表1）。同時(shí)，銅鎳硫化物礦化的鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖相均含有橄欖石，說明與成礦有關(guān)的玄武巖漿活動(dòng)不僅時(shí)間非常短暫，而且部分熔融程度較高。而無銅鎳硫化物礦化的鎂鐵質(zhì)巖石均不含橄欖石，其年齡既可以大于285 Ma，也可以小于280 Ma，說明相關(guān)玄武巖漿部分熔融程度較低，但玄武巖漿活動(dòng)延續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)。研究表明中亞造山帶南緣具有典型的增生造山帶的構(gòu)造演化特點(diǎn)（Xiao et al.,2004；2013），北天山洋最終閉合于晚石炭世末（300～290 Ma，Han et al.,2018;Xie et al.,2022a），稍早于285～280 Ma。因此，盡管不能完全排除塔里木地幔柱活動(dòng)的貢獻(xiàn)（Qin et al.,2011），康古爾-雅滿蘇島弧玄武巖漿活動(dòng)更可能與板塊構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)，從板塊俯沖階段一直延續(xù)到碰撞后伸展階段（圖2）（Song et al.,2021）。俯沖和碰撞后伸展階段的玄武巖漿部分熔融程度較低，形成了389～300 Ma以及280～265 Ma的不含礦的鎂鐵質(zhì)巖體或巖相。300～285 Ma年齡的缺失很可能代表同碰撞階段玄武巖漿活動(dòng)的短暫缺失（Xie et al.,2022b）。在碰撞后早期階段，由于密度差導(dǎo)致俯沖陸殼與俯沖板片之間的斷離，形成軟流圈快速上涌的“窗口”并發(fā)生強(qiáng)烈的減壓熔融。俯沖洋殼攜帶的水更有利于軟流圈在較低的溫度下發(fā)生較高程度的部分熔融，產(chǎn)生大量部分熔融程度高的玄武巖漿，有利于銅鎳硫化物成礦。一旦這部分水被消耗掉，這種高程度部分熔融過程便停止。這為黃山-鏡兒泉成礦帶285～280 Ma的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖相的形成及巖漿硫化物成礦提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)（圖2）。由于俯沖洋殼板片斷離形成的軟流圈上涌窗口非常狹窄，因此，盡管黃山-鏡兒泉成礦帶長(zhǎng)達(dá)500 km，但寬度卻不足50 km（圖1b、c）。

因此，盡管俯沖、碰撞和碰撞后伸展階段都可以發(fā)生玄武巖漿活動(dòng)，也都有形成銅鎳硫化物礦床的潛力，但碰撞后早期階段最有利于銅鎳硫化物的大規(guī)模成礦。同時(shí)，由于增生造山帶巖石圈較薄、強(qiáng)度較低，有利于俯沖洋殼在較淺的深度斷離和較高程度部分熔融的發(fā)生，更有利于銅鎳硫化物成礦。而碰撞造山帶往往造成巖石圈加厚、強(qiáng)度較高，俯沖板片斷離深度可能較大，不利于軟流圈及周圍地幔的劇烈熔融，從而對(duì)銅鎳硫化物成礦不利，這很可能是碰撞造山帶很少發(fā)現(xiàn)銅鎳硫化物礦床的原因之一。例如中國(guó)西藏岡底斯帶和三江成礦帶發(fā)生了大規(guī)模斑巖成礦作用，但沒有發(fā)現(xiàn)銅鎳硫化物礦床。

3.2 成礦巖漿通道的恢復(fù)

巖漿通道成礦模型認(rèn)為巖漿銅鎳硫化物成礦的關(guān)鍵過程包括：①幔源鎂鐵質(zhì)巖漿上升進(jìn)入地殼后，同化混染地殼硫，導(dǎo)致巖漿中硫化物熔離；②這些硫化物被快速上升的巖漿攜帶到巖漿通道轉(zhuǎn)折、膨大部位或較大的巖漿房，因巖漿流速降低使硫化物重力沉降、聚集成礦，局部還可能會(huì)有硫化物熔漿向下滲漏形成富礦脈(Barnes et al.,2016;宋謝炎等,2010；2018a)。該模型很好地解釋了加拿大Voisey’s Bay礦床的特點(diǎn)——主要礦體產(chǎn)于巖漿通道系統(tǒng)上部的橄長(zhǎng)巖-輝長(zhǎng)巖巖體的底部，而代表巖漿通道的巖脈中只形成了一些小的透鏡狀礦體(宋謝炎等，2012；Lightfoot et al.，2015；Barnes et al.,2016)。說明巖漿通道不同部位成礦特點(diǎn)存在顯著的差異，因此，對(duì)這些特征的分析有助于指導(dǎo)深部找礦。

巖石地球化學(xué)研究表明北天山275～210 Ma的過鋁質(zhì)花崗巖形成于伸展環(huán)境(唐俊華等，2007；Xie et al.,2022a)，說明黃山-鏡兒泉成礦帶在275 Ma以后，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力由剪切逐漸變?yōu)樯煺埂Ｒ虼?，盡管由于強(qiáng)烈覆蓋，干墩斷裂的產(chǎn)狀和性質(zhì)都不明確，但根據(jù)其橫切干墩組的特點(diǎn)判斷它可能是275 Ma之后的伸展事件的產(chǎn)物，是向南傾的正斷層。該斷層的活動(dòng)使南側(cè)上盤向下滑動(dòng)，使得北側(cè)下盤早石炭統(tǒng)雅滿蘇組因遭受更強(qiáng)烈的剝蝕消失殆盡，從而使中泥盆統(tǒng)梧桐窩子組暴露地表（鄧宇峰等，2021）。因此，侵入梧桐窩子組的圖拉爾根、香山等巖墻狀礦化巖體代表著深部的巖漿通道，而侵位于晚石炭統(tǒng)干墩組的黃山、黃山東等巖體則代表了巖漿通道系統(tǒng)上部的巖漿房（Song et al.,2021；Deng et al.,2022），這與加拿大Voisey’s Bay成礦巖漿通道系統(tǒng)的狀況極為相似。深部狹窄的巖漿通道使得巖漿流速較高，有利于巖漿將硫化物攜帶到淺部寬大的巖漿房卸載成礦，因此，淺部大的巖漿房更有利于形成大礦。盡管梧桐窩子組巖中墻狀礦化巖體代表的巖漿通道與干墩組中含礦巖體代表的上部巖漿房并非一一對(duì)應(yīng)，但仍然能夠反映黃山-鏡兒泉成礦帶成礦巖漿通道系統(tǒng)的基本特征。這些特征與加拿大Voisey’s Bay礦床的巖漿通道成礦特征非常相似，都表明深部巖漿通道相礦化規(guī)模較小，而巖漿通道系統(tǒng)上部巖漿房是成礦最有利的部位。

3.3 巖漿通道的形成與區(qū)域走滑的關(guān)系

構(gòu)造和古地磁學(xué)研究表明，在300～240 Ma由于準(zhǔn)噶爾地塊相對(duì)于塔里木地塊向東移動(dòng)，形成了天山右行走滑帶（圖1a、b，Laurent et al.,2003），黃山-鏡兒泉成礦帶所處的康古爾-黃山韌性剪切帶位于天山右行走滑帶的北部。

因此，右行走滑有利于黃山-鏡兒泉成礦帶巖漿上升通道和含礦的鎂鐵及超鎂鐵質(zhì)巖相就位空間的形成(Branquet et al.,2012)，主要體現(xiàn)在：①無論是梧桐窩子組中超鎂鐵質(zhì)巖墻，還是干墩組中鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，其走向均為北東東向或近東西向，基本平行于康古爾-黃山韌性剪切帶的整體走向（圖1c、圖3a～c）；②黃山及黃山東巖體的形態(tài)及圍巖的褶皺構(gòu)造均與右行走滑的應(yīng)力方向協(xié)調(diào)一致（圖3b）；③由于右行走滑延續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，使得280～265 Ma不含礦的輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖沿相同的巖漿通道侵入（圖1c）。上述討論表明，黃山-鏡兒泉帶的銅鎳硫化物成礦作用是碰撞后早期階段俯沖板片斷離、軟流圈上涌和強(qiáng)烈部分熔融，以及區(qū)域性右行走滑幾種地質(zhì)要素耦合的結(jié)果。

4 黃山-鏡兒泉成礦帶找礦方向分析

自20世紀(jì)80年代以來黃山-鏡兒泉成礦帶已經(jīng)歷了近四十年的找礦，發(fā)現(xiàn)黃山、黃山東、圖拉爾根等一系列大、中、小型銅鎳礦床，淺表礦的找礦難度不斷加大。然而，該成礦帶目前已發(fā)現(xiàn)的礦床分布極不均勻，如：干墩組中的大型礦床僅發(fā)現(xiàn)于成礦帶的西部（圖1c），而衛(wèi)星照片顯示黃山東礦床以東是大片的戈壁覆蓋區(qū)。最近大黃山含礦巖體的發(fā)現(xiàn)說明戈壁覆蓋區(qū)仍然有找礦潛力，如何運(yùn)用成礦規(guī)律的研究成果指導(dǎo)隱伏礦床的找礦變得越來越重要。

根據(jù)對(duì)黃山-鏡兒泉成礦帶成礦時(shí)代、背景、成礦巖漿通道系統(tǒng)地質(zhì)特征及成礦規(guī)律的上述總結(jié)和分析，筆者認(rèn)為：①超鎂鐵質(zhì)巖相越發(fā)育的巖體找礦潛力越大；②規(guī)模較大的巖體比巖墻狀的巖體找礦潛力大；③含橄欖石的鎂鐵質(zhì)巖相比不含橄欖石的鎂鐵質(zhì)巖相找礦潛力大。根據(jù)這些找礦標(biāo)志，干墩組宜于尋找黃山、黃山東那樣規(guī)模較大、含礦性較好的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，發(fā)現(xiàn)大型銅鎳礦床的可能性較大；而梧桐窩子組中則尋找圖拉爾根和香山那樣含礦超鎂鐵質(zhì)巖墻的概率較大，更可能發(fā)現(xiàn)小型礦床。鑒于巖漿礦床地球化學(xué)暈較窄的特點(diǎn)，對(duì)于戈壁覆蓋區(qū)應(yīng)該加大以物探工作為先導(dǎo)的找礦工作。

如前所述，與黃山-鏡兒泉成礦帶相似，許多造山帶銅鎳硫化物含礦巖體不同年齡的巖相間侵入接觸關(guān)系很常見（Li et al.,2015；Song et al.,2016）。上述研究表明，由于造山帶在俯沖、碰撞和碰撞后伸展階段都可以發(fā)生玄武巖漿活動(dòng)，但不同階段巖漿性質(zhì)和成礦潛力卻可能有很大差異。盡管俯沖階段也可以形成銅鎳硫化物礦床，如黑山銅鎳礦床（Xie et al.,2012；2014），但碰撞后早期階段是成礦的最佳時(shí)期。因此，在成礦帶尺度上開展系統(tǒng)和扎實(shí)的理論研究是進(jìn)行造山帶銅鎳硫化物成礦預(yù)測(cè)、明確找礦方向的基礎(chǔ)，鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體空間分布及形態(tài)、不同巖相地質(zhì)關(guān)系及年齡結(jié)構(gòu)等對(duì)于理解造山帶巖漿通道系統(tǒng)銅鎳硫化物成礦規(guī)律非常重要。

致謝本研究野外工作得到新疆地勘局地質(zhì)六隊(duì)鄧剛總工程師和李衛(wèi)東工程師，以及亞克斯公司黃山銅鎳礦謝軍輝主任的大力協(xié)助，研究生王開元、康健參與了部分野外工作。同時(shí)，感謝審稿人的認(rèn)真審稿和建設(shè)性意見。