黎明彩票在中亞造山帶岩漿銅鎳硫化物礦床母岩漿的氧逸度和硫化物飽和機制研究取得新進展

  

  區別于板內環境中産出的典型岩漿銅鎳硫化物礦床,造山帶中産出的岩漿銅鎳硫化物礦床已經成爲國際上該類礦床勘查和研究的新熱點。幔源岩漿在地殼淺部達到硫化物飽和是成礦的基礎,硫化物飽和的機制也與母岩漿的氧逸度密切相關。對于造山帶中産出的岩漿銅鎳硫化物礦床母岩漿的氧逸度及主要控制因素,僅存在定性認識,缺乏定量評估;對于該類礦床母岩漿達到硫化物飽和是否一定需要地殼硫的加入,一直存在較大爭議。

  针对以上问题,广州地球化学研究所岩浆作用与成矿学科组助理研究員魏博、博士后曹勇华和王焰研究員选取中亚造山带赋存铜镍硫化物矿床的镁铁-超镁铁质岩体,开展了橄榄石-尖晶石氧逸度计定量计算工作,矿石和围岩地层中硫化物的原位S同位素LA-MC-ICPMS分析及全岩C同位素分析,提出中亚造山带铜镍硫化物矿床的成矿母岩浆具有高氧逸度的特点,成矿母岩浆达到硫化物饱和与地壳中还原性的有机物质加入有关,成矿不一定需要地壳S加入。这与板内拉张环境下典型铜镍硫化物矿床的形成机制有明显的不同,可能是中亚造山带及类似构造背景下铜镍硫化物矿床形成的新机制。

  對中亞造山帶一系列含礦岩體中的橄榄岩和二輝橄榄岩利用橄榄石-尖晶石氧逸度計估算出的母岩漿氧逸度範圍主要爲FMQ+0.3至FMQ+2.6,落入島弧岩漿的氧逸度範圍,明顯高于MORB氧逸度(FMQ-1至FMQ)(圖1)。同時,利用坡一岩體中橄榄石Fo值>90(與地幔橄榄石Fo值相當)的橄榄岩估算出其地幔源區的氧逸度爲~FMQ+0.3至FMQ+0.5,與MORB源區的氧逸度(FMQ-2.5至FMQ)較接近(圖1)。表明成礦母岩漿的高氧逸度特點並不是繼承自氧化的地幔源區,而更可能與交代地幔來源的富水岩漿的結晶演化過程有關。

图1 (a) 不同含矿岩体对应岩浆的氧逸度;(b) 坡一岩体橄榄石最高Fo值对应的地幔氧逸度

  針對中亞造山帶中産出的岩漿銅鎳硫化物礦床硫化物飽和機制問題,本次研究選取了三個主要含礦岩體和區域上出露的圍岩地層中硫化物進行原位LA-MC-ICPMS的S同位素分析。結果表明,各類礦石中各種硫化物(鎳黃鐵礦,磁黃鐵礦,黃銅礦,黃鐵礦)具有一致的S同位素組成,δ34S 值变化范围为–1.01.1‰ (图2a,2b),均位于地幔值范围(–1.50.6‰);圍岩地層中硫化物的δ34S均值變化範圍爲–17.6–6.5‰,全部爲負值且變化範圍大(圖2a,2b),這與礦石S同位素組成完全不同。表明這些礦床成礦所需的S主要來自于地幔,定量估算約1km3幔源岩漿自身所含的S足以提供這些礦床成礦所需的S。另一方面,礦石的δ13C值變化範圍(–26.7–24.1‰)與地層岩石的C同位素組成完全一致(–26.7–21.3‰)(圖2c,2d)。但是,礦石和圍岩極負的C同位素組成與地幔C同位素組成完全不同(–5–7‰),而與地殼中有機碳的C同位素組成一致(–28–20‰),表明成礦母岩漿中具地殼有機碳組分。還原性有機碳組分的加入很有可能導致母岩漿氧逸度降低、造成硫化物飽和。與此同時,由于有機物中通常富含Os,大量地殼有機物加入到幔源母岩漿,會導致從母岩漿中熔離出來的硫化物具有地殼Os同位素的特點,這也與礦石具有極正的γOs值(+30到+300)特點一致。

  图2 中亚造山带红旗岭7号,漂河川4号,喀拉通克等含矿岩体矿石和围岩地层的S同位素(a和b)和C同位素组成(c和d)

  本次研究表明,對于造山帶中的一些中小型的岩漿銅鎳硫化物礦床而言,成礦岩漿可能具有較高的氧逸度,在這種情況下,硫化物飽和不一定需要大量地殼S的加入,地殼中還原性的有機物加入有可能是導致岩漿氧逸度降低、達到硫化物飽和的重要機制。

  本研究受国家自然科学基金项目(41730423、41325006和41403037)资助,研究成果发表在Economic Geology和Journal of Asian Earth Sciences上:

  Bo Wei, Christina Yan Wang*, Yann Lahaye, Luhua Xie, and Yonghua Cao (2019) S and C Isotope Constraints for Mantle-Derived Sulfur Source and Organic Carbon-Induced Sulfide Saturation of Magmatic Ni-Cu Sulfide Deposits in the Central Asian Orogenic Belt, North China. Economic Geology, 144: 787-806.

  https://pubs.geoscienceworld.org/segweb/economicgeology/article/114/4/787/571770/s-and-c-isotope-constraints-for-mantle-derived

  Yonghua Cao, Christina Yan Wang*, Bo Wei (2019) Magma oxygen fugacity of Permian to Triassic Ni-Cu sulfide-bearing mafic-ultramafic intrusions in the central Asian orogenic belt, North China. Journal of Asian Earth Sciences, 173: 250-262.

      https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.01.024

(中國科學院矿物学与成矿学重点实验室供稿)

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