天山天山阿爾泰東部地區(qū)海西晚期后碰撞銅鎳硫化物礦床主要特點(diǎn)及可能與地幔柱的關(guān)系

天山天山阿爾泰東部地區(qū)海西晚期后碰撞銅鎳硫化物礦床主要特點(diǎn)及可能與地幔柱的關(guān)系

20世紀(jì)70年代，在altal東南部發(fā)現(xiàn)并探索了kiroq銅醚氧化物礦床，并在東天山市黃巖地區(qū)發(fā)現(xiàn)并探索了一系列銅醚氧化物礦床，包括黃山西、象山、土墩、蘆筍等。近幾年以來在銅鎳硫化物找礦勘查方面又不斷取得突破,即在黃山礦帶南側(cè)的中天山北緣發(fā)現(xiàn)了白石泉、天宇和天香礦床(點(diǎn)),在中天山以南的北山古生代裂谷中的坡北地區(qū)發(fā)現(xiàn)和探明了坡十、坡一和羅東三個(gè)礦床(點(diǎn))。在黃山礦帶的東端最近發(fā)現(xiàn)了圖拉爾根銅鎳礦床,找礦前景頗好,在西部探明了紅嶺礦床。通過對部分礦床中礦石的Re-Os同位素測年和與成礦有關(guān)基性巖體的SHRIMP鋯石U-Pb測年,證明這些銅鎳硫化物礦床形成于298～270Ma之間(李華芹等,1998;毛景文等,2002;韓寶福等,2004;Zhouetal.,2004;吳華等,2005;張作衡等,2005),為后碰撞巖石圈伸展階段的產(chǎn)物。在過去20多年,不少學(xué)者對喀拉通克、白石泉、黃山和黃山東銅鎳硫化物礦床進(jìn)行了基本特點(diǎn)介紹、典型礦床解剖和找礦評價(jià)研究(王潤民等,1991;潘長云等,1991;Yanetal.,2003;Zhangetal.,2006),局部或新疆北部地區(qū)的成礦規(guī)律研究(王福同等,1992;李文淵,1996;王登紅等,2000)以及對與成礦有關(guān)的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖石的成因及形成環(huán)境的探討(倪志耀,1992;高懷忠等,1992;白云來,2000;申茂德,2003;張招崇等,2003;Zhouetal.,2004;柴鳳梅等,2006)?；谝酝难芯砍晒?結(jié)合目前地質(zhì)勘查和找礦評價(jià)的新進(jìn)展,本文比較詳細(xì)地全面總結(jié)了后碰撞銅鎳硫化物礦床的基本特點(diǎn)、成礦規(guī)律、成礦過程和找礦方向。1地質(zhì)構(gòu)造及古陸大陸演化的地質(zhì)意義新疆東北部,包括阿爾泰山、東準(zhǔn)噶爾低山丘陵、準(zhǔn)噶爾盆地和東天山,位于北亞造山區(qū)(李錦軼等,2006)或阿爾泰構(gòu)造拼合體(AltaidTectonicCollage)(Sengo¨o¨retal.,1993)的南部邊緣。該區(qū)的主要構(gòu)造特征表現(xiàn)為晚古生代北西走向和近東西向線形造山帶與前震旦紀(jì)地塊鑲嵌(LiJinyietal.,2003),其前身為古生代期間發(fā)育的古亞洲洋。該區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造單元從北向南依次為阿爾泰造山系、東準(zhǔn)噶爾造山系、準(zhǔn)噶爾地塊、博格達(dá)造山帶、吐哈盆地、東天山造山系和北山造山系(李錦軼等,2006)。該區(qū)的地質(zhì)歷史可以大體劃分為前震旦紀(jì)、震旦紀(jì)至石炭紀(jì)和二疊紀(jì)以來等構(gòu)造階段。其中前震旦紀(jì)根據(jù)目前的地質(zhì)資料又可以進(jìn)一步劃分為太古代-古元古代古陸塊基底形成階段和中元古代-新元古代早期塔里木古陸基底及天山等地的古陸碎塊基底巖系形成階段,分別對應(yīng)著全球大陸演化過程中的哥倫比亞超大陸和羅迪尼亞超大陸的形成階段。新元古代中期,伴隨羅迪尼亞超大陸的解體,包括新疆在內(nèi)的中亞地區(qū)古生代洋盆形成,塔里木古陸和新疆北部鑲嵌在線狀造山系中的古陸塊成為古洋盆中的獨(dú)立大陸塊體。震旦紀(jì)至寒武紀(jì),是該古洋盆持續(xù)擴(kuò)張時(shí)期。奧陶紀(jì)開始,該古洋盆開始收縮,直到石炭紀(jì)晚期,被洋盆分隔的規(guī)模大小不等的古陸聚合在一起,形成了中亞地區(qū)統(tǒng)一的大陸地殼。二疊紀(jì)以來,是中亞地區(qū)大陸地殼陸內(nèi)演化階段。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景,又可以進(jìn)一步劃分為二疊紀(jì)至三疊紀(jì)初期、三疊紀(jì)晚期至新近紀(jì)和第四紀(jì)以來等演化階段。一般認(rèn)為,二疊紀(jì)是該區(qū)地殼演化的后碰撞階段,除了聚合在一起的古陸塊體之間的持續(xù)相互作用外,幔源巖漿活動(dòng)是該區(qū)的一個(gè)突出特征。三疊紀(jì)晚期至侏羅紀(jì)期間,該區(qū)地殼演化主要受區(qū)域上古太平洋(蒙古-鄂霍茨克造山帶前身的洋盆)和古特提斯洋(昆侖山前身的洋盆)持續(xù)收縮和關(guān)閉的影響。白堊紀(jì)至新近紀(jì),是該區(qū)地質(zhì)歷史上比較平靜穩(wěn)定的發(fā)展時(shí)期。更新世開始,由于受到印度與歐亞大陸碰撞的影響,該區(qū)發(fā)生了比較強(qiáng)烈的陸內(nèi)造山作用,形成了現(xiàn)今所見的盆山格局。2銅鎳金屬硫化礦床新疆北部是中國,也是全球銅鎳硫化物礦床分布最密集的地區(qū)之一,到目前為止,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和探明銅鎳硫化物礦床和礦點(diǎn)19處,包括上世紀(jì)70～80年代探明的黃山、黃山東、香山、黃山南、土墩、二紅洼、喀拉通克、興地和菁布拉克;最近幾年發(fā)現(xiàn)的紅嶺、白石泉、天宇、天香、圖拉爾根、坡十、坡一、羅東等(圖1、表1)。由于勘查程度較低,探明的儲(chǔ)量均為中、小型,盡管黃山東和喀拉通克按照中國現(xiàn)行儲(chǔ)量標(biāo)準(zhǔn)也屬于大型,但與我國金川、加拿大Sudbury和VoiseyˋsBay,俄羅斯的Norilˋsk這些世界級(jí)礦床無法比擬。除了興地和菁布拉克礦床(注:這兩個(gè)礦床的成礦時(shí)代有爭議),絕大多數(shù)銅鎳硫化物礦床在后碰撞環(huán)境形成,主要出現(xiàn)在阿爾泰南部的喀拉通克礦集區(qū)、東天山地區(qū)的黃山—鏡兒泉成礦帶、東天山白石泉—天宇礦集區(qū)和北山裂谷中的坡北礦集區(qū)。新疆后碰撞銅鎳硫化物礦床可以分為兩個(gè)大類,即熔離型和通道型(conduittype)。熔離型礦床就是在巖漿定位后,發(fā)生強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用和熔離作用,銅鎳金屬硫化物礦漿從巖漿中分離出來,下沉到巖漿房的底部或下部成礦。典型例子有黃山、黃山東、香山和坡十礦床。通道型礦床是在下部巖漿房內(nèi)通過結(jié)晶分異和熔離作用,形成了含礦巖漿,然后再一次或多次沿?cái)嗔严蛏锨治?含礦巖漿在通道凝固,形成全巖礦化或大部分巖體內(nèi)都是具工業(yè)品位的礦石,湯中立等(1995)強(qiáng)調(diào)的這種小巖體成大礦,例如,圖拉爾根、白石泉和天宇等。2.1號(hào)巖體、、喀拉通克礦集區(qū)位于阿爾泰南部,距富蘊(yùn)縣城東南28km,由新疆地質(zhì)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)隊(duì)1978年發(fā)現(xiàn),1985年完成地質(zhì)勘查。在喀拉通克礦區(qū)探明銅42萬噸,鎳24萬噸,鈷4000多噸以及2.5噸鉑和3.4噸鈀(Yanetal.,2003)。1989年建礦以來一直在開采?？说V集區(qū)位于額爾齊斯區(qū)域大斷裂的南側(cè),該大斷裂是阿爾泰加里東造山帶與準(zhǔn)噶爾海西造山帶的分界(Colemanetal.,1989;黃汲清等,1990)。一套與成礦有關(guān)的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體沿薩爾布拉克—薩色克巴斯陶向復(fù)式向斜和斷裂發(fā)育(圖2a),這些褶皺和與之平行的斷裂可分為NW向和NWN向。區(qū)內(nèi)出露的地層有下石炭統(tǒng)南明水組,包括下部的紅色泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)板巖和灰綠色凝灰質(zhì)板巖夾灰?guī)r和硅質(zhì)巖。中部為灰色—灰黃色沉積—火山角礫巖,暗灰色含碳凝灰?guī)r夾安山巖和凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖。上部是灰黃色沉凝灰?guī)r、暗灰色含碳質(zhì)板巖和少量灰?guī)r夾堿性玄武巖、玄武質(zhì)安粗巖和安山巖。地層厚度大于450m(Yanetal.,2003)。在喀拉通克礦集區(qū)有11個(gè)鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)雜巖體,侵入于石炭系南明水組中—上部的板巖和凝灰?guī)r中。根據(jù)巖體侵位的背斜構(gòu)造可以分為北巖帶和南巖帶,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ號(hào)巖體組成南巖帶,其中的巖體大部分呈隱伏狀態(tài),只有Ⅰ號(hào)巖體的小部分出露地表。這幾個(gè)巖體分異程度高,伴隨著強(qiáng)烈的礦化。北巖帶包括Ⅳ～Ⅸ號(hào)六個(gè)雜巖體,也是局部出露,但與南巖帶相比較,北巖帶巖體分異程度差,沒有工業(yè)性礦體被發(fā)現(xiàn)。Ⅰ號(hào)巖體在地表呈不規(guī)則的透鏡體,695m長,39～289m寬。巖體走向333°,傾向北東60°～85°。在剖面上形如爐狀,向下尖滅(圖2b)。王潤民等(1991)的研究表明從地表向下,巖石的鎂鐵質(zhì)程度增強(qiáng),從上到下有:富黑云母閃長巖,黑云母閃石蘇長巖,黑云母閃石橄欖蘇長巖和黑云母閃石輝長巖。鎂鐵質(zhì)組分高的巖石通常含有橄欖石,而上部長英質(zhì)組分高的巖石含石英。鎂鐵質(zhì)組分高的巖石通常含礦。在Ⅰ號(hào)巖體探明銅23.2萬噸,鎳15.4萬噸,礦石平均品位分別為1.4%和0.88%。礦石可以分為稀疏浸染狀、稠密浸染狀、塊狀構(gòu)造,通常以后者為核心具有分帶現(xiàn)象(圖2b)。在礦體中出現(xiàn)致密塊狀特富礦石,鎳品位達(dá)6.5%,銅為11.2%。這種特富礦體與圍巖以及其浸染狀礦體呈明顯的穿插和切割關(guān)系,表明出熔離貫入的特點(diǎn)。Ⅰ號(hào)巖體的南東400m,長1400m,寬39～200m,長軸走向300°,向北東傾斜70°～80°,剖面上形似藕節(jié)。巖體也有比較清楚的分帶,其分帶模式與Ⅰ號(hào)巖體相似。在Ⅱ號(hào)巖體中發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)礦體,其一,1000m長,100m厚,圍巖為黑云母閃石橄欖蘇長巖;其二,類似Ⅰ號(hào)巖體,礦化出現(xiàn)在巖體的底部。整體礦石比較貧,為浸染狀。Ⅲ號(hào)巖體位于最南東端,1320m長,200～420m寬。巖體中的巖相分帶與前兩個(gè)類似,礦體出現(xiàn)于巖體的底部,1000m長,20m厚。在Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)巖體中探明銅18.7萬噸,鎳9.6萬噸,相應(yīng)品位分別為1.1%和0.6%。礦石主要由硫化物、砷化物、碲化物、氧化物、自然金屬及金屬互化物等組成。主要礦物有磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦,次要和微量礦物有磁鐵礦、黃鐵礦、紫硫鎳礦和鈦鐵礦以及少量的閃鋅礦、方鉛礦、硫錳礦、墨銅礦、斑銅礦、方鈷礦等礦物和自然金、自然銀、銀金礦、碲銀礦、碲鎳鉑鈀礦、碲鈀礦、鎳碲鈀礦、銀鉍碲鈀礦、砷鉑礦等貴金屬礦物,共計(jì)發(fā)現(xiàn)50余種礦物。2.2山東、麻黃南、山南、果紅洼和土墩礦黃山—鏡兒泉是目前新疆探明的最大銅鎳硫化物礦帶,東部有新發(fā)現(xiàn)的圖拉爾根銅鎳硫化物礦床(三金柱等,2003),西部有紅嶺礦床(圖1),中部有黃山、黃山東、黃山南、香山、二紅洼和土墩等礦床(圖3)。該礦帶長達(dá)200多千米,沿康古爾塔格大斷裂分布。與之有關(guān)的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體和巖墻斷續(xù)分布,巖體呈東西拉長的扁豆?fàn)罨蛲哥R狀。巖體出露面積小,一般2～6km2,部分巖體實(shí)際上是巖漿侵入時(shí)的通道,巖體通常分異程度較高。這些巖體和巖墻的圍巖為石炭統(tǒng)干墩群和中石炭統(tǒng)梧桐窩子群或企鵝山群,前者以濁積巖為主夾少量灰?guī)r和少量火山巖,后者是一套玄武—安山質(zhì)火山巖、細(xì)碧巖—角斑巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖和砂礫巖。2.2.1礦體地質(zhì)特征黃山東是黃山—鏡兒泉成礦帶中最大和具有代表性的礦床,位于哈密市東南160km處。黃山東鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體侵入中石炭統(tǒng)干墩群濁積巖中,為一個(gè)分異好的巖體(圖4a),出露面積2.8km2,由二輝橄欖巖—輝石角閃橄欖巖相、輝石蘇長巖相和閃長巖相(倪志耀,1992)組成。根據(jù)王潤民等(1987)研究,黃山東雜巖體為同期多階段侵入的復(fù)式巖體,可分為三個(gè)階段:第一階段為主體的輝長巖,包括橄欖輝長巖、角閃輝長閃長巖、鈦鐵輝長巖和閃長巖,具有火成堆積韻律層理和條帶構(gòu)造;第二階段為暗色橄欖輝長蘇長巖,分布在輝長巖的西部和南北兩側(cè);第三階段為橄欖巖,包括二輝橄欖巖—輝石角閃橄欖巖。礦體在剖面上的形態(tài)為條帶狀、透鏡狀、似層狀及脈狀。礦體規(guī)模不等,長度120～1140m,厚度15.5～30.6m(王志輝等,1986)。礦體產(chǎn)出有四種形式:一是在超鎂鐵質(zhì)巖相的中—下部呈懸浮體(圖4b),二是在超鎂鐵質(zhì)巖相的底部或邊部與輝長巖的接觸帶上,三是在輝長蘇長巖相中呈陡傾斜的側(cè)幕狀排列,四是在輝長巖相中呈富銅的小礦脈,第一種構(gòu)成工業(yè)性礦體。礦石有三種類型,即塊狀硫化物、稠密浸染狀和稀疏浸染狀。塊狀硫化物礦石又可以分為塊狀磁黃鐵礦—鎳黃鐵礦礦石、磁黃鐵礦—鎳黃鐵礦—黃銅礦礦石和黃銅礦—鎳黃鐵礦礦石以及晚期的純黃銅礦脈。黃銅礦、鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦也是浸染狀礦石中的主要礦石礦物,散布于角閃二輝橄欖巖以及角閃輝長巖中。不同類型礦石的礦物組成基本相同,除了常見的黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦和鎳黃鐵礦外,還有鉻鐵礦、鈦鐵礦、金紅石、鈦磁鐵礦、鈦鐵尖晶石、銅鎳黃鐵礦、銅磁黃鐵礦、三方硫鎳礦、紅砷鎳礦、方黃銅礦、輝鈷礦、硫鎳鈷礦、輝砷鎳鈷礦、銻硫鎳礦、葉碲鉍礦、紫硫鎳鐵礦、四方鐵硫礦、墨銅礦、白鐵礦、閃鋅礦和斑銅礦。2.2.2下石炭統(tǒng)桐峰山組火山巖固沉型礦香山雜巖體位于黃山雜巖體的西北側(cè),土墩—鏡兒泉北韌性剪切帶(F8)與黃山韌性剪切帶之銳角處(圖5),總體走向北東58°。雜巖體斷續(xù)延伸約10km,寬100～800m,地表出露面積約6km2,整體呈現(xiàn)出一個(gè)巖漿通道形態(tài)(竺國強(qiáng)等,1995),平面上形似藕節(jié),當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)工作者通常將三個(gè)膨大處稱為香山東、香山中和香山西巖體(王玉往等,2006)。在通道內(nèi)主要為角閃輝長巖,在三個(gè)膨大處巖相分帶清楚,可分為橄欖巖相、輝橄巖相、輝石巖相、輝長巖相和閃長巖相,銅鎳硫化物礦體多賦存于橄欖巖和輝橄巖相中(李承德等,1996;孫燕等,1996)。通道圍巖為下石炭統(tǒng)梧桐窩子組火山巖,包括流紋質(zhì)凝灰?guī)r和安山質(zhì)凝灰?guī)r。主要銅鎳硫化物礦體有10多個(gè),孫燕等(1996)將其分為三種類型:(1)呈似層狀、透鏡狀分布于橄欖巖相、輝石巖相和輝長巖相底部,以貧礦為主,Cu+Ni<1%,Cu/Ni<1,礦體與圍巖沒有明顯的界線。(2)出現(xiàn)于輝長蘇長巖與角閃橄欖巖的接觸帶,礦體呈透鏡狀和脈狀,屬于含礦巖漿沿構(gòu)造薄弱帶貫入的礦體,礦體與圍巖界線清楚,礦石品位較高,Cu+Ni>1%。(3)脈狀礦體賦存于各巖相的裂隙中,由硫化物細(xì)脈或含硫化物的石英脈或碳酸鹽脈組成,礦體規(guī)模小,Cu+Ni大約為1%,Cu/Ni>1。礦石礦物有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、針鎳礦、紫硫鎳礦、黃鐵礦、白鐵礦、方黃銅礦、輝鐵鎳礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦、鉻尖晶石、輝砷鈷鎳礦、紅砷鎳礦、葉碲鉍礦和輝碲鉍礦。最近,據(jù)張家新(2003)和王玉往等(2006)報(bào)道,在香山西不僅有銅鎳硫化物礦體,而且還有鈦鐵礦體,按TiO2邊界品位5%可以圈定5條礦體,一般長400～1000m,厚1～15m,延伸100～250m,TiO2品位5%～8.4%,TFe品位9%～19%,V2O5品位0.1%～0.3%。礦體在平面上呈脈狀和透鏡狀,剖面上為似層狀,為產(chǎn)于角閃輝長巖中的浸染狀鈦鐵礦輝長巖,因此,礦體與圍巖的界面不清楚。礦石礦物主要為鈦鐵礦、鈦磁鐵礦和磁鐵礦,還有少量的赤鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、鈦鐵晶石和鈣鈦礦(王玉往等,2006)。在香山西,盡管銅鎳硫化物礦與礬鈦磁鐵礦共存,但兩者礦體是各自分離的,即使在同一階段輝長巖體中可以看到兩種類型礦石各自成條帶狀出現(xiàn),對于引起這種共存分離的礦化現(xiàn)象的機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。2.2.3礦物學(xué)與成礦的關(guān)系圖拉爾根系新疆有色地勘局七○四地質(zhì)隊(duì)在實(shí)施國家地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目時(shí)于2002年檢查化探異常時(shí)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)銅鎳硫化物礦床(三金柱等,2003)。該礦床位于黃山—鏡兒泉礦帶的最東邊,位于哈密市東約200km(肖騎彬等,2005)。礦區(qū)主要出露的地層為石炭系土墩組濁積巖夾火山巖,在康古爾塔格斷裂北側(cè)的地層為泥盆系大南湖組火山巖(圖6a)。在礦區(qū)南部發(fā)育一個(gè)晚古生代花崗質(zhì)巖體,礦區(qū)內(nèi)部有一組NWW—近EW向的晚古生代花崗閃長巖、安山玢巖、閃長玢巖和花崗斑巖墻或小巖體以及鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)雜巖體。在雜巖體中有角閃橄欖巖、斜輝橄欖巖和角閃輝長巖等。銅鎳硫化物礦體出現(xiàn)在輝長巖相與角閃橄欖巖相接觸帶的角閃橄欖巖相一側(cè)。礦體與圍巖呈漸變關(guān)系,產(chǎn)狀與巖體一致(圖6b),延伸穩(wěn)定,在地表長740m,厚5～12m,鉆孔在深部控制厚度達(dá)31m,Ni平均品位0.24%～0.42%,Cu平均0.27%,Co平均0.024%(三金柱等,2003),目前控制儲(chǔ)量10萬噸鎳,目前仍然處于勘查階段。與礦化有關(guān)的蝕變有蛇紋石化、滑石化、綠簾石化和透閃石化,在地表還有孔雀石化、褐鐵礦化和黃鉀鐵礬化。礦石礦物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦等。2.2.4號(hào)巖的地質(zhì)特征紅嶺鎳礦位于黃山—鏡兒泉成礦帶的西部,康古爾塔格斷裂以南。位于哈密市西南約120km處。由新疆地礦局物化探大隊(duì)1991年在進(jìn)行航空物探地面檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),并進(jìn)行了初步評價(jià),1996年進(jìn)行了普查評價(jià)。礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組下亞層,主要巖性為凝灰質(zhì)砂巖、火山碎屑巖夾灰?guī)r。礦區(qū)內(nèi)的侵入巖以超鎂鐵質(zhì)巖和鈉長斑巖以及石英斑巖脈。超鎂鐵質(zhì)巖分為Ⅰ和Ⅱ號(hào)兩個(gè)巖體,巖體近東西走向。西部的Ⅰ號(hào)巖體地表長180m,寬30m,東部的Ⅱ號(hào)巖體地表長大于400m,寬約40～50m。巖體呈長條形,向北陡傾,傾角70°～85°。巖體位于斷裂破碎帶內(nèi),發(fā)育有蛇紋石化和滑石化蝕變。在Ⅱ號(hào)巖體的底部發(fā)育有銅鎳礦體,礦體與下盤地層為斷層接觸。礦體地表長200m,厚度約5～15m,呈脈狀近東西向展布,傾角為70°～85°。鎳的品位為0.4%～0.8%,最高可達(dá)1.1%,銅品位為0.15%～0.5%,最高可達(dá)0.77%3,目前正在勘查之中。礦石主要呈細(xì)脈—網(wǎng)脈狀、浸染狀和塊狀。主要的礦石礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦和藍(lán)銅礦等,地表褐鐵礦化和黃鉀鐵釩化發(fā)育。主要脈石礦物為蛇紋石、滑石、綠泥石、碳酸鹽等。2.3基性巖系基因組織白石泉銅鎳硫化物礦集區(qū)地處新疆哈密市東南約170km處,構(gòu)造位置位于中天山地塊北緣、沙泉子大斷裂南側(cè),后者是覺羅塔格晚古生代褶皺帶與中天山地塊的分界。在礦集區(qū)內(nèi)有白石泉、天宇和天香三個(gè)礦床和礦點(diǎn),都是屬于通道型礦化。這三個(gè)礦床(點(diǎn))都是近年來由新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局在實(shí)施地質(zhì)大調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行初步評價(jià),進(jìn)一步的勘查工作正在進(jìn)行之中。這三個(gè)礦床相距比較近,具有類似的成礦特征和背景。白石泉是新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)隊(duì)在2002年進(jìn)行礦產(chǎn)普查工作時(shí),于中天山地塊內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)Cu—Ni硫化物礦床。出露的地層為中元古界長城系星星峽組和薊縣系卡瓦布拉克組變質(zhì)巖系。前者為一套濱海相—淺海相碎屑巖建造,巖性組合為一套片巖、片麻巖及薄層大理巖,后者為一套淺海相細(xì)碎屑巖,巖性組合為綠泥石石英片巖、絹云母石英片巖、石英巖和大理巖,兩者以斷層接觸(吳華等,2005)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較簡單,以沙泉子深大斷裂及其派生的一系列次級(jí)斷裂為主。在礦區(qū)有20個(gè)大小不等的小巖體,地表出露面積不大,最大的巖體為0.8km2。巖體地表出露形態(tài)較為復(fù)雜,其中部出露較為完整的閃長巖,呈長軸為近北東—南西向的近似橢圓狀,超基性巖體多呈脈狀產(chǎn)于閃長巖中部及邊部(圖7)。白石泉鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)雜巖體巖相復(fù)雜,根據(jù)各巖相的穿插關(guān)系可劃分為兩個(gè)侵入階段共七個(gè)巖相帶。第一侵入階段為白石泉巖體出露的主體部分,約占總面積的90%,包括閃長巖相、輝長巖相、輝長蘇長巖相,且三者之間沒有明顯的界線。其中,閃長巖相成近似橢圓狀產(chǎn)出,與圍巖有明顯的侵入接觸關(guān)系,邊部圍巖伴有硅化、綠泥石化、角巖化,巖石類型有石英閃長巖、斑狀閃長巖及輝長閃長巖;輝長巖相分布面積不大,僅分布于巖體南部的局部地段,主要有角閃輝長巖及蝕變輝長巖;輝長蘇長巖相主要出露于巖體的東南部及中部,以地表球狀風(fēng)化為主要特征,輝長蘇長巖和細(xì)晶黑云母蘇長巖為主要巖石類型(柴鳳梅等,2006)。目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)銅鎳硫化物礦體14個(gè),其中5個(gè)地表氧化礦體和9個(gè)盲礦體(吳華等,2005)。前者主要分布在礦區(qū)中部閃長巖體邊部,伴隨超鎂鐵質(zhì)巖墻侵入閃長巖體而形成銅鎳硫化物礦化;后者主要分布在規(guī)模相對大的超鎂鐵質(zhì)巖體南部。與礦化有關(guān)的輝石巖普遍遭受纖閃石化、綠泥石化、絹云母化、褐鐵礦化、磁鐵礦化、鎳黃鐵礦化。礦體形態(tài)多為條帶狀、脈狀,主要礦石礦物為黃銅礦、鎳黃鐵礦、自然銅、黃鐵礦和輝銅礦。脈石礦物為橄欖石、輝石、斜長石、纖閃石、綠泥石、絹云母等。礦石以稀疏浸染狀為主,平均品位:Cu0.225%～0.44%,Ni0.2%～0.57%,Co0.01%～0.03%。2.4淺變質(zhì)巖和羅東雜巖坡北礦集區(qū)位于羅布泊東北的北山海西期裂谷帶內(nèi)。與成礦有關(guān)的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)雜巖帶是國家三○五項(xiàng)目于1989年發(fā)現(xiàn),該巖帶沿NEE白地洼深大斷裂南北兩側(cè)分布,由20多個(gè)鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體組成(圖8),分布范圍長16km,寬8km(高懷忠,1992;李鴻儒,1994)。在過去幾年,新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)隊(duì)通過找礦評價(jià),發(fā)現(xiàn)了坡一和坡十兩個(gè)銅鎳硫化物礦床。2004年楊建民等通過遙感解譯和野外查證,在該巖帶西端,白地洼斷裂北側(cè)發(fā)現(xiàn)了眼球狀的羅東巖體及其地表的銅鎳硫化物礦化,次年第六地質(zhì)隊(duì)探明為一個(gè)新礦點(diǎn)(圖8),進(jìn)一步的勘探正在進(jìn)行之中。在礦集區(qū)內(nèi)出露的地層有下石炭統(tǒng)紅柳園組片巖夾火山碎屑巖、中石炭統(tǒng)茅頭山組條帶狀混合巖、凝灰?guī)r夾大理巖和上石炭統(tǒng)勝利泉組淺變質(zhì)巖夾正常碎屑巖、火山碎屑巖和熔巖(楊甲全等,2002)。坡一和坡十雜巖體位于白地洼深大斷裂南側(cè),好似兩個(gè)超鎂鐵質(zhì)巖體侵位于一個(gè)比較大的輝長巖體之中。坡一巖體位于巖帶中段,侵位于石炭系下統(tǒng)紅柳園組及早期細(xì)粒輝長蘇長巖中,巖體平面形態(tài)呈不規(guī)則梯形,東西長達(dá)3.2km,南北寬約1.08km,出路面積3.6km2。南部較緩,傾角約40°,東北部較陡,傾角為70°。坡十巖體位于坡一巖體西側(cè),東西長約2km,南北寬1.6km,約3.2km2,平面為一個(gè)橢圓狀(圖9a)。兩個(gè)巖體巖相分帶明顯而且相似,從中心向外有橄欖巖、輝石巖和輝橄巖,橄欖輝長巖和輝長蘇長巖(圖9a)。羅東雜巖體位于礦集區(qū)的西部,白地洼深大斷裂北側(cè),形似一個(gè)大眼睛(圖10),370m長,210m寬,大部分面積為輝長巖和橄欖輝長巖,超鎂鐵質(zhì)巖,包括橄欖巖、輝橄巖和輝石巖相對較晚侵位,最晚是NS向和NW向輝綠巖墻。礦化與橄欖巖密切相關(guān),目前正在勘查之中。盡管坡一巖體礦化異常明顯,經(jīng)過鉆探也圈定了幾個(gè)礦體,但是在礦體中很難見到硫化物,絕大多數(shù)鎳賦存在橄欖石中。因此,坡一目前不構(gòu)成工業(yè)價(jià)值的礦床。在坡十已經(jīng)探明了一個(gè)具有工業(yè)價(jià)值的鎳礦床,其賦礦圍巖為斜長二輝輝石巖、斜長橄欖巖和橄欖巖。這些超鎂鐵質(zhì)巖位于中心,向外有橄欖輝長蘇長巖、橄欖輝長巖和輝長巖。在坡十雜巖體的地表圈定了4個(gè)礦體和鉆探發(fā)現(xiàn)5個(gè)隱伏礦體。在地表礦體呈半圓狀(圖9a)出現(xiàn)在橄欖質(zhì)巖相與輝長巖之間的靠橄欖質(zhì)巖相一側(cè)。礦體各處產(chǎn)狀均顯示,礦體傾向巖體中心,傾角22～80°不等。礦體主要產(chǎn)于二輝(角閃)橄欖巖中下部或底部,呈懸浮狀產(chǎn)出。礦體形態(tài)與巖體底部形態(tài)基本相似,呈弧形或近似盆狀產(chǎn)出(圖9b)。礦石鎳品位一般0.3%～0.6%,局部較富,鎳品位達(dá)0.96%,并見底部熔離型礦體及脈狀貫入型鎳礦脈。礦石中銅、鈷含量較低,一般達(dá)不到邊界品位,只有局部鎳含量較高時(shí)(鎳含量>0.6%),銅、鈷品位則可達(dá)邊界品位以上。在坡十巖體,工程控制鎳資源量14.7萬噸,進(jìn)一步的勘查正在進(jìn)行之中。礦石礦物主要有:鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、鉻尖晶石,其次含極少量墨銅礦、斑銅礦、針鎳礦。脈石礦物主要有:橄欖石、普通輝石、頑火輝石、普通角閃石、金云母、斜長石。礦石具有自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu),局部具隕鐵結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以星散浸染狀-稀疏浸染狀為主,局部具稠密浸染狀構(gòu)造與塊狀構(gòu)造。3討論和結(jié)論3.1小巖體成礦理論Zhou等(2003)指出,關(guān)于銅鎳硫化物成因最重要的術(shù)語似乎是礦石結(jié)構(gòu)(塊狀對浸染狀)和礦石的分布(層狀對層控狀),它們受硫化物飽和度和侵入動(dòng)力學(xué)(堆積巖漿通道對分異巖床)所影響。東天山銅鎳硫化物礦床以品位低的浸染狀礦石為主,只有在喀拉通克和天香發(fā)育有高品位塊狀礦石,但都是成礦晚期出現(xiàn)的貫入型礦漿。礦體以似層狀為主,通常出現(xiàn)于巖漿房的底部,成礦晚期形成的礦體抑或?yàn)榈V漿貫入抑或?yàn)閹r漿活動(dòng)期后形成的熱液脈狀礦。在天山—阿爾泰東部,銅鎳硫化物礦床從形態(tài)上可分為熔離型和通道型兩種,前者以喀拉通克、黃山、黃山東和坡十為代表,后者代表性礦床有白石泉、天宇、圖拉爾根和香山。湯中立等(1995)、湯中立(1996,2002)通過對金川世界級(jí)礦床的研究,發(fā)現(xiàn)金川巖體面積只有1.34km2,卻賦存了545萬噸鎳(品位1.06%)和350萬噸銅,因此提出了小巖體成大礦理論,即母巖漿在侵入到現(xiàn)在的位置之前,在深部就發(fā)生了熔離作用和部分結(jié)晶分異作用,使母巖漿分離成含礦巖漿、富礦巖漿、礦漿和不含礦巖漿,然后對現(xiàn)在空間而言發(fā)生了一次或多次上侵貫入。湯中立等(1995,2006)通過對我國主要礦床銅鎳硫化物礦床的總結(jié)研究,歸納為四個(gè)主要類型,并進(jìn)一步突出小巖體成礦的理論體系。Chai和Naldrett(1992)根據(jù)巖體的化學(xué)組成特點(diǎn),提出另一個(gè)模式,即銅和鎳并非來自周圍的純橄巖,而是鎂質(zhì)玄武巖漿的結(jié)晶分異,富礦的純橄巖是巖漿房的根部,其上部的大面積鎂質(zhì)玄武巖可能已經(jīng)被剝蝕。Naldrett(1999)進(jìn)一步指出加拿大的VoiseyˋsBay和美國的Kambalda等世界級(jí)大礦都有類似特點(diǎn),屬于通道型礦床。同時(shí),他們對于俄羅斯的Norilˋsk超大型礦床的研究,所提出的成礦模型也基本類似于湯中立(1996,2002)提出的理論,盡管Norilˋsk超大型礦床成礦為西伯利亞溢流玄武巖噴溢晚期次火山巖漿侵位的產(chǎn)物。綜觀天山—阿爾泰東部的銅鎳硫化物礦床,與之有關(guān)的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體都比較小,即使巖漿分異引起的巖相分帶比較清楚的喀拉通克、黃山、黃山東和坡十巖體,出露面積也都小于5km2,而且鉆孔控制表明他們向下迅速減小(圖2b,圖4b)。由此可以認(rèn)為,無論是典型通道型還是與分異明顯巖體,它們在同一時(shí)期沿幾組深大斷裂分布,而且相間產(chǎn)出,巖體普遍呈現(xiàn)出拉長狀,似乎反映出為大面積巖漿活動(dòng)的根部特點(diǎn)。在天山—阿爾泰東部,銅鎳硫化物礦床中的礦石以稀疏浸染狀為主,品位很低。在坡一鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖中,超鎂鐵質(zhì)巖體分析結(jié)果表明鎳已經(jīng)達(dá)到工業(yè)品位,但是很少見到硫化物礦物,幾乎所有的鎳都被保存在橄欖石中。LiChusi等(2003)研究表明引起這種現(xiàn)象的主要原因是巖漿體系缺少硫。盡管Re/Os同位素(毛景文等,2002;張作衡等,2005;李月臣等,2006;韓春明等,2006)和Sm/Nd同位素(Zhouetal.,2004)研究表明,研究區(qū)的含礦巖漿在侵位時(shí)有相當(dāng)?shù)牡貧そM分混染到巖漿房,但是被熔入的地殼組分多為缺少硫化物的濁積巖、碎屑巖、碳酸鹽巖和片巖。不像俄羅斯Norilˋsk超大型礦床有關(guān)巖體直接侵位于膏鹽層(Naldrettetal.,1992)。3.2成巖時(shí)代及構(gòu)造環(huán)境巖漿型Cu—Ni—PGE硫化物礦床分類方案較多,這些分類方案多與鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖石的特征有關(guān)(柴鳳梅等,2005)。Naldrett(1989,1997)根據(jù)礦床所處的構(gòu)造環(huán)境和含礦巖石特征劃分出四個(gè)類型,即:綠巖帶型、大陸邊緣裂谷型、克拉通型和活動(dòng)造山帶型,后者又進(jìn)一步分為與同造山侵入巖有關(guān)的礦床和阿拉斯加型雜巖體有關(guān)礦床。所謂的阿拉斯加型雜巖體指的是具有島弧火山巖的特點(diǎn),同時(shí)可能具有硅鋁層弧后成因的同心環(huán)帶狀巖體。湯中立和李文淵(1995)根據(jù)成礦時(shí)代、構(gòu)造環(huán)境及巖石組合,將礦床分為元古宙與隕石坑有關(guān)的礦床、元古宙以后與大陸裂谷有關(guān)的小型侵入體礦床、顯生宙與大陸裂谷溢流玄武巖有關(guān)的礦床、太古宙綠巖帶與科馬提巖有關(guān)的礦床和與古元古代大陸層狀侵入體有關(guān)的礦床。Pirajno(2000)強(qiáng)調(diào)地幔柱與銅鎳硫化物的密切關(guān)系。俄羅斯的Norilˋsk世界級(jí)大礦和中國峨眉山地幔柱中豐富的銅鎳硫化物礦組合(包括金寶山、楊柳坪、力馬河等)和超大型釩鈦磁鐵礦(攀枝花)就是很好的典例。天山—阿爾泰東部的銅鎳硫化物礦床分布在造山帶中,但并不是同造山的也不是活動(dòng)大陸邊緣的產(chǎn)物,而是后碰撞的結(jié)果。最近幾年對喀拉通克、黃山東和香山三個(gè)銅鎳硫化物礦石的Re-Os同位素測年(表2),獲得298～282Ma數(shù)據(jù)(毛景文等,2002;張作衡等,2005;李月臣等,2006),對礦化有關(guān)的巖體(包括喀拉通克、黃山東、黃山、白石泉、坡十和坡一)的SHRIMP鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù),得到成巖時(shí)代為285～270Ma(韓寶福等,2004;Zhouetal.,2004;吳華等,2005;李華芹等,2006;姜常義等,2006)。這些年齡數(shù)據(jù)不僅揭示成巖與成礦的密切關(guān)系,更重要的是反映出這些銅鎳硫化物礦帶及礦集區(qū)雖然橫跨阿爾泰、準(zhǔn)噶爾、覺羅塔格造山帶、中天山地塊和北山海西期裂谷,但明顯為同一地球動(dòng)力學(xué)事件的產(chǎn)物。其實(shí),在石炭紀(jì)末期—二疊紀(jì)早期這一次成礦事件不僅形成銅鎳硫化物礦床,還有與花崗巖漿活動(dòng)有關(guān)的鐵—鐵銅—鉛鋅銀礦,剪切帶型金礦和淺成低溫?zé)嵋航鸬V(李華芹等,1998;Maoetal.,2005)。不僅在中國新疆,在毗鄰的中亞天山—阿爾泰同樣是一次大規(guī)模區(qū)域性成礦事件,例如,南天山世界級(jí)金礦帶也是在這個(gè)時(shí)間段形成(Yakuchubk,2001;Maoetal.,2004)。對于新疆北部及中亞洋盆的演化過程以及關(guān)閉方式和縫合帶位置有不同的認(rèn)識(shí)(馬瑞士等,1990;肖序常等,1991;何國琦等,1994;LiJinyietal.,2003;Xiaoetal.,2004;李錦軼等,2006),但大家趨向于整個(gè)大洋在石炭紀(jì)中晚期到二疊紀(jì)早期關(guān)閉。正如李錦軼等(2006)所指出,新疆北部及鄰區(qū)的古洋盆打開和關(guān)閉的時(shí)間,在不同地區(qū)是不同的。夏林圻等(2004)的研究表明,在中亞天山分布著150萬km2的345～325Ma時(shí)代的大面積火山巖都是后碰撞裂谷內(nèi)環(huán)境的產(chǎn)物,與地幔柱活動(dòng)關(guān)系密切。最近幾年以來,在新疆北部及鄰區(qū)碰撞后過程越來越受到重視。王京彬等(2006)總結(jié)提出新疆北部后碰撞具有明顯的繼承性、旋回性、階段性和方向性,經(jīng)歷了早石炭世伸展—晚石炭世擠壓隆升和早二疊世伸展—晚二疊世擠壓隆升兩個(gè)旋回。其中前一個(gè)伸展可能與主碰撞導(dǎo)致的巖石圈板片拆沉有關(guān),