東天山圖拉爾根大型銅鎳硫化物礦床的斜長石主量成分特征：對礦床成因的指示

郭海棠，唐冬梅，三金柱，陳壽波

(1. 新疆有色金屬工業(yè)(集團)有限公司, 新疆烏魯木齊 830000; 2. 中國科學院礦產(chǎn)資源研究重點實驗室, 中國科學院地質與地球物理研究所, 北京 100029; 3. 新疆有色地質勘查局704隊, 新疆哈密 839000)

東天山圖拉爾根大型銅鎳硫化物礦床的斜長石主量成分特征：對礦床成因的指示

郭海棠1，唐冬梅2，三金柱3，陳壽波3

(1. 新疆有色金屬工業(yè)(集團)有限公司, 新疆烏魯木齊 830000; 2. 中國科學院礦產(chǎn)資源研究重點實驗室, 中國科學院地質與地球物理研究所, 北京 100029; 3. 新疆有色地質勘查局704隊, 新疆哈密 839000)

圖拉爾根鎳銅礦床產(chǎn)于康古爾塔格-黃山韌性剪切帶NEE向的次級擠壓破碎帶上，位于黃山-鏡兒泉巖漿銅鎳成礦帶的東段。礦田范圍內有I、II、III號3個鎂鐵質-超鎂鐵質雜巖體，主要銅鎳礦體就位于I號基性-超基性雜巖體內。該雜巖體主要包括輝長巖、角閃橄欖巖、二輝橄欖巖、角閃輝橄巖等巖相，其中角閃橄欖巖為主要的賦礦巖相。本文通過對礦物顆粒鏡下形態(tài)、結構、構造的觀察，對鉆孔中賦礦巖相、不含礦巖相的斜長石進行系統(tǒng)的成分分析和對比，來進一步限定巖漿的演化及礦床成因。圖拉爾根礦床中主要造巖礦物的結晶次序為：橄欖石-輝石(角閃石)-角閃石。僅見極少數(shù)斜長石顆粒包裹橄欖石，而與輝石和角閃石沒有明顯的包裹關系，可能是略晚于橄欖石結晶的另一單獨結晶序列的礦物。賦礦的角閃橄欖巖中斜長石與硫化物含量呈負相關性。斜長石中SiO2和Al2O3含量相對集中，CaO、Na2O、K2O含量變化范圍大。SiO2含量從深部到淺部，表現(xiàn)出含量從低到高變化的趨勢，說明巖體中斜長石受同源巖漿結晶分異作用的控制。越靠近富硫化物的角閃橄欖巖，斜長石中CaO和Al2O3含量越高，SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、K2O等主量元素的含量變化范圍較大。因此，斜長石的主量成分可以作為接近硫化物富礦體的指示。

東天山 圖拉爾根 巖漿硫化物礦床 斜長石 成礦作用

Guo Hai-tang, Tang Dong-mei, San Jin-zhu, Chen Shou-bo. Mineral characteristics and mineralization of the Tulaergen magmatic Ni-Cu sulfide deposit, Eastern Tianshan: Constraints from major oxide compositions of plagioclase [J]. Geology and Exploration, 2014, 50(2):0269-0280.

東天山-北山地區(qū)位于中亞造山帶南緣，與銅-鎳礦相關的古生代中性-中基性-超基性巖石十分發(fā)育，含礦巖體以規(guī)模小(北山地區(qū)巖體規(guī)模稍大)、成群成帶出現(xiàn)為特點，是我國銅鎳礦床的主要產(chǎn)地之一，占全國探明鎳儲量的13.8%(湯中立等，2007；秦克章等，2007；Maoetal.，2008；王玉往等，2010)。新疆喀拉通克、黃山、圖拉爾根、坡十、坡一等銅鎳礦床的發(fā)現(xiàn)和深部勘查突破，使該區(qū)成為我國繼甘肅金川之后的第二鎳資源大省和最具銅鎳礦找礦前景的地區(qū)，尤以東天山地區(qū)礦床最為密集，規(guī)模也最大。圖拉爾根礦床是東天山地區(qū)目前已探明儲量最大的巖漿銅鎳硫化物礦床。前人針對圖拉爾根礦床的成巖、成礦時代、巖體及礦石形態(tài)、礦體規(guī)律、全巖地球化學特征、礦石礦物的賦存狀態(tài)、硫化物珠滴等進行了大量的研究(孫赫等，2006；三金柱等，2007，2010；秦克章等，2007；劉平平等，2010)，但是缺少系統(tǒng)的造巖礦物相關研究。

鎂鐵-超鎂鐵巖體中硅酸鹽礦物的主量成分對構造背景、熔體成分、巖漿演化、硫化物結晶過程等都有良好的指示作用，是研究巖漿硫化物礦床的直觀手段?；鹕匠梢虻你t尖晶石的Al2O3含量由熔體的成分決定。蝕變基性火山巖、玄武巖和碎屑砂巖中尖晶石Al2O3和TiO2含量可以用來確定構造背景(Kamenetskyetal., 2001)。侵入巖中補堆晶結構輝石可以直接推算母巖漿的成分，Cr、Al、Na含量對形成溫壓和深度的指示，H2O含量對熔體水含量的指示，單顆粒輝石Cr溫度計對巖體形成溫度有所指示，橄欖石和單斜輝石Mg#和長石Ca/(Ca+Na) 揭示同化混染和分異結晶趨勢(Morrisetal., 2002; Okumura, 2011)。磁鐵礦結晶及是否有次生加大邊對熔體成分和與硫化物相對結晶早晚的指示(Dareetal., 2012)。本文試圖用圖拉爾根鎂鐵-超鎂鐵巖中斜長石的主量成分，指示巖漿結晶與硫化物熔離、富集作用。

1 區(qū)域地質背景

圖拉爾根礦床位于東天山造山帶的東段。東天山地區(qū)在大地構造位置上處于古亞洲洋南緣，是西伯利亞板塊和塔里木板塊的聚合地區(qū)。

東天山地區(qū)出露的主要地層為：泥盆系下統(tǒng)大南湖組下亞組，出露于本區(qū)西北部，巖性為中酸-中基性火山巖、火山碎屑巖。石炭系為出露最廣地層，由南往北依次出露下石炭統(tǒng)雅滿蘇組中亞組、干敦組，中石炭統(tǒng)梧桐窩子組。侏羅系僅出露于鴨子泉北西3km處，系中下侏羅統(tǒng)水西溝組，巖性為類復理石碎屑巖夾煤層、菱鐵礦。第三系出露于鴨子泉、紅石崗、鏡兒泉一帶，屬漸新-中新統(tǒng)桃樹園組，分布于低山丘陵邊緣，由橙紅色泥質粉砂巖、鈣質粉砂巖和細沙巖等組成，含古脊椎動物化石。第四系廣布于戈壁、溝谷，有更新統(tǒng)西域組礫巖、更新-全新統(tǒng)洪積層。

區(qū)內主干斷裂為東西向展布，次為北東東向。從北到南依次為康古爾塔格-黃山深斷裂、苦水斷裂、阿齊克庫都克-沙泉子斷裂、卡瓦布拉克斷裂、尖山子斷裂和星星峽斷裂等，其中以康古爾塔格-黃山斷裂帶的重力、航磁異常最顯著。

區(qū)內巖漿巖種類豐富，既有與銅鎳礦化關系密切的基性-超基性巖，又有與銅金、銅礦化有關的閃長玢巖、花崗閃長斑巖，還有與金銀礦化密切的花崗巖類。巖漿巖時代跨度較大，從新元古代-晚古生代均有，以海西期最為發(fā)育。

2 巖體地質特征

圖拉爾根鎳銅礦床產(chǎn)于康古爾塔格-黃山韌性剪切帶NEE向的次級擠壓破碎帶上，位于黃山-鏡兒泉巖漿銅鎳成礦帶的東段。

礦區(qū)地層主要為中下石炭統(tǒng)的一套動力變質火山碎屑巖建造，主要為含角礫晶屑凝灰?guī)r、含角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r，另外還有中泥盆統(tǒng)大南湖組的一套火山碎屑沉積建造。

礦區(qū)主要為一寬緩背斜，其上疊加了NEE向韌性剪切帶(秦克章等，2006)。斷裂構造以北東東向、北北東向為主，多表現(xiàn)為韌性剪切性質，片理、劈理極其發(fā)育，鎂鐵-超鎂鐵巖體受弱韌性變形帶控制，在平面上、剖面上與韌性片理化帶協(xié)調一致。

礦田范圍內現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)3個鎂鐵質-超鎂鐵質雜巖體(圖1)，各巖體長200～1400m不等，寬20～150m不等。平面形態(tài)呈巖墻狀、透鏡狀。I號基性-超基性雜巖體地表長740余米，寬20～60m，呈北東-南西向延伸，北東寬、南西窄，中間略有膨大。產(chǎn)狀124°∠68°～74°。在埋藏深度上，東淺西深，在礦體厚度上，東薄西厚。巖體與圍巖界線清晰，巖體兩側發(fā)育寬3～5m的土黃色泥化帶，其中見有輝長巖殘塊，圍巖碎裂。位于I號巖體北西側和北側的II、III號巖體地表主要為輝長巖相，礦化顯示較弱。

3 主要巖相特征

圖拉爾根I號巖體主要包括輝長巖、(含長)輝石角閃橄欖巖、二輝橄欖巖、角閃輝石橄欖巖等巖相，其中(含長)角閃橄欖巖為主要的賦礦巖相(孫赫等，2006；三金柱等，2007，2010)。根據(jù)巖體接觸和穿插關系，厘定主要巖相的形成侵位順序為：輝長巖-輝石角閃橄欖巖-二輝橄欖巖-橄欖輝石巖-角閃橄欖輝石巖/角閃輝石橄欖巖(富礦體)-貫入型塊礦。

I號鎂鐵-超鎂鐵巖體地表蝕變強烈，主要為蛇紋石化、透閃石化、石棉化、絹云母化、碳酸鹽化等，地表見孔雀石化。I號巖體探槽中巖性從中心向外依次為角閃橄欖巖相、橄欖輝石巖相、角閃輝石相、輝長巖相(劉平平等，2010)，這種模式可能反映了巖漿上侵時的脈動特征，即分期涌入式就位。從鉆孔剖面來看，巖相呈漸變過渡，但基性-中性巖相僅在局部出露。

塊狀礦化和海綿隕鐵特富礦體主要產(chǎn)在角閃橄欖輝石巖相中，輝石橄欖巖和角閃橄欖巖含礦性次之，為稠密浸染狀礦化和稀疏浸染狀礦化。塊狀礦化就位空間不確定，多位于巖體上部(圖2)，局部位于巖體下部，礦體呈板狀、似層狀、透鏡狀。鉆孔中發(fā)現(xiàn)從浸染狀-海綿隕鐵狀-塊狀礦化過渡的礦石結構，反映出硫化物熔離之后發(fā)生重力分異的特征，硫化物逐漸向下沉淀。從礦體賦存的位置來看，硫化物往往富集在巖體由狹窄向寬緩部位過渡的位置，反應出巖漿流動攜帶硫化物發(fā)生流動分異的特征。

圖1 圖拉爾根礦區(qū)平面圖(據(jù)孫赫等，2006)Fig.1 Geological map of the Tulaergen deposit (modified from Sun et al., 2006) 1-花崗斑巖; 2-輝綠巖; 3-閃長玢巖; 4-第四系; 5-泥盆系火山巖; 6-輝長巖; 7-角閃橄欖巖; 8-銅鎳礦體; 9-花崗細晶巖脈; 10-閃長巖; 11-花崗巖; 12-花崗閃長巖; 13-中下石炭統(tǒng)火山碎屑巖；14-巖體及編號；15-勘探線及鉆孔位置1-granite porphyry; 2-diabase; 3-diorite porphyrite; 4-Quaternary; 5-Devoian volcanic rock; 6-gabbro; 7-hornblende peridotite; 8-Cu-Ni orebody; 9-fine-granied granitic dykes; 10-diorite; 11-granite; 12-granodiorite; 13-middle-lower carbona-ceous pyro-clastic rock; 14-rock mass number; 15-prospecting line and drill hole position

I號礦體沿傾向深部多具波狀起伏，脈狀分叉，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體平均品位Cu 0.4wt%，Ni 0.6wt%，Co 0.05wt%。礦床Ni∶Cu約為3∶2。

后期熱液富集及偉晶巖化氣成熱液成礦作用形成的脈狀、團塊狀礦石，僅占Ⅰ號礦體礦石的很小一部分。多沿巖相接觸帶呈脈狀產(chǎn)出，或充填于含礦巖體的原生裂隙中。

4 巖石學特征

主要賦礦巖相及含斜長石的巖相的巖石學特征簡述如下：

4.1 輝石角閃橄欖巖相

圖拉爾根I號巖體的主要賦礦巖相，巖石呈黑色致密塊狀，發(fā)生蛇紋石化的樣品略呈暗綠色。橄欖石含量占85%，顆粒直徑在0.5～1.5mm之間，發(fā)育緊密堆晶結構，大部分顆粒新鮮，在9線以東橄欖巖呈現(xiàn)較強烈的蝕變，主要為蛇紋石化、纖閃石化、綠泥石化等。輝石含量占5～10%，包括單斜輝石和斜方輝石。角閃石含量占5%左右。硫化物主要富集在這一巖相，充填在橄欖石顆粒間隙中，發(fā)育典型的海綿隕鐵結構(圖3b)。

該巖相中斜長石含量變化較大，從幾乎不含到10%左右變化，長石大多較新鮮，呈他形填隙狀充填在橄欖石顆粒晶間(圖3c)。硫化物含量和斜長石有一定的相關性，斜長石含量越高，占據(jù)了硫化物充填橄欖石間隙的位置，硫化物含量減少。

4.2 二輝橄欖巖相

巖石呈黑色致密塊狀。橄欖石成分占70%，單斜輝石和斜方輝石共存，含量占30%，具有明顯的包橄結構(圖3d)，與角閃橄欖巖呈漸變過渡關系，斜長石含量較少～5%，有些顆粒有較好的晶形，有些呈填隙狀，晶形較好的顆粒有包橄的特征 (圖3e)。

圖2 15線勘探線剖面圖、Zk1503柱狀圖及采樣位置圖Fig.2 Profile map of line 15, histograms and sample location of drillhole 1503 1-第四系；2-糜棱巖化含角礫凝灰?guī)r；3-角閃橄欖巖；4-角閃輝長巖；5-安山玢巖；6-花崗閃長巖；7-花崗 細晶巖；8-實測、推測地質界線/斷層；9-工業(yè)礦體；10-鉆孔位置及編號1-Quaternary；2-brecciated tuff；3-hornblende peridotite；4-hornblende gabbro；5-andesitic porphyrite；6-granodiorite；7-granite aplite；8-measured/speculated boundary/fault；9-orebody；10-location and number of the drill holes

4.3 輝長巖相

主要分布在II號巖體，巖石蝕變強烈，發(fā)生綠簾石化、粘土化等。I號含礦巖體也有少量輝長巖薄層存在。主要組成礦物為基性斜長石和輝石，次要礦物是普通角閃石、石英和鉀長石，副礦物是磷灰石、磁鐵礦、鈦磁鐵礦、尖晶石等；輝石占40%～80%，主要為單斜輝石，多蝕變?yōu)槔w維狀角閃石、綠泥石、透閃石等；斜方輝石含量少；斜長石占20%～60%，常呈板狀，晶形不太完整(圖3a)；角閃石含量<5%，為褐色或棕色的普通角閃石；黑云母，不常見，出現(xiàn)在磁鐵礦邊緣，為棕褐色，形成較晚。

5 樣品采集及實驗方法

系統(tǒng)采集Zk1503鉆孔中鎂鐵-超鎂鐵巖體不同巖相的巖石樣品(圖2)，挑選新鮮樣品進行探針片磨制。斜長石的主量元素分析在中國科學院地質與地球物理研究所JXA1800電子探針儀上完成。測試環(huán)境分別為加速電壓15kV，束電流20nA，束斑直徑5μm。

圖3 圖拉爾根巖石顯微結構照片F(xiàn)ig.3 Microphotographs showing textures of important rock types in the Tulaergen intrusion a-輝長巖，斜長石弱蝕變；b-角閃橄欖巖，角閃石及硫化物填隙橄欖石；c-含長角閃橄欖巖，斜長石新鮮硫化物含量明顯低于不含長角閃橄欖巖；d-角閃輝石橄欖巖；e-輝石橄欖巖；f-蛇紋石化橄欖巖; Ol-橄欖石; Opx-斜方輝石; Cpx-單斜輝石; Amp-角閃石; Pl-斜長石a-gabbro, weakly altered; b-hornblende peridotite, olivine enclosed in sulfide and hornblende; c-pl-bearing hornblende peridotite; d-hornblende lherzolite; e-lherzolite; f-serpentinized peridotite; Ol-olivine; Opx-orthopyroxene; Cpx-clinopyrox-ene; Amp-amphibole; Pl-plagioclase

6 斜長石的礦物學特征

圖拉爾根礦床典型的賦礦巖相為角閃橄欖巖，橄欖石具有明顯的正堆晶結構，角閃石在各巖性中含量都明顯高于東天山地區(qū)其它成礦的鎂鐵-超鎂鐵巖體是圖拉爾根的突出特點。主要的造巖礦物為橄欖石、輝石、斜長石和角閃石，黑云母非常少見。接近硫化物的橄欖石(圖4d、g、i、l)、輝石(圖4g、h、i)顆粒蝕變程度明顯大于距硫化物相對較遠的顆粒(圖4b、c、e、f)。礦化樣品中橄欖石普遍蛇紋石化，輝石普遍透閃石化、纖閃石化，晶形不完整。而未靠近硫化物的顆粒晶形明顯完整，蝕變程度小。

長石類礦物相對比較穩(wěn)定，圖拉爾根礦床I號鎂鐵-超鎂鐵巖體的斜長石在基性巖相中含量較高，超基性巖相中含量略低，斜長石顆粒大多比較新鮮。在輝長巖中，斜長石顆粒(100μm～2mm)大于輝石顆?；蚺c輝石顆粒大小相當(圖3a)。含長角閃橄欖巖和含斜長石超鎂鐵質巖中，斜長石顆粒包裹橄欖石和角閃石(圖3c)，或者呈填隙狀充填在橄欖石顆粒之間。角閃輝石橄欖巖中見少量斜長石，顆粒較小(50～300μm)，主要呈填隙狀。含硫化物樣品中，靠近硫化物的斜長石礦物顆粒的蝕變程度(圖4d)遠高于距離硫化物相對較遠或者硫化物含量較少的樣品(圖4a、b、c)，斜長石的晶形也相對不完整。

圖拉爾根礦床主要含礦巖相斜長石含量及特征值列于表1，SiO2含量從49.8～59.7wt%，Al2O3含量從24.1～31.2wt%，F(xiàn)eO含量0.2～2.6wt%，CaO含量5.9～14.1wt%，Na2O含量3.4～8.3wt%。根據(jù)鈉長石(Ab)和鈣長石(An)端員的組成，主要為中長石(An=35～49)和拉長石(An=56～69)。按照鮑文反應系列，斜長石結晶應該按照鈣質斜長石、鈣-鈉質斜長石、鈉質斜長石和鉀長石的順序，單斜輝石按照鎂輝石、鎂鈣輝石和角閃石的順序，即Mg首先進入結晶相，然后是Ca和Al，最后Na和K依次進入(Bowen，1928)。圖拉爾根礦床沒有橄長巖相，說明斜長石開始結晶晚于橄欖石，結合廣泛發(fā)育的角閃橄欖巖相，說明巖漿為富水的。含斜長石巖相中斜長石的Al2O3含量隨巖石基性程度增加而增高，SiO2與Al2O3、CaO等主量成分表現(xiàn)為正相關性，與Na2O表現(xiàn)出良好負相關性，說明為同期巖漿結晶分異的結果。

圖4 主要礦物顆粒顯微照片及相互包裹關系Fig.4 Microphotographs of silicate minerals and their textures Ol-橄欖石; Opx-斜方輝石; Cpx-單斜輝石; Amp-角閃石; Pl-斜長石Ol-olivine; Opx-orthopyroxene; Cpx-clinopyroxene; Amp-amphibole; Pl-plagioclase

T1503-379-8T1503-379-11T1503-379-12T1503-379-14T1503-381-4T1503-381-5T1503-381-10T1503-381-11T1503-381-13T1503-381-14T1503-381-16T1503-381-24T1503-389-6T1503-389-7T1503-389-8T1503-389-11SiO251.5659.7450.9151.0656.9956.1557.6558.5750.8750.8451.1150.9350.9550.0250.8750.30TiO20.100.030.070.080.030.050.000.010.050.040.050.050.080.050.080.02Al2O329.3524.1028.1229.2126.4927.3726.2625.4929.4229.1729.2329.9228.2928.2528.3827.94Cr2O30.030.040.090.010.020.000.010.000.040.000.010.010.000.010.000.02FeO0.520.231.560.920.210.250.190.210.350.560.440.370.400.390.400.33MnO0.040.020.230.340.000.000.010.030.010.060.020.020.010.000.010.00MgO0.030.041.640.650.050.070.030.040.150.100.130.120.130.120.070.14CaO12.735.9311.5611.968.499.278.317.5312.9513.5413.3113.2012.5612.8812.5712.61Na2O4.268.304.144.256.786.277.017.613.824.003.753.804.143.894.164.08K2O0.040.310.070.080.200.230.220.160.100.090.120.120.110.120.130.14NiO0.010.000.000.020.010.020.030.030.000.030.040.010.020.000.000.01Total98.798.798.498.699.399.799.799.797.898.498.298.596.795.796.795.6基于8個OSi4+2.3772.7002.3472.3622.5772.5342.5942.6322.3652.3582.3702.3522.3962.3792.3932.394Ti4+0.0030.0010.0020.0030.0010.0020.0000.0000.0020.0010.0020.0020.0030.0020.0030.001Al3+1.5951.2841.5591.5931.4121.4561.3931.3501.6131.5951.5971.6281.5681.5831.5741.567Cr3+0.0010.0020.0030.0000.0010.0000.0000.0000.0020.0000.0000.0000.0000.0000.0000.001Fe2+0.0200.0090.0620.0350.0080.0100.0070.0080.0130.0220.0170.0140.0160.0150.0160.013Mn2+0.0010.0010.0090.0130.0000.0000.0000.0010.0000.0020.0010.0010.0000.0000.0000.000Mg2+0.0020.0020.1150.0450.0030.0050.0020.0030.0100.0070.0090.0080.0090.0090.0050.010Ca2+0.6290.2870.5820.5930.4110.4480.4000.3630.6450.6730.6610.6530.6330.6560.6340.643Na+0.3810.7270.3770.3820.5940.5480.6120.6630.3440.3600.3370.3400.3780.3590.3790.376K+0.0030.0180.0040.0050.0110.0130.0130.0090.0060.0050.0070.0070.0070.0070.0080.008Ni2+0.0000.0000.0000.0010.0000.0010.0010.0010.0000.0010.0020.0000.0010.0000.0000.000Total5.0135.0295.0605.0325.0195.0175.0225.0295.0015.0255.0025.0065.0105.0105.0115.014An62.1227.8160.4360.5440.4444.4039.0735.0564.8164.8365.7865.3262.1964.2262.1062.57Ab37.6370.4639.1538.9758.4454.3159.6964.0934.5934.6733.5033.9937.1435.0937.1536.62Or0.251.730.420.481.121.291.240.860.610.500.710.690.670.690.740.80T1503-404-3T1503-404-4T1503-404-13T1503-404-14T1503-404-18T1503-404-23T1503-429-2T1503-429-9T1503-429-10T1503-429-12T1503-429-19T1503-429-23T1503-429-24T1503-462-6T1503-462-8T1503-462-11SiO252.1752.0451.2650.3652.0951.5953.1251.0756.9455.6055.5953.0052.5152.1752.5552.02TiO20.050.050.030.050.040.080.100.070.020.000.040.090.050.080.070.10Al2O329.0029.4130.3331.2330.0830.1129.1629.4427.1228.2827.7229.1129.6029.8529.0629.22Cr2O30.010.040.000.000.000.000.000.000.010.000.020.010.040.040.020.01FeO0.320.400.360.450.290.330.321.610.250.280.230.340.340.500.350.41MnO0.000.000.000.010.000.030.010.130.000.000.000.000.000.010.000.01MgO0.110.110.100.060.150.100.090.600.020.050.040.060.170.070.070.10CaO12.4612.4213.9213.9413.0613.2911.8312.448.9610.449.8111.8712.5112.7512.2712.45Na2O4.264.343.713.404.254.105.044.176.935.976.315.034.524.434.614.30K2O0.120.150.110.070.100.110.150.050.270.220.200.190.150.060.140.08NiO0.000.000.000.000.010.020.000.000.050.040.000.010.000.000.000.00Total98.599.099.899.6100.199.899.899.6100.6100.9100.099.799.9100.099.198.7

續(xù)表

7 討論

7.1 礦物生成順序

根據(jù)礦物之間的包裹和共生關系(圖4)，可以發(fā)現(xiàn)，礦物的結晶次序為：橄欖石-輝石(角閃石)-角閃石，與北疆多數(shù)含礦巖體的結晶順序一致(王潤民等，1987；Songetal., 2009)。斜長石的含量較低，在蝕變橄欖巖、角閃橄欖巖和輝石橄欖巖中都見少量斜長石，斜長石與輝石和角閃石沒有明顯的共生包裹關系，不能確定它們之間的結晶次序，見個別斜長石包裹橄欖石，斜長石可能是結晶略晚于橄欖石的另一單獨結晶序列的礦物。

7.2 對成礦的指示

在銅鎳礦的研究中，橄欖石的成分(Fo值、Ni含量以及Fo-Ni相關性)對硫化物的熔離以及橄欖石和硫化物熔體的Fe-Ni交換反應有很好的指示意義(Lietal., 1999, 2004; Brenanetal., 2000;李士彬等，2008)。由于超基性巖結晶過程中斜長石的結晶較晚，且基本不含F(xiàn)e、Mg、Ni等元素，與硫化物基本沒有元素交換，因此研究甚少。若斜長石結晶過程中巖漿體系中有硫化物的熔離，則會對巖漿體系的成分、物理化學條件造成影響。正在結晶的斜長石可能記錄了這些信息。

圖拉爾根Zk1503超基性巖體(主要為角閃橄欖巖)總計約320m(270～592m)，其中包含兩段含硫化物達到工業(yè)品位的巖體，270～379m共100m厚，445～465m約20m厚。主要賦礦巖相為角閃橄欖巖，其中斜長石含量從1%～10%不等。斜長石含量與礦化品位有一定的反相關性。即:斜長石含量越高，巖石的礦化程度越低?？梢詮膸r石和礦石的手標本和顯微照片中直觀的看出，浸染狀和海綿隕鐵狀礦化的角閃橄欖巖中硫化物以橄欖石顆粒的晶間填隙物形式存在，同時還存在少量晶形不完整的角閃石和少量輝石顆粒；而含硫化物較少或未達工業(yè)品位的角閃橄欖巖中，橄欖石的填隙物主要為自形和他形的角閃石和輝石，自形角閃石、輝石的大多為包橄結構，填隙狀的斜長石顆粒大多較小，包橄結構較少見。上述結構可能由于輝石、角閃石和橄欖石礦物顆粒之間有明顯的先后結晶次序，而斜長石卻沒有。斜長石和硫化物都呈填隙物形式出現(xiàn)在角閃橄欖巖中，硫化物達到飽和，熔離并占據(jù)了橄欖石晶間的位置，與同樣呈填隙狀的斜長石含量呈現(xiàn)此消彼長的趨勢。但是角閃石和輝石等其他礦物與硫化物之間卻沒有該趨勢。

鉆孔剖面上不同巖性的斜長石中SiO2和Al2O3含量相對集中，CaO、Na2O、K2O含量變化范圍大。SiO2含量從深部到淺部，表現(xiàn)出含量從低到高變化的趨勢，說明斜長石受同源巖漿結晶分異作用的控制。在富硫化物的角閃橄欖巖樣品中，斜長石CaO含量低于不含或含少量硫化物的樣品，Na2O和K2O含量高于不含或含少量硫化物的樣品。在第一段較高的硫化物礦化部位的底部(T1503-379)，出現(xiàn)的樣品中斜長石的SiO2含量(50.91～59.74wt%)、Na2O含量(4.14～8.30wt%)和K2O含量(0.04～0.31wt%)都較高，變化范圍也遠高于其他離硫化物賦礦較遠的樣品；此外，斜長石的An和Ab變化范圍(An=28～62，Ab=38～70)也遠大于富硫化物的樣品中的一個樣品及其離硫化物較遠的樣品，CaO和Al2O3含量略低或者與其他樣品中含量相當。深部T1503-381、T1503-389和T1503-404樣品中SiO2、Na2O、K2O含量降低，CaO和Al2O3含量升高。到T1503-429樣品，接近第二段富礦出現(xiàn)部位，斜長石的SiO2、Na2O、K2O含量升高，變化范圍變大，CaO和Al2O3含量降低。可能富硫化物的角閃橄欖巖中硫化物的熔離結晶分異過程造成了其附近的斜長石的蝕變，導致其主量成分變化大(圖5)。上述特征不能簡單地用結晶分異來解釋，而是表現(xiàn)為受硫化物產(chǎn)出的影響。接近富礦部位的斜長石為An牌號更高、更偏基性的長石，隨著離富礦的距離變遠，An牌號降低、偏向中性長石。斜長石成分的變化，往往有規(guī)律的指示出巖石/斜長石礦物顆粒形成時巖漿物質成分的變化。Zk1503鉆孔的長石都較新鮮，受巖漿和后期熱液蝕變影響較小，斜長石與硫化物相互之間也幾乎不發(fā)生交換作用，富硫化物礦石和基性長石共生，暗示硫化物的熔離作用和殘余熔體質量的減少，導致隨著較早結晶的基性長石的分離結晶作用而降低的CaO和Al2O3含量又略有升高，從而再次結晶出偏基性的斜長石，硫化物瞬間達到硫飽和并且發(fā)生硫化物熔離，巖漿體系成分發(fā)生短暫的變化后，重新進行正常的分異結晶作用。

8 結論

該巖體主要造巖礦物的結晶次序為：橄欖石-輝石(角閃石)-角閃石。在蝕變橄欖巖、角閃橄欖巖和輝石橄欖巖中都見少量斜長石，斜長石與輝石和角閃石沒有明顯的共生包裹關系，斜長石可能是略晚于橄欖石結晶的另一單獨結晶序列的礦物。

圖5 圖拉爾根Zk1503斜長石主量元素含量剖面變化圖Fig.5 Simplified stratigraphy of plagioclase major oxides compositions from borehole Zk1503

巖石中斜長石與硫化物含量呈負相關性，斜長石的 SiO2含量從深部到淺部，表現(xiàn)出含量從低到高變化的趨勢，說明巖體中斜長石受同源巖漿結晶分異作用的控制。斜長石的主量成分可以作為接近硫化物富礦體的指示，越接近富礦體，斜長石中SiO2、CaO、Na2O、K2O、Al2O3含量變化范圍越大。接近富硫化物樣品的角閃橄欖巖中斜長石為CaO和An牌號高、SiO2含量低的更偏基性的長石，暗示硫化物的熔離作用導致CaO和Al2O3含量又略有升高，從而再次結晶出偏基性的斜長石。

致謝 中國科學院地質與地球物理研究所李光明副研究員、趙俊興博士、周起鳳博士、曹明堅博士進行了有益的討論和樣品前期準備方面的幫助。匿名審稿人對本文提出建議，使本文更加完善，在此一并致以衷心的感謝！

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Mineral Characteristics and Mineralization of the Tulaergen Magmatic Ni-Cu Sulfide Deposit, Eastern Tianshan: Constraints from Major Oxide compositions of Plagioclase

GUO Hai-tang1, TANG Dong-mei2, SAN Jin-zhu3, CHEN Shou-bo3

(1. Xinjiang nonferrous metals industry (Group) Co. Ltd., Urumqi, Xinjiang 100029; 2. Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029; 3. No. 704 team of Xinjiang Nonferrous Geological Exploration Bureau, Hami, Xinjiang 839000)

The Tulaergen magmatic Ni-Cu sulfide deposit, located in the eastern part of the Huangshan-Jingerquan Cu-Ni mineralization belt, is controlled by the NEE-trending secondary crushing squeeze belt of the Kangguertage-Huangshan ductile shear zone. There are three mafic-ultramafic intrusions named as No. I, II, and III complexes in the Tulaergen ore field, respectively. Orebody No. I, distributed in the No. I mafic-ultramafic intrusion, is the primary orebody of the Tulaergen deposit. Gabbro, hornblende peridotite, lherzolite and hornblende lherzolite are major rock units in the intrusion. Hornblende peridotite is the main host rock of orebody. The alteration of ultramafic rocks is intensive on the surface, and crustal contamination of the rocks from boreholes is common. In this paper, we observe the shape, structure and texture of silicate minerals, compare the component of plagioclase from sulfide-bearing and sulfide-poor ultramafic rocks, in order to reveal the magma evolution and mineralization. The results show that the crystallization order of major silicate minerals is olivine-pyroxene/hornblende- hornblende. Olivine is anhedral to subhedral and commonly enclosed in large clinopyroxene, orthopyroxene and hornblende crystal, while barely enclosed in plagioclase. So we consider that plagioclase may be the mineral crystallized alone, which is slightly later than olivine. Plagioclase content increases with decreasing sulfide content in sulfide-bearing hornblende peridotite. Increasing plagioclase SiO2content of sulfide-bearing hornblende peridotite from deep to shallow implies that they are crystal fractionation from the similar magma. The major oxide components of plagioclase can be used as the indicator of the sulfide ore. The SiO2, Al2O3, CaO, Na2O and K2O components of plagioclase are highly variable in the sulfide-rich rocks.

Eastern Tianshan, Tulaergen, magmatic sulfide deposit, plagioclase, mineralization

2013-07-10；

2014-01-10；[責任編輯]郝情情。

國家重點基金(41030424)和新疆有色集團東天山巖漿銅鎳硫化物礦床預測評價研究項目資助。

郭海棠(1956年—)，男，高級工程師，長期從事地質礦產(chǎn)研究管理工作。E-mail:tdm@mail.iggcas.ac.cn.

P618

A

0495-5331(2014)02-0269-12