新疆东昆仑达拉库岸镁铁-超镁铁质岩体年代学、地球化学及成矿条件

引用本文

夏明哲, 范亚洲, 夏昭德, 芮会超, 姜常义. 2018. 新疆东昆仑达拉库岸镁铁-超镁铁质岩体年代学、地球化学及成矿条件. 岩石学报, 34(8): 2380-2392

Xia MZ, Fan YZ, Xia ZD, Rui HC and Jiang CY. 2018. Geochronology, geochemical characteristics and ore-forming conditions of the Dalakuan mafic-ultramafic intrusion, East Kunlun, Xinjiang. Acta Petrologica Sinica, 34(8): 2380-2392(in Chinese with English abstract)

新疆东昆仑达拉库岸镁铁-超镁铁质岩体年代学、地球化学及成矿条件

夏明哲^1,2,3 , 范亚洲⁴ , 夏昭德^1,2 , 芮会超¹ , 姜常义^1,2

1. 长安大学地球科学与国土资源学院, 西安 710054;
2. 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室, 西安 710054;
3. 国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室, 西安 71005;
4. 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037

2017-12-20 收稿; 2018-03-23 改回.

基金项目: 本文受中央高校基本科研业务费专项资金（2017G1271100）和中国地质调查局地质矿产评价专项（1212011120498）联合资助

第一作者简介: 夏明哲, 男, 1979年生, 副教授, 主要从事岩浆岩与岩浆矿床研究, E-mail:zymzxia@chd.edu.cn

摘要：达拉库岸镁铁-超镁铁质岩体位于东昆仑造山带南带之喀拉米兰晚古生代沟弧系，主要由二辉橄榄岩、单辉橄榄岩、橄榄二辉岩、单辉辉石岩和辉长岩组成。辉长岩的锆石U-Pb谐和年龄为244.4±1.5Ma，属于中三叠世。岩石普遍弱富集稀土元素和大离子亲石元素（Rb、Ba、Sr），亏损不相容元素（Nb、Ta）。岩体原生岩浆为高镁拉斑玄武质岩浆（MgO 11.4%，FeO 10.8%）。元素地球化学和Nd、Sr同位素组成特征表明岩浆源区为富集岩石圈地幔，岩浆运移和侵位过程中遭受不同程度地壳物质的同化混染作用。依据橄榄石组分模拟获得橄榄石结晶过程中母岩浆达到硫饱和，并发生硫化物的熔离作用。从岩体特征、矿石结构、原生岩浆性质、深部硫化物熔离和物探信息等方面综合分析，岩体具有形成岩浆型铜镍硫化物矿床的良好条件。

关键词: 成矿条件地球化学年代学达拉库岸岩体东昆仑

Geochronology, geochemical characteristics and ore-forming conditions of the Dalakuan mafic-ultramafic intrusion, East Kunlun, Xinjiang

XIA MingZhe^1,2,3, FAN YaZhou⁴, XIA ZhaoDe^1,2, RUI HuiChao¹, JIANG ChangYi^1,2

1. College of Earth Science and Land Recourses, Chang'an University, Xi'an 710054, China;
2. Key Laboratory of western China's Mineral Resources and Geological Engineering, Ministry of Education, Xi'an 710054, China;
3. Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, Ministry of Land and Resources, Xi'an 71005;
4. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China

Abstract: The Dalaku'an mafic-ultramafic intrusion is located in the Late Paleozoic Karamilan arc zone, the southern active zone of the East Kunlun. It consists of lherzolite, wehrlite, olivine websterite, clinopyroxenite and gabbro. U-Pb zircon analysis yield an age of 244.4±1.5Ma from gabbro, indicates the intrusion emplaced in Anisian of Middle Triassic. Most of the samples are slightly enriched in LREE, moderately depleted in HFSE (Nb, Ta). The estimated primary magma for ultramafic rocks is tholeiitic and contains 11.4% MgO and 10.8% FeO. The characteristics of trace elements geochemical and Nd-Sr isotope indicate the magmatic source is enriched lithosphere mantle, and contamination at different levels is involved as magma migration and emplacement. The sulfide segregation and olivine fractional crystallization occurred almost at the same time during the magma evolution. Comprehensive analysis based on detailed fieldwork, ore texture/structures and sulfide segregation in the deep demonstrates the intrusion is conductive to form magmatic Cu-Ni sulfide deposits.

Key words: Ore-forming conditions Geochemistry Geochronology Dalaku'an mafic-ultramafic intrusion East Kunlun

东昆仑造山带是中央造山带西段重要的组成部分，也是青藏高原北缘一条巨型岩浆岩带和我国重要的多金属成矿带(莫宣学等, 2007)。近年来，我国地质工作者在青海东昆仑发现了与镁铁-超镁铁质岩石密切相关的夏日哈木超大型镍矿床，探明金属镍储量超过100万吨，成为了我国岩浆矿床找矿工作的重大突破(李世金等, 2012)。此外，在该构造带陆续发现了石头坑德、冰沟南等较好的铜镍矿化岩体(周伟等, 2016; 董俊等, 2017; 张照伟等, 2017)，使东昆仑地区成为了寻找岩浆型铜镍硫化物矿床的有利地区。

新疆东昆仑位于阿尔金断裂之南，北邻塔里木板块、柴达木陆块、南邻羌塘-巴颜喀拉构造带(姜春发, 1992; 新疆维吾尔自治区地质矿产局, 1993)。1:25万区域地质调查中发现该地区存在诸多镁铁-超镁铁质岩体，前人多将这些岩体归为蛇绿岩套的组成部分，认为这些岩体具有蛇绿岩属性(何国琦, 1994; 赖绍聪等, 1996; 王焰等, 1999)。然而，2012年至今，在该区域相继发现了一些与围岩呈显著侵入接触关系的镁铁-超镁铁质岩体，例如达拉库岸、几克里阔勒等，其中最具有代表性是达拉库岸岩体，岩石种类丰富，地表矿化特征显著，橄榄岩相中赋存岩浆型铜镍硫化物矿化体，单件样品的Ni最高品位为0.65%，Cu最高品位1.4%(新疆百川新源矿业开发有限责任公司, 2012^①)。本文以达拉库岸岩体为研究对象，通过详细岩石学、矿物晶体化学、年代学、地球化学的研究，明确岩体形成时限、探讨岩浆演化过程，综合分析岩体成矿潜力和找矿方向。

① 新疆百川新源矿业开发有限责任公司. 2012.新疆且末县达拉库岸铜多金属矿勘查工作报告

1 岩体地质概况

达拉库岸岩体位于东昆仑造山带南带之喀拉米兰晚古生代沟弧系(弓小平等, 2004; 韩红卫等, 2007)(图 1a)。区域内出露地层有：中泥盆世布拉克巴什组、早泥盆世托库孜达坂群、早-中石炭世喀拉米兰河群、二叠纪喀尔瓦组和第四系上更新统。区内岩浆岩较发育，主要为华力西中期的花岗岩、二长花岗岩；华力西晚期的黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、辉长岩、超基性岩。

图 1 达拉库岸岩体岩体构造位置(a据姜春发，1992)及地质略图(b, c) Fig. 1 Tectonic location of Dalakuan intrusion (a, after Jiang, 1992) and the geological sketch map (b, c)

达拉库岸岩体有东、西两个镁铁-超镁铁质小侵入体组成(图 1b)。其中，西侧侵入体出露长约90m，宽约8m，面积小于0.1km²，局部可见其侵入华力西期花岗闪长岩中，界线清晰；东侧侵入体呈不规则透镜状产出，长约96m，宽9～12m，出露面积约0.1km²，一侧侵入到中细粒结构花岗闪长岩中，另一侧与花岗闪长岩呈断层接触，断层带岩石破碎(图 1c)。此外，在岩体外围分布有二十余个辉长岩体，面积多小于0.1km²。辉长岩较新鲜，蚀变弱，以中粗粒结构、辉长结构为主，块状构造。

达拉库岸岩体地表出露岩石以超镁铁质岩石为主，东侧小侵入体主要岩石类型有橄榄二辉岩、单辉橄榄岩和辉长岩；西侧小侵入体主要为二辉橄榄岩、橄榄二辉岩和单辉辉石岩。其中，橄榄二辉岩和单辉辉石岩与二辉橄榄岩、单辉橄榄岩呈渐变接触，辉长岩多呈透镜状分布在超镁铁质岩石内部或在岩体边部不连续分布。岩石中常见结构有自形-半自形粒状结构、堆晶结构、包含结构、辉长结构等典型镁铁-超镁铁质岩石结构特征, 以块状构造为主(图 2)。岩石普遍遭受了较强蚀变, 有蛇纹石化、透闪石化、阳起石化、绿泥石化和钠黝帘石化。此外，各类岩石中含有5%～7%的普通角闪石，表明岩浆源区富水。

图 2 达拉库岸岩体典型岩石结构特征 (a)二辉橄榄岩中橄榄石堆晶，单斜辉石呈填隙状分布；(b)橄榄二辉岩中的大颗粒斜方辉石中包裹多个橄榄石，呈典型包橄结构. Ol-橄榄石；Opx-斜方辉石；Cpx-单斜辉石 Fig. 2 Microphotographs showing the textures of representative rock of the Dalakuan intrusion (a) all olivine and occur as cumulate phase, while clinopyroxene are intercumulate in the lherzolite; (b) olivine in websterite commonly occurs as inclusions in large orthopyroxene crystals. Ol-olivine; Opx-orthopyroxene; Cpx-clinopyroxene

达拉库岸岩体地表矿化特征明显，岩石表面强烈孔雀石化、局部有铜蓝，围岩花岗闪长岩裂隙中也发育孔雀石化(图 3a)。侵入体橄榄岩相中赋存铜镍硫化物矿化体，硫化物主要以磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿为主(图 3b, c)，多呈不规则状集合体填充在橄榄石/辉石晶间空隙中，局部见有海绵陨铁结构。在橄榄石/辉石中可见包裹有乳滴状、浑圆状硫化物(图 3d-f)。

图 3 达拉库岸岩体地表矿化及原生硫化物特征 (a)橄榄二辉岩强烈孔雀石化；(b)二辉橄榄岩中硫化物局部呈稠密浸染状；(c)磁黄铁矿出溶链状镍黄铁矿；(d-f)橄榄石/辉石中呈乳滴状分布的硫化物.Sul-硫化物；Pn-镍黄铁矿；Po-磁黄铁矿；Cpy-黄铜矿 Fig. 3 The characteristics of sulfide in the intrusion (a) sulfide mineralization in olivine websterite; (b) interstitial sulfide assemblages in lherzolite; (c) pyrrhotite exsolute catenary pentlandite; (d-f) sulfide droplets in olivine or pyroxene minerals. Sul-sulfide; Pn-pentlandite; Po-pyrrhotite; Cpy-chalcopyrite

2 测试分析方法

锆石U-Pb年代学样品采自岩体内辉长岩，岩石新鲜，块状构造，辉长结构，无矿化。样品在河北省廊坊市区域地质调查研究所完成锆石挑选工作。在双目镜下选择颗粒大、晶型好、透明的锆石进行制靶。锆石测试工作在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析采用带有Shield Torch的Agilent 7500a的ICP-MS和德国Micro-Las公司生产的Geo-Las200M激光剥蚀系统。测试使用的标准锆石是91500和GJ-1，激光束斑直径为30μm，激光剥蚀样品的深度为20～40μm。

造岩矿物组成在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室采用JXI-8100型电子探针分析，加速电压15kV，束电流1.0×10^-8 A，束斑直径1μm。主量元素和微量元素分析在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室采用3080E型X荧光光谱仪和美国X-7型ICP-MS测定。XRF熔片法按国家标准GB/T 14506.28—1993。Nd、Sr同位素比值测试在中国科学院广州地球化学研究所完成。Nd、Sr同位素分析仪器为Micromass Isoprobe型多接收器等离子体质谱仪。Sr、Nd的全流程空白分别为20pg、10pg，对样品的贡献可以忽略。该仪器测量标样La Jolla的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值为0.511861±10，测量标样SRM987的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值是0.710263±10。

3 锆石U-Pb年代学

选择岩体中新鲜辉长岩进行锆石U-Pb年代学研究，共测数据点15个，数据见表 1。辉长岩中锆石宽板状，内部较纯洁，无裂纹和包裹体，岩浆振荡环带较发育，U含量介于80×10^-6～2408×10^-6，Th含量介于127×10^-6～5677×10^-6，Th/U比值在1.6～2.4，具有典型岩浆成因特点(吴元保和郑永飞, 2004)。岩体辉长岩的锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U-²⁰⁷Pb/²³⁵U谐和年龄为244.4±1.5Ma，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为244.4±1.5Ma(图 4)，由此可见，达拉库岸岩体的形成时代为244.4±1.5Ma，属于中三叠世。

表 1 达拉库岸岩体辉长岩锆石定年分析结果 Table 1 U-Pb zircon data for Dalakuan intrusion

Spot No.	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb (Ma)		²⁰⁷Pb/²³⁵U (Ma)		²⁰⁶Pb/²³⁸U (Ma)
Spot No.	Ratio	1σ	Ratio	1σ	Ratio	1σ	Age	1σ	Age	1σ	Age	1σ
D2-8-1	0.04976	0.00124	0.26679	0.00667	0.03850	0.00044	183.4	59.3	240.1	5.3	243.5	2.7
D2-8-2	0.04886	0.00107	0.26467	0.00604	0.03891	0.00048	142.7	45.4	238.4	4.8	246.1	3.0
D2-8-3	0.05057	0.00117	0.27259	0.00680	0.03867	0.00051	220.4	51.8	244.8	5.4	244.6	3.2
D2-8-4	0.04995	0.00094	0.26817	0.00582	0.03857	0.00056	190.8	42.6	241.2	4.7	244.0	3.5
D2-8-5	0.05196	0.00116	0.27901	0.00658	0.03857	0.00046	283.4	56.5	249.9	5.2	244.0	2.8
D2-8-6	0.05056	0.00092	0.27634	0.00532	0.03925	0.00044	220.4	36.1	247.7	4.2	248.2	2.7
D2-8-8	0.05133	0.00132	0.27876	0.00736	0.03906	0.00047	257.5	63.9	249.7	5.8	247.0	2.9
D2-8-9	0.05170	0.00130	0.27458	0.00666	0.03816	0.00046	272.3	57.4	246.3	5.3	241.4	2.9
D2-8-10	0.04994	0.00118	0.27093	0.00654	0.03870	0.00048	190.8	27.8	243.4	5.2	244.8	3.0
D2-8-13	0.05245	0.00119	0.28109	0.00644	0.03842	0.00039	305.6	56.5	251.5	5.1	243.0	2.4
D2-8-14	0.05033	0.00128	0.26963	0.00675	0.03844	0.00048	209.3	91.7	242.4	5.4	243.2	3.0
D2-8-15	0.05002	0.00131	0.27189	0.00697	0.03913	0.00048	194.5	26.8	244.2	5.6	247.4	3.0
D2-8-16	0.05230	0.00160	0.27916	0.00872	0.03822	0.00048	298.2	70.4	250.0	6.9	241.8	3.0
D2-8-17	0.05069	0.00136	0.27406	0.00787	0.03878	0.00052	233.4	61.1	245.9	6.3	245.2	3.2
D2-8-18	0.04988	0.00139	0.26681	0.00726	0.03842	0.00049	190.8	64.8	240.1	5.8	243.0	3.0

表 1 达拉库岸岩体辉长岩锆石定年分析结果 Table 1 U-Pb zircon data for Dalakuan intrusion

图 4 达拉库岸岩体辉长岩锆石U-Pb谐和年龄 Fig. 4 The zircon U-Pb concordia diagrams of gabbro in Dalakuan intrusion

4 岩相学及矿物晶体化学特征

岩体中不同岩相橄榄石和辉石电子探针分析数据见表 2、表 3。橄榄石成分变化范围较小，Fo值介于82.17～88.86，为贵橄榄石。斜方辉石的En为81～81.99；Fs为16.14～16.88；Wo为1.83～2.12，均为古铜辉石。单斜辉石的En为45.94～48.75；Fs为2.42～8.2；Wo为44.16～50.44，均属Ca-Mg-Fe辉石族，在Wo-En-Fs图中，主要位于透辉石区(图略)。

表 2 达拉库岸岩体橄榄石的电子探针分析数据(wt%) Table 2 The crystal chemical data of olivine of the Dalakuan intrusion (wt%)

测点号	DL31	DL32	DL333	DL591	DL593	DL-144	DL-145	DL-163	DL-164	DL-165	DL-171	DL-173	DL-181	DL-172	DL-323	DL-324	DL-346
岩性	二辉橄榄岩							单辉橄榄岩			橄榄二辉岩
SiO₂	40.71	40.02	39.72	40.04	40.14	40.92	40.79	39.65	39.61	39.50	41.48	40.81	41.05	41.06	40.36	40.55	39.33
TiO₂	< 0.01	0.02	0.02	< 0.01	0.057	< 0.01	< 0.01	0.02	< 0.01	< 0.01	0.02	0.03	0	0.02	0	< 0.01	0.01
Al₂O₃	0.03	0.02	< 0.01	0.08	< 0.01	< 0.01	0.05	< 0.01	0.01	< 0.01	0	< 0.01	0.09	0.01	< 0.01	0.02	0.01
Cr₂O₃	0.02	0.09	0.03	0.02	< 0.01	0.03	0.24	0.65	0.11	0.03	0.04	< 0.01	0.17	0.05	0.02	0.01	0.07
MgO	45.7	44.85	45.33	48.59	48.22	47.60	47.92	45.26	45.07	43.82	46.69	46.97	46.22	46.18	44.95	46.50	44.29
FeO	14.46	14.91	15.22	10.86	10.87	10.99	10.92	13.71	15.00	16.94	12.11	11.71	11.81	14.01	14.18	12.02	15.93
MnO	0.17	0.21	0.25	0.15	0.15	0.15	0.17	0.20	0.22	0.23	0.15	0.17	0.24	0.24	0.17	0.17	0.22
NiO	0.09	0.04	0.10	0.11	0.10	0.20	0.25	0.09	0.16	0.02	0.18	0.13	0.17	0.05	0.14	0.17	0.08
CaO	0.09	0.13	0.12	0.003	0.007	0.09	0.15	0.11	0.08	0.10	0.08	0.09	0.49	0.11	0.16	0.11	0.07
Na₂O	0.02	0.01	0.02	0.063	< 0.01	0.06	0.01	0.03	< 0.01	< 0.01	0.02	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01	0.01
K₂O	< 0.01	0	0.001	< 0.01	< 0.01	< 0.01	0	0.001	< 0.01	0.009	0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01	0.01	0.01	0.001
P₂O₅	< 0.01	0.03	< 0.01	0.03	0.02	0.01	0.03	< 0.01	0.02	0.01	0.02	0.02	< 0.01	0	< 0.01	< 0.01	0.02
Total	101.30	100.32	100.80	99.96	99.57	100.05	100.53	99.73	100.26	100.65	100.79	99.91	100.24	101.72	99.98	99.56	100.03
Fo	84.93	84.27	84.14	88.86	88.76	88.52	88.66	85.58	84.27	82.17	87.53	87.73	87.47	85.45	84.96	87.33	83.20

表 2 达拉库岸岩体橄榄石的电子探针分析数据(wt%) Table 2 The crystal chemical data of olivine of the Dalakuan intrusion (wt%)

表 3 达拉库岸岩体辉石的电子探针分析数据(wt%) Table 3 The crystal chemical data of pyroxenes (wt%) of the Dalakuan intrusion

测点号	DLK-32	DLK-19	DLK-4	DLK-14	DL-34	DL-3	DL-12-2	DL-10-1	DL-56	DL-31	DL-34-3	DL-33-1	DLK-22	DL-31-2	DL-40-3
岩性	二辉橄榄岩						单辉橄榄岩		橄榄二辉岩				辉长岩
SiO₂	55.60	53.40	53.09	53.71	53.85	53.83	52.15	52.61	53.01	52.42	53.26	53.58	53.28	53.93	52.71
TiO₂	0.02	0.18	0.23	0.21	0.08	0.17	0.23	0.21	0.20	0.17	0.16	0.17	0.25	0.05	0.18
Al₂O₃	0.16	1.75	2.48	1.87	3.02	3.84	2.36	2.03	2.16	2.60	3.80	4.01	2.43	1.10	2.14
Cr₂O₃	0.04	0.74	1.09	0.46	0.3	0.50	0.93	0.40	0.87	0.77	0.46	0.36	0.53	0.22	0.62
MgO	17.14	17.39	16.63	16.89	30.41	29.8	17.03	16.53	17.25	16.76	29.85	30.03	16.59	17.10	16.42
FeO	1.56	3.92	4.45	4.79	10.67	10.84	4.34	4.98	4.43	4.44	11.08	10.61	5.14	3.60	4.63
MnO	0.07	0.13	0.15	0.20	0.21	0.25	0.15	0.19	0.11	0.19	0.24	0.23	0.15	0.12	0.27
NiO	0.01	0.11	—	0.06	0.04	0	0.01	0.03	—	—	—	0.05	—	0.01	—
CaO	25.52	22.37	22.17	21.54	0.96	0.96	21.83	22.04	22.52	22.57	1.08	0.94	21.78	24.42	23.26
Na₂O	—	0.22	0.21	0.1	0.01	—	0.20	0.24	0.19	0.17	—	0.01	0.18	0.03	0.19
K₂O	—	0.01	—	0.01	0.01	0	—	0.01	—	0.01	0.02	0.01	0.01	—	—
P₂O₅	0.04	0.03	0.01	—	0	—	0.01	0.01	—	—	—	0.02	0.01	—	0
Total	100.16	100.23	100.51	99.83	99.57	100.2	99.23	99.27	100.75	100.09	99.96	100	100.34	100.59	100.40
En	47.14	48.75	47.43	48.18	81.99	81.47	48.43	47.01	48.03	47.26	81	81.94	47.23	46.64	45.94
Fs	2.42	6.16	7.13	7.66	16.14	16.63	6.92	7.93	6.90	7.00	16.88	16.23	8.20	5.50	7.26
Wo	50.44	45.09	45.44	44.16	1.87	1.90	44.65	45.06	45.07	45.74	2.12	1.83	44.56	47.86	46.80

表 3 达拉库岸岩体辉石的电子探针分析数据(wt%) Table 3 The crystal chemical data of pyroxenes (wt%) of the Dalakuan intrusion

5 地球化学特征 5.1 主量元素地球化学

达拉库岸岩体主量元素分析数据见表 4。各类岩石组成与岩相学特征变化相对应，Al₂O₃、Fe₂O₃^T、MgO、CaO、Na₂O含量变化大，MgO含量普遍高于Fe₂O₃^T含量。岩体中所有岩石TiO₂含量均 < 1.0%，平均0.27%。所有岩石的m/f值介于3.20～5.14之间，为铁质超基性岩。在Na₂O+K₂O-SiO₂图解中，全部样品都投在了亚碱性区域(图 5a)。在FeO^T/MgO-SiO₂图解中，除有4件岩石样品投影在了钙碱性系列区，大部分样品均投影于拉斑玄武岩区(图 5b)。

图 5 Na₂O+K₂O-SiO₂图解(a)和SiO₂-FeO^T/MgO图解(b)(据Miyashiro, 1974) Fig. 5 Na₂O+K₂O vs. SiO₂ diagram (a) and SiO₂ vs. FeO^T/MgO diagram (b) (after Miyashiro, 1974)

表 4 达拉库岸岩体主量元素(wt%)和微量元素(×10^-6)分析数据 Table 4 Major elements (wt%) and trace elements (×10^-6) of the Dalakuan intrusion

样品号	DL-31	DL-39	DL-34	DL-14	DL-20	DL-16	DL-2	DL-7	DL-45	DL-9	DL-4	DL-54	DL-40	DL-46
岩性	二辉橄榄岩				单辉橄榄岩		橄榄二辉岩			单辉辉石岩			辉长岩
SiO₂	40.70	38.40	40.30	41.30	42.30	44.10	44.50	44.10	41.50	49.30	50.00	49.60	51.75	50.53
TiO₂	0.16	0.09	0.19	0.21	0.18	0.18	0.16	0.23	0.24	0.60	0.30	0.28	0.30	0.61
Al₂O₃	2.51	5.45	3.07	2.34	2.76	2.98	3.30	3.76	3.28	8.79	4.72	3.84	9.05	8.68
Fe₂O₃^T	12.40	13.00	11.70	12.00	11.50	10.9	11.50	11.50	11.90	10.80	7.56	7.67	8.67	8.74
MnO	0.13	0.15	0.17	0.15	0.15	0.16	0.15	0.15	0.17	0.18	0.19	0.16	0.17	0.15
MgO	30.10	31.10	30.60	29.30	29.30	27.00	27.00	25.30	28.30	17.60	16.20	18.70	14.66	14.39
CaO	4.65	2.55	4.86	5.82	5.29	7.10	7.09	9.08	5.90	7.74	18.10	16.20	9.32	10.73
Na₂O	0.26	0.34	0.25	0.47	0.23	0.30	0.40	0.34	0.41	0.71	0.19	0.35	2.29	1.53
K₂O	0.11	0.09	0.04	0.04	0.11	0.08	0.09	0.10	0.07	1.10	0.01	0.06	1.00	0.79
P₂O₅	0.03	0.04	0.03	0.03	0.03	0.04	0.03	0.04	0.03	0.09	0.03	0.03	0.07	0.06
LOI	8.50	8.56	8.23	7.89	8.01	7.00	5.27	4.98	7.77	2.81	2.34	2.63	2.12	2.89
Total	99.56	99.75	99.53	99.51	99.78	99.81	99.51	99.59	99.63	99.6	99.63	99.52	99.40	99.10
Sc	25.03	27.07	15.24	30.93	27.60	32.15	30.01	35.58	29.36	30.88	52.79	54.07	34.68	54.47
V	69.75	83.03	49.38	90.83	73.87	82.47	82.97	111.5	94.07	183	167.2	164.8	140.6	233.3
Cr	2573	1148	2900	1607	1203	1155	2251	2295	1289	1058	1123	1767	698.9	1247
Co	118.6	121	121.4	112.7	113.6	110.9	107.7	102.6	108.4	72.01	63.37	56.62	47.68	49.55
Ni	210.3	212.4	209.1	206.2	205.4	194.3	233	164.3	199.8	157	83.27	196.9	210.7	151.0
Cu	147.6	41.45	40.87	23.95	54.34	148.4	89.91	117.2	38.48	433.8	379.4	29.3	156.3	128.4
Rb	5.09	2.56	4.285	3.32	4.88	3.70	4.91	3.18	3.49	28.99	1.87	2.58	51.70	36.57
Sr	22.53	33.94	114.4	22.5	27.29	44.89	56.64	56.3	34.78	52.62	36.15	35.29	200.3	253.4
Y	2.59	2.88	1.30	3.06	3.38	3.54	3.07	4.63	3.51	16.57	7.17	5.46	7.41	9.53
Zr	9.74	9.80	10.4	6.63	12.66	13.21	13.21	13.3	8.74	41.19	18.87	10.88	28.93	35.45
Nb	0.59	0.41	0.43	0.26	0.56	0.63	0.52	0.56	0.34	2.52	1.12	0.36	1.74	1.51
Ba	22.51	10.56	22.22	7.19	24.03	16.16	21.74	19.02	13.66	193.3	4.73	12.74	278.7	249.8
La	1.76	1.44	1.79	0.88	1.73	2.42	1.91	1.90	1.028	6.43	2.81	1.33	5.14	4.97
Ce	3.48	2.99	3.12	1.86	3.90	4.78	4.05	4.34	2.54	16.69	7.14	3.26	12.48	12.17
Pr	0.46	0.42	0.38	0.32	0.55	0.64	0.55	0.65	0.41	2.45	1.06	0.55	1.62	1.57
Nd	2.05	1.99	1.41	1.71	2.77	2.86	2.54	3.08	2.17	12.16	5.03	2.98	7.76	7.65
Sm	0.52	0.50	0.26	0.50	0.64	0.68	0.61	0.82	0.59	3.17	1.28	0.89	1.79	1.98
Eu	0.14	0.16	0.10	0.22	0.23	0.22	0.19	0.23	0.2	0.67	0.34	0.25	0.56	0.63
Gd	0.61	0.64	0.34	0.62	0.76	0.86	0.71	0.97	0.75	3.69	1.48	1.04	1.93	2.31
Tb	0.09	0.10	0.04	0.10	0.11	0.12	0.11	0.15	0.11	0.56	0.24	0.18	0.28	0.37
Dy	0.51	0.57	0.26	0.59	0.66	0.72	0.64	0.94	0.69	3.45	1.46	1.11	1.55	2.16
Ho	0.11	0.12	0.05	0.12	0.14	0.15	0.13	0.19	0.14	0.71	0.3	0.23	0.33	0.46
Er	0.3	0.33	0.16	0.36	0.38	0.42	0.38	0.55	0.42	2	0.85	0.63	0.93	1.26
Tm	0.05	0.05	0.02	0.05	0.06	0.06	0.05	0.09	0.05	0.26	0.12	0.08	0.16	0.19
Yb	0.23	0.30	0.18	0.31	0.34	0.34	0.34	0.49	0.39	1.61	0.75	0.51	0.91	1.01
Lu	0.04	0.05	0.03	0.04	0.06	0.05	0.05	0.08	0.05	0.26	0.12	0.08	0.15	0.17
Hf	0.27	0.28	0.22	0.21	0.36	0.38	0.4	0.4	0.29	1.33	0.62	0.38	1.00	1.08
Ta	0.05	0.03	0.03	0.02	0.04	0.05	0.04	0.04	0.02	0.19	0.11	0.04	0.13	0.12
Th	0.54	0.28	0.45	0.19	0.56	0.72	0.50	0.41	0.17	1.92	1	0.26	1.38	1.44
U	0.04	0.06	0.11	0.39	0.18	0.97	0.11	0.15	0.17	2.19	0.11	0.76	0.56	0.48
∑REE	13.81	11.24	9.89	11.37	19.41	18.12	15.25	18.15	11.53	62.57	27.89	20.4	35.60	36.90

表 4 达拉库岸岩体主量元素(wt%)和微量元素(×10^-6)分析数据 Table 4 Major elements (wt%) and trace elements (×10^-6) of the Dalakuan intrusion

5.2 微量元素地球化学

岩体中超镁铁质岩石稀土元素总量变化较大，∑REE=9.89×10^-6～62.57×10^-6，平均为16.10×10^-6，2件辉长岩稀土元素总量相对高，∑REE=35.60×10^-6～36.90×10^-6。岩石的(La/Sm)_N值1.08～4.26，(Gd/Yb)_N值1.39～2.67，(La/Yb)_N值1.85～5.42之间，表明轻、重稀土元素内部的分馏程度较小，而重轻稀土元素之间分馏程度较大。在稀土元素的配分图上，各类岩石具有相似的球粒陨石标准化的配分型式，均表现为属轻稀土弱富集型(图 6a)。

图 6 达拉库岸岩体球粒陨石标准化稀土元素配分曲线图(a, 标准化值据Taylor and Mclennan, 1985)和原始地幔标准化多元素配分曲线图(b, 标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalizing values after Taylor and Mclennan, 1985) and PM-normalized trace elements spider diagram (b, normalizing values after Sun and McDonough, 1989) of the Dalakuan intrusion

微量元素蛛网图型式上，岩体中除部分样品的Sr和U外，大部分样品的不相容元素、适度不相容元素与原始地幔相应元素比值均不超过10。总体来看，岩石弱富集大离子亲石元素，有不同程度的Nb、Ta亏损和弱Ba亏损。部分样品大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr、Th、U)的不规则波动，可能主要是受到热液蚀变作用的影响(图 6b)。

5.3 Nd、Sr同位素地球化学

岩体Nd、Sr同位素分析数据见表 5。岩体Nd同位素组成相对均一，¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd为0.512408～0.512603，而Sr同位素变化稍大，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.7056～0.7076，ε_Sr(t)为15.8～36.4。采用岩体形成时代244Ma计算，获得二辉橄榄岩的ε_Nd(t)为+0.15，具有弱亏损型地幔特征；其余样品ε_Nd(t)在-4.02～-0.23，显示弱富集型特征。在ε_Nd(t)-(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i相关图上，样品位于第一象限和第四象限中，具有明显的EMⅡ变化趋势(图 7)。

图 7 达拉库岸岩体ε_Nd(t)-(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i相关图(据Zindler and Hart, 1986) Fig. 7 ε_Nd(t) versus initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of the Dalakuan intrusion (after Zindler and Hart, 1986)

表 5 达拉库岸岩体Nd-Sr同位素组成 Table 5 The isotopic compositions of Nd and Sr of the Dalakuan intrusion

6 讨论 6.1 原生岩浆

与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍硫化物矿床中原生岩浆是成矿作用的关键(Naldrett, 1999)。由于在野外没有找到岩体的冷凝边，所以无法直接获得岩体原生岩浆的成分。单斜辉石的主量元素成分可以很好地反映原生岩浆特征(邱家骧和廖群安, 1987)。达拉库岸岩体中单斜辉石具有低Al₂O₃、TiO₂、Na₂O和K₂O的特点，单斜辉石的SiO₂-Al₂O₃和SiO₂-Na₂O-TiO₂图解显示原生岩浆为大陆拉斑玄武质岩浆(图 8)。依据橄榄石-熔体平衡原理可以定量估算岩体原生岩浆的组成。达拉库岸岩体中二辉橄榄岩中橄榄石具有最高的Fo=88.86，选择不含硫化物且MgO含量高、CaO含量相对低的样品，利用Li and Ripley (2010)介绍的原生岩浆模拟计算方法，选取Mg-Fe在橄榄石-熔体之间的分配系数K_D=X(FeO/MgO)_Ol/X(FeO/MgO)_melt=0.3±0.03(Roeder and Emslie, 1970)。获得岩体原生岩浆MgO为11.4%、FeO为10.8%。由此可见，达拉库岸镁铁-超镁铁质岩体的原生岩浆为高镁拉斑玄武质岩浆。

图 8 单斜辉石Al₂O₃-SiO₂图解(a)和SiO₂-Na₂O-TiO₂图解(b)(邱家骧和廖群安, 1987) Fig. 8 Al₂O₃ vs. SiO₂ diagram (a) and SiO₂-Na₂O-TiO₂ diagram (b) of clinopyroxene from the Dalakuan intrusion (after Qiu and Liao, 1987)

6.2 同化混染作用

达拉库岸岩体地表覆盖严重，出露面积小，很难观察到围岩捕虏体等显示岩浆与围岩之间可能有物质交换的直接证据。通常，幔源岩浆上升侵位过程中会不同程度受到陆壳物质的混染。从元素地球化学角度来看，总分配系数相同或很相近的元素比值在岩浆结晶过程中不会改变。因此，根据总分配系数相同或很相近、对同化混染作用又敏感的元素比值(例如Ce/Pb、Th/Yb、Nb/Ta、Ta/Yb、K₂O/P₂O₅、Ti/Yb、Zr/Nb等)之间的协变关系，可以检验是否存在同化混染作用，并判断混染程度(Mecdonald et al., 2001; Barker et al., 1997; Campbell and Griffiths, 1992, 1993)。在图 9中Zr-Th、La/Yb-Ce/Yb和Ta/Yb-Th/Zr较好的相关性证实岩浆演化过程中存在陆壳物质的混染作用。此外，达拉库岸岩体中Sr同位素均显示了富集型特征，而橄榄岩相Nd同位素组成有弱亏损型特征，并且从橄榄岩相-辉石岩相-辉长岩相ε_Nd(t)逐渐变小(-4.02～+0.15)，ε_Sr(t)逐渐变大(15.8～36.4)，表明岩浆演化的早期阶段同化混染作用相对较弱，而演化到晚期阶段同化混染作用逐渐增强。大部分样品岩石化学系列属于拉斑玄武岩，少量的辉石岩和辉长岩显示了钙碱性系列特征，这可能也是同化混染作用所致。因为岩浆演化过程中同化混染作用达到一定程度时，会促使岩浆由拉斑玄武质系列转化为钙碱性系列，并导致岩浆演化方向由Fenner趋势(铁富集)转化为Bowen趋势(硅碱富集)。

图 9 达拉库岸岩体同化混染作用判别图 Fig. 9 Plots of selected trace elements for checking contamination of the Dalakuan intrusion

6.3 岩浆源区

一般来说，软流圈地幔和岩石圈地幔由于演化历史的差异存在系统区别。大陆岩石圈地幔，尤其是古老的大陆岩石圈地幔往往具有低的Sm/Nd、U/Pb和高Rb/Sr比值。所以，随着时间的积累，大陆岩石圈地幔往往具有低的ε_Nd(t)值和高的ε_Sr(t)值(Farmer et al., 1989; Menzies, 1989; Rudnick and Fountain, 1995)。达拉库岸岩体遭受了一定程度的同化混染作用，通常同化混染过程中混染物往往具有较高的Sr丰度和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，混染作用对幔源岩浆Sr同位素组成的影响程度往往会明显大于对Nd同位素的影响程度。在这种情况下，只有ε_Nd(t)最高值才能在某种程度上反映源区的特征，而Sr同位素基本不代表源区性质。达拉库岸岩体岩石普遍弱富集轻稀土元素，具有较低的ε_Nd(t)值(-4.02～+0.15)，表明岩浆源区应该为富集的岩石圈地幔。

东昆仑地区晚古生代-早中生代是区域构造体制转换的重要时期，结合区域地层接触关系及花岗质岩石时空分布特点和相邻区域已发现镁铁质岩体的年代学和地球化学特征，表明至少251Ma开始，区域上已经开始由挤压环境转变为后碰撞伸展环境(莫宣学等, 2007; 奥琮等, 2015; Huang et al., 2014; Ding et al., 2014; 王亚磊等, 2017)。达拉库岸岩体形成于244Ma，应该是后碰撞伸展阶段的产物。通常，后碰撞伸展体制下形成的镁铁质岩体具有岛弧岩浆岩的地球化学特征，被认为是岩浆源区受俯冲板片流体交代改造的结果(Elliott et al., 1997)。在Th/Yb-Nb/Yb相关图中，达拉库岸岩体样品均落在了全球岛弧火山岩范围内，远离MORB-OIB地幔演化趋势线(图 10a)。大部分样品富集大离子亲石元素、有明显的Nb、Ta亏损，Th/Ta(4.79～57.67)、Th/Nb(0.23～1.99)比值较高，表明源区含有交代的地幔楔物质(Wilson, 1989)。由于Th、Zr和Nb具有相近的分配系数，分离结晶作用不会影响岩浆中这些元素的比值，因此，它们比值的显著不同可以用来指示源区特征(Saunders et al., 1992; Woodhead et al., 2001)。在Nb/Zr-Th/Zr图解中显示达拉库岸岩体源区存在俯冲流体交代作用(图 10b)。由此可见，达拉库岸岩体岩浆源区可能为板片流体交代改造的富集型岩石圈地幔。

图 10 达拉库岸岩体Nb/Yb-Th/Yb图解(a)和Nb/Zr-Th/Zr图解(b) Fig. 10 Plots of whole-rock Th/Yb vs. Nb/Yb (a) and Nb/Zr vs. Th/Zr (b) for the Dalakuan intrusion

6.4 成矿条件

达拉库岸岩体形成于后碰撞伸展阶段，与新疆东天山地区大量产出的岩浆型铜镍硫化物矿床形成环境基本一致(王京彬等, 2008; 夏明哲等, 2010)。岩体岩浆分异充分，岩石种类较丰富，原生岩浆为高镁拉斑玄武质岩浆，岩浆运移和侵位过程中遭受了一定程度地壳物质的同化混染作用，这些因素对形成岩浆型铜镍硫化物矿床是有利的(汤中立等, 2015)。岩体地表矿化特征明显，橄榄岩相中赋存铜镍硫化物矿化体。在岩体中开展的电法和磁法物探工作已圈定了一条宽约130m，长约400m，呈东西向展布的电磁综合异常。其中，激电异常和磁异常形态基本重合，激电剖面显示引起异常的极化体为南倾的中阻高极化体，磁测剖面结果也显示岩体南倾且向深部有一定的延伸，综合物性资料和地质特征推断异常主要为矿化超镁铁质岩石引起。

达拉库岸岩体中二辉橄榄岩、单辉橄榄岩和橄榄二辉岩中的橄榄石，具半自形粒状-浑圆状结构、堆晶结构，颗粒间分布有填隙状辉石，橄榄石裂纹发育，裂隙及边缘常发生蛇纹石化。在橄榄石/辉石中常见包裹有乳滴状、浑圆状硫化物，显示橄榄石结晶之前，母岩浆可能已经发生了硫化物的熔离。我们仅考虑只有橄榄石分离结晶以及橄榄石分离结晶的同时有硫化物熔离的情况来模拟橄榄石结晶过程。假设Ni在橄榄石与玄武质岩浆中的分配系数为7，在硫化物熔体与硅酸盐熔浆中的分配系数为500，达拉库岸岩体原始岩浆中MgO含量为11.4%、FeO为10.8%，Ni的含量为500×10^-6，在总压力为0.2GPa，氧逸度为QFM-1，利用MELTS软件对岩浆演化和硫化物熔离过程进行模拟。如图 11所示，结果显示岩体中橄榄石均落于正常分离结晶线下方，表明橄榄石主要是从硫饱和的岩浆中结晶出来，而且在橄榄石的结晶过程中一直伴随有硫化物的熔离作用发生，橄榄石与硫化物的晶出质量比(橄榄石：硫化物)为15:1。综上所述，从岩体特征、矿石结构/构造、原生岩浆性质、深部硫化物熔离特征和物探信息等分析岩体具有形成岩浆型铜镍硫化物矿床的良好条件。目前，岩体地表出露岩相主要以辉石岩相为主，橄榄岩相较少，而铜镍硫化物矿化体常赋存在橄榄岩相或辉长苏长岩相中，因此需要进一步评价岩体深部橄榄岩相，追踪早期硫化物熔离时形成的硫化物熔体。

图 11 达拉库岸岩体橄榄石分离结晶模拟图解 Fig. 11 Compositional variations of olivine in the Dalakuan intrusion

7 结论

(1) 达拉库岸岩体主要由二辉橄榄岩、单辉橄榄岩、橄榄二辉岩、单辉辉石岩和辉长岩组成。辉长岩的锆石U-Pb谐和年龄为244.4±1.5Ma，属于中三叠世。

(2) 岩石普遍弱富集稀土元素和大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr)，亏损不相容元素(Nb、Ta)。岩体地球化学和Nd、Sr同位素组成表明岩浆源区为交代改造的富集岩石圈地幔。

(3) 岩体原生岩浆为高镁拉斑玄武质岩浆(MgO 11.4%、FeO 10.8%)，岩浆运移和侵位过程中遭受不同程度地壳物质的同化混染作用。

(4) 从岩体特征、矿石结构/构造、原生岩浆性质、深部硫化物熔离特征和物探等综合分析，岩体具有形成岩浆型铜镍硫化物矿床的良好条件。

致谢本次研究野外工作得到了新疆地质矿产开发局第三地质大队同行们的热情帮助；两名评审专家和编辑部老师提出的宝贵修改意见使本文更加完善；在此一并表示衷心的感谢。

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岩石学报 2018, Vol. 34 Issue (8): 2380-2392	PDF