2016, Vol. 35
2. 中国科学院大学, 北京 100049
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
在扬子地块西缘，出露有很多中元古代晚期到新元古代的岩浆岩(约1050～740 Ma)。最近几十年，学者们对这些岩浆岩做了很多研究工作，但对于它们的岩石成因和构造属性仍然存在分歧。目前主要存在2种观点：一些学者认为这些大于860 Ma(极有可能900 Ma)的岩浆岩的形成与四堡造山作用有关，并与Rodinia超大陆的聚合有关，而830～740 Ma的岩浆岩是非造山作用的产物，可能是由地幔柱活动所引起的板内岩浆活动，与Rodinia超大陆裂解有关(Li et al.，1999；Lin et al.，2007)；另一些学者认为形成所有这些约1050～740 Ma岩浆岩的构造环境为一个南北向的活动大陆边缘(目前方位)(Zhou et al.，2002; Zhao and Zhou，2007)。
这些岩浆岩主要包括花岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、闪长岩、镁铁质岩脉和镁铁质-超镁铁质岩体，以及少量的玄武岩，未出现超镁铁质的喷出岩，如苦橄岩。Zhu等(2010)在攀枝花市同德地区发现了3条苦橄质岩脉侵入到新元古代同德杂岩体中，SIMS锆石U-Pb年龄值为796±5 Ma，这些苦橄质岩脉的岩相学特征明显有别于附近产出的高家村镁铁-超镁铁质岩体，呈斑状结构，斑晶主要为粗粒的橄榄石和少量单斜辉石，基质为细粒的单斜辉石和斜长石。Zhu等(2010)对苦橄质岩脉进行了全岩主微量、矿物学和Nd同位素等研究，探讨了这些苦橄质岩脉的源区特征及其形成的构造环境，提出其构造背景为板内裂谷环境，其源区为受到地幔柱影响的异常热的亏损软流圈地幔，源区发生约20%的部分熔融形成了同德苦橄质岩脉的原始岩浆。
最近，笔者在攀枝花大田地区发现了一条新元古代苦橄质岩脉，其SIMS锆石U-Pb年龄为～760 Ma(作者未发表数据)，与同德苦橄质岩脉的形成年龄较为接近。这些苦橄质岩脉的成因是否起源于较高程度的地幔部分熔融并与地幔柱作用有关？考虑到铂族元素(PGE)在研究镁铁-超镁铁质岩的地幔源区特征和深部过程有独特的优势，本文对攀枝花地区同德和大田苦橄质岩脉中的代表样品进行了PGE和硫元素分析，并结合主、微量元素资料，探讨该区苦橄质岩脉的岩浆演化过程和源区地幔特征。此外，在同德杂岩体的北面产出同时代的镁铁-超镁铁质岩体群，这些规模较小的岩体群中赋存中型的冷水箐Cu-Ni硫化物矿床(图 1)。本文试图探讨这些新元古代苦橄质岩脉与冷水箐Cu-Ni硫化物矿床成矿作用的可能成因关系。
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图 1 四川攀西地区前寒武纪地质简图(a)和同德杂岩体及苦橄质岩脉地质简图(b)(据Zhu et al.，2007) Fig. 1 A simplified map showing Precambrian geology in the Panxi area(a) and a simplified geological map of the Tongde complex and picritic dykes(b),Sichuan Province(after Zhu et al.,2007) |
四川攀枝花地区位于扬子地块西缘。同德苦橄质岩脉出露于攀枝花市西北方约30 km处，大田苦橄质岩脉出露于攀枝花市正南方约40 km 处。同德地区出露的前寒武纪岩石单元主要为盐边群的小坪组地层，侵入盐边群的新元古代岩浆岩，以及不整合于盐边群及新元古代岩浆岩侵入体之上的晚新元古代地层。小坪组由绢云板岩、砂质板岩、炭质绢云板岩夹变质砂岩及炭质板岩组成，底部为厚层状变质凝灰质细砾岩和变质砂岩(四川省地质矿产局，1991)。这些新元古代岩浆岩包括闪长岩、基性-超基性侵入体和基性岩脉(图 1)，比如～820 Ma的以闪长岩为主体的同德杂岩(Sinclair，2001)，～825～820 Ma的高家村和冷水箐基性-超基性侵入体(Zhou et al.，2006； Zhu et al.，2006，2007)，以及高家村和冷水箐侵入体北部～790～760 Ma的基性岩脉(Zhu et al.，2008)等。同德苦橄质岩脉有3条，侵入同德杂岩体中(图 1)，它们的走向有北西和北东2组，倾向分别为北东和南东，倾角为70°～80°。这些岩脉(岩墙)的长度可达2 km，厚度为30～100 m。上述岩石均比较新鲜、蚀变较弱，为苦橄玢岩。这些苦橄质岩脉的斑状结构明显(图 3a，3b)，斑晶含量为40%～50%(vol.)，基质含量为50％～60%，斑晶主要为粗粒的橄榄石和少量单斜辉石，基质主要由单斜辉石和斜长石细粒矿物组成。橄榄石占全岩的35％～50%，单斜辉石占30％～40%，斜长石占30％～40%，次要矿物包括Fe-Ti 氧化物(1％～2%)和铬铁矿(1%)。铬铁矿通常被橄榄石所包裹，而Fe-Ti氧化物(磁铁矿和钛铁矿)通常产于橄榄石的颗粒间或者被单斜辉石、斜长石所包裹。
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a、b-斑状结构，橄榄石为斑晶，基质为细粒斜长石和单斜辉石，橄榄石受到蛇纹石化呈交代残余(单偏光)； Ol-橄榄石；Cpx-单斜辉石；Pl-斜长石 图 3 攀枝花地区苦橄质岩脉岩石薄片显微照片 Fig. 3 Photomicrographs of the picritic dykes in the Panzhihua area |
大田地区出露的前寒武纪地层有会理群的大田组和河口组，以及不整合于会理群之上的震旦系上统，包括观音崖组和灯影组。大田组分上下两段，下段为花岗质混合岩、片麻岩，上段为斜长角闪岩、混合岩；河口组主要为变质火山岩和变质沉积岩。该区出露的新元古代岩浆岩有石英闪长岩和花岗岩(图 2)。大田苦橄质岩脉只发现一条，侵入会理群中，走向为近东西向，倾向为南向，倾角约25°，长度未知，厚度约为1.5 m。岩石为苦橄玢岩，蚀变作用较强，橄榄石及部分单斜辉石已完全蛇纹石化，呈交代残余假象存在。斑状结构明显，有些橄榄石斑晶的粒径可达4 mm，手标本下可清晰判别，斑晶含量占50%～60%(vol.)，为橄榄石和单斜辉石，基质占40％～60%，由隐晶质以及细粒的单斜辉石和角闪石组成。橄榄石占全岩的30％～45%，辉石占30％～45%，角闪石占10％～20%，次要矿物包括Fe-Ti氧化物(2％～4%)和铬铁矿(1%)。
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图 2 大田杂岩体及镁铁-超镁铁质岩脉地质简图 (据Zhao and Zhou，2007) Fig. 2 A simplified geological map showing the Datian Complex and mafic-ultramafic dykes(after Zhao and Zhou, 2007) |
本研究样品4件采自同德苦橄质岩脉，有3件采自大田苦橄质岩脉。所研究的样品均是在显微镜下挑选的具有代表性的相对新鲜的样品。PGE前处理过程在中国科学院地球化学研究所完成，方法见Qi等(2007，2011)。Pt、Pd、Ir和Ru采用同位素稀释法测定，单同位素Rh以194Pt为内标测定(Qi et al.，2004)，测试仪器为ElanDRC-Eicp-MS。分析精度优于5%。全流程空白Ir，Ru，Rh 均小于0.003 ng/g；Pt，Pd 均小于0.02 ng/g。S含量的测定由中国科学院地球化学研究所的C-S分析仪完成，检出限为1 μg/g，分析精度优于8%。
3 分析结果由分析结果(表 1)可见，同德和大田苦橄质岩脉的铂族元素总体上变化范围相对较小。同德苦橄质岩脉的Ir含量为0.86～1.14 ng/g，Ru含量为2.70～3.10 ng/g，Rh含量为0.45～0.58 ng/g，Pt含量为10.45～14.45 ng/g，Pd含量为7.36～9.92 ng/g，PGE总量为22.3～29.0 ng/g。大田苦橄质岩脉的Ir含量为1.18～1.22 ng/g，Ru含量为1.86～1.96 ng/g，Rh含量为0.43～0.54 ng/g，Pt含量为9.21～11.54 ng/g，Pd含量为6.84～11.46 ng/g，PGE总量为19.7～25.0 ng/g。
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表 1 攀枝花地区苦橄质岩脉的PGE(×10-9)， MgO，FeO，S(%)，Cr，Ni，Cu和 Zr(×10-6)含量 Table 1 PGE (×10-9), MgO, FeO, S(%), Cr, Ni, and Cu (×10-6) concentrations of the picritic dykes from the Tongde and Datian areas |
在原始地幔标准化PGE配分图上(图 4)，所有样品均显示相似的PGE配分曲线，为“Pt-Pd型”，即Pt、Pd相对于原始地幔富集，Ir、Ru、Rh相对于原始地幔亏损，表明苦橄质岩的Ir、Ru、Rh已与Pt、Pd发生了分异。同德和大田苦橄质岩脉的Pd/Ir值分别为6.48～11.33和5.64～9.59(表 1)，与科马提岩和高镁玄武岩类似(图 5)。7件样品中，除样品TBZ-1-0705的(Pt/Pd)n>1(n表示原始地幔标准化)(1.02)，其余6件样品的(Pt/Pd)n＜1(图 4)。
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图 4 攀枝花地区苦橄质岩脉的原始地幔标准化PGE，Ni，Cu配分型式(原始地幔PGE数据采用Barnes and Maier，1999) Fig. 4 Primitive mantle-normalized PGE,Ni, Cu patterns of picritic dykes in the Tongde and Datian areas(primitive mantle data are after Barnes and Maier,1999) |
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图 5 攀枝花地区苦橄质岩脉的Pd/Ir-Ni/Cu图解(底图据Barnes，1990) Fig. 5 Diagram of Pd/Ir versus Ni/Cu ratios for the picritic dykes in the Panzhihua area(modified after Barnes, 1990) |
苦橄质岩脉的S含量相对较低，变化也较小，同德苦橄质岩脉的S含量为0.024%～0.054%(wt)，大田苦橄质岩脉的为0.12%～0.14%，后者比前者稍高。
4 讨论 4.1 结晶分异同德和大田苦橄质岩脉的Pd、Pt与Ir、Ru、Rh发生了明显分异，具有相对高的Pd/Ir、Pt/Ir值(图 3，表 1)。由于PGE具有高的电负性(2.2)，高的电价(2+～4+)，以及高的第一电离势(5.4～9.1 eV)，所以它们在风化作用、热液蚀变或者低温变质作用过程中通常是稳定的(Pauling，1960； Weast et al.，1986)。因此，这些苦橄质岩脉的PGE含量主要受地幔源区部分熔融过程及岩浆演化过程所控制。在讨论源区部分熔融过程之前，笔者首先讨论岩浆结晶分异作用对这些苦橄质岩脉PGE的影响。
大量研究表明，在硫不饱和的玄武质岩浆体系的结晶分异过程中，Os、Ir、Ru是相容元素，易进入早期的镁铁质矿物结晶相(Barnes et al.，1985；Keays，1995)。一些实验结果显示，Ir在结晶分异过程中主要进入Cr-尖晶石，而Pd既不进入Cr-尖晶石，也不进入橄榄石，Ir和Pd在Cr-尖晶石/硅酸盐熔体间的分配系数分别为100和0.14，在橄榄石/硅酸盐熔体间的分配系数分别为0.77和0.03(Puchtel and Humayun，2001；Righter et al.，2004)。同德和大田苦橄质岩脉的斑晶矿物主要为橄榄石，少量单斜辉石，不含斜长石(图 3)，而且在橄榄石和单斜辉石斑晶里都发现包含有铬尖晶石，表明岩浆演化过程中橄榄石、单斜辉石和铬尖晶石是主要的分离结晶相。同德和大田苦橄质岩脉并无明显的Eu异常(Zhu et al.，2010；作者未发表数据)，说明在岩浆演化过程中没有发生过明显斜长石的分离结晶。在图 6a、6c中，同德和大田苦橄质岩脉的Ir、Pd和Ni呈负相关性或无相关性，说明Ir、Pd含量不受橄榄石结晶分异的影响。同德苦橄质岩脉的Ir含量可能受到了铬尖晶石结晶分异的影响，因为Ir与Cr呈弱的正相关性(图 6b)，但大田苦橄质岩脉并未显示这种趋势，这有可能是大田苦橄质岩脉只有一条，再加上样品采集较少的缘故。同德和大田苦橄质岩脉Pd与Cr显示负相关性或无相关性(图 6d)，表现出不相容于铬尖晶石的特征。总的来说，这与前人的实验结果是吻合的。所以，Pd、Ir含量受到了橄榄石和尖晶石等矿物结晶分异的影响。
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图 6 攀枝花地区苦橄质岩脉Ir与Cr、Ni(a，b)以及Pd与Cr、Ni(c，d)相关关系图 Fig. 6 Plots of Ir vs. Ni(a)and Cr(b), and Pd vs. Ni(c)and Cr(d)of the picritic dykes in the Panzhihua area |
除了受早期镁铁质矿物结晶相控制以外，PGE含量还受硫化物控制。铂族元素为高度亲硫元素，在硫化物熔浆/硅酸盐熔体中的分配系数非常高，为103～106(Ballhaus et al.，2006)。所以，当硅酸盐熔体发生硫化物熔离时，岩浆中的PGE会强烈富集在硫化物熔体中，从而导致残余岩浆中PGE亏损。极少量硫化物的熔离(如0.57%)也能导致残余岩浆中PGE的强烈亏损(Lightfoot and Keays，2005)。分析样品显示高的 PGE含量(19.7～29.0 ng/g)，说明岩浆没有达到S饱和。Pd在硫化物中的分配系数远大于Cu(DPd和DCu分别为～105和～103；Naldrett，2011)，如果熔体由于硫饱和发生了硫化物的熔离，那么残余熔体中的Cu/Pd值将会显著升高。攀枝花地区苦橄质岩脉的Cu/Pd值为9286～18758，接近地幔值(103～104)(Barnes et al.，1993)(图 7a)。另外，在硫不饱和的岩浆体系中，Zr、Cu和Pd是不相容元素，结晶分异作用会导致它们含量的升高。但是当硫一旦饱和，出现硫化物的熔离，Cu和Pd含量都会急剧降低，导致低的Cu/Zr和Pd/Zr值。在1000×Pd/Zr-Cu/Zr图上(图 7b)，可以发现这些苦橄质岩脉具有相对高的Cu/Zr(0.80～1.38)和1000×Pd/Zr值(69～131)，与云南宾川峨眉山期苦橄岩的Cu/Zr和1000×Pd/Zr值接近，后者被认为没有经历硫化物的熔离(Bai et al.，2013)。如果经历了硫化物熔离，Cu/Zr和1000×Pd/Zr值将会同时减小，但在图 7b中，并未见到这种趋势。
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图 7 攀枝花地区苦橄质岩脉Cu/Pd-Pd图(a)(区域划分据Barnes and Lightfoot，2005)，1000×Pd/Zr-Cu/Zr相关关系图(b) Fig. 7 (a)Plots of Cu/Pd vs. Pd platinum group element(PGE)-enriched and -depleted fields are from Barnes and Lightfoot, 2005),(b)1000×Pd/Zr vs. Cu/Zr for the picritic dykes in the Panzhihua area |
同时，硫化物的分离会导致Pd/Pt值的降低，因为相对于Pt，Pd在硫化物熔体/硅酸盐熔体间的分配系数更大(Peach et al.，1994；Vogel and Keays，1997)，所以硫化物的熔离会导致Pd相对于Pt的亏损，而且会导致Pt、Pd含量的明显降低。攀枝花苦橄质岩脉的Pd、Pt含量相对高，Pd/Pt值为0.54～1.16(均值为0.76)，稍高于地幔的Pd/Pt的均值(0.55，Naldrett and Duke，1980； 表 1)，Pd并没有相对Pt亏损，也说明原始岩浆没有经历硫化物的熔离。
此外，在低fS2的情况下，Ir、Ru和Pt还能形成合金矿物(Fleet and Stone，1991； Maier and Barnes，2004)。在镁铁-超镁铁质岩浆结晶形成的岩石中，如蛇绿岩和层状岩体，经常可以发现富IPGE的矿物，包括硫钌矿(Ru，Os Ir)S2，以及合金矿物，如钌铱锇矿，它们作为包体赋存在Cr-尖晶石、橄榄石和辉石里(Edwards，1990；Torres-Ruiz et al.，1996；Maier et al.，1999)。如果形成了Ru-Ir-Os合金矿物，这些矿物的分离会导致残余熔体里的IPGE亏损，但如果这些矿物发生堆晶，就会使堆晶体里的IPGE相对富集，如在某些层状岩体的铬铁矿层(如南非Bushveld岩体的UG1和UG2层)或蛇绿岩带的铬铁矿矿床(如西藏罗布莎)中，可形成IPGE的工业富集(宋谢炎等，2009)。
由于Ir、Ru在合金/硅酸盐熔体间的分配系数非常高，甚至高于Ir、Ru在硫化物熔体/硅酸盐熔体间的分配系数(Borisov and Palme，2000)，极少量合金的分离也会导致Ir、Ru的强烈亏损，攀枝花苦橄质岩脉的Ir、Ru相对于原始地幔是亏损的，但它们亏损的程度并不高(图 4)，它们的含量仍明显高于典型MORB的Ir、Ru含量(Hamlyn et al.，1985；Bézos et al.，2005)。PGE合金矿物主要为Ru-Ir-Os合金和Fe-Pt合金。前人的实验研究表明，Ru-Ir-Os 合金不仅富集Ru、Ir、Os，而且还含有1%～3.9%(wt)Pt以及非常少的Pd(Brenan and Andrews，2001)。在自然界中，也有很多Ru-Ir-Os合金含有少量Pt的例子，比如在菲律宾的Samas蛇绿岩带的铬铁矿里，Ru-Ir-Os合金的Pt含量达到了6.29%(wt)(Nakagawa and Franco，1997)。Brenan和Andrews(2001)认为Pt在Ru-Ir-Os合金与镁铁质岩浆间的分配系数能够达到104。所以，Ru-Ir-Os合金的分离不仅能造成残余熔体低的Ir、Ru含量，也可能造成Pt含量的降低。攀枝花苦橄质岩脉总体上未显示Pt相对于Pd的明显亏损(Pd/Pt0.54～1.16)。
在较高的温度下，富Ir、Ru的硫化物和合金矿物作为液相线矿物与铬尖晶石和橄榄石同时晶出(Song et al.，2009)。上面提到，同德岩脉样品的Ir与Cr含量间呈弱相关性(图 6b)，这就显示同德苦橄质岩脉没有经历过富Ir、Ru硫化物和合金矿物的分离，因为Ir在合金/硅酸盐熔体间的分配系数远大于Ir在铬尖晶石的。另外，同德和大田样品Ir、Ru与MgO含量间并不显示相关性(未示图)，同样表明在橄榄石和尖晶石结晶过程中，并未发生富Ir、Ru的硫化物和合金矿物的分离。
总的来说，攀枝花地区新元古代苦橄质岩脉没有发生硫化物和PGE合金矿物的熔离，其PGE含量主要受橄榄石和尖晶石结晶分异作用的影响。扣除掉橄榄石和尖晶石结晶分异作用对PGE含量的影响，就可计算原始岩浆的PGE成分。
4.2 原始岩浆PGE成分在平衡条件下，橄榄石的成分是岩浆成分的标志，因而可以用来估算母岩浆的成分(如Simkin and Smith，1970； Green et al.，2001； 张招崇和王福生，2003)。在图 8a中可以看出，以样品中最大Fo值以及全岩的MgO含量投点，如果投影点位于曲线的下方，则代表有过剩橄榄石加入到原始岩浆中，即以后形成的原始岩浆上升过程中捕获了早期原始岩浆分离结晶形成的橄榄石斑晶；如果投影点所落的曲线刚好和全岩的FeO含量相符，则说明全岩的成分可以代表原始岩浆的成分(张招崇和王福生，2003)。同德苦橄质岩脉样品全部落在曲线的下方，似乎说明有过剩橄榄石的加入。样品JGT0803的最大Fo值为92.3，由于其CaO含量为0.14%，且不存在扭折带，所以判断其不是幔源捕掳晶，可以作为恢复原始岩浆的依据。利用质量平衡原理，采用样品JGT0803的全岩组分，可以计算出与此Fo值平衡岩浆的MgO含量为25.3%，FeO含量为12.2%，约有7%的堆晶橄榄石加入。在计算中，设Mg-Fe分配系数[Kd=(FeO/MgO)O1/(FeO/MgO)L]为0.31(Roeder and Emslie，1970)。
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图 8 同德苦橄质岩脉橄榄石Fo值对全岩MgO图解(a)与橄榄石和全岩的MgO-FeO图解(b) Fig. 8 Bulk rock MgO contents vs. Fo values of olivine(a),and MgO vs. FeO contents of both olivine and bulk rocks from picritic dykes in the Tongde area(b) |
根据质量平衡原理，在橄榄石和全岩的MgO-FeO图解上(图 8b)，直线CD为与具有最高Fo值橄榄石平衡的熔体中FeO/MgO值。Mg-Fe分配系数同样设为0.31。点A代表具有最高Fo值橄榄石的FeO和MgO含量，点B为4个同德苦橄质岩脉样品的FeO和MgO的平均值。 图 8b中，2个同德苦橄质岩脉样品位于平衡线之下，但另外2个样品落在平衡线之上，表明同德苦橄质岩脉样品既发生过橄榄石的堆晶，也发生过橄榄石的分离。这个结论与图 8a给出的结果似乎出现了矛盾，这有可能是因为电子探针分析的点位较少，一些样品中更大的Fo值没有被测到。 图 8b中E点应为同德苦橄质岩脉原始岩浆的组成，这与上面计算的结果非常一致。另外，还可以发现同德苦橄质岩脉样品的平均值与原始岩浆的组成非常接近(图 8b)。
通过扣除掉橄榄石和铬尖晶石的堆晶对PGE造成的影响，就可以估算出同德苦橄质岩脉原始岩浆的组成。从图 8b中可以知道样品TBZ1-0703经历了橄榄石的结晶分异，在4个样品中，其MgO和Cr含量最低(表 1)。而且从上面的讨论，知道样品JGT0803经历约7%过剩橄榄石的加入，其Cr含量比TBZ1-0703的高了62 μg/g，如果按Cr2O3含量占铬尖晶石总量的40%来算，165 μg/g 的Cr对应的铬尖晶石含量是约0.0002% 的铬尖晶石。各个铂族元素在铬尖晶石/熔体间的分配系数为：DIr=100，DRu=151，DRh=63，DPt=3.3，DPd=0.14；在橄榄石/熔体间的分配系数为：DIr=0.77，DRu=1.7，DRh=1.8，DPt=0.08，DPd=0.03(Puchtel and Humayun，2001； Righter et al.，2004)。原始岩浆PGE含量的估算结果列于表 2，原始地幔标准化后的PGE配分型式图见图 9。从表 2可以看出，原始岩浆的Ir、Pd的含量高于样品TBZ1-0705的Ir、Pd含量，原始岩浆Pd/Ir值为7.07，高于样品JGT0803的6.48。所以，橄榄石和尖晶石的堆晶作用不仅导致Ir、Pd的含量降低，而且也导致Pd/Ir值的降低。原始岩浆具有与样品JGT0803相似的PGE配分型式(图 9)，其Ir、Ru、Rh相对于Pt、Pd的亏损最有可能是受地幔部分熔融过程控制的。
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图 9 原始岩浆和样品JGT0803的原始地幔标准化PGE配分型式(原始地幔PGE数据采用Barnes and Maier，1999) Fig. 9 Primitive mantle-normalized PGE patterns of primary melt and the sample JGT0803(primitive mantle data are after Barnes and Maier, 1999) |
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表 2 同德苦橄质岩脉样品TBZ10705估算的原始岩浆PGE组成 Table 2 PGE compositions of primary magmas estimated from sample TBZ10705 from the Tongde picritic dykes |
地幔低程度部分熔融时，地幔中的硫化物并未全部熔解，仍有部分PGE保留在地幔未熔的硫化物中，原始岩浆亏损PGE。地幔发生高程度部分熔融，地幔中的硫化物都已经全部熔解时，形成的原始岩浆通常是S不饱和的，PGE随硫化物一起进入熔体，由此形成的岩浆岩PGE含量较高，特别是PPGE，比如科马提岩、苦橄岩等(Keays，1995； Seitz and Keays，1997； Maier and Barnes，2004)。通常认为，地幔中含有～250 μg/g的S(McDonough and Sun，1995)，～18%(Naldrett，2010)或者～25%(Keays，1995)的地幔部分熔融程度才能将地幔中的S全部熔解。从上面的讨论得知，形成攀枝花地区苦橄质岩脉的岩浆S不饱和，且PGE富集，表明它们的原始岩浆形成于地幔较高程度的部分熔融，可以与地幔柱作用的影响有关。
硫化物饱和时的S含量(SCSS)受熔体T、p、氧逸度(fO2)和组分的影响。Li和Ripley(2009)依据岩浆成分和温压条件给出了岩浆S饱和度的计算公式：
式中：温度T的单位为K，压力p的单位为×108Pa，X表示氧化物的摩尔分数。
利用式(1)对岩浆的硫饱和度进行估算，假定含水1%，全岩FeO/Fe2O3比值为0.9，T为1400K(Zhu et al.，2010)，p为～109Pa(壳幔边界的压力估值。马昌前，1998)。计算结果表明攀枝花地区苦橄质岩脉的母岩浆S饱和度为2435 μg/g。从(1)式可以看出，随着压力的降低，S饱和度还会升高，2435μg/g的S饱和度只是一个下限值，因为这些苦橄质岩脉侵入的是会理群和盐边群地层。Zhu等(2010)之前利用PRIMELT2.XLS软件对同德苦橄质岩脉地幔源区的熔融程度进行了计算，计算结果为20%。20%的部分熔融形成的原始岩浆中S浓度为1250 μg/g，明显低于2435 μg/g的S饱和度，所以这也能解释为什么岩浆没有经历硫化物的熔离。
测得的全岩S含量为240～1400 μg/g(表 1)，有些样品的S含量低于理论值可能是因为后期蚀变作用导致了S的丢失，因为S是一种活动性元素。一些样品硫含量与1250 μg/g接近(表 1)，表明地幔源区并不亏损S。在地球早期壳幔分异的过程中，大陆岩石圈地幔通常经历过部分熔融事件，所以它应该是亏损S的(Song et al.，2009)。攀枝花地区苦橄质岩脉更有可能起源于S不亏损的软流圈地幔，这与它们显示似OIB的特征是一致的(Zhu et al.，2010及作者未发表数据)。此外，利用Albarede(1992)提出的经验公式： t(℃)=2000[MgO/SiO2+MgO]+969和ln［10p］(GPa)=0.0252T-0.12SiO2+ 5.027，得到源区熔融温度为1693℃，压力5.38 GPa，说明攀枝花地区苦橄质岩脉起源于石榴子石稳定域的软流圈地幔，其地幔温度明显高出软流圈地幔潜在温度，可能指示了其地幔柱成因。
总的来说，形成攀枝花地区新元古代苦橄质岩脉的原始岩浆是S不饱和的，地幔源区发生了较高程度的部分熔融，源区已经没有硫化物残留。如果地幔中的铂族元素只是赋存于硫化物中，那么当硫化物全部耗尽时，形成的岩浆不仅应该具有高的PGE含量，其PGE间的比值也应该与原始地幔一致。然而事实上科马提岩和苦橄岩的Pd/Ir值仍然明显高于原始地幔值，这意味着地幔中的铂族元素并不只是赋存于硫化物中。很多学者的研究表明，苦橄岩和科马提岩中Ir、Ru、Rh相对于Pt、Pd的亏损是因为在地幔发生高程度部分熔融时，Ir-Ru-Rh合金残留在地幔中导致的(Keays，1995；Lorand et al.，1999；Li et al.，2012)。PGE作为亲铁元素，具有高的电负性，很难形成氧化物(Barnes and Maier，1999)，形成的富IPGE矿物非常难熔，在部分熔融的过程中，这些矿物最后熔解，在结晶过程中，这些矿物最早结晶(Peck et al.，1992；O'Neill et al.，1995；Borisov and Palme，2000；Pagé et al.，2012)。在地幔源区已无硫化物存在的条件下，攀枝花苦橄质岩脉的IPGE亏损可能就是因为有IPGE合金矿物滞留在残余地幔体中导致的。
4.4 对本区800 Ma Cu-Ni-PGE成矿的意义四川攀枝花地区同德苦橄质岩脉附近产出冷水箐镁铁-超镁铁质岩体群。该岩体群位于同德杂岩体的北面，高家村镁铁质-超镁铁质杂岩体的东面(图 1)，为一个赋存铜镍硫化物矿床的小岩体群(Zhu et al.，2007)。其各成矿小岩体的成岩年龄为807～817 Ma(Zhou et al.，2006；Munteanu et al.，2010a)。前人研究表明，冷水箐Cu-Ni硫化物矿床成矿母岩浆亏损PGE(苟体忠等，2010；Munteanu et al.，2012)。对于导致PGE亏损的机制，Munteanu等(2012)和苟体忠等(2010)都认为是因为原始岩浆达到过硫化物的饱和并发生了硫化物的分离。
冷水箐Cu-Ni硫化物矿床中橄榄石Fo值为75～86(Zhu et al.，2007；Munteanu et al.，2010b)，明显低于与原始岩浆平衡的地幔橄榄石Fo值(～90)，表明其母岩浆为演化的岩浆，并非原始岩浆。采用最高的Fo值(86)，利用Fo-MgO图解法，Zhu等(2007)估算了母岩浆的MgO含量为10％～11%，TFeO含量约为9%。Munteanu等(2010b)同样采用最高的Fo值(86)，主要利用MELTS软件来估算母岩浆成分，得到的MgO和FeO含量都约为9%。在攀枝花盐边地区，侵入盐边群荒田组的部分镁铁质岩脉具有与冷水箐Cu-Ni硫化物矿床成矿母岩浆较为接近的成分。而且，这些镁铁质岩脉的形成时代(792±13 Ma； Zhu et al.，2008)与同德苦橄质岩脉的形成时间一致(796±5 Ma； Zhu et al.，2010)。可见，冷水箐镁铁-超镁铁质岩体群的原始岩浆为类似高MgO的苦橄质岩浆，与同德苦橄质岩脉的岩浆性质非常相似。
尽管同德苦橄质岩脉稍晚于冷水箐镁铁-超镁铁质岩体群形成，但它们可能具有相似的岩浆起源，这主要是基于以下几点理由：①冷水箐镁铁-超镁铁质岩体群和同德苦橄质岩脉在形成时代上很接近，且产出位置也很近，表明它们应该形成于相同的构造环境。②冷水箐镁铁-超镁铁质岩体的εNd(t)值为2.4～5.4，同德苦橄质岩脉的εNd(t)值为6.9～8.7，前者的εNd(t)值低于后者，这是因为前者经历了5％～27%的地壳混染(Zhu et al.，2007，2010)。可见，同位素组成显示二者的母岩浆可能都来自一个长期亏损的软流圈地幔源区。③冷水箐镁铁-超镁铁质岩体群的原始岩浆应该是PGE不亏损的，而同德苦橄质岩脉的PGE也不亏损；④同德苦橄质岩脉中橄榄石的Fo值为81.6～92.3，明显高于冷水箐Cu-Ni硫化物矿床中橄榄石Fo值范围，而且Munteanu等(2010b)利用MELTS软件模拟冷水箐镁铁-超镁铁质侵入体岩浆体系的结晶分异过程，结果显示最早结晶的橄榄石Fo值为93，这与同德苦橄质岩脉橄榄石的Fo值最大值(92.3)很接近；⑤冷水箐矿床中橄榄石的Ni含量为157～2750 μg/g(Zhu et al.，2007)，总体上明显低于同德苦橄质岩脉中橄榄石的Ni含量(1988～4338 μg/g； Zhu et al.，2010)。
以上讨论表明，同德苦橄质岩脉与冷水箐Cu-Ni硫化物矿床的原始岩浆可能具有相似的起源和组成。当然，对于这个推论，还需要进一步的工作来验证。
5 结论(1)攀枝花地区苦橄质岩脉在铬尖晶石和橄榄石的结晶分异作用过程中，Ir表现出相容性，Pd表现出不相容性，表明它们的PGE含量受到了铬尖晶石和橄榄石结晶分异的影响。这些苦橄质岩脉的Cu/Pd值(7105～18758)接近于地幔值，相对高的Cu/Zr(0.80～1.38)和Pd/Zr(69～131)值，Pt与Pd无明显的解耦(Pd/Pt=0.54～1.16)，以及具有较高的PGE和IPGE含量，表明这些苦橄质岩脉没有经历硫化物和PGE合金矿物的熔离。
(2)通过扣除铬尖晶石和橄榄石的分离结晶作用对PGE含量的影响，就可以计算出原始岩浆的PGE组成。攀枝花地区苦橄质岩脉原始岩浆的PGE含量较高，其可能产生于地幔较高程度的部分熔融。这些苦橄质岩脉原始岩浆的Ir、Ru、Rh相对于Pt、Pd明显亏损可能是由于部分熔融过程中有IPGE合金矿物残留在源区导致的。通过原始岩浆成分计算的地幔温度明显高出软流圈地幔潜在温度，可能指示其地幔柱成因。
(3)攀枝花地区新元古代苦橄质岩脉与冷水箐Cu-Ni硫化物矿床的原始岩浆可能具有相似的起源和组成。
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