塔里木板块东北部坡一镁铁质-超镁铁质层状侵入体岩石成因

引用本文

姜常义, 郭娜欣, 夏明哲, 凌锦兰, 郭芳放, 邓小芹, 姜寒冰, 范亚洲. 2012. 塔里木板块东北部坡一镁铁质-超镁铁质层状侵入体岩石成因. 岩石学报, 28(7): 2209-2223 复制到剪切板

JIANG CY, GUO NX, XIA MZ, LING JL, GUO FF, DENG XQ, JIANG HB and FAN YZ. 2012. Petrogenesis of the Poyi mafic-ultramafic layered intrusion, NE Tarim Plate. Acta Petrologica Sinica, 28(7): 2209-2223(in Chinese with English abstract) 复制到剪切板

塔里木板块东北部坡一镁铁质-超镁铁质层状侵入体岩石成因

姜常义^1,2, 郭娜欣^1,2, 夏明哲^1,2, 凌锦兰^1,2, 郭芳放^1,2, 邓小芹^1,2, 姜寒冰³, 范亚洲^1,2

1. 长安大学地球科学与资源学院，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. 西安地质矿产研究所，西安 710054

2011-12-10 收稿; 2012-03-19 改回.

基金项目: 本文受国家自然科学基金项目 (40872070) 和中国地质调查局地质调查工作项目 (1212011120498) 联合资助

第一作者简介: 姜常义，男，1951年生，教授，从事岩石学与矿床学研究，E-mail：jiangchangyi001@163.com

摘要: 坡一侵入体位于塔里木板块东北部坡北岩体内，是该岩体第三阶段岩浆活动形成的十几个小侵入体中的一个，锆石U-Pb年龄为278±2Ma。该侵入体属于以超镁铁质岩石为主的层状岩系，堆晶结构与韵律性堆晶层理非常发育。岩浆分异充分，形成了从纯橄岩到石英闪长岩的多种岩石类型。在超镁铁质岩石中，所有的橄榄石和大部分斜方辉石是堆晶相，少量斜方辉石是填隙相，大部分单斜辉石、褐色普通角闪石和黑云母是填隙相。在镁铁质岩石中，橄榄石和斜方辉石全部是堆晶相，单斜辉石与斜长石既可以是堆晶相，也可以是填隙相；褐色普通角闪石、黑云母和石英均为填隙相。超镁铁质岩石属拉斑玄武岩系列，镁铁质岩石属钙碱性系列。侵入体中大量存在的捕掳体、微量元素地球化学、Nd-Sr同位素组成的EMⅡ型演化趋势，充分证明了同化混染作用伴随岩浆演化过程而逐渐增强，并不断促进了岩浆的分异，而且导致了岩石化学系列的转化。PGE和亲硫元素地球化学以及硫同位素组成证明，硫主要来自于岩浆，硫化物形成于岩浆阶段，岩浆未经历过早期硫化物熔离作用，硫化物熔离起始于橄榄岩相结晶的晚期阶段，并伴随着此后的岩浆演化过程而继续熔离。硫化物熔离是岩浆自身演化和同化混染共同作用的结果。橄榄石Fo分子含量和全岩FeO含量显示，原生岩浆是苦橄质岩浆；源区物质应该是石榴石辉石岩；岩浆生成于地幔柱轴部。在塔里木板块东北部还存在分别来自于软流圈和亏损型大陆岩石圈地幔的二叠纪岩浆岩，它们都应该是塔里木大火成岩省的组成部分。

关键词: 层状岩系堆晶结构与层理岩浆演化同化混染硫化物熔离原生岩浆大火成岩省塔里木板块东北部

Petrogenesis of the Poyi mafic-ultramafic layered intrusion, NE Tarim Plate

JIANG ChangYi^1,2, GUO NaXin^1,2, XIA MingZhe^1,2, LING JinLan^1,2, GUO FangFang^1,2, DENG XiaoQin^1,2, JIANG HanBing³, FAN YaZhou^1,2

1. College of Earth Science and Resources, Chang'an University, Xi'an 710054, China;
2. Key Laboratory of Western China's Mineral Resources and Geological Engineering of Ministry of Education, Xi'an 710054, China;
3. Xi'an Institute of Geology and Minerals Resources, Xi'an 710054, China

Abstract: The Pobei rock body is located in northeastern Tarim Plate. As one of many small intrusions of Pobei body, the Poyi intrusion formed during the third stage of the magmatism and dated at 278±2Ma by the SHRIMP zircon U-Pb method. The Poyi layered intrusion, which is mainly composed of ultramafic rocks, develops cumulate texture and rhythmic layering. The magma differentiated thoroughly and formed many types of rocks, which range from dunite to quartz diorite. In the ultramafic rocks, all olivine and most orthopyroxene occur as cumulate phase, while small part of orthopyroxene, most clinopyroxene, brown hornblende and biotite are intercumulate. In the mafic rocks, all olivine and orthopyroxene are cumulate phase, while all brown hornblende, biotite and quartz are intercumulate. But the clinopyroxene and plagioclase may be cumulate or intercumulate. The ultramafic rocks are tholeiitic series and the mafic ones are calc-alkalic. Xenoliths occurred in the intrusion, geochemistry of trace elements and EMⅡ evolutionary trend of Nd-Sr isotopic composition, fully demonstrate that the contamination increased as magma evolving. At the same time, contamination promoted magmatic differentiation and brought about the transformation of geochemical series. Geochemistry of platinum group and thiophile elements, as well as isotopic composition of sulfur, show that sulfur mainly came from mantle-derived magma and sulfide formed during magmatic stage. The sulfide segregation began in the late stage of the crystallization of peridotites and went on as the magma evolving. The Fo value of olivine and FeO content of whole-rock show that the primary magma was picritic and formed by partial melting of axis plume. The main rocks of magmatic source should be garnet-pyroxenolite. The other Permian magmatite in northeastern Tarim Plate, which derived from asthenospheric or depleted continental lithospheric mantle, also should be part of the Tarim large igneous province (LIP).

Key words: Layered series Cumulate texture Magmatic evolution Contamination Segregation of sulfide Primary magma LIP Northeastern Tarim Plate

1 地质背景

坡北岩体的直接围岩主要是长城系古硐井岩群和少量的下石炭统 (图 1)。古硐井岩群的主要岩石类型为黑云母片岩、二云母片岩、石英岩、黑云母二长变粒岩等，其内夹有多个片麻状细粒花岗岩小侵入体，推测这些小侵入体形成于晋宁运动期间或之前。下石炭统为富含海百合茎化石的碳酸盐岩，经热接触变质作用成为粗粒大理岩。

图 1 坡北岩体地质图 (据校培喜等，2005^①) Fig. 1 The geological map of Pobei rock body

①校培喜，王兴安，王育习，黄玉华，王升勤，张汉文，王香萍，陈丽群，王静平.2005.笔架山幅 (K46C004002)1:25万区域地质调查 (修测) 报告.西安：西安地质矿产研究所，1-291

塔里木板块东北部从北向南依次有蚕头山-小青山、白地洼-淤泥河和骆驼山-矛头山断裂带。这些断裂带都经过了长期的演化过程，控制了古生代地层和二叠纪幔源岩浆岩的空间展布。其中，白地洼-淤泥河断裂带在泥盆纪期间具有张性特征，断裂切割深度较大；石炭纪-二叠纪期间有中深层次韧性变形特征，从北或北西方向向南或南东方向斜向逆冲推覆，兼有明显右行平移剪切；中新生代时期具有脆性变形特征，以左行走滑平移为主，兼有逆冲 (校培喜等，2005)。坡北岩体的产出位置明显受白地洼-淤泥河断裂控制 (图 1)。前人多将这一地区称为北山裂谷 (白云来等，2004；肖渊甫等，2004；陈汉林等，1997；李鸿儒，1994)，但明显缺乏岩石组合 (如碱性岩) 和构造地质学 (如正断层系统) 等方面的证据。

2 岩体地质

坡北岩体由两个相互连通的岩盆组成，长轴方向为北东向，原定岩体面积为180km²，新疆地矿局第六地质大队2010年将原定岩体的西部边界西移，现定岩体面积约为200km²。岩体南西部尚保留大量的古硐井岩群和下石炭统残留顶盖和顶垂体，总体上处于刚刚剥露的状态。向北东方向，顶垂体与残留顶盖逐渐减少以至消失，表明有一定程度的剥蚀。坡北岩体由五个阶段的侵入体构成。第一阶段形成镁铁质层状岩系，构成岩体的主体。其底部为纹层状橄榄辉长苏长岩，中部为辉长岩，上部为淡色辉长岩、斜长岩，局部有石英闪长岩。第二阶段形成非层状橄榄辉长苏长岩，与镁铁质层状岩系呈侵入接触关系。第三阶段形成以超镁铁质岩石为主的层状岩系，构成十几个小侵入体，侵入到第一、二阶段形成的侵入体中。近年来文献中经常提到的坡一、坡十侵入体即形成于此阶段，这两个侵入体内的橄榄岩相中含有以浸染状构造为主的镍铜硫化物矿体。第四阶段主要形成斜长岩、淡色辉长岩和少量的细粒辉长岩，呈岩枝、岩脉状侵入于前三个阶段的侵入体中。第五阶段包括幔源岩浆分异形成的石英闪长玢岩和壳源正长花岗岩岩枝、岩脉。在坡一侵入体和第一阶段形成的辉长岩中分别获得锆石U-Pb谐和年龄278±2Ma (李华芹等，2006) 和274±4Ma (姜常义等，2006)。

坡一侵入体位于坡北岩体南西段 (图 1)，呈不规则岩盆状，长约2.5km，宽约1.0km，长轴方向近东西向，呈负地形，基本被第四系覆盖，仅边部有零星基岩出露 (图 2)，侵入于第一阶段形成的纹层状橄榄辉长苏长岩中。

图 2 坡一侵入体地质图 Fig. 2 The geological map of Poyi intrusion

3 岩相学

对于超镁铁质堆晶岩而言，有多位学者提出过不同的命名原则，例如，堆晶相+堆晶岩 (Wyllie，1967)。但是，所提出的各种命名原则都存在明显不足。所以，本文仍然根据天然矿物组成 (modal) 按照IUGS火成岩分类学分委会推荐的分类方案 (1991)确定岩石名称。由此而确定的超镁铁质岩石类型为：纯橄岩、含长纯橄岩、二辉橄榄岩、方辉橄榄岩、单辉橄榄岩、含长单辉橄榄岩、橄榄二辉岩、橄榄单辉岩、二辉岩。这些超镁铁质岩石最主要的结构类型为正堆晶结构，还有中堆晶结构、包橄结构、反应边结构和自形半自形粒状结构，最后一种结构类型仅出现于辉石岩中。在橄榄岩和橄榄辉石岩中，橄榄石全部为堆晶相；斜方辉石既可以是堆晶相，也可以是填隙相；单斜辉石、褐色普通角闪石和黑云母全部是填隙相。二辉岩中的堆晶相以斜方辉石为主，局部也可以是单斜辉石。橄榄石多呈粗粒状，堆晶相斜方辉石呈短柱状，二者多已强烈蛇纹石化、滑石化，在蚀变过程中析出大量粉尘状磁铁矿，后经氧化作用转化为褐铁矿。填隙相单斜辉石呈细小它形粒状，已强烈透闪石化、绿泥石化。晚期结晶的粗大辉石中可包含多个细粒橄榄石，橄榄石与填隙岩浆相互作用形成斜方辉石反应边。褐色普通角闪石和黑云母呈不规则形态充填在堆晶相之间。副矿物见有尖晶石、榍石及磁铁矿。

与上述超镁铁质岩石属同一层状岩系的岩石还有：橄榄辉长岩、橄榄辉长苏长岩、辉长岩、辉长苏长岩、淡色辉长岩、斜长岩和石英闪长岩；为表述简洁起见，文中将这些岩石统称为镁铁质岩石。包括石英闪长岩在内的各种岩石均可具有正堆晶结构，此外还有半自形粒状结构、辉长结构、含长结构等。橄榄石与斜方辉石均为堆晶相。单斜辉石与斜长石既可是堆晶相也可是填隙相，褐色普通角闪石、黑云母和石英均为填隙相。副矿物见有磁铁矿、磷灰石和锆石。岩石蚀变弱，可见斜长石钠黝帘石化，橄榄石和斜方辉石蛇纹石化、单斜辉石阳起石化。囿于篇幅，关于堆晶结构与韵律性堆晶层理的成因、层状岩系的形成过程等诸多科学问题将另外撰文论述，此处仅以图 3简单展示。

图 3 坡一侵入体钻孔ZK23-1、ZK27-4岩心柱状图 Fig. 3 The drill cores of ZK23-1 and ZK27-4

4 样品分析方法

主量元素分析在西北大学大陆动力学实验室采用3080E型X荧光光谱仪完成。

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美国X-7型ICP-MS完成。

S同位素分析在中国地质科学院国土资源部同位素地质重点实验室采用Finnigan MAT253型质谱仪完成。

Nd、Sr同位素比值测试在中国科学院广州地球化学研究所同位素与年代学重点实验室完成。具体操作如下：称取50~200mg岩石粉末样品，用HNO₃+HF溶解样品，用2NHCl提取上AG50WX8阳离子树脂分离Sr和稀土，Nd用HDEHP萃淋树脂分离富集。将分离纯化后的Sr和Nd样品溶液，在MicroMass IsoProbe型多接收器等离子体质谱 (MC-ICPMS) 上进行测定。仪器的质量分馏校正采用指数校正定律 (Rusell et al., 1978)，对⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd同位素比值进行校正。仪器测定条件和仪器质量分馏校正方法请参见梁细荣等 (2003)。NBS 987标准的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素比值的测定值为0.710247±17(2σ)；Shin-Etsu JNdi-1标准的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd同位素比值的测定值为0.512120±12(2σ)，测定结果与推荐值在误差范围内完全吻合。

Os同位素比值与铂族元素分离测试在中国科学院广州地球化学研究所同位素与年代学重点实验室完成。采用锍试金法结合ICP-MS进行，具体操作如下：称取10g全岩粉末样品 (<200目)，与24g硼酸钠、8g碳酸钠、1.8g铁、1.0g镍、1.1g硫、0.5g面粉，再加入约0.1mL ¹⁹⁰Os稀释剂，混合均匀后在试金炉内高温 (约1050℃) 熔融60min取出镍扣。用酸溶解后，先蒸出Os，再用王水溶解过滤沉淀中的其它元素。最后将定容后的样品在ICP-MS测试，选用的同位素是：¹⁹⁰Os、¹⁹²Os、¹⁹³Ir、⁹⁹Ru、¹⁰³Rh、¹⁹⁵Pt、¹⁰⁵Pd，具体的实验条件和步骤参见文献 (Sun et al., 1998)。

5 岩石地球化学 5.1 主量元素地球化学

除石英闪长岩 (SiO₂=64.36%~66.80%) 外，其余样品的SiO₂含量介于34.03%~48.70%，属于超基性-基性岩类 (表 1)。所有样品的TiO₂含量都＜1.0%，大多数样品＜0.26%，平均值仅为0.14%。大多数不含斜长石的超镁铁岩的Al₂O₃含量＜3%，而在镁铁质岩石中可达27.66%。超镁铁岩的Fe₂O₃^T含量稳定，介于8.76%~11.81%之间，镁铁质岩石＜7.06%。橄榄岩的MgO含量为33.8%~37.51%，橄榄辉石岩为25.78%~31.54%，橄榄辉长苏长岩为13.76%~17.28%，其余岩石都＜13.0%。大多数橄榄岩样品的CaO含量都＜1.5%，橄榄辉石岩为6.83%~9.23%，橄榄辉长苏长岩为8.56%~10.98%，其余镁铁质岩石都≥12.99%。在18件超镁铁岩分析样品中，有4件样品的Na₂O含量＞1.0%，其余都＜1.0%，平均值仅为0.74%；镁铁质岩石的Na₂O含量相对稳定 (1.74%~3.74%)。除石英闪长岩外，所有样品的K₂O含量都≤0.59%，平均值仅为0.12%。大多数样品的P₂O₅含量为0.02%。

表 1 坡一侵入体岩石主量元素 (wt%) 和微量元素 (×10^-6) 分析数据 Table 1 Abundances of major (wt%) and trace elements (×10^-6)

样品号	YK18	YK4	YK5	YK11	YK30	YK1	YK16	YK38	YK2	YK12	YK26	YK15	YK31	YK3	YB30	YK21	YK47	YK45	YB1	YB16	YK19	YB21	YB31	YB32	YK41	YB27	YK42	YB33	YK14	YK36
岩性	纯橄岩		含长纯橄岩	二辉橄榄岩					方辉橄榄岩	单辉橄榄岩					含长单辉橄榄岩	橄榄二辉岩		橄榄单辉岩	辉长岩			淡色辉长岩			辉长苏长岩	橄榄辉长苏长岩		斜长岩	石英闪长岩
SiO₂	34.91	36.30	34.95	34.10	35.80	35.60	40.60	37.10	34.03	34.20	37.50	34.90	35.60	35.10	36.44	40.74	34.72	40.72	48.57	46.87	45.83	46.94	48.79	47.75	45.93	48.67	43.75	47.65	66.8	64.36
TiO₂	0.08	0.26	0.13	0.12	0.09	0.11	0.12	0.14	0.12	0.10	0.13	0.09	0.11	0.14	0.09	0.17	0.16	0.14	0.16	0.26	0.13	0.07	0.09	0.09	0.09	0.08	0.05	0.11	0.44	0.49
Al₂O₃	2.57	1.27	2.95	2.71	3.06	4.37	1.52	2.63	2.37	2.46	2.37	2.77	2.56	2.98	5.13	1.78	3.56	1.65	18.23	14.96	19.47	26.61	23.52	27.66	23.28	14.42	20.19	23.56	15.12	16.71
Fe₂O₃^T	11.25	10.05	9.10	9.42	9.18	8.76	11.80	10.80	9.41	9.67	9.33	8.79	9.40	9.01	10.09	10.80	9.05	9.17	5.20	7.06	5.66	2.65	3.49	2.38	3.56	6.79	5.44	2.98	4.28	4.62
MnO	0.15	0.11	0.12	0.11	0.11	0.10	0.16	0.14	0.11	0.11	0.13	0.12	0.10	0.13	0.13	0.13	0.12	0.14	0.10	0.12	0.08	0.05	0.08	0.05	0.07	0.13	0.09	0.06	0.09	0.08
MgO	37.38	36.61	36.31	35.90	36.70	35.20	33.40	37.50	35.74	35.90	33.90	37.30	35.80	36.00	33.93	29.45	25.78	31.54	8.34	12.52	10.32	4.57	5.54	3.37	7.89	17.28	13.76	6.47	3.03	2.71
CaO	1.32	0.66	0.73	0.86	0.91	0.90	5.66	1.27	0.64	0.68	3.22	0.85	0.61	0.84	1.43	7.06	9.23	6.83	12.99	14.49	15.05	14.38	14.12	14.28	13.25	8.56	10.98	13.69	3.72	4.83
Na₂O	2.14	0.33	0.25	0.96	0.34	0.32	0.29	0.31	2.31	1.79	0.50	0.45	1.05	0.33	0.65	0.82	0.19	0.37	3.74	1.37	1.74	2.17	2.17	2.56	2.53	2.12	1.93	2.35	3.68	4.03
K₂O	0.07	0.09	0.08	0.04	0.04	0.12	0.08	0.09	0.07	0.16	0.03	0.05	0.05	0.05	0.06	0.02	0.07	0.03	0.59	0.13	0.04	0.10	0.38	0.15	0.20	0.07	0.05	0.31	2.10	1.39
P₂O₅	0.02	0.02	0.04	0.02	0.02	0.02	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.01	0.01	0.02	0.02	0.02	0.02	0.01	0.02	0.02	0.10	0.12
LOI	9.69	13.71	13.90	14.80	12.50	13.90	5.72	9.07	14.80	14.30	12.40	13.30	13.80	14.60	11.05	8.35	16.18	8.63	1.87	1.76	1.27	2.00	1.31	1.29	2.72	1.57	3.39	2.30	1.04	0.76
TOTAL	99.58	99.41	98.56	99.10	98.70	99.40	99.40	99.00	99.62	99.40	99.50	98.60	99.00	99.20	99.02	99.34	99.08	99.24	99.81	99.55	99.60	99.56	99.51	99.60	99.54	99.70	99.65	99.50	100.4	100.1
Mg^#	0.87	0.88	0.89	0.88	0.89	0.89	0.85	0.87	0.88	0.88	0.88	0.89	0.88	0.89	0.87	0.85	0.85	0.87	0.76	0.78	0.78	0.78	0.76	0.74	0.82	0.84	0.83	0.81	0.59	0.54
m/f	6.65	7.29	7.98	7.62	7.98	8.03	5.65	6.95	7.60	7.42	7.26	8.49	7.61	8.00	6.73	5.45	5.70	6.88	3.21	3.55	3.65	3.45	3.17	2.83	4.43	5.09	5.06	4.34	1.42	1.17
La	0.40	0.78	0.64	0.21	0.18	1.24	0.96	0.45	0.69	0.38	0.31	0.47	0.37	0.69	0.24	0.51	0.60	0.45	1.18	0.83	0.50	0.62	5.25	0.83	1.45	0.28	0.38	1.73	9.04	10.34
Ce	0.81	1.86	1.46	0.51	0.34	2.52	2.11	1.10	1.55	0.85	0.77	0.88	0.79	1.57	0.45	1.51	1.26	1.27	2.63	1.94	1.16	1.41	11.21	1.92	3.14	0.42	0.77	3.64	19.63	21.15
Pr	0.12	0.29	0.22	0.10	0.07	0.32	0.29	0.18	0.22	0.14	0.15	0.13	0.13	0.23	0.08	0.28	0.20	0.23	0.38	0.32	0.21	0.19	1.38	0.27	0.42	0.07	0.13	0.48	2.38	2.34
Nd	0.74	1.63	1.18	0.70	0.50	1.49	1.59	1.06	1.20	0.79	0.99	0.74	0.77	1.27	0.50	1.81	1.16	1.44	2.24	1.92	1.34	1.07	6.11	1.43	2.12	0.40	0.74	2.37	10.13	9.47
Sm	0.21	0.50	0.34	0.24	0.15	0.37	0.46	0.34	0.32	0.26	0.33	0.19	0.22	0.35	0.13	0.61	0.38	0.45	0.76	0.66	0.50	0.31	1.44	0.37	0.54	0.12	0.19	0.62	2.27	1.96
Eu	0.07	0.11	0.10	0.08	0.07	0.14	0.14	0.13	0.12	0.08	0.11	0.08	0.08	0.12	0.10	0.20	0.16	0.15	0.52	0.37	0.30	0.33	0.71	0.35	0.36	0.16	0.23	0.46	0.62	0.69
Gd	0.30	0.69	0.46	0.35	0.21	0.45	0.62	0.48	0.46	0.36	0.53	0.20	0.32	0.47	0.17	0.90	0.52	0.66	1.02	0.99	0.69	0.44	1.68	0.51	0.66	0.20	0.31	0.79	2.62	2.24
Tb	0.03	0.10	0.06	0.04	0.03	0.05	0.09	0.07	0.06	0.04	0.07	0.03	0.04	0.06	0.02	0.14	0.07	0.10	0.16	0.15	0.10	0.05	0.24	0.06	0.09	0.02	0.03	0.11	0.37	0.30
Dy	0.33	0.77	0.48	0.39	0.26	0.40	0.64	0.55	0.47	0.41	0.57	0.27	0.36	0.47	0.20	1.00	0.60	0.71	1.09	1.09	0.76	0.46	1.50	0.50	0.68	0.24	0.28	0.77	2.30	1.75
Ho	0.06	0.15	0.08	0.07	0.04	0.07	0.12	0.10	0.07	0.07	0.11	0.05	0.06	0.09	0.03	0.19	0.11	0.13	0.21	0.20	0.14	0.08	0.28	0.09	0.12	0.04	0.05	0.14	0.44	0.33
Er	0.20	0.45	0.28	0.24	0.16	0.24	0.39	0.33	0.26	0.26	0.35	0.17	0.22	0.29	0.14	0.55	0.37	0.41	0.63	0.61	0.42	0.25	0.81	0.29	0.38	0.17	0.16	0.43	1.28	0.97
Tm	0.02	0.06	0.03	0.03	0.02	0.03	0.05	0.04	0.03	0.03	0.04	0.02	0.03	0.03	0.02	0.07	0.05	0.05	0.08	0.07	0.05	0.03	0.09	0.03	0.04	0.02	0.02	0.05	0.18	0.12
Yb	0.16	0.37	0.22	0.19	0.16	0.22	0.31	0.27	0.21	0.22	0.28	0.16	0.19	0.22	0.13	0.41	0.30	0.33	0.55	0.51	0.36	0.20	0.71	0.22	0.35	0.16	0.10	0.30	1.24	0.87
Lu	0.02	0.06	0.03	0.03	0.03	0.03	0.05	0.04	0.03	0.03	0.04	0.03	0.03	0.04	0.02	0.06	0.05	0.05	0.08	0.06	0.04	0.03	0.09	0.03	0.04	0.03	0.02	0.04	0.18	0.12
Li	3.24	2.42	5.89	3.57	3.84	6.17	3.93	3.24	4.07	3.84	2.93	3.84	3.21	4.38	27.44	6.60	2.09	4.19	14.86	10.81	7.18	8.53	14.82	0.60	5.54	3.37	5.67	9.81	45.04	34.58
Be	0.07	0.12	0.07	0.05	0.07	0.13	0.09	0.09	0.10	0.08	0.07	0.08	0.08	0.10	0.07	0.07	0.18	0.07	0.27	0.11	0.10	0.14	0.76	0.20	0.22	0.08	0.11	0.31	1.33	1.21
Sc	13.65	16.41	14.22	13.60	14.20	13.50	24.40	15.00	14.53	14.00	21.30	14.10	13.90	15.50	13.41	32.20	18.34	27.15	30.41	35.55	28.49	12.19	19.42	11.25	18.81	23.13	14.32	18.10	12.80	13.36
V	55.03	55.17	43.29	46.70	48.20	42.10	65.10	45.50	45.88	46.50	59.70	43.00	45.20	50.20	34.45	102.4	63.64	74.47	128.4	132.2	87.95	36.54	87.46	33.73	55.87	96.21	30.80	59.44	59.67	69.87
Cr	3559	3666	2795	3528	2953	2509	771.0	2467	2908	3548	1827	3516	3389	3117	2162	1269	1614	1431	319.6	399.4	492.9	220.5	154.0	171.6	446.7	623.8	261.9	352.3	148.9	65.88
Co	156.2	130.9	115.5	129.0	127.0	106.0	129.0	122.0	108.1	135.0	121.0	123.0	128.0	116.0	116.2	104.9	103.3	105.8	34.91	56.51	69.09	25.34	28.30	21.03	33.71	54.37	57.01	27.70	17.74	17.23
Ni	1465	1110	994.0	977.0	954.0	865.0	712.0	1160	958.2	1011	915.0	980.0	1045	973.0	1036	817.9	1021	794.9	96.60	179.5	900.5	82.71	71.12	47.42	266.6	266.7	256.1	100.0	75.13	49.45
Cu	679.5	24.72	35.39	44.90	38.50	29.00	83.40	33.90	46.85	58.90	107.0	70.90	32.50	43.30	98.41	88.07	77.47	56.66	14.69	57.69	639.5	52.73	33.15	20.31	36.15	54.37	58.25	30.70	43.29	27.73
Zn	64.85	64.47	52.97	55.60	49.00	57.10	62.80	69.80	56.62	57.60	46.90	56.60	54.00	56.30	59.25	56.21	96.20	47.32	37.97	53.28	25.05	18.06	28.26	17.83	31.74	41.49	27.17	21.60	56.32	57.25
Ga	4.29	3.31	3.50	3.15	3.08	4.73	2.35	3.21	3.42	3.47	2.49	3.34	3.28	3.94	3.83	2.51	3.78	2.15	16.09	11.05	11.45	12.49	20.57	13.79	16.12	9.47	10.07	15.44	26.10	27.51
Rb	5.02	6.46	6.14	3.98	4.13	7.26	5.59	5.63	4.05	9.63	3.76	4.35	4.56	4.61	3.92	3.65	5.65	4.15	29.54	8.31	5.32	6.18	17.14	7.20	9.95	4.30	4.72	13.43	69.34	56.87
Sr	15.72	6.79	7.14	7.38	10.00	17.50	24.80	8.92	8.41	7.67	11.20	9.11	7.93	9.44	118.4	33.83	119.1	14.15	272.8	247.9	270.9	235.7	241.2	306.1	294.9	203.9	262.5	255.1	187.8	253.8
Y	1.72	3.91	2.54	2.07	1.43	2.23	3.31	2.82	2.35	2.31	2.93	1.53	1.92	2.51	1.16	4.90	3.04	3.58	5.34	5.13	3.65	2.26	7.05	2.48	3.28	1.39	1.46	3.75	11.18	8.13
Zr	5.29	14.31	8.17	6.52	3.14	7.16	10.20	7.40	6.95	6.41	8.31	6.03	7.60	6.25	2.99	7.72	10.14	7.48	6.16	5.50	5.70	3.47	14.83	6.86	9.35	1.87	3.06	6.58	124.4	136.3
Nb	0.28	0.56	0.31	0.14	0.07	0.30	0.29	0.16	0.22	0.16	0.16	0.22	0.22	0.29	0.05	0.10	0.26	0.13	0.14	0.18	0.10	0.09	0.66	0.28	0.36	0.07	0.10	0.26	4.87	4.51
Cd	0.15	0.11	0.10	0.09	0.09	0.11	0.18	0.12	0.10	0.11	0.10	0.11	0.12	0.09	0.08	0.14	0.39	0.12	0.15	0.21	0.29	0.10	0.17	0.10	0.16	0.11	0.10	0.11	0.29	0.28
In	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.03	0.02	0.02	0.03	0.03	0.03	0.02	0.05	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.06	0.05
Cs	0.08	0.42	0.35	0.15	0.21	0.45	0.34	0.30	0.14	1.40	0.07	0.17	0.18	0.27	0.12	0.07	0.89	0.07	2.09	0.32	0.37	0.19	1.23	0.30	0.55	0.09	0.14	1.02	4.49	2.75
Ba	18.23	7.82	6.48	1.82	2.20	16.00	8.58	3.99	6.98	5.25	2.54	5.07	3.78	6.47	4.25	4.41	5.52	3.04	53.35	22.54	10.18	17.69	102.1	26.98	28.86	13.27	8.68	70.50	174.7	185.0
Hf	0.15	0.41	0.25	0.19	0.11	0.22	0.30	0.23	0.21	0.22	0.26	0.17	0.23	0.20	0.09	0.30	0.30	0.25	0.23	0.26	0.23	0.12	0.51	0.21	0.29	0.07	0.11	0.25	3.30	3.22
Ta	0.02	0.05	0.03	0.01	0.01	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.01	0.02	0.02	0.02	0.01	0.01	0.02	0.01	0.02	0.02	0.01	0.01	0.07	0.02	0.03	0.01	0.01	0.03	0.53	0.26
Pb	3.30	1.03	0.96	0.59	3.88	1.55	1.26	0.91	0.91	0.99	0.43	1.90	2.57	0.85	0.70	1.36	4.28	1.60	5.68	22.05	4.47	5.20	6.49	4.94	7.62	4.14	1.87	6.71	13.56	7.69
Bi	0.38	0.15	0.05	0.12	0.08	0.09	0.14	0.05	0.08	0.10	0.08	0.11	0.14	0.05	0.05	0.14	0.32	0.10	0.11	0.65	0.62	0.23	0.14	0.29	0.39	0.18	0.09	0.62	0.09	0.06
Th	0.14	0.35	0.23	0.08	0.06	0.40	0.51	0.15	0.20	0.31	0.14	0.13	0.18	0.18	0.03	0.09	0.35	0.09	0.17	0.16	0.08	0.30	0.79	0.17	0.33	0.05	0.09	0.30	4.99	3.07
U	0.03	0.12	0.07	0.03	0.02	0.08	0.19	0.04	0.06	0.10	0.05	0.05	0.07	0.06	0.09	0.03	0.13	0.03	0.12	0.09	0.02	0.06	0.46	0.07	0.09	0.02	0.02	0.10	2.20	1.09
∑REE	3.46	7.80	5.56	3.17	2.20	7.56	7.81	5.12	5.68	3.91	4.64	3.41	3.61	5.90	2.21	8.24	5.82	6.43	11.51	9.72	6.56	5.46	31.50	6.89	10.38	2.33	3.38	11.95	52.67	52.65
(La/Sm)_N	1.21	0.97	1.18	0.57	0.77	2.12	1.32	0.81	1.35	0.92	0.59	1.55	1.06	1.22	1.19	0.52	0.99	0.63	0.98	0.78	0.63	1.23	2.28	1.41	1.69	1.45	1.27	1.75	2.48	3.29
(La/Yb)_N	1.74	1.43	2.00	0.75	0.76	3.91	2.09	1.13	2.26	1.18	0.78	1.97	1.30	2.13	1.21	0.84	1.35	0.94	1.46	1.11	0.95	2.08	5.02	2.63	2.85	1.16	2.56	3.91	4.93	8.12
(Gd/Yb)_N	1.57	1.52	1.72	1.48	1.04	1.68	1.60	1.46	1.82	1.32	1.56	0.98	1.34	1.72	1.04	1.77	1.39	1.62	1.50	1.59	1.55	1.74	1.92	1.93	1.55	1.02	2.44	2.13	1.71	2.10
δEu	0.84	0.55	0.77	0.84	1.29	1.04	0.80	0.94	0.93	0.78	0.82	1.25	0.88	0.93	2.03	0.81	1.13	0.82	1.80	1.40	1.55	2.73	1.39	2.46	1.84	3.03	2.88	2.00	0.77	1.00

表 1 坡一侵入体岩石主量元素 (wt%) 和微量元素 (×10^-6) 分析数据 Table 1 Abundances of major (wt%) and trace elements (×10^-6)

Fe、Ti、P是一组相关元素，其总体特征为相应的氧化物含量低但相对稳定。Al₂O₃和CaO含量的大幅度变化主要受控于斜长石的含量与牌号。Na₂O和K₂O含量偏低是各类岩石的普遍特征。MgO含量总体偏高与SiO₂含量总体偏低显然是由于存在大量的堆晶相橄榄石，并由此导致大多数橄榄岩的m/f=6.65~8.49，已属镁质超基性岩的范畴，尽管它们并不是阿尔卑斯型橄榄岩。除石英闪长岩外，所有岩石的Mg^#都≥0.74，同样反映了橄榄石与辉石的分离结晶与堆晶作用。在SiO₂-FeO/MgO图上，超镁铁岩位于拉斑玄武岩系列区，而镁铁质岩石位于钙碱性系列区 (图 4)。笔者曾论证过坡北岩体的主量元素具有拉斑玄武质岩浆演化趋势 (姜常义等，2006)。这是囿于两方面的条件：一是当时普遍将各种岩石类型都视为同时或近于同时侵位岩浆的分异产物，而未划分出五个侵入阶段；二是一篇文章的样品数量显然不能反映整个岩体的全部相关信息。所以，本文与前文中关于岩石化学系列的差异，应视为认识的深化与完善。

图 4 岩石化学分类图解 Fig. 4 Geochemical classification diagram of rocks

5.2 稀土元素与微量元素地球化学

石英闪长岩的稀土元素总量较大，为52.65×10^-6~52.67×10^-6，(La/Yb)_N为4.93~8.12，(La/Sm)_N为2.48~3.29，(Gd/Yb)_N为1.71~2.10，δEu值为0.77~1.00。除一件淡色辉长岩的∑REE为31.50×10^-6外，其它岩石的稀土元素总量均很低，为2.20×10^-6~11.95×10^-6；(La/Yb)_N为0.75~5.02，(La/Sm)_N为0.52~2.28，(Gd/Yb)_N为0.98~2.44，δEu值为0.55~3.03，说明其轻重稀土元素之间、轻稀土元素之间、重稀土元素之间的分馏程度均较弱，但Eu异常较明显 (表 1)。斜长岩与石英闪长岩的稀土元素配分曲线属轻稀土元素富集型，其余岩石属近平坦型、轻稀土元素弱富集或弱亏损型 (图 5)。由于石榴石强烈富集重稀土元素，当部分熔融发生在石榴石稳定域且有石榴石作为残留相存在时，会导致所生成的岩浆具有强烈分馏的稀土元素地球化学特征。而在尖晶石稳定域，稀土元素受多种矿物相的共同制约，所生成的岩浆往往具有弱分馏的稀土元素地球化学特征 (资锋等，2011；Weyer et al., 2003)。坡一侵入体稀土元素分馏弱，表明岩浆生成于尖晶石稳定域。

图 5 坡一侵入体岩石球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线图 (球粒陨石标准化值据McDonough and Sun, 1995) Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns of the Poyi intrusion (chondrite data after McDonough and Sun, 1995)

石英闪长岩中高场强元素的原始地幔标准化值为1~100，其它岩石中的相应比值为0.1~10，且大多在8左右。各类岩石的微量元素配分曲线型式基本一致，普遍亏损高场强元素 (REE、Zr、Hf、Ti、Nb、Ta)，大离子亲石元素 (Cs、Rb、Sr、Ba、U、Th) 丰度有较大变化范围 (图 6)。在热液蚀变过程中，化学活泼性强的大离子亲石元素易于迁移，因而常导致其元素丰度多变。

图 6 坡一侵入体岩石原始地幔标准化的微量元素配分曲线图 (原始地幔标准化值据McDonough and Sun, 1995) Fig. 6 Primitive mantle-normalized minor elements patterns of the Poyi intrusion (primitive data after McDonough and Sun, 1995)

5.3 Nd、Sr、Os同位素地球化学

Nd-Sr-Os同位素组成见表 2。在ε_Nd(t)-(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i相关图上，二辉橄榄岩、单辉橄榄岩投影在第二象限，辉长岩、橄榄二辉岩投影在第一象限，辉长苏长岩与石英闪长岩投影在第四象限 (图 7)，样品整体分布于DM与EMⅡ之间，显示了亏损型幔源岩浆向EMⅡ端元储库演化的趋势。这一特征趋势的形成普遍被解释为亏损型幔源岩浆被上地壳物质混染的结果 (Zindler and Hart, 1986)。

表 2 坡一侵入体Nd-Sr-Os同位素组成 Table 2 Nd-Sr-Os isotope data of the Poyi intrusion

样品号	岩性	Rb (×10^-6)	Sr (×10^-6)	⁸⁷Rb/⁸⁶Sr	⁸⁷Sr/⁸⁶Sr	±2σ	(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i	ε_Sr(t)
YK12	单辉橄榄岩	9.63	7.67	3.6346	0.715042	0.000008	0.7009	-46.98
YK14	石英闪长岩	69.34	187.8	1.0691	0.711854	0.000012	0.7077	49.76
YK19	辉长岩	5.32	270.9	0.0568	0.705148	0.000006	0.7049	10.58
YK30	二辉橄榄岩	4.13	10.03	1.1920	0.706316	0.000007	0.7017	-35.69
YK33	辉长苏长岩	15.68	204.9	0.2216	0.708810	0.000016	0.7079	53.45
YK47	橄榄二辉岩	5.65	119.1	0.1373	0.707146	0.000009	0.7066	34.49
样品号	岩性	Sm (×10^-6)	Nd (×10^-6)	¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd	¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd	±2σ	(¹⁴³Nd^/144Nd)_i	ε_Nd(t)
YK12	单辉橄榄岩	0.26	0.79	0.2000	0.512959	0.000014	0.512600	6.15
YK14	石英闪长岩	2.27	10.13	0.1366	0.512510	0.000013	0.512265	-0.39
YK19	辉长岩	0.50	1.34	0.2283	0.512839	0.000009	0.512430	2.82
YK30	二辉橄榄岩	0.15	0.50	0.1779	0.512944	0.000016	0.512625	6.63
YK33	辉长苏长岩	5.78	21.20	0.1659	0.512491	0.000008	0.512194	-1.79
YK47	橄榄二辉岩	0.38	1.16	0.1978	0.512880	0.000010	0.512526	4.69
样品号	岩性	Re (×10^-9)	Os (×10^-9)	Re/Os	¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os	(¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)_i	γ_Os	分析对象
YK12	单辉橄榄岩	6.794±0.369	9.26±1.24	0.7334	3.54±0.51	0.1399	9.60	全岩
YK30	二辉橄榄岩	2.680±0.072	3.81±0.19	0.7034	3.38±0.19	0.1507	18.10	全岩
YK38	二辉橄榄岩	1.720±0.041	7.94±0.22	0.2167	1.05±0.04	0.1495	17.15	全岩
ZK27-4-1	矿石	157.39±0.000	71.89±3.55	2.1893	10.81±0.53	0.3241	153.94	硫化物
ZK27-4-3	矿石	123.55±3.080	246.95±37.28	0.5003	2.43±0.37	0.1965	53.98	硫化物
注：计算参数：λ_Sr=1.42×10^-11a^-1，λ_Nd=0.654×10^-11a^-1，λ_Os=1.666×10^-11a^-1，(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_CHUR=0.7045，(¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd)_CHUR=0.512638，地球年龄t=4560Ma，样品年龄t=274Ma

表 2 坡一侵入体Nd-Sr-Os同位素组成 Table 2 Nd-Sr-Os isotope data of the Poyi intrusion

图 7 坡一侵入体岩石ε_Nd(t)-(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i相关图 (底图据Zindler and Hart, 1986) Fig. 7 Diagram of ε_Nd(t) vs. initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (after Zindler and Hart, 1986)

橄榄岩的Re丰度为1.720×10^-9~6.794×10^-9，Os丰度为3.81×10^-9~9.26×10^-9，Re/Os值为0.2167~0.7334，(¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)_i为0.1399~0.1507，γ_Os(t)=9.60~18.10(t=274Ma)，处于洋岛玄武岩的Os同位素范围组成 (Smith，2003；Schaefer et al., 2000；Walker et al., 1999；Widom et al., 1999)

硫化物的Re丰度为123.6×10^-9~157.4×10^-9，Os丰度为71.89×10^-9~247.0×10^-9，Re/Os值为0.5003~2.1893，(¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)_i为0.1965~0.3241，γ_Os(t)=53.98~153.94(t=274Ma)。在Re/Os-Os相关图上，矿石硫化物落于Kambalda及Norilsk-Talnakh矿床范围内 (图 8)。前者形成于澳大利亚西部绿岩带中的科马提岩中 (肖龙等，2007；李文渊，2007；Lesher and Arndt, 1995)；后者形成于西伯利亚大火成岩省中 (Starostin and Sorokhtin, 2011)；二者均具有地幔柱活动的背景。

图 8 坡一侵入体岩石与矿石 (硫化物) Re/Os-Os相关图 (底图据Lambert et al., 1999) Fig. 8 Diagram of Re/Os vs. Os in rocks and ores (sulphide)(after Lambert et al., 1999)

6 AFC过程

前已述及，在坡一侵入体及其所在的坡北岩体南西段，随处可见古硐井岩群及下石炭统大理岩、黑云母片岩、石英岩和片麻状细粒花岗岩残留顶盖和顶垂体，这些现象可以视为存在同化混染作用的野外证据。Th/Yb-Ta/Yb、TiO₂/Yb-Nb/Ta元素比值对之间的相关性 (图略) 以及Nb、Ta丰度的普遍亏损 (图 6) 和Nd、Sr、Os同位素组成的变化 (图 7、图 8)，都可以被视为同化混染作用的地球化学证据。Neal et al.(2002) 提出可以用 (La/Nb)_PM和 (Th/Ta)_PM值来区分上地壳和下地壳物质的混染作用，图 9中大部分数据点位于平均上地壳范围附近，但也有少量样品显示了下地壳混染的趋势，进一步证明混染物主要是古硐井岩群和下石炭统，但也有少量混染物来自于下地壳。李华芹在坡北岩体中发现了太古代和古元古代锆石捕掳晶 (私人通讯)，与此可以互相印证。Nd、Sr同位素组成显示的EMⅡ趋势，同样证明混染物主要来自上地壳。同样，岩相学证据与主量元素地球化学不但清楚地证明了分离结晶/堆晶作用的普遍性，而且还完整地记录了在结晶过程中堆晶相的变化。有鉴于此，本节只讨论同化混染作用与分离结晶作用之间的关系，即AFC过程 (Thope et al., 1984)。

图 9 (Th/Ta)_PM-(La/Nb)_PM图解 Fig. 9 Diagram for estimating the contamination

Nd、Sr、Os同位素组成对同化混染作用的反应分别是相对不够敏感、敏感和非常敏感，这是地壳和地幔中三种同位素体系的母子体元素比值存在明显反差使然。橄榄岩的Nd、Sr、Os同位素组成均属于洋岛玄武岩范围，其ε_Nd(t) 为+6.15、+6.63，ε_Sr(t) 为-35.69、-46.98，γ_Os(t) 为+9.60、+18.10。由此证明，在橄榄岩结晶时，岩浆基本未遭受同化混染，其同位素组成可以代表形成坡一侵入体的母岩浆的同位素组成。橄榄二辉岩的ε_Nd(t)(+4.69) 低于橄榄岩的相应值，ε_Sr(t)(+34.69) 远高于橄榄岩的相应值。由此可见，当橄榄二辉岩结晶时，同化混染作用开始增强。辉长岩、辉长苏长岩、石英闪长岩的εNd (t) 值分别为+2.82、-1.79、-0.39，ε_Sr(t) 分别为+10.58、+53.45、+49.76。ε_Nd(t) 明显低于橄榄二辉岩的相应值，ε_Sr(t) 均为正值，充分证明了在镁铁质岩浆和残余岩浆结晶过程中，同化混染程度进一步增强。显而易见，这些证据证明，同化混染作用的强度伴随着岩浆结晶过程而逐渐增大，并导致岩石化学组成从拉斑玄武岩系列转化为钙碱性系列，岩浆演化过程表现为跨越型趋势。Miyashiro (1978)提出的跨越型趋势 (straddle type trend) 指的是在碱性火山岩浆演化过程中，伴随着SiO₂活度和FeO/MgO比值的增加，全岩化学组成从含霞石标准矿物转化为含石英标准矿物。本文所说的跨越型趋势是指在亚碱性幔源岩浆演化过程中，随着同化混染程度的增大，会导致岩石化学系列的转化。从原理上讲，高强度的同化混染会明显地增加岩浆的SiO₂和Na₂O、K₂O活度，并提高岩浆的氧逸度，从而促使磁铁矿结晶，并导致岩浆向硅碱富集方向演化。

7 铂族元素、硫同位素与硫化物熔离

各种岩石的∑PGE为0.36×10^-9~68.59×10^-9，平均值为14.83×10^-9(表 3)，低于原始地幔的相应值 (23.5×10^-9，McDonough and Sun, 1995)。其中，从橄榄岩、辉石岩、辉长岩、辉长苏长岩到橄榄辉长苏长岩，∑PGE丰度依次降低。岩石∑PGE丰度与喀拉通克、白石泉、白马寨岩体相近 (分别为10×10^-9、15×10^-9、19×10^-9)，而低于金川岩体 (35×10^-9)(钱壮志等，2009)。硫化物的∑PGE丰度为248.6×10^-9~3418×10^-9，均值为1833×10^-9。在图 10上，岩石与矿石的PGE及Ni、Cu配分曲线均表现为左倾型，部分样品有Ir负异常和Ru正异常。岩石与矿石的PGE配分曲线总体特征属岩浆成因的Pt-Pd型，表明热液蚀变对PGE丰度影响不大。在图 11上，Ir与Ru、Pt、Pd均为正相关，进一步证明硫化物形成于岩浆阶段。

表 3 坡一侵入体岩石与硫化物PGE及主要微量元素含量及特征参数 Table 3 Concentrations and characteristic parameters of some trace elements (including PGE) in rocks and ores of Poyi intrusion

单位	样品号	YK38	YK30	YK3	YK12	YK21	YK19	YK42	YK33	ZK27-4-1	ZK27-4-3
单位	岩性	二辉橄榄岩		单辉橄榄岩		橄榄二辉岩	辉长岩	橄榄辉长苏长岩	辉长苏长岩	硫化物
×10^-9	Ru	6.56	4.50	1.28	5.16	0.15	0.18	0.07	0.08	52.01	167.2
×10^-9	Rh	-	-	0.29	-	0.04	0.08	0.02	0.03	-	-
×10^-9	Pd	38.93	9.35	0.11	3.71	0.19	0.91	0.07	0.22	162.4	2545
×10^-9	Ir	4.20	1.83	0.61	1.03	0.11	0.11	0.04	0.04	15.12	39.96
×10^-9	Pt	18.91	11.75	0.88	2.56	0.41	1.32	0.11	0.22	19.07	665.8
×10^-9	Os	7.94	3.81	2.14	-	0.25	0.12	0.06	0.06	71.89	247.0
×10^-6	Ni	1160	953.8	973.0	1011	817.9	900.5	256.1	129.9	10.08	25.87
×10^-6	Cu	33.88	38.52	43.27	58.86	88.07	639.5	58.25	86.01	4.77	1.11
×10^-6	Ti	840.0	540.0	840.0	600.0	1020	780.0	300.0	7380	2.86	0.67
	Pd/Ir	9.28	5.11	0.18	3.60	1.77	8.00	1.92	5.87	10.74	63.68
×10³	Ti/Pd	21.58	57.77	7568	161.9	5340	855.3	4348	33094	0.02	0.00
×10³	Cu/Pd	0.87	4.12	389.8	15.88	461.1	701.2	844.2	385.7	0.03	0.00
	Pt/Pd	0.49	1.26	7.89	0.69	2.13	1.45	1.59	1.00	0.12	0.26
×10^-9	∑PGE	68.59	27.43	5.30	12.45	1.14	2.73	0.36	0.65	248.6	3418
×10^-9	IPGE	10.75	6.34	4.31	6.19	0.54	0.50	0.18	0.21	67.12	207.1
×10^-9	PPGE	57.84	21.10	0.99	6.26	0.60	2.23	0.18	0.45	181.4	3210
	IPGE/PPGE	0.19	0.30	4.37	0.99	0.91	0.22	1.03	0.46	0.37	0.06
注：“-”表示低于检测限

图 10 坡一侵入体岩石与硫化物原始地幔标准化亲铜元素配分曲线 (原始地幔标准值据McDonough and Sun, 1995) Fig. 10 Primitive mantle-normalized chalcophile elements patterns of rocks and sulphide of the Poyi intrusion (primitive mantle data after McDonough and Sun, 1995)

图 11 坡一侵入体岩石与矿石Ir-Ru、Ir-Pt、Ir-Pd相关图 Fig. 11 Diagrams of Ir vs. Ru, Pt and Pd

Cu/Pd比值为岩浆中硫饱和度的灵敏参数，广泛应用于岩浆硫化物矿床研究 (Barnes and Picard, 1993)。由于Pd在硫化物熔体与硅酸盐岩浆之间的分配系数 (28000) 远大于Cu的相应分配系数 (1000)(Crocket et al., 1997；Fleet et al., 1993, 1996；Francis，1990)，因此，当硫化物熔体从硅酸盐熔体中分离出来时，Pd将优先富集于硫化物液滴中，使硅酸盐岩浆显著亏损Pd，而Cu的亏损程度较低，导致残余岩浆中Cu/Pd比值大于原生苦橄质岩浆的Cu/Pd值 (17778，Zhang et al., 2005)。坡一侵入体中两件矿石和三件橄榄岩的Cu/Pd值小于原生苦橄质岩浆的相应值，辉石岩、辉长岩、苏长岩及一件橄榄岩的Cu/Pd值大于原生苦橄质岩浆的相应值。由此证明形成坡一侵入体的母岩浆未经历过早期硫化物熔离作用，硫化物熔离起始于橄榄岩相结晶的晚期阶段，并伴随着此后的岩浆演化过程而继续熔离。

3件稀疏浸染状磁黄铁矿的δ³⁴S_V-CDT变化范围较小，为-2.00‰~-0.30‰(表 4)，表明硫来自于幔源岩浆。尽管存在显著的同化混染作用，但由于混染物显著贫硫而很少有外来硫的加入。橄榄石、斜方辉石和铁钛氧化物的大量分离结晶会大幅度提升演化岩浆中的S含量，降低FeO活度，增加SiO₂活度。同化混染有双重效应：富硅岩石 (石英岩、花岗岩) 被同化会增加岩浆中SiO₂活度；碳酸盐的分解可以提高岩浆房中的氧逸度。这些过程都会显著降低岩浆中达到硫化物饱和点的硫含量 (SCSS)(Naldret et al., 2009；Lightfoot and Hawkesworth, 1997；Irvine，1975)，从而有利于硫化物的熔离。由此可见，坡一侵入体中的硫化物矿体是岩浆自身演化和同化混染共同作用的产物。

表 4 坡一侵入体中磁黄铁矿δ³⁴S分析数据 Table 4 The δ³⁴S values of pyrrhotites in Poyi intrusion

8 原生岩浆、岩浆源区与地幔动力学

在单辉橄榄岩 (YK15) 中获取的橄榄石最大Fo值为89.40，该岩石的FeO含量为7.91%，采用Roeder and Emslie (1970)的图解法所获取的原生岩浆的MgO含量为12.4%(图略)，处于苦橄质岩浆的范围。业已在堆晶相橄榄石边缘发现了斜方辉石反应边，显然是橄榄石与填隙液体之间反应的结果。因此，Fo (89.40) 显然低于液相线橄榄石的相应值。该橄榄石所赋存岩石的FeO含量明显低于本文中橄榄岩的FeO平均含量 (8.76%)，也应该低于原生岩浆的相应含量。橄榄石Fo分子和全岩FeO含量的降低都会导致计算的原生岩浆的MgO含量偏低，所以，原生岩浆中MgO含量显然应该明显高于12.4%。坡北岩体中第一侵入阶段所形成的镁铁质层状岩系的原生岩浆普通的玄武质岩浆。由此可见，坡北岩体中存在两种原生岩浆。最近，我们在同一地区、同一时代的罗东岩体、红石山岩体和漩涡岭岩体中也发现了MgO≈15%的苦橄质原生岩浆 (凌锦兰等，2011)，证明坡北岩体中出现苦橄质原生岩浆不是孤立事件。

如前所述，坡一侵入体中橄榄岩具有洋岛型玄武岩的Nd、Sr、Os同位素组成特征，基本未受同化混染影响，其数值可以代表源区的同位素组成。而在受到强烈同化混染的第一侵入阶段镁铁质层状岩系中，只有1件橄榄辉长岩的同位素近似反映源区特征 (ε_Nd(t)=+6.8)，其TiO₂、Na₂O、K₂O及不相容微量元素均强烈亏损，证明其岩浆源区为亏损型大陆岩石圈地幔 (姜常义等，2006)。由此可见，坡北岩体中苦橄质和玄武质原生岩浆分别生成于洋岛型地幔源区和亏损型大陆岩石圈地幔。此外，我们还论证过同属塔里木板块东北部的柳园玄武岩带源自于软流圈地幔 (姜常义等，2007b)。

地球物理研究证明，除热边界层、消减带和地幔柱之外，现代上地幔的位势温度 (T_p) 只有1280℃，在这种温度状态下通过部分熔融生成的原生岩浆的MgO含量只有11%±(Davies，1988；Mckenzie and Bicklef, 1988)。大量岩石学研究证明，至少在显生宙期间，苦橄质岩浆主要生成于板内环境，而且多与地幔柱有关 (Rogers et al., 2010；Shirey，1997)。由此可见，地球物理学与岩石学的研究成果可以互相印证。此外，还有少量的苦橄质岩浆产于造山带，其现代实例主要见于西太平洋的多条岛弧带 (Maksimov and Sakhno, 2004；Fedorov et al., 1990)。造山带生成的苦橄质岩浆并非由于高温，而是由于消减板片脱水作用导致地幔楔过度水化，使其固相线温度大幅度降低 (Polat et al., 2006)。坡一侵入体位于塔里木板块腹地，其苦橄质原生岩浆具有洋岛型Nd同位素组成，可以排除其岩浆起源与消减带有关，而应当与地幔柱有关。依据我们对坡一及相邻侵入体的最新研究成果，可以证明塔里木板块东北部的二叠纪幔源岩浆岩是塔里木大火成岩省的组成部分，并由此排除了非大火成岩省背景的陆内裂谷和后碰撞伸展机制。因为后两种机制都只涉及岩石圈地幔和软流圈地幔，而与地幔柱活动无关。

大量研究证明，只有地幔柱轴部才能生成高镁火山岩 (苦橄岩、科马提岩和麦美奇岩)，其源岩物质来自于柱源区 (Herzberg，1995；Campbell and Griffiths, 1993；Davies，1990)。大火成岩省的研究证明，地幔柱源区主要由两类物质组成：一类是地幔橄榄岩，部分熔融后生成MgO≈18%~20%的科马提质或麦美奇质岩浆 (Lesher et al., 1995；Campbell and Griffiths, 1992，1993)；另一类是再循环的镁铁质物质与地幔橄榄岩反应形成的石榴石辉石岩。石榴石辉石岩是在上地幔温压条件下以辉石为主的一类岩石的统称，包括二辉岩、橄榄二辉岩、榴辉岩等。其总体化学组成有较宽的变化范围，相当于苦橄岩、玄武质科马提岩和玄武岩等。正是这类岩石构成了一些大火成岩省和洋岛苦橄岩的源岩物质，或者是其中的重要组分 (姜常义等，2007a；Labrosse，2002；Cserepes and Yuen, 2000；Campbell and Griffiths, 1992)。由此推测，塔里木地幔柱源区也存在石榴石辉石岩。此前笔者曾论述过塔里木大火成岩省存在MgO=18.8%的原生麦美奇岩浆，是柱源区橄榄岩部分熔融的产物 (姜常义等，2004)。由此可见，塔里木地幔柱源区既存在地幔橄榄岩，也存在石榴石辉石岩。

9 结论

(1) 坡一侵入体由超镁铁岩为主的层状岩系组成，堆晶结构与韵律性堆晶层理非常发育，岩浆经历了充分的分异演化过程。

(2) 超镁铁岩属于拉斑玄武岩系列并显示了铁富集趋势；镁铁质岩石属于钙碱性系列，并向富硅碱方向演化；岩石化学系列和岩浆演化方向的转化是同化混染所致，混染物主要是古硐井岩群和下石炭统，还有少量下地壳物质。

(3) 岩浆未经历过早期硫化物熔离作用，硫化物熔离起始于橄榄岩相结晶的晚期阶段，并伴随着此后的岩浆演化过程而继续熔离。硫化物过饱和及分凝是岩浆自身演化和同化混染共同作用的结果。

(4) 原生岩浆为苦橄质岩浆，岩浆源区属洋岛型，源岩物质应该是石榴石辉石岩。

(5) 坡一侵入体与塔里木板块东北部二叠纪幔源岩浆岩的生成与地幔柱活动有关，应该是塔里木大火成岩省的组成部分。

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岩石学报 2012, Vol. 28 Issue (7): 2209-2223	PDF