岩浆铜镍矿床中地壳硫的深部来源—以黄山-镜儿泉成矿带为例
邓宇峰1,2,3*, 宋谢炎4*, 袁峰1,2,3
1.合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽 合肥230009; 2.合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心,安徽 合肥230009; 3.安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心,安徽 合肥 230009; 4. 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室,贵州 贵阳
地壳硫加入是促使岩浆铜镍矿床发生硫化物熔离的关键因素,但是对于岩浆同化混染地壳硫的位置还存在争议。金川矿床和Voisey’s Bay矿床中Ovoid矿体直接围岩为贫硫化物的变质岩,但是微量元素和同位素指示岩体同化混染了壳源硫,说明壳源硫来自深部地层(Ripley et al., 2002; Duan et al., 2016);而部分学者通过实验岩石学证明围岩接触带中硫可以通过热液流体运移进入岩浆中(Virtanen et al., 2021)。黄山-镜儿泉铜镍成矿带位于中亚造山带南缘,发育有黄山东、黄山和图拉尔根三个大型矿床,地壳硫的加入是导致成矿带内岩浆铜镍矿床硫化物熔离的关键因素,由于矿床的直接围岩含有少量的硫化物(S含量高达3%),为研究岩浆同化混染地壳硫的位置提供了良好的研究对象。
如果岩浆同化混染围岩接触带中硫,导致硫化物发生熔离,那么硫化物矿体主要赋存于岩体的边缘或者由于重力作用沉降到岩体底部,但是黄山东、黄山和图拉尔根矿床中铜镍矿体大部分赋存于岩体内部,这一地质特征说明岩浆并咩有同化混染围岩接触带中硫化物。黄山东、黄山和图拉尔根矿床矿体与其直接接触的围岩硫同位素δ
34S与S/Se比值明显不同,从岩体到围岩δ
34S和S/Se比值没有逐渐变小的趋势,指示岩体没有同化混染直接围岩。半金属元素被越来越多地应用于示踪岩浆同化混染过程,黄山东、黄山、图拉尔根矿床中As/Bi与Sb/Bi既低于地幔端元(MORB),又低于干墩组和梧桐窝子组围岩地层,说明指示岩体没有同化混染直接围岩。因此,黄山东、黄山、图拉尔根矿床矿石中地壳硫不是来源于围岩接触带,而可能是来源于深部的地层。
黄山-镜儿泉成矿带岩盆状黄山东和黄山岩体和岩墙状图拉尔根岩体分别代表岩浆通道系统内中间岩浆房和岩浆通道。黄山东和黄山岩体代表了岩浆通道系统上部的浅部岩浆房,深部熔离的硫化物从岩浆通道进入盆状中间岩浆房以后会发生沉降,并不断往下渗滤,依次形成稀疏浸染状矿石、稠密浸染状矿石和块状矿石。图拉尔根岩体代表了岩浆通道系统深度的通道相,当岩浆在上侵过程中发生堵塞或者密度大于围岩时,早期已经在中间岩浆房底部聚集的铜镍硫化物熔体,会由于自身重力作用回流到岩浆通道中,形成的岩墙状含矿岩体中上部硫化物含量高于下部。本次研究对于中亚造山带南缘岩浆铜镍矿床具有以下几方面指示:
1. 即使岩浆铜镍矿床围岩接触带中含有少量硫化物,但是岩浆并不会同化其中的硫,硫化物的熔离作用可能发生于深部。
2. 半金属元素可以称为地壳同化混染的示踪剂。
3. 岩盆状岩体和岩墙状岩体可能代表了岩浆通道系统内中间岩浆房和岩浆通道,在岩墙状岩体中可能发生硫化物回流作用,导致上部的硫化物含量高于下部岩体,在岩盆状岩体下部可能存在有寻找岩墙状铜镍矿体的潜力。
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