东昆仑夏日哈木铜镍矿床硫化物不混溶作用研究

The magmatic Ni-Cu sulfide deposits, formed in plate margin or related to the large igneous province, have been well studied in terms of the magma source and the mechanisms and conditions for the sulfides immiscibility. However, about the magmatic Ni-Cu sulfide deposit in the orogenic belt, no consensus was reached on the magma source, the sulfide saturation mechanism, the deep magmatic mineralization process, and the mineral evaluation index system. These limit the regional ore exploration process, so these issues need to be studied systematically. The Xiarihamu giant Ni-Cu sulfide deposit in the East Kunlun Orogenic Belt is a perfect window for these issues. Based on the petrography, mineralogy, and isotope geochemistry, we will have a better understanding about the spatial morphology of the Xiarihamu mafic-ultramafic intrusion, the enrichment characteristics of the orebodies, and the metallogeny of the Xiarihamu giant Ni-Cu deposit. The in-situ S isotopes and the in-situ major and minor elements analysis about the olivine, magnetite, etc., are good methods to reveal the source of the magmatic sulfide deposits in the orogenic belt and to gain a better understanding about the influence of crustal contamination on the sulfide saturation. The study will be a great help in the Ni-Cu ore potential evolution in the East Kunlun Orogenic Belt and provide a deep understanding about the metallogeny of magmatic sulfide deposit in the orogenic belt.

稳定地块边缘及与大火成岩省岩浆活动相关形成的岩浆铜镍硫化物矿床，已从岩浆源区性质、硫化物不混溶作用发生的机制与条件进行了诸多研究，并建立了成矿过程的统一认识。在造山带背景中，镁铁-超镁铁质岩体深部岩浆源区性质、岩浆演化过程中硫化物饱和机制、深部岩浆成矿过程及岩体含矿性评价指标体系未能形成一致见解，限制了区域找矿突破，亟待深入系统研究。本项目拟以东昆仑造山带夏日哈木岩浆铜镍硫化物矿床为窗口，通过岩相学、矿相学、岩石与矿石地球化学、同位素地球化学及矿床地球化学研究，了解夏日哈木镁铁-超镁铁质岩体空间形态、矿体富集特征与成矿过程。突出S同位素原位分析、橄榄石、磁铁矿等矿物原位主量与微量元素组成分析，旨在揭示造山带背景岩浆源区性质及地壳混染对硫化物矿体形成的限制。该研究有助于查明东昆仑造山带镁铁-超镁铁质岩体的含矿性，为探讨造山带背景铜镍矿床岩浆源区性质、硫化物不混溶作用因素与富集机制提供证据。

东昆仑夏日哈木铜镍矿床的发现，使得造山带背景中铜镍硫化物矿床成矿机理研究成为一个重要的科学问题，对它的研究不仅能丰富世界上铜镍硫化物矿床成矿理论，而且对指导正在进行的找矿勘探活动具有重要的现实意义。本项目对东昆仑造山带构造演化和镁铁-超镁铁质岩体分布规律进行了比较全面的梳理，在前人工作基础上，进一步聚焦夏日哈木铜镍矿床3个关键问题深入研究：（1）地幔源区性质；（2）地幔熔融程度与母岩浆成分；（3）硫化物不混溶作用和地壳混染。起源于软流圈地幔的夏日哈木岩体母岩浆，很可能有地幔柱或上涌地幔热源的贡献。而铬尖晶石中包裹角闪石为幔源岩浆成因，软流圈地幔一般不含水，岩浆演化早期结晶的角闪石可能是由于母岩浆混染了俯冲断离至软流圈的地壳含水矿物所致。遭受原特提斯洋壳俯冲隧道板片-地幔楔交换反应改造的软流圈，引起地幔橄榄岩水化，水化橄榄岩只有地幔柱或地幔上涌提供强烈的热动力时，才可能使水化的橄榄岩发生大规模的部分熔融形成大体积的镁铁质熔体，形成“大岩浆房”。因此，早古生代末-晚古生代初之交的地幔柱作用或地幔上涌，不仅导致古特提斯的裂解，最终扩张形成古特提斯大洋，而且造成了软流圈的大规模部分熔融，造就了夏日哈木为代表的晚古生代初期的大规模岩浆Cu-Ni-Co硫化物成矿作用的发生。通过上述研究，正面回答了在造山带背景下，什么样地幔源区、多大程度地幔熔融程度、形成什么类型母岩浆、经历怎样的地壳混染才最有可能成矿的关键科学问题。研究认识对板内伸展环境下和与地幔柱有关的铜镍硫化物矿床的研究具有借鉴作用，本基金的研究成果将丰富世界上铜镍硫化物矿床成矿理论，为造山带背景下镁铁-超镁铁质岩体含矿性评价提供了理论支撑。