金川铜镍矿床熔体包裹体研究：硫化物熔离机制探讨

Jinchuan is the only gaint Ni-Cu sulfide deposit in china.Previous research revealed that the mineral was mainly segregated in the deep magma chamber,then with multi-phase penetration.Currently,the primary magma of the deposit and the main mechanism of sulfide segregation are still considerable controversy .This project will do the research of melt inclusion in olivine and pyroxene to accurately determine the primary magma composition.Make research about the main and trace element composition of olivine and pyroxene of all rock types in Jinchuan deposit,combined with whole rock geochemical characteristics and the Sr-Nd-Os isotope geochemistry to discuss the variation of magma compositon in different stage.Determine whether exist mixing of different components of magma and the composition of crustal material.Through the above research to reveal the composition of the primary magma and the main mechanism of sulfide segregation.

金川矿床是国内唯一的超大型Ni-Cu硫化物矿床，国内外学者对其进行了系统的研究，指出该矿床是成矿物质"深部熔离-多期贯入"的产物。目前该矿床原生岩浆组成及导致深部硫化物熔离的主要机制仍存在较大争议。本项目拟从熔体包裹体方面入手，借鉴前人在火成岩岩石成因及矿床成矿过程方面的研究成果，进一步研究金川矿床各侵入期次不同岩石类型中橄榄石、辉石等单矿物和熔体包裹体的主量元素、微量元素地球化学并结合全岩的主-微量元素组成，研究不同Mg#值橄榄石和辉石中熔体包裹体的成分变化特征，再结合岩石的Sr-Nd-Os同位素和金属硫化物的S同位素地球化学综合研究成矿母岩浆在成矿过程中熔体组分的变化特征，判断深部岩浆房内是否存在不同组分岩浆的混合、混染物的组成，从而揭示金川矿床原生岩浆组成及硫化物熔离的主要机制。

本项目尝试利用LA-ICP-MS技术系统测定金川矿床不同期次侵入体中橄榄石和辉石中熔体包裹体的成分变化特征，为准确厘定母岩浆成分及硫化物熔离机制提供直接证据。通过对金川矿床不同侵入期次各岩相中新鲜橄榄石和辉石中的熔体包裹体开展较系统的LA-ICPMS测试工作，发现熔体包裹体和寄主矿物的主、微量元素含量之间仅个别样品之间存在微弱的差异，这与玄武岩橄榄石斑晶中的熔体包裹体成分与寄主矿物存在明显差异的现象不同，这导致试图通过熔体包裹体研究来直接厘定母岩浆成分及探讨硫化物熔离机制的预期难以实现。我们认为导致这一现象发生的主要原因有：1、寄主矿物橄榄石结晶时岩浆温度为1330℃，矿物结晶缓慢，且与多期次补给的岩浆发生了明显的物质交换，也促进了熔体包裹体与寄主矿物之间发生了明显的物质交换，使二者成分差异较小；2、金川矿床形成于中新元古代，岩石蚀变强，现存的熔体包裹体含量较少，且直径较小，较难取得可信的数据；3、矿床开发利用时间较长，较难获得系统的样品以供测试。基于此，对项目研究内容进行了适当调整，对东天山新发现的铜镍矿床和矿化岩体开展了大量研究工作，如白鑫滩矿床、圪塔山口和三宫岩体，并取得了一些认识：1、白鑫滩矿床、圪塔山口和三宫岩体的形成年龄分别为277.9Ma、275Ma和281.7Ma，都形成于早二叠世；2、岩体都普遍富集大离子亲石元素（Cs、Sr、Ba），具有明显的Nb、Ta负异常，Sr-Nd同位素数据结果表明其岩浆源区都为亏损地幔；3、岩体的母岩浆在上升过程中经历了约5%~20%的地壳物质混染作用，与已知典型铜镍矿床（黄山东、黄山等）同化混染程度及混染物相似；4、这些矿床及矿化体的发现，表明新疆东天山地区图拉尔根—黄山—土墩铜镍矿带内，仍有较大的铜镍找矿潜力。