新疆红石山镍矿床中铬铁矿及其包裹物研究：对硫化物熔离作用的指示

The sulfide segregation in magmatic Cu-Ni deposit has close relationship with nature and evolution process of mafic-ultramafic magma. The changes of magma compositions and physicochemical conditions have influence on S solubility and S content at sulfur saturation(SCSS). They are critical factors to trigger sulfide segregation. More detailed studies of these changes and their influence on Ni mineralization deserve to be carried out. The East Tianshan and Beishan metallogenic belt is one of the most productive Ni producer in China, with numerous Cu-Ni sulfide deposits widely distributed. The Hongshishan Ni deposit is located in the western Beishan. Chromite and its plenty inclusions occur in different lithofacies in ore-bearing complex. Chromite is more stable than silicate minerals. The inclusions occur in enclosure space. Thus, they can more effectively and accurately record the nature of parental magma. This project carries out detailed mineralogical study on chromite and its inclusions by in-situ microanalysis techniques to fine depict the changes of magma compositions and physicochemical conditions (Mg, Fe, Al, Ti, volatile, temperature, pressure and oxygen fugacity et al.) and recognize their influence on sulfide segregation, to reveal critical factors of mineralization. This study aims to provide a new perspective for Cu-Ni mineralization study and to propose mineralogical indicator of chromite in evaluating mineralization potential in regional mafic-ultramafic complexes.

铜镍硫化物矿床熔离成矿与镁铁-超镁铁质岩浆的性质及演化过程密切相关，岩浆成分和物理化学条件变化影响硫溶解度和硫饱和时硫含量（SCSS），是触发硫化物熔离的关键因素。目前这些变化的精细刻画及其对镍成矿的影响还值得进一步研究。东天山-北山地区产出众多铜镍矿床，是我国重要的镍矿产区。红石山镍矿位于北山西段，成矿岩体不同岩相中均产出铬铁矿，其内部含有丰富的包裹物。由于铬铁矿相对硅酸盐矿物更稳定，其包裹物处于封闭环境内，均能更有效和准确地记录母岩浆性质。本项目对铬铁矿及其包裹物开展专题研究，采用矿物微区原位组成分析方法，精细刻画岩浆演化过程中成分和物理化学条件的变化（Mg、Fe、Al、Ti、挥发分、温度、压力和氧逸度等），查明这些变化对红石山镍矿硫化物熔离成矿的影响，揭示控制熔离成矿的关键因素。本项目以期为铜镍成矿作用研究提供新的视角，为区内镁铁-超镁铁质杂岩体的成矿潜力评价补充矿物学指标。

本项目对新疆北山红石山镍矿床中的铬铁矿及其包裹物开展专题研究，识别出三类不同形态铬铁矿。第一类铬铁矿为原生铬铁矿，第二类和第三类为遭受后期改造铬铁矿。将内部包裹物分为六类：单相无水硅酸盐、单相含水硅酸盐、多相硅酸盐、为含Ti矿物、磷灰石、硫化物。估算的包裹体整体化学成分：MgO=21.90 wt. %，FeO=5.47 wt. %，该成分与通过全岩和橄榄石成分估算的母岩浆成分（MgO=14.52 wt. %， FeO=9.33 wt. %，）明显不同。这些包裹体更可能是硅酸盐矿物直接被同期或后期结晶铬铁矿包裹。铬铁矿和橄榄石成分估算含矿纯橄岩部分熔融程度为 17.0%~18%，不含矿单辉橄榄岩部分熔融程度为14.3%。含矿辉橄岩温度1368℃、压力3.5-4.1Gpa，不含矿角闪辉石岩温度900-1100℃，压力0.3-0.6Gpa。岩浆氧逸度,FMQ -0.98到1.16到，其中不含矿辉长岩氧逸度FMQ +1.16，含矿辉橄岩氧逸度FMQ-0.98。含矿纯橄岩母岩浆MgO含量14.52%，不含矿单辉橄榄岩为10.86%。铬铁矿内部硫化物包裹体，尤其是含镍矿物的存在，指示了岩浆早期发生了硫饱和和熔离，造成残余岩浆亏损镍和铂族元素。铬铁矿Fe3+/∑Fe<0.3可作为有利的含矿性指标。北山地区镍矿化是硫化物三期熔离的产物。第一次硫化物熔离由太古宙地层对岩浆的同化混染引起，硫化物的原位硫同位素显示Δ33S异常（1.4‰～3.6‰），在太古宙地壳（-2.5‰-+11‰）范围内，明显超出后太古宙岩石范围（0±0.1‰）。深部熔离导致硫化物大量丢失，导致后期熔离的硫化物较少。第二期熔离发生在橄榄石大规模结晶之前，富硅围岩地层的混染造成了硫化物熔离，硫化物矿浆晚期注入形成脉状矿化。残余硅酸盐熔体在4%的橄榄石结晶分异后达到硫饱和并第三次熔离，生成浸染状硫化物，这部分硫化物品位较低。第二期熔离形成的硫化物矿浆晚期贯入苏长岩形成高品位脉状矿化. 近年来在北山地区发现的启鑫和白山镍矿床均发现了高品位富矿（11% Ni），北山地区仍然是有利镍矿勘探基地。