利用Mg-O同位素研究金川铜镍硫化物矿床成矿过程中岩浆-碳酸盐岩相互作用

The Jinchuan Ni-Cu deposit is a typical magmatic sulfide deposit, but the source of sulfur and the cause of sulfide saturation are still unclear. Either fractional crystallization or the introduction of external sulfur could trigger ore formation at Jinchuan. Previous research proposed that sulfide saturation was relative to the interaction between magma and country rock marbles. This project focuses on carbonate assimilation by mantle-derived magma in the magma chamber during magma emplacement, and the role of carbonate assimilation in causing sulfide saturation...This project will measure Mg and O isotopic data for bulk rock and mineral separates from Jinchuan intrusion and country rocks. These Mg and O isotopic characteristics would provide constraints on the interaction process between mantle-derived magma and associated carbonates. Based on the calculated chemical composition of contaminated magma, fractional crystallization sequence will be simulated by using MELTS program, and compared with the observations at Jinchuan. By combining MELTS results and the sulfur content at sulfide saturation equation, this project would be able to test the possibility of sulfide saturation caused by carbonate assimilation.

金川铜镍矿床是典型的岩浆型硫化物矿床，但是目前仍不清楚成矿过程中硫化物的来源和饱和熔离机制。因为已经排除了结晶分异促使硫化物饱和的可能性，并且在金川没有发现含硫的围岩，所以本项目针对混染同化碳酸盐岩能够导致硫化物饱和的观点展开研究。重点分析在深部岩浆房岩浆与碳酸盐岩的相互作用，并且确定碳酸盐岩混染同化和硫化物饱和之间的关系。.本项目拟测量金川岩体和围岩全岩和各种矿物的Mg-O同位素组成，其结果判断岩浆与围岩碳酸盐岩混染同化的程度和方式。在计算出混染同化后岩浆化学成分的基础上，利用MELTS模拟岩浆演化过程，并与金川侵入岩体的特征对比。结合硫化物饱和时硫含量的公式，模拟结晶分异过程中硫饱和所需的硫含量，判断碳酸盐岩混染同化作用是不是能够导致成矿硫化物饱和。

金川铜镍矿床是世界上最大的岩浆硫化物矿床之一，但是硫化物的饱和熔离机制仍然是一个谜。针对同化混染碳酸盐岩导致硫化物饱和的观点，本项目分析幔源岩浆与围岩碳酸盐岩相互作用过程中Mg同位素和C-O同位素的特征，进而评估同化混染的程度和方式。.本项目测量了围岩和接触带的同位素组成。围岩大理岩碳酸盐矿物的δ18O和δ13C测量值分别为13‰至22‰和-1.7‰至1.3‰。接触带捕虏体和混合岩中的碳酸盐矿物具有较低的C-O同位素比值，δ18O和δ13C测量值分别为11‰至16‰和-4.7‰至-2.3‰。接触带捕虏体和混合岩的碳酸盐矿物δ26Mg值为-1.71‰至-1.36‰，与围岩大理岩的δ26Mg值（-1.74‰至-1.34‰）相似。两个接触带捕虏体周边0-10cm和0-20cm距离内的混合岩全岩Mg同位素变化范围为-1.69‰至-0.92‰。同时，本项目测量了侵入岩体的同位素组成。金川侵入岩体边缘和内部的辉石δ18O值分别为5.1‰至7.8‰和5.3‰至6.5‰。不论是否与围岩接近，金川侵入岩体辉石δ26Mg值在-0.32‰至-0.16‰之间，与地幔值（0.25±0.07‰）相似。.本项目测量的C-O同位素变化，说明了存在去碳化作用。通过瑞利分馏模拟，接触带捕虏体和混合岩丢失了40%-80%的二氧化碳。接触带Mg同位素组成反映了接触带捕虏体与幔源岩浆之间同化混染的化学反应和机械混合。化学反应产物橄榄石和透辉石继承了反应物白云石的δ26Mg值。机械混合作用改变了接触带全岩的Mg同位素组成，但是大部分样品的δ26Mg值仍然接近围岩的δ26Mg值。值得注意的是，接触带释放的二氧化碳可以输送到岩浆中，并且改变岩浆的氧逸度，进而触发硫化物饱和。而Mg同位素变化仅限于接触带，无法追踪硫化物的饱和熔离机制。