甘肃西部晚泥盆黑山大型岩浆铜镍矿床成因及构造背景研究

近年来造山带型岩浆硫化物矿床逐渐受到国内外学者的高度重视，但其成因以及与造山带构造演化关系的研究还十分薄弱。中亚造山带南缘是世界最大的造山带型岩浆硫化物矿集区之一，也是我国第二大镍资源基地。已知矿床多形成于早二叠世，成矿构造背景究竟是俯冲阶段、碰撞后伸展阶段、还是与塔里木地幔柱有关还存在较大争议，关键问题是没有发现更早的俯冲阶段的矿床。甘肃黑山大型岩浆铜镍矿床位于北山褶皱带，锆石U-Pb年龄为356Ma，该地区泥盆-石炭火山岩组合具有活动大陆边缘火山岩特征，这些都说明该矿床形成于俯冲阶段。本项目拟在预研究基础上，进一步开展矿区地质、岩石学、矿床学、矿物学、元素和同位素地球化学综合研究，系统揭示黑山岩体岩浆起源、演化、构造背景、岩浆通道系统成岩成矿过程。本研究对探讨中亚造山带南缘构造演化不同阶段岩浆硫化物矿床的特征和成矿过程、拓展该区找矿的时-空范围、丰富造山带岩浆硫化物成矿理论也有重要意义

在先后三次野外考察、大量镜下观察、全岩常微量元素、铂族元素、半金属元素、Sr-Nd-Pb-S、矿物电子探针和LA-ICPMS、锆石U-Pb年龄分析数据分析的基础上，对黑山大型铜镍矿床的构造背景、岩浆起源-演化、矿床成因进行了比较系统的研究，并与同处中亚造山带南缘同类矿床进行了对比，全面完成了项目设计的各项任务，取得了预期的成果。首先，获得了357 +/-3 Ma的年龄，确认黑山矿床形成于晚泥盆世，地球化学研究结合区域地质分析认为该矿床形成于活动大陆边缘，岩浆起源与俯冲板片撕裂、软流圈上涌有密切关系。这项研究证明板块边缘的俯冲和碰撞阶段都可以形成岩浆硫化物矿床，但俯冲阶段的成矿规模可能较小，这些认识丰富了岩浆硫化物矿床的认识和找矿方向。其次，我们的研究证实黑山矿床是岩浆通道系统成矿的典型代表，不仅具有岩浆多次补充的特点，硫化物首先在岩浆房入口处发生沉积成矿，较晚进入岩浆房的岩浆还使得已经沉降在岩浆房底部的硫化物重新迁移并使得其铂族元素含量进一步增高。研究还表明与其它同类矿床相似，黑山矿床的硫化物熔离也是由于深部地壳S混染引发的。项目成果发表在矿床学权威刊物Economic Geology，岩石学权威刊物Lithos及国内核心刊物《岩石学报》上，得到了国内外同行的高度评价。