新疆北天山黄山东岩浆铜镍硫化物矿床铂族元素亏损机制及其找矿意义

It has been observed that large Ni and Cu reserves occurs in many magmatic Ni-Cu sulfide deposits, but the PGE contents of the sulfide ores do not meet the minimum industrial grade. PGE depletion in sulfide ores is either due to low PGE contents in the primary magma or duo to previous segregation of PGE-rich sulfide in the deep magma chamber before final emplacement. Many magmatic Ni-Cu sulfide deposits have been discovered in northern Xinjiang and the PGE contents of the sulfide ores are relatively low. Since the oxygen fugacity and composition of primary magma of the ore-bearing intrusions are obscure, and the process of sulfide segregation is controversial, the origin of the PGE-depletion remains debated. This project focuses on the Huangshandong Cu-Ni sulfide deposit, which is one of the largest magmatic Cu-Ni sulfide deposits in the region. Trace elements of the clinopyroxene and mineral chemistry are used to determine the composition and the oxygen fugacity of the primary magma of the Huangshandong intrusion. The compositions of the mineral and the PGE contents of the sulfide ores are measured to reveal the process of sulfide segregation. It will be confirmed why the ores of the Huangshandong deposit are depleted in PGE in this project. The outcome of the project is not only helpful in understanding the origin of PGE depletion in magmatic Ni-Cu sulfide deposits, but also provide important theoretical basis for exploration for magmatic PGE deposits in northern Xinjiang.

许多岩浆铜镍硫化物矿床中铜镍储量巨大，但是铂族元素（PGE）含量并没有达到工业品位。矿床中PGE亏损可能是由于原始岩浆中PGE含量较低，也可能是由于PGE不亏损的岩浆发生深部硫化物熔离，导致PGE富集在地壳深部的硫化物矿体中。新疆北部发育有大量的岩浆铜镍硫化物矿床，矿石中PGE含量普遍偏低，对含矿岩体原始岩浆氧逸度和化学成分以及硫化物深部熔离过程的研究较为薄弱，导致矿床PGE亏损原因存在较大争议。本项目以黄山东大型铜镍矿床为研究对象，根据单斜辉石中微量元素含量和矿物的化学成分探讨含矿岩体原始岩浆化学成分和氧逸度高低。利用含矿岩体中矿物化学成分以及矿石中PGE含量，揭示硫化物熔离过程，阐明黄山东矿床PGE亏损原因。本项目的研究不仅对新疆北部岩浆铜镍硫化物矿床PGE亏损原因有更加深入的认识，而且为新疆北部寻找岩浆PGE矿床提供重要的理论依据。

许多岩浆铜镍硫化物矿床中铜镍储量巨大，但是铂族元素（PGE）含量并没有达到工业品位。矿床中PGE 亏损可能是由于原始岩浆中PGE 含量较低，也可能是由于PGE 不亏损的岩浆发生深部硫化物熔离，导致PGE 富集在地壳深部的硫化物矿体中。新疆北部发育有大量的岩浆铜镍硫化物矿床，矿石中PGE 含量普遍偏低。矿床PGE 亏损原因存在较大争议。本项目以黄山东和黄山西大型铜镍矿床为研究对象，根据矿物的化学成分和矿石中成矿元素含量探讨含矿岩体的氧逸度高低，利用全岩微量元素以及同位素成分研究北天山地区镁铁-超镁铁岩石的地幔源区特征以及动力学过程，利用矿石中铂族元素含量揭示硫化物熔离过程，阐明黄山东矿床铂族元素亏损原因。. 黄山东岩体和黄山西岩体是多次岩浆侵位形成。根据黄山东矿床和黄山西矿床中硫化物与橄榄石中镍和铁的含量，计算得出黄山东矿床和黄山西矿床母岩浆的氧逸度大于QFM，部分大于QFM+1。岩石富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，含有许多含水矿物，样品的Sr-Nd同位素处于软流圈地幔和岩石圈地幔范围之间，指示岩体的原始岩浆为软流圈地幔与岩石圈地幔相互作用的产物，随着时间越来越年轻，软流圈不断上涌，自身也发生了熔融，形成的岩浆中软流圈地幔熔体混入的比例也越来越大。黄山东和黄山西矿床硫化物矿石中有地壳硫的加入，围岩中的碳质可能进入岩体中，有利于硫化物的熔离。黄山西矿床中有两期铜镍硫化物成矿，矿石100%硫化物中铂族元素模拟计算指示二辉橄榄岩中硫化物熔体没有经过了硫化物结晶分异过程，而橄榄二辉岩中硫化物熔体经历了硫化物的结晶分异过程。黄山东和黄山西岩体矿石PGE模拟计算显示硫化物矿石为原始岩浆在深部岩浆房经历早期硫化物熔离以后的PGE亏损的岩浆，在地壳浅部再次发生硫化物熔离作用形成。. 本项目的研究深化了造山带内岩浆铜镍硫化物矿床的成岩成矿研究，证实了在造山带内具有寻找岩浆铜镍硫化物矿床的潜力。