摘 要： 南北溝巖體位于柴達木地塊北緣，出露面積4.5 km2。巖石主要類型有淡色輝長巖、輝長巖、暗色輝長巖，各巖石類型之間多為過渡關(guān)系，局部呈侵入接觸。主量元素化學(xué)組成屬拉斑玄武巖系列。巖石相對富集大離子親石元素，虧損高場強元素，明顯虧損Nb、Ta。巖體原生巖漿屬于高鎂拉斑玄武巖（MgO質(zhì)量分數(shù)為11.1%），在巖漿演化過程中遭受了一定程度中—上地殼物質(zhì)的同化混染作用。巖體形成于古島弧環(huán)境，是早古生代柴達木地塊向祁連地塊俯沖過程的產(chǎn)物。從巖漿分異程度、原生巖漿性質(zhì)、同化混染等方面綜合評價認為，南北溝巖體具有較好的銅鎳硫化物礦床成礦潛力。

關(guān)鍵詞： 地球化學(xué)；成礦潛力；地殼混染；原生巖漿；構(gòu)造環(huán)境；銅鎳硫化物礦床；柴達木地塊

中圖分類號： P588.1 文獻標志碼： A

Abstract： Nanbeigou intrusion is located in the northern margin of Qaidam massif， and the outcrop area is 4.5 km2. The intrusion is emplaced into amphibole plagiogneiss from Paleoproterozoic Dakendaban Group and amphibolite from Mesoproterozoic. It consists of pale gabbro， gabbro， melagabbro. They extend mainly gradual transition， and part shows intrusive contact. Rock alteration is strong， most of pyroxenes alter to amphibole， and part shows biotitization and chloritization； plagioclase shows saussuritization at different levels. Chemical composition of major element belongs to tholeiitic series. The rocks relatively enrich in large ion lithophile element （LILE）， deplete in high field strength element （HFSE）， and obviously deplete in Nb and Ta. The primary magma of intrusion is high Mg tholeiitic （mass fraction of MgO is 11.1%）， and is developed by the middle-upper crustal assimilation contamination in a certain extent during the magma evolution. The intrusion， which forms in ancient island arc environment， is the product of Qaidam massif subduction to Qilian massif in Early Paleozoic. According to the degree of magmatic differentiation， characteristics of primary magma and assimilation contamination， it is comprehensively concluded that Nanbeigou intrusion has good metallogenetic potentiality of Cu-Ni sulfide deposit.

Key words： geochemistry； ore-forming； crustal contamination； primary magma； structural environment； Cu-Ni sulfide deposit； Qaidam massif

0 引 言

柴達木地塊北緣（簡稱“柴北緣”）隸屬于青藏高原東北緣構(gòu)造帶，是祁連地塊和柴達木地塊的結(jié)合部位。柴北緣經(jīng)歷了大洋俯沖→閉合→大陸俯沖→造山的過程，在早古生代形成了大陸高壓—超高壓變質(zhì)帶[1-5]。據(jù)統(tǒng)計，柴北緣共有超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖體300余個，總面積288 km2。前人將柴北緣絕大多數(shù)超鎂鐵質(zhì)巖石歸屬為阿爾卑斯型橄欖巖（或稱鎂質(zhì)橄欖巖），甚至將與輝長巖呈過渡關(guān)系的橄欖巖也歸為此類，因此，多年來在柴北緣巖帶開展的礦產(chǎn)勘查主要是以尋找鉻鐵礦和石棉礦為目標。然而，2009年青海省核工業(yè)地質(zhì)局在柴達木地塊西北緣鄂博梁段牛鼻子梁巖體中發(fā)現(xiàn)了鎳硫化物礦體，賦礦巖石主要為橄欖巖，Ni含量（質(zhì)量分數(shù)，下同）最高可達2.43%，平均在0.12%～0.30%范圍內(nèi)；Cu最高為0.36%，平均為0.11%[6]。由此可見，在柴達木地塊北緣，鎂質(zhì)與鐵質(zhì)橄欖巖是并存的。2013年，姜常義等在柴達木地塊邊緣識別出南北溝巖體屬于鐵質(zhì)基性巖，顯示了較好的礦化信息，具有形成巖漿型礦床的潛力[7]?；诖?，本文以南北溝巖體為研究對象，通過巖石學(xué)、礦物學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，探討其原生巖漿性質(zhì)、巖漿演化過程及其構(gòu)造環(huán)境，初步分析其成礦潛力，為區(qū)域礦床勘查提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

南北溝巖體位于青海省海西蒙古族藏族自治州大柴旦鎮(zhèn)東偏南150 km處，大地構(gòu)造位置屬于柴達木地塊北緣[圖1（a）]。巖體形態(tài)呈不規(guī)則狀，走向近SN向，長約3 km，寬約1.5 km，出露面積約4.5 km2。巖體侵位于古元古代達肯大坂群角閃斜長片麻巖和中元古代的斜長角閃巖中。巖體與圍巖的接觸面不規(guī)則，呈波浪狀、港灣狀[圖1（b）]。巖體北部被后期花崗巖脈侵入，巖脈與巖體走向近乎一致。巖體后期遭受了較強的區(qū)域變形作用，其中劈理的強變形帶與弱變形域清晰可見。巖體中暗色輝長巖、輝長巖可見星點狀硫化物不均勻分布，硫化物以黃鐵礦、黃銅礦為主。

2 巖相學(xué)與造巖礦物化學(xué)成分

南北溝巖體主要由淡色輝長巖、輝長巖、暗色輝長巖組成，各巖石類型之間多為過渡關(guān)系，局部也有侵入接觸關(guān)系。巖石常見結(jié)構(gòu)有自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、輝長結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、不等粒結(jié)構(gòu)等典型鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖結(jié)構(gòu)特征，以塊狀構(gòu)造為主。巖石蝕變較強，大部分輝石蝕變?yōu)榻情W石，局部黑云母化和綠泥石化；斜長石不同程度鈉黝簾石化。

2.1 淡色輝長巖

淡色輝長巖呈灰白色、塊狀構(gòu)造、輝長結(jié)構(gòu)，主要由輝石、斜長石、黑云母、磷灰石和不透明礦物組成。輝石（體積分數(shù)為20%）呈半自形—自形短柱狀[圖2（a）]，粒徑為1～2 mm，單偏光鏡下為無色，正高突起，大部分為單斜輝石，少數(shù)為斜方輝石，可見其平行消光；部分輝石有弱的次閃石化。斜長石（體積分數(shù)為70%）呈半自形板狀，粒徑為1～3 mm；單偏光鏡下無色透明，正突起低，大部分已鈉黝簾石化。黑云母（體積分數(shù)為7%）呈片狀，粒徑為0.5～2 mm，部分為原生黑云母，少量為交代輝石而成[圖2（b）]。磷灰石（體積分數(shù)為3%）呈短柱狀和六邊形自形，粒徑為0.1～0.5 mm，不高于一級灰色的干涉色，平行消光，六邊形切面在正交偏光下全消光。

2.2 輝長巖

輝長巖呈青灰色，中細粒結(jié)構(gòu)、輝長結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長石（體積分數(shù)為40%）、輝石（55%）和不透明礦物組成。輝石呈半自形短柱狀，粒徑為1～2 mm，全部蝕變?yōu)榫G色普通角閃石，保留了輝石的晶形。斜長石呈半自形板條狀，粒徑為0.5～1 mm，鈉黝簾石化發(fā)育，少數(shù)斜長石包裹于輝石顆粒中[圖2（d）]。磷灰石（體積分數(shù)為2%）呈短柱狀或圓粒狀，粒徑為0.1～0.3 mm，平行消光。不透明礦物主要以磁鐵礦（體積分數(shù)為1%）和黃鐵礦（2%）為主。

2.3 暗色輝長巖

暗色輝長巖呈灰黑色、不等粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，由輝石、斜長石、磷灰石和不透明礦物組成。輝石顆粒遠大于斜長石，而且自形程度也明顯優(yōu)于斜長石[圖2（c）]。輝石（體積分數(shù)為70%）呈半自形短柱狀，粒徑為1～3 mm，已蝕變?yōu)榻情W石但仍保留了輝石的晶形。斜長石（25%）呈半自形板狀，粒徑為0.5～3 mm，鈉黝簾石化發(fā)育。磷灰石（1%）呈半自形短柱狀，粒徑為0.1～0.4 mm，平行消光。不透明礦物以磁鐵礦和黃鐵礦為主，體積分數(shù)約4%。

2.4 造巖礦物化學(xué)成分

電子探針分析結(jié)果表明（表1）：主要造巖礦物單斜輝石En牌號為42～44，F(xiàn)s牌號為12～15，Wo牌號為41～46，其以普通輝石為主[圖3（a）]；斜長石An牌號為71～80，Ab牌號為22～30，其為鈣長石。 在單斜輝石的SiO2-Al2O3圖解中，所有單斜輝石位于亞堿性巖區(qū)，表明其原生巖漿屬于亞堿性系列[圖3（b）]。

3 礦相學(xué)特征

南北溝巖體中暗色輝長巖和輝長巖常見星點狀硫化物，暗色輝長巖硫化物含量明顯高于輝長巖。其中，硫化物主要以黃鐵礦和黃銅礦為主，此外還有磁鐵礦、鈦鐵礦，脈石礦物主要為輝石。結(jié)構(gòu)類型以粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)為主。黃鐵礦多呈星點狀分布[圖4（a）]，粒度大多在0.5 mm以下，半自形—他形粒狀， 一般為晚期疊加，局部發(fā)生褐鐵礦化。黃銅礦包裹在黃鐵礦中[圖4（d）]。磁鐵礦多與鈦鐵礦連生[圖4（c）、（f）]，形成鐵鈦氧化物的稀疏浸染狀分布[圖4（e）]。褐鐵礦微量，一般是由黃鐵礦的褐鐵礦化形成[圖4（b）]。

4 巖石地球化學(xué)

4.1 分析方法

主要造巖礦物化學(xué)成分在長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室采用JXI-8100型電子探針進行分析，加速電壓15 kV，束電流1.0×10-8 A，束斑直徑1 μm；主量元素含量在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室采用3080E型X-射線熒光光譜儀分析，觀測方法為XRF熔片法，按國家標準GB/T 14506.28—1993執(zhí)行。微量和稀土元素含量在長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室采用美國X7型ICP-MS測定。

4.2 主量元素

巖體中各類巖石的SiO2含量范圍為40.55%～ 53.52%。 從暗色輝長巖到輝長巖，再到單色輝長巖， 隨著SiO2含量的降低，CaO、TFe2O3含量逐漸降低，而w（Na2O）+w（K2O）值逐漸升高（表2）。在SiO2-Na2O+K2O圖解上，大部分樣品位于亞堿性系列區(qū)域，淡色輝長巖位于堿性系列區(qū)域。這可能是淡色輝長巖富含黑云母，導(dǎo)致其KO2含量整體偏高，落入堿性區(qū)域[圖5（a）]。在SiO2-TFe2O3/MgO圖解上，樣品皆落于拉斑玄武巖系列區(qū)域[圖5（b）]。

4.3 微量和稀土元素

各種巖石的稀土元素總含量變化較大（表2）。巖石wREE值為（39.25～302.4）×10-6，w（La）N/w（Yb）N值為1.98～5.16，w（La）N/w（Sm）N值為1.68～4.70，w（Gd）N/w（Yb）N值為1.69～6.07。這表明巖石輕、重稀土元素分餾較強，重稀土元素之間的分餾程度與輕稀土元素之間的分餾程度相近。在球粒 隕石標準化稀土元素配分模式[圖6（a）]上，樣品均表現(xiàn)為富集輕稀土元素型。所有樣品的Eu異常為0.69～1.07，未顯示Eu異?；駿u異常不明顯。

在原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖6（b）]上，各類巖石具有相似的原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖，顯示了同源巖漿演化分異特征?？傮w上，巖石富集大離子親石元素（Cs、Rb、Ba），顯著虧損高場強元素（Nb、Ta），虧損Zr、Hf。

5 討 論

5.1 地殼混染

目前，許多學(xué)者認為同化混染尤其是外來硫的 加入是形成銅鎳硫化物礦床不可或缺的條件，因此，在巖漿硫化物礦床研究中，對于同化混染作用的約束顯得十分必要。在野外工作中，南北溝巖體未見圍巖捕虜體及明顯的混染現(xiàn)象；但是除了野外詳細地質(zhì)觀察以外，還有一系列地球化學(xué)指標可以判定同化混染作用。通常，幔源巖漿侵入地殼過程中會不同程度受到地殼物質(zhì)的影響，如果幔源巖漿在上升過程中有地殼物質(zhì)的加入，往往會使巖漿的SiO2，K2O和Zr、Hf、Th、Cs、Rb、Ba等大離子親石元素的含量增加，同時還會使w（La）/w（Nb）、w（Zr）/w（Nb）值升高，w（Ti）/w（Yb）、w（Ce）/w（Pb）值降低，而且總分配系數(shù)相同或相近，不受分離結(jié)晶和部分熔融程度的影響，因此，不同元素含量比值

之間的相關(guān)關(guān)系（如w（Ce）/w（Pb）、w（Th）/w（Yb）、w（Nb）/w（Ta）、w（Ta）/w（Yb）、w（K2O）/w（P2O5）、w（Ti）/w（Yb）、w（Zr）/w（Nb）等之間的協(xié)變關(guān)系）可以準確地驗證同化混染作用是否存在及其程度[14-15]。在La/Yb-Th/Ta、Ce/Pb-Th/Zr和Ta/Yb-Th/Yb圖解[圖7（a）～（c）]上，南北溝巖體中巖石不同元素含量比值之間具有一定的正相關(guān)性，暗示巖漿演化過程中發(fā)生了不同程度的同化混染作用。Neal等提出可以用w（La）PM/w（Nb）PM和w（Th）PM/w（Ta）PM值來區(qū)分上地殼和下地殼物質(zhì)的混染作用[16]，由圖7（d）可知，大部分樣品遭受了中—上地殼物質(zhì)的混染。其中，w（·）PM為元素含量原始地幔標準化后的值。

5.2 原生巖漿

絕大多數(shù)賦存銅鎳硫化物礦床的巖體都是由巖漿多次貫入形成的復(fù)式巖體， 而且在不同巖體之間鎂鐵質(zhì)巖石與超鎂鐵質(zhì)巖石所占比例相差甚大，因此，構(gòu)成這類巖體的母巖漿類型是多種多樣的。但是，已有的研究成果表明，形成這些巖體的原生巖漿主要有高鎂拉斑玄武巖、苦橄質(zhì)巖漿和科馬提質(zhì)巖漿[17-20]。在南北溝巖體12件硅酸鹽分析數(shù)據(jù)中，有7件樣品的MgO含量介于9.41%～12.21%。這些數(shù)值明顯高于巖漿正常中弱分異的輝長巖相應(yīng)值。Mg#值是鑒別原生巖漿的重要標志之一。Green認為，與地幔橄欖巖平衡的原生巖漿Mg#值為0.63～0.73[21]；Frey等認為，Mg#值為0.68～0.73[22]； Hess認為，Mg#值大于0.68[23]。如果0.65～0.73代表原生巖漿和近于原生巖漿的Mg#值范圍， 依據(jù)巖體中Mg#值介于0.66～0.73的4個樣品，計算的原生巖漿MgO含量平均值為11.1%。根據(jù)現(xiàn)有資料，含鎳銅鉑礦巖體及火山巖的原生巖漿均為高鎂拉斑玄武巖、苦橄巖和科馬提巖。Bushveld、Great Dyke、Stillwater、Norilsk-Talnah、Sudbury、金川、喀拉通克、黃山、黃山東、圖拉爾根、葫蘆等巖體的原生巖漿均屬高鎂拉斑玄武巖類，但是國際上對于高鎂拉斑玄武巖的MgO含量并沒有形成統(tǒng)一的認識[24-26]。根據(jù)金川巖體原生巖漿的MgO含量（10.8%），不同學(xué)者計算的喀拉通克和黃山巖帶諸含礦巖體原生巖漿的MgO含量都在11%～12%之間，因此，可以考慮將高鎂拉斑玄武巖的MgO含量界定為大于等于10%。全球洋中脊玄武巖的MgO含量平均值為7.6%，低于這一界定值，因此，南北溝巖體的原生巖漿應(yīng)屬高鎂拉斑玄武巖漿。

5.3 構(gòu)造環(huán)境

南北溝巖體由暗色輝長巖、輝長巖和淡色輝長巖3種巖石類型組成。它們具有相似的地球化學(xué)特征，各類巖石稀土元素分布形式呈輕稀土元素（LREE）略微富集型，LREE相對重稀土元素（HREE）略微富集，巖石普遍集大離子親石元素（LILE），顯著虧損高場強元素（Nb、Ta），與島弧型火山巖地球化學(xué)特征一致。在各類構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖8）中，樣品均落在島弧玄武巖區(qū)，因此，巖體形成的構(gòu)造環(huán)境應(yīng)屬于古島弧，是相對原始的島弧環(huán)境下巖漿分異結(jié)晶作用的產(chǎn)物。此外，區(qū)域研究資料表明，在早古生代柴達木地塊和祁連地塊之間的南祁連洋發(fā)生了大洋俯沖，同時產(chǎn)生了島弧巖漿作用，并在柴達木地塊北緣形成了一套與超高壓變質(zhì)巖帶并行的早古生代島弧火山巖帶[27]。南北溝巖體位于柴達木地塊與沙柳河—魚卡超高壓碰撞帶接觸帶的邊緣，又由于其形成于島弧環(huán)境，所以應(yīng)該是早古生代柴達木地塊向祁連地塊俯沖的結(jié)果。

5.4 成礦前景

大量研究成果表明：要有效地優(yōu)選出賦含巖漿硫化物礦床的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體，必須從構(gòu)造環(huán)境、巖漿源區(qū)性質(zhì)、原生巖漿、巖體類型、巖漿分異程度、質(zhì)量平衡、巖漿含水量、同化混染、礦物學(xué)、造巖礦物晶體化學(xué)、主量元素地球化學(xué)、物化探異常等方面進行綜合評價。例如，對于所有巖漿礦床而言，巖漿分異程度都是至關(guān)重要的成礦因素，因為巖漿分異程度越高，越有利于成礦物質(zhì)聚集，從而成大礦和富礦。巖漿源區(qū)富水對成礦也十分有利，因為富水的巖漿在生成時往往部分熔融程度較高，有利于更多的硫化物進入巖漿；巖漿富水有利于成礦物質(zhì)的運移與聚集，是成礦過程的重要媒介。此外，國外許多著名的銅鎳硫化物礦床研究成果顯示同化混染尤其是外來硫的加入是不可或缺的成礦條件，否則就很難形成大礦[17]。然而，南北溝巖體的研究資料較少，巖體成礦潛力評價工作處于空白狀態(tài)，本文將對其成礦潛力進行初步評述。

南北溝巖體地表平坦，只有輝長巖出露。盡管如此，仍可將輝長巖分為暗色輝長巖、輝長巖和淡色輝長巖，輝石體積分數(shù)介于20%～70%。與此相對應(yīng)，SiO2含量介于40.55%～53.52%，說明巖漿有較好的分異。巖石中既可見輝石中包含多個細小斜長石顆粒的包含結(jié)構(gòu)，也可見輝石顆粒遠大于斜長石，而且其自形程度也明顯優(yōu)于斜長石的不等粒結(jié)構(gòu)。這些特征說明不平衡結(jié)晶過程主導(dǎo)了鎂鐵質(zhì)巖漿的結(jié)晶過程，由此推測巖體下部可能有超基性巖石。巖體存在一定程度的同化混染作用，可以視為形成銅鎳硫化物礦床的有利條件，而且?guī)r體的原生巖漿跟金川、黃山、黃山東等鎳銅硫化物礦床相同，都屬于高鎂拉斑玄武巖漿。

巖漿硫化物礦床在巖漿階段成礦后通常都疊加有熱液階段的成礦，屬于巖漿-熱液復(fù)合成因礦床，熱液階段成礦作用的普遍性意味著富水巖漿有利于成礦。巖漿富水有利于成礦物質(zhì)的運移和聚集，是成礦過程的重要媒介。南北溝巖體中的輝石大多已角閃石化，而且淡色輝長巖有非常發(fā)育的黑云母化。這些蝕變特征證明巖漿相對富水，有利于成礦?；谝陨蠗l件，南北溝巖體形成銅鎳硫化物礦床的潛力較大。

大部分巖漿鎳銅硫化物礦床賦存于二輝橄欖巖和蘇長巖中，而非單輝橄欖巖和輝長巖，因此，斜方輝石的出現(xiàn)將有利于成礦。然而，南北溝巖體中絕大多數(shù)為單斜輝石， 鮮見斜方輝石，對成礦并不利。南北溝巖體中可見浸染狀黃鐵礦、磁鐵礦，而未見磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦，表明當時巖漿具有較高的氧逸度條件。而在銅鎳硫化物礦床中，磁黃鐵礦總是數(shù)量最多、結(jié)晶最早的硫化物，在常見的硫化物中，磁黃鐵礦穩(wěn)定存在所需要的氧逸度是較低的，因此，巖漿房中較高的氧逸度對形成銅鎳硫化物礦床是不利的。

6 結(jié) 語

（1）南北溝巖體主要由暗色輝長巖、輝長巖、淡色輝長巖組成。巖石屬于拉斑玄武巖系列，虧損高場強元素，富集大離子親石元素，明顯虧損Nb、Ta。

（2）巖體的原生巖漿為相對富水、高鎂拉斑玄武巖漿，巖漿演化過程遭受了中—上地殼的同化混染作用。

（3）巖體形成于島弧環(huán)境，應(yīng)該是早古生代柴達木地塊向祁連地塊俯沖的產(chǎn)物。

（4）從巖漿分異程度、原生巖漿性質(zhì)、同化混染等方面綜合評價認為，南北溝巖體形成銅鎳硫化物礦床的潛力較大。

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