東天山三宮銅鎳礦化巖體年代學、巖石地球化學特征及對Cu-Ni找礦的啟示

王亞磊, 張照偉, 尹希文, 李　侃, 尤敏鑫, 王博林

1)國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室, 西安地質調查中心, 陜西西安 710054; 2)新疆維吾爾自治區有色地質勘查局704大隊, 新疆哈密 839000; 3)中國地質大學(北京)地球科學與資源學院, 北京 100083

東天山三宮銅鎳礦化巖體年代學、巖石地球化學特征及對Cu-Ni找礦的啟示

王亞磊1), 張照偉1), 尹希文2), 李侃1), 尤敏鑫1), 王博林3)

1)國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室, 西安地質調查中心, 陜西西安 710054; 2)新疆維吾爾自治區有色地質勘查局704大隊, 新疆哈密 839000; 3)中國地質大學(北京)地球科學與資源學院, 北京 100083

三宮巖體是近幾年新發現的銅鎳礦化鎂鐵-超鎂鐵巖體, 位于哈爾里克山東段。巖石類型主要為輝長巖、斜長輝石巖和含長橄欖輝石巖, 局部有零星銅鎳礦化。鋯石U-Pb諧和年齡為(281.7±2.6) Ma, 表明巖體形成于早二疊世。樣品MgO與FeOT呈正相關關系, 與CaO、SiO2和Al2O3之間呈負相關關系, 巖體主量元素成分主要受橄欖石和單斜輝石含量的控制; 樣品明顯富集輕稀土元素(La/Yb)N=5.02～7.04, 重稀土元素之間具有明顯的分餾(Gd/Yb)N=2.36～2.87, δEu為0.98～1.09多具弱的正銪異常, 富集大離子親石元素(Cs、Sr、Ba), 相對虧損高場強元素, 具明顯的Nb、Ta、Ti負異常。Sr-Nd同位素模擬計算表明母巖漿上升過程中遭受了約10％的下地殼物質混染。巖漿源區遭受了明顯的熔體交代作用, 部分熔融主要發生在石榴子石穩定域。綜合區域構造演化歷史認為三宮巖體形成于后碰撞伸展環境, 該巖體的發現初步表明哈爾里克地區也具有尋找早二疊世銅鎳礦的潛力。

三宮銅鎳礦化巖體; 鋯石U-Pb年代學; 巖漿源區; 找礦潛力; 哈爾里克

東天山地區發育有大量與巖漿作用相關的礦床(孫敬博等, 2012; 張增杰等, 2012), 是中國第三大鎳資源儲備基地, 已發現圖拉爾根、葫蘆、黃山東、黃山、黃山南、香山、土墩和白鑫灘等銅鎳硫化物礦床(圖1)。前人對該區典型銅鎳礦床的形成時代、構造背景、成礦作用過程及成礦潛力等進行了詳細的研究(Zhou et al., 2004; 夏明哲等, 2010; Tang et al., 2013; Sun et al., 2013; 毛亞晶等, 2014;王亞磊等, 2015), 認為該區仍有較大的銅鎳找礦潛力(孫濤等, 2014)。近年來不斷有一些新的礦床和銅鎳礦化巖體被發現, 如白鑫灘礦床、路北礦床、圪塔山口銅鎳礦化巖體、紅石崗北銅鎳礦化巖體和三宮銅鎳礦化巖體(馮宏業等, 2014; 王亞磊等, 2015),這些找礦成果進一步證實了該區巨大的銅鎳找礦潛力。東天山主要銅鎳礦床和鎂鐵-超鎂鐵巖體主要沿康古爾—黃山深大斷裂分布, 近年來的銅鎳礦勘查工作也主要圍繞該深大斷裂兩側開展, 但新發現的三宮銅鎳礦化巖體產于哈爾里克山東段(圖2), 與其它典型銅鎳礦床產出位置明顯不同。除了產出位置不同外, 其成巖時代、巖石地球化學特征、巖漿源區性質及產出構造背景是否也與東天山其它典型銅鎳礦有明顯差異？該巖體目前僅發現有零星的銅鎳礦化, 是否仍具有進一步勘查的必要？該巖體的發現對東天山地區下一步銅鎳礦勘查工作有何指導意義？為解決上述問題, 我們對三宮巖體開展了巖相學、鋯石U-Pb年代學、巖石地球化學及Sr-Nd同位素方面的研究工作, 并與東天山其它典型銅鎳礦床進行了詳細的對比研究, 為進一步評價巖體含礦性提供依據。

圖1　東天山區域地質圖及典型銅鎳礦床分布Fig. 1　Simplified regional geological map of East Tianshan Mountains showing typical Ni-Cu deposits in this region

圖2　哈爾里克山區域地質圖(據孫桂華, 2007修改)Fig. 2　Geological map of the Harlik orogenic belt (modified after SUN, 2007)

圖3　三宮巖體野外宏觀地質特征Fig. 3　Macroscopic field geological characteristics of Sangong intrusion

圖4　三宮巖體顯微照片Fig. 4　Microphotograph of Sangong intrusiona, b-輝長巖; c-斜長輝石巖; d-含長橄欖輝石巖; Ol-橄欖石; Chr-鉻鐵礦; Mag-磁鐵礦; Cpx-單斜輝石; Pl-斜長石; Sul-硫化物a, b-gabbro; c-plagiocalse pyroxenite; d-plagiocalse-bearing pyroxenite; Ol-olivine; Chr-chromite; Mag-magnetite; Cpx-clinopyroxenite; Pl-plagiocalse; Sul-sulfide

1　巖體特征

三宮巖體位于哈爾里克山東段南緣, 巖體走向45°, 北傾, 沿走向長約2 km, 寬100～300 m, 宏觀上呈負地形, 地表“球狀風化”發育(圖3a, b)。巖體北東側圍巖為鉀長花崗巖, 從野外宏觀接觸關系推斷花崗巖體早于三宮巖體(圖3c)。地表出露的主要巖石類型為輝長巖和斜長輝石巖, 鉆孔中見有含長橄欖輝石巖, 局部見少量硫化物(圖3d)。輝長巖中斜長石多呈自形的長條狀或板狀, 輝石主要為單斜輝石, 為自形-半自形粒狀, 含少量鉻鐵礦(圖4a)和橄欖石(圖4b), 鉻鐵礦被單斜輝石包裹(圖4a),部分樣品中輝石被角閃石和黑云母交代(圖4b)。斜長輝石巖中斜長石呈自形的板條狀, 硫化物主要沿輝石顆粒邊部分布, 少量的橄欖石填充于輝石和斜長石顆粒間(圖4c)。含長橄欖輝石巖蝕變較強, 輝石發生了明顯的透閃石化和綠泥石化, 部分橄欖石顆粒幾乎全部蛇紋石化, 析出的粉塵狀磁鐵礦沿橄欖石裂隙分布(圖4d)。依據礦物之間的相互包裹關系, 推測造巖礦物開始結晶的先后順序為鉻鐵礦→橄欖石→單斜輝石→斜長石→角閃石、黑云母, 單斜輝石是主要的結晶相。

2　樣品采集及測試方法

樣品均取自鉆孔巖芯, 用于鋯石U-Pb定年的巖石為含長橄欖輝石巖, 見有零星硫化物。鋯石U-Pb定年在西安地質調查中心國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室完成, 采用193 nmArF準分子(excimer)激光器的GeoLas200M剝蝕系統, ICP-MS為Agilent7700, 激光束斑直徑36 μm, 以GJ-1為年齡標樣, SRM610為元素含量標樣進行校正, 普通鉛校正依據實測204Pb進行校正, 數據處理采用ICPMSDatacal(9.2)軟件, 年齡結果采用ISOPLOT程序計算。主量和微量元素分析在長安大學西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室完成。主量元素分析采用3080E型X熒光光譜儀完成。微量元素分析采用美國X-7型ICP-MS測定。全巖Sr、Nd同位素前處理在長安大學西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室完成, 具體Sr、Nd分離方法見文獻(宗春蕾等, 2012), Sr、Nd同位素測試在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成。

3　分析結果

3.1鋯石U-Pb年代學

三宮巖體鋯石多呈短柱狀, 長100～200 μm, 無色透明, 與大多數鎂鐵-超鎂鐵巖中鋯石特征一致,陰極發光顯示鋯石生長環帶較明顯(圖5)。19個有效數據點的相關數據見表1。鋯石U、Th含量分別介于50×10-6～614×10-6, 52×10-6～928×10-6之間, Th/U比值為0.53～2.59, 多數大于1, 表明鋯石為巖漿成因, 其年齡可代表巖體的成巖年齡。鋯石U-Pb年齡諧和圖上, 數據點均位于諧和線附近, 諧和年齡為(281.7±2.6) Ma(圖6a),206Pb/238U加權平均年齡為(279±3.0) Ma(圖6b), 表明三宮巖體形成于早二疊世, 與東天山地區黃山東、黃山等典型銅鎳礦床形成時代一致(韓寶福等, 2004; 王亞磊等, 2015)。

圖5　三宮巖體鋯石陰極發光圖像Fig. 5　CL images of zircon of the Sangong intrusion

圖6　三宮巖體鋯石U-Pb年齡圖解Fig. 6　U-Pb age data for zircon of Sangong intrusion

3.2主量和微量元素

主微量元素數據見表2。樣品SiO2含量介于41.88％～49.61％之間, 屬基性-超基性巖, FeOT含量為9.82％～17.77％, MgO含量為6.51％～23.36％, Mg#值為0.54～0.73。樣品LOI(燒失量)較低(0.26％～2.87％), 表明蝕變程度整體較弱。主量元素相關性圖解上(圖7), MgO與SiO2、CaO和TiO2之間均呈負相關關系(圖7a, c, d), 與FeOT之間呈正相關關系(圖7b)。在MgO含量相同的情況下, 三宮巖體的SiO2、CaO和Al2O3含量與其它礦床相似, 但其FeOT和TiO2含量明顯偏高(圖7b, e)。在MgO-Cu/Zr圖解上, Cu/Zr比值多小于1, 表明其含礦性較差。

樣品的∑REE變化范圍為87.74×10-6～154.39×10-6, 稀土元素配分曲線呈輕稀土明顯富集的右傾型((La/Yb)N=5.02～7.40)(圖8a)。(La/Sm)N比值為1.61～2.15, (Gd/Yb)N比值為2.36～2.87, 表明輕、重稀土元素內部也存在明顯的分餾。δEu為0.98～1.09, 大多數樣品具有弱的正Eu異常, 與樣品中存在少量的斜長石有關。相對富集大離子親石元素(Cs、Ba、Sr), 而虧損高場強元素(Nb、Ta、Zr、Hf), 具明顯的Nb、Ta、Ti負異常(圖8b)。

表1　三宮銅鎳礦化巖體含長橄欖輝石巖鋯石La-ICP-MS U-Pb 年齡測定結果Table1　La-ICP-MS U-Pb dating results of plagioclase of plagioclass wehrlite in Sangong Ni-Cu bearing intrusion

表2　三宮巖體樣品主量(％)和微量元素(×10-6)分析結果Table 2　Major (％) and trace element (×10-6) analyses of Sangong intrusion

3.3Sr、Nd同位素

Sr、Nd同位素分析數據見表3。5個樣品的(87Sr/86Sr)i=0.703 26～0.703 57, 平均值為0.703 41,接近洋中脊玄武巖(MORB)的初始值(0.702 29～0.703 16)。εNd(t)=+6.71 ～ +7.37(t=281 Ma), 平均值為+7.03, 表明其巖漿源區為虧損地幔。在(87Sr/86Sr)i-εNd(t)圖解上, 三宮巖體Sr-Nd同位素變化范圍落入東天山銅鎳礦床Sr-Nd同位素變化范圍內, 且其變化范圍相對較小。

4　討論

4.1巖漿源區特征及同化混染

三宮巖體相對富集輕稀土而明顯虧損重稀土元素, 且輕重稀土元素之間的分餾程度明顯大于東天山黃山、黃山東等礦床((La/Yb)N分別為1.2～4.6和1.02～3.65)(Zhou et al., 2004; 夏明哲等, 2010),重稀土元素之間也存在明顯的分餾(圖8a)。研究表明橄欖石和單斜輝石都相對富集重稀土元素, 斜長石的稀土元素配分曲線則呈近似水平狀(楊學明等, 2000), 三宮巖體除三件輝長巖樣品外, 其余樣品均為單斜輝石和橄欖石的堆晶相, 其稀土元素含量主要受單斜輝石、橄欖石及二者之間填隙物的含量控制, Mao等(2014)對東天山黃山西礦床中橄欖石和單斜輝石中稀土元素含量分析表明二者重稀土元素含量普遍偏低, 且橄欖石中稀土元素含量多低于檢測限, 這暗示這些樣品的稀土元素含量主要受巖漿固結時橄欖石和輝石顆粒間的殘余巖漿含量的控制,暗示輕稀土富集為巖體母巖漿的固有特征。各重稀土元素在單斜輝石/熔體之間的分配系數相近(楊學明等, 2000), 單斜輝石的分離結晶/堆晶對重稀土元素之間的分餾幾乎沒影響。橄欖石的分離結晶會導致重稀土元素之間發生一定程度的分餾, 但這種影響不足以造成如此程度的分餾, 因此認為三宮巖體中重稀土元素之間明顯的分餾可能是巖漿源區存在石榴子石殘留造成的。從圖10a中可以看出三宮巖體與東天山地區黃山東、黃山等礦床巖漿源區相比,其巖漿源區為石榴子石穩定域。

表3　三宮巖體Sr、Nd同位素數據表Table 3　Sr, Nd isotope data of the Sangong intrusion

圖7　三宮巖體及東天山典型銅鎳礦床主量元素相關性圖解(數據來源: Zhou et al, 2004; 毛啟貴等, 2006;唐冬梅等, 2009; 夏明哲等, 2010; 焦建剛等, 2012; Tang et al., 2013; Sun et al., 2013)Fig. 7　Variations of whole rock composition in Sangong intrusion and other typical Ni-Cu deposits in Eastern Tianshan region (data sources: Zhou et al., 2004; MAO et al., 2006; TANG et al., 2009; XIA et al, 2010; JIAO et al., 2012; Tang et al., 2013; Sun et al., 2013)

圖8　三宮巖體稀土和微量元素標準化圖解(球粒隕石標準化值及原始地幔標準化值據McDonough and Sun, 1995)Fig. 8　Chondrite-normalized REE patterns and primitive-normalized trace element diagrams of Sangong intrusion (normalization values after McDonough and Sun, 1995)

圖9　三宮巖體及國內典型銅鎳礦床(87Sr/86Sr)i-εNd(t)圖解(典型礦床數據來源: Zhou et al., 2004; 夏明哲等, 2010; 焦建剛等, 2012; 大洋地幔演化趨勢線據文獻Zindler and Hart, 1986; 新生代島弧玄武巖Sr-Nd同位素數據引自公開發表數據: http://www.petdb.org)Fig. 9　Plots of whole rock (87Sr/86Sr)i-εNd(t) for Sangong and other typical deposits in China (typical deposit data sources: Zhou et al., 2004; XIA et al., 2010; JIAO et al., 2012; the oceanic mantle array after Zinder and Hart, 1986; the Sr-Nd isotope data of Cenozoic arc basalts in the world after a public database: http://www.petdb.org)

微量元素原始地幔標準化蛛網圖上, 三宮巖體明顯富集大離子親石元素、而相對虧損高場強元素,具有明顯的Nb、Ta、Ti負異常, 與東天山典型銅鎳礦床微量元素特征相似, 表明其巖漿源區同樣存在榍石、金紅石及鈦鐵礦等礦物的殘留。在Th/Zr-Nb/Zr圖解(圖10b)上顯示三宮巖體巖漿源區主要遭受了熔體的交代作用而非俯沖流體的交代作用。綜合以上特征, 我們認為三宮巖體巖漿源區由受早期熔體交代的巖石圈地幔和軟流圈地幔物質組成, 巖石圈地幔在碰撞過程中由于較大的壓力發生相變并在重力作用下拆沉, 在地幔較深部位發生部分熔融, 并與上涌的軟流圈減壓熔融形成的熔體混合, 共同決定了三宮巖體的原始巖漿成分, 這一過程與喀拉通克礦床較為相似(姜常義等, 2011)。

結合三宮巖體Sr-Nd同位素變化趨勢, 假設三宮巖體原始巖漿Sr、Nd同位素端元為: εNd(t)=8.2, Nd含量為9.8×10-6, (87Sr/86Sr)i=0.702, Sr含量為97×10-6; 下地殼端元Sr、Nd同位素為: εNd(t)= -5, Nd含量為11×10-6, (87Sr/86Sr)i=0.708, Sr含量為348×10-6。通過模擬計算認為三宮巖體母巖漿上升過程中經歷了約5％～10％左右的下地殼物質同化混染(圖9), 與東天山黃山東、香山、二紅洼等巖體的同化混染程度相似(夏明哲等, 2010; Tang et al., 2013; Sun et al., 2013)。

圖10　巖漿源區性質判別圖解(底圖據Woodhead et al., 2001; Wang et al., 2002;典型礦床數據來源: Zhou et al, 2004; 夏明哲等, 2010; 焦建剛等, 2012)Fig. 10　Discrimination diagram for the magma source region (base map after Woodhead et al., 2001; Wang et al., 2002; typical deposit data sources: Zhou et al., 2004; XIA et al., 2010; JIAO et al., 2012)

4.2巖體含礦性分析及對區域Ni-Cu找礦的啟示

通過系統對比三宮巖體與東天山典型銅鎳礦床之間的年代學、巖石地球化學特征可在一定程度上為評價其含礦性提供依據。目前盡管對東天山典型銅鎳礦床形成構造背景仍存在分歧, 高精度的年代學研究表明這些典型礦床形成年齡大都在280 Ma左右(韓寶福等, 2004; 孫濤等, 2010; Qin et al., 2011; Sun et al., 2013; 王亞磊等, 2015), 因此從年代學角度而言, ～280 Ma是東天山地區形成銅鎳礦床的有利時期。三宮巖體鋯石U-Pb年齡為(281.7±2.6) Ma, 與東天山銅鎳礦集中爆發期基本一致, 有利于其形成銅鎳礦。通過系統對比三宮巖體與東天山典型銅鎳礦床的巖石地球化學特征, 發現與其它典型賦礦巖體母巖漿在演化過程中都發生了橄欖石、輝石和斜長石的分離結晶作用, 且母巖漿的同化混染程度相似, 這些特征也暗示三宮巖體具備形成銅鎳礦的潛力。在三宮巖體局部鉆孔中發現有零星的硫化物, 表明其母巖漿演化過程中曾發生過硫化物的熔離作用, 進一步證明了其具有一定的銅鎳成礦潛力。盡管從年代學、巖石地球化學等角度都表明三宮巖體具有一定的銅鎳成礦潛力, 但實際的勘查中僅在局部鉆孔中發現了零星的硫化物,并未發現具有工業價值的銅鎳礦體, 導致這一現象的原因可能是: ①巖體僅發生了少量的硫化物熔離,不足以形成具有工業價值的礦體; ②礦體仍位于巖體深部, 已有鉆探工程未打到其工業礦體。通過系統的野外觀察及相應的巖石地球化學方面的研究,我們更傾向于第二種可能。在目前的勘探程度下,三宮巖體中已知基性程度最高的巖石類型為含長橄欖輝石巖, 與東天山已知銅鎳礦床賦礦巖體相比,其基性程度明顯偏低, 在MgO-Cu/Zr圖解上(圖7f),東天山已知典型銅鎳礦床中存在明顯硫化物堆積樣品的MgO含量明顯大于三宮巖體, 且同一礦床中MgO與Cu/Zr比值具有一定的正相關性, 表明該區銅鎳礦床的礦體主要賦存在基性程度較高的巖石中(秦克章等, 2012), 三宮巖體中如果存在工業礦體,更可能賦存于基性程度更高的巖石中。目前已施工的鉆孔多位于巖體上盤, 可能未打到巖體的中、下部, 這可能是導致所見巖石基性程度較低且未發現主礦體的主要原因, 因此我們認為三宮巖體仍具有繼續尋找銅鎳礦的潛力。

東天山地區已發現的早二疊世銅鎳礦床(如黃山、黃山東、香山、土墩等)主要受康古爾塔格—黃山深大斷裂控制; 其次大草灘斷裂和中天山北緣阿其克庫都克—沙泉子斷裂也是重要的銅鎳控巖控礦構造(圖1), 目前該區銅鎳礦勘查工作也主要圍繞這三條斷裂帶兩側開展。本文報道的三宮銅鎳礦化巖體距離以上三條銅鎳礦主要控礦斷裂都較遠, 位于哈爾里克山南坡, 與牛毛泉磁鐵礦床產于同一構造單元內。之前一些學者認為哈爾里克主體為泥盆紀島弧或弧后盆地(王賜銀等, 1996; 李錦軼等, 2006), 近幾年隨著對該區地層、侵入巖及古生物化石等進一步的研究表明其主體為中奧陶—早志留世巖漿弧(曹福根等, 2006; 郭華春等, 2006; 孫桂華2007; 馬星華等, 2015), 但具體是卡拉麥里洋向南高角度俯沖(萬博等, 2006; 馬星華等, 2015), 還是康古爾洋向北俯沖形成的仍存在較大爭議(李錦軼等, 2006; 孫桂華, 2007)。哈爾里克山南坡大量發育石炭世玄武巖-玄武安山巖-安山巖-英安巖-流紋巖火山巖組合, 巖石地球化學研究表明該套火山巖形成于火山弧環境(萬博等, 2006; 趙同陽等, 2014),可能為其南側康古爾洋向北俯沖的產物(孫桂華等, 2005; 趙同陽等, 2014)。晚石炭—早二疊世, 哈爾里克地區發育大量的高鉀鈣堿性花崗巖(趙明等, 2002;汪傳勝等, 2009; 陳希希和舒良樹, 2010)和閃長巖(孫桂華等, 2005), 并在小堡花崗巖體發現同時發育有基性巖墻群和堿性花崗巖, 構成后碰撞伸展初始階段三組合地質標志(陳希希和舒良樹, 2010), 這些證據表明在晚石炭—早二疊紀哈爾里克地區開始進入后碰撞伸展環境。前人通過對新疆北部已知典型銅鎳礦床進行系統研究表明, 其形成構造背景多為后碰撞伸展環境(王京彬等, 2008; 夏明哲等, 2010;姜常義等, 2011), 表明該區后碰撞伸展環境是形成銅鎳礦的有利環境, 哈爾里克地區晚石炭—早二疊世恰好處于后碰撞伸展環境, 且已發現了具有銅鎳礦化的三宮鎂鐵-超鎂鐵巖體, 這表明哈爾里克地區也可能具有尋找早二疊世銅鎳礦床的潛力。

5　結論

(1)三宮巖體含長橄欖輝石巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(281.7±2.6) Ma, 是早二疊世幔源巖漿活動的產物, 形成時代與東天山黃山東、黃山等典型礦床一致。

(2)三宮銅鎳礦化巖體主量元素成分主要受橄欖石和單斜輝石含量的控制; 巖石輕重稀土元素之間分餾作用明顯, 普遍富集大離子親石元素, 具有明顯的Nb、Ta、Ti負異常; 巖漿源區由早期遭受了明顯熔體交代的巖石圈地幔和軟流圈地幔物質組成,部分熔融主要發生在石榴子石穩定域內, 母巖漿上升過程中遭受約10％下地殼物質混染。

(3)通過綜合區域構造演化歷史, 認為哈爾里克地區早二疊世處于后碰撞伸展環境, 三宮巖體即為該背景下幔源巖漿活動的產物, 這初步表明哈爾里克地區也具有尋找早二疊世銅鎳礦床的可能。

致謝: 長安大學西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室王柱命、何克、譚細絹老師在樣品測試過程中提供了寶貴的支持和指導; 兩位匿名審稿專家提出了寶貴的修改意見和建議, 在此也表示誠摯的感謝。

Acknowledgements:

This study was supported by the Special Fund for Land and Resources Scientific Research in the Public Interest (No. 201511020), and National Natural Science Foundation of China (No. 41302052).

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Chronological and Geochemical Characteristics of Sangong Cu-Ni Mineralization Intrusion in Eastern Tianshan of Xinjiang and Their Implications for Cu-Ni Mineralization

WANG Ya-lei1), ZHANG Zhao-wei1), YIN Xi-wen2), LI Kan1), YOU Min-xin1), WANG Bo-lin3)
1) MLR Key Laboratory of Genesis and Exploration of Magmatic Ore Deposits, Xi'an Center of Geological Survery,
Xi'an, Shaanxi 710054; 2) No. 704 Geological Party, Xinjiang Geological Exploration Bureau for Nonferrous Metals, Hami, Xinjiang 839000; 3) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083

The Sangong Ni-Cu mineralization intrusion is a newly-discovered intrusion located in the eastern section of Harlik Mountain, Eastern Tianshan Mountains. The intrusion was emplaced in biotite granite and granodiorite and mainly consists of gabbro, plagioclase pyroxenite and plagioclase-bearing olivine pyroxenite. Zircon LA-ICP-MS U-Pb age of plagioclase-bearing olivine pyroxenite is (281.7±2.6) Ma, indicating that the mafic intrusion was formed in the Early Permian. The values of MgO and FeOTshow positive correlation, and there is a negative relationship between MgO and SiO2, CaO, Al2O3, implying that the major element compositions are mainly controlled by the abundances of olivine and pyroxenes. The chondrite-normalized REE patterns show significant enrichment of light REE relative to heavy REE ((La/Yb)N=5.02～7.04). Most of the mafic rocks are characterized by positive Eu anomalies. The rocks are enriched in LILE (Cs, Sr, Ba) and depleted in HFSE (Nb, Ta, Ti). Sr-Nd isotopic simulation indicates that the parental magma of the rocks experienced about 10％ contamination of lower crust material. The magma source was replaced by melt fluid, and partial melting mainly occurred in the granet stability field. The chronological and geochemical characteristics, together with regional evolution history of Harlik Mountain, indicate that the Sangong Cu-Ni mineralization intrusion might be the product of post-collision extension. The Harlik area may have a huge potential for Cu-Ni ore exploration.

Sangong Cu-Ni mineralization intrusion; zircon U-Pb dating; magma source; prospecting potential; Harlik

P618.63; P588.125; P597.1

A

10.3975/cagsb.2016.06.05

本文由國土資源部公益性行業科研專項(編號: 201511020)和國家自然科學基金項目(編號: 41302052)聯合資助。

2016-04-20; 改回日期: 2016-05-18。責任編輯: 閆立娟。

王亞磊, 男, 1986年生。碩士, 助理研究員。主要從事巖漿礦床成礦與找礦研究。通訊地址: 710054, 西安市友誼東路438號。E-mail: wangyalei1986@126.com。