东天山路北铜镍矿地质特征及岩石地球化学特征

李大海，田江涛

（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 831100）

1 地质背景

觉罗塔格构造带处于准噶尔洋板块与塔里木板块聚合部位，中天山地块和吐哈盆地之间。以康古尔深大断裂为界与北部大南湖-头苏泉岛弧分开，南部以阿其克库都克断裂为界与中天山地块分开。带内出露地层可划分为3个地层小区，北部为哈尔里克-大南湖地层小区，中部为康古尔-黄山韧性剪切带组成的构造无序地层小区，南部为阿奇山-雅满苏地层小区，出露地层主要以石炭系海相火山-沉积岩系为主，有部分泥盆系、二叠系出露。带内构造活动强烈，由北向南依次发育有大草滩断裂、康古尔大断裂、雅满苏断裂和阿其克库都克大断裂区域大断裂，呈近EW向延伸，沿康古尔断裂及次级断裂，断续发育有基性-超基性岩体，岩体有复式岩体，单一岩性岩体，岩体多富含硫化物，东段岩体中发育铜镍硫化物矿床。恰特卡尔地区沿康古尔大断裂及次级断裂发育有大量镁铁-超镁铁质岩体，已发现有路北铜镍矿（图1）。

2 矿区地质

图1 东天山区域构造略图Fig.1 Tectonic framework map of The East Tianshan Mountains

矿区内出露地层北侧为下石炭统小热泉子组长石岩屑砂岩、凝灰质细砂岩、凝灰岩等，南侧为下石炭统干墩组凝灰质粉砂岩、糜棱岩、凝灰岩等；康古尔断裂从矿区南侧穿过，NE向、NW向次级断裂发育；岩浆活动强烈，发育有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号镁铁-超镁铁质岩体，矿体赋存在Ⅰ、Ⅲ号镁铁-超镁铁质岩体中（图2）。

2.1 岩体特征

Ⅰ号镁铁-超镁铁质岩体地表出露长约1 500 m，出露最宽约330 m，出露面积约0.32 km2，地表多分布橄榄岩，辉石岩呈透镜状分布。岩体北侧边缘出露辉长岩、闪长岩，出露宽度很窄。岩体垂向上自上至下为超基性岩、基性岩、中性岩，3者呈突变接触关系。超基性岩段上部为橄榄岩，中部为云闪橄榄苏长岩、云闪辉橄岩、辉石岩，岩相呈渐变过渡关系，其中穿插闪长岩脉（图3）。Ⅲ号镁铁-超镁铁质岩体呈不规则状，出露长约300 m，宽约170 m，出露总面积约0.046 km2，岩性主要为辉长岩，辉石岩呈小透镜体分布。

2.2 岩石学特征

图2 路北铜镍矿地质简图Fig.2 Sketch geological map of Lubei ore district

图3 路北铜镍矿0号勘探线剖面图Fig.3 No.0 prospecting line profile map of Lubei

云闪橄榄苏长岩（15gb-zK0004-7）岩石呈黑色，自形-他形粒状结构，块状构造；岩石主要由橄榄石、斜方辉石及斜长石构成（图4-a），含少量普通辉石及黑云母。岩石中次生蚀变作用较明显，主要为蛇纹石化，含量15%。橄榄石为自形-半自形粒状，粒径较细，0.3～2 mm，含量48%，多被蛇纹石沿裂理及边缘交代，形成交代环边结构。斜方辉石为顽火辉石，半自形粒状、柱状，内部微裂纹发育，包含细粒橄榄石，粒径1～1.1 mm，含量1%。斜长石呈他形粒状，粒径较细，充填在橄榄石和辉石粒间，粒径0.4～2.4 mm，含量18%。角闪石呈半自形-他形粒状，粒径细，分布在橄榄石粒间,粒径0.5～1.6 mm，含量8%。黑云母片状，粒径较粗，个别达2.4 mm，含量6%，少数被滑石交代，镜下见少量铬云母，有时被铬绿泥石交代。磁铁矿呈自形-他形粒状，粒径很细，少部分自形粒状者，被包裹在橄榄石辉石中，属副矿物。其余细粒他形磁铁矿由橄榄石、辉石经蛇纹石化析出。光片中金属矿物含量较高,种类较复杂，多为紫硫镍矿、磁黄铁矿，次有黄铜矿及磁铁矿。呈星点浸染状分布。

图4 蚀变云闪橄榄苏长岩（a) 及强蚀变云闪辉橄岩（b）Fig.4 Altered syenite(a)and strong altered sycamite(b)（50×正交偏光)

强蚀变云闪辉橄岩（15gb-zK0004-12）岩石呈灰黑色（图4-b），半自形-他形粒状结构，块状构造；岩石主要由蛇纹石及黑云母构成，其中含少量橄榄石及辉石等。岩石中次生蚀变作用很强，矿物多被次生蚀变矿物蛇纹石、透闪石、滑石及皂石交代，蛇纹石化含量68%。仅有少部分原生矿物得以保留，沿裂隙充填碳酸盐脉。橄榄石呈半自形-他形粒状，粒径细，粒径0.4～1 mm，含量5%，多被蛇纹石、滑石和透闪石交代，少量被皂石交代。辉石未蚀变者属普通辉石，粒径0.4～2 mm，含量5%，其他为绢石。角闪石呈他形粒状，粒径0.4～1.8 mm，含量5%，部分包含细粒橄榄石。黑云母呈片状，粒径0.3～2 mm，含量8%，结晶不完整，已发生退变，呈浅褐色分布，性质不明。金属矿物呈自形-他形粒状，部分粒径极细，呈尘点状分布，多由橄榄石经蛇纹石化析出。

3 矿床特征

路北铜镍矿共圈定矿体14条，地表圈定矿体12条，深部圈定盲矿体2条。Ni1矿体为主矿体，平面上呈中间厚大向两侧迅速变薄的透镜状，长约930 m，厚 3.01～32.52 m，深部延伸265 m。矿体南倾，倾角小于37°。Ni元素单工程品位0.3%～2.52%，矿体平均品位0.91%。Cu元素单工程品位0.15%～1.0%，矿体平均品位0.54%。赋矿岩石主要为辉橄岩、橄榄苏长岩、辉长岩，金属矿物呈稀疏浸染状、海绵陨铁状、块状，金属矿物主要为镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、紫硫镍矿、黄铁矿。星点状矿石、稀疏浸染状矿石、海绵陨铁状矿石之间为渐变过渡接触关系，主要赋存在橄榄辉石岩、辉石橄榄岩、辉石岩中，与块状矿石呈突变接触关系，赋矿岩石为辉长岩，其中可见残留的辉长岩块。

4 岩石地球化学特征

4.1 主量元素

据路北铜镍矿Ⅰ号岩体样品硅酸盐全分析结果（表1），SiO2含量40.54%～1.78%,属基性-超基性岩。Al2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O含量变化较大。超基性岩样品MgO含量分别为27.43%、26.36%，FeO含量分别为7.66%、6.61%，含量较高，Na2O、K2O含量较低，Na2O含量分别为0.82%、0.64%，K2O含量分别为0.38%、0.34%。基性岩样品MgO含量偏低，为11.26%，Al2O3、CaO、Na2O 含量相对较高，分别为10.85%，4.37%，3.32%，主要与岩石中斜长石含量高有关。

橄榄苏长岩、辉橄岩、辉长岩的m/f值分别为3.39、3.86、2.60，介于2～6.5，为铁质超基性岩。TAS图解中（图5），基性岩样品落入碱性系列，基性程度高的岩石落入亚碱性系列。样品点落入副长石辉长岩区、亚碱性辉长岩区、辉长闪长岩区。在FeOMgO-Na2O+K2O图解中（图6），样品主要落入拉斑玄武岩区，指示Ⅰ号岩体属于亚碱性拉斑玄武岩系列。

4.2 稀土元素

路北Ⅰ号岩体样品经过球粒陨石标准化后的稀土元素分布曲线图显示了轻稀土富集、重稀土略亏损趋势，轻重稀土分馏程度相似（图7，表2）。∑REE=26.64×10-6～62.38×10-6，LREE/HREE 比值3.70～4.08，（La/Yb）N值 2.95～3.12,平均值 3.06，Eu异常不明显。轻稀土元素分布曲线斜率大于重稀土元素分布曲线斜率，轻稀土元素分布曲线向右陡倾，重稀土元素分布曲线相对平坦，具板内玄武岩特征。

图5 路北铜镍矿Ⅰ号岩体TAS图解Fig.5 TAS diagram of transitional type forⅠintrusion in Lubei

图6 路北铜镍矿Ⅰ号岩体FeOt-MgO-Na2O+K2O图解Fig.6 Diagrams of FeOt-MgO-Na2O+K2O ofⅠintrusion in Lubei

4.3 微量元素

富集大离子亲石元素Ba，U，K，Sr存在弱的正负异常，显示样品部分受到热液蚀变影响（图8，表3）。分布曲线图具有明显的Nb负异常，两个样品Ta负异常明显，地幔各单元岩石样品未经历地壳混染通过原始地幔标准化是不会表现为Nb、Ta负异常。

5 讨论

Ⅰ号镁铁-超镁铁岩体，岩石岩相特别发育，包括岩体侵位后岩浆分异形成的渐变式岩相分带和不同侵入期次形成的突变分带特征。说明岩体具多阶段多期次岩浆侵入活动。超基性岩、基性岩、中性岩呈突变接触关系，说明有3个阶段岩浆侵入活动。超基性岩中橄榄岩相与辉橄岩相、辉石岩相呈突变接触关系，说明为两个侵入期次，橄榄岩相位于岩体上部，且无明显矿化，应为早期岩浆侵入形成。

铜镍硫化物矿床的成矿作用与基性-超基性岩浆的岩浆分异、岩浆熔离等岩浆作用具有直接关系。赋矿岩石主要为辉橄岩、辉石岩、辉长岩，早期形成的橄榄岩和晚期形成的闪长岩均不含矿。

图7 路北铜镍矿Ⅰ号岩体稀土元素分布曲线Fig.7 REE patterns of various facies forⅠintrusion in Lubei

路北铜镍矿区Ⅰ号岩体不同类型岩石的微量元素含量绝大多数高于McDonough、Sun等（1995）提供的原始地幔值，微量元素蛛网图分布特征极为相似，经原始地幔标准化后大离子亲石元素明显富集，普遍具有Th，Ti，Y等亏损，Ba，U呈现富集趋势，反映岩浆来源可能相同或相似。Nb，Ta负异常可能受到地壳混染或俯冲过程中流体交代作用。上地壳存在明显的Nb，Ta亏损。俯冲过程中，洋壳脱水，流体富含轻稀土，地幔岩浆受流体交代会亏损Nb，Ta。

表1 路 北铜 镍矿 Ⅰ号 岩体 岩石 化学 组成 单 位 ：%Table 1 Petrochemical composition of the No.Ⅰ intrusion in Lubei

表2 路北 铜镍矿 Ⅰ号 岩体稀 土元 素组 成 单 位： ×10-6Table 2 REE composition of theNo.Ⅰ intrusion in Lubei

续表2

表3 路北 铜镍 矿Ⅰ号 岩体 微量 元素 组成 单位 ：×10-6Table 3 Trace element composition of theNo.Ⅰ intrusion in Lubei

续表3

图8 路北铜镍矿Ⅰ号岩体微量元素蛛网图Fig.8 Trace element spidergram forⅠintrusion in Lubei

6 结论

（1）路北铜镍矿镁铁-超镁铁岩体为多阶段多期次侵入的复式岩体。第一阶段两个期次形成橄榄岩和辉橄岩、云闪辉橄岩、辉石岩、辉长岩。第二阶段形成闪长岩。

（2）路北铜镍矿成矿与第一阶段晚期岩浆活动有关。

（3）路北铜镍矿Ⅰ号岩体岩浆来源于幔源，受到地壳混染或俯冲过程中流体交代作用。