东天山西段路北铜镍矿基性岩体锆石U-Pb年代学对Ni-Cu找矿的启示

张小军 田江涛 唐毅

摘  要：路北铜镍矿床位于觉罗塔格构造带内，岩体走向受康古尔深大断裂控制，矿床规模达中型。含矿岩体侵入于下石炭统小热泉子组，围岩为安山岩与细砂岩，主要基性-超基性岩为橄榄岩、橄榄辉石岩、辉石岩、辉长岩等。岩体由中心向两侧基性程度逐渐降低，产状平缓，主要赋矿岩相为辉石橄榄岩相，矿体多呈似层状或透镜状。含矿角闪辉长岩中锆石LA-ICP-MS U-Pb定年为（282.9±2.4） Ma，与东天山地区黄山东、黄山、香山等典型铜镍矿床及基性-超基性岩体形成时代一致，为早二叠纪。认为路北矿床为东天山黄山-镜儿泉铜镍成矿带西延部分，该铜镍矿带向西具较大的铜镍找矿空间，康古尔深大断裂可能为该区重要的控岩控矿断裂。

关键词：东天山西段;路北铜镍矿床;锆石U-Pb年代学;找矿潜力

东天山地区是新疆重要的铜镍成矿带[1]。现已发现铜、铜镍、金、铁、铅锌等金属矿床，相关类型矿床多成带分布。区内岩浆岩发育，黄山东、黄山西、天宇、黄山、香山和土墩等铜镍矿床从东至西依次产出（图1），其中黄山东和黄山矿床规模达大型。该区铜镍矿床均位于库姆塔格沙垅以东。近年来对沙陇以西地区开展了大量地质勘查工作，有学者认为东天山西段具铜镍矿找矿潜力[2]。2012年第一区域地质大队通过对Cu-Ni-Co异常查证，发现白鑫滩铜镍矿床[3]，开启了东天山西段寻找铜镍矿热潮。

路北铜镍矿矿床位于库姆塔格沙垅以西，是在新疆维吾尔自治区地质调查院2014年化探Ni-Cu-Cr-Co异常检查基础上，进一步开展槽探和钻探工作时发现的，目前规模达中型。路北铜镍矿矿床研究程度较低，舍建忠等通过对路北含铜镍镁铁超镁铁岩地球化学特征分析，对构造意义进行了分析[4];杨万志等对路北发现铜镍矿意义进行了探讨[5];田江涛等通过研究路北铜镍矿床矿石矿物特征，建立找矿标志，分析了找矿意义[6-7];张小军等在研究恰特卡尔地区地物化基础上，建立找矿模型，通过成矿作用分析，指出下一步找矿方向[8-9]。本文對路北矿床开展岩相学、锆石U-Pb定年，厘定该矿床形成时代、构造背景，为进一步探讨该区铜镍找矿潜力及方向提供新资料。

1  岩体地质概况及岩相学特征

1.1  地质概况

路北铜镍矿床产于觉罗塔格裂陷槽-小热泉子岛弧带-康古尔韧性剪切带北侧（图2），基性-超基性岩体侵入。受康古尔深大断裂控制，走向与区域构造线一致。岩体地表形态呈近卧倒菱形，负地形出露，主要岩性为辉长岩、辉石岩、橄榄岩等，地表出露宽50～350 m，长6 000 m，面积约0.33 km2。据钻孔成果，岩体总体呈SE向缓倾的板状体，厚度相对稳定，倾角14°～24°。主要岩性为纯橄榄岩、含方辉纯橄岩、方辉橄榄岩、含角闪石方辉橄榄岩等，橄榄岩、辉石岩、橄榄苏长岩和橄榄辉长岩为主要赋矿岩性，围岩为下石炭统小热泉子组，岩体直接围岩为安山岩和细砂岩。局部由于热接触变质作用发育角岩化，形成黑云母角岩、长英质角岩及各类角岩化岩石。地表见大量褐铁矿化、孔雀石化和黄铁钾矾化。目前地表已圈定12个矿体，铜镍矿体长100～930 m，视厚2～46 m，镍品位0.21%～1.02%，局部较富，最高7.76%。Cu品位0.2%～0.74%，最高1.61%，矿体形态呈大肚透镜状、透镜状（图2）。钻探资料表明，深部隐伏矿体与地表矿体相连，矿体多呈似层状或透镜状，较平缓。矿床主要矿石类型为浸染状矿石，局部见块状矿石，矿石矿物主要为镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、紫硫镍矿等，有少量磁铁矿，方黄铜矿、针镍矿等。

1.2  岩相学特征

路北基性-超基性岩石类型简单，主要含矿岩相为橄榄岩相、辉石岩相、辉长岩相和橄榄苏长岩相。

橄榄岩相  分布于岩体南部地表，出露面积大，主要含矿岩性为橄榄岩，深灰绿色，残余粒状结构，块状构造。岩石主要由橄榄石（69%）、辉石（30%）及少量金属矿物（1%）组成。橄榄石已蚀变，呈孤岛状分布于滑石中，橄榄石间分布有辉石，辉石被滑石、少量透闪石、黑云母交代，呈残晶状分布于蚀变矿物中。辉石多为斜方辉石，蚀变矿物约占原矿物的30%，滑石呈鳞片集合体状交代橄榄石、辉石（图3-a）。

辉石岩相  呈透镜体状侵入于辉长岩中，主要含矿岩性为辉石岩，深灰色，变余粒状结构，块状构造。岩石由辉石（84%）和橄榄石（15%）组成，沿解理及边部已蚀变，主要为透闪石化，晶粒界线不清晰。辉石为斜方辉石，辉石解理中分布有少量角闪石，角闪石不规则（图3-b）。

橄榄苏长岩相  呈隐伏岩相，仅钻孔中可见，多分布于辉长岩边部。主要岩性为橄榄苏长岩，为矿区重要含矿岩性，黑色，自形-他形粒状结构，块状构造。岩石为橄榄石、斜长石和斜方辉石，次为黑云母和角闪石（图3-c），岩石中次生蚀变作用较明显，主要为蛇纹石化。

辉长岩相  发育于矿区北部，局部位于闪长岩底部，侵入于石英闪长岩体中，主要含矿岩性为橄榄辉长岩。橄榄辉长岩呈黑色，自形-他形粒状结构，代环边结构，块状构造。主要由橄榄石、普通辉石、斜长石及黑云母构成（图3-d），含少量斜方辉石。蚀变作用较强，大多蛇纹石化，少量滑石化及铬绿泥石化，通常位于岩体底部。

2  样品采集及测试方法

为保障分析样品尽量新鲜，用于锆石U-Pb年龄样品采自探槽中的角闪辉长岩。锆石制靶由河北省区域地质矿产调查研究所完成，阴极发光显微照相由北京锆年领航科技有限公司完成，锆石U-Pb同位素测试由中国科学院广州地球化学研究所实验室完成，采用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）分析，使用标准锆石91500为外标加以校正，每测6个数值后进行一次91500标样测定，激光光束束斑直径为30 μm，使用29Si为内标测定锆石的U，Th，Pb含量。相关数据采用GLITTER和 Isoplot 软件进行数据处理。锆石原位复位Hf同位素测试由中国地质调查局西安地质调查中心国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室完成，使用Neptune型多接收等离子体质谱仪和Geolas Pro型激光剥蚀系统联用方法完成。测试竖斑直径为44 μm。测试位置与测年点位相同或靠近。每分析10个样品测点插入一次标样测定（锆石标准GJ-1，GJ-1的测试精准度为0.282 030±40（2SE））。

3  分析结果

3.1  Cu，Ni分析元素

Cu，Ni元素含量为新疆维吾尔自治区矿产实验测试中心分析数据，为增加对比度，笔者选取低品位矿石与高品位矿石进行对比。选取ZK0004（低品位）和ZK1501（高品位）钻孔中Cu，Ni元素含量为研究对象。ZK0004中Ni，Cu具相似变化趋势，Cu，Ni大致呈正相关关系，除在一个异常富集一段，Cu，Ni含量相对较稳定（图4）。ZK1501中Ni含量随深度逐渐变大。路北Ni/Cu均值为1.76，黄山东、黄山、香山和白鑫滩矿床Ni/Cu均值分别为2.20、1.90、1.71和1.11[10]，路北矿床矿石Ni/Cu比值较东天山其它典型矿床居中。

3.2  锆石U-Pb年龄

项目组对采集的角闪辉长岩样品进行同位素测年，样品采自矿区北部的辉长岩相带。岩石局部具铜镍矿化，测得岩体LA-ICP-MS的锆石206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄为（281.4±2.5） Ma，206Pb/238U加权平均年龄为（282.9±2.4） Ma（图5，表1）。表明该套杂岩和相关铜镍硫化物矿床形成于早二叠世早期，与东天山地区黄山东（274±3） Ma、黄山（269±2） Ma、香山（285±1.2） Ma等典型铜镍矿床及基性-超基性岩体形成时代一致[11-15]。

4  讨论

本次获得的路北铜镍矿床角闪辉长岩成岩年龄为（282.92.4） Ma，稍晚于矿区北部角闪辉长岩（287.9±1.6） Ma[16]，略早于最晚期侵位的石英闪长岩[17]，属早二叠世后碰撞伸展环境下幔源岩浆上涌产物。路北铜镍矿床矿石Ni，Cu成矿元素及岩相变化特征表明，路北岩体深部具较好找矿前景。近年来，觉罗塔格构造带西段发现路北、白鑫滩铜镍矿，成矿规模已达中型，成岩时代与东天山地区发现的黄山、黄山东、葫芦等典型銅镍矿床形成时代一致（表2），该带为黄山-镜儿泉铜镍矿带西延部分。

5  结论

路北铜镍矿中辉长岩成岩年龄为（282.9±2.4） Ma （MSWD=1.3，n=28），与东天山地区发现的黄山、黄山东、葫芦等典型铜镍矿床形成时代一致。路北铜镍矿的发现，表明觉罗塔格西段地区具寻找铜镍矿巨大潜力，大大拓宽了东天山铜镍找矿空间。

致谢：李平高级工程师对本文的帮助指导，匿名审稿专家的认真审阅，给予宝贵的修改意见，在此一并致以忠心感谢！

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