东昆仑造山带夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿岩浆作用：岩石及流体地球化学制约

摘要

东昆仑造山带新发现的夏日哈木超大型Ni-Cu硫化物矿床是目前全球最大的产于造山带的岩浆铜镍硫化物矿床，金属矿石储量达157 Mt。成矿岩浆演化的介质环境和硫饱和过程缺乏系统的岩石地球化学与流体地球化学综合制约。本文采用夏日哈木铜镍矿Ⅰ号岩体不同位置的橄榄岩、辉石岩和辉长岩岩芯样品，开展主-微量元素、流体化学和碳同位素组成分析，探讨了夏日哈木成矿岩浆的起源和演化、母岩浆的流体组成及介质环境、硫饱和过程及成矿的动力学背景，取得了以下几点认识：
　　1.确定夏日哈木成矿Ⅰ号岩体不同岩类具有同源性质：主要氧化物与MgO含量的系统协变特征表明不同岩石类型具有同源性质，岩浆演化过程中发生了橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和斜长石的结晶分离作用及地壳同化混染。微量元素具有相似的配分模式，富集Rb、Sr等LILE，亏损Nb、Zr和Ti等HFSE和P；稀土元素总含量较低，球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型。
　　2.夏日哈木成矿岩体挥发份具有分阶段释放的特征，相对低H2O和高H2含量指示成矿岩浆相对还原的流体介质环境：夏日哈木辉石流体挥发份在200-400℃、400-900℃、900-1200℃三个温度段释出，流体挥发份中H2O（平均为43 vol％）占较高比例，其次为H2、CO2、CO、N2、O2和H2S。与同类矿床流体组分相比以低H2O和高H2含量为特征，表明成矿岩浆具有还原的介质环境。从二辉橄榄岩、橄榄二辉岩、二辉辉石岩，挥发份的平均总气量依次为884、720和959 mm3/g，均以H2O为主要组分。
　　3.挥发份碳同位素组成表明幔源流体挥发份中混入地壳和有机质热裂解成因组分：CO2的δ13C值分布范围为-23.5~-5.0‰，处于地壳和地幔碳同位素值范围之间。大部分样品甲烷同系物碳同位素值具有正序分布规律，部分样品碳同位素值有局部倒转现象，CH4的δ13C值表明，挥发份具有地壳、地幔和有机质热裂解的混合来源特征。
　　4.确定了夏日哈木铜镍矿硫饱和过程及成矿控制因素：各个温度段挥发份RH=log(XH2/XH2O)值均大于-2.82，结合挥发份化学组成表明还原的岩浆介质环境，其有利于发生硫化物熔离和成矿。从二辉橄榄岩到二辉辉石岩H2S含量依次增加，表明成矿岩浆演化过程中有富S组分的加入；C同位素组成表明成矿岩浆挥发份具有地壳来源，地壳混染是硫化物熔离和成矿的关键控制因素。
　　5.确定了夏日哈木铜镍矿的成矿母岩浆组成及成矿过程：经计算夏日哈木成矿母岩浆MgO、FeO、SiO2含量分别为9.76 wt.%、6.54 wt.%和59.17 wt.%。微量元素比值显示岩浆源区受到俯冲流体交代作用和软流圈物质加入并发生低程度部分熔融，成矿岩浆发生橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、斜长石和尖晶石等矿物结晶分离。成矿岩浆受到地壳物质约10-30％的混染，致使岩浆组成变化和外部硫加入，促使岩浆中硫发生饱和及硫化物矿床的形成。