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东昆仑成矿带铜镍硫化物矿床成矿地质条件与成矿规律
李良1,孙丰月2,李世金3,4,李碧乐2,钱烨2,王超2,赵拓飞5,禹禄2,王冠6,霍亮2,王力2,张雅静2,王琳琳2,李浩然2,闫佳铭2,李予晋2,张得鑫3,4,杨延乾3,4,王维3,4
2 吉林大学地球科学学院
3 青海省地质调查局
4 自然资源部高原荒漠区战略性矿产勘查开发技术创新中心
5 中国自然资源经济研究院
6 黑龙江科技大学矿业工程学院
0 引言
1 区域地质背景
2 主要铜镍矿床(点)特征
2.1 夏日哈木铜镍矿床
2.2 阿克楚克塞铜镍矿床
2.3 石头坑德铜镍矿床
2.4 浪木日铜镍矿床
2.5 哈图沟脑铜铂矿点
2.6 希望沟镍钴矿化点
2.7 开木棋镍钴矿化点
3 成矿地质条件分析
3.1 地层与成矿
3.2 构造与成矿
3.3 岩浆与成矿
4 成矿时代与成矿期
4.1 寒武纪—奥陶纪
4.2 志留纪—泥盆纪
4.3 二叠纪—早三叠世
4.4 晚三叠世
5 空间分布规律
6 找矿方向
6.1 寒武纪—奥陶纪岩体
6.2 志留纪—泥盆纪岩体
6.3 二叠纪—早三叠世岩体
6.4 晚三叠世岩体
7 结论
图1 东昆仑造山带大地构造位置(a)与显生宙主要镁铁质一超镁铁质岩体分布图(b)
昆北、昆中、昆南和阿尼玛卿4条近东西—北西向区域性断裂组成了东昆仑造山带的构造格架,它们分别为东昆仑3个构造分带之间及其与南邻巴颜喀拉造山带的分界所在(图1b)。孙丰月等依据这4条断裂将该造山带由北向南依次划为昆北加里东弧后裂陷带、昆中基底隆起花岗岩带、昆南复合拼贴带、阿尼玛卿蛇绿混杂岩带和巴颜喀拉造山带。这些深大断裂控制了造山带内陆层、岩浆岩和矿产等的产出和分布,尤其昆中断裂对东昆仑造山带的地质演化产生重要影响,使其南、北两侧的构造单元具有明显不同的演化历史,同时它们的次级断裂是区域热液脉型矿床的主要容矿断裂。以昆中断裂为界,南、北基底不连续,性质明显不同,北部的昆中带和昆北带的结晶基底为古元古代金水口群变质岩,而南部以中—新元古代大洋玄武岩高原为褶皱基底,表现为多期边缘造山作用形成的边缘造山带。昆南带的万宝沟群玄武岩虽然形成于中—新元古代,但当时并非陆壳的一部分,与北部结晶基底显著不同,而是在洋壳上发育的玄武岩高原,后期发生拼贴后构成昆南褶皱基底,同样直到加里东期拼贴到昆中带上后,其没有被俯冲掉的残存部分变为陆壳。
东昆仑地区的地层属于柴达木地层区,地层时代跨度大,几乎囊括整个地质历史时期,其中昆北带、昆中带的地层分属柴达木南缘分区,而昆南带分属东昆仑山南坡分区。昆南带(东昆仑山南坡分区)与昆中带、昆北带(柴达木南缘分区)的地层存在比较明显的差异,以昆中断裂为界,断裂南、北地层差异较大,北部的昆中带和昆北带以古元古代金水口群为主要的结晶基底,而南部的昆南带以中—新元古代万宝沟大洋玄武岩高原和微陆残块等为主组成的褶皱基底(图1b),盖层发育各具特色。古元古代金水口群主要分布在柴达木地块及其边缘,自下而上分为白沙河组和小庙组两个岩组,顶部与上覆的中—新元古代冰沟群狼牙山组不整合接触。该地层为一套角闪岩相—麻粒岩相的区域变质岩,发育片麻岩、麻粒岩、片岩、镁质大理岩及部分混合岩等,是东昆仑铜镍矿床的主要围岩,对铜镍成矿发挥重要作用。万宝沟群严格分布在昆南带内,构成了昆南带的褶皱基底,为一套浅变质的碎屑岩、海相中—基性火山岩和碳酸盐岩建造,总厚度大于6073m。根据岩石组合可将万宝沟群划分为4个岩组:下碎屑岩组、火山岩组、碳酸盐岩组和上碎屑岩组,其中碳酸盐岩组发育元古宙的叠层石。
图2 夏日哈木铜镍矿床I号岩体地质图(a)与9号勘探线剖面图(b)
I号岩体长约1.4km,宽约500m,岩体出露面积约0.7km2,呈长条状近东西向展布,走向约70°南西段隐伏于金水口群之下。岩体北部南倾,倾角为0°〜35°,南部北倾,倾角为5°〜35°,剖面上呈一平缓的“岩盆状”(图2b),探槽中可见大面积辉石岩裂隙中发育的翠绿色镍华(图3a)。该岩体岩相发育齐全,分带清楚,主体可分为橄榄岩相、辉石岩相和辉长岩相。橄榄岩相、辉石岩相是主体,大部分矿化赋存于这两个岩相中,辉长岩相中也发育少量硫化物。单个岩相内不同岩石呈渐变过渡接触,而岩相变化部位常出现构造破碎带或脉岩,可能反映了各期岩浆多次脉动式的侵位特征。主要岩石类型包括辉长岩、苏长岩、辉长苏长岩、橄榄辉长岩、斜方辉石岩、二辉橄榄岩、橄榄二辉岩和橄榄岩等,其中富含贵橄榄石和斜方辉石的二辉橄榄岩、橄榄二辉岩等是主要的含矿岩石。
图3 夏日哈木铜镍矿床野外特征、铜镍矿石类型与硫化物显微镜下照片
a.地表发育镍华的1号岩体;斑杂状矿石;块状硫化物矿石;磁黄铁矿+镍黄铁矿+黄铜矿共生组合;结状结构;海绵陨铁结构。
Po.磁黄铁矿;Pn.镍黄铁矿;Cp.黄铜矿;Px.辉石;01.橄榄石;均为单偏光。
图4 阿克楚克塞铜镍矿床地质图(a)与ZK18-3、ZK17-43、ZK17-48和ZK18-08钻孔联合剖面图(b)
镁铁质—超镁铁质岩体呈北西向串珠状产出,侵入于金水口群大理岩或滩间山群大理岩中,与围岩为侵入接触关系,接触部位可见明显的同化混染现象。岩体的规模普遍偏小,岩性较单一,为辉长岩或辉石岩,少数为两者组成的杂岩体,均为同源岩浆分异的产物,形成于晚志留世一早泥盆世(424〜416Ma),与夏日哈木铜镍矿床基本一致。Ⅰ—Ⅲ号岩体为辉石岩体,Ⅳ号岩体为镁铁质一超镁铁质杂岩体,矿化主要赋存在粗粒辉石岩、辉橄岩和橄榄岩中。辉石普遍发生强烈的自变质作用,包括透闪石化、角闪石化和黑云母化等。
矿体规模与岩体规模密切相关,Ⅰ、Ⅱ岩体中的铜镍矿体规模小、品位低,倾向延伸有限,Ⅲ、V号岩体中矿体规模相对比较大。绝大多数矿体呈透镜状产于辉石岩中,长40〜200m,倾向延伸50〜180m,Ni平均品位为0.20%〜1.39%(最高品位为2.63%)Cu平均品位为0.33%〜0.45%,Co平均品位为0.028%〜0.042%。矿体走向与岩体规模形态有关,总体走向为近东西向,Ⅰ、Ⅳ号岩体中的矿体向南倾,Ⅱ、Ⅲ号岩体中的矿体向北倾,受岩体界线控制,产状变化较大,倾角为22°〜51°,平均倾角小于30°。
图5 阿克楚克塞铜镍矿床野外特征、矿石类型与硫化物显微镜下照片
a.I号岩体野外特征;b.稀疏浸染状矿石;.细脉状矿石稠密浸染状矿石;.磁黄铁矿+黄铜矿+镍黄铁矿硫化物组合;.硫化物的固溶体分离结构。Cp.黄铜矿;Pn.镍黄铁矿;Po.磁黄铁矿;Px.辉石;均为单偏光。
地层主要为古元古代金水口群黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、大理岩和石英岩等,中—新元古代万宝沟群碳酸盐岩夹碎屑岩,上三叠统八宝山组熔岩、火山碎屑岩、砂岩和粉砂岩等以及第四系冰水堆积物。构造以断裂为主,属昆中断裂的一部分,主要有海德郭勒一拉忍深大断裂(F1)、温冷思一达哇切大断裂(F2),其中断裂控制了区内金水口群和万宝沟群的分布。岩浆岩从基性—超基性岩体到中、酸性侵入体均有出露,加里东期的岩浆岩最为发育,成矿的镁铁质—超镁铁质岩体主要集中于矿区中部,呈岩株状产出,总体呈近东西向展布。矿区东部出露有较大面积成矿后的正长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩和石英闪长岩等以及一些辉绿玢岩脉,对该矿床的保存有一定的影响(图6a)。
图6 石头坑德铜镍矿床地质图(a)与I号岩体ZK001、ZK801、ZK4001、ZK5601和ZK6801联合钻孔剖面图(b)
图7 石头坑德I号岩体地表发育的镍华、铜镍矿石与硫化物显微镜下照片
a.1号岩体地表发育的镍华1号岩体地表发育稀疏浸染状硫化物的橄辉岩;、d隐伏M4矿体深部的块状、斑杂状矿石典型的磁黄铁矿+镍黄铁矿+黄铜矿硫化物组合。Pn镍黄铁矿;Po.磁黄铁矿;Cp.黄铜矿;均为单偏光。
图8 浪木日铜镍矿床地质图
浪木日共圈出17个超镁铁质岩体,含矿辉橄岩体6个,均与金水口群呈侵入接触关系。岩体的岩相发育齐全,岩石类型多样,主要有辉长岩、橄辉岩、辉橄岩和辉石岩,其中橄辉岩是最主要的含矿岩石(图9)。超镁铁质岩普遍发生强烈的自蚀变,包括透闪石化、绢云母化、蛇纹石化、绿泥石化、黑云母化和滑石化等,反映岩体顶部的特征。含矿岩体一般为杂岩体,浅部以超镁铁质岩为主,深部可见辉长岩、橄辉岩等组成的杂岩体,岩性界线清晰,可能反映的是含矿程度不同的岩浆先后侵位的关系。浪木日岩体形成于早志留世—早泥盆世(440〜411Ma),对应的一阶段模式年龄(TDm1)为1245〜988Ma,与区域上的夏日哈木、石头坑德和阿克楚克塞铜镍矿床基本同期。
浪木日共圈定铜镍矿体32个,矿化以Ni、Co为主,Cu次之,规模较大,特别是Cu品位较高的矿体均伴生一定的Pt和Pd,主要矿体有M2-1、M2-3、M3-1、M4-4、M4-7和M4-8。M2-1矿体产于辉橄岩内,厚度2850m,Ni平均品位为0.26%,其中厚4.80m富矿体的平均品位为0.43%。M2-3矿体产于辉橄岩内,厚度1590m,Ni平均品位为0.27%,其中5.90m厚富矿体的Ni平均品位为0.39%。M3-1矿体产于橄辉岩中,矿体长160m,平均厚度6.06m,Ni平均品位为0.63%(最高1.79%),Co平均品位为0.030%(最高0.080%),Cu平均品位为0.07%(最高0.38%);同时,该矿体伴生的Pt-Pd矿体真厚度为1.78m,Pt、Pd平均品位分别为0.08和0.13g/t。M4-4矿体产于橄辉岩中,矿体长480m,平均厚度3.35m,Ni、Co和Cu平均品位分别为0.64%、0.024%和0.20%;同时,该矿体伴生的Pt-Pd矿体长约350m,平均厚度2.54m,Pt、Pd平均品位分别为0.93和0.80g/t。M4-7矿体产于辉石岩中,矿体长360m,平均厚度4.19m,硫化物呈星点状、细脉状和团块状产出,Ni、Co和Cu平均品位分别为0.57%、0.030%和0.15%;同时,该矿体伴生的Pt-Pd矿体,长约200m,平均厚度0.55m,Pt、Pd平均品位分别为0.29和0.32g/t。M4-8矿体产于辉石岩中,矿体长480m,延伸655m,平均厚度3.63m,硫化物呈星点状、团块状分布,Ni、Co和Cu平均品位分别为0.56%、0.030%和0.15%;同时,该矿体伴生的Pt-Pd矿体,长160m,平均厚度1.38m,Pt、Pd平均品位分别为0.31和0.26g/t。
图9 浪木日铜镍矿床地表特征、矿石类型与硫化物显微镜下照片
a.24号岩体野外特征;b.产于辉橄岩中的稀疏浸染状矿石;c.24岩体深部的海绵陨铁状矿石;d.24岩体深部的斑杂状矿石;ef常见的磁黄铁矿+镍黄铁矿+黄铜矿硫化物组合,可见少量磁铁矿(虚线表示磁黄铁矿与镍黄铁矿的接触边界儿Mag.磁铁矿;Cp.黄铜矿;Po.磁黄铁矿;Pn.镍黄铁矿;均为单偏光。
图10 哈图沟脑铜铂矿点地质图
哈图沟脑地区共发现6处超镁铁质岩体,均与围岩呈侵入接触关系。I号岩体工作程度最高,出露长约230m,宽60〜90m,面积约0.017km2,呈北西向长条状产出(图10),围岩为黑云透闪石绢云母片岩、浅粒岩、闪长质糜棱岩和黑云母花岗片麻岩等。I号岩体矿化最好,主要由辉橄岩、橄辉岩、辉石岩和辉长岩组成,已圈出铜矿(化)体6个(M3—M8),这些矿体总体具有贫Ni,富Cu、Pt、Pd的特征。其中M4铜矿体规模最大,赋存于于辉橄岩中,地表长230m,平均厚度4.33m,产状20°/45°,Cu平均品位为0.54%,Pt品位为0.13〜0.27g/t,Pd品位为0.17〜0.40g/t。隐伏M4-1矿体的厚度为5.35m,控制斜深190m,Cu平均品位为0.55%,最高1.10%;Pt平均品位为0.38g/t(最高为0.52g/t),Pd平均品位为0.57g/t,Pt+Pd矿体厚度2.68m,品位为1.00g/t;Co平均品位为0.009%,Ni平均品位为0.043%。隐伏M4-2矿体的厚度为0.78m,控制斜深80m,Cu平均品位为0.44%,Pt平均品位为0.16g/t。该矿体具有明显的孔雀石化、褐铁矿化和碳酸盐化,金属矿物主要为黄铜矿,少量磁黄铁矿。另外在铜矿(化)体内发现贵金属铂、钯,Pt品位为0.13〜0.27g/t,Pd品位为0.17〜0.40g/t,Co品位为0.004%〜0.012%,Ni品位为0.006%〜0.052%。其余矿体规模偏小,长为50〜75m,厚为1.00〜2.00m,倾向北东,倾角80°左右;含矿岩石主要为辉石橄榄岩.橄辉岩,金属矿物主要为浸染状产出的黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿,Cu品位为0.24%〜0.62%。
矿区地层主要为金水口岩群片麻岩、片岩及大理岩等,上三叠统鄂拉山组灰绿色安山岩、安山质凝灰熔岩和流纹-英安质含角砾凝灰熔岩等以及第四系冲洪积物(图11)。断裂以北西向为主,近东西向次之,近东西向断裂带长为2〜4km,宽为5〜30m,带内岩石破碎,角砾大小不一,角砾分明,局部可见硅化、褐铁矿或黄铁矿等。侵入岩主要有晚二叠世的辉长岩、橄辉岩和二长花岗岩。其中,镁铁质一超镁铁质岩的年龄为271〜252Ma,对应的一阶段模式年龄为816-691Ma。
图11 希望沟铜镍矿化点地质图
希望沟岩体的矿化相对较弱,以稀疏浸染状、星点状矿化为主,在辉橄岩、橄辉岩中已圈出多条隐伏镍钴矿化体,宽数米至十多米,Ni品位为0.10%〜019%,Co品位为0.010%〜0.014%。金属矿物主要有黄铜矿、磁黄铁矿和镍黄铁矿,含少量磁铁矿和铬铁矿等,它们的产S值为3.89‰〜5.30‰。脉石矿物主要为橄榄石、辉石、斜长石、金云母、蛇纹石和滑石等,另见有少量方解石和石英等。橄榄石的Fo值为83〜84,属于贵橄榄石,单斜辉石的En值为45〜50,属于透辉石-顽透辉石系列。矿石结构主要包括他形粒状结构、不等粒结构、交代结构和固溶体分离结构等,星点状、稀疏浸染状和斑杂状构造是希望沟矿点的主要矿石构造。
图12 开木棋岩体地质图
整个东昆仑地区的矿化在大范围尺度上(成矿带)表现为受昆北、昆中和昆南这3条近东西向区域性断裂构造控制,而在中小范围(矿田)尺度上表现为明显受其次级北西—东西向构造控制的不同层次矿化带定位规律。志留纪—泥盆纪岩体均分布在昆中断裂以北(图1),剖面上位于昆中断裂的上盘(虽然昆中断裂浅部倾向南,但总体包括深部倾向北),由此可知昆中断裂对该期岩体的就位具有很强的控制作用,与板片断离有关的镁铁质—超镁铁质岩浆主要侵位于昆中断裂以北的地区,且岩体产出具有东西向成带的特征。而印支晚期的岩体则分布在整个东昆仑地区(图1),但大部分分布在昆北、昆中和昆南深大断裂的附近,与古特提斯洋闭合—造山后的强烈伸展背景下的幔源岩浆活动有关。
吴利仁研究了中国基性岩、超基性岩的成矿专属性之后指出,基性—超基性岩具有很强的成矿专属性,不同区间的m/f值更易于形成某些特定的矿种(表2)。其中,m/f=0.5〜2.0的铁质基性岩和m/f=2.0〜6.5的铁质超基性岩有利于Cu、Ni、PGE矿的形成,又以m/f=4.0〜6.0最为有利。同时,当岩浆中镁的含量过高时(即镁质超基性岩),镍多成硅酸镍,而铁质基性—超基性岩有利于硫化镍矿的形成。但如果岩浆中Al2O3、CaO、SiO2等组分过高时也不利于成矿,因为岩浆在分异过程中未达到此种组分前硫化物就已经发生熔离了。因此,辉长岩、闪长岩中多不能形成规模较大的硫化物铜镍矿床。
图13 东昆仑成矿带显生宙镁铁质一超镁铁质岩年龄概率分布图
寒武纪—奥陶纪镁铁质—超镁铁质岩总体上呈东西向带状零星展布,与区域构造带一致,主要分布在昆中带,昆北带次之(图1),与其洋-陆俯冲的构造背景有关。该期侵入体的岩石组合主要为橄榄岩、橄辉岩、辉石岩和辉长岩等,部分与蛇绿混杂岩有关(如清水泉),且分布于邻近昆中断裂、昆北断裂等深大断裂。该期侵入岩的年龄跨度较大,从寒武纪延续至奥陶纪(535〜445Ma),主要有哈图沟脑镁铁质一超镁铁质杂岩体(535〜534Ma,待发表)、清水泉辉长岩((518±3)Ma;(458±4)Ma,待发表)和橄榄岩((504±3)Ma,待发表)、可可沙辉长岩((509±7)Ma)、新疆鸭子泉辉石岩((485士3)Ma,待发表)和夏日哈木辉长岩((447±1)Ma)等。该期岩体的含矿性一般,除哈图沟脑镁铁质—超镁铁质杂岩体外未发现发育明显矿化的岩体。与其他时期岩体显著“富Ni、Co,贫Cu、PGE”的特征相比,哈图沟脑岩体的富集元素明显不同,矿化以Cu、Pt与Pd为主,Pt+Pd品位局部大于1.0g/t,而Ni品位相对偏低;硫化物以黄铜矿、磁黄铁矿为主,镍黄铁矿少见。一般认为,富集大离子亲石元素和亏损高场强元素是岛弧岩浆或活动陆缘岩浆弧的主要特征,主要原因为大洋板块俯冲过程中发生脱水而形成富水的流体,这些俯冲流体向上运移对地幔楔进行交代。寒武纪一奥陶纪的岩体普遍表现出弧岩浆的地球化学特征,大多数属于钙碱性系列岩石,含有明显的俯冲富集组分,普遍被认为形成于原特提斯洋板块向柴达木地块俯冲的“沟-弧-盆”体系背景,包括明显富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、U、K),亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti)。
目前,所有学者均一致认同早古生代柴达木地块南缘发育典型洋-陆俯冲型的“沟-弧-盆”体系。新元古代末期至加里东早期,随着原特提斯洋的快速扩张而形成成熟的洋盆,随后洋壳开始沿现今昆中断裂向北(即柴达木地块)俯冲,柴南缘由被动陆缘转换成活动陆缘,现昆中断裂和昆北断裂之间的昆中带(即昆中隆起带)演化成活动陆缘弧,形成了众多包括镁铁质—超镁铁质岩在内的侵入岩;而昆北带由于俯冲过程中的地幔上涌导致发生裂陷形成弧后裂陷带,并局部扩张为小洋盆,接受了滩间山群的火山和碎屑沉积,主要包括基性火山岩、酸性火山岩、碳酸盐岩、炭质板岩和热水喷流沉积成因的硅质岩,具有双峰式火山活动,反映了弧后拉张裂陷盆地的特点。同时,由于原特提斯洋板块的快速俯冲作用,万宝沟大洋玄武岩高原北侧也形成了类似东昆仑地区的“沟-弧-盆”体系,也产生了相应的岩浆活动,如诺木洪骆驼沟斑岩型铜多金属矿床的石英斑岩((473±2)Ma)和驼路沟热水沉积型钴矿床((468±9)Ma)形成于原特提斯洋板块向万宝沟玄武岩高原俯冲的背景。在原特提斯洋俯冲的“沟-弧-盆”背景下,不断下行的俯冲板片发生脱水而形成俯冲流体并交代上覆地幔楔,俯冲流体的交代作用明显降低了地幔岩的熔点而使其发生较低程度的“脱水”熔融,形成了相对富PGE而贫Ni的具有明显弧岩浆特征的原始岩浆,最后在弧后拉张部位侵入地壳而成矿。
近年来,随着大量同位素测年成果的积累,发生在志留纪—泥盆纪的强烈镁铁质—超镁铁质岩侵入与铜镍成矿事件已基本得到确认,部分地区可延续至早泥盆世(440〜394Ma)(图13),但含矿超镁铁质岩的年龄大部分集中在晚志留世至早泥盆世早期,呈现出爆发性成矿的特点。从区域上看,该时期的镁铁质一超镁铁质岩体往往与同期的A2型富钾花岗岩(426〜389Ma)共同产出,构成了典型的“双峰式”岩浆岩组合,具有很强的构造环境指示意义,为进一步探讨成岩-成矿动力学背景提供了证据。目前,大多数学者认为志留纪—泥盆纪的镁铁质—超镁铁质岩形成于碰撞/拼贴造山后的强烈伸展背景,但对深部的地质过程仍有一定争议。其中,以孙丰月为首的学者认为万宝沟大洋玄武岩高原拼贴到柴达木地块之后引起的深部俯冲板片发生断离,主导了该时期各种地质作用的发生,由于其自身巨大厚度和浮力的影响使得万宝沟大洋玄武岩高原继续向深部的俯冲受阻,而深部的洋壳由于惯性仍继续向下俯冲而导致俯冲板片被“拉断”,形成板片窗;软流圈物质发生大规模上涌而发生高程度的减压熔融,形成了富含Cu、Co、Ni原始岩浆,使整个东昆仑地区的构造体制由拼贴造山的挤压转变为拼贴后强烈的伸展体制。同时,由于软流圈的上涌,导致岩石圈伸展减薄过程中低压环境下的长英质地壳直接部分熔融,形成东昆仑碰撞后花岗岩(413〜394Ma)和A2型富钾花岗岩(426〜389Ma)。该期镁铁质一超镁铁质岩的侵位年龄在空间分布上具有“自东向西年龄逐渐变新”的趋势,可能反映了深部的“板片窗”可能发生自东向西的“撕裂”。
志留纪—泥盆纪岩体除浪木日外均具有明显“富Ni、Co,贫Cu、PGE”的特征。含矿岩体普遍发育橄榄岩相、辉石岩相和辉长岩相,橄榄岩相和辉石岩相是主要含矿岩相。硫化物主要赋存在富含贵橄榄石(Fo=81〜90)和/或古铜辉石(En=75〜87)的岩石中,如橄榄岩、方辉橄榄岩、橄榄二辉岩及二辉岩等。磁黄铁矿+镍黄铁矿+黄铜矿是最常见的硫化物组合,三者密切共生,往往以浸染状、海绵陨铁状或细脉状等形式赋存于超镁铁质岩中,规模较大、品位较高的矿床发育块状硫化物矿石(如夏日哈木、石头坑德和阿克楚克塞等铜镍矿床)。对于该期岩体成矿存在的''富Ni、Co,贫Cu、PGE”的原因主要有两种观点:Song等推测夏日哈木岩体的母岩浆可能是亏损PGE的,而这种PGE亏损的、富Ni的母岩浆可能起源于中等部分熔融的辉石岩地幔;Liu等倾向于认为夏日哈木岩体的母岩浆为高镁玄武质岩浆,可能在深部经历了质量分数为0.005%的硫化物熔离使绝大部分的PGE滞留在通道,最后导致侵位的岩浆亏损PGE。
二叠纪—中三叠世的镁铁质—超镁铁质岩浆活动相对较弱,目前发现的岩体也比较少,除希望沟杂岩体外,其余多以辉长岩脉、辉绿岩脉等脉岩的形式产出。该期岩体的形成时代集中在271〜239Ma之间(图13),如希望沟杂岩体(271〜252Ma)、五龙沟地区基性脉岩群(263〜244Ma,包括小干沟、黑石沟和水闸东沟等地的基性脉岩)、约格鲁(249Ma)和白日其利辉长岩(251〜249Ma)。该期岩体的含矿率差,除希望沟杂岩体(辉长岩、橄榄辉长岩及橄榄岩等)发育Cu-Ni矿化外,其余岩体/脉未见明显的硫化物。张宇婷系统研究了二叠纪—早三叠世的基性脉岩群与区域大规模Au矿化的成因联系,认为基性岩浆一般沿着深达地幔的断裂上升,这种断裂为后期成矿物质的上升提供了通道,并且通过对基性脉岩地球化学特征研究表明五龙沟矿集区地幔被来自俯冲板片的流体大规模交代,提升了地幔中流体含量,为成矿元素向地壳迁移富集提供了良好的条件,促进了后碰撞伸展阶段的大规模流体释放和矿质迁移。希望沟杂岩体中锆石的εHf(t)值为-2.65〜19.30,并以此认为该岩体的岩浆源区主要来源于亏损地幔并有少量壳源物质(如洋壳沉积物)的加入。该期岩体普遍表现出岛弧岩浆或活动陆缘岩浆弧的地球化学特征,大多数属于钙碱性系列岩石,含有明显的俯冲富集组分,富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、U、K)、亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti),同时区域上还发育众多同期具有Mo-(Cu)矿化的中酸性斑岩体或侵入体(如埃坑德勒斯特),两者共同揭示了活动大陆边缘的动力学背景。
万宝沟大洋玄武岩高原拼贴到柴达木地块南缘之后迫使俯冲带南移至昆南带,揭开了古特提斯洋的演化序幕。海西期与印支期之间没有明显的间断,处于连续的演化过程,是区内主要的地质发展时期之一。东昆仑地区在海西晚期—印支早期(270〜240Ma)是主要的俯冲造山期,该时期东昆仑正好处在古特提斯洋板块大规模俯冲造山阶段,火成岩具安第斯型活动大陆边缘构造属性,与加里东期的沟-弧-盆体系形成鲜明对比。安第斯型活动陆缘的弧后部位也是有利于镁铁质—超镁铁质岩浆形成、侵位的有利环境,岩体产出具有明显的带状分布特征。
二叠纪—早三叠世和晚三叠世的镁铁质—超镁铁质岩虽然遍布整个东昆仑地区,但基本零星分布。目前发现的岩体大部分分布在昆北断裂以南的区域。其中,二叠纪—早三叠世岩体主要分布在昆北断裂与昆中断裂夹持的昆中带中,如希望沟;而晚三叠世岩体主要沿昆北断裂、昆中断裂附近分布,如昆北断裂附近的阿克楚克塞I区辉长岩、开木棋岩体,以及昆中断裂附近的那更南、驼路沟岩体。
表4 东昆仑成矿带主要镁铁质一超镁铁质侵入岩找矿潜力分析与找矿方向
2)东昆仑铜镍矿具有显著的成矿专属性,富含贵橄榄石和斜方辉石的超镁铁质岩是最重要的含矿岩石,多属于铁质超基性岩;原始岩浆起源于亏损的软流圈地幔,经历了“深部熔离-脉冲式贯入”过程,分异、熔离充分,成矿岩体岩相发育齐全。