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大山林一带基性-超基性岩地球化学特征及成因
甘肃北山毛沱-玉山地区位于连接秦岭-北山构造带和塔里木板块的塔里木板块区域。属于北山中部的铜铜锡带,是东天山成矿带的组成部分。北山铜镍成矿带与东天山造山带均具钙碱系列演化趋势, 且具岩体规模较小、多阶段侵入、岩相分带清楚、成群成带产出等特点。二者岩体形成时代、岩石组合及地球化学特征具较强可比性, 前者岩体规模相对更大。近年来, 随着新疆北天山地区基性-超基性岩带坡北、旋窝岭、红石山等一批铜镍矿的发现, 甘肃北山地区显示出较大的铜镍成矿潜力, 已成为东天山铜镍成矿带向东寻求突破的重要铜镍找矿靶区。区内与基性-超基性岩有关的铜镍矿化较普遍, 成矿信息较好。笔者在参加甘肃北山营毛沱-玉石山铁铜多金属矿产调查项目时, 发现多处铜镍矿化基性-超基性岩体, 其中大山头一带铜镍矿化岩体大地构造位于塔里木板块与哈萨克斯坦板块对接部位, 与近年来勘查发现的黑山大型铜镍矿床及怪石山铜镍矿处于同一构造成矿带, 是黑山和怪石山铜镍矿的西延。该岩体规模较大, 分异明显, 具较好找矿潜力。通过对该区岩体地质特征、岩石学特征、地球化学特征及成矿潜力分析研究, 丰富北山中部铜镍矿带成矿理论, 以期对该地区铜镍找矿起指导作用。
1 沉积相及岩石类型
大山头岩体位于分隔东天山与塔里木两大古陆的方山口-庙庙井-双鹰山深大断裂带上, 区域内出露地层主要有晚太古—早元古代敦煌岩群云母石英片岩、黑云花岗片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩;蓟县系平头山组富镁碳酸盐岩夹凝灰质细碎屑岩及少量火山岩;下寒武统双鹰山组和上寒武统西双鹰山组陆缘滞流海湾相含碳泥-硅质岩夹泥灰岩;奥陶系罗雅楚山组浅-半深海相砂岩-浊积岩。其中以下奥陶统罗雅楚山组最发育。区内发育近EW向和NE向两组深大断裂带, 岩浆活动十分强烈, 主要为辉长岩和石英闪长岩, 呈岩基状产出。次为中酸性侵入岩, 呈小岩株及岩脉。岩石类型常见蛇纹石化橄榄岩、辉石岩、二辉橄榄岩、橄榄岩、粗粒辉长岩、橄榄辉长岩、细粒辉长岩、闪长岩、石英闪长岩、斜长花岗岩、花岗岩、辉长辉绿岩。基性程度较高的基性岩和超基性岩多呈小分异体或以侵入岩脉形式产于辉长岩和石英闪长岩中 (图1) 。
2 岩石和岩石矿物学特征
2.1 岩石组合及矿物组成
大山头岩体侵位于敦煌岩群云母石英片岩、黑云花岗片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩中, 岩体受方山口-庙庙井-双鹰山大断裂控制, 整体呈NW向分布。岩石主要为浅色细粒辉长岩、暗色中粒辉长岩、橄榄二辉辉长岩、橄榄岩、橄榄辉长苏长岩、二辉橄榄岩、辉橄榄岩、辉石岩、伟晶状辉长岩及蛇纹石化纯橄岩等。岩相变化较明显, 分异较好。据野外观察及岩石组合特征, 岩体最早侵入为浅色辉长岩相, 与敦煌群云母石英片岩、黑云花岗片麻岩呈侵入接触。次为橄榄二辉辉长岩、橄榄岩、辉橄榄岩、辉石岩、伟晶状辉长岩和纯橄岩等, 为深部分异, 后期分期贯入浅色辉长岩中。岩体以辉长岩为主, 出露面积5~20 km2。其中分异出面积0.1~0.3 km2的基性-超基性岩体, 铜镍矿化主要为橄榄二辉辉长岩和辉橄岩。岩石普遍遭蚀变, 主要呈风化球状, 于地表断续出露, 表面呈灰黑色, 块状构造, 致密坚硬。主要矿物为橄榄石、单斜辉石、基性斜长石及少量角闪石、黑云母等。金属硫化物主要为黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿等, 多呈星点状和聚斑状产出, 具共生关系。辉长岩基中发现多处铜镍矿化橄榄二辉辉长岩和辉橄岩露头, 局部具一定矿化规模。
2.2 矿物晶结构特征
二辉橄榄岩岩石为块状构造, 具包橄结构、堆晶结构。矿物成分主要由橄榄石与辉石组成, 含少量金云母等。橄榄石矿物晶体呈粒状或圆粒状, 粒径0.5~4 mm。矿物晶体全部次生分解, 被蛇纹石交代, 保留了原生矿物晶体而成假象。辉石主要有斜方辉石和单斜辉石, 多包裹橄榄石晶体形成包橄结构, 也见以填隙方式出现, 显示堆晶结构特征。辉石晶体多发生明显次生蚀变, 被细小鳞片状滑石交代, 少数被透闪石、绿泥石交代。
橄榄辉长苏长岩岩石为块状构造, 粒状结构, 矿物成分主要为斜长石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石等, 少量金属矿物。斜长石矿物晶体多呈半自形板状, 少数为粒状, 粒径1~3 mm, 晶体中双晶普遍发育。橄榄石晶体形态呈粒状, 粒径0.5~3.5 mm, 常见闪石次变边, 沿裂隙产生蛇纹石化。辉石有斜方辉石和单斜辉石, 晶体呈粒状, 粒径0.3~4 mm。
橄榄辉石岩岩石为块状构造, 变余粒状-纤状变晶结构, 矿物成分主要为辉石、橄榄石。辉石晶体多呈粒状, 次生蚀变强烈。原矿物多已分解, 被细小纤维状闪石与片状绿泥石交代, 偶见斜方辉石残留体。橄榄石晶体粒径0.1~1.2 mm, 矿物晶体蚀变轻微, 常沿裂隙被闪石交代, 见辉石反应边, 被纤维状闪石交代, 晶体多被包裹于辉石晶
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