青藏科考

青藏高原北部东昆仑造山带镁铁质岩浆活动 及其Ni-Co成矿作用新进展

文章来源 :
2021-06-19 21:28

镍(Ni)和钴(Co)是重要的“资源短缺型战略性关键矿产”。我国绝大部分Ni和Co均产自岩浆硫化物矿床。岩浆硫化物矿床赋存于镁铁质—超镁铁质岩体中,是起源于地幔部分熔融的镁铁质岩浆上侵到地壳经历一系列演化过程达到硫饱和、发生硫化物熔离并聚集的产物。传统观点认为大型—超大型岩浆硫化物矿床形成于地幔柱或大陆裂谷等伸展背景,因为这种背景有利于地幔源区在短时间内产生大规模的镁铁质岩浆活动,为硫化物成矿提供充足的物质基础。然而,近年来地质学家在全球造山带发现了一些大型—超大型岩浆硫化物矿床,特别是在我国东昆仑造山带发现的夏日哈木超大型岩浆Ni-Co硫化物矿床,打破了“造山带岩浆活动难以形成超大型岩浆硫化物矿床”的传统认识。

目前,关于造山带内大规模硫化物成矿的动力学机制存在较大争论,不同学者提出了以下三种可能的机制:(1)地幔柱与造山带的叠置或者地幔柱导致古特提斯洋开裂;(2)岩石圈地幔受俯冲流体交代、发生部分熔融产生玻安质岩浆活动;(3)碰撞—碰撞后伸展过程中发生俯冲板片撕裂、形成板片窗,导致软流圈物质上涌诱发玄武质岩浆活动。

最近,“资源能源现状与远景评估”任务“稀贵金属(金、镍、钴、铬铁矿、铂族元素)科学考察与远景评估”研究团队,通过对东昆仑造山带夏日哈木超大型岩浆Ni-Co硫化物矿床钻孔样品详细的岩石地球化学、Sr-Nd同位素、以及Mg同位素综合研究,结合区域构造演化,建立了该矿床的综合成因模式(图1):原特提斯洋俯冲阶段板片携带的富Mg碳酸盐经流体进入地幔楔,形成碳酸盐交代;之后,同碰撞—碰撞后阶段发生俯冲板片撕裂、形成板片窗,导致软流圈上涌、加热(碳酸盐和/或流体)交代地幔,诱发大规模地幔部分熔融,短时间内产生大规模岩浆活动。先上侵的低δ26Mg原始岩浆在深部岩浆房经历强烈的地壳物质同化混染,导致δ26Mg值升高,随后上升进入夏日哈木岩浆房形成斜方辉石岩、二辉辉石岩、辉长苏长岩。再次上侵的低δ26Mg原始岩浆经过深部岩浆房(无或经历弱的地壳物质同化混染),并上侵到夏日哈木岩浆房形成方辉橄榄岩。

上述认识的重要科学意义体现在:一、提出了造山带岩浆Ni-Co硫化物大规模成矿新的动力学机制,即“地幔源区碳酸盐化有利于短时间内产生大规模镁铁质岩浆活动,为造山带内(超大型)岩浆Ni-Co硫化物大规模成矿奠定重要的物质基础”;二、厘清了镁铁—超镁铁质岩体成因研究的一些模糊认识,包括:(1)岩体中部分原始的堆晶岩相(如夏日哈木方辉橄榄岩)能够有效记录其地幔源区的地球化学特征,并用来探讨地幔演化过程;(2)岩体的母岩浆受直接围岩同化混染的影响极其有限,相反,同化混染作用主要发生在深部岩浆房。

图1 夏日哈木超大型岩浆Ni-Co硫化物矿床成因综合模式图

文章信息:Chen Lie-Meng, Song Xie-Yan, Hu Rui-Zhong, Yu, Song-Yue, Yi Jun-Nian, Kang Jian & Huang Kang-Jun. (2021). Mg–Sr–Nd isotopic insights into petrogenesis of the Xiarihamu mafic–ultramafic intrusion, northern Tibetan plateau, China. Journal of Petrology 62.

原文链接:https://doi.org/10.1093/petrology/egaa113