桂北满洞铜镍硫化物矿床年代学、岩石地球化学及其构造背景

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桂北宝坛地区位于扬子地块东南缘——江南造山带西段,区内新元古代四堡群内顺层发育似层状基性-超基性侵入岩体,并在结晶分异较好的岩体底部产出Cu-Ni硫化物矿床。目前对于桂北宝坛Cu-Ni硫化物矿床的成矿时代、成矿模式和大地构造背景等方面尚存在争议。本文以满洞矿区地苏赋矿岩体为重点剖析对象,通过详细野外路线调查和岩芯观测,借助岩相分析、锆石年代学、全岩地球化学和硫化物硫同位素等测试方法,确定成矿时代,揭示赋矿基性-超基性岩体结晶分异与硫化物熔离过程,探讨岩体成矿构造背景。本文取得以下主要认识:(1)地苏超基性-基性-中性杂岩体顶部的辉长岩锆石U-Pb年龄为857±7Ma,确定桂北宝坛地区铜镍硫化物矿床的成矿时代为新元古代早期。(2)地苏岩体橄辉岩、辉石岩和辉长岩Al2O3、CaO均与Mg O呈负相关性以及辉长岩的铕正异常(δEu=1.58),反映了辉石、斜长石的分离结晶作用。La/Sm比值(2.19-4.22)相对较低、Mg#值(Mg#=72~80)较高,幔源岩浆与围岩四堡群碎屑岩的(Th/Nb)N-(Th/Yb)N模拟结果显示受混染程度仅为10~20%,表明岩体遭受陆壳物质混染的程度低。矿石硫同位素δ34S值在2.3~3.8‰之间,略高于MORB地幔(-1.57to+0.60‰),表明存在地壳硫的加入。岩石地球化学和硫同位素结果表明地壳物质混染和岩浆结晶分异作用是促使桂北宝坛地区硫饱和并发生硫化物熔离的主要因素。(3)地苏赋矿岩体PGE相对Ni和Cu强烈亏损,浸染状矿石PGE含量甚至低于原始地幔,含量仅为1.17~14.38ppb。块状矿石Cu/Pd为746~1830×10~3,矿化辉石岩和橄辉岩为10~294×10~3,无矿岩石为212~376×10~3,均远大于原始地幔值(6500)、金川(50000)和四川力马河(37100)。这表明地苏原生岩浆存在深部熔离而明显亏损PGE,地苏深部存在寻找PGE隐伏矿床的潜力。(4)地苏基性-超基性岩全岩地球化学具有富集轻稀土和大离子亲石元素(Rb、Th、U)、相对亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)、相对较高的Th/Yb比值(1.9~2.4)等特征,在Nb/Yb-Th/Yb图解中投点均明显偏离MORB-OIB演化线,暗示其源区明显受到俯冲组分的影响,表明桂北宝坛地区铜镍硫化物矿床形成于俯冲环境。
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