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地质地球所揭示地壳混染在岩浆铜镍硫化物成矿中的作用
中亚造山带东天山东段广泛发育二叠纪（~280 Ma）的超基性-基性侵入体及相关的岩浆Cu-Ni硫化物矿床，是我国重要的Cu-Ni矿产地之一。前人研究主要集中在成岩成矿年代学、岩浆演化及源区特征等，认为其成矿高镁原始岩浆可能来源于俯冲交代的软流圈地幔的熔融。但是，对于岩浆Cu-Ni硫化物矿床的成矿机制缺少详细系统的研究，如地壳混染、结晶分异、S的来源等。其中，地壳混染被认为是岩浆Cu-Ni硫化物矿床形成最重要的因素。
中科院地质与地球物理研究所在最新研究中探讨了岩浆Cu-Ni硫化物的成矿机制，特别是地壳混染及S来源的关键控制作用。固体矿产资源研究室造山带与成矿作用课题组唐冬梅博士后和合作导师秦克章研究员等对新疆东天山中图拉尔根、黄山东、香山、白石泉和天宇Cu-Ni硫化物矿床的岩石地球化学、全岩Sr-Nd、锆石Hf-O及S同位素进行了详细、系统的研究。全岩Sr-Nd和锆石Hf的定量模拟计算表明，位于中天山地块的白石泉和天宇矿床的源区可能受到10-15%的板片物质的加入，而东天山的图拉尔根、黄山东、香山矿床的源区的板片物质加入少于5%。大离子亲石元素的富集（Rb、Ba等）、高场强元素亏损（Nb、Ta等）、低的Ce/Pb比值（0.01-18.8；图1），以及高的锆石δ18O、硫化物的γOs（图1）和S同位素特征（图2），暗示这些矿床普遍可能经历了地壳混染；并提出图拉尔根、香山、白石泉和天宇经历两阶段的混染（下地壳和上地壳），而黄山经历单阶段最高程度的混染（上地壳）。另外，研究认为地壳S的加入对形成岩浆Cu-Ni硫化物矿床起重要的作用；S同位素的简单模拟显示，1.2-11%的地壳S加入到东天山、中天山岩浆Cu-Ni硫化物矿床的母岩浆中。
该研究成果近期发表在国际地质学期刊Journal of Asian Earth Sciences上（Tang et al. The role of crustal contamination in the formation of Ni-Cu sulfide deposits in Eastern Tianshan, Xinjiang, Northwest China: Evidence from trace element geochemistry, Re-Os, Sr-Nd, zircon Hf-O, and sulfur isotopes. Journal of Asian Earth Sciences. 2012, 49:145-160）。
图1 东天山岩浆Cu-Ni硫化物矿床中Os-Re/Os(a)、γOs-Re/Os(b)和Ce/Pb-Nb/U图解(c)，显示经历不同程度的地壳混染。
图2 东天山岩浆Cu-Ni硫化物矿床的围岩和硫化物的S同位素频率直方图
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