东昆仑夏日哈木矿区多期岩浆活动与镍钴成矿作用

东昆仑夏日哈木是全球造山带背景发育的最大规模的岩浆镍钴硫化物矿床,但其构造背景、岩浆作用及成矿机制等尚未形成共识,这也制约了区域内镍钴资源找矿突破。本文系统分析了东昆仑造山带构造背景演化及岩浆活动,发现以夏日哈木镁铁-超镁铁质岩浆活动与区域内古特提斯洋裂解关系密切,且呈现出多期次脉冲的特点。通过夏日哈木矿床的矿物学、矿相学连同地球化学研究,揭示该矿床经历了4期成矿作用,分别为早期岩浆成矿期、晚期岩浆成矿期、岩浆期后热液成矿期和构造-变质热液期。其中,早期岩浆成矿期是矿床的主要成矿阶段,形成了规模巨大的浸染状矿石;而晚期岩浆成矿期则以富矿石为主,矿石品位高,显示出巨大的成矿潜力;此外,岩浆期后热液成矿期和构造-变质热液期则改造了早期矿石,形成了变余海绵陨铁状矿石和富铜矿体。基于此,认为夏日哈木矿床的成矿过程与多期岩浆活动密切相关,其成矿特征反映了形成环境的构造演化过程。研究发现成矿岩体呈高MgO和低SiO2的特征,且富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损相容元素(Nb、P、Ti、Zr、Hf)和高场强元素(HFSE)的地球化学特征,以及Sr-Nd同位素组成显示富集趋势,推断夏日哈木岩浆源区起源于亏损地幔,混入了辉石岩地幔组分,而这种地幔辉石岩是通过大陆地壳俯冲过程中析出的熔/流体交代橄榄岩地幔转化而成。夏日哈木岩体的母岩浆表现为高镁玄武质岩浆,早期成矿期母岩浆的MgO含量为10.93%,晚期成矿期母岩浆为10.35%,显示出大陆裂谷玄武岩与岛弧钙碱性玄武岩的混合特征。夏日哈木岩体的原始地幔部分熔融程度较高,早期成矿期为24.8%,晚期成矿期为21.7%,较高的部分熔融程度使得Ni、Co等元素进入岩浆,是夏日哈木矿床富集Ni、Co的关键因素。模拟计算表明,夏日哈木岩体由N-MORB加入约30%下地壳和10%~20%富镁碳酸盐物质演化而成。岩石圈减薄,软流圈地幔减压熔融并强烈混染,下地壳和富Mg碳酸盐物质的混染导致S急剧饱和,最终发生巨量硫化物熔离,形成超大型Ni-Co硫化物矿床。是在原特提斯构造体制消亡、古特提斯开始裂解的构造背景多期岩浆活动与镍钴成矿作用的结果。