金川铜镍硫化物矿床Hf同位素地球化学特征与岩浆源区
焦建刚等
摘 要：金川铜镍硫化物矿床是中国最大镍资源基地，形成于新元古界超镁铁质小岩体中，围岩是古元古界白家嘴子组一套角闪岩相变质岩，矿床的成矿关键因素一直受到广泛关注。详细的地质填图发现岩体与围岩为侵入接触，呈岩席状产出，西南部为岩体顶部，东北部为岩体底部。通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致，代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85；Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素研究发现，形成金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区属于Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），成岩成矿地质背景与陆内裂谷有关，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对形成金川超大型铜镍硫化物矿床发挥了重要贡献。
关键词：铜镍硫化物矿床；岩浆源区；地壳混染；Hf同位素；锆石U-Pb年龄；原始产状；金川
中图分类号：P618.41；P618.63 文献标志码：A
0 引 言
金川铜镍硫化物矿床镍金属资源储量居世界第三，仅次于俄罗斯的Norilsk和加拿大的Sudbury，但是金川铜镍矿床拥有世界最大的工业镍矿体。作为小岩体成大矿的典型实例，什么样的岩浆过程能形成金川铜镍硫化物矿床呢？还能否在中国找出第二个金川？基于此，对金川铜镍矿床的理论研究及矿产勘查工作一直备受关注[1-4]。大量研究证明金川矿床锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，Sr-Nd同位素证明形成金川矿床的岩浆来自于富集地幔[7]，成矿地质背景可能为大陆边缘裂谷环境[8]，目前在金川外围还没有发现新的富镍矿床。然而，金川铜镍硫化物矿床的原始产状是岩墙或岩席产出？金川超镁铁质岩体到底是被推覆上来还是侵入到现存空间？这些问题对矿床深部找矿具有重要意义。如果确定岩体形态为岩席，那么找矿应该顺层去勘查；如果确定岩体为岩墙状，则找矿应该切穿地层勘查；如果岩体是推覆上来的，将没有根部；如果是侵位到现存空间，则深部还可能有很大的找矿潜力。
笔者基于区域地质填图及剖面、矿床地质等研究，提出岩体属于岩浆侵入到现存空间形成，为岩席状产出，岩浆固结后发生了地质体整体隆升变位，形成目前的陡倾斜状，岩体深部具有较好的找矿潜力。本次研究还尝试分析了岩浆锆石中Hf同位素、Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据，证明金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区为Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），富集地幔氧逸度相对较高，经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
1 成矿地质背景
金川铜镍硫化物矿床位于华北陆块西南缘龙首山隆起带中部，龙首山岩群的形成时代为古元古代，1.86 Ga时经历了角闪岩相区域变质作用[9]。从地壳结构与中—新元古代地层属性方面比较，扬子克拉通的地壳结构表现为结晶基底褶皱基底沉积盖层的三层结构，而华北克拉通为结晶基底沉积盖层双层结构，龙首山隆起带以古元古代龙首山群为基底，上部不整合接触为震旦系白云岩，缺失早古生代地层，具有双层地壳结构，由此推测龙首山隆起带属于华北陆块[10-11]。龙首山隆起带南部为祁连早古生代造山带，大量区域构造研究认为，华北陆块西南缘边界以龙首山隆起带南部的河西走廊为界[图1（a）]，因此，龙首山隆起带属于陆块边缘构造环境[8]。金川铜镍硫化物矿床的锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，形成于新元古代，可能与全球性的Rodinia大陆裂解事件有关[5-6]。岩体目前产出为SW陡倾，剖面中矿体呈舌状位于下盘，矿床原始产状存在岩墙与岩席之争[12-13]。
本次研究开展了区域地质填图及地层剖面测量[图1（b）]， 发现金川超镁铁质岩体与古元古代龙首山群地层呈小角度侵入接触，近似岩席状产出，岩体与南部震旦系砾状白云岩产状一致，为高角度SW倾斜，推测金川矿床形成后发生了产状变化；结合金川超镁铁质岩体北界内接触带存在大量围岩大理岩包体以及南界存在连续的热液蚀变带，推测岩体西南部为上盘，产状变化是岩浆侵入冷凝后在原位隆升的结果。
2 矿床地质
金川铜镍硫化物矿床位于金昌市城区南部边缘，岩体走向310°，产状220°∠（50°～80°），长6 500 m，宽20～527 m，出露面积约134 km2，最大延深大于1 100 m，呈NW向不规则透镜状产出。后期NE向断裂将金川岩体切割成几段，根据铜镍硫化物矿体被发现的顺序和勘探的先后，由西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ 4个矿区[图2（a）]。
金川矿床镍金属储量大于550×104 t，铜金属量大于350×104 t。富矿主要集中在矿床中部Ⅰ、Ⅱ矿区，矿石Ni、Cu、Co、PGE平均品位（质量分数，下同）分别为
106%、08%、003%、066×10=-6，矿化率高达478%[14]。矿石类型主要为海绵陨铁状与浸染状矿石，块状矿只在Ⅰ矿区中部与Ⅱ矿区东部有零星分布[图2（b）]，富铜铂钯矿体主要分布在矿体结合部位与局部构造发育地段。矿石矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其次为紫硫镍矿、方黄铜矿、磁铁矿，还有少量斑铜矿、墨铜矿、赤铁矿、马基诺矿以及微量铂族元素组成的砷化物、碲化物、锑化物等。镍黄铁矿与磁黄铁矿紧密共生，半自形—自形晶，颗粒大小为0.l～2 mm，黄铜矿主要产于其他硫化物矿物之间与边部[14]。
金川超镁铁质岩体以二辉橄榄岩为主要组成岩相，其次为含二辉橄榄岩分布在岩体中部，斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩及橄榄辉石岩分布在岩体边部，5种岩相之间没有明显界线。金川岩体整体以橄榄石堆晶为特征，堆晶中橄榄石最高体积分数约80%。岩体蚀变以蛇纹石化最为普遍，其次是透闪石化、阳起石化、绿泥石化、滑石碳酸盐化等，在不同矿体的结合部位，构造活动较强，岩石几乎全部蚀变。
矿床围岩为古元古代龙首山岩群白家嘴子组花岗质混合岩、黑云斜长片麻岩、大理岩、斜长角闪岩、变粒岩等。岩体与围岩呈小角度侵入接触，岩体北部内接触带常见大理岩包体[图3（a）]，南部多见接触交代蚀变，蚀变主要为透闪石化、阳起石化、绿泥石化等[图3（b）、（c）]。岩体南部外接触带常见NW向与岩体同走向的石英脉产于花岗质混合岩中[图3（d）]。这些间接证明岩体原始产状近水平，岩体南部为原始产状的上盘，蚀变带中含水矿物与围岩中石英脉是岩浆上部富水和挥发分的直接证据。目前，金川岩体高角度SW倾斜是后期隆升、岩体与地层整体发生变位的结果。
5 结 语
（1）详细的地质填图及剖面研究显示：金川铜镍硫化物矿床原始产状为岩席状，后期经历了区域隆升变成向南陡倾；金川超镁铁质岩体西南部为上盘，南边界发育稳定的蚀变带及南部围岩中发育大量与岩体同走向的石英脉是岩浆上部富水与挥发分的证据。
（2）通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均值为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致。代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85，Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。
（3）Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据证实，形成金川铜镍硫化物矿床的母岩浆源自下地壳物质参与循环的富集地幔源区，即Ⅰ型富集地幔；在裂谷环境下，Ⅰ型富集地幔经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞，感谢恩师长期以来在研究与生活中给予的支持和关心，祝先生健康长寿、学术常青！
摘 要：金川铜镍硫化物矿床是中国最大镍资源基地，形成于新元古界超镁铁质小岩体中，围岩是古元古界白家嘴子组一套角闪岩相变质岩，矿床的成矿关键因素一直受到广泛关注。详细的地质填图发现岩体与围岩为侵入接触，呈岩席状产出，西南部为岩体顶部，东北部为岩体底部。通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致，代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85；Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素研究发现，形成金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区属于Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），成岩成矿地质背景与陆内裂谷有关，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对形成金川超大型铜镍硫化物矿床发挥了重要贡献。
关键词：铜镍硫化物矿床；岩浆源区；地壳混染；Hf同位素；锆石U-Pb年龄；原始产状；金川
中图分类号：P618.41；P618.63 文献标志码：A
0 引 言
金川铜镍硫化物矿床镍金属资源储量居世界第三，仅次于俄罗斯的Norilsk和加拿大的Sudbury，但是金川铜镍矿床拥有世界最大的工业镍矿体。作为小岩体成大矿的典型实例，什么样的岩浆过程能形成金川铜镍硫化物矿床呢？还能否在中国找出第二个金川？基于此，对金川铜镍矿床的理论研究及矿产勘查工作一直备受关注[1-4]。大量研究证明金川矿床锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，Sr-Nd同位素证明形成金川矿床的岩浆来自于富集地幔[7]，成矿地质背景可能为大陆边缘裂谷环境[8]，目前在金川外围还没有发现新的富镍矿床。然而，金川铜镍硫化物矿床的原始产状是岩墙或岩席产出？金川超镁铁质岩体到底是被推覆上来还是侵入到现存空间？这些问题对矿床深部找矿具有重要意义。如果确定岩体形态为岩席，那么找矿应该顺层去勘查；如果确定岩体为岩墙状，则找矿应该切穿地层勘查；如果岩体是推覆上来的，将没有根部；如果是侵位到现存空间，则深部还可能有很大的找矿潜力。
笔者基于区域地质填图及剖面、矿床地质等研究，提出岩体属于岩浆侵入到现存空间形成，为岩席状产出，岩浆固结后发生了地质体整体隆升变位，形成目前的陡倾斜状，岩体深部具有较好的找矿潜力。本次研究还尝试分析了岩浆锆石中Hf同位素、Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据，证明金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区为Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），富集地幔氧逸度相对较高，经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
1 成矿地质背景
金川铜镍硫化物矿床位于华北陆块西南缘龙首山隆起带中部，龙首山岩群的形成时代为古元古代，1.86 Ga时经历了角闪岩相区域变质作用[9]。从地壳结构与中—新元古代地层属性方面比较，扬子克拉通的地壳结构表现为结晶基底褶皱基底沉积盖层的三层结构，而华北克拉通为结晶基底沉积盖层双层结构，龙首山隆起带以古元古代龙首山群为基底，上部不整合接触为震旦系白云岩，缺失早古生代地层，具有双层地壳结构，由此推测龙首山隆起带属于华北陆块[10-11]。龙首山隆起带南部为祁连早古生代造山带，大量区域构造研究认为，华北陆块西南缘边界以龙首山隆起带南部的河西走廊为界[图1（a）]，因此，龙首山隆起带属于陆块边缘构造环境[8]。金川铜镍硫化物矿床的锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，形成于新元古代，可能与全球性的Rodinia大陆裂解事件有关[5-6]。岩体目前产出为SW陡倾，剖面中矿体呈舌状位于下盘，矿床原始产状存在岩墙与岩席之争[12-13]。
本次研究开展了区域地质填图及地层剖面测量[图1（b）]， 发现金川超镁铁质岩体与古元古代龙首山群地层呈小角度侵入接触，近似岩席状产出，岩体与南部震旦系砾状白云岩产状一致，为高角度SW倾斜，推测金川矿床形成后发生了产状变化；结合金川超镁铁质岩体北界内接触带存在大量围岩大理岩包体以及南界存在连续的热液蚀变带，推测岩体西南部为上盘，产状变化是岩浆侵入冷凝后在原位隆升的结果。
2 矿床地质
金川铜镍硫化物矿床位于金昌市城区南部边缘，岩体走向310°，产状220°∠（50°～80°），长6 500 m，宽20～527 m，出露面积约134 km2，最大延深大于1 100 m，呈NW向不规则透镜状产出。后期NE向断裂将金川岩体切割成几段，根据铜镍硫化物矿体被发现的顺序和勘探的先后，由西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ 4个矿区[图2（a）]。
金川矿床镍金属储量大于550×104 t，铜金属量大于350×104 t。富矿主要集中在矿床中部Ⅰ、Ⅱ矿区，矿石Ni、Cu、Co、PGE平均品位（质量分数，下同）分别为
106%、08%、003%、066×10=-6，矿化率高达478%[14]。矿石类型主要为海绵陨铁状与浸染状矿石，块状矿只在Ⅰ矿区中部与Ⅱ矿区东部有零星分布[图2（b）]，富铜铂钯矿体主要分布在矿体结合部位与局部构造发育地段。矿石矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其次为紫硫镍矿、方黄铜矿、磁铁矿，还有少量斑铜矿、墨铜矿、赤铁矿、马基诺矿以及微量铂族元素组成的砷化物、碲化物、锑化物等。镍黄铁矿与磁黄铁矿紧密共生，半自形—自形晶，颗粒大小为0.l～2 mm，黄铜矿主要产于其他硫化物矿物之间与边部[14]。
金川超镁铁质岩体以二辉橄榄岩为主要组成岩相，其次为含二辉橄榄岩分布在岩体中部，斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩及橄榄辉石岩分布在岩体边部，5种岩相之间没有明显界线。金川岩体整体以橄榄石堆晶为特征，堆晶中橄榄石最高体积分数约80%。岩体蚀变以蛇纹石化最为普遍，其次是透闪石化、阳起石化、绿泥石化、滑石碳酸盐化等，在不同矿体的结合部位，构造活动较强，岩石几乎全部蚀变。
矿床围岩为古元古代龙首山岩群白家嘴子组花岗质混合岩、黑云斜长片麻岩、大理岩、斜长角闪岩、变粒岩等。岩体与围岩呈小角度侵入接触，岩体北部内接触带常见大理岩包体[图3（a）]，南部多见接触交代蚀变，蚀变主要为透闪石化、阳起石化、绿泥石化等[图3（b）、（c）]。岩体南部外接触带常见NW向与岩体同走向的石英脉产于花岗质混合岩中[图3（d）]。这些间接证明岩体原始产状近水平，岩体南部为原始产状的上盘，蚀变带中含水矿物与围岩中石英脉是岩浆上部富水和挥发分的直接证据。目前，金川岩体高角度SW倾斜是后期隆升、岩体与地层整体发生变位的结果。
5 结 语
（1）详细的地质填图及剖面研究显示：金川铜镍硫化物矿床原始产状为岩席状，后期经历了区域隆升变成向南陡倾；金川超镁铁质岩体西南部为上盘，南边界发育稳定的蚀变带及南部围岩中发育大量与岩体同走向的石英脉是岩浆上部富水与挥发分的证据。
（2）通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均值为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致。代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85，Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。
（3）Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据证实，形成金川铜镍硫化物矿床的母岩浆源自下地壳物质参与循环的富集地幔源区，即Ⅰ型富集地幔；在裂谷环境下，Ⅰ型富集地幔经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞，感谢恩师长期以来在研究与生活中给予的支持和关心，祝先生健康长寿、学术常青！
摘 要：金川铜镍硫化物矿床是中国最大镍资源基地，形成于新元古界超镁铁质小岩体中，围岩是古元古界白家嘴子组一套角闪岩相变质岩，矿床的成矿关键因素一直受到广泛关注。详细的地质填图发现岩体与围岩为侵入接触，呈岩席状产出，西南部为岩体顶部，东北部为岩体底部。通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致，代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85；Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素研究发现，形成金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区属于Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），成岩成矿地质背景与陆内裂谷有关，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对形成金川超大型铜镍硫化物矿床发挥了重要贡献。
关键词：铜镍硫化物矿床；岩浆源区；地壳混染；Hf同位素；锆石U-Pb年龄；原始产状；金川
中图分类号：P618.41；P618.63 文献标志码：A
0 引 言
金川铜镍硫化物矿床镍金属资源储量居世界第三，仅次于俄罗斯的Norilsk和加拿大的Sudbury，但是金川铜镍矿床拥有世界最大的工业镍矿体。作为小岩体成大矿的典型实例，什么样的岩浆过程能形成金川铜镍硫化物矿床呢？还能否在中国找出第二个金川？基于此，对金川铜镍矿床的理论研究及矿产勘查工作一直备受关注[1-4]。大量研究证明金川矿床锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，Sr-Nd同位素证明形成金川矿床的岩浆来自于富集地幔[7]，成矿地质背景可能为大陆边缘裂谷环境[8]，目前在金川外围还没有发现新的富镍矿床。然而，金川铜镍硫化物矿床的原始产状是岩墙或岩席产出？金川超镁铁质岩体到底是被推覆上来还是侵入到现存空间？这些问题对矿床深部找矿具有重要意义。如果确定岩体形态为岩席，那么找矿应该顺层去勘查；如果确定岩体为岩墙状，则找矿应该切穿地层勘查；如果岩体是推覆上来的，将没有根部；如果是侵位到现存空间，则深部还可能有很大的找矿潜力。
笔者基于区域地质填图及剖面、矿床地质等研究，提出岩体属于岩浆侵入到现存空间形成，为岩席状产出，岩浆固结后发生了地质体整体隆升变位，形成目前的陡倾斜状，岩体深部具有较好的找矿潜力。本次研究还尝试分析了岩浆锆石中Hf同位素、Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据，证明金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区为Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），富集地幔氧逸度相对较高，经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
1 成矿地质背景
金川铜镍硫化物矿床位于华北陆块西南缘龙首山隆起带中部，龙首山岩群的形成时代为古元古代，1.86 Ga时经历了角闪岩相区域变质作用[9]。从地壳结构与中—新元古代地层属性方面比较，扬子克拉通的地壳结构表现为结晶基底褶皱基底沉积盖层的三层结构，而华北克拉通为结晶基底沉积盖层双层结构，龙首山隆起带以古元古代龙首山群为基底，上部不整合接触为震旦系白云岩，缺失早古生代地层，具有双层地壳结构，由此推测龙首山隆起带属于华北陆块[10-11]。龙首山隆起带南部为祁连早古生代造山带，大量区域构造研究认为，华北陆块西南缘边界以龙首山隆起带南部的河西走廊为界[图1（a）]，因此，龙首山隆起带属于陆块边缘构造环境[8]。金川铜镍硫化物矿床的锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，形成于新元古代，可能与全球性的Rodinia大陆裂解事件有关[5-6]。岩体目前产出为SW陡倾，剖面中矿体呈舌状位于下盘，矿床原始产状存在岩墙与岩席之争[12-13]。
本次研究开展了区域地质填图及地层剖面测量[图1（b）]， 发现金川超镁铁质岩体与古元古代龙首山群地层呈小角度侵入接触，近似岩席状产出，岩体与南部震旦系砾状白云岩产状一致，为高角度SW倾斜，推测金川矿床形成后发生了产状变化；结合金川超镁铁质岩体北界内接触带存在大量围岩大理岩包体以及南界存在连续的热液蚀变带，推测岩体西南部为上盘，产状变化是岩浆侵入冷凝后在原位隆升的结果。
2 矿床地质
金川铜镍硫化物矿床位于金昌市城区南部边缘，岩体走向310°，产状220°∠（50°～80°），长6 500 m，宽20～527 m，出露面积约134 km2，最大延深大于1 100 m，呈NW向不规则透镜状产出。后期NE向断裂将金川岩体切割成几段，根据铜镍硫化物矿体被发现的顺序和勘探的先后，由西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ 4个矿区[图2（a）]。
金川矿床镍金属储量大于550×104 t，铜金属量大于350×104 t。富矿主要集中在矿床中部Ⅰ、Ⅱ矿区，矿石Ni、Cu、Co、PGE平均品位（质量分数，下同）分别为
106%、08%、003%、066×10=-6，矿化率高达478%[14]。矿石类型主要为海绵陨铁状与浸染状矿石，块状矿只在Ⅰ矿区中部与Ⅱ矿区东部有零星分布[图2（b）]，富铜铂钯矿体主要分布在矿体结合部位与局部构造发育地段。矿石矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其次为紫硫镍矿、方黄铜矿、磁铁矿，还有少量斑铜矿、墨铜矿、赤铁矿、马基诺矿以及微量铂族元素组成的砷化物、碲化物、锑化物等。镍黄铁矿与磁黄铁矿紧密共生，半自形—自形晶，颗粒大小为0.l～2 mm，黄铜矿主要产于其他硫化物矿物之间与边部[14]。
金川超镁铁质岩体以二辉橄榄岩为主要组成岩相，其次为含二辉橄榄岩分布在岩体中部，斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩及橄榄辉石岩分布在岩体边部，5种岩相之间没有明显界线。金川岩体整体以橄榄石堆晶为特征，堆晶中橄榄石最高体积分数约80%。岩体蚀变以蛇纹石化最为普遍，其次是透闪石化、阳起石化、绿泥石化、滑石碳酸盐化等，在不同矿体的结合部位，构造活动较强，岩石几乎全部蚀变。
矿床围岩为古元古代龙首山岩群白家嘴子组花岗质混合岩、黑云斜长片麻岩、大理岩、斜长角闪岩、变粒岩等。岩体与围岩呈小角度侵入接触，岩体北部内接触带常见大理岩包体[图3（a）]，南部多见接触交代蚀变，蚀变主要为透闪石化、阳起石化、绿泥石化等[图3（b）、（c）]。岩体南部外接触带常见NW向与岩体同走向的石英脉产于花岗质混合岩中[图3（d）]。这些间接证明岩体原始产状近水平，岩体南部为原始产状的上盘，蚀变带中含水矿物与围岩中石英脉是岩浆上部富水和挥发分的直接证据。目前，金川岩体高角度SW倾斜是后期隆升、岩体与地层整体发生变位的结果。
5 结 语
（1）详细的地质填图及剖面研究显示：金川铜镍硫化物矿床原始产状为岩席状，后期经历了区域隆升变成向南陡倾；金川超镁铁质岩体西南部为上盘，南边界发育稳定的蚀变带及南部围岩中发育大量与岩体同走向的石英脉是岩浆上部富水与挥发分的证据。
（2）通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均值为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致。代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85，Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。
（3）Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据证实，形成金川铜镍硫化物矿床的母岩浆源自下地壳物质参与循环的富集地幔源区，即Ⅰ型富集地幔；在裂谷环境下，Ⅰ型富集地幔经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞，感谢恩师长期以来在研究与生活中给予的支持和关心，祝先生健康长寿、学术常青！
摘 要：金川铜镍硫化物矿床是中国最大镍资源基地，形成于新元古界超镁铁质小岩体中，围岩是古元古界白家嘴子组一套角闪岩相变质岩，矿床的成矿关键因素一直受到广泛关注。详细的地质填图发现岩体与围岩为侵入接触，呈岩席状产出，西南部为岩体顶部，东北部为岩体底部。通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致，代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85；Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素研究发现，形成金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区属于Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），成岩成矿地质背景与陆内裂谷有关，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对形成金川超大型铜镍硫化物矿床发挥了重要贡献。
关键词：铜镍硫化物矿床；岩浆源区；地壳混染；Hf同位素；锆石U-Pb年龄；原始产状；金川
中图分类号：P618.41；P618.63 文献标志码：A
0 引 言
金川铜镍硫化物矿床镍金属资源储量居世界第三，仅次于俄罗斯的Norilsk和加拿大的Sudbury，但是金川铜镍矿床拥有世界最大的工业镍矿体。作为小岩体成大矿的典型实例，什么样的岩浆过程能形成金川铜镍硫化物矿床呢？还能否在中国找出第二个金川？基于此，对金川铜镍矿床的理论研究及矿产勘查工作一直备受关注[1-4]。大量研究证明金川矿床锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，Sr-Nd同位素证明形成金川矿床的岩浆来自于富集地幔[7]，成矿地质背景可能为大陆边缘裂谷环境[8]，目前在金川外围还没有发现新的富镍矿床。然而，金川铜镍硫化物矿床的原始产状是岩墙或岩席产出？金川超镁铁质岩体到底是被推覆上来还是侵入到现存空间？这些问题对矿床深部找矿具有重要意义。如果确定岩体形态为岩席，那么找矿应该顺层去勘查；如果确定岩体为岩墙状，则找矿应该切穿地层勘查；如果岩体是推覆上来的，将没有根部；如果是侵位到现存空间，则深部还可能有很大的找矿潜力。
笔者基于区域地质填图及剖面、矿床地质等研究，提出岩体属于岩浆侵入到现存空间形成，为岩席状产出，岩浆固结后发生了地质体整体隆升变位，形成目前的陡倾斜状，岩体深部具有较好的找矿潜力。本次研究还尝试分析了岩浆锆石中Hf同位素、Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据，证明金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区为Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），富集地幔氧逸度相对较高，经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
1 成矿地质背景
金川铜镍硫化物矿床位于华北陆块西南缘龙首山隆起带中部，龙首山岩群的形成时代为古元古代，1.86 Ga时经历了角闪岩相区域变质作用[9]。从地壳结构与中—新元古代地层属性方面比较，扬子克拉通的地壳结构表现为结晶基底褶皱基底沉积盖层的三层结构，而华北克拉通为结晶基底沉积盖层双层结构，龙首山隆起带以古元古代龙首山群为基底，上部不整合接触为震旦系白云岩，缺失早古生代地层，具有双层地壳结构，由此推测龙首山隆起带属于华北陆块[10-11]。龙首山隆起带南部为祁连早古生代造山带，大量区域构造研究认为，华北陆块西南缘边界以龙首山隆起带南部的河西走廊为界[图1（a）]，因此，龙首山隆起带属于陆块边缘构造环境[8]。金川铜镍硫化物矿床的锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，形成于新元古代，可能与全球性的Rodinia大陆裂解事件有关[5-6]。岩体目前产出为SW陡倾，剖面中矿体呈舌状位于下盘，矿床原始产状存在岩墙与岩席之争[12-13]。
本次研究开展了区域地质填图及地层剖面测量[图1（b）]， 发现金川超镁铁质岩体与古元古代龙首山群地层呈小角度侵入接触，近似岩席状产出，岩体与南部震旦系砾状白云岩产状一致，为高角度SW倾斜，推测金川矿床形成后发生了产状变化；结合金川超镁铁质岩体北界内接触带存在大量围岩大理岩包体以及南界存在连续的热液蚀变带，推测岩体西南部为上盘，产状变化是岩浆侵入冷凝后在原位隆升的结果。
2 矿床地质
金川铜镍硫化物矿床位于金昌市城区南部边缘，岩体走向310°，产状220°∠（50°～80°），长6 500 m，宽20～527 m，出露面积约134 km2，最大延深大于1 100 m，呈NW向不规则透镜状产出。后期NE向断裂将金川岩体切割成几段，根据铜镍硫化物矿体被发现的顺序和勘探的先后，由西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ 4个矿区[图2（a）]。
金川矿床镍金属储量大于550×104 t，铜金属量大于350×104 t。富矿主要集中在矿床中部Ⅰ、Ⅱ矿区，矿石Ni、Cu、Co、PGE平均品位（质量分数，下同）分别为
106%、08%、003%、066×10=-6，矿化率高达478%[14]。矿石类型主要为海绵陨铁状与浸染状矿石，块状矿只在Ⅰ矿区中部与Ⅱ矿区东部有零星分布[图2（b）]，富铜铂钯矿体主要分布在矿体结合部位与局部构造发育地段。矿石矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其次为紫硫镍矿、方黄铜矿、磁铁矿，还有少量斑铜矿、墨铜矿、赤铁矿、马基诺矿以及微量铂族元素组成的砷化物、碲化物、锑化物等。镍黄铁矿与磁黄铁矿紧密共生，半自形—自形晶，颗粒大小为0.l～2 mm，黄铜矿主要产于其他硫化物矿物之间与边部[14]。
金川超镁铁质岩体以二辉橄榄岩为主要组成岩相，其次为含二辉橄榄岩分布在岩体中部，斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩及橄榄辉石岩分布在岩体边部，5种岩相之间没有明显界线。金川岩体整体以橄榄石堆晶为特征，堆晶中橄榄石最高体积分数约80%。岩体蚀变以蛇纹石化最为普遍，其次是透闪石化、阳起石化、绿泥石化、滑石碳酸盐化等，在不同矿体的结合部位，构造活动较强，岩石几乎全部蚀变。
矿床围岩为古元古代龙首山岩群白家嘴子组花岗质混合岩、黑云斜长片麻岩、大理岩、斜长角闪岩、变粒岩等。岩体与围岩呈小角度侵入接触，岩体北部内接触带常见大理岩包体[图3（a）]，南部多见接触交代蚀变，蚀变主要为透闪石化、阳起石化、绿泥石化等[图3（b）、（c）]。岩体南部外接触带常见NW向与岩体同走向的石英脉产于花岗质混合岩中[图3（d）]。这些间接证明岩体原始产状近水平，岩体南部为原始产状的上盘，蚀变带中含水矿物与围岩中石英脉是岩浆上部富水和挥发分的直接证据。目前，金川岩体高角度SW倾斜是后期隆升、岩体与地层整体发生变位的结果。
5 结 语
（1）详细的地质填图及剖面研究显示：金川铜镍硫化物矿床原始产状为岩席状，后期经历了区域隆升变成向南陡倾；金川超镁铁质岩体西南部为上盘，南边界发育稳定的蚀变带及南部围岩中发育大量与岩体同走向的石英脉是岩浆上部富水与挥发分的证据。
（2）通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均值为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致。代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85，Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。
（3）Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据证实，形成金川铜镍硫化物矿床的母岩浆源自下地壳物质参与循环的富集地幔源区，即Ⅰ型富集地幔；在裂谷环境下，Ⅰ型富集地幔经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞，感谢恩师长期以来在研究与生活中给予的支持和关心，祝先生健康长寿、学术常青！
摘 要：金川铜镍硫化物矿床是中国最大镍资源基地，形成于新元古界超镁铁质小岩体中，围岩是古元古界白家嘴子组一套角闪岩相变质岩，矿床的成矿关键因素一直受到广泛关注。详细的地质填图发现岩体与围岩为侵入接触，呈岩席状产出，西南部为岩体顶部，东北部为岩体底部。通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致，代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85；Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素研究发现，形成金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区属于Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），成岩成矿地质背景与陆内裂谷有关，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对形成金川超大型铜镍硫化物矿床发挥了重要贡献。
关键词：铜镍硫化物矿床；岩浆源区；地壳混染；Hf同位素；锆石U-Pb年龄；原始产状；金川
中图分类号：P618.41；P618.63 文献标志码：A
0 引 言
金川铜镍硫化物矿床镍金属资源储量居世界第三，仅次于俄罗斯的Norilsk和加拿大的Sudbury，但是金川铜镍矿床拥有世界最大的工业镍矿体。作为小岩体成大矿的典型实例，什么样的岩浆过程能形成金川铜镍硫化物矿床呢？还能否在中国找出第二个金川？基于此，对金川铜镍矿床的理论研究及矿产勘查工作一直备受关注[1-4]。大量研究证明金川矿床锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，Sr-Nd同位素证明形成金川矿床的岩浆来自于富集地幔[7]，成矿地质背景可能为大陆边缘裂谷环境[8]，目前在金川外围还没有发现新的富镍矿床。然而，金川铜镍硫化物矿床的原始产状是岩墙或岩席产出？金川超镁铁质岩体到底是被推覆上来还是侵入到现存空间？这些问题对矿床深部找矿具有重要意义。如果确定岩体形态为岩席，那么找矿应该顺层去勘查；如果确定岩体为岩墙状，则找矿应该切穿地层勘查；如果岩体是推覆上来的，将没有根部；如果是侵位到现存空间，则深部还可能有很大的找矿潜力。
笔者基于区域地质填图及剖面、矿床地质等研究，提出岩体属于岩浆侵入到现存空间形成，为岩席状产出，岩浆固结后发生了地质体整体隆升变位，形成目前的陡倾斜状，岩体深部具有较好的找矿潜力。本次研究还尝试分析了岩浆锆石中Hf同位素、Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据，证明金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区为Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），富集地幔氧逸度相对较高，经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
1 成矿地质背景
金川铜镍硫化物矿床位于华北陆块西南缘龙首山隆起带中部，龙首山岩群的形成时代为古元古代，1.86 Ga时经历了角闪岩相区域变质作用[9]。从地壳结构与中—新元古代地层属性方面比较，扬子克拉通的地壳结构表现为结晶基底褶皱基底沉积盖层的三层结构，而华北克拉通为结晶基底沉积盖层双层结构，龙首山隆起带以古元古代龙首山群为基底，上部不整合接触为震旦系白云岩，缺失早古生代地层，具有双层地壳结构，由此推测龙首山隆起带属于华北陆块[10-11]。龙首山隆起带南部为祁连早古生代造山带，大量区域构造研究认为，华北陆块西南缘边界以龙首山隆起带南部的河西走廊为界[图1（a）]，因此，龙首山隆起带属于陆块边缘构造环境[8]。金川铜镍硫化物矿床的锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，形成于新元古代，可能与全球性的Rodinia大陆裂解事件有关[5-6]。岩体目前产出为SW陡倾，剖面中矿体呈舌状位于下盘，矿床原始产状存在岩墙与岩席之争[12-13]。
本次研究开展了区域地质填图及地层剖面测量[图1（b）]， 发现金川超镁铁质岩体与古元古代龙首山群地层呈小角度侵入接触，近似岩席状产出，岩体与南部震旦系砾状白云岩产状一致，为高角度SW倾斜，推测金川矿床形成后发生了产状变化；结合金川超镁铁质岩体北界内接触带存在大量围岩大理岩包体以及南界存在连续的热液蚀变带，推测岩体西南部为上盘，产状变化是岩浆侵入冷凝后在原位隆升的结果。
2 矿床地质
金川铜镍硫化物矿床位于金昌市城区南部边缘，岩体走向310°，产状220°∠（50°～80°），长6 500 m，宽20～527 m，出露面积约134 km2，最大延深大于1 100 m，呈NW向不规则透镜状产出。后期NE向断裂将金川岩体切割成几段，根据铜镍硫化物矿体被发现的顺序和勘探的先后，由西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ 4个矿区[图2（a）]。
金川矿床镍金属储量大于550×104 t，铜金属量大于350×104 t。富矿主要集中在矿床中部Ⅰ、Ⅱ矿区，矿石Ni、Cu、Co、PGE平均品位（质量分数，下同）分别为
106%、08%、003%、066×10=-6，矿化率高达478%[14]。矿石类型主要为海绵陨铁状与浸染状矿石，块状矿只在Ⅰ矿区中部与Ⅱ矿区东部有零星分布[图2（b）]，富铜铂钯矿体主要分布在矿体结合部位与局部构造发育地段。矿石矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其次为紫硫镍矿、方黄铜矿、磁铁矿，还有少量斑铜矿、墨铜矿、赤铁矿、马基诺矿以及微量铂族元素组成的砷化物、碲化物、锑化物等。镍黄铁矿与磁黄铁矿紧密共生，半自形—自形晶，颗粒大小为0.l～2 mm，黄铜矿主要产于其他硫化物矿物之间与边部[14]。
金川超镁铁质岩体以二辉橄榄岩为主要组成岩相，其次为含二辉橄榄岩分布在岩体中部，斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩及橄榄辉石岩分布在岩体边部，5种岩相之间没有明显界线。金川岩体整体以橄榄石堆晶为特征，堆晶中橄榄石最高体积分数约80%。岩体蚀变以蛇纹石化最为普遍，其次是透闪石化、阳起石化、绿泥石化、滑石碳酸盐化等，在不同矿体的结合部位，构造活动较强，岩石几乎全部蚀变。
矿床围岩为古元古代龙首山岩群白家嘴子组花岗质混合岩、黑云斜长片麻岩、大理岩、斜长角闪岩、变粒岩等。岩体与围岩呈小角度侵入接触，岩体北部内接触带常见大理岩包体[图3（a）]，南部多见接触交代蚀变，蚀变主要为透闪石化、阳起石化、绿泥石化等[图3（b）、（c）]。岩体南部外接触带常见NW向与岩体同走向的石英脉产于花岗质混合岩中[图3（d）]。这些间接证明岩体原始产状近水平，岩体南部为原始产状的上盘，蚀变带中含水矿物与围岩中石英脉是岩浆上部富水和挥发分的直接证据。目前，金川岩体高角度SW倾斜是后期隆升、岩体与地层整体发生变位的结果。
5 结 语
（1）详细的地质填图及剖面研究显示：金川铜镍硫化物矿床原始产状为岩席状，后期经历了区域隆升变成向南陡倾；金川超镁铁质岩体西南部为上盘，南边界发育稳定的蚀变带及南部围岩中发育大量与岩体同走向的石英脉是岩浆上部富水与挥发分的证据。
（2）通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均值为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致。代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85，Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。
（3）Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据证实，形成金川铜镍硫化物矿床的母岩浆源自下地壳物质参与循环的富集地幔源区，即Ⅰ型富集地幔；在裂谷环境下，Ⅰ型富集地幔经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞，感谢恩师长期以来在研究与生活中给予的支持和关心，祝先生健康长寿、学术常青！
摘 要：金川铜镍硫化物矿床是中国最大镍资源基地，形成于新元古界超镁铁质小岩体中，围岩是古元古界白家嘴子组一套角闪岩相变质岩，矿床的成矿关键因素一直受到广泛关注。详细的地质填图发现岩体与围岩为侵入接触，呈岩席状产出，西南部为岩体顶部，东北部为岩体底部。通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致，代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85；Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素研究发现，形成金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区属于Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），成岩成矿地质背景与陆内裂谷有关，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对形成金川超大型铜镍硫化物矿床发挥了重要贡献。
关键词：铜镍硫化物矿床；岩浆源区；地壳混染；Hf同位素；锆石U-Pb年龄；原始产状；金川
中图分类号：P618.41；P618.63 文献标志码：A
0 引 言
金川铜镍硫化物矿床镍金属资源储量居世界第三，仅次于俄罗斯的Norilsk和加拿大的Sudbury，但是金川铜镍矿床拥有世界最大的工业镍矿体。作为小岩体成大矿的典型实例，什么样的岩浆过程能形成金川铜镍硫化物矿床呢？还能否在中国找出第二个金川？基于此，对金川铜镍矿床的理论研究及矿产勘查工作一直备受关注[1-4]。大量研究证明金川矿床锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，Sr-Nd同位素证明形成金川矿床的岩浆来自于富集地幔[7]，成矿地质背景可能为大陆边缘裂谷环境[8]，目前在金川外围还没有发现新的富镍矿床。然而，金川铜镍硫化物矿床的原始产状是岩墙或岩席产出？金川超镁铁质岩体到底是被推覆上来还是侵入到现存空间？这些问题对矿床深部找矿具有重要意义。如果确定岩体形态为岩席，那么找矿应该顺层去勘查；如果确定岩体为岩墙状，则找矿应该切穿地层勘查；如果岩体是推覆上来的，将没有根部；如果是侵位到现存空间，则深部还可能有很大的找矿潜力。
笔者基于区域地质填图及剖面、矿床地质等研究，提出岩体属于岩浆侵入到现存空间形成，为岩席状产出，岩浆固结后发生了地质体整体隆升变位，形成目前的陡倾斜状，岩体深部具有较好的找矿潜力。本次研究还尝试分析了岩浆锆石中Hf同位素、Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据，证明金川铜镍硫化物矿床的岩浆源区为Ⅰ型富集地幔（EMⅠ），富集地幔氧逸度相对较高，经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
1 成矿地质背景
金川铜镍硫化物矿床位于华北陆块西南缘龙首山隆起带中部，龙首山岩群的形成时代为古元古代，1.86 Ga时经历了角闪岩相区域变质作用[9]。从地壳结构与中—新元古代地层属性方面比较，扬子克拉通的地壳结构表现为结晶基底褶皱基底沉积盖层的三层结构，而华北克拉通为结晶基底沉积盖层双层结构，龙首山隆起带以古元古代龙首山群为基底，上部不整合接触为震旦系白云岩，缺失早古生代地层，具有双层地壳结构，由此推测龙首山隆起带属于华北陆块[10-11]。龙首山隆起带南部为祁连早古生代造山带，大量区域构造研究认为，华北陆块西南缘边界以龙首山隆起带南部的河西走廊为界[图1（a）]，因此，龙首山隆起带属于陆块边缘构造环境[8]。金川铜镍硫化物矿床的锆石U-Pb年龄约为830 Ma[5-6]，形成于新元古代，可能与全球性的Rodinia大陆裂解事件有关[5-6]。岩体目前产出为SW陡倾，剖面中矿体呈舌状位于下盘，矿床原始产状存在岩墙与岩席之争[12-13]。
本次研究开展了区域地质填图及地层剖面测量[图1（b）]， 发现金川超镁铁质岩体与古元古代龙首山群地层呈小角度侵入接触，近似岩席状产出，岩体与南部震旦系砾状白云岩产状一致，为高角度SW倾斜，推测金川矿床形成后发生了产状变化；结合金川超镁铁质岩体北界内接触带存在大量围岩大理岩包体以及南界存在连续的热液蚀变带，推测岩体西南部为上盘，产状变化是岩浆侵入冷凝后在原位隆升的结果。
2 矿床地质
金川铜镍硫化物矿床位于金昌市城区南部边缘，岩体走向310°，产状220°∠（50°～80°），长6 500 m，宽20～527 m，出露面积约134 km2，最大延深大于1 100 m，呈NW向不规则透镜状产出。后期NE向断裂将金川岩体切割成几段，根据铜镍硫化物矿体被发现的顺序和勘探的先后，由西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ 4个矿区[图2（a）]。
金川矿床镍金属储量大于550×104 t，铜金属量大于350×104 t。富矿主要集中在矿床中部Ⅰ、Ⅱ矿区，矿石Ni、Cu、Co、PGE平均品位（质量分数，下同）分别为
106%、08%、003%、066×10=-6，矿化率高达478%[14]。矿石类型主要为海绵陨铁状与浸染状矿石，块状矿只在Ⅰ矿区中部与Ⅱ矿区东部有零星分布[图2（b）]，富铜铂钯矿体主要分布在矿体结合部位与局部构造发育地段。矿石矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其次为紫硫镍矿、方黄铜矿、磁铁矿，还有少量斑铜矿、墨铜矿、赤铁矿、马基诺矿以及微量铂族元素组成的砷化物、碲化物、锑化物等。镍黄铁矿与磁黄铁矿紧密共生，半自形—自形晶，颗粒大小为0.l～2 mm，黄铜矿主要产于其他硫化物矿物之间与边部[14]。
金川超镁铁质岩体以二辉橄榄岩为主要组成岩相，其次为含二辉橄榄岩分布在岩体中部，斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩及橄榄辉石岩分布在岩体边部，5种岩相之间没有明显界线。金川岩体整体以橄榄石堆晶为特征，堆晶中橄榄石最高体积分数约80%。岩体蚀变以蛇纹石化最为普遍，其次是透闪石化、阳起石化、绿泥石化、滑石碳酸盐化等，在不同矿体的结合部位，构造活动较强，岩石几乎全部蚀变。
矿床围岩为古元古代龙首山岩群白家嘴子组花岗质混合岩、黑云斜长片麻岩、大理岩、斜长角闪岩、变粒岩等。岩体与围岩呈小角度侵入接触，岩体北部内接触带常见大理岩包体[图3（a）]，南部多见接触交代蚀变，蚀变主要为透闪石化、阳起石化、绿泥石化等[图3（b）、（c）]。岩体南部外接触带常见NW向与岩体同走向的石英脉产于花岗质混合岩中[图3（d）]。这些间接证明岩体原始产状近水平，岩体南部为原始产状的上盘，蚀变带中含水矿物与围岩中石英脉是岩浆上部富水和挥发分的直接证据。目前，金川岩体高角度SW倾斜是后期隆升、岩体与地层整体发生变位的结果。
5 结 语
（1）详细的地质填图及剖面研究显示：金川铜镍硫化物矿床原始产状为岩席状，后期经历了区域隆升变成向南陡倾；金川超镁铁质岩体西南部为上盘，南边界发育稳定的蚀变带及南部围岩中发育大量与岩体同走向的石英脉是岩浆上部富水与挥发分的证据。
（2）通过SHRIMP锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，获得矿床中锆石年龄平均值为（840±10）Ma，与前人获得的年龄（831.8±0.6）Ma在误差范围内一致。代表成岩年龄的锆石εHf（t）值主要集中在-8.52～-4.85，Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄，表明其岩浆源区受到过地壳物质的混染或来自于富集地幔。
（3）Hf-Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学数据证实，形成金川铜镍硫化物矿床的母岩浆源自下地壳物质参与循环的富集地幔源区，即Ⅰ型富集地幔；在裂谷环境下，Ⅰ型富集地幔经历较小的部分熔融能产生富铜镍硫的岩浆，这种特殊的构造环境与地幔源区可能对金川超大型铜镍硫化物矿床的形成发挥了重要贡献。
谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞，感谢恩师长期以来在研究与生活中给予的支持和关心，祝先生健康长寿、学术常青！
