吉林紅旗嶺銅鎳硫化物礦床Re-Os同位素特征及其意義

郝立波，吳 超，孫立吉，蔣艷明，趙玉巖，陸繼龍，李 杰

1.吉林大學地球探測科學與技術學院，長春 130021 2.湖南省國土資源信息中心，長沙 410000 3.遼寧省冶金地質勘查局地質勘查研究院，遼寧 鞍山 114002 4.中國科學院廣州地球化學研究所，廣州 510640

吉林紅旗嶺銅鎳硫化物礦床Re-Os同位素特征及其意義

郝立波1，吳 超1，孫立吉2，蔣艷明3，趙玉巖1，陸繼龍1，李 杰4

1.吉林大學地球探測科學與技術學院，長春 130021 2.湖南省國土資源信息中心，長沙 410000 3.遼寧省冶金地質勘查局地質勘查研究院，遼寧 鞍山 114002 4.中國科學院廣州地球化學研究所，廣州 510640

吉林紅旗嶺銅鎳硫化物礦床主要由1號、2號及7號含礦巖體組成，主要礦石類型為浸染狀礦石。其Re-Os等時線年齡研究顯示：2號巖體Re-Os等時線年齡((215.0±24.0) Ma)與巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡((212.2±2.6) Ma)一致；而1號巖體Re-Os等時線年齡((237.0±16.0)Ma)則明顯老于巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡((216.0±5.0) Ma)。這表明浸染狀礦石的Re-Os等時線年齡具有一定的不確定性，應慎重使用。浸染狀礦石的Re-Os等時線年齡偏老原因多被解釋為地殼混染引起的Os同位素不均一所致，但研究顯示：紅旗嶺1號巖體和2號巖體均有一定量的地殼物質混入，浸染狀礦石的187Os與188Os初始比值分別為0.215±0.043和0.302±0.089，γOs值分別為67.5～155.8和113.9～206.9；且2號巖體地殼物質混入量略高于1號巖體，混入的殼源Os所占比例為20%～30%。這說明地殼物質混染并非是導致Os同位素不均一的主要原因，其主要原因仍需在今后的工作中深入研究；而地殼物質的混入可能是促進熔離成礦的關鍵因素。

Re-Os同位素；等時線年齡；銅鎳硫化物礦床；浸染狀礦石；紅旗嶺

0 引言

吉林省是中國重要的基性-超基性巖區，現已發現1 000余個基性-超基性巖體，可分為11個巖帶，47個巖體群。在數量眾多的基性-超基性巖體中，賦存了多個銅鎳硫化物礦床，諸如磐石紅旗嶺礦床、蛟河漂河川礦床、和龍長仁礦床、四平山門礦床以及通化赤柏松礦床等。其中紅旗嶺銅鎳硫化物礦床最為典型，其鎳儲量僅次于甘肅金川鎳礦，位居中國鎳礦中的第二位。紅旗嶺銅鎳硫化物礦床為典型的巖漿熔離型礦床，以巖體眾多、鎳儲量豐富等特點而被許多地質工作者所關注[1-7]。但在礦床成礦時代方面仍缺乏有效的數據支持，現今僅Lü linsu等[8]對7號礦體的塊狀礦石進行了Re-Os同位素測定，得到了(208.0±21.0)Ma的等時線年齡，而對礦區最為普遍的浸染狀礦石的Re-Os同位素研究尚未見報道。眾所周知，紅旗嶺礦床為巖漿熔離-多次貫入成礦，塊狀礦石的形成是后期富礦巖漿貫入的產物，其Re-Os等時線年齡應為礦床成礦年齡的下限。更重要的是，塊狀礦石主要見于紅旗嶺礦床的7號和1號巖體，而在其他含礦巖體中少見，所以，僅以7號巖體的塊狀礦石的Re-Os等時線年齡來確定紅旗嶺礦床的成礦年齡顯然缺乏一定的代表性。筆者選取區內最具代表性的浸染狀礦石開展Re-Os同位素測定，以進一步確定其成礦年齡，同時探討紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的成礦物質來源、地殼物質混染及巖漿熔離成礦機理。

1 地質概況

紅旗嶺銅鎳硫化物礦床位于中國東北部吉林省磐石市東南約40 km，地處興安-蒙古造山帶東部，華北地臺與佳木斯板塊之交匯處(圖1a)。地理坐標為東經126°25′13″，北緯42°53′48″。礦區面積約為120 km2。礦區出露地層為下古生界呼蘭群的黃鶯屯組和小三個頂子組，含礦巖體主要侵位于黃鶯屯組下段的黑云母片麻巖中。已發現30多個鎂鐵-超鎂鐵質巖體集中分布在3條北西向斷裂附近。由西南至東北依次命名為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ巖帶(圖1b)。其中：Ⅰ巖帶為多巖相的復式巖體；Ⅱ、Ⅲ巖帶巖體主要為單一巖相巖體。1號、7號、3號、2號和32號等含礦巖體均分布在Ⅰ巖帶。含礦巖體多呈帶狀、脈狀、透鏡狀，且長軸方向均為北西向，從北西至南東(2號→1號→3號→32號→7號巖體)，基本呈雁列式分布，具尖滅再現特點。其中：1號及7號巖體賦存有中大型硫化銅鎳礦床，2號、3號、9號及32號巖體為小型硫化銅鎳礦床，其他均為少量礦化巖體及不含礦巖體。紅旗嶺礦區蝕變較為普遍，主要的蝕變類型有次閃石化、陽起石化、蛇紋石化和黑云母化等。

1.燕山期花崗巖；2.海西期花崗巖；3.加里東期閃長巖；4.呼蘭群小三個頂子組大理巖；5.呼蘭群黃鶯屯組片麻巖；6.大、中型銅鎳礦床；7.鎂鐵-超鎂鐵巖體及編號；8.礫巖；9.石英斑巖；10.正斷層；11.逆斷層；12.推測斷層；13.采樣點及樣號；14.閃長偉晶巖；15.輝長巖相；16.含長輝巖相；17.輝巖相；18.橄欖巖相；19.石英長石斑巖；20.花崗巖脈；21.黑云母片麻巖；22.角閃片巖；23.花崗質片麻巖；24.閃長巖；25 輝石橄欖巖；26橄欖輝石巖；27.石英霏細斑巖；28.破碎帶。圖1 紅旗嶺地區地質簡圖(附采樣位置)Fig.1 Simplified geological map of Hongqiling area

1號含礦巖體位于礦區Ⅰ巖帶的中部，侵位于黑云母片麻巖中，巖體走向北西320°，長980 m，寬150～280 m，控制最大深度為500 m，其地表出露面積約為0.1 km2。巖相由上至下依次為輝長巖、輝石巖、橄欖巖以及橄欖輝石巖，并見有后期穿插的閃長偉晶巖脈(圖1c)。2號含礦巖體位于1號巖體北西側，長度為1 700余m，中間寬度約350 m。平面上似紡錘形，縱剖面呈杯筒形，長軸方向300°，傾向NE，傾角約50°。巖體侵位于呼蘭群黃鶯屯組下段的黑云片麻巖和角閃片巖中。巖體延伸較深，在巖體中部具有明顯的扭曲現象。巖體兩側向中心傾斜，傾角65°～85°，并具有上部較緩，下部變陡近于直立的形態特點。巖體具有明顯的垂向分帶，由上至下依次為輝長巖相、輝石巖相以及輝石橄欖巖巖相。輝長巖相、輝石巖相和輝石橄欖巖相之間為漸變過渡關系。閃長偉晶巖呈脈狀和不規則狀侵入于早期巖相中，長度從幾米至幾十米不等，寬度為1～3 m，為巖體中最后結晶的巖相(圖1d)。

a. 1號巖體；b. 2號巖體。圖2 紅旗嶺礦床1號巖體、2號巖體典型剖面圖Fig.2 Cross sections of No.1 and No.2 intrusions in Hongqiling deposit

1號巖體的礦體主要位于巖體中下部，呈北西向延長，橫剖面呈似層狀或盆狀，由兩翼向中心傾斜。縱剖面由南東到北西埋藏深度由淺到深，為一南東翹起向北西傾沒的似層狀礦體，礦體主要分布在輝石橄欖巖相中(圖2a)。2號巖體中的礦體類型大致分為3種：一種是上懸礦體，位于10線以東，礦體分布于輝石橄欖巖相中，形態為月牙狀，規模較小；另一種是細脈狀礦體，主要位于巖體上邊部與圍巖的接觸破碎帶中，產狀較陡直，延深不大；第三種是位于巖體中深部個體稍大的囊狀礦體，產狀較緩(圖2b)。

1號巖體和2號巖體中礦石類型有斑點狀、浸染狀、海綿隕鐵狀及致密塊狀(圖3a、b、c、d)，礦石結構主要為他形-半自形粒狀結構、交代溶蝕結構(圖3e、f)。2個巖體的礦石礦物除了常見的鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦以及黃銅礦外，另有黃鐵礦、紅砷鎳礦、針鎳礦、斑銅礦、磁鐵礦及鈦鐵礦等次要礦石礦物。

a.斑點狀礦石； b.浸染狀礦石； c.海綿隕鐵狀礦石； d.致密塊狀礦石；e.他形-半自形粒狀結構； f. 交代溶蝕結構。 Pn.鎳黃鐵礦； Cp.黃銅礦； Pyr.磁黃鐵礦。圖3 紅旗嶺鎳礦1號、2號巖體主要礦石特征Fig.3 Main ore types of No.1 and No.2 intrusions in Hongqiling deposit

2 樣品采集與測試方法

本次測試的浸染狀礦石多數為稀疏浸染狀，主要采自1號巖體和2號巖體的輝石橄欖巖相和橄欖輝巖相。浸染狀礦石的礦石礦物主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦。磁黃鐵礦，體積分數為金屬礦物的20%～50%，以他形粒狀集合體呈團塊狀分布在脈石礦物中；鎳黃鐵礦占金屬礦物的40%～50%，以粒狀集合體呈浸染狀或斑雜狀分布在磁黃鐵礦內部或脈石當中；黃銅礦占金屬礦物的10%左右，以他形粒狀呈細脈浸染狀分布在磁黃鐵礦邊緣及脈石中。礦石結構為他形粒狀結晶結構、交代溶蝕結構，礦石構造為浸染狀構造。

Re-Os組成在中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室采用同位素稀釋-ICP MS質譜法測定，具體的分析測試流程如下。

3 Re-Os同位素測試結果

14件浸染狀礦石的Re-Os同位素測試結果列于表1。1號巖體的浸染狀礦石w(Re)為(0.634～22.632)×10-9，w(Os)為(0.029～2.581)×10-9。2號巖體的浸染狀礦石w(Re)為(0.310～5.102)×10-9，w(Os)為(0.004～0.556)×10-9。上述2個巖體的浸染狀礦石Re、Os質量分數明顯低于7號巖體塊狀礦石(w(Re)=(80.66±0.7)×10-9～(178.60±1.5)×10-9，w(Os)=(2.074 4±0.019)×10-9～(8.378 1±0.066 8)×10-9[8])。使用的衰變常數(λ)為1.666×10-11a-1，應用Ludwig的ISOPLOT程序求得1號礦體的浸染狀礦石的等時線年齡為(237±16)Ma，初始187Os/188Os為(0.215±0.043)，平均權重方差(MSWD)為3.9，8個測試點基本落在同一等時線上，擬合較好。2號礦體的浸染狀礦石的等時線年齡為(215±24)Ma，初始187Os/188Os為(0.302±0.089)，平均權重方差(MSWD)為11.5，6個測試點基本落在同一等時線上，擬合也相對較好(圖4)。

γOs值是利用Walker[9]所給出的公式進行計算所得，具體的計算公式和所用數據如下：γOs(t)=100[(187Os/188Os)樣品(t)/(187Os/188Os)球粒隕石(t)-1]。其中：(187Os/188Os)樣品(t)=(187Os/188Os)樣品-(187Re/188Os)樣品×(eλt-1);187Os/188Os球粒隕石(t)=(187Os/188Os)i+(187Re/188Os)(eλT-eλt)。式中：(187Os/188Os)i為0.095 31;187Re/188Os為0.401 86;T為地球形成年齡4.558×109a;t為樣品形成的年齡;使用的187Re衰變常數為λ=1.666×10-11a-1。運用公式得出187Os/188Os球粒隕石(216.0 Ma) =0.125 57，187Os/188Os球粒隕石(212.0 Ma)=0.125 59，其中，216.0 Ma和212.0 Ma分別為1號巖體和2號巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡。最終計算所得1號巖體和2號巖體浸染狀礦石的γOs值分別為67.5～155.8和113.9～206.9。

表1 紅旗嶺1號、2號巖體浸染狀礦石Re、Os質量分數和Os同位素組成分析結果

Table 1 Rhenium and osmium concentrations and isotopic composition of disseminated ores from No.1 and No.2 intrusions in Hongqiling deposit

樣品號樣品質量/g樣品簡述w(Re)/10-92σw(Os)/10-92σ187Re/188Os2σ187Os/188Os2σγOsHQ01-11．032輝石橄欖巖(稀疏浸染狀)1．8040．02210．0290．00014350．264．59781．57230．0091146．6HQ01-21．011輝石橄欖巖(稀疏浸染狀)3．7410．04650．0690．00021306．943．92481．42770．0048155．8HQ01-31．205細粒橄欖巖(稀疏浸染狀)0．6340．00420．0150．00005227．631．69341．12550．0063142．8HQ01-41．405細粒含長橄欖巖(稀疏浸染狀)0．6970．00550．0180．00010214．162．10961．03930．0085112．8HQ01-51．221含長橄欖巖(稀疏浸染狀)1．1230．01170．0390．00014151．461．67210．80600．0055107．0HQ01-61．037橄欖輝石巖(浸染狀)7．0620．15710．3670．0015398．802．23600．63580．0008122．7HQ01-71．254細粒橄欖巖(浸染狀)22．6320．59952．5810．2015443．553．59170．36730．001567．5HQ01-81．112橄欖輝石巖(浸染狀)6．8350．06610．2450．00080146．391．49590．80890．0018123．9HQ02-11．230橄欖輝石巖(浸染狀)5．1020．06840．5560．0060246．150．79550．46440．0013139．8HQ02-21．303橄欖輝石巖(浸染狀)4．3130．03870．1960．00085114．381．14150．73160．0029160．3HQ02-31．233輝石橄欖巖(稀疏浸染狀)0．5600．00310．0120．00003261．951．56361．29560．0065193．6HQ02-41．221輝石橄欖巖(稀疏浸染狀)0．4070．00250．0040．00001744．825．38443．02080．0226206．9HQ02-51．011含長橄欖巖(稀疏浸染狀)0．3100．00220．0040．00002410．433．30661．72080．0148113．9HQ02-61．210輝石橄欖巖(稀疏浸染狀)0．5610．00440．0170．00005180．321．51750．90670．0045113．9

注：HQ01采自1號巖體；HQ02采自2號巖體。

圖4 紅旗嶺1號巖體、2號巖體浸染狀礦石的Re-Os等時線圖Fig.4 Re-Os isochrones of disseminated ores from No.1 and No.2 intrusions in Hongqiling deposit

4 討論

4.1 浸染狀礦石Re-Os等時線年齡

一般認為，由于Re-Os同位素體系封閉性較好，受后期改造很弱，應能比較準確地測定成礦時代。Re-Os定年早期的研究對象為輝鉬礦，隨著近年來測試技術的進步，一些含有極微量Re、Os的硫化物也被許多學者用于Re-Os定年，Re-Os同位素體系也被認為是銅鎳硫化物礦床定年的重要手段[10-12]，雖然Re-Os同位素定年在銅鎳硫化物礦床得到廣泛應用，但也存在諸多爭議[13-14]。

本次選用新一代具有高精度、高靈敏度的熱電離質譜儀TRITON對1號巖體和2號巖體的浸染狀礦石進行Re-Os同位素測定，獲得1號巖體浸染狀礦石的等時線年齡為(237.0±16.0)Ma，該年齡與張廣良等[15]運用高精度鋯石SHRIMP U-Pb所獲得的輝長巖年齡(216.0±5.0)Ma相比明顯偏老。紅旗嶺礦床為典型的巖漿熔離型礦床，若將本次獲得的1號巖體浸染狀礦石的Re-Os等時線作為其成礦年齡，顯然與客觀事實相悖。在前人的研究工作中也曾出現過類似情況,如:Horan等[16]所獲得的美國Stillwater礦床橄欖巖帶的H單元鉻鐵礦的Re-Os等時線年齡(約為2 900.0 Ma)明顯比礦床形成年齡(2 700.0 Ma左右)偏大；Yang等[17]所獲得金川鎳礦浸染狀礦石的Re-Os等時線年齡((1 126.0±96.0) Ma)同樣大于其巖體的形成年齡(約837.0 Ma)；李華芹等[18]所獲得的新疆坡北10號巖體浸染狀礦石Re-Os等時線年齡((413.0±20.0) Ma)也明顯大于其巖體形成時代((289±13)Ma)。而2號巖體浸染狀礦石的Re-Os等時線年齡((215.0±24.0) Ma)則與其巖體中輝長巖的高精度鋯石SHRIMP U-Pb年齡((212.2±2.6)Ma)較為接近，也與前人對7號巖體塊狀礦石的Re-Os等時線年齡((208.0±21.0)Ma)在誤差范圍內一致。上述年齡對比可以發現，浸染狀礦石的Re-Os等時線年齡與對應巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡并不總是一致的，并且相同的礦石類型也可能給出不同的等時線年齡，有些可能與巖體的形成年齡較為接近，另外一些則與巖體的形成年齡具有一定的偏差。之所以浸染狀礦石Re-Os同位素年齡會出現“假等時線年齡”，前人的研究中多數將其歸結于地殼物質混染所引起的Os同位素不均一[14,18]。而本次研究發現，1號、2號巖體浸染狀礦石的初始187Os/188Os值分別為0.215±0.043和0.302±0.089，γOs值分別為67.5～155.8和113.9～206.9，表明均遭受了一定程度的地殼混染，并且2號巖體γOs值反映其地殼物質加入更多，但2號巖體的Re-Os等時線年齡卻與其巖體的年齡更為接近。因此，地殼物質混染可能并非是導致Re-Os同位素出現假等時線年齡的根本原因。在本次測試樣品中：1號巖體浸染狀礦石的Ni的平均品位為0.24%，最高可達0.65%，S的平均質量分數為0.51%，最大值為1.28%；2號巖體浸染狀礦石的Ni的平均品位為0.11%，最大值為0.31%，S的平均質量分數為0.21%，最大值為0.71%。結合光片和薄片的鑒定顯示：1號巖體浸染狀礦石的硫化物含量普遍高于2號巖體，在礦石的結構上較為接近。因此礦石的硫化物含量和礦石結構也不是假等時線年齡出現的原因，對于假等時線年齡出現的原因仍需深入研究，藉此也希望引起廣大學者的關注。綜上所述，浸染狀礦石的Re-Os等時線年齡存在著不確定性，應慎重使用。在判斷其是否可作為成礦年齡時，應當結合礦床類型、成礦過程以及成巖年齡來綜合判斷。

4.2 成礦物質來源與地殼混染示蹤

Re-Os同位素體系是硫化物礦床形成的強有力的示蹤劑和成礦過程中地殼物質混入程度的高靈敏度的指示劑[19-20]。巖漿成因的Cu-Ni硫化物礦床中因普遍富含鉑族元素而被認為其成礦物質來源于地幔；但近年來的Re-Os同位素研究表明：該類礦床的成礦物質可能完全來自于地幔，或者多數情況下是殼-幔混合來源，甚至可能完全來自地殼。也就是說，此前認為由幔源物質形成的該類礦床多數成礦過程中均有不同比例的地殼物質參與[21]。本次研究的2號巖體浸染狀礦石187Re與188Os初始比值與前人所獲得的7號巖體塊狀礦石的187Re與188Os初始比值(0.315±0.050)十分接近，且2號巖體和7號巖體的187Re與188Os初始比值明顯高于1號巖體。總體上，紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的187Re與188Os初始比值高于成礦物質完全源于地幔的Kambalda銅鎳硫化物礦床的187Re與188Os初始比值(0.108 89±0.000 35)[22]，明顯低于成礦物質來源于地殼的加拿大Sudbury銅鎳硫化物礦床的187Re與188Os初始比值(8.73±0.37)[23]，高于富集地幔(EMI)中187Re與188Os值(0.152，各類地幔中的最大值)[24]，但遠低于平均大陸地殼187Re與188Os值(3.63)[25]。上述特征對比均表明紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的成礦物質可能為殼-幔混合來源。

γOs是指示地殼物質加入成礦體系的一個重要參數[26]。由于地殼相對富Re，所以，混入的地殼物質愈多，產生的放射性187Os含量就越高，反映在γOs上正值愈大；而Re的虧損則導致γOs為負值[27-28]。紅旗嶺礦床1號巖體浸染狀礦石的γOs值為67.5～155.8，均值為122.4，2號巖體浸染狀礦石的γOs值為113.9～206.9，均值為153.7，與7號巖體的塊狀礦石的γOs值(137～161，均值為150.5)相比，1號巖體γOs值反映的混染程度稍小，而2號巖體的γOs值與7號巖體相當。與世界上典型的銅鎳硫化物礦床相比，紅旗嶺礦床的γOs值與芬蘭Kevitsa礦床(γOs值為130～170，地殼Os混入比例<30%)較為接近[29]，但明顯低于加拿大Sudbury礦床(γOs值為430～814，地殼Os混入比例<50%)[23]。由此可見，紅旗嶺礦床中的Os可能主要以幔源為主，同時有一定量的殼源Os加入，殼源Os所占比例為20%～30%，地殼物質的加入也可能是促使巖漿熔離成礦的重要因素。

硫同位素組成是硫化物礦床硫來源的直接指示劑。紅旗嶺銅鎳硫化物礦床12件不同類型礦石中黃銅礦和鎳黃鐵礦的硫同位素分析數據顯示，紅旗嶺礦床中硫化物的δ34S值為-2.2‰～0.9‰，平均值為-0.7‰，極差為3.1‰，變化范圍較窄，基本接近于0，硫源較為均一，并且與幔源硫δ34S值較為接近(約為0±2‰)[30]，表明紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的δ34S值具有地幔硫的特點。已有研究表明：有些銅鎳硫化物礦床硫化物的δ34S值偏離0顯示出較高的正值，且極差較大，如俄羅斯的Noril’sk(δ34S為4.9‰～10.6‰)、Talnakh(δ34S為2.7‰～16.3‰)、Oktyabri’skiy(δ34S為7.1‰～19.0‰)以及中國的煎茶嶺(δ34S為6.1‰～13.2‰)、力馬河(1.5‰～13.2‰)等硫化物礦床，它們的硫同位素與地幔硫具有明顯的差別，均表明有來自地殼的次生硫的加入[31]；也有一些硫化物礦床的硫同位素特征與紅旗嶺礦床相似，如加拿大的Sudbury(δ34S為0.2‰～2.5‰)以及中國的金川(-1.1‰～2.5‰)、喀拉通克(δ34S為-1.02‰～1.84‰)、香山(δ34S為-0.79‰～2.78‰)等硫化物礦床，它們硫同位素均具有地幔硫的特點[32-35]，但是前人研究中證明這些礦床的成礦過程中均有地殼物質的加入[23, 36-38]。因此，硫同位素的特征可以對硫化物來源具有一定的示蹤作用，但很多時候不具備獨立示蹤的能力。

4.3 礦床成因討論

成礦巖漿中硫飽和促使硫化物熔體從硅酸鹽巖漿中熔離出來是巖漿銅鎳硫化物礦床成礦的關鍵[39]。許多因素可能促使幔源成礦巖漿中硫飽和，產生不混溶，使得硫化物因重力下沉而最終成礦。如巖漿快速冷卻、巖漿的分異結晶作用、巖漿混合作用以及地殼同化混染等都能促使成礦巖漿中硫飽和[40]。Keays[41]提出如果在巖漿演化中硫過早地處于飽和狀態而發生下沉，則會由于Cu、Ni含量太低，繼而不可能形成有經濟價值的礦床。紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的1號、2號和7號含礦巖體均有良好的巖相分異，巖相間為漸變過渡關系，巖體由上至下基性程度依次增高，同時巖相中礦物結晶粒度較大，均為同源巖漿結晶分異的產物，說明巖漿快速冷卻這一因素對成礦的影響很小。而巖漿的分異結晶作用和巖漿混合作用對成礦的影響在紅旗嶺礦床的以往研究中已得到證實[42]，在此不再贅述。紅旗嶺主要成礦巖體(7號、1號、2號)均具有較明顯的殼源Os的混入，因此地殼混染也可能是引起含礦巖漿發生不混熔作用而導致成礦的重要原因。綜上可知，巖漿快速冷卻對紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的成礦作用貢獻不大，而巖漿結晶分異作用、巖漿混合作用以及地殼物質混染才是含礦巖漿硫飽和促使不混熔作用發生而最終成礦的誘因。

綜上所述，紅旗嶺銅鎳硫化物礦床成因主要為含礦母巖漿在上地幔高度部分熔融，在上升和分異演化過程中，有一定量的地殼物質加入到巖漿和成礦系統中；而地殼物質的加入引發硫飽和，從而引發不混熔作用，形成富硫化物的礦漿，繼而上侵定位形成大型銅鎳硫化物礦床。

5 結論

1)對紅旗嶺礦床1號巖體和2號巖體浸染狀礦石的Re-Os同位素測定結果表明，浸染狀礦石的Re-Os等時線年齡與對應巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡并不總是一致的，并且相同的礦石類型也可能給出不同的等時線年齡，有些可能與巖體的形成年齡較為接近，另外一些則與巖體的形成年齡具有一定的偏差。1號巖體和2號巖體γOs值的對比表明，地殼物質混染并非是導致Re-Os同位素出現假等時線年齡的根本原因。

2)紅旗嶺1號巖體和2號巖體浸染狀礦石的187Re與188Os初始比值和γOs值的特點表明，紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的成礦物質可能為殼-幔混合來源，Os主要來源于地幔，同時有一定量的殼源Os的加入，殼源Os所占比例為20%～30%。

3)巖漿快速冷卻對紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的成礦作用貢獻不大，而巖漿結晶分異作用、巖漿混合作用以及地殼物質混染才是含礦巖漿硫飽和促使不混熔作用發生而最終成礦的誘因。紅旗嶺銅鎳硫化物礦床成因主要為含礦母巖漿在上地幔高度部分熔融，在上升和分異演化過程中，有一定量的地殼物質加入到巖漿和成礦系統中；而地殼物質的加入引發硫飽和，從而引發不混熔作用，形成富硫化物的礦漿，繼而上侵定位形成大型銅鎳硫化物礦床。

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Re-Os Isotope Characteristics of Hongqiling Cu-Ni Sulfide Deposit in Jilin Province and Its Significance

Hao Libo1,Wu Chao1,Sun Liji2,Jiang Yanming3,Zhao Yuyan1,Lu Jilong1,Li Jie4

1.CollegeofGeoExplorationScienceandTechnology,JilinUniversity,Changchun130021,China2.InfoCenterforNationalLand&ResourcesofHunanProvince,Changsha410000,China3.TheGeologicalExplorationInstituteofLiaoningMetallurgcallyGeologicalExplorationBureau,Anshan114002,Liaoning,China4.GuangzhouInstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510640,China

The Hongqiling copper-nickel sulfide deposit mainly consists of No.1, No.2 and No.7 ore-bearing intrusions. The Re-Os isochron age of No.2 intrusion ((215.0±24.0) Ma) is consistent with zircon SHRIMP U-Pb age of the intrusion, (212.2±2.6 ) Ma, but the Re-Os isochron age of No.1 intrusion((237.0±16.0) Ma) is greater than zircon SHRIMP U-Pb age of the No.1 intrusion, (216.0±5.0) Ma. All these data indicate that Re-Os isochron ages of disseminated ores are not completely reliable. The Re-Os isochron age is greater than zircon SHRIMP U-Pb age, which is usually interpreted as crustal contamination inducing heterogeneity of Os isotopic. However, the research shows that No.1 and No.2 intrusions are mixed with some of the Earth’s crust substance, and the mixing volume of No.2 intrusion is slightly higher than that of the No.1 intrusion, which indicate that hybridization of crust materials is not the cause of heterogeneity in initial187Os/188Os ratios, the major reason should be a further research. The initial187Os/188Os ratios of No.1 and No.2 intrusions are 0.215±0.043 and 0.302±0.089, andγOsvalues range from 67.5 to 155.8 and 113.9 to 206.9, respectively, which indicate that the ore-forming intrusions interfuse some crustal materials with possibly 20%-30% crustal Os contamination in Hongqiling area, and crustal materials might be the key factor to promote liquation ore formation.

Re-Os isotope；isochron age；Cu-Ni sulfide deposit； disseminated ore； Hongqiling

10.13278/j.cnki.jjuese.201402109.

2013-07-06

國家專項危機礦山接替資源找礦項目(20089941)；國家專項深部探測技術與實驗研究(SinoProbe-04-05-02)；中央高校基本科研業務費專項項目(200903043)

郝立波(1961-)，男，教授，博士生導師，主要從事地球化學研究工作，E-mail:haolb@tom.com

趙玉巖(1981-)，男，副教授，博士，主要從事地球化學研究工作，E-mail:zhaoyuyan@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201402109

P578.2;P597

A

郝立波，吳超，孫立吉,等.吉林紅旗嶺銅鎳硫化物礦床Re-Os同位素特征及其意義.吉林大學學報:地球科學版,2014,44(2):507-517.

Hao Libo,Wu Chao,Sun Liji,et al.Re-Os Isotope Characteristics of Hongqiling Cu-Ni Sulfide Deposit in Jilin Province and Its Significance.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(2):507-517.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201402109.