东天山尾亚钒钛磁铁矿矿床岩石地球化学特征及成矿作用
肖凡1, 2，王敏芳1, 3，郭晓南1，陈继平4
(1. 中国地质大学(武汉) 资源学院，湖北 武汉，430074；
2. 中国地质调查局 南京地质调查中心，江苏 南京，210016；
3. 地质过程与矿产资源国家重点实验室(中国地质大学)，湖北 武汉，430074；
4. 中国地质大学(武汉) 地球科学学院，湖北 武汉，430074)
摘要：尾亚矿床是东天山铜镍硫化物矿床—钒钛磁铁矿床—磁铁矿(钴)矿床成矿系列的重要组成部分。本文以野外宏观地质现象为基础，通过对尾亚矿床开展岩石地球化学研究，认为具有Nb，Ta负异常，Ce正异常，w(La)/w(Nb)比均大于1，w(Nb)/w(U)较小(＜30)，w(Th)PM/w(Ta)PM较大(大多数大于1)等特征，说明成矿岩浆起源于受俯冲物质影响较小的亏损型地幔，在侵入地壳过程中，发生地壳物质混染。同时，对矿石中的磁铁矿进行氧同位素测试，δ18OSMOW＞6‰，也说明受到地壳物质的混染。为弄清贯入式矿体的成因，尝试从氧化物熔体不混溶的角度探讨这种矿体的成矿作用。研究结果表明：就尾亚矿床而言，地壳物质混染、偏基性矿物分离结晶、岩浆体系P含量增加和较高氧逸度等因素，共同促使氧化物熔体不混溶作用的发生，为贯入式矿体的形成提供有利条件；尾亚矿区内黑云母辉长岩中锆石U-Pb成岩年龄为(253.16±0.8) Ma，形成于晚二叠世，指示成岩构造环境为准噶尔板块和塔里木板块聚合之后的后碰撞伸展阶段。
关键词：钒钛磁铁矿床；岩石地球化学；氧化物熔体不混溶作用；尾亚矿床；东天山
中图分类号：P61 文献标志码：A 文章编号：1672-7207(2013)12-4995-12
Rock geochemistry characteristics and metallogenesis research of Weiya V-Ti magnetite deposit in Eastern Tianshan
XIAO Fan1, 2, WANG Minfang1, 3, GUO Xiaonan1, CHEN Jiping4
(1. Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
2. Nanjing Center, Geological Survey, Nanjing 210016, China;
3. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
4. Faculty of Geoscience, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)
Abstract: Weiya deposit is an important part of Cu-Ni sulphide-titanomagnetite (vanadium)-magnetite(cobalt) mineralization system in Eastern Tianshan. Based on detailed observation, geochemical studies of rocks associated with the deposit show that it is characterized by depletion of Nb and Ta, enrichment of Ce, w(La)/w(Nb)>1, w(Nb)/w(U)>30, w(Th)PM/w(Ta)PM ratio>1. These features, combined with δ18OSMOW＞6‰, indicate that the ore-bearing magma was derived from depleted mantle, and contaminated by crustal materials in the ascent to the surface. In the evolution of magma, mafic minerals fractional crystallization, addition of P element, and high f(O2), oxide melts immiscibility conduce the veined oxide ore body under tectonization. LA-ICPMS isotopic dating of zircon from biotite-gabbro is (253.16±0.8) Ma, which means the diagenetic age of late Permian and represents an extensional setting of post-collisional between the Junggar plate and Tarim plate.
Key words: vanadium-bearing titanomagnetite; geochemistry; oxide melts immiscibility; Weiya deposit; Eastern Tianshan
钒钛磁铁矿矿床的成矿作用与岩浆结晶分异作用有关。然而，随着国内外矿床学家对南非Bushveld和我国攀枝花等钒钛磁铁矿矿床的深入研究，逐渐认识到氧化物熔体的不混溶作用也是此类矿床的重要成矿作用之一。学者们对不混溶机制进行了探讨[1-4]。尾亚矿床是新疆东北部一个中型钒钛磁铁矿矿床，由新疆有色地勘局704地质大队于20世纪60年代发现。目前，拥有铁矿石1 656.13万t，TiO2 127.79万t，V2O5 2 301.5万t，平均日采矿石1 000 t[5]。该矿床位于中天山古陆北缘(塔里木古板块的裂解部分)，是东天山后碰撞造山—成矿带内铜镍硫化物矿床—钒钛磁铁矿矿床-磁铁矿(钴)矿床成矿系列的重要组成部分，且是该地区唯一成型的钒钛磁铁矿矿床，因此，引起了国内外众多地质学家的广泛关注。学者们重点对尾亚环形复式岩株特征及不同岩石的产出地质背景、精确的成岩年代等方面进行研究，认为有古亚洲洋俯冲-碰撞构造域成矿和古特提斯洋构造域成矿机理；也有学者认为受到了“地幔柱”影响，与塔里木大火成岩省有关。但已有研究对尾亚矿床本身的研究相对较少，主要认为岩浆分凝和岩浆热液是其主要成矿机制[6-11]。由于受钒钛磁铁矿床传统成矿模式的影响，大多数学者目前仍只强调结晶分异作用的重要性，对于是否存在其他形式的成矿作用，研究还不够深入。本文作者在野外宏观地质特征观察的基础上，结合赋矿岩石的地球化学、矿石氧同位素和锆石U-Pb年代学研究，试图从氧化物熔体不混溶的角度研究其成矿机理，并为其产出构造背景提供新的证据。
1 区域地质背景
尾亚矿床位于新疆哈密市南东140 km尾亚火车站南侧1 km处，地理坐标为41°46′24″N，94°21′48″E。大地构造位置处于古亚洲洋南缘，准噶尔板块和塔里木板块聚合区内中天山地块北缘区域(图1)。本区晚古生代构造格架由北自南依次为：吐哈地块、康古尔塔格造山带、阿奇山地块、中天山(星星峡—旱山)地块和红柳河造山带[9]，以沙泉子断裂为界，北侧为阿齐山—雅满苏岛弧带，以星星峡断裂为界，南侧为北山裂谷带。
区内主干断裂主要为东西向展布，次为北东东向。从北到南依次为：大草滩断裂、康古尔塔格—黄山深断裂、苦水断裂、阿齐克库都克-沙泉子断裂和星星峡断裂等。以压扭性逆断层为主，具有长期活动特点，多数构成了东天山地区不同大地构造单元的分界线，并控制了区域内地层分布及岩浆活动。
区内地层除缺失白垩系和三叠系外，中元古界至新生界在该区皆有出露。前寒武纪地层及下古生界主要分布在阿齐克库都克—沙泉子断裂以南地段(中天山古陆内)，总体上为一套变质碳酸盐岩-碎屑岩地层；泥盆系主要分布于康古尔塔格—黄山断裂以北(吐哈地块南缘)，由一套岛弧系火山—碎屑岩组成；石炭系大部分出露于阿齐克库都克—沙泉子断裂以北地带，总体上为一套滨、浅海相火山-沉积岩系，但分属不同的构造沉积相区。康古尔塔格韧性剪切带内的石炭系普遍经历了强烈的构造变形；二叠系分布于中天山古陆的两侧，各段的岩性及岩相差异较大；新生界主要为河流相碎屑岩。
图1 尾亚矿区地质简图[10]
Fig. 1 Simplified geology map of Weiya deposit
区内岩浆活动强烈，以酸性侵入岩为主，其次有碱性岩。岩浆活动具有侵入时期长、规模大且多期次活动的特点，因此，形成一系列的超单元。晚元古代横山超单元由花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩组成完整的异地侵入序列；奥陶纪石燕超单元为花岗闪长岩-钾长花岗岩-碱长花岗岩序列；石炭纪白尖山超单元，由石英辉长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-钾长花岗岩-碱长花岗岩组成完整的异地侵入序列；晚石炭世未银蹄洼超单元为黑云母花岗岩-二云母花岗岩-白云母花岗岩序列；二叠纪尾亚超单元则以石英正长岩为主和石英二长闪长岩、正长花岗岩序列形成组合序列，与环形山超单元石英闪长岩-碱长花岗岩-二长花岗岩-钾长花岗岩序列，共同组成尾亚复式岩株。
2 矿床地质特征
尾亚矿床位于尾亚环形复式岩株北部，是尾亚超单元(尾亚复式岩株的外环)的一部分。该超单元从早期到晚期由碱性辉长岩、石英二长闪长岩、石英正长岩、碱长花岗岩和斑状钾长花岗岩等5个单元组成。其中，石英正长岩为主侵入体，占总面积的97%，碱性辉长岩和石英正长岩都是早二叠世侵入产物[7, 11]。
碱性辉长岩单元是矿区的含矿岩类，由5个侵入体组成，分布在尾亚车站附近，杂岩体长约为2 200 m，宽为400~1 200 m，面积约为1 km2。在矿区中部，由于花岗闪长岩体的侵入，将地表杂岩体分为东、西2段(图1)。其中，东段杂岩体长约为1 000 m，宽为800 m，平面形态不规则状，呈南北向展布，岩体向东缓倾；西段杂岩体长约为1 200 m，宽为200~600 m，平面形态透镜体状，呈北东向展布，向东南缓倾。根据岩体的分异特征、岩石类型、岩性差异及岩石化学特征等，将尾亚杂岩体分为中心、过渡和边缘3个岩相[5]。其中，中心相主要由角闪橄榄辉长岩组成，过渡相由辉石岩组成，主要分布于矿区的西段，地表呈零星分布，边缘相主要为角闪辉长岩，主要分布于矿区的东、西两段，矿区内部分小矿体均产于该岩相中。此外，细晶花岗岩脉和辉绿岩脉等岩脉在矿区内也很发育。
矿区范围内除第四系外，并无其他地层出露。矿区外围的西北部出露有下石炭统卡拉火大山组，为一套岛弧型钙碱性中酸性火山岩；南部(主要在尾亚复式岩株的东、西、南面)为元古界变质岩类。区内构造简单，未见明显的断层和褶皱，但受环形岩株的影响，矿区外围发育环形断裂和近南北向断裂，矿区内的岩脉主要受其影响而呈南北向和北北西向延伸。
尾亚矿床分为5个矿化区段，矿体皆产于碱性辉长岩类岩体中，并有浸染状和贯入式2种矿体类型，同时还发现贯入式矿体常呈脉状或者舌状穿插于浸染状矿体或者辉长岩中[5, 10]。矿石类型主要为致密块状、浸染状和纹层状，其中块状矿石多产于贯入式脉状矿体中，金属矿物以含钒钛的磁铁矿和富钛的钛铁矿等氧化物为主，也可见少量黄铁矿和黄铜矿等硫化物。
3 样品选择及分析
研究采用的样品采自尾亚钒钛磁铁矿床的采场，在分析测试之前进行室内岩相学的观察，选择新鲜未蚀变样品送出并进行相关测试。岩石地球化学样品共计5块，岩性为辉长岩和辉石岩，能代表尾亚碱性辉长岩单元的主要岩性；分别对块状、浸染状和纹层状磁铁矿矿石进行单矿物挑选和氧同位素的测试工作；锆石U-Pb年代学样品为黑云母辉长岩。
岩石样品的主、微量和稀土元素质量分数测试，均在澳实分析检测(广州)有限公司完成。其中，主量元素采用XRF(硼酸锂/偏硼酸锂熔融，X荧光光谱分析)，微量元素采用ICP-MS(四酸消解，等离子体发射光谱分析)。磁铁矿单矿物挑选工作在中国地质大学(武汉)选矿实验室进行，采用磁选和重选相结合的方法完成，纯度达99%以上，氧同位素含量测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，采用五氟化溴法测定。锆石U-Pb年代学制样和含量测试分别在河北省区域地质矿产调查研究所实验室和中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室LA-ICP-MS实验室完成。
4 岩石地球化学特征
4.1 主量元素
采集的尾亚矿床岩体样品共5件，其中：辉长岩4件，辉石岩1件，主量元素测试结果如表1所示。其中，SiO2质量分数为38.9%~43.63%，属于超基性岩范畴，样品WY13由于遭受绢云母化，导致SiO2含量有所增高。岩石整体具有高Fe2O3(4.29%~17.78%，平均值为10.31%，质量分数，下同)，高TiO2 (1.3%~4.01%，平均值为2.66%)，高CaO(13.1%~18%，平均值为15.55%)，高P2O5(0.11%~4.01%，平均值为2.06%)和低Al2O3(5.42%~16.43%，平均值为10.93%)的特征。在硅-碱图中(图2)落入辉长岩的范围，而WY13由于受到轻微蚀变，使得硅碱质量分数有所增大，发生偏移。
辉长岩样品的m/f(即为w(Mg2++Ni2+)/w(Fe2++ Fe3++Mn2+))在0.85~2.07之间，平均值为1.36，Mg#(即为w(Mg2+)/w(Mg2++Fe2+))在0.46~0.68之间，平均值为0.57，均低于辉石岩样品的m/f(约为3.81)和Mg#(约为0.79)，与辉石岩更具超基性一致(表1)。
图2 尾亚矿床岩石硅-碱图解
Fig. 2 Plot of w(SiO2) vs w(K2O+ Na2O) of rocks in Weiya deposit
表1 尾亚矿床岩石主量成份含量表
Table 1 Major elements content of ultramafic rocks in Weiya deposit %
4.2 微量元素
本次研究岩石样品相容元素含量均较低，如Cr质量分数为(3~38)×10-6，Co质量分数为(10.8~53.9)×10-6，Ni质量分数为(7.7~146)×10-6，不相容元素Sc质量分数较高(18.5~61.6)×10-6(表2)。在不相容元素原始地幔标准化蛛网图上，所有岩石样品的微量元素质量分数均高于原始地幔值，并整体表现出亏损高场强元素(如Nb，Ta，Ti，Zr，Hf和Y)，富集大离子亲石元素(Cs，Ba，U和La等)，具有“Nb-Ta槽”，“Ti槽”，“U-Th峰”的特征(图3)。Nb和Ta的亏损暗示着有大陆地壳物质的混染，或源区存在俯冲的洋壳物质。
图3 尾亚矿床超基性岩石蛛网图(原始地幔标准化值见文献[12])
Fig. 3 Spider diagram of ultramafic rocks in Weiya deposit
由于不相容元素分配系数相近，比值受分离结晶和部分熔融作用影响很小，所以在w(Ta)/w(Yb)- w(Nb)/w(Y)和w(Zr)/w(Nb)-w(Hf)/w(Nb)比值图解中，来自同一地幔源区的样品将分布在同一相关直线上[13]。本次研究的岩石样品的微量元素比值w(Ta)/w(Yb)-w(Nb)/w(Y)和w(Hf)/w(Nb)-w(Zr)/w(Nb)具有很强的相关性(图4)，表明它们来自同一地幔源区。样品WY13由于受到绢云母化，因此，表现出异常特征。
除此之外，岩石w(La)/w(Nb)为2.25~17.66，w(Nb)/w(U)为1.89~5.45，w(Th)PM/w(Ta)PM变化范围为0.68~12.16，说明尾亚矿床成矿碱性岩浆在演化过程中受地壳物质混染，这与Nb和Ta的亏损相一致。
4.3 稀土元素
尾亚复式岩体中，不同岩相的稀土总量不同。其中，辉长岩的稀土总量为136.58~353.24×10-6，明显高于辉石岩的稀土总量91.3×10-6。不同岩石类型的轻重稀土元素比w(LREE)/w(HREE)为3.6~6.18，w(La)N/w(Sm)N为1.27~2.11，w(La)N/w(Yb)N为3.24~8.82，w(Gd)N/w(Yb)N为1.56~3.76，表明总体富轻稀土元素，轻重稀土元素之间分馏程度较强，而轻、重2组稀土元素内部的元素之间的分馏程度相对较弱(表3)。Eu正异常(Eu/Eu*=w(Eu)N/ 
1.04~1.59)和较弱的Ce正异常(Ce/Ce*=w(Ce)N/ 
0.99~1.05)，说明岩石中斜长石含量较高，岩浆源区受俯冲物质或者海水的影响较小。
稀土元素球粒陨石标准化图解显示(图5)，辉石岩(WY14)的稀土总量低于其他4个辉长岩样品，但都高于球粒陨石中的稀土元素含量。尾亚矿床岩石的稀土配分曲线模式相互平行甚至重合，显示这些岩石来自相同的源区，这与微量元素的判断结果相同；另一方面，尾亚矿床赋矿岩石稀土模式总体为轻稀土富集的右倾型特征，暗示岩浆演化过程中存在着辉石等矿物的分离结晶，不同于蛇绿岩套中岩石的LREE亏损的分布模式[15]，类似于地幔橄榄岩底辟侵位过程中早期部分深熔作用分出的熔体[16-17]。
图4 尾亚矿床超镁铁岩体w(Ta)/w(Yb)-w(Nb)/w(Y)和w(Hf)/w(Nb)-w(Zr)/w(Nb)相关图
Fig. 4 Plots of w(Ta)/w(Yb) vs. w(Nb)/w(Y) and w(Hf)/w(Nb) vs. w(Zr)/w(Nb) of ultramafic rocks in Weiya deposit
表2 尾亚矿床超基性岩体微量元素质量分数
Table 2 Mass fraction trace elements of ultramafic rocks in Weiya deposit 10-6
表3 尾亚矿床超基性岩石稀土元素质量分数
Table 3 Mass fraction of REE elements content of ultramafic rocks in Weiya deposit 10-6
图5 尾亚矿床超基性岩石稀土元素配分图解(球粒陨石标准化值据文献[14])
Fig. 5 REE distribution pattern of ultramafic rocks in Weiya deposit
5 矿石氧同位素特征
除进行岩石地球化学研究外，还对矿石开展了氧同位素研究。如前所述，尾亚矿床存在着块状、浸染状和纹层状3种不同的矿石类型，因此，本次选取2件块状矿石、2件浸染状矿石和1件纹层状矿石进行磁铁矿单矿物的挑选(纯度＞99%)和氧同位素的测试工作。样品的金属矿物组成如图6所示，测试结果如表4所示。
已有研究表明：氧同位素是判别物质来源于岩石圈地幔还是受地壳物质混染的最有效的方法，因为无论是岩石圈地幔还是软流圈地幔，其δ18OSMOW＜6‰，而地壳的δ18OSMOW＞6‰[18-20]。本次测得矿石中磁铁矿δ18OSMOW为6.1‰~7.8‰，平均值为6.95‰。究其原因，可能是尾亚矿床成矿岩浆起源于地幔，但在侵位过程中受到地壳物质的混染。同时，δ18OSMOW偏高的样品，钛铁矿质量分数也较高，这与钛铁矿是由钛铁晶石在较高氧逸度条件下分解而来有关。
图6 尾亚矿床不同类型岩/矿石中矿物组成
Fig. 6 Minerals of different ores and rocks in Weiya deposit
表4 尾亚矿床不同构造矿石的氧同位素测试结果表
Table 4 Oxygen isotope data of different structures of ores in Weiya deposit
6 锆石U-Pb年代学
本次测年样品为尾亚矿区新鲜的灰黑色黑云母辉长岩，致密块状构造，见辉长结构、交织间粒结构和包含结构等。锆石直径在50~200 μm之间，呈半自形-他形细粒状包于长石和黑云母中。锆石外形特征主要呈长柱状，或短柱状，或六面体状，或不规则状，无色透明，内见细小的包裹体及裂纹。阴极发光图像显示，锆石具有典型的岩浆震荡环带结构(生长环带)(图7)，应为岩浆成因锆石。
LA-ICPMS法测年数据如表5所示，校正后的有效数据点共有24个，所有锆石的w(206Pb)/w(238U)年龄在251~261 Ma之间，w(Th)/w(U)较低，为0.42~0.95，表明这些锆石为岩浆锆石。w(206Pb)/w(238U)年龄加权平均值为(253.16±0.8) Ma，如图8所示，其中MSWD表示平均标准权重误差，表明尾亚矿床黑云母辉长岩的成岩时代为晚二叠世。该年龄早于王玉往等[6]测得的橄榄辉长岩中锆石的U-Pb年龄(236±3) Ma，但与王京彬等[7]所测矿区石英闪长岩体((257.4±5.2) Ma)、岩脉((259.9±1.6) Ma)和钾长花岗岩((253.9±0.5 Ma))中锆石U-Pb年龄相当。
表5 尾亚矿床黑云母辉长岩锆石U-Pb分析结果
Table 5 LA-ICP-MS U-Pb data of zircons of biotite-gabbro in Weiya deposit
图7 尾亚矿床黑云母辉长岩中锆石阴极发光(CL)照片
Fig. 7 CL images of zircons from biotite-gabbro in Weiya deposit
图8 尾亚矿床黑云母辉长岩锆石U-Pb谐和线图
Fig. 8 U-Pb concordia diagram of Zircons of biotite-gabbro in Weiya deposit
7 讨论
7.1 源区性质
尾亚矿床岩石微量元素原始地幔标准化图解上出现Nb负异常，并且w(La)/w(Nb)均大于1，说明原始岩浆并不是来自于地幔柱，而可能是岩石圈地幔或地壳物质。另一方面，岩石w(Nb)/w(U)较小(＜30)，w(Th)PM/w(Ta)PM较大(大多数大于1)，暗示存在地壳物质混染作用。因为被地壳物质混染的岩浆通常具有低的w(Nb)/w(U)比值和高的w(Th)PM/w(Ta)PM比值(下地壳值接近于1，而上地壳＞1，见文献[21])，所以，尾亚矿床赋矿岩石在原始岩浆形成后，在其向上侵位过程中可能受到了地壳物质的混染。同样，从磁铁矿δ18OSMOW均大于6‰，岩石87Sr/86Sr初始比值较低和正的εNd(t)[6]等特征均可以证实这一点，因此，尾亚矿床是起源于岩石圈地幔并在一个开放体系下演化的产物。
已有研究表明：同属东天山地块北缘且与幔源岩浆有关的矿床有白石泉和天宇铜镍硫化物矿床，两者的岩浆起源于有很少量俯冲板片贡献的亏损地幔[22-23]。尽管岩石圈地幔在时间和空间上均有一定的差异[24]，但尾亚矿床和天宇、白石泉矿床的空间位置和成岩成矿年龄非常相近，故我们认为尾亚矿床的岩石圈地幔源区也为亏损型，这从岩石样品的w(Rb)/w(Sr)小于1也能得到证明。
7.2 成矿作用
如前所述，尾亚钒钛磁铁矿矿体与围岩的接触关系有2种：一种是常见的渐变过渡关系，另一种是截然过渡关系，被认为是晚期贯入式矿体[5, 10]。矿石构造主要有稀疏浸染状构造、块状构造和纹层状构造，结构以半自形-他形粒状结构、海绵陨铁结构为主，表现出明显的结晶分离作用成矿的特征。
晚期的贯入式矿体在尾亚矿区内呈致密块状，与赋矿辉长岩呈截然过渡的关系，本文试图从氧化物熔体不混溶作用的角度来阐述这种块状矿石的成因。
目前，针对氧化物熔体不混溶作用的机制尚处于探索研究阶段，一般认为岩浆分离结晶作用、岩浆混合、氧逸度快速变化和流体的加入等均可导致不混溶作用的发生[4, 25-29]，除此之外，Lauren[30]认为岩浆体系中高的氧逸度，P，Ti和Fe质量分数增加，Ca和Mg质量分数减小，以及挥发分的存在也可以促进氧化物熔体不混溶作用的发生。
就尾亚矿床而言，王玉往等[6]及本次研究成果都已证实成矿岩浆在侵位过程中发生地壳物质的混染，这些外来物质的加入(包括流体)可能导致氧化物熔体不混溶熔浆的形成。同时，在WY7-2样品中，镜下观察发现铁矿石中存在着橄榄石矿物晶体，说明成矿之前已发生橄榄石分离结晶作用(图6(c))。此外，岩浆自身演化过程中一些物理化学条件的变化也可能导致不混溶作用的发生。在P2O5与M的相关图解中(图9)，两者表现为负相关关系，表明随着岩浆的演化(Mg#降低)，P的含量逐渐增高，甚至在一些样品中还出现了颗粒状磷灰石，如样品WY6(图6(d))，而P的加入是有利于氧化物熔体不混溶作用的发生[1-2, 30]。实验研究表明：硅酸盐岩浆体系氧逸度在10-9~10-1之间时，均存在氧化物不混溶区域[31]，而尾亚矿床含矿辉长岩成岩时的氧逸度f(O2)为10-5.62~10-7.43[10]，有利于不混溶作用的发生。综上而言，尾亚矿床具有地壳物质混染、偏基性矿物分离结晶、岩浆体系P含量增加和较高氧逸度等有利条件，这些共同促使氧化物熔体不混溶作用的发生，除此之外，岩浆体系温度降低也可能是氧化物熔体不混溶作用发生的原因。
图9 尾亚矿床基性岩-超基性岩Mg#与P2O5关系图
Fig. 9 Plot of Mg# vs P2O5 of ultramafic rocks in Weiya deposit
7.3 成岩成矿构造环境
新疆北部基性-超基性杂岩及其有关的矿床成岩成矿构造环境长期以来争议不断。然而，随着同位素测年技术的发展，与幔源岩浆相关的大多数岩体已获得了精确的定年数据，年龄数据大多在(260~357.5) Ma之间，且成矿具一定阶段性，即铜镍矿((270~357.5) Ma)→香山西铜镍-钒钛磁铁矿(约285 Ma)→磁海铁钴矿(约267 Ma)→尾亚钒钛磁铁矿(约259.9 Ma)，横跨晚石炭世—晚二叠世，此时已结束洋陆转换，洋壳全部封闭，大陆块体和岛弧块体都先后拼贴对接，进入造山后碰撞阶段，从而也标志着东天山古生代新地壳的形成[32-33]。
本次研究获得尾亚矿区辉长岩成岩年龄为(253.16±0.83) Ma，为晚二叠世产物。由于尾亚复式岩体形态并未受尾亚韧性剪切带影响，说明晚于碰撞后陆内堆叠阶段，同时也晚于该区铜镍硫化物矿床成岩成矿年龄((270.0~357.5) Ma)，因此，尾亚矿床可能也是碰撞后伸展阶段延续的产物，并非古特提斯洋构造域影响为主的印支期构造-岩浆事件。
8 结论
(1) 尾亚矿床岩母岩浆起源于亏损型地幔源区，受板片俯冲影响较小。
(2) 尾亚矿床母岩浆形成之后，在向浅层次地壳侵位过程中，发生了地壳物质同化混染作用。
(3) 在尾亚矿床母岩浆演化过程中，橄榄石等偏基性矿物的分离结晶，岩浆体系氧逸度增加，P含量增加和温度降低等诸多因素，均可能导致氧化物熔体不混溶作用发生。
(4) 在构造挤压作用的影响下，脱离硅酸盐岩浆的氧化物熔体沿岩石或者早期矿体中的裂隙贯入，并经冷却结晶形成贯入式矿体。
(5) 尾亚矿床黑云母辉长岩成岩年代为(253.16±0.83) Ma，为后碰撞伸展阶段产物。
致谢：中国地质大学(武汉)张雄华教授和廖群安教授在野外工作中给予的指导和帮助，磁铁矿单矿物单挑过程中得到了中国地质大学(武汉)选矿实验室徐伯骏老师的帮助，在此一并表示衷心感谢。
参考文献：
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(编辑 邓履翔)
收稿日期：2012-11-20；修回日期：2013-03-11
基金项目：国家自然科学基金资助项目(41272097，40902026)；中国地质调查局计划项目(1212011085466)；地质过程与矿产资源国家重点实验室开放课题(GPMR201006)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CUG120702)
通信作者：王敏芳(1980-)，女，江苏泰州人，副教授，从事矿床学教学和研究；电话：18986126021；E-mail：wang_minfang@163.com
