中国西部夏日哈木镍钴矿床新元古代副片麻岩围岩中硫化物的来源和成矿贡献

《Precambrian Research》：Source and mineralizing contributions of sulfides in the Neoproterozoic paragneiss wall rocks of the Xiarihamu Ni–Co deposit, western China

　　

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  夏日哈木Ni–Co含矿岩体围岩的Fe–S同位素研究。
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  岩浆硫化物大量渗入副片麻岩围岩中。
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  早期硫砷化物的再溶解富集了副片麻岩围岩中的Ni–Co。

引言

镍（Ni）和钴（Co）的应用日益广泛，特别是在储能和电池技术领域，导致全球对这些金属的需求大幅增长（Zhao et al., 2019, Wang et al., 2020, Zhang et al., 2022, Su et al., 2023, Zhang et al., 2025, Gao et al., 2025, Chen et al., 2026）。岩浆型Ni–Co硫化物矿床是全球Ni–Co资源的重要来源，尤其是在中国。位于东昆仑造山带（EKOB）的夏日哈木超大型岩浆型Ni–Co硫化物矿床，是全球造山带环境中岩浆硫化物矿床中已发现的最大Ni资源（Li et al., 2015, Song et al., 2016, Liu et al., 2018, Wang et al., 2024）。然而，传统理论认为，由于岩浆体积较小，造山带环境中不利于形成超大型Ni–Co硫化物矿床。因此，夏日哈木Ni和Co异常富集的机制仍未被完全理解。以往的研究强调了母岩浆中Ni和Co的初始富集以及硫化物熔体分离是Ni–Co成矿的基本过程，而地壳混染和外部硫的加入被认为是成矿镁铁质岩浆中硫化物饱和的关键控制因素（Liu et al., 2018, Liu et al., 2024, Tang et al., 2025, Bao et al., 2024, Li et al., 2015, Peng et al., 2016, Zhang et al., 2017, Chen et al., 2021）。相比之下，周围围岩中硫化物的成因、特征和形成过程仍然缺乏约束。特别是，参与成矿的地壳混染物和外部硫是来源于更深部的地壳源区，还是直接来源于岩浆房周围的近矿围岩，目前仍不清楚。

夏日哈木Ni–Co硫化物矿床围岩中硫化物的组合和化学成分可以为以下问题提供关键约束：触发成矿岩浆中硫饱和的外部硫是否直接由周围围岩供给（Barnes and Robertson, 2019, Chen et al., 2021）。此外，联合的Fe和S同位素体系为追踪硫化物的来源和演化过程提供了强有力的工具（Fiorentini et al., 2012, Hiebert et al., 2013, Hiebert et al., 2016, Bao et al., 2024）。Fe和S同位素组成的变化可能记录了与分离结晶相关的氧逸度变化（Bai et al., 2021, Su et al., 2026）以及与硫化物分离相关的硅酸盐与硫化物熔体质量比的变化（Ding et al., 2019, Tang et al., 2025）。Yan (2024) 报道了夏日哈木镁铁质–超镁铁质岩体周围花岗片麻岩围岩中磁黄铁矿的S同位素组成。磁黄铁矿的δ³⁴S值（δ³⁴S_Po = 12.68–14.32?‰）与辉长岩中的值（12.33–12.96 ‰；Bao et al., 2024）相当，这被解释为表明大量来源于围岩的地壳硫被纳入岩浆中。然而，这些值与橄榄岩和辉石岩中磁黄铁矿的值（3.06–7.57?‰；Bao et al., 2024）显著不同，这种同位素差异的成因仍未得到解决。此外，尽管新元古代副片麻岩构成了含矿岩体周围体积上占主导地位的围岩，但其硫化物矿物学和同位素体系特征却很少受到关注。

在本研究中，我们采集了夏日哈木Ni–Co硫化物矿床中这些副片麻岩围岩的岩心样品，并对其硫化物进行了矿物学、化学和Fe–S同位素分析。这些数据用于约束围岩中硫化物的成因和演化，评估其与含矿岩体中硫化物的关系，并评估副片麻岩围岩容纳Ni–Co硫化物成矿的潜力。

章节片段

区域地质

昆仑造山带位于中国西部青藏高原北部，被阿尔金断裂分为东昆仑和西昆仑。东昆仑造山带（EKOB）又被三条主要断裂进一步划分为北昆仑、中昆仑和南昆仑三个带（Wang et al., 2014, Li et al., 2007, Song et al., 2018, Dong et al., 2018, Zhang et al., 2023）。夏日哈木Ni–Co硫化物矿床位于东昆仑造山带的中部（图1）。

本研究样品

新鲜的黑云母–斜长石片麻岩样品采自钻孔ZK1509S，深度分别约为243米（1509s-16q）和286米（1509s-18q），而Yan (2024) 分析的花岗片麻岩样品采自约96米深度（图2b）。黑云母–斜长石片麻岩位于含矿镁铁质–超镁铁质岩体上方约37–80米处。选取含硫化物的黑云母–斜长石片麻岩进行主量和微量元素分析，以及新鲜硫化物的原位Fe–S同位素分析。

结果

夏日哈木镁铁质–超镁铁质岩体周围的片麻岩围岩中的Ni和Co主要由硫化物和砷化物赋存。本节描述了这些含Ni–Co矿物的组合、结构、结晶序列、化学成分和Fe–S同位素组成。

副片麻岩与镁铁质–超镁铁质岩体中Ni–Co矿物的对比

如上所述，并在先前的研究中（Li et al., 2015, Song et al., 2016, Song et al., 2020, Liu et al., 2018, Bao et al., 2023b, 2024）所述，夏日哈木镁铁质–超镁铁质岩体副片麻岩围岩中产出的含Ni–Co矿物包括辉钴矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿、硫镍钴矿和黄铜矿，而含矿镁铁质–超镁铁质岩体中的含Ni–Co矿物包括辉钴矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、红镍矿、砷镍矿和辉砷镍矿。

结论

本研究调查了夏日哈木Ni–Co硫化物矿床副片麻岩围岩中含Ni–Co矿物的组合、Ni–Co浓度以及Fe–S同位素组成。主要结论如下：

• (1)
  夏日哈木镁铁质–超镁铁质岩体副片麻岩围岩中的硫化物显示出与含矿超镁铁质岩体中硫化物大致重叠的Ni–Co含量和Fe–S同位素组成，表明这些硫化物之间存在密切的成因联系。

CRediT作者贡献声明

包亚文：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，方法学，调查，资金获取，形式分析，数据管理。 王彬：写作 – 审阅与编辑，监督，调查。 张铭杰：写作 – 审阅与编辑，监督，项目管理，调查，资金获取。 张宏福：写作 – 审阅与编辑，监督，项目管理。 王宏斌：写作 – 初稿。 何杰：写作 – 初稿，调查。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的会可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（资助号：91962212, 42272069）、中央高校基本科研业务费（lzujbky-2025-it17）、国家重点科技计划（2025ZD1007103）、国家重点研发计划（编号：2022YFC2903504）、青海金川矿业有限公司研发项目（0511-HHKY-FY-[2023], QJK-KY-[2025]-6）以及兰州大学人才科学基金（授予B. Wang）的资助。我们感谢Jixiong

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