俄罗斯西北部科拉地区曼恰格斯克层状岩基南缘上纽德侵入岩体的岩石学及PGE-Cu-Ni硫化矿化

《Journal of Geochemical Exploration》：Petrology and the PGE-Cu-Ni sulfide mineralization of the Upper Nyud intrusion, southern margin of the Monchegorsk layered pluton (Kola Region, NW Russia)

　　

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  上纽德岩体赋存一个20米厚的铂族元素-铜-镍矿化带。
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  共鉴定出八类十五种贵金属矿物。
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  矿石组成以钯铋碲化物和铑铱硫砷化物为主。
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  地壳混染是触发硫化物分离的重要因素。
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  铂族元素-铜-镍矿化带的形成是复杂成矿作用的结果。

引言

层状超基性-基性岩体是铂族元素（PGE）、铜（Cu）、镍（Ni）、钴（Co）和铬（Cr）等关键金属的重要来源（例如Maier, 2005; Naldrett, 2010; Latypov et al., 2024等）。此外，它们还是研究结晶分异过程、基性岩浆的主量和微量元素地球化学、PGE、Cr、V和Ti富集至矿石品位、液相不混溶以及其他相关过程的天然实验室（Latypov et al., 2024）。

在芬挪斯堪地盾的东北部地区已知有30多个古元古代超基性-基性层状岩体，它们可作为太古宙-古元古代边界的参考地点。在这一时期，与地幔柱上涌相关的裂解事件破坏了太古宙大陆地壳的稳定性，导致了火山绿岩带、众多层状岩体和岩墙群的形成（Lahtinen et al., 2008; Puchtel et al., 1997; Sharkov et al., 2000; Smolkin et al., 2009; Yang et al., 2016）。芬挪斯堪层状岩体分为两组，根据其年龄及与绿岩带火山岩的关系加以区分。较老的（约2.50 Ga）层状岩体覆盖于底部含砾岩的火山岩之上，且仅分布在科拉省。其中包括将军山（Mt. Generalskaya）和乌利塔奥泽罗（Ulita Ozero）岩体，以及蒙切戈尔斯克（Monchegorsk）和费奥多罗沃-帕纳（Fedorovo-Pana）层状岩体群（Balashov et al., 1993; Amelin et al., 1995; Chashchin et al., 2016; Smolkin and Mokrushin, 2022）。相比之下，较年轻的（约2.45 Ga）侵入绿岩带火山岩的层状岩体广泛分布于芬兰和俄罗斯卡累利阿地区（Alapieti et al., 1990; Alapieti and Lahtinen, 2002; Iljina and Hanski, 2005; Maier, 2015; Sharkov, 2006; Smolkin et al., 2023）。在科拉地区，这些层状岩体仅包括伊曼德拉（Imandra）岩体群（Smolkin et al., 2009; Chashchin et al., 2015）。

位于科拉半岛中部的蒙切戈尔斯克层状岩体群（图1a）的成矿潜力由其铬-铂族元素-铜-镍矿床和矿点的存在所决定，这些矿床和矿点在空间上主要与层状超基性-基性蒙奇普卢顿岩基（Monchepluton）相关（图1b）。蒙奇普卢顿是一个由五个独立岩体组成的复杂地质体：尼蒂斯-库穆日亚-特拉维亚纳（NKT）和索普恰（Sopcha）（超基性副房室），纽德（Nyud）、波阿斯（Poaz）和武鲁朱阿伊文奇（Vuruchuayvench）（基性副房室）（图1b）。蒙奇普卢顿与索普切奥泽罗（Sopcheozero）铬矿床相关，该矿床矿石储量为950万吨，品位为24% Cr₂O₃（Nikolaev et al., 2021），此外还有七个铂族元素-铜-镍硫化物矿床和矿点，以及一个低硫化物铂-钯矿床（图1c）。根据其结构位置，蒙奇普卢顿的所有硫化物和低硫化物矿床被分为两种类型：底部型，位于岩体下部边缘带（Karykowski et al., 2018a），和礁型（层状型）（Karykowski et al., 2018b）。蒙奇普卢顿各矿床和矿点的铂和钯总资源量约为700吨金属（表1）。

位于蒙奇普卢顿以南的层状基性岩体也具有重要的成矿潜力。它们与低硫化物铂-钯矿床（洛伊皮什尼恩和南索普恰）以及铂族元素-铜-镍硫化物矿化点（阿瓦尔金奇和莫罗什科沃湖）相关（图1c）。其铂和钯总资源量约为300吨金属（表1）。

伊曼德拉层状岩体群位于蒙奇普卢顿的东南侧，由九个成分相似的岩体组成，形成一个长约80公里的西北向岩带（Chashchin et al., 2015），具有铬和铁-钛成矿专属性。大瓦拉卡（Bolshaya Varaka）铬矿床具有工业意义，其矿石储量为920万吨，含24%的Cr₂O₃（Nikolaev et al., 2021）。

本文研究的主体——上纽德岩体（UNI），于2017年由俄罗斯地质股份公司（JSC Rosgeologiya）在地质勘探工作中发现，是一个直径为1.5公里的圆形岩体，位于赋矿层状蒙奇普卢顿的南缘。UNI的重要特征如下：主要为辉长岩成分、缺乏层理，且在剖面的中部存在一个铂族元素-镍-铜矿化带。根据岩石成分，UNI与蒙奇普卢顿其他赋矿岩体及其南缘的岩体有显著差异，而与10号异常辉长岩体相似。同时，UNI的矿化在剖面上的位置特征最类似于礁型矿化。UNI的这些特征表明其岩体成因和成矿作用具有独特性，其研究是本文的主要科学目标。

在此，我们提供了主要元素、微量元素、亲硫元素和铂族元素的含量数据，以及造岩矿物和贵金属矿物（NMMs）的组成数据。这些结果被用于解译和更好地理解UNI的岩体成因，以及与之相关的铂族元素-镍-铜矿化形成的条件和特征。该矿化可能代表一个潜在勘探靶体，有助于提高蒙切戈尔斯克矿区的成矿潜力（Chashchin and Ivanchenko, 2022）。

章节要点

地质背景

科拉地区的所有层状岩体均位于芬挪斯堪地盾东北部的科拉省（图1a）范围内。它是太古宙克拉通地壳区域，作为后期地质组合体的基底。在岩性上，科拉省由各种成分的片麻岩和结晶片岩、角闪岩以及铁质石英岩组成，它们经历了麻粒岩相和角闪岩相的变质作用，此外还有埃嫩石岩和

分析方法

本研究的研究对象是BH-20a钻孔的岩芯，该钻孔穿越了整个UNI剖面，包括一个硫化物铂族元素-铜-镍矿化带。钻孔位置在图1b中以UNI内部的符号标示。共选取47个样品进行岩石化学成分分析。从每个样品中制备了透明薄片和磨光薄片。岩石岩相学通过透射偏光显微镜对透明薄片进行研究。磨光

10号异常辉长岩体与上纽德岩体的地质学与岩相学

G10A和UNI岩体位于纽德和波阿斯层状基性岩体的南面以及武鲁朱阿伊文奇岩体的西南面（图1b），它们共同构成了蒙奇普卢顿的基性副房室。G10A岩体是一个透镜状岩体，尺寸为1.5×1公里（图1b），厚度约70米，与托恩赫姆岩和石英闪长岩接触。闪长岩的年龄通过对独居石进行SHRIMP铀-铅定年确定为2498±6 Ma（Groshev et al., 2018

上纽德岩体的来源、岩体成因与演化

缺乏能够反映UNI母岩浆来源的供岩浆岩墙和/或淬火接触带，限制了我们确定其组成的能力。此外，保存下来的UNI剖面很难被认为是完整的，因为其上部区域可能已被剥蚀。UNI演化过程中一个不寻常且独特的特征是，辉长岩中的Fe#向上增加，最大值出现在岩体的底部（图6）。这表明UNI母岩浆

结论

本研究使得对UNI及其硫化物铂族元素-铜-镍矿化的岩石学、地球化学和矿物学特征进行了表征。根据所得结果可得出以下结论。

1. UNI由角闪石辉长岩组成，年龄约为2450 Ma，通过含约5 wt% H₂O_melt的含水拉斑质富铁玄武质熔体在约25公里的中地壳古深度和1050–940°C的温度下结晶形成，随后

CRediT作者贡献声明

Victor V. Chashchin：撰写——初稿，项目管理，调查研究，正式分析，概念化。Yevgeny E. Savchenko：撰写——审阅与编辑，软件，方法论，调查研究。Vladimir N. Ivanchenko：撰写——审阅与编辑，可视化，方法论，正式分析。

资金资助

本研究在俄罗斯科学院科拉科学中心地质研究所的项目FMEZ-2024-0004（V.V.Ch.）和FMEZ-2024-0008（Ye.E.S.）框架内完成，并得到俄罗斯科学基金会（基金号25–27-20,005，https://rscf.ru/project/25-27-20005/，V.V.Ch.）的支持。

未引用参考文献

Putirka, 2008

Tkachenko and Yudin, 1982

Warr, n.d

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所报道的工作。

致谢

作者感谢俄罗斯科学院科拉科学中心地质研究所（阿帕蒂季）的以下成员：Pavel Serov在收集额外样品和讨论结果方面提供的帮助，以及Lyudmila Koval在样品破碎方面提供的帮助。作者还感谢David Good和两位匿名审稿人的建设性批评和非常有用的评论，其修改意见极大地改进了手稿。本研究在俄罗斯地质股份公司的许可下，使用其材料完成。

Victor V. Chashchin|Yevgeny E. Savchenko|Vladimir N. Ivanchenko