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Co-Ni在镁铁-超镁铁层状岩体中的分布特征及对岩浆成矿的指示:以Stillwater岩体为例

         
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美国Stillwater岩体是全球典型的大型层状岩体之一,由底部基底岩系、超镁铁岩系和条带状岩系组成。本文分析了该岩体不同岩石类型中橄榄石、辉石、铬铁矿及全岩的镍(Ni)、钴(Co)含量变化并揭示其控制因素。在超镁铁岩系内,橄榄石的Ni、Co含量分别为2070×10^(-6)~3019×10^(-6)和105×10^(-6)~205×10^(-6),铬铁矿的Ni、Co含量分别为434×10^(-6)~1843×10^(-6)和221×10^(-6)~737×10^(-6),均高于共生的斜方辉石(Ni:464×10^(-6)~678×10^(-6);Co:31×10^(-6)~95×10^(-6))及单斜辉石(Ni:237×10^(-6)~378×10^(-6);Co:15×10^(-6)~45×10^(-6))。从岩体剖面上来看,最底层岩性旋回由于尚未发生铬铁矿的堆晶,橄榄石具有较高的Co含量(173×10^(-6)~193×10^(-6)),而相应G-H岩性旋回中铬铁岩所含橄榄石的Co含量由于铬铁矿的堆晶而明显降低(125×10^(-6)~141×10^(-6))。橄榄石的大规模结晶导致最底层岩性旋回层中的铬铁矿Ni含量(434×10^(-6)~558×10^(-6))明显低于其它含铬铁岩的岩性旋回层(B岩性旋回层:700×10^(-6)~1843×10^(-6);G-H岩性旋回层:641×10^(-6)~1206×10^(-6);J-K岩性旋回层:1046×10^(-6)~1135×10^(-6))。此外,橄榄石及铬铁矿二者的矿物比例与超镁铁岩带全岩的Co/Ni含量比值具有明显的负相关性,表明这两种矿物对熔体中Ni、Co元素的控制作用。在条带状岩系中,由于橄榄岩及铬铁矿仅在局部出现而未发生大规模堆晶作用,斜方辉石(Ni:375×10^(-6)~652×10^(-6);Co:101×10^(-6)~112×10^(-6))与单斜辉石(Ni:278×10^(-6)~384×10^(-6);Co:41×10^(-6)~56×10^(-6))的Ni、Co含量与下部岩系相比均略有增加,但全岩的Ni、Co含量(Ni:88×10^(-6)~947×10^(-6);Co:21×10^(-6)~53×10^(-6))相比于超镁铁岩系的Ni、Co含量(Ni:698×10^(-6)~1755×10^(-6);Co:99×10^(-6)~207×10^(-6))明显降低,暗示橄榄石及铬铁矿在超镁铁岩系的大规模结晶已经导致了熔体的Ni、Co亏损,从而无法发生大规模的Ni-Co硫化物矿化。而硫化物的缺失使得铂族元素(PGE)更多由铬铁矿结晶所释放出的流体汇聚并向上迁移,最终被岩体的下、中部条带状岩系中橄榄岩亚带OB-I和OB-V内饱和熔离的硫化物所捕获,形成世界级的J-M Reef和Picket Pin PGE矿化层。

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