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

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:641×106～1206×10-6;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.