（一）镁铁-超镁铁岩带形成时代及其物质来源
位于华北陆块西南缘的龙首山镁铁-超镁铁岩带，其形成时代的研究早在20世纪60年代开始。在以往的1∶20万区域地质调查中，将龙首山岩带总体上确定为加里东期的产物，但一直存在争议（汤中立等，1995）。前人曾利用K-Ar法、锆石U-Pb法和全岩Rb-Sr法等多种间位素测年方法对金川岩体进行定年，得到1525～1509Ma、820～712Ma、（403.69±6.63）Ma和308Ma等四组年龄数据，后面三组年龄数据应是成岩后的地质改造事件的反映。
通过金川、藏布太两个代表性岩体的全岩-单矿物Sm-Nd等时线测年结果表明，1.5Ga左右的中元古代早期应是龙首山镁铁-超镁铁岩带的形成时代。与Rogers和Santosh（2002）提出的古-中元古代Columbia超大陆在1.5Ga开始裂解作用的认识相吻合，稍晚于华北古陆总体趋向1.8～1.6Ga大规模裂解的时间（Lu等，2002）。说明华北古陆西南缘在1.5Ga时期的确存在重要的裂解事件（汤中立等，1995；李文渊，1996），同时也反映了龙首山镁铁-超镁铁岩带的形成环境。
金川镁铁-超镁铁岩侵入体的模式年龄TDM主要集中于2.4Ga左右，而TCHUR则趋于1.8Ga以上（表3-3）。似乎将2.4Ga的模式年龄解释为龙首山镁铁-超镁铁岩源岩浆脱离地幔时期过于长久，利用球粒陨石均一储库模型计算的1.8Ga模式年龄，可能更能反映幔源岩浆脱离地幔底侵作用（underplating）进入地壳的时期（Windley，1995）。金川岩体εNd（t）为-1.9～-4.3（表3-3）的特点示踪了其可能来源于富集地幔的特征，但也可能代表了Sm-Nd同位素体系有地壳物质的混染信息。金川岩体的Rb-Sr同位素成分测定结果（表3-6），（87Sr/86Sr）i在0.702547～0.711761之间，且εSr（t）多大于零，甚至高达+128.8数值特点，似乎更多的提供了金川岩体遭受地壳污染的证据。
根据岩石化学判别图，金川岩体系苦橄质拉斑玄武岩系列（汤中立等，1995；Chai et al.，1994），藏布太岩体则落入科马提质玄武岩的范围（董显扬等，1990），两者造岩矿物亦明显差异，金川岩体以斜方辉石和单斜辉石均存为特点，藏布太岩体仅见单斜辉石。尤其值得注意的是，藏布太岩体的εNd（t）值与金川岩体相异，为+2.6～+2.9（表3-4）的特点，至少表明藏布太岩体没有遭受地壳混染同位素特征记录。金川岩体和藏布太岩体的差异特征，反映了龙首山岩带，在中元古代早期1.5Ga时期的岩浆作用事件中，存在不同演化或不同源区的幔源岩浆作用。世界上与大陆裂谷有关的重要岩浆铜镍硫化物矿床研究表明，大规模的镍硫化物成矿作用，肯定是多次岩浆作用不断补给吸收壳源硫，发生硫化物液相不混溶并萃取岩浆中镍而大规模成矿的（Naldrett，1989；张招崇等，2003a等）。金川岩体的部分样品有落入科马提质玄武岩范围的特点，推测金川岩体可能存在两种以上岩浆系列的岩浆混合（汤中立等，1995；李文渊1996），支持了这种认识。金川岩体稀土元素的配分分布特点，前已述及岩体东、西段对比有明显差异。岩体东段∑REE要显著高于西段，西段平均值14.12×10-6，东段达30.64×10-6；且东段LREE富集强度要高于于西段，西段（La/Yb）N平均7.50，东段为23.52。可能反映了不同端元岩浆混合的痕迹（Lambert et al.，1989），东段可能更多地反映了部分熔融程度较高的苦橄质端元岩浆或科马提质端元岩浆的特点，而西段则主要保留了拉斑玄武质端元岩浆的信息，相对较低程度的地幔部分熔融产物，PGE含量较高（李文渊，1996）。
表3-6 金川超镁铁岩Rb-Sr同位素测定数据
金川岩体整体稀土元素La/Sm-La图解表明其属于地幔部分熔融的来源，并认为是地幔柱作用的结果（李文渊，1996）。Coffin et al.（1994）认为科马提岩和苦橄岩是地幔柱最热部位的熔融产物，暗示其地幔柱源区较高部分熔融程度的来源，金川岩体岩石化学倾向科马提质岩浆和苦橄质岩浆的特征，并有金川大规模镍的聚集成矿事件。Keays et al.（1997）认为大规模的岩浆铜镍硫化物矿床的成矿必然要伴随大规模的岩浆作用事件的发生才有可能形成，陆壳上这种大规模岩浆事件主要应表现为大火成岩省（LIPs）的特点，并且往往是地质历史上地幔柱作用的结果（张招崇，2003b）。龙首山中元古代早期镁铁-超镁铁岩侵入体群是否为大火成岩省作用的结果值得探讨。一般说来，经过强烈分异的亏损的上地幔不可能有大规模镍的聚集成矿，这也是MORB不见大规模镍矿的原因（Craig，，1979）。但仍被质疑的是，如果华北陆块西南缘1.5Ga时期地幔柱作用存在的话，应有大规模大陆溢流玄武岩的存在来佐证（Coffin，1994；Richards et al.，1991；Keays et al.，1997）。夏林圻等（2000）等对龙首山相邻北祁连山西段中元古代朱龙关群中变质基性火山岩的大陆溢流玄武岩的判定，或许提供了初步证据，但仍需进一步深入研究。
（二）镁铁-超镁铁岩的形成演化
通过阿拉善地块南缘金川、藏布太、野芨里和北海子等四个典型镁铁-超镁铁岩Sm-Nd同位素定年和REE配分特征研究表明，中元古代早期（1.5Ga）和新元古代早期（773Ma）是华北陆块西南缘两期最为重要的幔源镁铁-超镁铁岩浆作用的时期，即两期重要的幔源基性岩浆底侵作用增生地壳的时期。1.5Ga的中元古代早期岩浆作用主要表现在华北陆块西南缘边缘龙首山隆起中，但成岩岩浆源区和演化过程可能存在显著差异。
董显扬等（1990）认为龙首山西段的藏布太等岩体，岩体与上下地层呈整合接触，是一套镁铁-超镁铁质喷出岩，具有硅酸盐玻璃基质和鬣刺结构的科马提岩。这一认识还需进一步证实，但岩石地球化学特征与龙首山中东段的金川等岩体的差异是显著的。应用AFM图解，金川等岩体化学成分投图落在拉斑玄武岩区，且靠近M-F一边，具富铁镁的特点，镁质-铁质超镁铁岩图解落入铁镁质亚区（汤中立等，1995），藏布太等岩体部分样品则落入钙碱性区，且镁铁质、铁镁质、铁质亚区均有样点分布（李文渊，1996）；εNd（t）值也明显不同，反映了不同源岩浆来源和不同的岩浆演化的产物。北海子岩体，主要为闪长岩、辉长岩组成的中-基性岩体，其中辉长岩中有Cu-Ni硫化物矿化体。其LREE富集和∑REE平均高达198.68×10-6的特点，可能表明北海子岩体不仅从地幔侵入地壳中有壳源物质的污染，使其Sm-Nd同位系体系已呈现出明显的地壳物质的特征，Sm/Nd量高，超出一般镁铁-超镁铁岩的范围。其岩浆演化可能为幔源岩浆与壳源岩浆相混的结果，与金川、藏布太、野芨里岩体均不同。
新元古代早期（773Ma）岩浆作用则主要发生在华北陆块西南缘的北大山隆起中，以形成野芨里岩体为代表，主要由辉长辉绿岩、橄榄辉石岩和二辉橄榄岩等组成的镁铁-超镁铁层状杂岩。其成岩时代、岩石化学成分与龙首山岩带不同。其m/f比值为0.85～6.41，且多落入铁质系列的镁质亚区和镁铁质亚区。但野芨里∑REE平均值较低仅12.41×10-6。低于金川和北海子岩体，εNd（t）值均大于零，与金川岩体不同。
中元古代早期（1.5Ga）和新元古代早期（773Ma）两期幔源岩浆作用事件，分别代表了华北陆块早期的两期构造裂解事件。前者为Columbia超大陆裂解作用在华北陆块西南部的响应（Rogers and Santosh，2002），构造作用强烈，岩浆作用规模大而来源多样，推测在龙首山地区曾是古地幔柱作用的地区，伴随有大规模的岩浆铜镍硫化物矿床形成；后者为Rodinia超大陆裂解的响应（Hoffman，1991），但岩浆作用相对单一，无岩浆铜镍硫化物矿床形成。