对小岩体成矿的认识及其找矿意义

小岩体成大矿是汤中立院士通过对岩浆铜镍硫化物矿床的勘查研究提出的学术认识,在矿床勘查实践中,发现小岩体成矿是存在于与侵入岩浆作用有关的内生矿床的普遍特征,研究小岩体成矿有助于深入认识成矿作用的关键环节和指导找矿实践。在讨论小岩体成矿的概念和定义的基础上,对小岩体成矿作用进行了分类研究,将其划分为岩浆不混溶和岩浆热液两大类型。岩浆不混溶类型又进一步划分为硫化物熔离和氧化物分凝两个亚类;岩浆热液类型则进一步划分为气液交代、气液充填交代和接触交代三个亚类。并对小岩体成矿的机理进行了认识总结,初步提出4种机制:深部熔离-多次贯入成矿、岩浆通道成矿、脉冲成矿和脉动与复合叠加成矿。讨论了隐伏和半隐伏小岩体识别的找矿价值和小岩体含矿性判别及其关键因素。     

初论流动熔离成矿作用

<正>众所周知,镁铁-超镁铁小侵入体(小岩体)岩浆矿床是中国主要的Ni-Cu-(PGE)矿床类型(汤中立等,2006),岩浆熔离成矿作用(尤其深部熔离成矿作用)是形成镁铁-超镁铁岩浆矿床的重要成矿作用,国内许多大型的Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床,如金川,都是经过深部熔离作用形成,岩浆通过岩浆房(即在相对稳定的构造环境以及稳定的温度、压力等条件)发生熔离成矿。近年     

中国小岩体镍铜（铂族）矿床的区域成矿规律

文章进一步提出中国小岩体镍铜(铂族)矿床产出于三种地质背景,即古大陆内的小侵入体、造山带内小侵入体和与大陆溢流玄武岩有关的小侵入体,分别介绍了金川、喀拉通克和白马寨三个典型矿床的地质情况。从成矿的三个必要条件(①岩浆应达到硫化物饱和;②硫化物与岩浆之间应有足够的质量比;③硫化物聚集到有限的空间成矿)出发,结合矿床实例,阐述了成矿的深部过程和深部熔离-贯入成矿模式。论述了不同尺度的区域成矿规律:①三种地质背景;②邻近深大断裂;③三种岩体-矿床的分布结构形式;④矿集区往往是由一个同源多期次上侵的岩体群组成;⑤矿床由含矿岩浆上侵的终端岩浆房组成;⑥含矿岩浆贯入成矿往往伴随一定的流动分异作用或重力分异作用。     

中国岩浆硫化物矿床的主要类型

母岩浆侵入现存空间之前，在深部就已发生了熔离作用和部分结晶作用，致使母岩浆分离为不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆，然后对现存空间一次或多次贯入成矿。这种成矿作用是小岩体成大矿的必备条件，这种深部熔离—贯入矿床，是中国最主要的岩浆硫化物矿床类型，也是世界主要的岩浆硫化物矿床类型之一     

岩浆铜-镍-铂族元素硫化矿床“深部熔离-贯入”成矿作用与模式——加拿大伏伊希湾和中国金川矿床地质特征对比

通过对金川铜镍矿床地质、矿化特征与加拿大伏伊希湾（Voisey’s Bay）铜-镍-铂族元素硫化物矿床进行系统对比分析,总结出这2个世界级铜镍硫化物矿床形成演化方面的相似性、可比性及其共同特点,即深部岩浆房含矿岩浆沿通道脉动式上侵,到上部表现为“小岩体,成大矿”。成矿作用过程和模式表现为：①含矿岩浆的有序侵位显示岩浆在深部岩浆房停歇过程中曾发生熔离分异,形成岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆分层结构;②成矿作用是在富有动力的岩浆环境下岩浆不连续（脉动式）上侵过程中发生的,岩浆熔融体富含挥发组分,上侵活动剧烈,围岩角砾化;③含矿岩浆沿相同的通道或越位上侵,在先期侵入岩体下侧或上方不同空间成矿;④岩浆运移过程中与围岩发生相互作用、组分交换和成矿物质的富集。深入阐明了含矿岩浆不连续（脉动式）上侵、后续岩浆补给和混合是镁铁—超镁铁岩体中硫化物被聚集在岩浆流动的通道内形成超大型铜镍硫化物型铂族元素矿床的重要机制。     

岩浆铜-镍-铂族金属硫化矿床“深部熔离-贯入”成矿作用与模式——加拿 大伏伊希湾和中国金川矿床地质特征对比

通过对金川铜镍矿床地质、矿化特征与加拿大伏伊希湾(Voisey's Bay)铜-镍-铂族金属硫化物矿床进行系统对比分析,总结出这2个世界级铜镍硫化物矿床形成演化方面的相似性、可比性及其共同特点,即深部岩浆房含矿岩浆沿通道脉动式上侵,到上部表现为"小岩体,成大矿".成矿作用过程和模式表现为:①含矿岩浆的有序侵位显示岩浆在深部岩浆房停歇过程中曾发生熔离分异,形成岩浆、含矿岩浆、富矿岩.浆和矿浆分层结构;②成矿作用是在富有动力的岩浆环境下岩浆不连续(脉动式)上侵过程中发生的,岩浆熔融体富含挥发组分,上侵活动剧烈,围岩角砾化;③含矿岩浆沿相同的通道或越位上侵,在先期侵入岩体下侧或上方不同空间成矿;④岩浆运移过程中与围岩发生相互作用、组分交换和成矿物质的富集.深入阐明了含矿岩浆不连续(脉动式)上侵、后续岩浆补给和混合是镁铁一起镁铁岩体中硫化物被聚集在岩浆流动的通道内形成超大型铜镍硫化物型铂族元素矿床的重要机制.     

岩浆成矿新探索——小岩体成矿与地质找矿突破

近年来,地质勘查工作取得的许多突破性进展多与小岩体岩浆矿床密切相关。因此,小岩体矿床作为主要的勘查研究方向之一已经越来越受到关注。在对"两类岩浆小岩体成大矿"(2006)、"小岩体成大矿的范畴及地质属性"(2008),以及"小岩体成矿体系"(2011)研究的基础上,进一步深入阐明小岩体成矿的内涵;完善了2类岩浆小岩体成矿的主要机制和10种成矿类型(基性-超基性岩深部熔离/结晶-贯入机制与中酸性岩头部气、液、矿质聚集成矿机制);指出了大型岩体成矿与小岩体成矿的本质区别及斑岩成矿与小岩体成矿的关系;总结了小岩体成大矿的优越禀赋(小、广、大、高、浅(潜))。同时,提出了在新一轮岩浆矿床勘查工作中应注意小岩体成大矿的典型特征、找矿方向及重点突破的远景区。     

岩浆通道系统与岩浆硫化物成矿研究新进展

大型-超大型岩浆硫化物矿床的形成需要满足3个基本条件:(1)大量幔源岩浆参与成矿;(2)岩浆演化导致硫化物熔离;(3)硫化物在有限空间聚集。然而,除Sudbury矿床外,全球与镁铁质岩浆有关的超大型铜镍硫化物矿床都发现于小的镁铁-超镁铁岩体中。近10年来的研究表明这些含矿岩体实际上都是岩浆通道系统的一部分,中国金川、杨柳坪、喀拉通克、红旗岭等大型和超大型Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床都形成于岩浆通道系统中,正是岩浆通道这样特殊的开放系统为大规模岩浆硫化物矿床提供了成矿条件。总结国内外最新研究结果,可以发现与成矿有关的岩浆通道系统都分布在深大断裂附近,大规模的幔源岩浆补充与地幔柱、大陆裂谷、碰撞造山后伸展等地质事件有密切的关系。尽管研究证明硫化物熔离都与地壳物质的混染有关,但矿石各种元素的品位却受母岩浆性质、硫化物熔离强度、与新注入镁铁质岩浆反应、以及硫化物本身结晶分异等多重因素的影响;含矿岩体和硫化物矿体的形态和大小都强烈地受围岩地质特征的控制。进一步明确这类矿床的地质特征、形成机制、成矿背景和成矿标志,对未来的研究和找矿工作都是非常必要的。     

岩浆铜-镍-铂族金属硫化矿床“深部熔离-贯入”成矿作用与模式--加拿 大伏伊希湾和中国金川矿床地质特征对比

通过对金川铜镍矿床地质、矿化特征与加拿大伏伊希湾（Voisey′s Bay）铜- 镍-铂族金属硫化物矿床进行系统对比分析,总结出这2个世界级铜镍硫化物矿床 形成演化方面的相似性、可比性及其共同特点,即深部岩浆房含矿岩浆沿通道脉 动式上侵,到上部表现为“小岩体,成大矿”。成矿作用过程和模式表现为：①含矿 岩浆的有序侵位显示岩浆在深部岩浆房停歇过程中曾发生熔离分异,形成岩浆、 含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆分层结构;②成矿作用是在富有动力的岩浆环境下岩 浆不连续（脉动式）上侵过程中发生的,岩浆熔融体富含挥发组分,上侵活动剧烈, 围岩角砾化;③含矿岩浆沿相同的通道或越位上侵,在先期侵入岩体下侧或上方 不同空间成矿;④岩浆运移过程中与围岩发生相互作用、组分交换和成矿物质的 富集。深入阐明了含矿岩浆不连续（脉动式）上侵、后续岩浆补给和混合是镁铁 —超镁铁岩体中硫化物被聚集在岩浆流动的通道内形成超大型铜镍硫化物型铂 族元素矿床的重要机制。     

煎茶岭与金川硫化镍矿床的铂族元素地球化学特征对比及其意义

采用ICP—MS方法分析了煎茶岭和金川硫化镍矿床岩石、矿石的铂族元素含量,煎茶岭岩体蛇纹岩的Cu／Pd比值低于原生地幔岩浆,说明岩浆熔离作用较弱,矿石的Pd／Ir比值较小,指示其多数矿石属于岩浆型,以岩浆成矿作用为主;而金川岩体的平均Cu／Pd比值远大于原生地幔岩浆,表明岩浆熔离作用强,矿石的Pd／Ir比值较大,体现了钯族元素矿化及成矿物质以幔源为主的特征。煎茶岭在成矿过程中有壳源物质的混染,整体上岩石、矿石铂族元素含量较低,这与岩浆熔离作用弱、铂族元素成矿作用不发育等因素有关;金川在成岩成矿过程中也有少量地壳物质的混染,但岩石、矿石铂族元素含量较高,反映了以岩浆深部熔离成矿作用为主的特征。     

金川铜镍硫化物矿床岩浆通道系统的成矿模式

金川矿床是目前世界第三大在采铜镍硫化物矿床,其成岩成矿过程及侵位机制一直存在争议。近年来,岩浆通道系统成矿被越来越多的人所接受,正是由于岩浆通道系统这样特殊的开放系统为＂小岩体成大矿＂提供了成矿条件。通过对岩体的形态,以及岩体与围岩接触处的宏观和地球化学特征的研究,指出在岩体侵入前存在一组由F1、F2等拆离断层所组成的正断层系统,为金川岩体的控矿构造,且是与上一级岩浆房贯通的岩浆通道。而对不同矿体Cu、Ni及铂族元素变化趋势的总结和Ⅰ6行富铜隐伏矿体、Ⅱ2号矿体33-41行特富矿的研究,发现Ⅰ24号、Ⅱ1号与Ⅱ2号矿体的矿浆分别由两个不同的岩浆通道形成,指出了岩浆通道的可能产出位置,探讨金川铜镍硫化物矿床的岩浆通道系统成矿模型。     

含矿岩浆通道对于岩浆铜镍硫化物矿床找矿工作的意义

“深部熔离-贯入式”岩浆铜镍硫化物矿床具有矿化比例极高、岩体岩相分带及矿体产状与原地分异、熔离机制不协调的特征.我国对这类矿床深部勘探策略和方法的研究相对滞后,尚未开展深部找矿工作.本文以金川矿床为重点,系统总结和归纳其地质特征和成矿有利部位,对比了与之成因类似的加拿大Voisey＇s Bay超大型岩浆Gu-Ni-Co硫化物矿床的成功勘探经验,阐述了这类矿床沿岩浆通道找矿的前景和巨大潜力.以金川矿床为实例,提出了这类矿床沿含矿岩浆通道开展深部找矿的策略和方法.     

芬兰北部克维特斯塔镍-铜-铂族元素矿床地质特征及矿床成因

位于芬兰北部中拉普兰绿岩带的克维特斯塔(Kevitsa)镍-铜-铂族元素矿床是世界上主要的岩浆镍-铜硫化物矿床之一。该矿床储量大,含丰富的镍-铜硫化物和铂族元素。对矿床产出环境、地质特征、矿床成因等进行了总结,结果表明:矿体主要赋存于克维特斯塔基性—超基性层状侵入体的超基性单元中。主要矿石类型为普通型和镍-铂族元素型2种,其中镍-铂族元素型矿石内橄榄石具极高的Ni含量。主要矿石矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、针硫镍矿、红砷镍矿、砷镍矿、辉砷镍矿等,绝大部分铂族矿物包含在硅酸盐中和附着在硫化物颗粒边界。Re-Os、Sm-Nd、Sr及S同位素特征显示成矿岩浆为幔源,但受到地壳物质的混染作用。Pb同位素年代学结果表明克维特斯塔侵入体形成于古元古代。     

小岩浆大流体成大矿与透岩浆流体成矿作用——以东秦岭-大别山成矿带钼矿床为例

岩浆活动与内生金属成矿作用关系密切,备受国内外矿床学家的关注。表现为它们在时空上具有广泛的一致性,成矿与岩浆岩有关,成矿物质由同源岩浆分异演化而来。这便是著名的岩浆热液成矿理论,也称岩浆期后热液成矿理论,该理论把内生金属成矿系统看作是一个理想系统。东秦岭-大别山地区的钼矿-花岗岩关系研究表明,钼成矿与小岩体(小岩浆)关系密切,而大岩体/基与钼矿没有成生联系;地质事实表明,大型-超大型矿床往往广泛发育了大规模的热液(流体)蚀变(大流体),具有大的流体/岩浆比,其矿化蚀变范围是小岩体的几十甚至几百倍,表明成矿过程中必有外来流体的广泛参与。由于小岩体往往没有经过强烈的分异结晶作用,质量平衡计算表明,小岩浆体不可能产生足够数量的含矿流体和成矿物质;因此,成岩与成矿有本质的区别,成矿系统应是一个非线性的复杂性动力学系统。研究表明,东秦岭-大别山小斑岩体来源较深(下地壳),成矿流体来源于地幔,二者呈双层结构;岩浆实际上是沟通深部和浅部的通道,这种非岩浆分异的外来成矿流体我们称之为透岩浆流体。小岩体不是成矿的必备的条件,只有出现大流体时才能成大矿。东秦岭-大别山地区有200多个小岩体,但大型、超大型钼矿矿床仅有10余个,只有小岩浆(小岩体)大流体(强蚀变)成大矿,其余众多小岩体由于没有流体(蚀变)或流体少(弱蚀变)而不成矿或成小矿。由此可见,岩浆成矿系统实际上是一种流体(挥发分)过饱和系统或熔体-流体流及流体对熔体的强相互作用。当岩浆系统被加入大量源自地幔的高温高压含矿流体之后,系统将具有极大的活动能力,从而深部含矿流体沿裂隙快速上升到地壳浅部卸载成矿。为解释上述成矿特征,作者引入并厘定了透岩浆流体的概念。透岩浆流体被重新定义为透过岩浆活动并导致岩浆系统行为发生非线性变化的外来流体。据此,输入了含矿流体的岩浆可成矿,未输入含矿流体的岩浆不成矿。这种认识可以解释东秦岭-大别山地区大多数小岩体不成矿或只形成小矿的现象。     

Geochemical Characteristics and Metallogenesis of the Qingkuangshan Ni‐Cu‐PGE Mineralized Mafic‐Ultramafic Intrusion in Huili County,Sichuan Province,SW China

The Qingkuangshan Ni-Cu-PGE deposit, located in the Xiaoguanhe region of Huili County, Sichuan Province, is one of several Ni-Cu-PGE deposits in the Emeishan Large Igneous Province (ELIP). The ore-bearing intrusion is a mafic-ultramafic body. This paper reports major elements, trace elements and platinum-group elements in different types of rocks and sulfide-mineralized samples in the intrusion. These data are used to evaluate the source mantle characteristics, the degree of mantle partial melting, the composition of parental magma and the ore-forming processes. The results show that Qingkuangshan intrusion is part of the ELIP. The rocks have trace element ratios similar to the coeval Emeishan basalts. The primitive mantle-normalized patterns of Ni-Cu-PGE have positive slopes, and the ratios of Pd/Ir are lower than 22. The PGE compositions of sulfide ores and associated rocks are characterized by Ru depletion. The PGE contents in bulk sulfides are slightly depleted relative to Ni and Cu, which is similar to the Yangliuping Ni-Cu-PGE deposit. The composition of the parental magma for the intrusion is estimated to contain about 14.65 wt% MgO, 48.66 wt% SiO2 and 15.48 wt% FeOt, and the degree of mantle partial melting is estimated to be about 20%. In comparison with other typical Ni-Cu-PGE deposits in the ELIP, the Qingkuangshan Ni-Cu-PGE deposit has lower PGE contents than the Jinbaoshan PGE deposit, but has higher PGE contents than the Limahe and Baimazhai Ni-Cu deposit, and has similar PGE contents to the Yangliuping Ni-Cu-PGE deposit. The moderate PGE depletions in the bulk sulfide of the Qingkuanghan deposit suggest that the parental magma of the host intrusion may have undergone minor sulfide segregation at depth. The mixing calculations suggests that an average of 10% crustal contamination in the magma, which may have been the main cause of sulfide saturation in the magma. We propose that sulfide segregation from a moderately PGE depleted magma took place prior to magma emplacement at Qingkuangshan, that small amounts of immiscible sulfide droplets and olivine and chromite crystals were suspended in the ascending magma, and that the suspended materials settled down when the magma passed trough the Qingkuangshan conduit. The Qingkuangshan sulfide-bearing intrusion is interpreted to a feeder of Emeishan flood basalts in the region.     

Comparisons among the Oortsog,Dulaan, and Nomgon mafic-ultramafic intrusions in central Mongolia and Ni-Cu deposits in NW China: implications for economic Ni-Cu-PGE ore exploration in central Mongolia

Although there are many mafic-ultramafic intrusions in the western and central regions of Mongolia, Central Asian Orogenic Belt (CAOB), no economic-grade Ni-Cu deposits have yet been discovered. To understand the economic Ni-Cu deposit potential of the intrusions in central Mongolia, the parental magma affinity and sulfide saturation of the Oortsog, Dulaan, and Nomgon Ni-Cu mineralized mafic-ultramafic intrusions are studied. These three intrusions are predominantly gabbroic in composition, while the Oortsog and Dulaan intrusions also contain small proportions of peridotites. The parental magmas of the Oortsog and Dulaan intrusions are tholeiitic, as indicated by their Cr-spinel and clinopyroxene compositions, whereas the parental magma of the Nomgon intrusions is likely calc-alkaline. The compositions of Cr-spinel and clinopyroxene, combined with the presence of significant Nb-Ta depletions, indicate that these rocks were most likely derived from modified mantle sources. Both the Oortsog and Nomgon intrusions form two clusters in terms of their olivine composition, suggesting that multiple magma surges were involved during their emplacement. The relatively low Fo values and Ni contents in olivine from the three intrusions compared to those from Ni-Cu deposits in NW China, as well as those in the Voisey’s Bay deposit in Canada, indicate that the three intrusions were crystallized from relatively evolved magmas. The Cu/Zr ratios of rocks of the Oortsog, Dulaan, and Nomgon intrusions are higher than 1, suggesting that these rocks contain cumulus sulfide. This, coupled with the presence of rounded sulfide inclusions in olivine of the Oortsog and Dulaan intrusions, suggests that sulfide saturation occurred before or during olivine crystallization. The distribution patterns of platinum group elements (PGEs) of the Dulaan and Oortsog intrusions record slight Rh, Pt, and Pd (PPGE) enrichment relative to Os, Ir, and Rh (IPGE). Furthermore, the Ni/Cu ratios of sulfide-bearing rocks from the Oortsog intrusion vary from 1.8 to 3.8, which are consistent with those of the Ni-Cu sulfide deposits in NW China. In contrast, the Ni/Cu ratios of sulfide-bearing rocks from the Nomgon intrusion are extremely low (0.03 to 0.07). This, together with the significant enrichment in PPGE relative to IPGE, suggests that these sulfides of the Nomgon intrusion were segregated from a magma that was extremely enriched in Cu and PPGE but depleted in Ni and IPGE. The characteristics of the chalcophile elements in these intrusions are attributed to the fact that the derivation of the Nomgon magma was significantly different from that of the Dulaan and Oortsog parental magmas. Overall, although the parental magmas of the intrusions in central Mongolia are more evolved than those in NW China, they are comparable in terms of the sizes of their intrusions, constituent minerals, and mineral chemistry. These similarities suggest that the intrusions in central Mongolia have economic Ni-Cu sulfide potential. Furthermore, intrusions similar to the Nomgon intrusion may feature PGE mineralization potential.     

中国岩浆硫化物矿床新分类与小岩体成矿作用

中国镍(铜、钴)、铂族等许多重要金属矿产都产出于岩浆硫化物矿床,该类矿床是矿床地质研究的热点之一。笔者综合构造背景、侵入方式、岩体规模、矿床模式、主成矿元素等因素,对中国岩浆硫化物矿床提出了新的分类:①古大陆内的小侵入体矿床;②与大陆溢流玄武岩有关的侵入体矿床;③造山带内小侵入体矿床;④蛇绿岩型矿床。认为小侵入体(小岩体)岩浆矿床是中国主要的矿床类型,并在此基础上,从小岩体矿床的相关概念、3种地质背景、3种火山岩_岩体_矿床组合形式以及成矿的主要因素等方面详细阐述了小岩体成矿作用。结合国内外勘查实践指出,小岩体岩浆矿床仍具有很大的找矿潜力,是中国应继续重点研究的主要矿床类型。最后,还讨论了小岩体矿床不仅在基性_超基性岩体中广泛发育,而且在中酸性岩体中也具有重要的经济价值和研究意义。