东昆仑夏日哈木超大型岩浆镍钴硫化物矿床成矿特征

超大型岩浆镍钴硫化物矿床的形成多与大陆裂谷或地幔柱活动密切相关,是何种机制促使深部幔源金属元素超常富集于东昆仑造山带而形成超大型岩浆镍钴硫化物矿床呢?文章通过剖析夏日哈木岩体及矿体基本特征,发现赋矿岩体整体呈东宽西窄的楔状体,以富集轻稀土元素、贫重稀土元素以及Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素的亏损为特征,镍钴矿体主要富集于辉石岩和橄榄岩中,西段矿石富,东段矿石贫,矿石品位与橄榄石含量呈正相关关系.精细矿物学研究发现,寄主矿物"巨型"斜方辉石所包裹的橄榄石Fo值及Ni含量从核部到边部均增高,揭示含矿岩相侵入过程中可能存在至少2次岩浆活动.由橄榄石和铬尖晶石成分分析,推测夏日哈木母岩浆为低Ti、高Mg的拉斑玄武质岩浆,可能起源于软流圈地幔.结合区域构造演化和岩体形成时代,认为东昆仑夏日哈木镁铁-超镁铁质岩体形成于伸展环境,深部部分熔融形成的岩浆多次脉冲上涌叠加,地壳混染对硫化物达到饱和具有关键作用,于柴达木盆地南缘东昆仑造山带中构造薄弱部位成岩成矿,可能是伴随古特提斯洋演化开始大陆裂解岩浆镍钴成矿响应的表现.该认识对丰富造山带中的岩浆镍钴硫化物矿床成矿理论研究、拓宽岩浆镍钴矿床找矿空间与潜力、支撑并指导区域找矿新突破,具有重要作用.     

东昆仑夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿作用的磁参数Q值试研究

基于铜镍硫化物矿床"小岩体成大矿"理论与岩石磁学原理,选择了与冷却速度关系密切的磁参数Q值来研究夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿作用的热力学过程. 该矿区90个钻孔3 682件样品的Q值数据统计表明,侵入岩体与变质岩的Q值差异不大,接触带没有形成明显的高Q值环带,说明其热烘烤不严重,推测岩浆侵入时岩浆温度与变质岩围岩温度差异不大,均处于地下深处. 从Q值的空间分布上看,以高Q值异常带所代表的构造薄弱带有二处,其一位于岩体的下部接触带,其二位于岩体内部—上部接触带,并根据Q值的大小推断流体先从下部接触带贯入,然后再涌入岩体内部—上部接触带. 贯入构造薄弱带的流体所起的作用可能有两种,一是溶解了构造薄弱带上硫化物矿物,起破矿作用,或是在构造薄弱带附近进行渗透,成矿元素迁移,起成矿作用. 然而,磁参数Q值在研究岩浆作用的热力学过程实际案例还不多,笔者仅是尝试性的探讨.     

造山带环境钴岩浆成矿作用——以夏日哈木镍钴硫化物矿床为例

东昆仑造山带新发现的夏日哈木和石头坑德等岩浆镍钴硫化物矿床伴生有钴资源,它们与区域上火山-热液型、喷流沉积型等钴独立矿床共同指向早古生代镁铁质岩浆活动相关的钴成矿作用,表明镁铁质岩浆是区域钴富集成矿的重要载体,并预示东昆仑造山带的钴成矿潜力巨大。夏日哈木超大型镍钴硫化物矿床为造山带环境镍钴岩浆成矿作用的产物,本文在现有岩石地球化学数据甄别的基础上,分析了不同岩相和矿物Co、Ni和Cu等成矿元素的含量变化特征,探讨了镁铁质岩浆钴富集机制和控制因素。镁铁—超镁铁质岩具有较高的钴含量,随空间位置(期次)、岩石与矿物类型钴含量变化较大。在Mg O含量最高的橄榄岩、辉石岩相中钴富集,在硫化物矿物中钴含量较高。钴含量与全岩Mg O、硫、镍和铜含量正相关,这些规律表明夏日哈木镁铁质岩浆富集钴金属,不同期次岩浆中钴的富集程度不同,硫化物熔体是钴富集的主要途径之一,岩浆演化过程中钴在矿物中的富集机制需要原子层面钴赋存状态的系统认识。     

夏日哈木岩浆硫化物矿床中钴和镍关键金属的赋存状态及分布规律

东昆仑夏日哈木超大型岩浆镍钴硫化物矿床的工业价值,不仅取决于矿石中Co、Ni的含量,还取决于钴和镍关键金属的赋存状态和分布规律。笔者利用全自动矿物分析系统钻孔样品分析,确定Co和Ni在样品中有2种赋存状态：独立钴、镍矿物和含Co、Ni矿物。对钴、镍金属矿物进行原位主、微量元素分析发现,Co在钴、镍金属矿物中含量由高到低为：辉砷钴矿＞砷镍矿、方硫铁镍矿、镍黄铁矿＞红砷镍矿、磁铁矿＞磁黄铁矿、黄铜矿;Ni在钴、镍金属矿物中含量由高到低为：砷镍矿、红砷镍矿＞硫铋镍矿、方硫铁镍矿、镍黄铁矿＞辉砷钴矿＞磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿。选择钻孔中体积分数占比最高的磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿,进行原位核–边微量元素及面扫描分析发现,Co、Ni在镍黄铁矿和黄铜矿单颗粒尺度上是均一分布的,两种矿物的Co/Ni值变化不大,表明矿物没有受到热液作用影响。然而,Ni在磁黄铁矿中分布不均一,并且矿物的Co/Ni值变化较大,表明磁黄铁矿对热液作用更为敏感。矿物原位主、微量元素分析结果显示,镍黄铁矿中的Co、Ni含量与镍、钴独立矿物接近,远超岩体中其他含钴、镍金属硫化物。因此,含Ni黄铁矿的矿石应作为选冶重点关注对象。     

夏日哈木镍钴硫化物矿床镍钴赋存状态及其地质意义

东昆仑造山带夏日哈木超大型镍钴硫化物矿床伴生钴资源, 对其钴富集机制的认识离不开矿物中钴含量及其赋存状态方面的制约。本文采用场发射-扫描电子显微镜-能谱分析和电子探针对夏日哈木Ⅰ号镁铁-超镁铁质岩体中不同类型的矿物进行了成矿元素含量测定及表征, 在矿物层面探讨了钴含量变化和赋存状态。确认钴镍的赋存状态(含量)与矿物类型、岩浆结晶阶段(演化时间)有关: 硫(砷)化物的钴含量高于硅酸盐造岩矿物, 辉砷钴矿等砷化物钴独立矿物具有最高的钴含量。镁铁质岩浆硫不饱和时, 早期结晶橄榄石中镍含量较高, 中期结晶辉石岩的辉石晶体结构中的钴发生晶体化学分散; 岩浆硫饱和-硫化物熔离过程中钴和镍优先进入硫化物熔体而富集, 单硫化物固溶体(MSS)早期结晶的磁黄铁矿中钴含量大于镍含量, 钴与镍含量正相关; MSS中期结晶的镍黄铁矿优先富集钴, 钴与镍含量负相关, 钴可能与镍类质同象替换进入镍黄铁矿而优先富集; MSS早期钴与砷形成辉砷钴矿等钴独立矿物, 钴富集程度高、但总量有限。最后, 本文认为硫化物熔离是夏日哈木矿床钴富集的主要机制。

     

橄榄石成分对东昆仑夏日哈木超大型镍钴矿床岩浆过程的约束

橄榄石是与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍硫化物矿床中最主要的造岩矿物之一,其成分记录了丰富的镍成矿信息,并可反映母岩浆成分组成、结晶分异过程及后期物质交换等。东昆仑夏日哈木镍钴矿床是全球铜镍硫化物矿床勘查20余年来最为重要的找矿发现之一,将逐步成为中国重要的镍钴资源基地。本文在大量镜下岩相学观察的基础上,对夏日哈木矿床橄榄石进行系统电子探针分析。分析数据表明,夏日哈木橄榄石Fo值为83.01~90.12;Ni含量为676×10-6 ~2845×10-6,Mn、Ca含量均较低,最大值分别为2457×10-6和650×10-6。“巨型”斜方辉石包裹的橄榄石成分自核心到边部Fo值和NiO含量均增高,表明含矿岩相形成时存在新鲜岩浆的补充,至少存在2次岩浆活动。橄榄石最高Fo值为90.12,反映夏日哈木镍钴矿床的母岩浆是Mg#值为0.73的高镁玄武质岩浆。硫饱和始于深部岩浆房母岩浆中少量橄榄石的结晶分异,早期熔离量较小,估算的橄榄石与硫化物熔体质量比大致为20：1。本次研究利用橄榄石成分约束了夏日哈木矿床岩浆的多期次活动,限定了母岩浆的成分性质与硫化物的熔离时机,可为矿床成因研究提供借鉴。     

东昆仑成矿带岩浆铜镍硫化物矿床成矿地质条件与成矿规律

东昆仑成矿带是我国重要的Au-Cu-Co-Ni-Fe-Pb-Zn及其他多金属成矿带,2011年夏日哈木超大型镍矿床的发现使东昆仑一跃成为我国重要的铜镍资源基地。经过多年的勘查,东昆仑成矿带Cu-Ni找矿取得了较大突破,陆续发现了一批具有较大找矿潜力的岩体,如石头坑德、阿克楚克塞、浪木日和尕牙河等岩体。笔者依据近些年研究的成果对东昆仑成矿带岩浆铜镍矿床的成矿规律和成矿特征作初步总结,并指出下一步找矿方向。形成的主要认识如下：东昆仑造山带至少发生了4期强度不等的Cu-Ni-Co-(PGE)成矿事件,分别为寒武纪—奥陶纪(535～445 Ma)、志留纪—泥盆纪(440～394 Ma)、二叠纪—早三叠世(271～239 Ma)与晚三叠世(233～208 Ma),其中志留纪—泥盆纪的岩体数量最多、矿化率最高,产出的矿床数量多、规模也最大,而其他期次岩体的数量少、规模小与矿化弱;与其他成矿期的岩体零星分布于整个东昆仑成矿带不同,志留纪—泥盆纪岩体严格产在昆中断裂以北,又以昆中带数量最多,丛聚性明显;成矿具有显著的专属性,成矿岩体均以杂岩体产出,岩相发育齐全,富含贵橄榄石和斜方辉石的超镁铁质岩是最重...     

吉林省铜镍硫化物矿床地质特征

吉林省是中国重要的镍成矿区,笔者基于以往的科研资料,结合目前地质勘查成果,全面总结了吉林省铜镍硫化物矿床地质特征,并指出尽管全省铜镍硫化物矿床处于不同的地质构造单元,但它们具有相同的物质来源和相似的成岩成矿作用过程。     

东昆仑夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩形成年龄与找矿潜力

东昆仑夏日哈木铜镍矿床以赋存110万吨Ni金属成为全球近二十年来最重要的发现。在中国,也是仅次于金川岩浆铜镍矿床的第二大矿床。矿区发育5个镁铁-超镁铁质岩体,目前仅Ⅰ号镁铁-超镁铁岩体内发现了具有经济价值的超大矿体,110万吨Ni金属均赋存在Ⅰ号岩体内。其他4个岩体中仅Ⅱ号岩体发现了矿化,是多种构造体制叠加岩浆活动的结果。调查发现Ⅱ号岩体中主要岩性是辉长岩,通过LA ICP-MS锆石U-Pb测试,获得夏日哈木矿区Ⅱ号岩体辉长岩的成岩年龄为385.2 Ma,比Ⅰ号岩体成岩成矿时代稍年轻,属于早泥盆世岩浆活动的产物。岩浆铜镍矿体多赋存在辉石岩与橄榄岩中,辉长岩内一般无经济价值的矿体存在。在夏日哈木矿区,辉长岩基本就是含矿辉石岩及橄榄岩的围岩,辉长岩中所见的铜镍矿化也是后期岩浆活动贯入的结果。结合区域年代学综合分析认为,夏日哈木超大型岩浆铜镍硫化物矿床的形成,与柴达木盆地边缘东昆仑造山带夏日哈木地区的早泥盆世早期岩浆活动有关。目前所发现的Ⅱ号岩体以辉长岩为主,不具备形成镍矿的良好条件,较难发现有经济价值的铜镍矿体。     

新疆葫芦铜镍硫化物矿床的地质特征与成矿时代

哈密葫芦铜镍矿是东天山地区典型的与基性-超基性岩有关的岩浆成因块状硫化物矿床.对其中含铜镍硫化物的基性-超基性岩用Re-Os等时线法定年,获得(283±13)Ma的等时线年龄.这表明,葫芦与东天山其他铜镍矿床乃至喀拉通克和箐布拉克铜镍硫化物矿床一样,主要形成于海西期,同位素年代学界定的成岩成矿时间大致在320~280 Ma,表明海西晚期在新疆北部为一个与基性-超基性岩有关的铜镍矿床成矿高峰期.     

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.     

云南二叠纪白马寨铜镍硫化物矿床的成因:地壳混染与矿化的关系

云南金平白马寨-营盘街-带的奥陶纪变砂岩和板岩中出露大量小型约260Ma的镁铁-超镁铁质岩体,其中白马寨地区三个岩体具明显铜-镍硫化物矿化：三号岩体有一个中型铜镍硫化物矿床,一号和二号岩体可见微弱矿化。一号岩体的Ni／Cu值为0．7～2．2,二号岩体的Ni／Cu值为1．4～4．0,与三号岩体的比值（Ni／Cu=-0．5～6．7）相近,说明他们的母岩浆成分接近,为富Mg的镁铁质或苦橄质岩浆。三个岩体遭受不同程度的地壳混染,表现为强烈的Nb（Ta）异常,很低的Nb／La值（O．5～O．7）和很负的￡。。（f）值（一5．1～一9．O）。根据全岩的Th／Yb和Nb／Th值估算,一号岩体的地壳混染程度为5％～20％,二号岩体的地壳混染程度为5％～10％,而三号岩体的地壳混染程度高达35％。三个岩体的地壳混染程度与岩体中硫化物的含量呈正相关关系,表明地壳混染是导致白马寨岩体硫化物饱和的主要因素。     

甘肃北山黑山岩浆铜镍硫化物矿床橄榄石特征及成因意义

黑山铜镍硫化物矿床是近年在甘肃北山发现的大型岩浆铜镍硫化物矿床,含矿岩体主要由含矿橄榄岩相和南部边缘的角闪辉长岩相构成。研究发现含矿岩体中的橄榄石属贵橄榄石(Fo值为81.54~86.87),其w(Ni)介于(801.53~2 703.19)×10-6;利用橄榄辉长岩中最高Fo值和主量元素反演,表明原始岩浆属高镁玄武质岩浆,w(MgO)=11.65%,w(FeO)=10.12%;橄榄石分离结晶模拟计算结果表明,橄榄石结晶过程中伴随有0.12%~0.17%硫化物熔离,深部岩浆房中橄榄石分离结晶程度小于3%,橄榄石与硫化物最小质量比约14∶1;隙间硅酸盐熔浆和硫化物熔浆作用明显,是造成早期结晶橄榄石成分变化的重要原因。     

中国北方造山带岩浆铜镍硫化物矿床及其地球动力学背景——以吉林红旗岭矿床为例

中国北方兴蒙造山带东段吉林省中南部产有一系列铜镍硫化物矿床,红旗岭矿床代表的是早三叠纪同造山期与超镁铁质-镁铁质岩浆作用相关的矿床类型.含矿母岩主要是由辉长岩-二辉岩-橄榄辉石岩-辉石橄榄岩等构成的杂岩体和顽火辉石岩超基性岩脉,构成星点状—稀疏浸染状、稠密浸染状、斑杂状、致密块状四种矿石类型.硅酸盐岩石的矿物组合为橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+角闪石+斜长石,为钙碱性系列岩石组合类型.岩石化学显示其微量元素富集轻稀土元素和大离子亲石元素Rb、Ba,亏损高场强元素Ti、Nb,相似于俯冲带拉斑玄武岩,可能为幔源岩浆混染地壳物质的结果.同位素年代学证实岩体就位时间约为250Ma左右的早三叠纪,与区域变质和中国北方大面积的同造山花岗岩年龄相似.暗示了含矿岩体的形成和华北板块与西伯利亚板块碰撞造山作用有关,是造山挤压过渡期伸展体制下岩浆作用的产物.     

东昆仑夏日哈木镍矿床地质特征与成因

夏日哈木超大型镍矿床位于东昆仑造山带昆中岛弧带内。Ⅰ号含矿岩体主要由橄榄岩相、辉石岩相、辉长苏长岩相等多种岩石类型组成。其中,含矿岩石主要为橄榄岩相、辉石岩相和苏长岩相。矿石构造以准块状_块状、海绵陨铁状和浸染状为主,斑杂状次之,细脉状较少。岩石和矿石的铂族元素(PGE)丰度较低,岩石平均6.45×10-9,矿石平均456.91×10-9。岩石和矿石具有相似的PGE配分模式。矿石样品具有高的Ir丰度(0.284×10-9~1.198×10-9),低的Pd/Ir比值(9.12~22.34,平均值16.41),显示了岩浆型成矿作用特点。铂族元素(PGE)地球化学特征及岩石Ni/Cu_Pd/Ir关系表明,原生岩浆为高镁玄武质岩浆。母岩浆明显亏损PGE,而硫化物的深部熔离可能是导致母岩浆PGE亏损的主要原因。硫同位素特征显示有明显地壳硫的加入。根据铂族元素特征及矿相学、硫同位素特征分析,成矿母岩浆在深部岩浆房分异,为含少量硫化物的岩浆、含较多硫化物的岩浆和矿浆,分阶段脉动式上侵,在上侵过程中和进入终端岩浆房后硫化物继续熔离,是形成夏日哈木镍矿床的主导机制。     

中国铜镍硫化物矿床类型及控矿条件

中国铜镍硫化物矿床控制的关键因素是岩浆岩岩石组合和构造环境,并以此作为划分矿床类型的依据。划分为过渡带内、地槽区内和与火山活动有关的侵入体类矿床三大类和１６种岩石组合类型。并从大地构造环境、深（大）断裂、成岩时代、复式岩体、岩石组合、岩体规模产状、岩石化学、稀土元素、岩体分异程度、造岩矿物和岩石蚀变等１０个方面,论述对铜镍硫化物矿床的控制作用。     

略阳煎茶岭铜镍硫化物矿床Re—Os同位素年龄及其地质意义

采用矿石Re-Os同位素方法对陕西省煎茶岭硫化镍矿床矿石进行了成矿年代学研究,获得了878士27 Ma(1σ)的等时线年龄,首次厘定了该矿床成矿时代为新元古代,成岩成矿基本同时.通过对878 Ma硫化镍矿石初始Re-Os同位素体系的γOs计算和Re/Os值分析表明,其yOs和Re/Os值变化范围大,深部条带状矿石的Re/Os值仅为0.05,yOs为-6.70;块状矿石的Re/Os值范围为4.24～24.43,γOs为-15.37～+280.65,说明成矿过程中有壳源物质的混染;两件样品的γOs为负值(-15.37,-6.70),可能指示其超镁铁质岩浆来源于Re亏损地幔.煎茶岭超基性岩体年龄及其镍矿石的Re-Os等时线年龄与扬子克拉通北缘火山岩浆活动时间相对应,它们是扬子克拉通西北缘晋宁期构造岩浆成矿作用的产物.     

金川铜镍硫化物矿床岩浆通道型矿体地质地球化学特征

金川铜镍硫化物矿床6行富铜（铂族）矿体曾因Cu、Pt、Pd等含量明显高于相邻其它矿体而被认为是岩浆期后热液叠加作用的产物,研究发现,空间上该矿体受断层构造控制,在矿石组构、矿物组成和硫同位素组成方面与相邻岩浆融离型1号矿体一致,显示了该矿体岩浆成矿作用的特征。在元素地球化学方面,6行富铜（铂族）矿体的Cu、Ni、Pt、Pd含量及Cu/Ni比值明显高于1号主矿体,而Os、Ir、Rh、Ru却明显低于后者,同时,前者相对富含LREE,轻、重稀土分异程度高于后者。根据硫化物结晶分异过程中金属元素分配规律及稀土元素特征,阐明了6行富铜（铂族）矿体为岩浆通道型矿体,是岩浆硫化物晚期结晶的产物。矿区中西部存在的Cu、Ni、Pt、Pd、Au等含量高,而Os、Ir、Rh、Ru含量低的部位,是寻找岩浆通道型矿体的有利部位。     

铜镍岩浆硫化物矿床成矿作用研究综述

20世纪80年代末以来国内外对铜镍岩浆硫化物矿床研究日益深入,取得了不少突破.从成矿作用机制方面总结与分析铜镍岩浆硫化物矿床的研究现状与最新进展,并对目前研究中存在的问题和未来的发展进行了讨论和展望.     

新疆东天山天宇铜镍硫化物矿床主要造岩矿物特征研究

本文对东天山天宇铜镍硫化物矿床主要的造岩矿物进行了光学显微观察、电子探针分析计算,得到矿区岩石主要结晶温度为1400~900℃,岩体形成压力约为1.745×108 Pa,氧逸度约为10-1.5×105~10-2×105 Pa。