金川超大型铜镍硫化物矿床的铂族元素地球化学特征

对金川超大型铜镍岩浆硫化物矿床岩石、矿石的铂族元素地球化学特征研究表明 ,金川岩体的平均Cu/Pd值远大于原生地幔岩浆的Cu/Pd值 ,说明其岩石为因硫化物析离而失去Pd的岩浆所结晶 ;且岩石的PGE具有部分熔融趋势 ,与地幔橄榄岩接近 ,这些均指示存在岩浆熔离作用。该矿床岩石、矿石的PGE球粒陨石标准化分布模式比较对应 ,均可分为两种类型 ,反映了岩浆多次侵入、熔离分异同时成岩成矿的特征。另外 ,PGE S关系分析表明其成岩成矿过程中有少量地壳物质混染。PGE地球化学特征参数还指示了其高镁拉斑玄武质母岩浆的性质。     

金川铜镍硫化物矿床中富铜矿石铂族元素特征及矿床成因

金川铜镍硫化物矿床是世界单个矿体最大的镍矿床,镍资源储量居世界第三.矿床以海绵陨铁状矿石为主,富Cu矿石在矿床中呈"鸡窝状"产出.基于富Cu矿石的空间分布、矿石结构、硫化物组合、铂族元素地球化学的研究,提出了富Cu矿石的成因:硫化物发生单硫化物固溶体结晶,在重力分异或构造扰动下,富Cu、Pt、Pd的残余硫化物在局部聚集成矿.根据大量铂族数据的统计与模拟计算,获得了金川矿床母岩浆的PGE组成:Os=0.355×10-9,Ir=0.265×10-9,Ru=0.277×10-9,Rh=0.144×10-9,Pt=4.91×10-9,Pd=2.32×10-9,Ni=338×10-6,Cu=174×10-6.通过R因子与硫化物分异结晶过程模拟,金川铜镍硫化物矿床的R因子为300～1000,平均为567,R因子值在1号与24号矿体中明显大于2号矿体.     

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。     

金川铜镍硫化物矿床成矿物质深部预富集过程探讨

金川矿床为世界第三大在采铜镍硫化物矿床,该矿床赋矿岩体出露面积仅为1.34km2,主要由超镁铁质岩石组成,岩体矿化率高达47%.不同岩相和矿石类型之间呈明显的突变接触关系.这些典型特征暗示成矿物质在侵入现存空间之前发生了明显的预富集.成矿物质的深部预富集过程主要探讨深部岩浆房内硫化物的熔离机制、硫化物熔离的相对时限及熔离量的大小、硫化物熔离后的迁移聚集及分离结晶过程.金川岩体不同岩石类型中橄榄石Fo变化范围小(Fo=80.11～85.68),暗示深部岩浆房是开放的岩浆系统,存在多期次后续新鲜岩浆的贯入.依据橄榄石-液相平衡原理,计算得到金川岩体母岩浆MgO含量为10.8%～12.6%,为高Mg拉斑玄武质岩浆,表明岩浆源区发生了较高程度的部分熔融,其为硫化物的大量熔离提供了丰富的成矿元素.金川岩体Sr-Nd-Os同位素和微量元素地球化学特征表明,金川岩体原生岩浆遭受明显的地壳物质混染,混染程度约为5%～10%,Th-Ta、Th-Nb和(Th/Ta)PM-(La/Nb)PM图解表明,部分混染物为下地壳组分,下地壳物质的混染可能是导致深部岩浆房内硫化物熔离的主要机制.金川矿床赋矿岩石类型主要为二辉橄榄岩和纯橄岩,为金川岩体中基性程度最高的岩石类型,同时"Melts"模拟计算也表明,硫化物的熔离发生在岩浆演化的早期阶段,并随着后续新鲜岩浆的持续贯入熔离出的硫化物含量不断增加.熔离后的硫化物在重力作用下下沉至岩浆房底部或中下部,形成矿浆和富矿岩浆.金川矿床中块状矿石相对富集IPGE,富Cu矿体中则相对富集Cu和PPGE.这种成矿元素的分异现象表明,随着温度的降低,硫化物在深部岩浆房内发生了明显的分离结晶作用.同时研究表明,硫化物分离结晶程度与硫化物之间的连通性呈正相关关系.     

金川岩浆铜镍硫化物矿床中的镍钴分布规律及其控制因素

幔源岩浆形成与演化过程中镍(Ni)、钴(Co)具有相似的地球化学行为。金川岩浆铜镍硫化物矿床以Ni、铜(Cu)为主要矿种, Co为伴生, Ni、Co在金川矿床中的空间分布规律同步变化, 然而其Ni/Co比值(36.7)远高于地幔值(18.2)。这表明在金川矿床形成过程中Ni-Co发生了共生分离, 但Ni-Co分布特征尚不清楚、其控制因素尚不明确。本文对该矿床中主要矿石矿物的Ni、Co含量及分布进行了系统总结, 并与脉石矿物进行对比。结果表明矿石矿物镍黄铁矿是最重要的含Ni、Co矿物相, 其Ni、Co含量均远高于磁黄铁矿、黄铜矿及脉石矿物。对于脉石矿物, Ni在橄榄石、磁铁矿、铬铁矿内的含量依次降低, 在斜方辉石与单斜辉石中含量最低。Co则在铬铁矿、橄榄石内含量依次降低, 在斜方辉石、单斜辉石、磁铁矿中含量最低。在硫化物熔离过程中, Ni在硫化物熔体内相容性更强, 更加倾向于进入硫化物熔体, 使Ni显著富集于硫化物熔体内, 而Co则相对富集于硅酸盐熔体内, 由此导致Ni-Co解耦。硫化物冷却结晶过程中, Ni、Co倾向于进入最早结晶的单硫化物固溶体(MSS), 并在随后分解作用中集中进入镍黄铁矿内, 使镍黄铁矿成为金川矿床中最重要的含Ni-Co矿物相, 并使Ni、Co在金川矿床中具有相似的空间分布规律。在硅酸盐熔体结晶分异过程中, Ni在橄榄石中的相容性最强, Co在铬铁矿中相容性最强, 因此Ni倾向于进入橄榄石, 而Co倾向于进入铬铁矿, 由此导致Ni-Co发生解耦。硫化物熔离、橄榄石堆晶均会造成残余熔体Ni亏损程度高于Co, 且Ni在斜方辉石与单斜辉石中相容性高于Co将导致残余熔体随冷却结晶Ni/Co比值逐渐降低, 因此在粒间硅酸盐矿物结晶过程中Ni、Co倾向于共生。脉石矿物亚固相下与硫化物熔体反应对于Ni-Co共生分离的影响则与结晶作用完全相反。镍黄铁矿和磁黄铁矿出溶于硫化物矿浆结晶早期形成的MSS, 在不同岩/矿石类型内Ni、Co含量同步变化, 表明镍黄铁矿和磁黄铁矿成分可以用来指示岩浆铜镍硫化物矿床成矿过程中硫化物熔体成分的演变。

     

金川铜镍硫化物矿床1号矿体矿石成因研究

金川Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床赋存于超镁铁岩体中,是世界第三大镍矿床。金川岩体中部(1#矿体)Ni金属储量约占整个金川矿床的56.8%,岩石呈同心带状分布,矿体横剖面形态为舌状,中间为网状矿石,周围是浸染状矿石,其网状结构矿石丰度远远高于其他矿石类型。1#矿体不同类型矿石亲Cu元素100%硫化物计算后,原始地幔标准化配分模式指示矿石的IPGE具有、高低2个系列的数值特征,Pt变化很大,大部分样品Pt/(Pt+Pd)值在(0.3～0.7)范围之外。钻孔样品Ni、Cu品位的变化指示富Cu矿石富集于网状矿体中、下部,网状矿石的Ni、Cu品位呈明显的负相关关系,Ni/Cu值在深部变化较大。研究认为,1#矿体遭受热液蚀变作用影响明显,矿石IPGE的变化和小尺度的Ni/Cu值循环变化由MSS分离结晶作用所致,矿体中、下部富集富Cu矿石和深部Ni/Cu值变化较大由MSS分离结晶作用和热液蚀变作用综合所致。     

金川铜镍硫化物矿床Ⅰ、Ⅱ矿区矿体地质对比研究

文章从宏观和微观两个方面对金川铜镍硫化物矿床Ⅰ、Ⅱ矿区矿体地质进行了对比,认为两矿区在矿体地质特征方面存在明显差异,反映出含矿岩体有可能为来自同源,但不是同一通道的产物,从而对探讨整个金川矿田含矿超基性岩体的形成与空间展布规律及未来找矿工作具有重要指导意义。     

金川铜镍硫化物矿床铂族元素的赋存状态及分布规律

金川铜硫化物矿床铂族元素球粒陨石标准化型式属于Ｐｔ－Ｐｄ配分类型,Ｐｔ、ｐｄ〉Ｏｓ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ,存在３种不同形式的图形;ＰＧＥ（铂族元素）在熔离和深熔－－贯入型岩矿体中,ＰＧＥ含量从非含矿岩石→ＳＮ－Ｂ→ＳＮ－Ａ２→ＳＮ－Ａ１依次增加,显示与金属硫化物含量具有正消长关系;矿石中８０％以上的铂和７０Ｔ以上的钯呈矿物相存在;ＰＧＥ富集体主要分布在富矿体膨大处的中、下部。     

金川铜镍硫化物矿床深熔-就地成矿作用过程研究

文章通过研究矿石冶炼过程中矿物种类、含量、物理化学性质、结晶形态、嵌布特征、颗粒大小和生成环境以及矿物在高温条件下的物理化学反应等，并使之与铜镍硫化物矿床特征对比，认为金川铜镍硫化物矿床深熔—就地成矿作用过程为从深部到侵位的持续熔离。岩浆上侵过程中由于高熔点富镁橄榄石及铬铁矿陆续在岩浆房侧边析出固结，使得岩浆房逐渐变小，硫化物不断富集，最终使得小岩体容大矿。     

铜镍硫化物矿床研究进展

从赋矿岩体、控矿因素、成矿作用和矿体类型等方面综述了铜镍硫化物矿床的最新研究进展和成果。认为赋矿岩体由镁铁质—超镁铁质的不同岩石组成,其锶同位素组成显示深源的特点;岩浆的深部熔离作用使岩体的出露大小与矿床规模没有正相关性;成矿界面主要有岩性组合界面、构造界面、构造物理—化学界面和构造流体界面等,它们严格控制成矿物质的最终定位;除岩浆熔离和结晶分异成矿作用外,成矿作用强调厂硫化作用、热液成矿作用和接触交代成矿作用,相应的形成了热液型矿体和矽卡岩型矿体。     

金川与黑山铜镍硫化物矿对比及找矿预测

分析研究甘肃金川与甘肃肃北黑山铜镍硫化物矿床,认为两者存在明显相似,矿床成因都属岩浆熔离矿床,局部都发现有贯入型特富矿石。根据在两地的实际工作情况,作者对黑山矿田含矿超基性岩体的形成与空间展布规律进行新的研究判断。     

金川铜镍硫化物矿床的Re-Os"年龄"及其意义

分析了金川铜镍硫化物矿床的一组浸染状矿石和一组块状矿石的Re、Os含量和Os同位素组成.浸染状矿石和块状矿石分别给出Re-Os表观等时线年龄为(1 126±96)Ma和(840±79)Ma,表观初始187Os/188Os比值为0.119±0.018和0.242±0.028.块状矿石的表观年龄与前人报道的同类矿石年龄在误差范围内一致,证明了其分析的可靠性.此结果也与前人报道的锆石和斜锆石的U-Pb年龄在误差范围内一致,说明了金川的新元古代成矿时代.而我们的和前人的工作表明,海绵陨铁状矿石和浸染状矿石给出的Re-Os表观年龄有相当大的变化范围,且都比块状矿石的年龄老.提出了两种模式解释这种现象:在约8亿年前金川矿床形成时地壳混染导致浸染状矿石和海绵陨铁状矿石的Os同位素组成不均一,从而给出偏老的表观年龄;相反,Os同位素在块状矿石中快速扩散而均一化,因此给出成岩成矿年龄.但是,还不能完全排除两期成岩成矿的可能性,即晚期岩浆活动引起了早期岩浆活动中封闭的Re-Os同位素体系的扰动.目前倾向于第一种解释,但后一种可能性还需要检验.     

金川铜镍硫化物矿床晚中生代以来抬升冷却事件的磷灰石裂变径迹约束

金川铜镍硫化物矿床位于阿拉善地块西南缘的龙首山隆起,大地构造位置属于华北板块西南边缘。该矿床形成后的保存与变化过程认识不足,尤其是其抬升冷却历史尚未明确。明确金川铜镍硫化物矿床自晚中生代以来抬升冷却时期及速率,为提高对其成矿动力学过程的认识及今后深部找矿工作提供依据。本文结合区域热年代学数据,采用基于LA-ICP-MS的磷灰石裂变径迹分析和热史反演模拟,综合讨论了金川矿区晚中生代以来的抬升和冷却过程。金川铜镍硫化物矿区南部白家嘴子组的3个混合岩样品产生的裂变径迹池年龄依次为40.8±5.4 Ma、30.8±10.4 Ma和50.9±4.6 Ma。利用磷灰石裂变径迹数据及反演模拟热史结果,揭示金川岩体及围岩晚白垩世以来(～100Ma)经历了两个构造抬升阶段:(1)晚白垩世-晚中新世时期岩体相对缓慢抬升,(2)晚中新世以来,岩体快速冷却并被抬升至地表。金川地区晚中新世(～8Ma)发生的快速抬升是对区域构造演化(喜马拉雅运动Ⅱ)的响应,其动力学环境为南、北双向构造挤压力作用之下,印度板块向北挤压俯冲楔入到青藏高原之下,导致青藏高原不断向北楔入,同时位于祁连山地体之下的阿拉善地块岩石圈地幔向南...     

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。     

金川铜镍硫化物矿床亲铜元素全岩地球化学特征及其相关性分析

金川Cu-Ni硫化物矿床地处龙首山隆起带内,是中国最大、世界第三的Cu-Ni硫化物矿床。半金属元素（Te、As、Bi、Sb、Se,TABS）作为形成铂族元素矿物（PGM）的重要元素,其分布过程的控制以及对矿石成因的指示作用缺乏研究。采用全岩亲铜元素分析、背散射观测等实验方法,对各矿区不同类型的矿石进行研究。结果显示：可利用亲铜元素比值与R因子（硅酸盐岩浆/硫化物）模拟金川Cu-Ni硫化物矿床硫化物的熔离过程,定量模拟示踪金川矿石的成矿作用,Cu/Te-Te与Bi/Pd-Bi模拟结果与Cu/Pd-Pd模拟结果一致。半金属元素如Te、Bi等也可用于铜镍硫化物矿床硫化物熔离过程的模拟;半金属元素也可以指示矿石成因,R因子定量模拟分析发现浸染状矿石由硫化物熔体较快速冷凝形成,网状矿石的形成经历了硫化物深部部分熔离作用,富铜矿石由富Bi、Cu的残余硫化物熔体经冷凝结晶作用形成。     

超大型铜镍硫化物矿床研究进展

超大型铜镍硫化物矿床不仅赋存有巨大的铂族贵金属资源,而且赋存有非常重要的深源信息,对其成矿理论的多学科综合研究具有重要的理论和实际意义。通过对超大型铜镍硫化物矿床的产出特征、时空分布、构造环境、控矿条件、母岩浆系列、成矿机理等研究现状的总结,认为以下几方面研究具有较大潜力：（１）矿床成因;（２）通过构造—流体—岩浆—成矿动力学综合研究,揭示成矿机制与全球变化的内在关系;（３）元古宙板块构造演化与超大型矿床形成的关系。     

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。     

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.     

金川铜镍硫化物样品中锇同位素比值的高精度分析

采用两种独立的190Os稀释剂、4个不同的化学流程,用等离子体质谱仪、TRITON热表面电离质谱仪和MAT-262固体质谱仪3种质谱仪器,在4个实验室分别对采自金川铜镍硫化物样品的187Os/188Os同位素比值进行分析,样品分析数量达到56个。4个实验室获得的结果分别为0.3356±0.0018(n=12,2s)、0.3363±0.0008(n=6,2s)、0.3363±0.0010(n=18,2s)和0.3353±0.0034(n=20,2s)。采用ISOPLOT软件对所得56个数据进行加权平均计算,得到187Os/188Os同位素比值为0.33602±0.00022(置信度95%)。两台TRITON热表面电离质谱仪测量的结果几乎完全一致,且精度高于MAT-262固体质谱仪和等离子体质谱仪。比较了碱熔和Carius管两种溶样方法,结果表明,对于所研究的样品,用Carius管溶矿方式可以将含锇矿物完全溶解。     

金川铜镍硫化物矿床中铂族矿物的主要类型和产出特征: 热液蚀变过程中铂族元素的富集机理

金川铜镍硫化物矿床是我国最主要的铂族元素（PGE）资源产地,其矿石受热液蚀变作用影响明显,并产出多种铂族矿物（PGM）。岩浆演化和热液蚀变过程中PGE的迁移富集机制和PGM的成因,一直是研究PGE地球化学行为非常关注的问题。本文对金川铜镍硫化物矿床中PGM的研究发现,其主要类型包括含PGE的硫砷化物（硫砷铱矿）和砷化物（砷铂矿）,Pd的铋化物、碲化物和硒化物,以及少量其他铂族矿物。其中,硫砷铱矿可包裹于各种贱金属硫化物（镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿）中,表明硫砷铱矿可能结晶于早期的含As硫化物熔体,随后被包裹于硫化物熔体冷凝分异产生的单硫化物固溶体（MSS）和中间硫化物固溶体（ISS）中。硫化物熔体中的As可能主要通过地壳混染作用加入幔源岩浆。大量铋钯矿（PdBi）呈微细乳滴状包裹于黄铜矿中,为晚期ISS冷凝形成黄铜矿过程中出溶的产物。少量铋钯矿（PdBi₂）呈不规则状充填于矿物裂隙,与次生磁铁矿脉紧密共生,并随矿石的蚀变程度增加,铋钯矿的化学成分由PdBi逐渐向PdBi₂转变,表明这部分铋钯矿为后期热液蚀变产物。铋碲钯矿和钯的硒化物则主要产出于镍黄铁矿裂隙且与次生磁铁矿紧密共生,指示明显的热液成因。钯的硒化物的出现表明,岩浆期后酸性、高盐度、高氧逸度的富Cl^-流体对金川铜镍硫化物矿床中Pd的迁移和富集起到了关键控制作用。