甘肃省金川超大型铜镍硫化物矿床富铂钯矿石成因研究

金川铜镍硫化物矿床的成因及侵位机制尤其是块状矿石和铂钯富集体成因一直存在较大争议,本文通过对金川矿石的空间关系、地球化学特征研究,指出金川矿床遭受构造及热液蚀变作用影响明显,块状矿石相对富集Os、Ir、Ru、Rh,铂钯富集体相对富集Pt、Pd、Au、Cu.研究认为,块状矿石是晚期纯硫化物矿浆上升贯入后经单硫化物固溶体结晶堆积而成,残余熔浆形成初始铂族矿物,后期矿体遭受热液蚀变及构造剪切-热液作用,使Pt、Pd、Cu、Au迸一步富集形成铂钯富集体,并在有利于成矿的空间聚集成矿.块状矿石与铂钯富集体关系密切,据此推测2 #矿体、24#矿体深边部裂隙中具有良好的勘探前景.     

金川镍铜铂硫化物矿床矿石成因

1概况金川镍铜(铂)硫化物矿床位于龙首山隆起带内,含矿超镁铁质岩体基岩出露面积仅1.34km2,矿化率高达47.8%(汤中立等,2006)。其中镍金属储量大于550万t,铜金属储量大于350万t,伴生金、银、铂族贵金属及硒、碲等分散元素。富矿体主要集中在Ⅰ、Ⅱ矿区,矿石平均品位:Ni:1.06%,Cu:0.8%,Co:0.03%,PGE:0.66×10-6;矿石类型以海绵陨铁状和浸染状矿石为主,块状矿石仅在Ⅰ矿区中部及Ⅱ矿区东部零星     

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。

     

祁连山拉水峡铜镍硫化物矿床矿物学、地球化学及成因

拉水峡中型铜镍矿床几乎全岩矿化。矿石矿物学、矿床地球化学的研究表明,矿石中金属硫化物以紫硫镍铁矿、黄铁矿、黄铜矿为主,热液作用使原生硫化物组合发生了改变,低温热液特征的元素As、Se、Ag、Te富集; 矿石中Ni含量远高于Cu含量,不同类型矿石均属轻稀土富集型,反映了相同的岩浆成因,部分熔融来源特点。热液改造致使块状矿石中Cu/Ni、Ni/Co比值较高,REE分馏程度明显高于原生浸染状矿石;矿石中铂族元素含量平均为2460.5×10-9,具有较高的Ir含量和低的Pd/Ir比值特点,铂族元素与岩浆深部融离作用密切相关,块状矿石Pd/Ir比值和(Pt+Pd)/(Os+Ir+Ru)比值均高于原生浸染状矿石,表明热液作用对Cu、Pt、Pd金属元素富集具有一定作用;岩浆期后流体属中低温度（180～244℃）、中等盐度（8.81～14.67%NaCl）、中等密度（0.86～0.95g/cm3）范围, CH4+N2+CO2成分组合,具有岩浆流体成分特征。综合分析认为,拉水峡矿床主体成因可能仍以岩浆深部曾有过较彻底的硫化物不混熔作用为主,后期经历了热液作用改造。     

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两类矿石的稀土元素地球化学特征研究

文章对金川铜镍硫化物矿床的网状富矿石和星点状贫矿石的稀土元素地球化学特征进行了研究,结果表明:网状富矿石的稀土元素含量低于星点状矿石,这可能与矿石中硫化物及橄榄石含量有关;网状富矿石的δEu差别大,结合矿石显微照片的结构特征,说明其岩浆演化环境比较复杂,应该处于缓慢冷凝的早期深部熔离成矿作用阶段;而星点状矿石样品的稀土元素标准化分布曲线相似,结合矿石显微照片的结构特征,指示其应该形成于快速冷凝的晚期就地熔离成矿作用。此外,两者的轻、重稀土元素分馏程度相当,这否定了贫矿岩浆与富矿岩浆之间的演化关系,揭示了原始岩浆分层后,各层岩浆是独立演化并成矿的。     

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.     

The Space Distributions of Platinum Group Elements of the No.2 Ore Body in the Jinchuan Ni-Cu Sulfide Deposit, SW China

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Genesis of Cu-rich Ores in Magmatic Ni-Cu Sulfide Deposit

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Dynamic Magma Conduit System Related to the Jinchuan Ni-Cu Sulfide Deposit, NW China

The Jinchuan Ni-Cu sulfide deposits, NW China, are hosted in small ultramafic intrusions that were emplaced into Paleoproterozoic metamorphic rocks. The ultramafic intrusions were previously thought to be the segments of a single elongate intrusion that was dismembered by late faults into eastern and western portions, each of which have distinct stratigraphic sequences.     

云南白马寨铜镍硫化物矿床铂族元素地球化学及其对矿床成因的制约

采用镍硫火试金ICP-MS法分析了白马寨铜镍硫化物矿床矿石及其主要围岩铂族元素(PGE)含量,结果表明铂族元素总量(ΣPGE)普遍较低,且ΣPGE由矿床核部的块状矿石(78.15×10-9~555.92×10-9)向外围矿化橄榄岩(6.77×10-9~70.95×10-9)至辉长岩(3.02×10-9)逐步降低。煌斑岩脉岩的ΣPGE也较低,为6.86×10-9~17.03×10-9。ΣPGE与Ni含量呈明显的正相关。不同种类岩石和矿石的PGE原始地幔配分模式明显不同,块状矿石为Pt-Pd配分型,Ir较明显亏损;矿化橄榄岩配分曲线较平坦,IPGE和PPGE分异不明显,但均出现Ru正异常。辉长岩样品和煌斑岩PGE配分模式几乎一致,也均出现明显的Ru正异常。矿石和围岩的Cu/Pd值远高于原始地幔,表明原生岩浆发生了较强的硫化物熔离作用。块状富镍矿石的(Pt+Pd)/(Os+Ir+Ru)和Pd/Ir分别为138.24和24.7,指示其母岩浆为演化较为彻底的玄武质岩浆,而矿化橄榄岩的相应值分别为3.02和16.09,具有科马提质岩浆的特征参数,因此白马寨块状矿石和矿化橄榄岩之间可能没有成因联系。块状硫化物熔体侵位前,其母岩浆经历过长时间强烈的硫化物熔离作用,硫化物熔浆作为独立的侵入相而侵入于III号岩体核部。这个过程反映了峨眉山地幔柱尾部岩浆演化和成矿可能经历过高度的S饱和过程。白马寨矿床形成过程中可能受到地壳物质的混染。     

Geochemical Characteristics,Genesis of Concealed Cu-rich Ore Body in the Jinchuan Deposit,Northwestern China,and Its Prospecting

Abstract: The Jinchuan deposit is hosted by the olivine-rich ultramafic rock body, which is the third-largest magmatic sulfide Ni–Cu deposit in the world currently being exploited. Seeking new relaying resources in the deep and the border of the deposit becomes more and more important. The ore body, ore and geochemistry characteristics of the concealed Cu-rich ore body are researched. Through spatial analysis and comparison with the neighboring II1 main ore body, the mineralization rule of the concealed Cu-rich ore body is summed up. It is also implied that Cu-rich magma may exist between Ni-rich magma and ore pulp during liquation differentiation in deep-stage chambers, which derives from deep-mantle Hi–MgO basalt magma. It is concluded that the type of ore body has features of both magmatic liquation and late reconstruction action. It has experienced three stages: deep liquation and pulsatory injection of the Cu- and PPGE-rich magma, concentration of tectonic activation, and the later magma hydrothermal superimposition. In addition, the Pb and S isotopes indicate the magma of I6 concealed Cu-rich ore body originates predominantly from mantle; however, it is interfused by minute crust material. Finally, it is inferred that the genesis of the Cu–Ni sulfide deposit is complex and diverse, and the prospect of seeking new deep ore bodies within similar deposits is promising, especially Cu-rich ore bodies.     

金川铜镍矿床龙首矿区半金属元素与铂族元素地球化学特征及成因意义

岩浆硫化物矿床中的铂族元素矿物主要是与半金属元素的化合物,但有关这些半金属元素在岩浆系统中的行为的研究却甚少。对金川龙首矿区不同类型矿石的Cu、Ni、铂族元素和半金属元素的分析研究发现,在熔离过程中这些半金属元素会与铂族元素一起进入硫化物熔浆中,在硫化物熔浆分离结晶过程中倾向于在残余熔体中富集,在单硫化物固溶体分离过程中部分半金属元素趋于进入镍黄铁矿中。由于半金属元素与铂族元素(PGE),特别是Pt和Pd,具有很强的亲和力,所以在半金属元素达到铂族矿物结晶所需要的饱和浓度前,其存在会阻碍PGE进入金属硫化物(BMS)中。此外,金川矿床S/Se值的变化不仅受同化混染作用及硫化物熔离强度的影响,还受后期热液蚀变作用的影响。     

Gold-Related Sulfide Mineralization and Ore Genesis of the Penjom Gold Deposit, Pahang, Malaysia

The Penjom gold deposit lies on the eastern side of the Raub‐Bentong Suture line within the Central Belt of Permo‐Triassic rocks, near Kuala Lipis, Pahang, Malaysia. The geology of the deposit is dominated by a sequence of fine‐ to coarse‐grained rhyolitic to rhyodacitic tuff, tuff‐breccia and a minor rhyolitic–rhyodacitic volcanic series, associated with argillaceous marine sedimentary rocks consisting of shale with subordinate shalely limestone of Padang Tungku Formation and Pahang Volcanic Series. Fine‐ to coarse‐grained tonalite and quartz porphyry intruded this unit. The main structural features of the area are north–south‐trending left‐lateral strike‐slip faults and their subsidiaries, which generally strike north–south and dip moderately to the east (350°–360°/40°–60°). Mineralization at the Penjom gold deposit is structurally controlled and also erratic laterally and vertically. The gold mineralization can be categorized as (i) gold associated with carbonate‐rich zones hosted within dilated quartz veins carrying significant amount of sulfides; (ii) gold disseminated within stockwork of quartz–carbonate veins affiliated with tonalite; and (iii) gold often associated with arsenopyrite and pyrite in quartz–carbonate veins and stringers hosted within shear zones of brittle–ductile nature in all rock types and in brittle fractured rhyodacitic volcanic rocks. Sphalerite, chalcopyrite, tetrahedrite and pyrrhotite are the minerals accompanying the early stage of gold mineralization. These minerals also suffered from local brittle deformation. However, most of the gold mineralization took place after the deposition of these sulfides. Galena appears somewhat towards the end of gold mineralization, whereas tellurium and bismuth accompanied gold contemporaneously. The gold mineralization occurred most probably due to the metamorphogenic deformational origin concentrated mostly in the shear zone. The mineralization is strongly controlled by the wall rock (e.g. graphitic shale), the sulfide minerals and fluid–rock interaction.     

博茨瓦纳塞莱比-皮奎镍铜矿地质特征及成因

塞莱比-皮奎镍铜矿床是博茨瓦纳最大的镍铜矿床,位于博茨瓦纳东部。在收集整理、系统总结区域成矿地质背景、镍铜矿床的地质特征的基础上,探讨了矿床的成因。认为在岩浆演化的早期,当岩浆中的硫达到饱和,便结晶形成富镍的块状硫化物,而在岩浆演化的后期,结晶出富铜的浸染状硫化物。在重力作用的影响下,这两种硫化物堆积于岩浆房,后来,由于构造作用,含有这两种硫化物的岩浆被挤压出岩浆房,侵入塞莱比-皮奎序列地层,形成了塞莱比-皮奎矿床。最后,文章认为该矿床属于与基性超基性岩有关的构造变质改造的岩浆Ni-Cu硫化物矿床。