喀拉通克铜镍矿井下应用X射线荧光技术研究

文章主要讨论应用Ｘ射线荧光光现取样技术在新疆拉通克铜镍矿井下现场测定铜镍品位，快速评价矿石质量和最大限度地降低采取工人的劳动强度。     

新疆喀拉通克铜镍矿贵金属矿物定量研究

喀拉通克铜镍矿床产于漏斗状基性岩体中下部的橄榄苏长辉长岩相中,矿石类型分特富铜镍矿石(Ⅰ)、富铜贫镍矿石(Ⅱ)、贫铜贫镍矿石(Ⅲ)及富镍富铜矿石(Ⅳ).由于矿床物质成分复杂特别是金银铂钯矿物颗粒细、品位低、种类多,故首先在进行矿物定性研究的基础上,确定目的矿物的特殊富集流程.然后在人工重砂大样中富集目的矿物,并制成砂光薄片,有代表性的排定视域,引入电子探针-图象分析-计算机联机定量并辅以显微镜定量的综合方法对贵金属元素和矿物进行定量.联机方法是用电子探针以扫描方式提供颗粒电子象和元素X射线面分布象信号给出元素或共存元素的化学信息,对矿物颗粒进行分类,统计出个数及面积百分比.这种方法对微细杂矿物的定量工作颇有成效.     

新疆喀拉通克铜镍矿床伴生贵金属成矿地球化学研究

按侵位顺序可划分为岩浆熔离型、深熔贯入型和热液叠加型成矿作用,其中后二者与贵金属的富集及成矿关系最为密切,尤其是热液作用.贵金属Au、Ag、Pt、Pd主要在热液成矿流体分异形成的高铜块状矿体中富集;含矿岩浆在岩浆房中深熔的时间与各成因类型矿体侵位是反序的;Cu、Ni及贵金属矿是经深源熔离和脉动式多次成矿作用形成的.     

喀拉通克铜镍矿床硫同位素组成特征及其地质意义

硫同位素研究在喀拉通克岩体的地壳物质混染过程中有重要意义。通过对块状和浸染状矿石、斑点状和脉状矿石以及围岩中硫化物进行硫同位素测试,分析了黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿的硫同位素在硫化物中的富集状态,探讨了喀拉通克铜镍矿床硫同位素组成特征及其地质意义。结果表明：块状矿石的同位素测定值与标准值之间的千分偏差δ（34S）为（-1.30～1.84）×10-3,浸染状矿石的δ（34S）为（-2.50～0.85）×10-3,脉状矿石的δ（34S）为（-1.54～3.00）×10-3,围岩中黄铁矿的δ（34S）为（-7.8～-3.3）×10-3;硫同位素在硫化物中的富集从大到小依次为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿,说明硫化物之间基本达到了硫同位素平衡;喀拉通克铜镍矿床的硫主要来自于地幔,只在岩浆熔离作用形成的浸染状矿石和岩浆后期热液阶段形成的脉状矿石以及晚期黄铁矿中有少量或局部地壳硫混染的痕迹;地壳硫的加入没有在岩浆源区发生,可能发生在岩浆上升并发生硫化物就地熔离的局部过程中,几乎不对硫饱和及硫化物的熔离产生影响;岩浆在地壳深部发生的橄榄石、铬铁矿等矿物的分离结晶作用,有可能是促使硫饱和与硫化物熔离的主要因素。     

喀拉通克铜镍矿物化探方法的应用效果

在1:20万航空磁测中仅发现小而弱的磁异常,在地表发现了铁帽,并在铁帽下发现了铜矿化的基性岩后,通过地表磁测,发现磁异常,经钻探发现了致密块状铜镍矿.选用重力、磁测、激发极化法及化探土壤测量等方法进行工作,获得明显的综合异常,指导了钻探工程的正确部署,钻到了工业矿体.     

新疆喀拉通克矿区Ⅰ号含贵金属硫化铜镍矿床的成岩成矿模式

讨论了喀拉通克矿区工号含贵金属硫化铜镍矿床含矿岩体及矿体地质特征、成岩成矿物质来源和成矿作用等,建立了相应的成岩成矿模式。该模式认为,喀拉通克Ⅰ号含贵金属硫化铜镍矿床是一叠生矿床,它是由深部熔离作用形成的富含硫化物的含矿岩浆,侵位后经就地熔离成矿作用、纯硫化物矿浆就地结晶和挤压迁移作用以及热液成矿作用形成的,矿床类型属岩浆熔离型。     

新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床Re-Os同位素测年及成矿物质来源示踪

通过对喀拉通克矿区1号和2号岩体中铜镍硫化物矿石的Re_Os同位素测年,获得两个等时线年龄数据分别为282.5±4.8Ma和290.2±6.9Ma,187Os/188Os初始比值分别为0.2563±0.0037和0.2721±0.0053,γOs值分别为202.23～1061.59和195.07～473.24,平均值分别为495.05和289.83。上述结果表明成岩成矿年龄极为接近,均介于石炭纪末至早二叠世之间,并且在成矿和岩浆侵位过程中有大量地壳物质混入成岩成矿系统。喀拉通克镁铁质超镁铁质岩带形成于后碰撞的伸展构造环境。     

新疆喀拉通克铜镍矿镁铁质岩体形成时代、成矿特征与深部找矿前景

喀拉通克镁铁质岩体群位于准噶尔地块东北缘,由13个小岩体组成。在以往的研究中,这些岩体多被视为同期形成。笔者新获得的锆石SHRIMP U-Pb年龄显示,镁铁质岩体群发育晚石炭世和早二叠世2个时期的岩体,其中Y3岩体闪长岩、苏长岩以及G21岩体淡色辉长岩的年龄分别为290 Ma、283 Ma和281 Ma,与Y1和Y9含矿岩体的年龄在误差范围内一致;Y5岩体辉长岩和闪长岩的年龄均为320 Ma,明显早于其他岩体。结合区域构造演化资料分析,晚石炭世Y5岩体是俯冲环境下岩浆作用的产物,这与以往研究较多的早二叠世后碰撞伸展环境下形成的岩体不同。在该矿区,具有工业价值的硫化物矿体主要赋存在Y1~Y3以及Y9岩体中,其中Y1和Y9岩体中富硫化物的矿体主要分布在岩体中部,而Y2和Y3岩体中矿体主要分布在底部的苏长岩中,在Y1-Y2以及Y2-Y3岩体结合部位均可见块状矿体。矿体空间分布及其与通道对应关系显示镁铁质含矿岩体可能形成于不同的岩浆通道系统或通道的不同部位。矿物学变化显示Y3、Y9和G21演化程度相对高于Y1和Y2岩体;同时,前者硫化物矿石多为中等稀疏浸染状和星点状,后者多为稠密浸染状和块状矿石,且前者浸染状矿石的Ni/Cu比值(0.15~2.00)总体小于后者(0.14~4.48)。上述特征表明含矿岩体的岩浆相对演化程度与矿化富集程度有一定的关系。综合分析地质、物探资料以及成矿特征,笔者认为Y1-Y3岩体深部仍具有寻找成矿岩体的潜力。G21岩体的演化程度较高,但具有与Y2、Y3岩体相似的重力异常和源区性质,推测该地段深部可能存在体积更大的岩体。     

岩浆型铜镍硫化物矿床综合地球物理勘查技术：以新疆喀拉通克为例

中亚造山带内发育大量岩浆型铜镍硫化物矿床,但由于岩体规模较小且产状多变,围岩中碳质层普遍发育,深部浸染状矿体难以准确定位。本文以新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床为例,建立了适用于该类型矿床的综合地球物理勘查技术。首先根据岩体与碳质层的地球物理特性,建立了“重力磁法-金属矿地震法-电性源短偏移距瞬变电磁法”技术组合,具体包括：(1)重磁扫面圈定隐伏成矿岩体的地表投影位置;(2)地震勘探圈定岩体的顶底界面和赋存空间;(3)电性源短偏移距瞬变电磁法恢复碳质层的电阻率信息和极化率信息。进而提出通过确定成矿岩体和碳质层的空间关系间接推断矿体赋存空间的新思路：(1)当岩体下方赋存碳质层时,推断岩体的底部或者内部赋存浸染状矿体;(2)当岩体下方未赋存碳质层时,推断岩体的底部或者内部不发育矿体。由此,本文建立了喀拉通克岩浆铜镍矿床含碳质层的成矿模型,并为造山带内其他岩浆型铜镍硫化物矿床的勘探提供了技术方案和探测示范。     

新疆喀拉通克铜镍矿床综合信息找矿模型

喀拉通克铜镍矿床为产出于造山带且远离克拉通的岩浆熔离型铜镍矿。通过系统研究矿床的地质、地球物理及地球化学特征,提出深大断裂控制基性岩产出,含矿基性岩浆侵位后熔离－结晶分异和矿浆依次贯入的成矿模式,总结出找矿的地质、地球物理及地球化学标志,最后给出了综合信息找矿模型。     

喀拉通克铜镍矿床铂族元素地球化学特征及其成矿作用意义

喀拉通克铜镍矿床位于准噶尔板块北缘,矿区主要矿体赋存于Y1-Y3号岩体中。矿石构造类型为致密块状和浸染状两大类,其中前者与后者呈贯入接触,不同浸染状类型之间为过渡关系。岩石和矿石的PGE总量偏低,且以PPGE为主,IPGE含量较低。整体上岩石中的PGE含量显示随基性程度降低而变小。矿石中的PGE含量随硫化物含量增加增大,显示PGE主要分布于硫化物熔离形成的物相中。100%硫化物计算后,矿石PGE含量平均仅为573×10^-9。各岩体中浸染状矿石PGE组成并无明显差异;岩石和矿石具有相似的PGE分配模式,均属于Pt-Pd配分型。岩石Ni/Cu-Pd/Ir关系以及岩石地球化学资料显示,形成喀拉通克岩体的初始岩浆为MgO含量较高的玄武质岩浆,属于PGE不亏损的岩浆。基于PGE不亏损的大陆拉斑玄武岩初始岩浆推算,喀拉通克矿床母岩浆明显亏损PGE,而深部硫化物熔离可能是导致母岩浆PGE亏损的主要原因。岩石和矿石Pd/Pt比值总体特征,岩石Cr与Ni、Ir、Ru和Rh相关性,以及硫同位素和岩石学资料分析表明,初始岩浆在地壳深部发生的橄榄石、铬铁矿等矿物的分离结晶作用,可能是促使硫过饱和与深部熔离的主要因素。IPGE与PPGE分异特征及其相关分析,结合矿床宏观地质特征,推断该矿床浸染状矿的成矿作用经历了初始岩浆（PGE不亏损）→橄榄石等矿物分离结晶→硫化物深部熔离→成矿母岩浆（PGE亏损）→上侵并结晶分异的成矿过程。块状矿则可能是这一过程中PGE亏损的成矿母岩浆相对滞后熔离形成的硫化物熔体贯入的结果。     

喀拉通克Ⅰ号硫化铜镍矿床地球化学特征及矿化富集规律探讨

喀拉通克I号铜镍矿床是与基性杂岩体有关的岩浆硫化物矿床.矿床∑REE和稀土配分模式与国内同类矿床相似.铜、镍、钴等主要元素和金、银、铂等贵重金属元素赋存规律明显,与矿化富集规律计算机模拟结果吻合.岩石模式年龄等数项测试分析.为矿床的形成(物理化学条件分析)提供了较合理的依据.     

新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床铂族矿物特征、成因及其形成过程

通过矿相学和电子探针研究发现,新疆喀拉通克矿床铂族矿物以Pt、Pd、Ni的碲化物、铋化物固溶体系列矿物为主,矿物分布不均匀,主要分布在块状矿石的磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿等硫化物中,粒径多为3～5μm。矿物组合和相图分析显示,多数铂族矿物为岩浆熔离成因,个别矿物颗粒可能为热液叠加成矿的产物。岩浆中S不饱和时,PGE可能形成铂铑合金,局部氧逸度升高导致铬铁矿、磁铁矿等氧化物结晶,合金被早期结晶的硅酸盐矿物和氧化物包裹。硫化物熔离大量的PGE进入硫化物熔体,伴随硫化物熔体的分异,部分铂族矿物被包裹在单硫化物固溶体中;高温条件下结晶的Pd(+Pt,Ni)-Bi-Te固溶体系列矿物不稳定,随着温度的降低,Pd(+Pt,Ni)-Bi-Te固溶体出溶形成上述铂族矿物组合,MSS裂解铂族矿物被排出,岩浆热液可能形成少量具热液成因特征的铂族矿物。     

新疆喀拉通克铜镍矿田成矿条件、岩浆通道与成矿潜力分析

位于中亚造山带北缘的喀拉通克早二叠世铜镍硫化物矿区是新疆规模最大的铜镍矿山,包含13个岩体,相当部分为隐伏岩体,其中1号、2号、3号、9号矿床为主力矿床,经过30余年持续开发,最大开采深度已达740 m,已面临后备资源不足的危机。已知矿体主要产于辉长岩、苏长岩、辉长苏长岩以及橄榄苏长岩中,甚至角闪辉长岩局部也含矿,未见超镁铁岩产出,具有显著的磁性(200 nT)、重力(0.29×10~(-5)m/s~2)、激化率异常,以镁铁岩含矿、岩体规模小且成群成带、分异演化程度高、富铜(Cu/Ni约3:2)、PGE较高、块状硫化物贯入矿体普遍发育为特色。其围岩为含炭质板岩、片岩和凝灰岩,变形强烈,常规电法受到炭质层的干扰。依据岩石学、地球化学研究,岩浆源于软流圈地幔,基于与东天山同期铜镍矿床含矿岩相及其比例和剩余重力异常的比较,推断其应发育有相当比例的超镁铁岩,因而深部出现超基性岩的可能性很高,且含矿性应更好。这一推断得到坑道钻探的证实,2013年矿区在Y2岩体东段650~740 m深度和Y2岩体西段400~500 m深度发现隐伏超镁铁岩且含矿,局部见贯入块状矿体。橄榄辉石岩、辉石橄榄岩系矿区首次发现,粒度很细,发育强烈的蛇纹石化、纤闪石化,推测只是隐伏超基性岩的头部。结合控岩控矿构造的追溯及南、北岩带的侧伏和倾伏方向判断,硫化物珠滴构造的发现与系统观测统计,围岩烘烤边和角岩化的研究分析,提出南岩带主岩浆通道位于Y2与Y3岩体之间,而不是原普遍认为的岩浆通道位于Y1与Y2岩体之间。结合矿区的现状,提出采用高分辨率浅层地震、CSAMT和瞬变电磁地-井测量,结合传统的高精度重力勘探、磁法勘探和激发极化法来勘探和预测南岩带深部隐伏含矿超镁铁岩的空间位置和产状,圈定岩浆通道和隐伏铜镍矿体,进而推动北岩带和外围G21、22号岩体的深部探矿工作。     

喀拉通克1号铜镍硫化物矿床研究

本文通过大量的测试研究.对喀拉通克1号铜镍硫化物矿床的围岩、构造、岩石矿物,矿石及同位素地质等特征进行了详细的阐述.该矿是由上地幔亚碱性拉斑玄武岩浆经中间岩浆房液态层状分异后,侵位于活动区,其中的含矿岩浆就地熔离成矿,同源矿浆贯入成矿,以及它们复合定位所形成的岩浆熔离叠生矿床.并建立起该矿床的成岩成矿模式.     

新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床Re-Os同位素研究及其地质意义

喀拉通克铜镍硫化物矿石的Re-Os同位素测年结果为305±15(2σ)Ma。该数据表明产于阿尔泰山南缘的铜镍硫化物矿床形成于晚石炭世一早二叠世,与区内广泛发育的造山型金矿和浅成低温热液型金矿基本为同一时期。其等时线~187Os/~188Os初始比值为0．35±0．04,γ_Os仉值平均为183,表明在成矿过程及岩浆侵位期间有少量地壳物质加入成矿系统中。     

现场X射线荧光分析技术

本文从携带式X射线荧光仪器、现场分析技术和技术应用三方面论述了现场X射线荧光分析技术的进展.从X射线激发源、X射线探测器和电子线路单元等角度,将携带式X射线荧光仪划分为四代,即以放射性同位源为激发源、以NaI(Tl)闪烁计数器为X射线探测器为技术特征的第一代仪器;以放射性同位素源和正比计数器为技术特征的第二代仪器;以放射性同位素、电制冷半导体探测器和以嵌入式微处理器为控制核心的多道脉冲幅度分析器为技术特征的第三代仪器;以低功率微型X射线发生器为激发源、电制冷半导体探测器和全数字化X射线能谱采集器为技术特征的第四代仪器.在现场分析技术方法方面,论述了X射线仪器谱解析技术、基体效应校正技术和现场原位分析中不平度效应、湿度效应、荧光颗粒不均匀效应校正技术进展.介绍了现场X射线荧光分析技术在地质矿产普查、环境污染调查、文物现场鉴定和合金分析等领域的应用进展.指出了目前国产携带式X射线荧光仪处于第三代和第四代仪器水平之间,低功率微型X射线发生器和电制冷半导体探测器还依赖于进口,全数字X射线能谱采集器还有待商品化;现场多元素分析的准确度和方法检出限都有待进一步改善;便携式仪器的应用领域有待拓宽.     

X射线荧光光谱仪同时测定红土型镍矿中主次量组份

以无水四硼酸锂作熔剂,硝酸铵为氧化剂,碘化钾为脱模剂,在高频熔样机上于1050℃熔融,制成玻璃片,使用标准曲线对谱线重叠干扰和基体效应进行校正,建立XRF测定红土型镍矿中TFe、SiO2、Al2O3、Cr2O3、MgO、Ni、Co的分析方法,经标准样品和检测样品外部比对结果验证,结果准确,可靠,方法快速、简便。     

新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床成矿岩浆作用过程

喀拉通克铜镍硫化物矿床3个主要含矿镁铁质岩体的主量元素、微量元素和铂族元素组成分析及母岩浆组成估算结果表明:3个岩体中不同类型岩石的主要氧化物含量的变化具玄武质岩浆结晶分异的特征;在MgO含量为10%～15%区间,SiO2含量迅速增高;微量元素和稀土元素原始地幔标准化配分模式相似,具Nb和Ta亏损,K、Sr富集的特征.与1号和2号岩体相比,3号岩体中大离子亲石元素及轻稀土元素相对富集,(La/Yb)N介于6.8～9.2之间,δEu显示轻微负异常,在460 m深度表现出Cu-Ni等成矿元素与SiO2含量同时剧变的特征,铂族元素配分模式与2号岩体相似.上述结果显示,3个岩体可能是同源岩浆不同期次的产物,原始岩浆为高镁玄武岩浆.成矿岩浆演化过程中经历的岩浆分离结晶作用和富硅地壳组分混染可能是成矿岩浆硫饱和及硫化物熔离的主要诱因.     

喀拉通克Ⅰ号铜镍硫化物矿床中贵金属元素矿物及其产出特征

从结晶形态、物理性质、光学性质、化学成分以及产出特征等,对喀拉通克Ⅰ号铜镍硫化物矿床中的自然金、银金矿、自然银、银镍黄铁矿、碲银矿、六方碲银矿、碲铋银矿、砷铂矿、碲镍铂钯矿、等轴铋碲钯矿、铋碲钯矿和碲钯矿等12种贵金属元素矿物,作了详细的测试和研究,对其分布和富集规律进行了较深入地探讨.银镍黄铁矿是一种极少见的矿物,然而在Ⅰ号矿床中则是一种重要的工业银矿物,这在国内外尚属罕见.