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.     

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。     

中国岩浆硫化物矿床的主要成矿机制

深部熔离—贯入成矿机制,即指母岩浆侵入现存空间之前,在深部就发生了熔离作用和部分结晶作用,使母岩浆分离为不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆、矿浆几部分,然后对现存空间一次或多次上侵贯入成矿。一般来说,经过深部熔离后的不含矿岩浆的体积,比含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆的体积要大得多,在上侵过程中,不含矿岩浆大部分都侵入到不同的空间或喷溢出地表,形成岩群或岩流,剩余的岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆可以多次贯入同一空间成岩、成矿(金川),也可以分别贯入不同的空间成岩、成矿(红旗岭)。比照就地熔离的矿床,这种深部熔离—贯入矿床的岩体体积就小得多,含矿率和矿石品位也高得多,所以这种成矿作用导致形成小岩体,大矿床。     

新疆黄山铜镍硫化物矿床成矿岩浆作用过程

黄山铜镍硫化物矿床镁铁．超镁铁质岩体岩相发育良好,主要包括橄榄岩、辉石岩、辉长岩和闪长岩,橄榄岩中部分橄榄石包含有硫化物珠滴。对该岩体不同岩相进行了主元素、微量元素、铂族元素和单矿物的分析,结果表明,不同类型岩石的化学组成受橄榄石、辉石和斜长石结晶分异作用的控制。微量元素和稀土元素具有相似的分布模式,（La／Yb）N介于1．14—3．65之间,明显亏损Nb和Ta,富集Sr。含矿岩石Cu／Pd和Ti／Pd比值大于原生地幔岩浆。上述结果揭示黄山镁铁-超镁铁质岩体不同岩性的岩石具有不同的主元素和微量元素特征,但母岩浆来自同一源区。根据橄榄石的F0值和全岩的主要氧化物组成估算出母岩浆为高镁（MgO约为15％）玄武岩岩浆,在岩浆作用过程中地壳富硅组分的混染是导致硫化物熔离的主要机制。     

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...     

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.     

铜镍硫化物矿床成矿作用及成矿模式研究

铜镍硫化物矿床是典型的岩浆矿床。其成矿岩体是由上地幔的拉斑玄武岩浆在构造动力驱动下，沿深大断裂侵入形成的含矿铁质超基性岩、铁质基性一超基性杂岩和铁质基性岩体。主矿体通常赋存在这些岩体的中下部、底部或根部。主要成矿作用有岩浆熔离作用（包括岩浆就地熔离作用和岩浆深部熔离作用）和硫化作用。其成矿模式为“以岩浆深部熔离作用为主导的脉动式”成矿，形成由多种矿体（包括岩浆就地熔离型、岩浆深部溶离贯入型、晚期贯入型及交代型和岩浆熔离硫化叠加型）构成的复式矿床。     

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。     

金川岩浆铜镍（铂）硫化物矿床中两类橄榄石的发现及其成矿意义

金川铜镍硫化物矿床是世界第三大岩浆型铜镍硫化物矿床,其成因机制一直备受争议。主要成矿模型有以下两种:(1)岩浆通道堆积模型;(2)深部熔离-多次贯入模型。目前,二者均不能较好解释矿区中存在的各种地质现象。本文重点研究矿区橄榄石的特征,借此来探讨"硫化物矿浆"的迁移方式与侵位能力。本次研究在金川矿床中发现了两类橄榄石:LREE亏损型(Ⅰ型)与LREE富集型(Ⅱ型)。其中,Ⅰ型橄榄石为岩浆正常结晶的原始颗粒,常见复杂的成分环带,由原生橄榄石与晶间硅酸盐熔体/不混溶硫化物熔体发生物质交换所形成,继承了玄武质岩浆稀土含量低的特征,广泛分布于各类超基性岩石与矿石中;Ⅱ型橄榄石常见包裹斜方辉石的反序列包含关系,以稀土含量高(～2个数量级)且相对富Mg而显著区别于前者,为辉石堆晶颗粒经流体触发不一致熔融后再结晶形成的橄榄石,多见于硫化物矿石中。金川矿床硫化物矿石中广泛发育的原生富Cl含水矿物(金云母、角闪石、磷灰石)与Ⅰ型橄榄石边部活动性元素含量的剧增,暗示金川矿体形成过程受富Cl流体影响显著。实验岩石学与动力学模拟的新研究进展表明流体的加入可有效推动高密度硫化物的迁移,流体的加入可能是金川硫化物矿浆上侵运移的主要机制。结合硫化物Cu/Ni西高东低的空间演化规律,橄榄石Fo值西高东低的空间变化趋势与晶体粒度西细东粗的分布特征可以推测,金川铜镍硫化物矿床岩浆通道的前进方向为自西向东。     

Sulfide saturation mechanism of the Poyi magmatic Cu-Ni sulfide deposit in Beishan,Xinjiang, Northwest China

The Poyi Cu-Ni deposit is hosted by the Early Permian Pobei mafic-ultramafic complex along the northern margin of the Tarim Plate. This series of multiple intrusions in the Poyi deposit can be divided into four lithologies: gabbro, dunite, hornblende peridotite, and wehrlite. The ore body consists mainly of disseminated sulfides hosted by hornblende peridotite. All the Poyi deposit sulfides show positive Δ³³S values from 0.004 to 0.221‰ and negative δ³⁴S values from −0.8 to −3.5‰. High Ni contents occur in the hornblende peridotites, which exhibit the highest Δ³³S value of 0.221‰ and the lowest δ³⁴S value of −3.5‰, indicating contamination by sulfides from Archean sedimentary rocks. This contamination was important during sulfide saturation in the Poyi intrusions and likely occurred at depth before the emplacement of the Poyi intrusions. The intrusions incorporated country rocks during their emplacement and consolidation, and the degree of assimilation increases from the central lithofacies (i.e., the hornblende peridotite) to the marginal lithofacies (i.e., the wehrlite, dunite, olivine gabbro, and gabbro). Higher Ni contents are correlated with lower degrees of contamination; thus, we infer that the contamination by the country Paleoproterozoic rocks, which contain significant amounts of gneiss and marble, hindered sulfide saturation.The whole-rock Ni content is negatively correlated with the MgO and Fo contents in the olivine and positively correlated with the FeO and MnO contents in the olivine. During crystallization, olivine becomes gradually richer in FeO but poorer in MgO, and Mn tends to be enriched in the late stages of the melt. We infer that the fractional crystallization of olivine was an important factor during sulfide saturation.     

山东桃科铜镍矿床矿物学特征及其对矿床成因的指示

桃科铜镍矿床是山东目前发现的仅有的2处铜镍矿床之一,也是中国最早开采的铜镍矿床之一,同时也可能是中国形成时代最老的铜镍矿床。含矿岩体主要由橄榄辉长苏长岩、蚀变辉长苏长岩、变辉长岩、角闪岩组成,主要矿物为贵橄榄石、古铜辉石、普通辉石、角闪石和中基性斜长石(培长石、中长石、拉长石),岩石常发生强烈的绿泥石化、钠黝帘石化、纤闪石化;矿石中黄铜矿+镍黄铁矿+磁黄铁矿的矿物组合,为典型的岩浆型铜镍硫化物矿床的矿物组合;岩石及矿物特征表明矿床为岩浆作用的产物。通过矿物显微结构特征以及计算得出:桃科岩体橄榄石开始结晶温度大约在1421℃左右,古铜辉石和普通辉石的结晶温度在1030~1230℃之间,两矿物相在岩石中可以共存。矿石中大量镍黄铁矿蚀变为针镍矿,黄铜矿在边部蚀变为斑铜矿,以及黄铁矿较高的Co/Ni比值(0.1~12.9,平均4.1),都表明矿床在后期遭受了强烈的热液叠加改造作用。     

Re-Os同位素定年对岩浆型Cu-Ni硫化物矿床成矿时代的制约

Re-Os同位素体系被认为是岩浆Cu-Ni硫化物矿床直接定年的有力工具。通过研究世界级典型岩浆Cu-Ni硫化物矿床的Re-Os等时线表面年龄,发现有时能得到成矿年龄,有时得到与成矿年龄不一致的表面年龄或根本得不到Re-Os等时线,还有时同一矿床的不同类型矿石给出不同的Re-Os等时线表面年龄。文章介绍了能够解释上述现象的理论模型。模型预测对与基性-超基性岩共生的Cu-Ni硫化物矿床,除一些特殊情况外,块状矿石可得到有地质意义的Re-Os等时线年龄,浸染状矿石常得到没有地质意义的假等时线;而浸染状矿石常得到有地质意义的Os同位素初始比值,而块状矿石给出的"Os同位素表面初始比值"往往没有地质意义。因此,建议在应用Re-Os同位素体系定年时要结合矿床类型、矿石类型以及成矿过程等因素综合考虑;对Re-Os数据的科学合理解释同样需要从矿床学和同位素地球化学的基本原理出发,结合矿床的实际情况,进行深入分析研究。     

新疆北山早二叠世岩浆型铜镍硫化物矿床 综合信息勘查模式

新疆北山发育有20～30个产于晚古生代北山裂谷带中的早二叠世超基性岩岩体。自2008年以来在坡北基性-超基性杂岩体中发现坡一大型镍矿床和坡十中型镍矿床。利用本项目资料结合前人研究成果,文章从构造、岩体基本特征、围岩条件、矿物学特征、化探异常特征、地球物理参数等多个方面总结了含矿岩体(相)与非含矿岩体(相)的区别。研究发现新疆北山铜镍矿矿床受深大断裂控制,多产于深大断裂一侧的次级断裂中。在预查阶段或预查以前,可以首先利用1∶20万和1∶5万勘查地球化学数据,对Cu、Ni、Co、Cr异常区进行调查研究,同时辅以ETM遥感线环解译、1∶5万航磁资料的化极和向上延拓图(关注高磁异常)和1∶5万重力资料的布格重力异常(关注△GB-142×10 g.u的区域)来圈定区域上的基性超基性岩体。地表的孔雀石蚀变、黄钾铁矾和镍华是寻找铜镍矿的重要线索。在普查阶段,若存在纯橄岩且岩相分异良好的杂岩体,则更有可能发现铜镍矿。同一地区,具有高Cr尖晶石且尖晶石Fe3+/∑Fe0.3的基性-超基性杂岩体,成铜镍矿的潜力更大;含最超基性或接近最超基性的岩相的岩体成铜镍矿的可能性更大;含有高Fo、高NiO、低FeO*、低CaO、低TiO2的橄榄石且低Fe、Ca含量辉石的岩相是铜镍矿勘查的优选岩相。围岩有硫化物、硫酸盐或石墨层的超基性岩体的成矿潜力要大于围岩为无硫化物方解石大理岩的超基性岩体的成矿潜力。在此基础上,瞬变电磁(TEM)方法获得的瞬变响应感应电动势的垂直分量DBz/Dt(1.2)数据和可控源声频大地电磁可以用来推断深部超基性岩体的分布,是深部验证的重要依据。三维磁化率反演可以为矿区的定位预测或确定超基性岩体的延伸情况提供一定的依据。井中磁测可以作为防止漏矿的一种补充方法。在详查阶段,通过精细钻孔编录和三维软件查明矿体的空间展布趋势规律可为定位预测提供依据。文章总结了针对新疆北山地区铜镍硫化物矿床的综合信息勘查模型和勘查策略,并对硫化物饱和机制进行了探讨。     

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。

     

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。     

东天山图拉尔根大型铜镍硫化物矿床的斜长石主量成分特征：对矿床成因的指示

图拉尔根镍铜矿床产于康古尔塔格-黄山韧性剪切带NEE向的次级挤压破碎带上,位于黄山-镜儿泉岩浆铜镍成矿带的东段。矿田范围内有I、II、III号3个镁铁质-超镁铁质杂岩体,主要铜镍矿体就位于I号基性-超基性杂岩体内。该杂岩体主要包括辉长岩、角闪橄榄岩、二辉橄榄岩、角闪辉橄岩等岩相,其中角闪橄榄岩为主要的赋矿岩相。本文通过对矿物颗粒镜下形态、结构、构造的观察,对钻孔中赋矿岩相、不含矿岩相的斜长石进行系统的成分分析和对比,来进一步限定岩浆的演化及矿床成因。图拉尔根矿床中主要造岩矿物的结晶次序为:橄榄石-辉石(角闪石)-角闪石。仅见极少数斜长石颗粒包裹橄榄石,而与辉石和角闪石没有明显的包裹关系,可能是略晚于橄榄石结晶的另一单独结晶序列的矿物。赋矿的角闪橄榄岩中斜长石与硫化物含量呈负相关性。斜长石中SiO2和Al2O3含量相对集中,CaO、Na2O、K2O含量变化范围大。SiO2含量从深部到浅部,表现出含量从低到高变化的趋势,说明岩体中斜长石受同源岩浆结晶分异作用的控制。越靠近富硫化物的角闪橄榄岩,斜长石中CaO和Al2O3含量越高,SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、K2O等主量元素的含量变化范围较大。因此,斜长石的主量成分可以作为接近硫化物富矿体的指示。     

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.