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。     

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.     

综合技术方法在寻找含矿岩浆通道中的应用——以四川杨柳坪岩浆铜镍硫化物矿床为例

依据"小岩体成大矿"和"岩浆通道理论",对杨柳坪铜镍硫化物矿床的岩浆通道进行研究,在充分梳理前人地质勘查成果的基础上,运用w(Pd)/w(Ir)、w(Ni)/w(Cu)在各矿体品位的变化规律判断含矿岩浆通道的运移方向,随后通过开展地质、地面高精度磁测和AMT法对深部地质特征进行研究,推断出深部岩浆通道的位置,提出了在杨...     

加拿大Voisey’s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床岩浆通道成矿系统——小岩体成矿典型实例

Voisey′s Bay岩体(VBI)位于加拿大拉布拉多岛北部中元古代Nain深层岩套(NPS)中,Voisey′s Bay Ni-Cu-Co硫化物矿床的成岩成矿时代为1.34Ga。岩体主要由Western Deeps岩体和Eastern Deeps岩体组成,它们由1条隐伏的岩浆通道所连接,矿体就位于岩浆通道中,形成典型岩浆通道成矿系统。在Voisey′sBay地区同时代岩体有很多,相对于相邻的其他岩体来说,Voisey′s Bay岩体体积最小,到目前为止,只有Voisey′s Bay岩体形成了大型Ni-Cu-Co硫化物矿床,是小岩体成大矿的典型实例。     

岩浆通道成矿核心内涵“两深一浅一通道”及其找矿意义

岩浆通道成矿模型的建立深刻改变了岩浆铜镍硫化物矿床成因研究的范式,成为该领域的研究前沿,而且已经成功地应用于找矿勘查中。该模型揭示了硫化物熔离与聚集成矿在空间上的不一致性以及成矿与相关玄武岩铂族元素强烈亏损的成因联系,很好地解释了为什么很多含矿岩体围岩贫硫化物的现象。笔者将该模型的核心内涵概括为“两深一浅一通道”,“两深”指成矿物质来源于地幔、硫化物熔离发生在深部,“一浅”指硫化物的聚集成矿主要发生在较浅的岩浆房,“一通道”指较稳定的岩浆通道更有利于成大矿。结合对典型矿床和成矿带的分析,笔者提出侵位较浅的、规模相对较大的岩体,其成矿潜力好于深部的岩浆通道相。因此,认为地表矿化并不是唯一可靠的、甚至不能作为最重要的找矿标志,要提高找矿效率(特别是隐伏矿床),首先要全面分析成矿带岩浆通道系统在不同区域的埋藏、剥蚀和暴露状况,目标岩体地质产状及其与围岩时代差异等宏观地质要素,查明深部通道相与浅部岩体空间分布和形成深度的差异,在此基础上,判断浅部岩体的位置、合理部署重点勘查区域、选择有效的勘查技术、定位目标岩体,进行钻探验证。     

俄罗斯塔尔纳赫岩浆铜镍硫化物矿床中流体参与成矿的矿物学证据

岩浆铜镍硫化物矿床研究中“硫化物矿浆”组成及上侵聚集机制一直存在争议。在新近提出的“岩浆通道成矿系统”的思路下,文章研究了来自俄罗斯诺里尔斯克地区塔尔纳赫铜镍硫化物矿床中的赋矿橄榄苏长辉长岩,发现其主要造岩矿物存在两种类型,在微量元素分配上出现了明显的差异。文章重点报告了其中斜长石的特点。以微量元素的分配模式为依据,所有斜长石可以分为两类：Ⅰ型斜长石强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,强烈亏损高场强元素,成分为钠长石倍长石,与硫化物共存,指示在含矿硫化物珠滴中应含有大量流体;Ⅱ型斜长石富集轻稀土元素,强烈亏损高场强元素,成分为中长石倍长石,产于岩体中遭受交代改造较弱的区域,指示它们由熔体结晶形成。据此我们认为“硫化物矿浆”在上侵过程中包含大量流体,应该为“熔体流体”。文章为流体在硫化物矿浆富集和运移过程中起着重要作用的论点提供了新的证据。     

新疆黄山-镜儿泉铜镍硫化物成矿带岩浆通道成矿特征及其找矿意义

自20世纪80年代以来,中亚造山带南缘的北天山黄山-镜儿泉成矿带先后发现了黄山、黄山东、黄山南、图拉尔根等4处大型铜镍硫化物矿床,香山和葫芦2处中型矿床,以及一系列小型矿床和矿化岩体,使该地区成为世界最重要的造山带型铜镍硫化物成矿带,探明镍金属储量近100万t。近年来,又陆续发现了一些新的矿床和含矿岩体,说明仍然有很好的找矿潜力。中国学者针对这些含矿岩体的年代学、岩石学和矿床成因开展了大量研究,获得了不少重要成果,特别是,最近笔者通过对北天山岛弧系统俯冲-碰撞过程中不同阶段玄武岩浆作用特点和规律的梳理,对铜镍硫化物成矿的时代和构造条件形成了新的、更清晰的认识。然而,目前对该成矿带干墩断裂南北两侧含矿岩体及所含矿体形态、产状、规模显著差异成因意义的系统研究仍然十分薄弱,阻碍了对该成矿带岩浆通道成矿规律的深入理解。文章在上述新的研究成果基础上,对该成矿带铜镍硫化物岩浆通道成矿规律和控制因素进行了系统分析,目的是更好地理解造山带铜镍硫化物成矿规律,并为未来的找矿方向提供依据。文章提出碰撞后早期阶段是成矿的最佳时期,黄山-镜儿泉带的铜镍硫化物成矿作用是碰撞后早期阶段俯冲板片断离、软流圈上涌和强烈部分熔融、以及区域性右行走滑几种地质要素耦合的结果。     

通道控制的岩浆型矿床:以加拿大沃伊西湾铜镍矿床为例

加拿大沃伊西湾铜镍矿床是20世纪末加拿大发现的最大矿床,而且近年还有新增储量的发现。该矿床储量不仅在世界同类矿床中排在前几名,而且是岩浆通道模式最经典的矿床。岩体控制矿体,该基性侵入体位于加拿大拉布拉多半岛(Labrador)北部中元古代奈恩深层岩套(Nain plutonic suite)中,岩体主要由西帝普斯岩体和东帝普斯岩体组成,它们由一条隐伏的岩浆通道所连接,矿体就位于岩浆通道中,形成典型岩浆通道成矿系统。岩浆通道的膨大部分形成了奥韦尔德矿床。对该矿成矿特征及其成矿模式的总结,对于寻找与岩浆通道成矿有关的矿床具有指导意义。     

“小岩体成大矿”的核心——岩浆通道系统成矿原理、特征及找矿标志

"小岩体成大矿"是根据我国岩浆硫化物矿床找矿勘探实践提出的独创性的理论,其核心就是现今被广泛研究的"岩浆通道系统成矿"。结合典型的矿床实例,系统分析总结了产于岩浆通道系统上小型含矿岩体的主要特征、小岩体形成超大型矿床的关键因素以及岩浆通道系统型矿床的找矿方向和标志,以期促进对该类型矿床的进一步研究。     

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...     

新疆北部岩浆铜镍硫化物矿床地质分布特点与成矿背景探讨

新疆北部地质构造演化复杂, 多阶段演化中岩浆活动与成矿作用规模并不均衡。而二叠纪却是天山成矿带大规模岩浆活动和金属成矿作用的高爆发期。本研究紧紧围绕镁铁-超镁铁质侵入岩体及岩浆铜镍硫化物矿床, 从地质分布特点、含矿岩体的岩浆起源、岩浆演化及成矿特点, 系统研究深部相应岩浆作用的地质背景。通过典型矿床的深入剖析, 破解制约找矿突破的控制因素, 系统阐述了板块构造与地幔柱体制叠加并存的地质特征与成矿表现。新疆北部发育了5条镁铁-超镁铁质侵入岩带, 东天山、北山及喀拉通克岩带具有较好的成矿表现, 在时间上与塔里木隐伏大火成岩省密切相关。塔里木克拉通深部熔融的地幔物质, 围绕刚性塔里木克拉通边缘不断上涌, 并与表壳物质发生交换, 随着俯冲板块的持续和减弱, 深部上涌的地幔物质不断加强, 先后形成因深部地幔物质多寡而金属聚集的不同矿床类型。围绕塔里木大火成岩省的周缘或造山带中, 是岩浆铜镍硫化物矿床重要的理论研究基地和找矿方向。     

岩浆硫化物矿床勘查研究的趋势与小岩体成矿系统

通过2009年西安Ni-Cu（Pt）岩浆矿床国际学术研讨会和近10年来的勘查研究现状,可以看出岩浆硫化物矿床勘查领域的发展趋势为：与大型层状岩体有关的铂族矿床仍然受到关注;Sudbury矿床的特殊性和不可参照性取得了共识;小岩体矿床是勘查研究的主流;通道成矿作用受到重视。以大型层状岩体Bushveld为例,介绍了其中的Merensky矿层、UG-2矿层和北翼接触带的Platreef矿床。由于中国没有发现这种大型层状岩体,因此应当重视那些中小型层状岩体中可能赋存的铂族矿床。迄今为止,除了Sudbury矿床这个特殊的实例之外,国内外所有具有经济意义的Ni-Cu矿床都寄生于小岩体中并自成一个成矿系统。这个小岩体成矿系统包含成矿背景、邻近深大断裂、原始岩浆、先导性岩浆成岩作用、继发性岩浆成矿作用以及深部熔离-分期贯入-终端岩浆房聚集成矿等。近10年的勘查实践进一步说明,这类小岩体矿床仍是中国今后的主要勘查研究方向。最后,介绍了Noril sk-Talnakh和Voisey s Bay矿床的深部熔离-通道成矿机制,这种机制增添了小岩体成矿作用的多样性;但是,其现存空间是开放性岩浆通道还是封闭性终端岩浆房,还有待更多的研究和实践。     

岩浆Cu-Ni-PGE矿床研究现状及发展趋势

从全球视野分析研究了世界岩浆铜镍硫化物矿床的大地构造分布和成岩成矿类型,特别是通过上世纪末新发现的加拿大Voisey's Bay矿床与俄罗斯Noril'sk等世界级矿床特征的对比研究,突出强调了大火成岩省(LIPs)对大规模岩浆硫化物矿床形成的意义,从更加宏观的角度审视了世界级岩浆硫化物矿床形成的地质背景和岩浆作用条件,为中国金川等岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的深入研究提供了参照背景。评述分析了当代岩浆硫化物矿床成矿研究中,幔源岩浆中硫化物液相不混溶(熔离)的演化轨迹,对岩浆萃取地壳中的硫改变硫化物饱和度促成不混溶作用发生的可能性和条件进行了探讨,进一步讨论了岩浆演化过程中,亲铜元素(Ni、Cu、Co、Pt和Pd等)进入硫化物液相成为金属硫化物或先期进入先结晶的橄榄石、辉石矿物成为氧化物的物理化学行为,并通过加拿大Sudbury陨石撞击构造成因矿床复合热液对硫化物矿体形成贡献的讨论,提出了热液作用对岩浆硫化物矿床成矿的可能贡献。分析判断了中国岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床的成矿特点和金川超大型岩浆Cu-Ni-PGE矿床外围的找矿潜力。     

中国大陆环境斑岩型矿床：基本地质特征、岩浆热液系统和成矿概念模型

中国大陆环境斑岩型矿床包括斑岩型Cu(-Mo、-Au)、斑岩型Mo、斑岩型Au和斑岩型Pb-Zn等矿床类型,主要产出于青藏高原大陆碰撞带、东秦岭大陆碰撞带和中国东中部燕山期陆内环境,在地球动力学背景、深部作用过程、岩浆起源演化、流体与金属来源等方面与岩浆弧环境斑岩型矿床存在重要差异.在大洋板块俯冲形成的岩浆弧,主要发育斑岩Cu-Au矿床或富金斑岩Cu矿(岛弧)和斑岩Cu-Mo及斑岩Mo矿床(陆缘弧).相比,在大陆碰撞带,晚碰撞构造转换环境发育斑岩Cu、Cu-Mo和Cu-Au矿床,矿床受斜交碰撞带的走滑断裂系统控制,后碰撞地壳伸展环境则主要发育斑岩Cu-Mo矿床,矿床受垂直于碰撞带的正断层系统控制;在陆内造山环境,早期发育斑岩Cu-Au矿床,晚期发育斑岩Pb-Zn矿床,它们主要沿古老的但再活化的岩石圈不连续带分布,受网格状断裂系统控制;在后造山(或非造山)伸展环境,则大量发育斑岩Mo矿和斑岩Au矿,它们则主要围绕大陆基底-克拉通(或地块)边缘分布,受再活化的岩石圈不连续带控制.大陆环境斑岩Cu(-Mo,-Au)矿床的含矿斑岩多为高钾钙碱性和钾玄质,以高钾为特征,显示埃达克岩地球化学特性.岩浆通常起源于加厚的新生镁铁质下地壳或拆沉的古老下地壳.上地幔通过三种可能的方式向岩浆系统供给金属Cu(和Au):①提供大批量的幔源岩浆并底垫于加厚下地壳底部,构成含Cu岩浆的源岩;②提供小批量的软流圈熔体交代和改造下地壳,并诱发其熔融;③与拆沉的下地壳岩浆熔体发生反应.大陆环境含Mo岩浆系统高SiO_2、高K_2O,岩相以花岗斑岩为主,花岗闪长斑岩次之,既不同于Climax型,又有别于石英二长斑岩型Mo矿床,岩浆起源于古老的下地壳.金属Mo主要为就地熔出,部分萃取于上部地壳.大陆环境含Pb-Zn花岗斑岩多属铝过饱和型,与S型花岗岩相当,以高δ~(18)O(>10‰)和高放射性Pb为特征,Sr-Nd-Pb同位素组成反映其来源于中下地壳的深熔作用,金属Pb-Zn主要来源于深融的壳层.大陆环境含Au岩浆系统以富B花岗闪长斑岩为主,常与矿前闪长岩密切共生.Sr-Nd-Pb同位素显示,含Au岩浆主要来源于上部地壳,但曾与幔源岩浆发生相互作用.金属Au部分来源于上地壳,部分来源于地幔岩浆.大陆环境斑岩型矿床显示各具特色的蚀变类型和蚀变分带,其中,斑岩型Cu(-Mo,-Au)矿热液蚀变遵循Lowell and Guilbert模式;斑岩型Mo矿主要发育钙硅酸盐化、钾硅酸盐化和石英-绢云母化;斑岩型Pb-Zn矿主要发育绿泥石-绢云母化和绢云母-碳酸盐化,缺乏钾硅酸盐化;斑岩型Au矿强烈发育中度泥化.斑岩型矿床的成矿流体初始为高温、高fO_2、高S、富金属的岩浆水,由浅成侵位的长英质岩浆房在应力松弛环境下出溶而来,晚期有天水不同程度地混入.Cu、Mo、Pb-Zn通常沉淀于流体分相和流体沸腾过程中,而Au则主要沉淀于岩浆-热液过渡阶段.     

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。