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.     

甘肃金川矿区古构造应力场恢复及演化研究

金川矿区经历了复杂的构造演化历史,目前其成矿期后的构造变形特征和应力场演化阶段仍缺乏精细剖析。文章运用构造解析方法对金川矿区地表基岩中的断层进行了分期和配套,确定了构造变形序列,认为矿区存在4组重要的断层组合,包括北东向逆冲断层和北西向走滑断层、北东向走滑断层和北西向逆冲断层、北西向正断层以及北东东向走滑断层。通过研究断层破裂面及擦痕构造,利用赤平投影法恢复了断层的古构造应力场,结合区域大地构造演化历史,准确限定了金川矿区成矿期后的应力场演化阶段,对认识区域构造演化和开发新远景区具有重要意义。结果显示,金川矿区在成矿期后经历了4期古构造应力场作用,表现为多阶段不同方向的挤压和伸展过程,分别响应了区域中生代以来的一系列构造热事件,Ⅰ期表现为早—中侏罗世的北西—南东向挤压应力场,Ⅱ期为晚侏罗世的北东—南西向挤压应力场,Ⅲ期为早白垩世的北东—南西向伸展应力场,Ⅳ期为晚白垩世以来的北东—南西向挤压应力场。     

超大型金川岩浆熔离镍铜矿床深部首次发现辉锑矿

20 0 3年我们课题组在岩浆熔离型金川矿床的深部发现了辉锑矿。辉锑矿是典型的低温热液矿物 ,虽然说岩浆矿床期后或后期也可能有一些热液型矿物出现 ,但在金川岩浆型镍铜硫化物矿床中 ,像辉锑矿这种典型的低温热液矿物还不多见 ,本次尚属首次报道。它的发现 ,突破了原有的金川矿床是单一的岩浆矿床的传统认识 ,不仅有助于指导在深部寻找热液型富矿体 ,而且有利于完善金川铜镍硫化物矿床成矿模式 ,进一步揭示富矿体的形成机制 ,因此 ,具有重要的实际价值和理论意义。(1)辉锑矿产出的部位及地质背景 :①辉锑矿产出的部位。辉锑矿是在龙首矿大…     

非岩浆后生热液矿床构造—流体耦合成矿作用研究现状综述

构造—流体耦合成矿作用是矿床学研究的核心问题之一。本文聚焦非岩浆后生热液矿床成矿系统的构造—流体耦合成矿作用研究成果,从构造对流体作用、流体对构造作用两个方面,总结了构造活动与流体作用同步进行且相互影响的机制。通过典型实例分析,认为构造—流体耦合成矿作用研究要从时间、空间、物质方面的耦合关系阐明构造与流体成矿作用过程及其“矿源—输运—聚集”过程,揭示构造活动与流体成矿作用机理。在此基础上,提出了构造—流体耦合成矿作用研究的主要方向及发展趋势。该研究对丰富热液矿床成因理论研究和成矿规律的认识具有重要意义。     

金矿床的构造物理化学成矿理论问题探讨

构造物理化学是研究地壳物质受构造作用产生的物理和化学变化相互关联的学科。构造物理化学关注构造作用产生或引起的压力、温度和其他物理化学条件变化及其对各种化学平衡的影响。金的成矿作用与构造物理化学环境密切相关，金的构造物理化学成矿研究涉及到构造体制下矿源岩系演化序列，构造动力热液淬取成矿机制，构造附加动力驱动热液成矿机制，构造应力场转化成矿机制，成矿流体水—岩反应的浓缩成矿机制以及构造物理化学场结构与界面成矿理论。     

动力热液成矿作用简论——以铅硐山铅锌矿床为例

1 动力热液成矿作用的概念及矿床分类长期以来,人们都熟知构造与成矿之间的紧密联系。近年来,许多地质工作者从构造运动(应力—应变)与成矿物质组分变化之间的辨证统一规律出发,发现构造应力(动力)作用不但产生变形构造,而且引起成矿物质场各种物化环境的变化,产生一定的热液(诸如改造热液、再造热液、构造热液、动力热液等),笔者认为称动力热液较妥。这类热液可造成成矿物质场中成矿组分活化迁移、富集成矿。本文所说的动力是指构造应力,在构造应力作用下,含有一定量水分的贫矿层或矿源层在遭受破碎、摩擦升温的同时,因受压体积缩小,产生大量裂隙并将水排出,形成热水溶液。这种热液在析出之际,能从围岩中将已活化了的金属元素和矿质带出,进入压力略低的构造     

南岭中段中生代构造-岩浆活动与铀成矿序列

本通过对南岭中段中生代各类侵入岩体的侵入关系、构造活动及热液脉体的归纳分析，结合同位素测龄资料，对该区中生代以来构造－岩浆、热液活动及铀矿化先后关系进行了排序，总结了不同阶段构造－岩浆和热液活动的特征，讨论了花岗岩型铀矿成矿作用前后各类成矿控制因素的先后关系，认为铀成矿作用在时间和空间上与中生代构造－岩浆、热液活动有着十分密切的联系。     

构造动力—火山岩浆同步一体成矿机制：以江西银…

银山多金属矿床的形成经历了构造动力热液成矿及火山－岩浆热液成矿两个阶段，构造动力热液成矿奠定了银山矿床矿化的基本格局，火山－岩浆热液成矿作用叠加其上，形成了银山大型或特大型金铜多金属矿床，大量事实表明，两种成矿作用在时间上具同期性，构造动力热液成矿稍早些，在空间和成因上两者密切相关，它们构成了构造动力－火山岩浆同步一体的成矿体系。     

智利铁氧化物铜金型矿床成矿规律、控制因素与成矿演化

智利中生代铁氧化物铜金型(IOCG)矿床成矿带位于海岸科迪勒拉山带,与斑岩铜金和浅成低温热液型金银矿床共同组成了南美安第斯型活动大陆边缘上成矿系统组合。在成矿时代上,IOCG矿床成矿时代集中在175.6～141,140～100和99～66 Ma BP。IOCG矿床位于弧前盆地、主岛弧带和弧后盆地等五级构造单元中;而斑岩铜金和浅成低温热液型金银矿床位于主岛弧带和弧后盆地中,与IOCG矿床成矿带成对出现。综述了智利超大型IOCG矿床研究和勘查进展,认为智利IOCG矿床主要为富铁质岩浆的火山喷溢作用、岩浆热液—盆地流体混合成矿和岩浆热液成矿作用等3种端元类型。侏罗—白垩纪弧前盆地、主火山岛弧带和弧后盆地等五级构造单元是IOCG矿床定位构造,在晚白垩世发生构造反转后,在安第斯大陆边缘从伸展构造体制转变为走滑挤压收缩构造体制,同时形成了平行于岛弧带的阿卡塔玛(AFZ)断裂系统,AFZ断裂系统导致弧前盆地—主岛弧带—弧后盆地发生构造变形并伴有同构造期岩浆侵入,主岛弧带岩浆活动停滞,晚白垩世深成岩浆弧向东迁移,在岛弧带和弧后盆地反转过程中因岩浆—构造叠加程度不同,形成了IOCG矿床叠加成矿序列,同期,白垩纪斑岩型铜金矿床和浅成低温热液型金银矿床相伴形成。提出富铁基性—超基性岩、IOCG矿床和斑岩型铜金矿床等与弧后盆地构造变形的动力学机制是今后的研究方向。     

试谈构造动力热液的成生与成矿

在研究某些层控矿床和中—低温热液矿床的基础上,以热力学、分子物理学和统计物理学的理论为依据,同时考虑到划分矿床成因类型的基本原则,提出了“构造动力热液的成生与成矿”的设想,试图确立一个以构造动力为起因的新成矿模式。     

金川Cu、Ni(PGE)岩浆硫化物矿床成矿时代研究

金川Cu、Ni(PGE)岩浆硫化物矿床是世界最著名的矿床之一,其中超镁铁岩和矿床的形成时代一直备受关注,不同研究者采用不同的方法获得了大量的年龄数据,但均未获得公认一致的结果。文中通过对不同测试方法的适用性与局限性分析,结合金川岩体、矿体地质分异特点,对前人的和文中测得的同位素年龄数据进行分析研究,认为新元古代时期的成矿年龄(800 Ma左右)为后期构造变质叠加事件年龄,中元古代时期的成岩、成矿年龄(1 408~1 508 Ma)更接近实际的成岩、成矿事件年龄。这一成矿年龄的进一步厘定,说明了华北古陆边缘中元古代成岩成矿事件的重要性。     

金川含矿超镁铁岩侵入体侵位序列

金川铜镍硫化物矿床是世界第三大镍矿床,但其成岩成矿过程及侵位机制一直存在较大争论。根据金川含矿超镁铁岩岩石学特征、穿插关系、矿物成分及地球化学特征,提出了金川含矿岩体5阶段的成岩、成矿侵位序列,它们分别是:(1)超镁铁质岩浆侵位;(2)浸染状硫化物矿浆侵位;(3)网状硫化物矿浆侵位;(4)块状硫化物矿浆侵位;(5)铂钯富集体侵位。金川铜镍(铂)矿床中Ni,Cu,Pt,Pd,Rh,Ir,Ru,及Co与S呈正相关关系;当ω(S)=5%～15%时,铂族元素发生明显的分离作用,铂族金属主要富集在铂钯富集体中。铂钯富集体是硫化物矿浆经单硫化物固溶体结晶后的残余熔浆;块状矿石是单硫化物固溶体堆积而成的产物。金川铜镍硫化物矿床的侵位机制为岩墙型岩浆通道。     

Controls on variations of platinum-group element concentrations in the sulfide ores of the Jinchuan Ni-Cu deposit, western China

Ongoing underground exploration in the giant Jinchuan Ni-Cu sulfide deposit in western China is beginning to emphasize the potential for Cu-, Pt-, and Pd-rich sulfide ores that may have formed by sulfide liquid fractionation. The success of such an effort relies on whether or not fractional crystallization of sulfide occurred in the Jinchuan system. In this paper, we used available PGE data to evaluate such a process. We found that about two thirds of the 126 samples analyzed to date exhibit significant decoupling not only between Pt and Pd but also between Ru, Rh, and Ir. The best explanation for the decoupling is postmagmatic hydrothermal alteration, which affected not only silicates but also sulfides. The effects of postmagmatic alteration must be considered when using metal and isotopic ratios to evaluate primary mineralization. PGE variations in the remaining one third of the samples with Ir/(Ir + Ru) = 0.3–0.7, Ir/(Ir + Rh) = 0.4–0.8, and Pt/(Pt + Pd) = 0.3–0.7 indicate variable R-factors within individual ore bodies as well as the entire deposit, consistent with the interpretation that multiple sulfide-bearing magmas from depth were involved in the formation of the Jinchuan deposit. The mantle-normalized PGE patterns of the least-altered samples from the Jinchuan deposit are similar to the picrite-related Pechenga Ni-Cu sulfide deposit in Russia. PGE variations that can be related to sulfide liquid fractionation are observed in orebody-1 and orebody-24 but not in orebody-2 at Jinchuan. Exploration for Cu-, Pt-, and Pd-rich sulfide ores that may have been expelled into fractures in the footwalls of orebody-1 and orebody-24 appears to be justified.     

金川低品位镍矿石工艺矿物学特性研究

金川低品位镍矿石属发生较强烈氧化的难处理型镍资源,矿石中镍的品位为0.51%,主要以紫硫镍矿形式存在。紫硫镍矿由磁黄铁矿、黄铁矿蚀变而来,呈现铁高、硫低、镍低的特点,选矿中可浮性较差。主要矿物的工艺嵌布粒度统计分析表明,矿石中镍矿物和黄铜矿均属微细粒嵌布的范畴,磁铁矿则具不均匀细粒嵌布的特点。单纯从粒度分布特征来看,选矿中欲使90%以上的镍矿物获得解离,以选择-0.026 mm的磨矿细度较为适宜,此时-600目部分约占95%左右。与磁铁矿嵌连关系密切的紫硫镍矿占其总量的95%以上,选矿过程中要提高镍的回收率,必须尽可能多地回收磁铁矿。矿石中脉石矿物主要为蛇纹石与绿泥石,易泥化,减少和消除脉石矿物对选别的影响至关重要。     

金川铜镍矿床成矿后的抬升破坏:来自热年代学的证据

以热年代学原理为指导,在以往成岩成矿年龄的基础上,结合矿区内裂变径迹测试结果,认为金川矿床经历了初期的急速抬升冷却、中期(827 Ma±766 Ma±乃至403 Ma)、晚期(308 Ma)和中、新生代的快速折返冷却过程,也遭受了1 508~827 Ma、403~308 Ma两次增温改造事件;而同一样品中相似的磷灰石和锆石裂变径迹年龄表明金川矿区至少在晚白垩纪早期经历了极速的抬升冷却、剥蚀事件。F8断裂西侧的抬升明显慢于其东侧,体现出矿区内抬升速率的差异性,这对找矿预测具有借鉴意义。     

金川超镁铁质岩体LA-ICPMS锆石U-Pb年龄

对金川(超)镁铁质岩体中的锆石进行了阴极发光(CL)成像观察,按特征将其分为碎屑锆石、岩浆锆石和具有重结晶生长边的变质锆石三类。应用LA-ICPMS对锆石微区U-Pb年龄和微量元素进行了测定,测得碎屑锆石不一致年龄较老,为(2692±160)Ma,可能代表岩体侵入时经过的围岩年龄;岩浆锆石获得谐和线年龄807Ma,可能是金川的成岩年龄;测得变质锆石的年龄为200 Ma,代表较晚的一次变质年龄。岩浆锆石的微量元素Th、U及Th/U特征显示其岩浆成因,并晶出于同一岩浆系统。     

金川铜镍矿床年龄和源区同位素地球化学特征

本文报道了金川铜镍硫化物矿床 Sm- Nd、Rb- Sr、Re- Os同位素年龄测定结果 ,讨论了矿床物质源区。金川铜镍矿床 Re- Os年龄为 10 4 3± 2 8(2 σ) Ma,IOs=0 .15 0 3± 5 0 (2 σ) ;Sm- Nd等时年龄约 0 .97± 0 .31(2 σ)Ga,INd=0 .5 110 6± 2 8(2 σ) ;Rb- Sr等时年龄约 819Ma,ISr=0 .7118。矿床物质来自富集地幔源区。矿床形成可能与Rodinia超大陆的形成和裂解过程有关     

Compositional variations of olivine from the Jinchuan Ni–Cu sulfide deposit,western China: implications for ore genesis

The Jinchuan Ni–Cu sulfide deposit is hosted by an elongated, olivine-rich ultramafic body that is divided by subvertical strike-slip faults into three segments (central, eastern, and western). The central segment is characterized by concentric enrichments of cumulus olivine crystals and interstitial sulfides (pyrrhotite–pentlandite–chalcopyrite intergrowth), whereas the eastern and western segments are characterized by an increase of sulfides toward the lower contacts. In all segments sulfides are concentrated at the expense of intercumulus silicates. Olivine re-crystallization is found to be associated with actinolite alteration in some samples. The compositional variations of primary olivine from the sulfide-poor samples can be explained by a small degree of olivine crystallization (<5%) from a basaltic magma followed by local re-equilibration of the olivine with up to 30% trapped silicate liquid. In the sulfide-bearing samples the compositions of primary olivine record the results of olivine-sulfide Fe–Ni exchange that occurred after the trapped silicate liquid crystallized. Our olivine data indicate that Ni in the original sulfide liquids increased inward in the central segment and laterally away from the lower contact in the eastern segment. Variations in the compositions of sulfide liquids are thought to result from fractional segregation of immiscible sulfide liquid from a basaltic magma in a staging chamber instead of in situ differentiation. High concentrations of olivine crystals (mostly >50 modal%) and sulfide (averaging ~5 wt%) in the rocks are consistent with the interpretation that the Jinchuan deposit was formed by olivine- and sulfide-laden magma successively ascending through a conduit to a higher, now-eroded, level. Sulfide enrichment toward the center in the central segment and toward the lower contact in the eastern and western segments may have, in part, resulted from flow differentiation and gravitational settling during magma ascent, respectively.Editorial handling: P. Lightfoot     

金川超大型Ni-Cu-(PGE)矿床橄榄石微量元素特征及地质意义

我国金川超大型铜镍硫化物矿床是世界上第三大在采岩浆硫化物矿床,Ni开采量仅次于俄罗斯Noril'sk-Talnakh和加拿大Sudbury矿床,其成因研究备受关注。利用激光—等离子体质谱(LA-ICP-MS)原位分析了金川岩体中橄榄石微量元素含量,并探讨了影响元素含量变化的因素,进而阐述成岩及成矿过程。分析结果显示橄榄石中元素Ni,Cr与Fo呈负相关,Mn/Fe与Fo呈正相关,而Mn/Zn,Zn/Fe与Fo无相关性。在原始地幔橄榄石多元素标准化图中,金川Ⅰ号和Ⅱ号岩体橄榄石具相同的配分模式,均显示Cr,V,Ni,Co和Ti的亏损,富集不相容元素Zr,Y,Ti,Sc和Ca的特征。元素变化特征暗示Ⅰ号和Ⅱ号岩体具相同的母岩浆成分;与铬尖晶石的共结使橄榄石亏损Cr,V和Ti元素,而熔离的硫化物及其与橄榄石的相互反应共同影响着橄榄石中Ni和Co元素的含量。Ⅱ号岩体橄榄石较Ⅰ号岩体具较低的Cr和V含量,暗示Ⅱ号岩体母岩浆较Ⅰ号岩体经历了更高程度的演化。橄榄石高的Mn/Zn值(>13)和低的Zn/Fe值(<11)指示金川岩体岩浆可能起源于橄榄岩地幔的部分熔融,而非辉石岩地幔源区。     

铜镍尾矿砂微波加热硫酸溶解实验研究

通过尾矿砂微波加热硫酸溶解新方法的实验,研究了硫酸浓度、液固比及反应时间等因素对尾矿砂酸蚀率的影响。结果显示,在无需搅拌的情况下,微波加热实验的最佳条件酸浓度5mol/L、液固比5.0mL/g都较传统水热法有优势,在反应时间上,微波加热15min就能达到传统水热法2～3h的效果。在酸蚀率相同的情况下,微波加热所用时间仅为传统水热法的1/6,而所用的酸浓度、液固比都较传统水热法小很多。先对尾矿砂直接微波辐照一段时间,然后再加入硫酸进行微波辐照加热溶解,能够促进尾矿砂的溶解,提高尾矿砂的酸蚀率。微波加热条件下,尾矿砂在硫酸浓度8mol/L、液固比5.0mL/g条件下无需搅拌,反应1h后,除透闪石没有完全溶解外,绝大部分的矿物被溶解。与传统加热方式相比,微波加热可显著提高尾矿砂酸溶解速率。