岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床
岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床是指与镁铁质—超镁铁质岩浆成矿作用有关的以硫化物为主的矿床(汤中立,1992;范育新等,1999)。也有学者主张将与镁铁—超镁铁岩共生的矿床再细分为两种基本类型:在正常结晶过程中堆积成因的矿床(Bushveld)和从硅酸盐岩浆中融离出来的硫化物或氧化物不混熔体形成的矿床(金川)(李文渊,2007)。这里叙述的Cu-Ni-PGE硫化物矿床指后者,是岩浆融离矿床中的一种,与岩浆分结矿床相区别。
该类型矿床具有十分重要的经济意义,它是金属镍的主要来源之一。目前金属镍主要有两种工业矿床类型,一种是岩浆硫化物型,另一种是风化的红土型。其中岩浆硫化物型矿床中镍金属资源占总资源量的40%(魏铁军等,2005),而又由于风化型红土镍矿开发利用较困难,因此目前岩浆硫化物型镍矿是镍金属资源的主要来源(申文环,2010)。据不完全统计,世界上有50%以上的镍和铂以及5.5%的铜来自该类型矿床(王瑞延等,2003)。在我国,则有超过98%的铂族元素、86%的镍和7.5%的铜依赖该类矿床(梁有彬等,1998;Zhou et al,2002)。
1.形成的大地构造背景
世界岩浆硫化物矿床的地质分布具有显著的特点,其主要形成于大陆地壳环境,除澳大利亚Rona、Acoje和中国扬子地块西北缘的煎茶岭外(汤中立等,2006),未见有洋壳环境重要矿床的报道。1981年,Ross和Travis提出该类型矿床主要产于前寒武纪绿岩带、前寒武纪活动带、稳定地台和显生宙造山带4种成矿构造环境的认识,但实际上前三种都是我们一般概念中的稳定陆块的范畴,只是进一步细化了而已,因此概括起来就是陆块和造山带两种大的构造环境(李文渊,2007)。
2.矿床时空分布特征及规模
该类型矿床在全球范围内的分布具有明显的不均匀性,主要限于少数几个国家和地区,如澳大利亚、加拿大、北欧、中国、南非、美国、俄罗斯和其他几个有限
的国家,而西亚和南美没有具工业意义的矿床产出。总体上来说,世界上岩浆硫化物矿床主要产于前寒武纪稳定的地块中(Naldrett,2004),形成时代主要集中于太古宙,其次为元古宙,再次为显生宙。
该类型矿床多以大型超大型矿产出,例如南非的Bushveld(镍2300×104t,铜1400×104t),加拿大的Sudbury(镍1250×104t,铜1040×104t),美国的Duluth
(镍1238×104t,铜3750×104t),中国甘肃的金川(镍545×104t,铜345×104t)等(李文渊,2007)。
3.矿床分类
由于该类型矿床丰富的资源储量以及大型超大型矿的产出规模,引起了众多研究人员的关注,因而矿床分类方案多种多样,仅因侧重的方面不同。1984年, Naldrett等人提出将该类矿床划分为古陨石坑苏长岩-辉长岩型、大陆裂谷溢流玄武岩的侵入体型、前寒武纪绿岩带科马提岩浆型、显生宙造山带侵入体型、大型层状杂岩型;我国学者汤中立等人1995年提出将该类矿床划分为元古宙与古陨石坑有关的苏长岩-辉长岩型矿床、元古宙以后与大陆边缘裂解有关的小型侵入体矿床、显生宙与大陆裂谷有关的相当于溢流玄武岩的侵入体矿床、太古宙绿岩带与科马提岩有关的矿床、早元古代大陆层状侵入杂岩体中硫化物与铂族矿床;另外中国学者李文渊1996年提出了新的矿床分类,Naldrett2004年对以前提出的该类型矿床的分类进行了修订。当然,自从金川超大型岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床发现以来,近50年的时间里,众多学者又提出深部融离,贯入成矿的成矿模式,相应的把该类型矿床分为融离型和通道型两种。
4.赋矿岩体特征
该类型矿床与岩体关系密切,经研究发现该类型矿床的赋矿岩体均为基性-超基性杂岩体,主要呈岩墙状、岩盆状、不规则状产出,但规模大小不一,大的岩体有
上万平方公里(Bushveld地区有超过65000Km2的火成岩出露),而小的岩体则不到十平方公里(金川镁铁质-超镁铁质岩体出露面积仅1.3 Km2)。
岩体的岩石类型主要包括苏长岩-辉长岩、橄榄辉石岩-二辉橄榄岩-橄榄岩及与溢流玄武岩相当的侵入体、科马提岩等。且多为杂岩体,一般有3-4个岩相,如Sudbury和金川为3个岩相,而喀拉通克为4个岩相(史冠中,2007)。
统计资料显示,与该类型矿床有关的橄榄岩和二辉橄榄岩,其MgO平均含量
为20.0%~32.0%, Fe
2O
3
+FeO含量为 11.0%~15.5%;辉长岩、苏长岩中,MgO 平均
含量为 8.0%~21.0%, Fe
2O
3
+FeO含量为6.0%~18.0%,含铜镍矿的杂岩一般m/
f比值多较低(2~6.5),m/s 比值
[(Mg2++Ca2++Ni2++Mn2++Fe2++Fe3+)/(Si4++Ti4+)分子比]多在 0.8 和 1.8 之间。赋矿岩石成分分析表明,造岩矿物中都有比较高的Ni含量,金川岩体的橄榄岩和二辉橄榄岩中橄榄石、辉石含NiO分别为0.23%,
0.08%;辉石橄榄岩中则对应为0.16%,0.06%,造岩矿物中Ni含量的正异常为成矿提供了有利条件(史冠中,2007)。
岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床
