岩浆矿床论文

岩浆型铜镍硫化物矿床张婧雅摘要：岩浆型铜镍硫化物矿床是典型的岩浆熔离矿床，是赋存镍、铜和铂族元素的主要矿床类型。本文主要从铜镍硫化物矿床的分类及成矿地质背景方面对该类型矿床的研究现状进行了阐述，同时也对铜镍硫化物矿床国内外勘探成果及研究新进展，成矿机理，成矿作用等进行了简单的分析，并根据典型矿床研究建立矿床地质概念模型。关键词：岩浆型铜镍硫化物矿床地质背景成矿规律地质概念模型岩浆型铜镍硫化物矿床作为典型的岩浆熔离矿床，是赋存铜、镍及铂族元素的重要矿床类型，无论从工业意义上的矿产开发，还是从矿床理论上的成矿研究和找矿预测方面，它都一直受到国内外矿业界及学术界的普遍关注。加强对该类型矿床成矿特征、成矿规律的研究,为成矿预测和找矿勘探工作提供理论基础,并有效地指导地质找矿,具有重要的理论及经济意义。1、岩浆型铜镍硫化物矿床的研究现状20世纪90年代以来，随着地球科学及相关学科的深入发展，人们对该类矿床的研究己经开始走向了多学科的联合探索，并在逐步走向宏观扩大、微观细化的深入研究。以下几个方面反映了其研究现状和进展。1）岩浆型铜镍硫化物矿床的分类岩浆铜镍硫化物矿床的分类很多，但现今影响较广的分类，其分类依据多为“构造岩石组合”，代表性的分类有AnthonyJ.Naldrett的分类方法。汤中立对我国的岩浆硫化物矿床划分4类，简单介绍如下：（1）古大陆内的小侵入体矿床这类矿床一般发育在古大陆边缘，形成于古大陆裂解时期，我国的这类矿床主要形成于元古代。与小侵入体有关的成矿作用，即为小侵入体成矿，这是侵入岩体的主要成矿方式，如金川、赤柏松、铜硐子、小南山等。（2）与大陆溢流玄武岩有关的侵入体矿床与大陆溢流玄武岩有关的侵入体矿床是指地史时期与大规模大陆溢流玄武岩喷出相关的岩浆侵入成岩成矿，这种方式的特点之一就是它们通常侵入到溢流玄武岩内或溢流玄武岩附近的围岩中，如白马寨、大坡岭等。（3）造山带内小侵入体矿床这类矿床发育在造山带内，一般形成于碰撞造山后的驰张时期，我国的这类矿床主要形成于华力西期。其成矿机制和古大陆内小岩体矿床基本相似。如喀拉通克矿床。（4）蛇绿岩型矿床蛇绿岩岩石组合由下而上一般包括超镁铁杂岩、辉长质堆积杂岩、镁铁质席状岩墙杂岩和镁铁质火山杂岩（含枕状构造）4部分，不同部位的成矿作用不尽相同，通常成矿是在洋壳的生成和迁移阶段，由于构造侵位而以残片被保留于造山带中。该类矿床包含元古代的煎茶岭式、古生代的石居里式、德尔尼式几种不同部位形成的矿床。2）岩浆型铜镍硫化物矿床的成矿地质背景硫化物铜镍矿床分布在大陆地块中的4类地区，即（1）古陆块（克拉通或微陆块）内部；（2）古陆块边缘；（3）陆块增生褶皱带靠近古陆块的边缘；（4）陆块增生褶皱带中。其中以（2）及（3）两类地区为主，也就是说中国硫化镍矿床主要分布在不同古陆块的边缘及其外侧增生褶皱带中，如金川、红旗岭等矿床。2、国内外勘探成果及矿床成因研究新进展1）国外勘探成果在加拿大拉布拉多半岛发现并勘测了沃依塞湾硫化镍铜钴矿，该矿呈西头细东头粗的岩墙状侵入体，岩石为橄榄斜长岩。在坦桑尼亚勘测了卡半加硫化镍矿，由两个透镜状橄榄岩-苏长岩体组成，串珠状产出。这两个超大型和大型铜镍矿床的发现是近10年来的国际上铜镍矿床勘探重大的突破。2）国内勘探进展在我国，金川外围（甘肃北山）和新疆坡北地区分别发现了中型和小型镍矿床。此外，在金川矿床和喀拉通克矿区二号矿床的深部均发现了新的矿体。3）矿床成因研究新进展上世纪90年代以来，由于地幔柱学说兴起，大火成岩省（LIPS）或大陆溢流玄武岩（CFB）以及洋岛玄武岩（OIB）都被认为是由地幔柱引起的，其中前者是指在地史上一个较短的时期内发生的巨量喷发的产物，是一次重大地质事件[3-4]。地幔柱岩浆活动常伴随着强烈的成矿作用[5-6]。例如，诺里尔斯克-塔尔纳赫（俄罗斯）是世界最大的Ni-Cu-Co-Pt岩浆矿床，成矿母岩为辉长辉绿岩体，它就是西伯利亚暗色岩（CFB）的席状侵入相。世界上这种由地幔柱活动产生的大火成岩省较多，但是伴随强烈成矿作用的并不多，如印度德干、加拿大纽芬兰等大火成岩省至今尚未发现重要矿化。3、铜镍硫化物矿床的成矿机理关于镍铜铂族成矿机制,传统观点认为是岩浆在岩浆管道或深部岩浆房中由于物理化学条件(包括温度、压力、氧逸度和硫逸度)的变化最终导致富硫化物的液相和岩浆失去平衡而产生不混熔作用,并以重力下沉的方式富集成矿;有的认为是地壳硫的加入形成的；也有的认为是地壳的同化混染作用产生的Si加入引起硫化物溶解度降低,从而产生不混熔作用。在镍铜岩浆硫化物矿床的主要成因模式中,岩浆熔离成矿作用模型是经典的,这种模型认为在岩浆演化过程中硫化物出熔,形成不混熔液滴,并在硅酸盐岩浆中聚集、熔离沉淀形成硫化物熔浆。关于硫化物从硅酸盐岩浆出熔的原因主要有：（1）局部批式平衡的结果；（2）地壳硫的加入；（3）岩浆混合作用；（4）橄榄石晶体从熔体中分离导致系统中硫的增加；（5）由于岩浆中碱度的增加导致硫的活度增加。当前对世界级镍铜铂族硫化物矿床研究表明,此类矿床成矿的必要条件是:（1）岩浆中有足够的Ni、Cu等亲铜元素；必须有“S”熔离出来；（3）熔离出的“S”必须有机会充分与大量岩浆发生反应,以便萃取大量的Ni；（4）硫化物必须积聚在某一特定部位,否则成不了大矿、富矿,甚至不成矿。4、成矿作用如前所述,铜镍硫化物矿床的熔离富集成矿作用形成岩浆熔离型矿体已被普遍认同。近年来研究主要侧重于幔源岩浆在深部熔离之后向上的富集成矿作用,包括硫化成矿作用、热液成矿作用及接触交代成矿作用等,并取得了若干重要进展。Kullerud和Yoder的实验证明,在有高温气态硫存在的条件下,硅酸盐矿物晶格中的Ni、Co等很容易被活化迁移出来,形成各种硫化物。Naldrectl认为超镁铁质岩浆侵入于富含黄铁矿的建造中,岩浆的热作用可以破坏黄铁矿的稳定,形成磁黄铁矿,同时释放出1/4单位的硫,并且硫可以进入岩浆体内,与硅酸盐矿物或熔浆发生反应形成铁镍硫化物即硫化作用。硫化作用一般发生于岩浆活动的晚阶段或后期,它可使金属硫化物进一步富集,形成岩浆熔离型矿体与热液型矿体过渡类型的一种特殊矿体,这与矿石中普遍发育金属硫化物交代橄榄石、辉石等造岩矿物的现象相吻合。5、岩浆型铜镍硫化物矿床地质概念模型岩浆型铜镍硫化物矿床地质概念模型主要从以下几个方面来大致描述，具体分析在此不再详述。(1)地壳类型标志及成岩成矿物质来源(2)含矿岩体产出的大地构造位置(3)控制岩带岩体构造(4)成矿岩体类型(5)含矿岩体岩相分带(6)含矿岩体规模、形态特征(7)岩石化学演化特征和判矿图解(8)岩石化学m/f值标志(9)MgO含量标志(10)岩石化学组分和成矿元素的相关性(11)橄榄石标型特征(12)斜方辉石标型特征(13)稀散硫化物组合标志(14)Cu,Ni,S丰度标志(15)Cu,Ni分布特征及其相关性(16)D=(Cu+Ni)/S组合标志(17)地球化学异常模式(18)地球物理异常模式(19)遥感影像标志(20)铁帽标志(21)围岩条件(22)矿床成因模式探讨参考文献[1]AnthonyJ.Naldrett.Magmaticsulfidedeposits:geology,geochemistry,andexploration[M].Springer,2004:8.[2]汤中立,闫海卿,焦建刚,等.中国岩浆硫化物矿床新分类与小岩体成矿作用[J].矿床地质,2006,l24(1):2-7.[3]徐学义,杨军录.地幔柱理论研究概述[J].西安地质学院学报1997，19(2):46-51.[4]李荫亭.地幔柱假说及发展[J].地球科学,1997,12(5):484-487.[5]李红阳,候增谦.初论幔柱构造成矿体系[J].矿床地质1998，17(3):247-255.[6]高振敏,张乾,陶琰,等.峨眉山地幔柱成矿作用分析[J].矿物学报,2004,24(2):99-104.[7]−范育新,张铭杰.大型铜镍硫化物矿床研究进展,甘肃地质学报.1999,8[2]:47-53.[8]−汤中立.中国镁铁-超镁铁岩浆矿床成矿系列的聚集与演化,地学前缘.2004,11[1]:113-120.[9]−郑大中,郑若锋.铜镍硫化物矿床成矿机理新探,四川地质学报,1999,19[1]:38-45.[10]−宋学炎,李士彬等.含矿岩浆通道对于岩浆铜镍硫化物矿床找矿工作的意义,矿物岩石地球化学通报.2005,24[4]:293-297.[11]−张键辉.金川铜镍硫化物矿床深部勘探成果的地质意义,采矿技术.2005,5[1]:87-90.[12]-吴利仁.论中国基性岩、超基性岩的成矿专属性.地球化学,1963；(3)[13]-利哈切夫.铜镍矿床形成条件.地质地球化学.1983;(11)[14]-NaldrettAJ.岩浆硫化物分凝作用定量模拟的找矿意义.岩浆镍-铜-铂硫化物矿床及勘查专辑.1988；13[15]-王润民等.新疆哈密土墩-黄山一带铜镍硫化物矿床成矿控制条件及找矿方向研究.矿物岩石.1987;（1）