甘肃金川Ⅱ号岩浆硫化物含矿岩体岩浆演化过程探讨

金川矿床是我国最大的岩浆铜镍硫化物矿床,岩体主要由硫化物橄榄岩、含辉橄榄岩、二辉橄榄岩和橄榄辉石岩等岩相组成。以金川Ⅱ号岩体为例,根据岩相学观察和常量元素、微量元素地球化学特征的分析,试图对岩浆上升过程中的演化分异进行深入探讨,发现金川Ⅱ号岩体岩浆结晶分异演化过程主要包括深部岩浆房中尖晶石—橄榄石的分离结晶和浅部岩浆房辉石与斜长石的结晶,而地壳物质的同化混染发生在岩浆上升的整个过程,地壳物质的同化混染是导致母岩浆中硫饱和的主要因素。该岩浆分异演化过程间接支持了汤中立提出的"深部分异-熔离,依次贯入"成矿模式。     

甘肃金川Ⅱ号岩体橄榄石成因探讨

金川是世界第三大在采岩浆铜镍硫化物矿床,其成因备受中外地质学家的关注。金川岩体被一系列北东-东向左行平移断层自西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ等4个岩体。金川岩体主要由硫化物纯橄岩、二辉橄榄岩、橄榄辉石岩组成,边缘断续分布少量斜长石二辉橄榄岩和辉石岩。金川最大的1号矿体产于Ⅱ号岩体的中心,呈现出由中间硫化物纯橄岩向两侧浸染状的二辉橄榄岩和橄榄辉石岩过渡的对称式岩相分布。电子探针分析结果显示,金川Ⅱ号岩体橄榄石Fo值在79.7%～83.9%之间变化,w（Ni）为959×10^-6～2060×10^-6,大多低于从硫不饱和玄武岩浆中结晶出的橄榄石Ni含量。模拟计算表明金川岩体母岩浆为高MgO玄武岩浆(w（MgO）=10%～13%,w（FeO）=11.5%～12.5%)。橄榄石Ni含量偏低的原因是橄榄石结晶的同时发生了硫化物熔离,橄榄石与硫化物的质量比值约为40﹕1。硫化物纯橄岩和二辉橄榄岩中橄榄石的Ni含量及其与Fo值的相关性都存在显著的区别,暗示它们可能是从Ni含量不同的母岩浆中结晶出来的。同时,硫化物纯橄岩中橄榄岩经历了与硫化物熔体的Fe-Ni交换...     

金川Ⅰ号岩体橄榄石Ni-MgO相互关系及其地质意义

金川超镁铁质岩体赋存着仅次于加拿大Sudbury和俄罗斯Noril'sk-Talnakh的世界第三大在采铜镍硫化物矿床,岩体以一系列的NE向断层为界分成四个小岩体,由西至东依次为:Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ岩体.Ⅰ号岩体主要由二辉橄榄岩、含辉橄榄岩和橄榄二辉岩构成,橄榄石在各岩相中均为保存较好的主要造岩矿物.本文研究得到金川Ⅰ号岩体上部二辉橄榄岩和含辉橄榄岩中橄榄石的镁橄榄石F_o值介于83.9～85.7,而其Ni含量为1396×10~(-6)～2043×10~(-6),大多低于从S不饱和玄武岩浆中结晶出来的橄榄石的Ni含量.模拟计算结果表明橄榄石较低的Ni含量是因为橄榄石结晶的同时,发生了强烈的硫化物熔离;橄榄石的Fo-Ni关系还因与晶间硅酸盐熔浆的物质交换而发生改变.模拟计算还证明大约有30%的晶间硅酸盐岩浆与橄榄石发生Fe-Mg物质交换反应,导致早结晶橄榄石的Fo值减少了1～1.5.同时,橄榄石较小的Fo值变化表明,在橄榄石结晶和硫化物熔离过程中,不断有新的岩浆贯入和补充.     

金川岩体母岩浆成分及其分离结晶过程的熔浆热力学模拟

金川铜镍硫化物矿床是仅次于加拿大Sudbury和俄罗斯Noril’sk-Talnakh 的世界第三大在采镍矿床。金川岩体主要由含二辉橄榄岩、二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩和橄榄辉石岩组成,岩相学观察表明主要造岩矿物的结晶顺序为：橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→斜长石。为了进一步探讨金川岩体母岩浆成分及其分离结晶过程,本文在前人工作基础上根据主要造岩矿物结晶顺序及其电子探针成分,借助熔浆热力学软件“MELTS”的计算,获得金川岩体更为准确的母岩浆成分为：48.2% SiO2,1.00% TiO2,11.3 % Al2O3,12.9% FeO,1.30% Fe2O3,12.6% MgO,10.1% CaO,1.51% Na2O,0.72% K2O,0.04% NiO。MELTS模拟计算表明金川岩体母岩浆的分离结晶经历了两个阶段,在深度约为10.9~12.5km的深部岩浆房经历了约5%的橄榄石以及约4%的斜方辉石分离结晶,并伴随硫化物熔离。在重力作用的影响下,橄榄石、斜方辉石和硫化物向下沉降,形成由下至上的分层：橄榄石-斜方辉石-硫化物-硅酸盐熔浆层,橄榄石-斜方辉石-硅酸盐熔浆层和硅酸盐熔浆层。硅酸盐熔浆首先挤出形成贫硫化物的岩体或喷出地表,之后橄榄石-斜方辉石-硅酸盐熔浆被挤入到7.6~9.2km的浅部岩浆房,经重力分异形成金川I号岩体的上部岩相带和II号岩体顶部的含辉橄榄岩。橄榄石-斜方辉石-硫化物-硅酸盐熔浆层最后被挤入金川岩体,并再次结晶出橄榄石、单斜辉石、斜长石,形成金川岩体的主要岩相和硫化物矿体。这些计算结果不仅与野外和室内岩相学观察吻合,也与硫化物熔离过程的最新研究结果相一致。     

金川铜镍硫化物矿床1号矿体矿石成因研究

金川Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床赋存于超镁铁岩体中,是世界第三大镍矿床。金川岩体中部(1#矿体)Ni金属储量约占整个金川矿床的56.8%,岩石呈同心带状分布,矿体横剖面形态为舌状,中间为网状矿石,周围是浸染状矿石,其网状结构矿石丰度远远高于其他矿石类型。1#矿体不同类型矿石亲Cu元素100%硫化物计算后,原始地幔标准化配分模式指示矿石的IPGE具有、高低2个系列的数值特征,Pt变化很大,大部分样品Pt/(Pt+Pd)值在(0.3～0.7)范围之外。钻孔样品Ni、Cu品位的变化指示富Cu矿石富集于网状矿体中、下部,网状矿石的Ni、Cu品位呈明显的负相关关系,Ni/Cu值在深部变化较大。研究认为,1#矿体遭受热液蚀变作用影响明显,矿石IPGE的变化和小尺度的Ni/Cu值循环变化由MSS分离结晶作用所致,矿体中、下部富集富Cu矿石和深部Ni/Cu值变化较大由MSS分离结晶作用和热液蚀变作用综合所致。     

硫化物熔离对岩浆硫化物含矿岩体中橄榄石Ni含量的影响——以金川岩体为例

为探讨硫化物熔离对含矿岩体中橄榄石Ni含量的影响,在前人橄榄石结晶硫化物熔离模型的基础上,定量模似计算了分离结晶过程中橄榄石Ni含量,并将其应用于金川橄榄石成园研究。研究表明,部分橄榄石落于无硫化物熔离橄榄石结晶趋势线下方,暗示其母岩浆为S饱和。根据模拟计算S饱和母岩浆橄榄石分离结晶趋势线,指出金川深部岩浆房中母岩浆橄榄石的分离结晶程度小于或等于3％,而由橄榄石结晶所导致熔离的硫化物熔体与橄榄石之间质量比约为40。     

金川超大型铜镍硫化物矿床的铂族元素地球化学特征

对金川超大型铜镍岩浆硫化物矿床岩石、矿石的铂族元素地球化学特征研究表明 ,金川岩体的平均Cu/Pd值远大于原生地幔岩浆的Cu/Pd值 ,说明其岩石为因硫化物析离而失去Pd的岩浆所结晶 ;且岩石的PGE具有部分熔融趋势 ,与地幔橄榄岩接近 ,这些均指示存在岩浆熔离作用。该矿床岩石、矿石的PGE球粒陨石标准化分布模式比较对应 ,均可分为两种类型 ,反映了岩浆多次侵入、熔离分异同时成岩成矿的特征。另外 ,PGE S关系分析表明其成岩成矿过程中有少量地壳物质混染。PGE地球化学特征参数还指示了其高镁拉斑玄武质母岩浆的性质。     

金川铜镍硫化物矿床Ⅰ、Ⅱ矿区矿体地质对比研究

文章从宏观和微观两个方面对金川铜镍硫化物矿床Ⅰ、Ⅱ矿区矿体地质进行了对比,认为两矿区在矿体地质特征方面存在明显差异,反映出含矿岩体有可能为来自同源,但不是同一通道的产物,从而对探讨整个金川矿田含矿超基性岩体的形成与空间展布规律及未来找矿工作具有重要指导意义。     

甘肃金川Ⅱ号岩体辉石化学特征及其地质意义

金川Ⅱ号岩体主要由二辉橄榄岩和硫化物橄榄岩构成,单斜辉石和斜方辉石为岩相中主要造岩矿物,单斜辉石含量一般高于斜方辉石.矿物间的结构关系表明主要造岩矿物的结晶顺序为:橄榄石-斜方辉石-单斜辉石-斜长石.单斜辉石的TiO2,Al2O3,Cr2O3和Na2O质量分数依次为:0.29%～1.26%、3.17%～3.59%、0.86%～1.14%、0.29%～0.57%,斜方辉石的TiO2,Al2O3,Cr2O3和Na2O质量分数普遍低于单斜辉石,依次为:0.16%～0.40%、1.85%～2.38%、0.48%～0.68%、0.03%～0.10%.元素间的相关关系显示辉石的类质同像置换方式为:M1Fe2 2 Si=M1Ti 2IV Al,M1Fe2 Si=M1Fe3 IVAl,Fe3 和Ti进入矿物晶格置换Fe2 来平衡Al置换Si产生的正电价差.两种辉石较低的TiO2,Al2O3和Na2O质量分数显示出母岩浆为拉斑玄武岩浆的特征.二辉石温度计和单辉石温度计算表明斜方辉石的结晶温度下限和单斜辉石结晶温度上限大致在1146℃～1166℃之间,单斜辉石的结晶一直持续到1032℃或者更低.金川Ⅱ号岩体单斜辉石演化明显表现出向透辉石端员偏离,暗示岩浆在结晶分异过程中,可能与富钙质围岩发生了同化混染作用.     

滇西香格里拉阿热岩体岩相学与矿物化学特征及意义

阿热岩体呈NNE方向展布于义敦岛弧带中甸弧南端,与相邻格咱断裂方向一致。岩体主要发育有角闪闪长玢岩、辉石闪长玢岩、含辉石角闪闪长玢岩及石英闪长玢岩。本文根据岩体内斑晶分布特征,选择角闪闪长玢岩、辉石闪长玢岩及含辉石角闪闪长玢岩及其析离体中的角闪石和单斜辉石进行岩相学及矿物化学研究,其结果显示岩体中角闪石及单斜辉石均分为高Mg#及低Mg#两类,角闪石及辉石均发育与岩浆混合作用相关的不平衡结构,存在同源异相岩浆混合作用,分异结晶作用不明显;成岩岩浆与三叠纪俯冲的甘孜-理塘洋壳板片有关,俯冲过程中板片脱水形成的流体及部分熔融形成的熔体与地幔楔交代是其岩浆形成的重要机制,其岩浆过程主要受构造应力控制,由不富水或局部富水岩浆向富水岩浆演化,具高MgO及SiO2/Al2O3向低MgO及SiO2/Al2O3演化的特点;角闪石温度压力估算结果显示先形成的低Mg#角闪石结晶压力远大于高Mg#角闪石。根据岩浆侵位的构造、压力环境及其动力学背景,我们认为甘孜-理塘洋壳向西俯冲过程中由于中咱地块西侧的羌塘地块于中三叠时期(~230Ma)开始向东挤压碰撞,在此过程中洋壳板片可能发生断离,导致该区背景构造挤压应力在228~219Ma期间先增大后变小。     

基于Markov链的金川铜镍矿床超基性岩体侵位过程模拟及找矿启示

金川铜镍矿床是世界第三大铜镍硫化物岩浆矿床,现有研究表明其成矿模式为岩浆通道成矿,但是对于金川超基性岩体的侵位过程存在较大争议。为探索岩体的侵位过程,将岩浆侵位描述为马尔可夫(Markov)过程,提出一种基于Markov链的岩体侵位模拟算法,实现对金川超基性岩体侵位过程的模拟。以金川Ⅱ矿区为例,探讨了侵位过程与矿化的关联及岩浆通道骨架,为在矿床深部寻找第二成矿空间提供方向和线索。     

金川铜镍矿床58号矿体亲铜和亲铁元素特征及其地质意义

通过对金川铜镍硫化物矿床中58号矿体地质特征、亲铜和亲铁元素地球化学特征等方面的研究,发现其具有不同于24号矿体、1号矿体和2号矿体的地质和地球化学特征。58号矿体产于Ⅲ号岩体上盘围岩中,矿体总体走向为NNE,倾向NW。与金川矿床其他几个矿体比较,该矿体具较高的Cu、Ni和PGE含量。研究独立的58号矿体对全面理解整个金川超基性岩体的成矿规律,指导今后找矿工作具有重要意义。笔者认为58号矿体的硫化物是从PGE微弱亏损的苦橄质岩浆中熔离出来的,其硫化物熔体具有不同的分异演化过程。     

金川铜镍矿床龙首矿区半金属元素与铂族元素地球化学特征及成因意义

岩浆硫化物矿床中的铂族元素矿物主要是与半金属元素的化合物,但有关这些半金属元素在岩浆系统中的行为的研究却甚少。对金川龙首矿区不同类型矿石的Cu、Ni、铂族元素和半金属元素的分析研究发现,在熔离过程中这些半金属元素会与铂族元素一起进入硫化物熔浆中,在硫化物熔浆分离结晶过程中倾向于在残余熔体中富集,在单硫化物固溶体分离过程中部分半金属元素趋于进入镍黄铁矿中。由于半金属元素与铂族元素(PGE),特别是Pt和Pd,具有很强的亲和力,所以在半金属元素达到铂族矿物结晶所需要的饱和浓度前,其存在会阻碍PGE进入金属硫化物(BMS)中。此外,金川矿床S/Se值的变化不仅受同化混染作用及硫化物熔离强度的影响,还受后期热液蚀变作用的影响。     

金川铜镍硫化物矿床成矿物质深部预富集过程探讨

金川矿床为世界第三大在采铜镍硫化物矿床,该矿床赋矿岩体出露面积仅为1.34km2,主要由超镁铁质岩石组成,岩体矿化率高达47%.不同岩相和矿石类型之间呈明显的突变接触关系.这些典型特征暗示成矿物质在侵入现存空间之前发生了明显的预富集.成矿物质的深部预富集过程主要探讨深部岩浆房内硫化物的熔离机制、硫化物熔离的相对时限及熔离量的大小、硫化物熔离后的迁移聚集及分离结晶过程.金川岩体不同岩石类型中橄榄石Fo变化范围小(Fo=80.11～85.68),暗示深部岩浆房是开放的岩浆系统,存在多期次后续新鲜岩浆的贯入.依据橄榄石-液相平衡原理,计算得到金川岩体母岩浆MgO含量为10.8%～12.6%,为高Mg拉斑玄武质岩浆,表明岩浆源区发生了较高程度的部分熔融,其为硫化物的大量熔离提供了丰富的成矿元素.金川岩体Sr-Nd-Os同位素和微量元素地球化学特征表明,金川岩体原生岩浆遭受明显的地壳物质混染,混染程度约为5%～10%,Th-Ta、Th-Nb和(Th/Ta)PM-(La/Nb)PM图解表明,部分混染物为下地壳组分,下地壳物质的混染可能是导致深部岩浆房内硫化物熔离的主要机制.金川矿床赋矿岩石类型主要为二辉橄榄岩和纯橄岩,为金川岩体中基性程度最高的岩石类型,同时"Melts"模拟计算也表明,硫化物的熔离发生在岩浆演化的早期阶段,并随着后续新鲜岩浆的持续贯入熔离出的硫化物含量不断增加.熔离后的硫化物在重力作用下下沉至岩浆房底部或中下部,形成矿浆和富矿岩浆.金川矿床中块状矿石相对富集IPGE,富Cu矿体中则相对富集Cu和PPGE.这种成矿元素的分异现象表明,随着温度的降低,硫化物在深部岩浆房内发生了明显的分离结晶作用.同时研究表明,硫化物分离结晶程度与硫化物之间的连通性呈正相关关系.     

吉林东部石门岩体中闪长质包体岩相学特征及意义

位于吉林省安图县东南的石门岩体中，含有大量细粒、斑状闪长岩包体，通过对其形态、产状及特征，特别是包体的结构、矿物成分及矿物生长习性等岩相学特征的研究，初步确定石门岩体岩浆至少是由酸性、基性两种不同成分的岩浆在未完全结晶状态下相互混合形成，首次提出该岩体具岩浆混合花岗岩特征，为浆混成因花岗岩。     

CuNi-VTiFe复合型矿化镁铁-超镁铁杂岩体岩相学及岩石地球化学特征:以新疆北部为例

铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床是镁铁-超镁铁杂岩重要的矿床类型,但二者共生的情况在国内还不多见。新疆北部这类铜镍-钒钛铁复合型矿化岩体较为发育,目前已发现有香山、牛毛泉、土墩南和哈拉达拉等4个岩体属于此类。它们的成岩时代多集中在早二叠世,出露面积在2.8～22km~2,介于通道型铜镍矿化小岩体和大型层状岩体之间,韵律构造发育;岩石组合为超基性-基性-中性岩类,以出现浅色的闪长岩或淡色辉长岩为特点,岩石中金属矿物氧化物(钛铁矿、磁铁矿)和硫化物(黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿,有时有镍黄铁矿)共存和共生;含矿岩石组合和岩石化学特征与典型铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床相比,具有重叠和过渡特征;稀土和微量元素特征反映出杂岩体不同岩石类型可能具有相同或相似岩浆来源,是经过强烈分异和演化的产物。新疆北部这类复合型矿化,与北疆地区典型铜镍矿床和典型钒钛磁铁矿矿床,共同构成了新疆北部后碰撞幔源岩浆矿床成矿谱系。     

金川铜镍硫化物矿床中铂族矿物的主要类型和产出特征: 热液蚀变过程中铂族元素的富集机理

金川铜镍硫化物矿床是我国最主要的铂族元素（PGE）资源产地,其矿石受热液蚀变作用影响明显,并产出多种铂族矿物（PGM）。岩浆演化和热液蚀变过程中PGE的迁移富集机制和PGM的成因,一直是研究PGE地球化学行为非常关注的问题。本文对金川铜镍硫化物矿床中PGM的研究发现,其主要类型包括含PGE的硫砷化物（硫砷铱矿）和砷化物（砷铂矿）,Pd的铋化物、碲化物和硒化物,以及少量其他铂族矿物。其中,硫砷铱矿可包裹于各种贱金属硫化物（镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿）中,表明硫砷铱矿可能结晶于早期的含As硫化物熔体,随后被包裹于硫化物熔体冷凝分异产生的单硫化物固溶体（MSS）和中间硫化物固溶体（ISS）中。硫化物熔体中的As可能主要通过地壳混染作用加入幔源岩浆。大量铋钯矿（PdBi）呈微细乳滴状包裹于黄铜矿中,为晚期ISS冷凝形成黄铜矿过程中出溶的产物。少量铋钯矿（PdBi₂）呈不规则状充填于矿物裂隙,与次生磁铁矿脉紧密共生,并随矿石的蚀变程度增加,铋钯矿的化学成分由PdBi逐渐向PdBi₂转变,表明这部分铋钯矿为后期热液蚀变产物。铋碲钯矿和钯的硒化物则主要产出于镍黄铁矿裂隙且与次生磁铁矿紧密共生,指示明显的热液成因。钯的硒化物的出现表明,岩浆期后酸性、高盐度、高氧逸度的富Cl^-流体对金川铜镍硫化物矿床中Pd的迁移和富集起到了关键控制作用。

     

金川铜镍硫化物矿床中富铜矿石铂族元素特征及矿床成因

金川铜镍硫化物矿床是世界单个矿体最大的镍矿床,镍资源储量居世界第三.矿床以海绵陨铁状矿石为主,富Cu矿石在矿床中呈"鸡窝状"产出.基于富Cu矿石的空间分布、矿石结构、硫化物组合、铂族元素地球化学的研究,提出了富Cu矿石的成因:硫化物发生单硫化物固溶体结晶,在重力分异或构造扰动下,富Cu、Pt、Pd的残余硫化物在局部聚集成矿.根据大量铂族数据的统计与模拟计算,获得了金川矿床母岩浆的PGE组成:Os=0.355×10-9,Ir=0.265×10-9,Ru=0.277×10-9,Rh=0.144×10-9,Pt=4.91×10-9,Pd=2.32×10-9,Ni=338×10-6,Cu=174×10-6.通过R因子与硫化物分异结晶过程模拟,金川铜镍硫化物矿床的R因子为300～1000,平均为567,R因子值在1号与24号矿体中明显大于2号矿体.     

新疆东天山天宇铜镍硫化物矿床主要造岩矿物特征研究

本文对东天山天宇铜镍硫化物矿床主要的造岩矿物进行了光学显微观察、电子探针分析计算,得到矿区岩石主要结晶温度为1400~900℃,岩体形成压力约为1.745×108 Pa,氧逸度约为10-1.5×105~10-2×105 Pa。     

金川两个岩体的识别及其深边部找矿意义

金川铜镍硫化物矿床(Ni:545万t,占全国可利用镍总储量的90%以上)是世界上目前正在开采的第三大镍矿,仅次于俄罗斯的Noril’sk矿床(2400万t金属镍)和加拿大的Sudbury矿床(1900万t金属镍)。同时,金川矿床也是我国铂族元素的主要矿产地。近年来金川公司的井下地质勘探工作获得新增矿石地质储量数百万吨,说明金川矿床深部仍有巨大的找矿潜力。但是,如何结合新的理论研究成果,更新深部找矿思路,建立新的找矿模式,仍然是未来金川地质找矿工作的一项重要任务。