銅鎳硫化物礦床

1、巖漿型銅鎳硫化物礦床研究進(jìn)展金屬鐐、銅和伯族元素是非常重要的金屬礦產(chǎn)資源，在鋼鐵、軍工、航天、機(jī)械制造、 通訊器材、醫(yī)療、化工、石油、環(huán)境、地球化學(xué)、天體化學(xué)、礦床學(xué)等方面，均有廣泛的用 途。目前，世界的鐐、銅和伯族金屬主要來源于鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)巖有關(guān)的巖漿硫化物礦床， 在鐐、銅、伯族資源中占有重要地位。世界鐐儲(chǔ)量的34%、開采量的60%及世界銅儲(chǔ)量的 55%來自銅鐐巖漿硫化物礦床;90%以上的伯族金屬來自鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)巖有關(guān)的伯族礦床 和鉻鐵礦礦床等巖漿硫化物礦床。巖漿型Cu-Ni-PGE硫化物礦床是指與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿成礦作用有關(guān)的、以硫化物 為主的礦床（湯中立等，1992；韋延光等

2、，2004），是賦存Cu、Ni及伯族元素的重要礦床 類型。它們占世界鐐、伯開采量的一半以上，占世界銅儲(chǔ)量的5. 5 % （湯中立等，1995；陳 毓川等，2000；王瑞廷等，2003）。因此，研究巖漿型Cu-Ni- PGE硫化物礦床對(duì)于世界經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展具有重要的意義。對(duì)巖漿型Cu-Ni- PGE硫化物礦床的研究始于加拿大Sudbury礦床（1886年）的發(fā)現(xiàn)， 距今已有150多年的歷史。由于最初受Sudbury礦床模式的影響，將大型層狀侵入體的底部 接觸帶作為找尋巖漿銅鐐硫化物礦床的重點(diǎn)，先后發(fā)現(xiàn)和開發(fā)了 Bushveld、Great Dyke、 Stillwater、Skaergaard等礦

3、床，但是它們的礦床品位均不及Sudbury礦床高。近半個(gè)世紀(jì)以 來，金川、Norilsk、Voiseys Bay、Uitkomsrt等一些礦床的發(fā)現(xiàn)，開闊了該類礦床的找礦新 思路。經(jīng)過了一百多年的研究，在礦床成礦時(shí)代、成礦大地構(gòu)造背景、成礦機(jī)制、成礦物質(zhì) 來源、含礦巖體特征及成礦規(guī)律等方面取得了大量的研究成果和進(jìn)展，對(duì)礦床成因也有了進(jìn) 一步的認(rèn)識(shí)（柴鳳梅等，2005）。巖漿硫化物礦床分類巖漿硫化物礦床的分類，以Naldertt（1979）的分類方案最有影響。Ross和Trvasi（1982） 在Naldertt（1979）的分類方案的基礎(chǔ)上，總結(jié)全球60個(gè)巖漿Cu-Ni-PGE硫化物礦床的實(shí)際

4、資 料，突出構(gòu)造類型和容礦巖石特征，對(duì)全球巖漿硫化物礦床進(jìn)行了更為簡明的劃分（表1）。Naldrett（2004）將巖漿硫化物礦床分為Cu-Ni-（PGE）礦床和PGE-（Cu、Ni）礦床兩大類。前 者一般含有大于10%的硫化物，以Cu、Ni為主，PGE往往為副產(chǎn)品;后者往往以層狀的形 式賦存在大型層狀侵入體中，硫化物含量一般少于5%，PGE為主要礦產(chǎn)，而Cu、Ni作為 副產(chǎn)品。根據(jù)巖漿類型組合，又將CueeN州PGE）礦床進(jìn)一步劃分為六個(gè)亞類（表2）;根據(jù)礦 體形態(tài)和礦物組合也將PGE代Cu、Ni）礦床進(jìn)一步劃分為六個(gè)亞類。詳細(xì)而言，銅鐐硫化物礦床分類方案較多，這些分類方案多與鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵

5、質(zhì)巖石的 特征有關(guān)。如：Wyllie（1967）根據(jù)巖體規(guī)模、巖石組合以及化學(xué)成分的分類方案,Thayer （1971）根據(jù)巖體的物源以及巖漿侵位時(shí)的狀態(tài)的分類方案等。Ross等（1981）根據(jù)含礦 巖石類型將銅鐐硫化物礦床劃分為3個(gè)大類6個(gè)亞類。NaldrettC 1989,1997）在Wyllie（ 1967）、 Thayer（1971）及Naldtett等（1971）提出的分類基礎(chǔ)上,根據(jù)礦床所處的構(gòu)造環(huán)境以及含礦 巖石特征將其劃分為4個(gè)大類13個(gè)亞類。陳浩琉等（1993）根據(jù)構(gòu)造環(huán)境及含礦巖體類型 劃分了 4個(gè)大類7個(gè)亞類。湯中立等（1995）根據(jù)成礦時(shí)代以及構(gòu)造巖漿組合將其劃分為5

6、個(gè)大類。表1全球巖槳硫化物礦床分類方案（據(jù)Ross and Travis, 1981割i寓#成匍：H；配摩梏笛#它音垮山替理 敢照朦松我電創(chuàng)衿馬盤玫X HrtB!M * 大 TbtiftpW*西霜 Ktmbildf戒IL當(dāng)弱H .克由日如爭 A 56bindganS t ihvRini5玄丈BLe出nd* rfiif Eikieh g煮 Cin Bc*dtit 14Ififl Shdl 山JO*玄解*y礎(chǔ)MucP4ieii由V幅心idi1 PA DJiuLAthiM MulmJU電做畫m詞tUTAMiditai1挺國StiHiw ftDuhlR如拿大Crai Ulc 劇瓢大Nkkdil-tx

7、Su*14齡Manwi ill或*派TkKl日岷表2巖漿銅鎳硫化物礦床巖石大地構(gòu)造背景分類（據(jù)Naldrett, 2004）翹相.巖漿作用血 型 礦 床巖漿作用的大地構(gòu)造背最NC-1料馬是巖WiFima-NmM）家?guī)r飆康巴隊(duì)話）（太古寓）錄知-引裘谷Miti賦,古由）陣巴布的大古宙J涌警謁代.H古代火防泣除裂谷IUlaD（古廣:古代）NC-2溢流玄武巖諧里爾斯取雌宙 密尹斯（新兀古代） MusJmJ新兀古代）裂審三叉皓臺(tái).火）?；讜F牛雷1大陸邊魏裂谷時(shí)感幢1國顯生iii）島成崟答-3恢質(zhì)苦概巖PEtaW（商云古代J大陸邊緣戳普NJ斜茂片-花崗，訝一拉斑玄武巖氏胴新元古仲裂谷i NC-5漏臺(tái)苦撤

8、-拉斑在成村MoCiilD(甫 I維巖般裂答?】金川遺元古代）亢陸邊襟裂谷HMfandii(中元古代大n裂存Ag瞄而顯生害）Muc（顯生,】AbcrdgshireG 臼 hhraa（最牛宙 j 知回顯生宙乩山制會(huì)聚帶J內(nèi)。眼昱生宙1蛇綠皆桐洋殼）NC-6殖ih嬉體薩譚伯里瓦古代期石.市世界銅鎳硫化物礦床分布世界巖漿硫化物礦床主要形成于太古代、元古代、二疊紀(jì)及三疊紀(jì)。主要的銅鐐巖漿硫 化物礦床形成時(shí)代以元古代為主，如加拿大的Sedbury（1849Ma）、南非的Bushveld（ZlooMa）、 俄羅斯的貝辰加（1980Ma）、加拿大的Thompson礦帶（2300Ma）與LynnLake礦帶（

9、1800Ma）以 及中國的金川（825Ma）等（Lietal，2005）。中國的巖漿銅鐐硫化物礦床的成礦時(shí)代則以元古 代（金川）和二疊紀(jì)為主（喀拉通克、黃山東等）。銅鐐硫化物礦床在世界上分布極不均勻，主要集中于加拿大、前蘇聯(lián)、澳大利亞、中國、 南非、美國等少數(shù)幾個(gè)國家（圖1）。這些礦床賦存于前寒武紀(jì)綠巖帶、大陸內(nèi)部裂谷、大陸 邊緣裂谷及活動(dòng)造山帶內(nèi)，多形成于太古代、古元古一中元古代、新元古代、晚古生代的二 疊紀(jì)及中生代的三疊紀(jì)。中國的銅鐐硫化物礦床的成礦時(shí)代集中在新元古代（如：金川、寶 壇和煎茶嶺）和二疊紀(jì)（如：喀拉通克礦床、黃山東礦床、紅旗嶺礦床、白馬寨礦床等，構(gòu)造 環(huán)境具多樣性（Zhou,

10、 2004），缺乏大型層狀侵入體礦床,多為含礦小巖體礦床。加拿大的礦 床類型最為豐富（如：隕石成因的Sudbury礦床，綠巖帶型的Abtibi礦床、Lynn lake礦床，大陸 裂谷型的Thompson礦床,巖漿通道型的Voisey s Bay礦床）。前蘇聯(lián)則既有最年輕的礦床（如 形成于二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初的Noril sk礦床），又具有世界上最大的與鐵質(zhì)苦橄巖有關(guān)的礦床 （如Pecheng礦床）。澳大利亞的礦床則較為古老，多分布于太古代綠巖帶 （Kambalda-Perseverance-Mt-Keith礦帶），均與科馬提巖有關(guān)。美國主要有與溢流玄武巖有關(guān)的 礦床（如Dulth礦床）及與層狀侵

11、入體有關(guān)的含PGE的礦床（如Stillwater礦床）。南非則具有 世界上最大的層狀侵入體礦床（Bushveld-Uitkomst礦床）。圖1世界主要銅鐐硫化物礦床分布圖（柴鳳梅等，2005）礦床名稱：1-Sudbury； 2-Thompson； 3-Voisey s Bay 礦床；4-Lynn Lake； 5-Raglan； 6-Abtibi； 7-Stillwater； 8-Duluth； 9-Moxie； 10-Great Dyke； 11-Bushveld； 12-Utikomst； 13-Insizwa； 14-Kambalda； 15-Perseverance； 16-Muni M

12、uni； 17-Mt-Keith； 18-Penikat； 19-Noril sk；20-Pechenga； 21-喀拉通克；22-黃山;23-箐布拉克；24-紅旗嶺;25-金川；26-拉水峽；27-金寶山；28-白馬寨;29-大坡嶺；30-赤柏松硫化物礦床成因研究新進(jìn)展隨著測(cè)試手段和分析技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，近年來，在巖漿Cu-Ni-PGE硫化物礦床 的成礦機(jī)制、成礦物質(zhì)來源等方面取得了大量的成果和進(jìn)展，對(duì)礦床成因也有了進(jìn)一步的認(rèn) 識(shí)。Sudbury礦床是一個(gè)特例，多數(shù)研究者認(rèn)為，隕石撞擊地球?qū)е聨r石圈減壓熔融，上升 的慢源巖漿發(fā)生熔離形成Sudb卿礦床(Naldrett，2004)。Nal

13、drett(1999)通過研究，把Norll sk-TainakhN卜Cu-pGE巖漿硫化物礦床成因概括為:區(qū)域熱地慢導(dǎo)致大量玄武巖漿生成; 大規(guī)模的隆升;存在深大斷裂;地殼混染作用;混染巖漿的親銅元素虧損;巖漿侵入 導(dǎo)致虧損巖漿中的殘余硫化物再遷移;大面積蒸發(fā)巖的存在，可能提供了足夠的硫源。國外勘查新發(fā)現(xiàn)近幾年，國外蛇綠巖、阿拉斯加型巖體伯族元素找礦取得了新進(jìn)展(Ahmed etal，2005;Johan，2002； Priehardand and Brough， 2009； Ripley,2009)。Priehard and Brough(2009) 認(rèn)為俯沖帶蛇綠巖高度部分熔融產(chǎn)生富PG

14、E的巖漿，鉻鐵礦結(jié)晶時(shí)巖漿接近硫飽和，造成 豆莢狀鉻鐵礦礦體富含PGE，這些礦體雖小但具有潛在的伯族元素成礦潛力，如南烏拉爾 的Kempirsai蛇綠巖賦存豆莢狀鉻鐵礦，其PGE平均品位達(dá)0.7lX10-6, PGE資源量大于250 噸(Distler etal，2005);摩洛哥新元古代Bou Azzer豆莢狀鉻鐵礦的PGE含量則低于0.2lX10-6 (Distler etal，2008)。通常認(rèn)為阿拉斯加型巖體產(chǎn)于俯沖帶環(huán)境，巖體成群成帶沿會(huì)聚大陸 邊緣的俯沖帶線性分布，多貧硫而富氧，一般不作為Cu-Ni礦床的勘探對(duì)象(Priehard and Brough，2009)，有利于鉻鐵礦有關(guān)

15、的 PoE 礦床的形成(Mungall，2002;Filiniganetal，2008)。 但這類巖體往往作為通道系統(tǒng)與大量俯沖帶有關(guān)的火山巖共生，大陸邊緣的增生地層通常含 硫或石墨，為巖漿的運(yùn)移、巖漿與圍巖地層反應(yīng)創(chuàng)造了有利條件，只要滿足巖漿硫化物礦床 的形成條件(Naldrett，2004)，硫一旦飽和發(fā)生硫化物熔離作用，有可能形成Cu-Ni-PGE巖 漿硫化物礦床。例如，英國哥倫比亞的Turnagain礦床含1.4%的Ni，0.07%的Co(Nixon， 1998)。最近，在東南阿拉斯加幾個(gè)阿拉斯加型巖體發(fā)育地區(qū)，正在進(jìn)行貧硫富PGE巖漿硫 化物礦床的勘查工作(Freeman， 2008

16、)。參考文獻(xiàn)：劉壯.新疆哈密圖拉爾根銅鎳硫化物礦床成礦模式研究.碩士學(xué)位論文.蘭州：蘭州大 學(xué)，2010王建中.新疆喀拉通克銅鎳硫化物礦床成礦作用與成礦潛力研究.博士學(xué)位論文.西安： 長安大學(xué)，2010Zhou M F，Yang Z X，Song X Y，et al. Tectonic setting of magmatic Ni-Cu(-PGE) sulphide deposits in China. In： Shellnutt J G，Zhou M F，Pang K N eds. Recent Advances in Magmatic Ore Systems In mafic Ultramafic Rocks. Hong Kong： Ho