岩浆型铜镍硫化物矿床成矿特征、成矿规律及找矿方向探讨

的赋矿岩体出露面积仅１．３４ ｋｍ２，而同为超大型矿床 的布什维尔德、诺里尔斯克、萨德贝里等岩体出露面积 达几十平方千米，甚至上千平方千米。岩体的空间分 布有两种型式，即断续重现和分段重现。前者如萨德 伯里、布什维尔德，后者如诺里尔斯克一塔尔纳赫带、 耶尔岗东部裂谷带和汤普逊构造带等。有意思的是。 国外超大型铜镍硫化物矿床分布型式是以线性延伸即 分段重现为主，仅在局部地段呈现面型分布。而我国 刭目前为止，发现的同类矿床仅金川一处，且岩体呈孤 点状。现将主要铜镍硫化物矿床的成矿时代、岩石组 合及构造环境列表，见表１． 表１主要铜镍硫化物矿床的产出构造环境及岩石组合
２００８焦
新疆有色金属
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岩浆型铜镍硫化物矿床成矿特征、成矿规律
及找矿方向探讨
田
斌
（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局７０４队哈密８３９０００）
摘
要
岩浆型锕镰硫化物矿床是赋存镍、铜和铂族元素的主要矿床类型．本文通过对世界超大型铜镍矿床产出特征、控矿条件、母岩
浆系列、成矿规律等方面研究成果进行系统地总结，分析了小岩体成大矿的关键因素，并对其找矿方向进行了探讨．
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。
在整个２０世纪，国内外对于大型岩浆硫化物矿 床的勘查都被寻找大型层状杂岩体这一认识所主导。 自我国金川矿床发现以后，因其具有典型小岩体（面 积１．３４ ｋｍ２）成大矿的特点，其成矿机制受到了人们 的广泛关注。 ６．１成矿环境及成矿特点 所谓小岩体成大矿可归纳为：①在规模较小的 侵入岩浆岩体内部和／或附近的围岩中，形成了由与 岩浆作用有关的规模相对较大而富的矿体组成的矿 床；②岩体的最大截面积一般不到１０ ｋｍ２。最小的可 能只有几平方米；③岩体的矿化率较高；④发生了 明显的深部预富集成矿作用。 我国上述矿床主要形成于３种地质背景：①古 大陆边缘与裂解有关的小侵人体，形成时代主要是 早、中元古代及华力西期，②古大陆边缘与溢流玄武 岩有关的小侵人体，形成时代主要是新元古代及华力 西期；③造山带内与碰撞后张裂有关的小侵人体，形 成时代主要是华力西期。 ６．２小岩体成大矿的关键因素 对于岩浆硫化物矿床而言，大岩体可形成大型一 超大型矿床，小岩体也同样可以赋大型一超大型矿床， 但仅有小岩体是不能形成大矿床的，它赋大矿床的关 键是岩浆经过了充分的熔离作用，使后期的岩浆中含 有足够的成矿物质。对于复式岩体，成矿物质常常伴 随晚期的岩浆活动，由于前期不含矿岩浆与后期富矿 岩浆的定位空间不同，造成了小岩体赋大矿的现象，这 种现象在国内较普遍。其关键控制因素可归结为： （１）邻近深大断裂。如金川两侧华北地块与祁连 山之间的深断裂带、黄山南侧之康古尔塔格一黄山深 断裂带、红旗岭南缘辉发河深断裂带及喀拉通克北缘 额尔齐斯北西西向深断裂带等，为地幔岩浆上升成岩 成矿提供了软弱带。 （２）富橄榄石岩浆（Ｎａｌｄｒｅｔｔ，１９９９）和富斜方辉 石岩浆有利于成矿。富橄榄石岩浆具有三重含义：① 富橄榄石岩浆的温度较高Ｉ②富橄榄石岩浆中的Ｎｉ 含量相对较高Ｉ③更容易与富含ＳｉＯｚ的围岩反应。 当岩浆不含富橄榄石，斜方辉石的出现可能起到上述 橄榄石的标志性作用。 （３）矿床的硫源有２类。一种以岩浆硫为主，无 较多地壳硫的加入；另一种以壳源硫为主，我国的小 岩体矿床成矿多以幔源硫为主． （４）发生了明显的深部预富集成矿作用。由于岩 体小，矿体相对大而富，这种矿体不可能（下转２９页）
３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Ｉ③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；②必须有“ｓ，’熔离出来；③熔离出的“Ｓ，’必
辉长岩一辉石岩一橄榄岩
２矿床成因类型划分
世界上对于岩浆型铜镍硫化物矿床成因类型研究 可大致分为２个阶段。
万 方数据
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田
斌：岩浆型铜镍硫化物矿床成矿特征、成矿规律及找矿方向探讨
第１期
第一阶段：Ｎａｌｄｒｅｔｔ（１９８４年）将该类矿床分为５大 类：①与古陨石坑有关的苏长岩一辉长岩型矿床，②与 大陆裂谷有关的相当于溢流玄武岩的侵入体矿床；③ 前寒武纪绿岩带构造环境与科马提岩浆有关的矿床， ④显生宙造山带中与侵人体有关矿床；⑤大型层状杂 岩体中硫化物矿床。 上述分类可以看出，当时的分类还远未涉及中国 的矿床，因此也还没有对于我国特有的“通道型”岩体 成矿即小岩体成矿的认识。因而在整个２０世纪内，国 内外都十分重视寻找与大型层状杂岩体有关的岩浆硫 化矿床。 第二阶段：Ａ Ｊ Ｎａｌｄｒｅｔｔ（２００４年）将世界级的岩浆 硫化物矿床分为６大类，除上述超大型矿床外，新增了 中国金川和新发现的加拿大世界级铜镍矿Ｖｏｉｓｅｙ。ｓ Ｂａｙ矿床。 以上２个阶段对于世界级矿床的论述，反映出近 ２０年来对于矿床成因类型认识发生了重要转变。我 国金川铜镍矿被列入世界级矿床，强调了岩浆通道成 矿，所谓通道成矿都是一些小岩体成矿，说明这个领域 已经从重视大型层状杂岩体成矿转向了重视通道型岩 体成矿．多数研究者认为大型层状侵入体是寻找含硫 化物铂族（ＰＧＥ）的最好目标，而岩浆通道系统对于镍 铜硫化物矿床却更有前景。
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。
眦１ｅｒｕｄ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
大陆边缘裂谷 大陆内部裂谷
Ｍａ）
二辉橄榄岩一橄岩 苏长岩一辉长岩
萨德贝里
（１
８４９
Ｍａ）
大陆内部裂谷（２盔望警玺８德Ｍ。）
大陆裂谷
层状侵人杂岩 相当于溢流玄武岩的侵人体
（三：≥） 爰呈釜荔产
大陆内部裂谷
相当于溢漉玄武岩的侵人体
大陆边缘 大陆边缘
（２８５黜裹Ｍａ）闪长岩一辉长苏长岩一橄榄苏长岩
（３３舞翳Ｍ。）
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。 超大型矿床的深部存在着岩浆房，母岩浆（岩浆 房）的产生为深部岩浆熔离所致。硫化物的熔离和预 富集作用主要是在岩浆房中和上侵途中完成以后再贯 人到现存空间的（汤中立等，１９９１、１９９５）。在岩浆房中 或上升过程中，围岩对原始岩浆的改造，如同化、混和、 混染（尤其是长英质同化混染）、外部因素（如围岩中碳 的作用）下的还原作用是导致硫化物不混溶发生的主 要因素，尤其是镁铁质岩浆强烈的地壳混染得到了广 泛的同位素、稀土元素、痕量元素等资料的证实。近年 来研究认为，超大型矿床的形成与碱２００８年 新疆有色金属 ●－－●＿●＿●●＿－●●＿－＿＿＿●●＿＿＿＿＿－●●＿＿＿●●＿—－－●＿＿＿＿＿－●＿＿＿●＿＿－＿●＿●●＿●＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿●●＿＿—●＿＿＿＿●＿●●＿－－＿●＿＿＿－－＿●－＿●－＿＿●＿－＿＿＿●●＿●＿－＿＿—＿＿－＿●－＿＿＿＿＿＿一Ｉ●
关键词
岩浆铜镰硫化物矿床小岩体成矿规律
与镁铁质一超镁铁质杂岩体有关的铜镍硫化物 矿床是赋存镍、铜和铂族元素的主要矿床类型。我国 约８６％的镍，９０％的铂，７．３％的铜来自岩浆铜镍 硫化物矿床。该类型矿床巨大的经济效益使其越来 越多地受到国际地质界、矿业界的普遍关注，对其成 矿理论的多学科综合研究已成为当代地球科学的前 沿研究领域之一。从地质找矿的角度考虑，要实现我 国铜镍矿资源的可持续供给，岩浆型铜镍硫化物矿床 应是我国目前最具找矿潜力矿床类型。因此，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
Ｈ删Ｓ流体（杜乐天，１９９６）及岩浆多期活动（翟裕
岩，特别是与碳酸盐岩有关（解广轰等，１９９８）。 以及成矿元素地球化学行为的研究是最直接的因素。
生，１９９９）密切相关，硫化物不混溶程度受挥发分的制 约，而这种挥发分主要是外来的，可能和与之接触ｒ囝 在岩浆硫化矿床研究中，硫的化学活动性、溶解度
硫在岩浆中的溶解度是温度、压力、氧逸度和硫逸度的 函数，这些参数的改变可能会引起硫达到饱和状态。 压力与硫的溶解度具有反相关关系，压力越大，溶解度 越小。有关实验表明，基性岩浆通常是硫不饱和的，铁 的含量越低，硫的溶解度越高。硫在镁质岩浆中的溶 解度还取决于ｓｉ的含量，当富ｓｉ的地壳物质加入到镁 质岩浆中，硫的溶解度发生改变，达到饱和，形成硫化 物熔浆，在硅酸盐中由于密度差异，产生不混熔作用。 因此地幔岩浆在深部是饱和的，随着上侵而不饱和，如 果“Ｓ”要想从岩浆中熔离，必须有外界条件改变，诸如 “ｓｉ、Ｆｅ、ｙ的加入等。
构造环境具体矿床及年龄／时代 绿岩带 汤普逊 （大于１ ８００ Ｍａ） 金川