(一)铜镍硫化物型铜矿床

如题所述

铜镍硫化物型铜矿床又称岩浆铜镍硫化物矿床。这类矿床铜、镍共生,大多数矿床以镍为主,少数以铜为主,常伴生有铂、钴、金、银等多种有用组分。该类型中金川铜镍硫化物矿床世界著名,铜、镍均为超大型。

该类矿床最早发现于四川力马河矿床(1956),矿体产于闪长岩、辉长岩和橄榄岩复式岩体的底部。继后发现了金川和红旗岭等矿床,近年来又发现喀拉通克和黄山等矿床。总的说来,含矿岩体面积均在1km2以下,所谓小岩体成矿。因此,我国铜镍硫化物矿床都经历了深部熔离富集,浅成贯入成矿过程,具有小岩体成大矿的特点。

汤中立等(1990、1991)将我国铜镍硫化物矿床分为两类,即与优地槽火山作用有关的就地熔离矿床与深断裂有关的深部熔离-贯入矿床(毛景文等,1988)。前者与科马提岩类似,实例如桂北大坡岭矿床,该类型矿床在我国极少。我国岩浆铜镍硫化物矿床主要属后者,其产出构造环境主要为陆缘活动带,与国外分类中的辉长岩类相类似。

我国含矿岩体分属超基性岩、基性—超基性杂岩和基性杂岩3类,并以前两类为主。显然,我国含矿岩体更偏基性(余传菁,1985)。

属于超基性岩类的有:二辉橄榄岩-橄榄二辉岩(金川)、辉石岩-角闪橄榄岩—橄榄岩(冷水箐)、二辉橄榄岩(獐项六号)和辉石岩(獐项十一号)。

属于基性—超基性杂岩类的有:闪长岩-辉长岩-橄榄岩(力马河)、辉长岩-辉石岩-橄榄岩(白马寨)、辉长岩-辉石岩-橄榄岩-橄榄辉石岩(红旗岭1号)、苏长岩-斜方辉石岩-橄榄岩(红旗岭7号)、辉长辉绿岩-辉石岩(大坡岭)。

属于基性杂岩类的有:黑云母角闪苏长岩-黑云角闪闪长岩-黑云角闪橄榄苏长岩-黑云角闪辉绿辉长岩(喀拉通克1号)、辉长岩(小南山)。

含矿岩体分异良好,且多是同源多次侵入的复式岩体,垂直分异尤其良好,从上至下,岩石的基性程度增加。

根据我国16个铜镍硫化物矿床含矿岩体岩石化学成分统计,橄榄岩、二辉橄榄岩和古铜辉石岩等超基性岩的MgO含量大多变化于19.94%~32.21%,Fe2O3+FeO含量多变化于10.98%~15.38%,m/f比值变化于2.32~5.05;辉长岩、苏长岩等基性岩,MgO含量多变化于8.11%~20.96%,Fe2O3+FeO含量多变化于5.95%~18.05%,m/f比值变化于0.55~2.38。因此,我国这类含矿岩体应属于铁质超基性岩和铁质基性岩。含矿岩体的这一特征与地质学家早已认识到基性-超基性岩成矿专属性的规律是一致的。通常人们认为含MgO很高的镁质超基性岩(m/f>6.5)多与铬铁矿矿床有关,含MgO低的富铁质基性岩(m/f<0.5)与钒钛磁铁矿矿床有关,而含MgO中等的铁质超基性岩(m/f=2~6.5)和铁质基性岩(m/f=0.5~2)则与铜镍硫化物矿床有关。根据实验证明:地幔条件下金属硫化物和金属氧化物的固相线有很大区别。硫化物固相线温度(1065~1300℃),高于硅酸盐-氧化物(铁、钛、钒)固相线温度(1000~1200℃),而低于铬铁矿固相线温度(>1500℃)。要形成含某种成分的岩浆,地幔物质的熔融温度必须抵达或超过该物质的固相线温度,而熔融程度的差别则可导致岩浆含矿性有极大的不同。地幔单硫化物固溶体固相线以下的低度部分熔融(<20%)产生Fe-V-P金属氧化物的低镁铁质岩浆;单硫化物固溶体-液相线之间的中度部分熔融(20%~50%),形成含Cu-Ni金属硫化物的中镁铁质岩浆;超过单硫化物固溶体液相线的高度部分熔融(>50%),产生铬的超镁铁质岩浆。

续表

表11-1 成矿地质环境基本特征

含矿岩体稀土标准化模式均属于Eu轻微正异常的LREE富集型。含矿岩体锶同位素组成接近陨石值,例如喀拉通克1~3号矿体的初始锶比值为0.7033~0.7044(王润民等,1991),金川的初始锶比值变化于0.7006~0.7086。

铜镍硫化物矿体主要产于岩体内。其中就地熔离矿体,如桂北大坡岭矿床矿体多呈似层状和透镜状,产于岩体底部或中下部,与基性程度较高的岩相关系密切;深部熔离贯入作用形成的矿体,矿体形态除受岩相控制外,还受围岩和构造控制,常呈透镜状、板状、脉状、扁柱状和不规则状产出,矿体与围岩界线清楚。

按矿石的自然类型划分为氧化矿石和原生矿石两类,以原生硫化物为主。根据矿石构造特征又可把原生硫化物矿石分为浸染状、海绵陨铁状、斑杂状和块状等。矿石的主要金属矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿。3种矿物相对含量变化很大,通常磁黄铁矿含量最高,其他两种矿物的含量变化视不同矿床而定。在富镍的矿床[w(Cu)/w(Ni)<1],镍黄铁矿明显高于黄铜矿,在富铜的矿床中[w(Cu)/w(Ni)>1],黄铜矿明显比镍黄铁矿高。次要金属矿物有黄铁矿、方黄铜矿、马基诺矿、磁铁矿、铬尖晶石和钛铁矿等。特征微量矿物为铂族矿物和钴矿物。此外,还常见紫硫镍矿、针镍矿、六方硫镍矿和白铁矿等次生蚀变矿物。脉石矿物主要为贵橄榄石、古铜辉石、顽火辉石和少量普通辉石。斜长石主要是中长石、拉长石和更长石。由于岩石蚀变作用强而普遍,因此除上述原生脉石矿物外,还可见到蛇纹石、滑石、绿泥石、阳起石、透闪石、菱镁矿、绢云母和方解石等蚀变矿物。

大多数矿床的硫同位素组成变化范围较窄,其δ34S值与陨石硫相近,如金川的δ34S=-2.6‰~+2.5‰,红旗岭1号的δ34S值=+1.0‰~+0.6‰,赤柏松的δ34S值=-1.3‰~+0.9‰,力马河的δ34S值=+3.4‰~+5.7‰。

基性—超基性岩中硫化物小珠滴为这类矿床的熔离成因提供了有力证据,小珠滴主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿组成。岩浆饱和硫是形成这类矿床的重要条件,通常矿石中硫是这些岩石中硫的2~238倍,且这些岩体中硫的含量随岩石基性程度增高而增高,因此工业矿体常赋存于硫含量高的岩相之中。成矿实验表明,岩浆熔离作用发生于1140~1698℃(汤中立,1990,1991)。金川根据二辉石地质温度计算,主岩体成岩温度在1000~1300℃之间,橄榄石的结晶温度上限为1400~1500℃。FeS-FeO-SiO2体系实验表明(汤中立,1990,1991),在915℃可以晶出少量磁黄铁矿,即形成橄榄石+磁黄铁矿+方铁矿(磁铁矿)组合。金川硫化物的熔融温度为860~1000℃(王润民等,1991);喀拉通克1号矿体硫化物的熔融温度为910~960℃(王润民等,1991)。这一温度代表硫化物固相线的最高温度。据矿相学研究表明,硫化物呈他形分布于硅酸盐矿物中呈海绵陨铁构造和浸染状构造,表明硫化物晶出于橄榄石和辉石等硅酸盐和钛铁氧化物之后,而硫化物固溶体析出是在硅酸盐结晶后相当长时间才完成的,那时的温度已到300~500℃左右(陈正,1990)。

我国大多数铜镍硫化物矿床都实用于深部熔离-贯入成矿模式,即含铜镍超基性岩浆在地壳深部岩浆房发生熔离和结晶分异作用,形成无矿硅酸盐岩浆、含矿硅酸盐岩浆和矿浆,在动力作用下,首先是硅酸盐岩浆沿断裂上侵,形成区域性基性、超基性岩带或岩群,然后是含矿硅酸盐岩浆沿相同通道,或某一构造体系的不同通道上侵到同一储岩空间。此时,如果成矿条件稳定,可以发生就地熔离作用和重力结晶分异作用,形成“底部矿体”或“上悬矿体”。最后,矿浆贯入则形成高品位的富矿体,而且我国许多矿床中具有多次贯入的特点(傅德彬,1986)。

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