湯中立,錢(qián)壯志,2,姜常義,閆海卿,焦建剛,劉民武,2,徐章華,徐 剛,王亞磊

0 引言

2009年6月在西安成功舉辦了“Ni-Cu(Pt)巖漿礦床國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)”,國(guó)際經(jīng)濟(jì)地質(zhì)協(xié)會(huì)(SEG)對(duì)本次會(huì)議進(jìn)行了專題報(bào)道。湯中立、Naldrett、Lesher做了主題報(bào)告,有100多位中外學(xué)者出席會(huì)議并做報(bào)告。會(huì)議充分展示了近期的研究成果,增進(jìn)了國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流,提高了中國(guó)在該領(lǐng)域的研究水平。依據(jù)會(huì)議資料,結(jié)合近10年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,可以看出這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)為:與大型層狀巖體有關(guān)的鉑族礦床仍然受到關(guān)注;Sudbury礦床的特殊性和不可參照性取得了共識(shí);小巖體礦床是發(fā)展主流;通道成礦作用受到重視[1-2]。現(xiàn)將有關(guān)礦床實(shí)例列于表1。

表1 與巖體規(guī)模有關(guān)的巖漿硫化物礦床Tab.1 Magmatic Sulfide Deposit Concerned with Intrusion Scale

1 大型層狀巖體是鉑族金屬主要來(lái)源

大型層狀巖體是指那些形成時(shí)代早、規(guī)模巨大(幾萬(wàn)到幾百平方千米以上)、具有層狀結(jié)構(gòu)的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖體。這些巖體往往是超大型鉑族、釩鐵磁鐵礦、鉻鐵礦的資源儲(chǔ)庫(kù),如表1中的Bushveld雜巖體、Great Dyke、Stillwater等?，F(xiàn)以Bushveld為例進(jìn)行簡(jiǎn)述。

Bushveld雜巖體主要由層狀鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石組成,東西長(zhǎng)450 km,南北寬250 km,其面積大于60 000 km2,形成時(shí)代為2.06 Ga[3]。多期次巖漿活動(dòng)形成厚近10 km的巖層,最后的火成事件是Lebowa花崗巖套,侵位于鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石的中心部位,將Bushveld巖層切割分為東、西、西南、西北幾個(gè)半圓形的塊體和一個(gè)向北部伸出的翼狀體(圖1)。

鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖套分5個(gè)帶,從下而上分別為:①邊緣帶(厚0～800 m),由蘇長(zhǎng)巖和少量輝石巖組成;②下帶(厚800～1 300 m),主要由古銅輝石巖、斜方輝石橄欖巖、純橄欖巖組成;③關(guān)鍵帶(厚1 300～1 800 m),又分上、下兩個(gè)亞帶[23-24],下亞帶主要由古銅輝石巖、鉻鐵礦和一些斜方輝石橄欖巖組成,上亞帶以出現(xiàn)斜長(zhǎng)石堆晶為標(biāo)志,下部由斜長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)巖和少量古銅輝石巖組成,上部(從U G-1鉻鐵礦層基底單元開(kāi)始)是由鉻鐵礦、斜方輝石橄欖巖、古銅輝石巖、蘇長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖組成,頂部是Merensky礦層;④主帶(厚3 000～3 400 m),由蘇長(zhǎng)巖、輝石巖和斜長(zhǎng)巖組成;⑤上帶(厚2 000～2 800 m),由鐵輝長(zhǎng)巖和鐵閃長(zhǎng)巖組成[25-26]。巖體結(jié)構(gòu)最顯著的特征具有典型的層狀構(gòu)造和韻律結(jié)構(gòu),從下帶到上帶鎂橄欖石Fo由85～90演變到80～82、35～50、0～35;頑火輝石En由84～90演變到80～85、70～85、62～78、45～62、31～45;鈣長(zhǎng)石An從臨界帶到上帶由73～80演變到69～76、50～60、30～50。

硫化物、鉻鐵礦、磁鐵礦相伴生的層狀礦床出現(xiàn)在Bushveld雜巖體中。其中最重要的是上臨界帶中的Merensky礦層、U G-2鉻鐵礦層(圖1)和發(fā)育于北翼接觸帶的-Platreef礦床。Merensky礦層分布較廣,在西南、西北、東和北Bushveld皆有發(fā)育。在西北Bushveld的Merensky單元最厚,約25 m,西南和東Bushveld厚約10 m。Merensky礦層Ni平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%、Cu為0.06%,PGE為6.21×10-6,鉑族金屬量26 161 t;U G-2鉻鐵礦層在西南、西北、東Bushveld皆有發(fā)育。U G-2鉻鐵礦層的鉑族資源比Merensky礦層更大,U G-2鉻鐵礦層旋回厚度由15 m變化到400 m,在西Bushveld主要的鉻鐵礦厚度為70～130 cm,堆晶相鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%～90%,填隙相為斜長(zhǎng)石和斜方輝石,下部是粒狀結(jié)構(gòu),向上部為嵌晶結(jié)構(gòu),上覆為斜方輝石橄欖巖和二輝橄欖巖或含長(zhǎng)輝石巖,在這里U G-2鉻鐵礦層總厚達(dá)50 m。U G-2鉻鐵礦層Ni平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為-0.04%、Cu為-0.02%,PGE為-5.70× 10-6,PGE金屬量32 730 t;Platreef礦床不是層狀的,但屬于接觸帶層控型礦床,分布于Bushveld巖體的北翼,是一組與Bushveld雜巖的下帶、臨界帶、主帶和上帶相當(dāng)?shù)逆V鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖組成,向西傾斜30°～40°,翼長(zhǎng)約110 km,巖體由北向南分別與花崗巖、白云巖、鐵石英巖、頁(yè)巖和石英巖相接觸,在接觸帶上發(fā)育了Platreef礦床。Platreef礦床在形成過(guò)程中受到很大的混染,總是出現(xiàn)白云巖捕虜體,盡管數(shù)量上有所變化,在下盤(pán)與白云巖接觸處最發(fā)育,范圍最廣(直徑達(dá)到100 m)。較小的捕虜體大部分變成鈣-硅酸鹽巖,20 m厚的蛇紋石化輝石巖,包含蛇紋石化的橄欖巖和磁鐵礦覆蓋鈣-硅酸鹽巖捕虜體。Platreef礦層Ni平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.41%、Cu為0.20%, PGE為4.12×10-6,PGE金屬量6 582 t[8]。

圖1 Bushveld雜巖體中巖石類型層序中斜方輝石En和橄欖石Fo及斜長(zhǎng)石An的變化Fig.1 Contents of the Anorthite in Plagioclase and MgNo in Orthopyroxene and Olvien of the Bushveld Complex

由此可見(jiàn),大型層狀巖體中的鉑族礦床一般呈薄層狀,分布范圍很大,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10-6,具有微量硫化物伴生致使Ni平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)0.04%～0.15%、Cu可達(dá)0.02%～0.06%等特點(diǎn),另外Platreef礦床是層狀巖體邊部的接觸帶型礦床,白云巖的同化混染有利成礦。伴生硫化物稍高,Ni平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)0.41%,Cu可達(dá)0.20%。鉑族礦床的這些產(chǎn)狀特點(diǎn)對(duì)在其他類似層狀巖體中找礦具有重要參照意義。

2 Sudbury礦床屬隕擊成因,沒(méi)有找礦參照意義

Sudbury礦床是加拿大19世紀(jì)最早發(fā)現(xiàn)的一個(gè)超大型Ni-Cu硫化物礦床,巖體呈盆狀,面積約1 300 km2,形成時(shí)代1.85 Ga[8]。巖盆自下而上由細(xì)粒的邊緣蘇長(zhǎng)巖(Sublayer)、粗粒蘇長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖和花斑質(zhì)巖石組成。礦體分布于巖盆底部接觸帶蘇長(zhǎng)巖中、底部港灣處以及巖體周邊向外放射狀分布到石英閃長(zhǎng)巖巖枝中。長(zhǎng)期以來(lái),由于巖體具有層狀結(jié)構(gòu),被認(rèn)為是典型的通過(guò)就地熔離-重力分異形成的大型層狀巖體銅鎳硫化物礦床,從而引起地質(zhì)學(xué)家和礦業(yè)公司將大型層狀巖體作為銅鎳硫化物礦床研究和勘查的目標(biāo),并投入了很大力量在Bushveld、Duluth、GreatDyke、Kieglapait、Muskox、Skaergaard以及Stillwater等大型層狀巖體的底部尋找Cu、Ni硫化物礦床。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的努力,都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具有重要經(jīng)濟(jì)意義的硫化物礦床。后來(lái)的深入研究發(fā)現(xiàn)Sudbury礦床屬隕擊成因,同位素和熱力學(xué)模式研究認(rèn)為整個(gè)侵入體可能為一碰撞成因的熔融巖席,硫化物來(lái)自撞擊區(qū)內(nèi)深部鎂鐵質(zhì)巖體中早已存在的硫化物的熔融,全世界只有這一個(gè)實(shí)例,沒(méi)有參照意義[28-31]。

3 小巖體成礦系統(tǒng)

3.1 小巖體礦床

小巖體礦床是指那些經(jīng)過(guò)深部預(yù)富集的含礦巖漿上侵形成的“巖體規(guī)模相對(duì)小”的巖漿礦床。巖漿巖體的面積可以大到n(n<10 km2),小到零點(diǎn)零幾平方千米;一般為1 km2至幾平方千米或1 km3至幾立方千米,或更小。在巖體的內(nèi)部和(或)附近的圍巖中形成的礦體卻“相對(duì)大而富”(表1中序號(hào)為5～15的礦床皆屬小巖體礦床)。由此可見(jiàn),除Sudbury礦床外,世界最大的這類礦床如Noril'sk-Talnakh、金川、Pechenga、Voisey's Bay等,中國(guó)所有這類礦床都是小巖體礦床,可見(jiàn)這類礦床是巖漿鎳銅硫化物礦床的主要類型。

小巖體礦床的主要特征就是巖體小、礦床大而富。以金川礦床為例,巖體面積為1.34 km2,延深約1 km,楔形變小至尖滅,巖體體積小于1 km3,鎳儲(chǔ)量約546×104t,銅儲(chǔ)量約389×104t。如此巨量的金屬怎么產(chǎn)在這么小的巖體之中?有的學(xué)者估算這樣大的金屬儲(chǔ)量至少需要30～300 km3的鎂鐵質(zhì)巖漿參與成礦[32-33]。金川礦床現(xiàn)有巖體不足1 km3,90%以上參與成礦但本身礦質(zhì)虧損的那些巖漿到哪里去了?這是所有小巖體礦床成因都要回答的問(wèn)題。

3.2 小巖體的成礦模式

依據(jù)上述特征,結(jié)合小巖體礦床的成礦過(guò)程建立了小巖體的成礦模式(圖2)。

圖2 小巖體成礦模式Fig.2 Model of Small Intrusions Mineralization

由于巖體小、礦體相對(duì)大而富,這種礦體不可能從小巖體自身產(chǎn)生出來(lái)。來(lái)自深部地幔的巖漿多期次涌進(jìn)地殼深部的巖漿房中,由于物理化學(xué)條件的變化發(fā)生分離結(jié)晶作用以及可能的(不是必須的)與圍巖發(fā)生同化混染或有外來(lái)硫加入,致使巖漿達(dá)到硫過(guò)飽和,發(fā)生熔離作用,在重力作用參與下,巖漿房中的液體分異成為不含礦巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿等部分,然后向現(xiàn)存空間(地表或地殼淺部)一次或多次脈動(dòng)式噴發(fā)-貫入成巖成礦。一般來(lái)說(shuō),經(jīng)過(guò)結(jié)晶、分異、熔離后的不含礦巖漿的體積,比貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿的體積要大得多,在上侵過(guò)程中,不含礦巖漿大部分都噴溢出地表或侵入到不同的空間,形成噴發(fā)巖流(Noril'sk-Talnakh、白馬寨)或侵入巖體群(金川、喀拉通克、紅旗嶺等)。剩余的巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿可以多次貫入同一空間成巖、成礦(金川、喀拉通克、白馬寨、圖拉爾根等),也可以分別貫入不同的空間成巖、成礦(紅旗嶺1、3、7號(hào))。相對(duì)于就地熔離的礦床而言,這種深部熔離-貫入礦床的巖體體積小得多,含礦率和礦石品位也高得多,所以這種成礦作用導(dǎo)致形成小巖體大礦床,即所謂的“小巖體成大礦”。這個(gè)模式簡(jiǎn)要概括為深部熔離預(yù)富集-分期貫入-終端巖漿房聚集成礦。

3.3 小巖體成礦系統(tǒng)

3.3.1 成礦背景

這類礦床的地質(zhì)背景主要有大陸陸內(nèi)或邊緣裂解背景下的小侵入體礦床-(金川、Pechenga、Voisey's Bay);造山帶后碰撞伸展背景的小侵入體礦床(喀拉通克、紅旗嶺、黃山、黃山東、圖拉爾根、葫蘆、香山等);大火成巖省背景下的小侵入體礦床(Noril'sk-Talnakh、白馬寨、金寶山等)。

3.3.2 鄰近深大斷裂

小巖體礦床一般都鄰近深大斷裂,這種斷裂有時(shí)耦合于重要的地殼縫合帶,如俄羅斯Noril'sk-T alnakh地區(qū)的20多個(gè)巖體均沿Noril'sk-Kharaelakh深斷裂帶分布,主要集中分布于-Talnakh、Noril'sk礦集區(qū)中。這些巖體侵入未變質(zhì)的泥盆系—下二疊統(tǒng)沉積地層,形成厚度0～300 m、呈長(zhǎng)寬比很大的巖席。3個(gè)含礦巖席中,Kharaelakh呈三角形,而Talnakh和Noril'sk巖體則呈寬度小于2 km、長(zhǎng)度達(dá)15～20 km的“隧道狀”巖席。這種產(chǎn)狀顯示巖漿在快速上侵噴出地表的同時(shí),后繼性的含礦巖漿沿深斷裂的次一級(jí)層狀裂隙侵入成巖成礦。

中國(guó)的小巖體礦床也表現(xiàn)出這一特征,如金川南側(cè)華北地塊與祁連山之間的縫合帶,紅旗嶺南緣輝發(fā)河深斷裂帶,喀拉通克北緣額爾齊斯北西向深斷裂帶,白馬寨北西之哀牢山—紅河深斷裂帶等,它們及其次級(jí)羽狀裂隙為地幔巖漿上升成巖、成礦,提供了通道和儲(chǔ)礦空間。

深斷裂是重大構(gòu)造巖漿事件的產(chǎn)物,也是地殼應(yīng)力長(zhǎng)期聚集和突然釋放的表現(xiàn)形式之一。由于深斷裂的減壓作用,導(dǎo)致深部巖漿房的不含礦巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿脈動(dòng)式快速上侵,大量的不含礦巖漿噴出地表或侵入淺部空間,貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿可能由于相對(duì)較重沿著深大斷裂的次級(jí)裂隙侵入到終端巖漿房成巖成礦。

3.3.3 原生巖漿

小巖體礦床的原生巖漿主要有高鎂拉斑玄武巖漿、苦橄質(zhì)巖漿和科馬提巖漿[34]。本文中表1涉及的礦床大多屬玄武質(zhì)巖漿、苦橄質(zhì)巖漿及其演化的產(chǎn)物。

3.3.4 深部巖漿作用(先導(dǎo)性巖漿、繼發(fā)性巖漿)

來(lái)自深部地幔的巖漿多期次涌進(jìn)地殼中的深部巖漿房,深部巖漿房的環(huán)境是相對(duì)長(zhǎng)期的、穩(wěn)定的,只有大的構(gòu)造巖漿事件(構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、深層地震等)促成深部巖漿房中的巖漿脈動(dòng)式快速上升。巖漿房上部的不含礦巖漿先期噴出地表或侵入淺部空間,形成礦質(zhì)虧損的噴發(fā)巖流或侵入巖體群,如Noril'sk-Talnakh上覆火山巖流中的Nd層[35];四川楊柳坪地區(qū)鉑族顯著虧損的峨眉山玄武巖中段[36-37];金川外圍的茅草泉、塔馬子溝、V號(hào)異常等巖體;喀拉通克、紅旗嶺礦集區(qū)的那些無(wú)礦巖體群等。這部分先侵入的巖漿量大,密度較小,礦質(zhì)虧損統(tǒng)稱先導(dǎo)性巖漿。

所謂繼發(fā)性巖漿是指位于深部巖漿房中下部的不含礦巖漿、含礦巖漿(貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿)。在巖漿快速上升的過(guò)程中,繼發(fā)性巖漿跟隨先導(dǎo)性巖漿上侵可以到達(dá)同一水平高度,如喀拉通克、紅旗嶺、Pechenga;也可能由于密度不同到達(dá)不同水平空間,繼發(fā)性巖漿由于密度較大,往往侵入于較低水平高度的終端巖漿房成巖成礦,如金川、白馬寨、金寶山、Noril'sk-Talnakh。

先導(dǎo)性巖漿一般是大規(guī)模的、大質(zhì)量的;繼發(fā)性巖漿一般是小質(zhì)量的、小規(guī)模的。先導(dǎo)性巖漿往往指示了巖漿深部預(yù)富集作用的存在;繼發(fā)性巖漿指示了現(xiàn)存成礦作用的空間。

3.3.5 繼發(fā)性巖漿的成礦作用

依據(jù)含礦巖漿進(jìn)入現(xiàn)存空間方式或聚集方式,小巖體礦床有4種類型。

(1)復(fù)式貫入成礦:不含礦巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿多次分別貫入現(xiàn)存空間成巖成礦,先侵入的是不含礦巖漿、貧礦巖漿,后侵入的是富礦巖漿、礦漿。它們一般由上而下依次分布,不含礦巖漿和貧礦巖漿沒(méi)有明顯的分界;貧礦巖漿和富礦巖漿可以沒(méi)有明顯分界(喀拉通克),也可以分界截然(金川);礦漿和富礦之間都是侵入關(guān)系,礦漿是晚期貫入的。

(2)單式貫入成礦:在有的同源巖漿成礦區(qū)(紅旗嶺),貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿既可以復(fù)式貫入同一空間(1號(hào)巖體),也可以分別貫入不同的空間(3、7號(hào)巖體)聚集成礦。3號(hào)巖體是由貧礦巖漿貫入聚集成礦,盆狀巖體底部全部由星點(diǎn)狀貧礦組成;7號(hào)巖體呈脈狀,是由富礦巖漿貫入成礦,96%的體積都由海綿隕鐵狀礦石組成,這兩者稱單式貫入成礦。

(3)中心式貫入成礦:白馬寨礦床呈扁柱體,柱體的邊緣到中心分別由輝長(zhǎng)巖、輝石巖和橄欖巖組成。輝石巖有細(xì)粒邊緣相,含星點(diǎn)狀礦石,與其內(nèi)的橄欖巖礦化不連續(xù)。前者呈星點(diǎn)狀,后者呈海綿隕鐵狀,接觸界線清楚,可能也不是同期次的產(chǎn)物。塊狀礦位于柱體中心,與海綿隕鐵狀礦石界限截然,屬晚期貫入成礦。

(4)反向復(fù)式貫入成礦:類似于復(fù)式貫入成礦,但先侵入的是不含礦巖漿、貧礦巖漿,后侵入的是富礦巖漿、礦漿卻由下而上反向分布,反映了一個(gè)獨(dú)特的脈動(dòng)式貫入構(gòu)造背景[38-41]。

4 通道成礦作用

4.1 通道成礦作用的提出

在大型層狀巖體底部長(zhǎng)期尋找Ni-Cu硫化物礦床的實(shí)踐失敗以后,地質(zhì)學(xué)家們依據(jù)Noril'sk-Talnakh的研究和Voisey's Bay的發(fā)現(xiàn)與研究,提出了通道成礦作用[35,42-43]。所謂通道成礦作用是基于質(zhì)量平衡的計(jì)算認(rèn)為,成礦的巖漿房應(yīng)當(dāng)是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng),當(dāng)新的巖漿注入時(shí),主要由于圍巖的同化混染或有外來(lái)硫的加入導(dǎo)致硫過(guò)飽和,發(fā)生硫化物的熔離作用,硫化物乳珠就地或沿通道移動(dòng)到適當(dāng)?shù)胤匠两迪聛?lái)形成礦體,而成礦元素虧損的巖漿隨著新巖漿的不斷補(bǔ)充而被擠出,形成新的不含礦巖體或噴出地表的熔巖流。通道中硫化物乳珠不斷沉降富集的地方就形成了礦床[35]。

4.2 Noril'sk-Talnakh礦床成礦機(jī)制

沿著近南北向的-Noril'sk-Kharaelakh斷層, Talnakh和Noril'sk是由北向南分布的相距幾十千米的兩個(gè)礦集區(qū)。北部礦集區(qū)主要由-Kharaelakh和Talnakh礦床組成,南部礦集區(qū)主要由Noril'sk-1礦床組成,所有這些礦床都呈巖席狀,每個(gè)礦床的巖席面積可達(dá)數(shù)十平方千米,厚度0～300 m,巖席體積一般達(dá)幾立方千米,皆屬小巖體礦床。

通道成礦機(jī)制最初是在研究該礦床的基礎(chǔ)上提出的,后來(lái)幾經(jīng)發(fā)展和修改,提出現(xiàn)在的成礦模式(圖3)[35,42]。來(lái)自地幔的巖漿到達(dá)深部巖漿房,由于花崗質(zhì)地殼的混染,硫達(dá)到過(guò)飽和,發(fā)生硫化物的熔離作用。巖漿房上部虧損親銅元素和鉑族的巖漿繼續(xù)上升噴出地表形成Nd1-2熔巖流,同時(shí)這些巖漿侵入到噴發(fā)巖下部的沉積巖中形成不含礦的Lower Talnakh侵入體,深部巖漿熔離的硫化物殘留在巖漿房中。

圖3 Kharaelakh礦床成礦模式Fig.3 Model for the Formation of Ni-Cu-PGE Sulfide Ores in the Kharaelakh Intrusion

來(lái)自Nd1-2熔漿在深部階段巖漿房中分離出液相硫化物,Morongovsky熔漿進(jìn)一步上升(圖3a),然后被新的來(lái)自地幔的硫不飽和巖漿重熔形成富集鉑族的巖漿(圖3b)。富集鉑族的巖漿與含硬石膏的蒸發(fā)圍巖在較高的層位反應(yīng),產(chǎn)生不混溶的液態(tài)硫化物,其具有高的鉑族質(zhì)量分?jǐn)?shù)和更高的δ34S。液態(tài)硫化物占據(jù)-Kharaelakh巖漿通道系統(tǒng)中液壓驟降部位形成礦床(圖3c)。

由于后續(xù)巖漿繼續(xù)涌進(jìn)巖漿房,原來(lái)殘留的硫化物再吸收新巖漿中的親銅元素和鉑族,致使硫化物更加富集親銅元素和鉑族,新的輕微虧損的巖漿噴出地表(Mr層)(圖3a)。巖漿房中聚集了富集親銅元素和鉑族的富礦巖漿,由于后續(xù)巖漿的不斷涌入,將富礦巖漿擠到-Kharaelakh現(xiàn)存空間(圖3b),與含硬石膏的蒸發(fā)巖的圍巖同化混染成礦(圖3c)。這樣一種成礦模式也基本適合-Noril'sk-1和Tanalkh礦床。

4.3 Voisey's Bay礦床成礦機(jī)制

Voisey's Bay礦床為一個(gè)1.334 Ga的橄長(zhǎng)巖質(zhì)侵入體,侵入于太古代—元古代片麻巖系中,巖體地表呈梨形,東西延伸約6 000 m,東部巖體約幾平方千米,為梨的主體,西部為斷續(xù)延伸的細(xì)脈,狀如梨把。東部梨體被認(rèn)為是東部上巖漿房,西部脈體向下延深達(dá)2 000 m,終止于西部下巖漿房。不同類型的Voisey's Bay礦體就賦存于從西部下巖漿房到東部上巖漿房的巖漿通道和上巖漿房的底部相關(guān)部位。礦床的成礦機(jī)制如圖4。

圖4 Voisey's Bay礦床成礦機(jī)制Fig.4 Model for the Formation of Voisey's Bay Ni-Cu-PGE Sulfide Deposit

成礦過(guò)程分為3個(gè)步驟(圖4):①巖漿上升到Tasiuyak片麻巖內(nèi)的下巖漿房?jī)?nèi),橄欖石發(fā)生結(jié)晶并形成超鎂鐵質(zhì)堆積,巖漿與崩塌頂部的片麻巖碎塊反應(yīng),使得硫飽和,發(fā)生硫化物的熔離作用;②新的鎳不虧損巖漿涌進(jìn)下巖漿房使得早期的含硫化物超鎂鐵質(zhì)堆積破碎,并和早期殘留巖漿一起被推動(dòng)流向Nain片麻巖中的上巖漿房,當(dāng)輸送這些硫化物時(shí),硫化物在壓力釋放的適當(dāng)部位沉積下來(lái)形成礦體;③晚期巖漿繼續(xù)流過(guò)這個(gè)系統(tǒng),加速硫化物和部分片麻巖包體的反應(yīng),使得硫化物進(jìn)一步富集了親銅元素,并輸送到達(dá)上巖漿房下部而擴(kuò)散開(kāi),形成上巖漿房的底部礦體。

5 認(rèn)識(shí)與討論

5.1 大型層狀巖體有利鉑族成礦

世界最大的鉑族礦床差不多都賦存于大型層狀巖體Bushveld中。由Bushveld可見(jiàn),Merensky礦層、U G-2礦層和Platreef礦床的共同特征是含微量硫化物,硫化物本身的鉑族質(zhì)量分?jǐn)?shù)特別高,因此形成了特別巨大的鉑族礦床。類似的低硫化物富鉑族礦層也發(fā)現(xiàn)于Great Dyke和Stillwater等大型層狀巖體中,這3個(gè)是從幾萬(wàn)到幾百平方千米規(guī)模不等的層狀巖體。中國(guó)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種大型層狀巖體,但卻找到像金寶山這樣幾平方千米的低硫化物富鉑族的小型層狀巖體,賦存數(shù)十噸鉑族,所以從幾平方千米到幾百平方千米之間的這種層狀巖體在中國(guó)還具有尋找鉑族礦床的空間,值得引起重視。

5.2 Ni-Cu硫化物礦床的成礦作用

這類礦床的兩種成礦機(jī)制即深部預(yù)富集(熔離)-多期貫入-終端巖漿房聚集成礦和深部預(yù)富集(熔離)-通道成礦的共同點(diǎn)就是在深部預(yù)富集(熔離)的基礎(chǔ)上解釋了“小巖體成大礦”。它們的不同點(diǎn)就是:礦床的現(xiàn)存空間是封閉型的終端巖漿房還是開(kāi)放型的巖漿通道?含礦巖漿進(jìn)入現(xiàn)存成礦空間是由于劇烈的構(gòu)造應(yīng)力釋放促使其脈動(dòng)式上侵還是由于后續(xù)巖漿的連續(xù)涌進(jìn),卸載硫化物并擠出虧損巖漿?筆者的觀點(diǎn)傾向于前者。因?yàn)檫@類礦床是地幔鎂鐵質(zhì)巖漿進(jìn)入地殼成礦的產(chǎn)物,深部巖漿房中的預(yù)富集熔離作用,需要一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定的物理化學(xué)環(huán)境,對(duì)應(yīng)于地殼運(yùn)動(dòng)相對(duì)平靜、應(yīng)力逐漸集中的構(gòu)造平穩(wěn)階段。巖漿沿通道上升,通常是相對(duì)短暫的、快速的,對(duì)應(yīng)于地殼運(yùn)動(dòng)劇烈的應(yīng)力爆發(fā)作用。這一特征顯然不適于巖漿在通道中發(fā)生熔離成礦作用。

5.3 先導(dǎo)性巖漿的找礦指示意義

先導(dǎo)性巖漿噴出地表或侵入淺部空間后,形成礦質(zhì)虧損的噴發(fā)巖流或侵入巖體群。它們和繼發(fā)性巖漿形成的礦床有以下組合關(guān)系:①先導(dǎo)性噴發(fā)巖流和下覆地層中的侵入巖席礦床(Norili'sk)或侵入巖體礦床(白馬寨)的關(guān)系;②先導(dǎo)性侵入巖體群與下覆地層中的侵入巖體礦床(金川)的關(guān)系;③先導(dǎo)性侵入巖體群與同一層位地層中侵入巖體礦床(紅旗嶺、喀拉通克、黃山、圖拉爾根)的關(guān)系等。由于先導(dǎo)巖漿巖流(體)與繼發(fā)性巖漿礦床往往是同源、同期不同階段的產(chǎn)物,它們?cè)诘刭|(zhì)、地球化學(xué)方面應(yīng)該有密切的同源演化關(guān)系;先導(dǎo)性巖漿巖流(體)往往顯示礦質(zhì)虧損,繼發(fā)性巖漿體多為礦質(zhì)富集。因此,加強(qiáng)對(duì)先導(dǎo)性巖漿巖流(體)的研究與發(fā)現(xiàn),就為找出繼發(fā)性巖漿形成的礦床提供了基礎(chǔ)。

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