中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成礦理論創(chuàng)新和找礦突破

李文淵

0 引言

巖漿銅鎳硫化物礦床是較早被認(rèn)識(shí)的一種礦床，已經(jīng)有一百多年的歷史（Vogt，1894）。由于一開(kāi)始對(duì)它的認(rèn)識(shí)就與地幔物質(zhì)來(lái)源產(chǎn)生了聯(lián)系，故而歷來(lái)被地學(xué)界關(guān)注（Craig，1979）。板塊構(gòu)造成礦理論將其劃歸為離散構(gòu)造背景的大陸裂谷環(huán)境形成的礦床（Mitchell and Garson，1981；Robb，2005；Frish et al.，2011），進(jìn)而認(rèn)為其與發(fā)源于核幔邊界的地幔柱有 關(guān)（Lightfoot et al.，1993，1997；Keays，1995，1997；Vogel and Keays，1997），并認(rèn)為大多數(shù)地質(zhì)歷史早期形成的巖漿銅鎳硫化物礦床或古老的層狀雜巖中形成的以鉑族元素（platinum group element，PGE；鉑（Pt）、鈀（Pd）、鋨（Os）、銥（Ir）、釕（Ru）、銠（Rh）六種元素的總稱）為主的巖漿硫化物礦床和噴出的科馬提巖巖漿鎳硫化物礦床，都是地球形成早期太古代—古元古代克拉通由于地幔柱上涌而裂解形成的(Naldrett，1989，2004；Horan et al.，1995；Pirajno，2000；Arndt et al.，2003)，例如南 非的Bushveld礦床、美國(guó)西部的Stilwater礦床、西澳的Kabald礦床和加拿大的Thompson礦床等，最有意思的是世界上最大的巖漿銅鎳硫化物礦床-加拿大的Sudbury礦床，經(jīng)研究確認(rèn)，它是早元古代的隕石撞擊導(dǎo)致地幔物質(zhì)部分熔融而上侵成礦的（Tuchscherer and Spra，2002），但這種撞擊成因的巖漿銅鎳硫化物礦床目前全球也僅確認(rèn)這一例。

21世紀(jì)以來(lái)，隨著對(duì)大陸地質(zhì)歷史上消減板塊匯聚造山帶的深入研究，造山帶中分布的巖漿銅鎳硫化物礦床開(kāi)始被日益關(guān)注（韓寶福等，2004；李華芹等，2006；Qin et al.，2011；Song et al.，2016），特別是由于特提斯造山帶中中國(guó)青海東昆侖夏日哈木超大型巖漿銅鎳硫化物礦床的發(fā)現(xiàn)（李世金等，2012；王冠，2014；姜常義等，2015；Li et al.，2015；李文淵，2015），板塊聚斂背景下巖漿銅鎳硫化物礦床的成因被再次密切關(guān)注（Qin et al.，2011；Song et al.，2016；Liu et al，2017）。由于造山帶中形成巖漿銅鎳硫化物礦床的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體多表現(xiàn)為Nd、Ta不相容元素虧損的島弧地球化學(xué)信息，巖漿銅鎳硫化物礦床形成于大陸離散環(huán)境的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)受到了挑戰(zhàn)。究竟是構(gòu)造環(huán)境決定了巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的形成，還是地幔的部分熔融及形成巖漿的獨(dú)特的演化共同構(gòu)成了成礦的控制條件？近年來(lái)的地球化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究表明，俯沖消減巖石圈的脫水作用交代地幔楔對(duì)造山帶中鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的形成是有貢獻(xiàn)的，這種俯沖消減可以很深，深達(dá)軟流圈而在垂向上遠(yuǎn)離島弧的位置（Zheng et al.，2015，2020）。很顯然，這種機(jī)制形成的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體在造山帶中可以保存下來(lái)很多，但其中何種類型的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入體能夠造就巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的形成，特別是大規(guī)模的大型—超大型礦床的形成？巖漿源區(qū)地幔的部分熔融和熱動(dòng)力源的問(wèn)題又重新被提到巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成因研究的關(guān)鍵位置。并不是所有造山帶中的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體都有利于形成巖漿銅鎳鈷硫化物礦床。已有的成礦事實(shí)研究表明，盡管成礦的巖體很小，卻是經(jīng)歷了大規(guī)模地幔部分熔融形成的大的巖漿房的產(chǎn)物，在侵入前深部巖漿房發(fā)生較為充分的硫化物液相與硅酸鹽熔體之間的不混溶-熔離作用，形成硫化物礦漿上侵-貫入，才可能形成規(guī)模較大的礦床。

因此，異常的高熱動(dòng)力源（地幔柱是最好的機(jī)制）造成軟流圈地幔熔融，遭受過(guò)消減物質(zhì)脫水作用交代改造的軟流圈由于降低了熔點(diǎn)而更有利于發(fā)生大規(guī)模的部分熔融，這是造山帶中俯沖消減物質(zhì)的貢獻(xiàn)。但關(guān)鍵是深部巖漿房中較為充分的侵入前熔離作用的發(fā)生，只有侵入前硅酸鹽熔體未結(jié)晶時(shí)的充分熔離作用，才有可能使達(dá)到50%以上硫化物液相的礦漿上侵-貫入地殼淺部而大規(guī)模成礦，依靠有限的淺部巖漿房硅酸鹽熔體結(jié)晶過(guò)程中的就地熔離作用，難以形成有規(guī)模的大型—超大型富礦床?？傊徽撌枪爬详憵さ拇箨懥压拳h(huán)境，還是造山帶中新生陸殼的伸展背景，足夠規(guī)模的巖漿量和深部巖漿房的充分熔離作用是成礦的關(guān)鍵。當(dāng)然，對(duì)于大陸裂谷環(huán)境和造山帶中的伸展環(huán)境，其巖漿源區(qū)性質(zhì)和部分熔融的機(jī)制及深部熔離上侵-貫入演化的成礦過(guò)程存在重要差異也是造成巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成礦元素差異的重要原因。

巖漿銅鎳硫化物礦床一般統(tǒng)稱為“巖漿硫化物礦床（magmatic sulfide deposit）”，以往在強(qiáng)調(diào)主要成礦元素的重要性時(shí)會(huì)統(tǒng)稱為“巖漿銅鎳硫化物礦床（magmatic Ni-Cu sulfide deposit）”，并根據(jù)鈷或鉑族元素的富集程度，有時(shí)稱為“巖漿銅鎳鈷硫化物礦床（magmatic Ni-Cu-Co sulfide deposit）”或“巖漿銅-鎳-鉑族元素礦床（magmatic Ni-Cu-PGE deposit）”。當(dāng)鉑族元素主要不以硫化物形式賦存時(shí)，不再稱為硫化物礦床。由于目前鈷金屬應(yīng)用的重要性，文中不論鈷元素含量的多寡，統(tǒng)一將該類礦床稱為“巖漿銅鎳鈷硫化物礦床（magmatic Ni-Cu-Co sulfide deposit）”，以強(qiáng)調(diào)鈷在這類礦床中的重要性。中國(guó)是巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的產(chǎn)出大國(guó)，巖漿銅鎳鈷硫化物礦床也是中國(guó)鎳、鈷和鉑族元素的主要來(lái)源。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)對(duì)鎳、鈷和鉑族元素的需求日益增長(zhǎng)，目前鎳礦產(chǎn)品的對(duì)外依存度已超過(guò)70%，鈷和鉑族元素達(dá)90%以上，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)巖漿銅鎳鈷硫化物礦產(chǎn)的勘查，實(shí)現(xiàn)重大突破，已迫在眉睫。同時(shí)，亟待加強(qiáng)中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成礦理論的創(chuàng)新研究，提高對(duì)這類礦床形成的深入理解和認(rèn)識(shí)，以有效指導(dǎo)礦產(chǎn)勘查活動(dòng)，助力找礦勘查實(shí)踐。

1 中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的分布與成礦特征及類型

1.1 中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的時(shí)空分布

中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床是四川會(huì)理的力馬河礦床，于1957年提交礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量報(bào)告、1958年開(kāi)發(fā)。該礦床也是中國(guó)第一個(gè)開(kāi)發(fā)的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床（湯中立等，1989）。由于礦床規(guī)模小，20世紀(jì)末就已閉坑。中國(guó)真正的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的發(fā)現(xiàn)和勘探的歷史以甘肅金川世界級(jí)超大型礦床的發(fā)現(xiàn)為標(biāo)志，該礦床的發(fā)現(xiàn)改變了中國(guó)“缺鎳少鉑”的局面。金川礦床發(fā)現(xiàn)于1959年，中國(guó)工程院湯中立院士發(fā)現(xiàn)并主持了該礦床的勘探，現(xiàn)已累計(jì)探明鎳金屬資源量近6×106t、銅3.5×106t、鈷約0.16×106t、鉑族元素達(dá)2×106t，是名副其實(shí)的“聚寶盆”。金川已成為中國(guó)的鎳鈷基地。金川鎳金屬資源量現(xiàn)在位居世界第三位，僅次于俄羅斯西伯利亞地盾的Noril’sk礦床和加拿大的Sudbury礦床，但以單一巖體的金屬資源量計(jì)算，金川應(yīng)該是世界上最大的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床。因此，自發(fā)現(xiàn)金川礦床并勘探開(kāi)發(fā)后，尋找金川型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床就已成為世界上鎳礦勘探者和研究者的夢(mèng)想。

金川礦床位于華北陸塊西端阿拉善地塊南緣的龍首山隆起中，由于含礦巖體雖小，但含礦率高達(dá)70%而受人矚目，幾乎整個(gè)巖體都礦化，是“小巖體成大礦”的典范（湯中立和李文淵，1995）。金川含礦巖體均為超鎂鐵巖，基本由純橄欖巖、二輝橄欖巖組成，僅邊部有少量橄欖輝石巖，因此金川也是世界首例超鎂鐵巖為含礦巖體的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，并因其成礦的獨(dú)特性引發(fā)世界關(guān)注。發(fā)現(xiàn)金川礦床后，此后的幾十年中國(guó)開(kāi)啟了以基性—超基性巖為目標(biāo)的尋找?guī)r漿銅鎳鈷硫化物礦床的熱潮，先后在川西北揚(yáng)子陸塊西緣、東北吉林、黑龍江華北陸塊北緣和吉黑造山帶中發(fā)現(xiàn)冷水箐、朱布、金寶山、赤柏松、紅旗嶺等中小型礦床。20世紀(jì)80年代后新疆北部取得了重大找礦突破，在東天山-北山、阿爾泰造山帶中發(fā)現(xiàn)了黃山東、圖拉爾根、喀拉通克等大中型礦床，開(kāi)啟了在造山帶中尋找?guī)r漿銅鎳鈷硫化物礦床的歷史。由于造山帶中板塊縫合帶蛇綠巖基性—超基性巖與含銅鎳硫化物基性—超基性巖帶容易混淆，20世紀(jì)80、90年代曾對(duì)兩種性質(zhì)的巖石專門(mén)進(jìn)行區(qū)分研究，提出蛇綠巖基性—超基性巖為鎂質(zhì)系列，鎂鐵比值m/f＞7，而成銅鎳硫化物礦化的基性—超基性巖為鐵質(zhì)系列，一般m/f=2～6.5（王恒升等，1978；李文淵，1996）；區(qū)分了兩類巖石的構(gòu)造性質(zhì)，前者是冷侵入，為殘存洋殼的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖石，而后者是造山后裂陷槽環(huán)境幔源巖漿上侵的結(jié)果（湯中立和李文淵，1995；李文淵，1996，2007）。但由于中國(guó)地質(zhì)歷史上的造山帶均遭受過(guò)中新生代印度次大陸與亞歐大陸碰撞的影響，造山帶多經(jīng)歷了陸內(nèi)推覆疊置縮減，即使熱侵入的具有銅鎳硫化物礦化的基性—超基性巖亦會(huì)產(chǎn)生構(gòu)造位移而重新就位（李文淵，2012，2013）。

進(jìn)入21世紀(jì)后，學(xué)界加強(qiáng)了對(duì)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的研究，開(kāi)始更加關(guān)注該類礦床的成礦背景、巖漿源區(qū)、巖漿演化和銅鎳鈷硫化物富集機(jī)理的深入研究，特別是鋯石U-Pb同位素精細(xì)定年技術(shù)的廣泛應(yīng)用，中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床含礦巖體的成巖年齡逐步集中于兩個(gè)時(shí)代：前寒武紀(jì)的新元古代，如金川、冷水箐、赤柏松等，一般多認(rèn)為其形成于大陸裂谷環(huán)境；晚古生代早二疊世—早中生代早三疊世，分別為中亞造山系東天山-北山、阿爾泰和吉黑造山帶中的黃山東、圖拉爾根、坡一、喀拉通克、紅旗一，以及華南陸塊西緣及三江造山帶中的朱布、金寶山等（湯中立等，1989，2006；李文淵，1995，1996），形成環(huán)境比較復(fù)雜，除形成于造山帶中造山后的裂陷槽環(huán)境外，認(rèn)為與峨眉大火成巖省有關(guān)（張招崇等，2006）。2011年?yáng)|昆侖夏日哈木超大型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床發(fā)現(xiàn)，開(kāi)啟了中國(guó)第三輪巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的找礦熱潮。夏日哈木礦床是東昆侖特提斯造山帶中發(fā)現(xiàn)的首例超大型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，在整個(gè)全球的特提斯造山系中亦是首例，且形成時(shí)代獨(dú)特，形成于古生代末晚志留世和早古生代初早泥盆世之交的中古生代，是世界上新發(fā)現(xiàn)的一期重要的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成礦事件，被認(rèn)為是古特提斯構(gòu)造開(kāi)裂的結(jié)果（李文淵，2015，2018；李文淵等，2021，2022）。

總體來(lái)說(shuō)，在中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的三十余處巖漿銅鎳鈷硫化物礦床中，兩例超大型礦床-世界級(jí)的金川礦床和鎳金屬資源量超過(guò)百萬(wàn)噸的夏日哈木礦床占據(jù)了中國(guó)鎳、鈷金屬資源量的近80%，其余均為鎳金屬資源量0.5×106t 以下的大中小型礦床，新疆北山的坡一礦床初步估算資源量在百萬(wàn)噸以上，但其由于品位過(guò)低而難以利用。從空間分布上，中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床主要分布于西北地區(qū)的甘肅、青海和新疆，其次是西南地區(qū)的四川、云南和東北地區(qū)的吉林、黑龍江，陜西、河南、河北和廣西有零星分布（湯中立等，1989，2006；李文淵，1995，1996），如陜西的煎茶嶺、河南的周庵、河北的銅硐子、廣西的大坡嶺等；地質(zhì)上，位于華北-阿拉善陸塊的西南緣和北緣、塔里木-柴達(dá)木陸塊的北緣、揚(yáng)子陸塊的西緣，可分為陸塊和造山帶兩類（圖1）。陸塊為華北-阿拉善陸塊、塔里木-柴達(dá)木陸塊和揚(yáng)子陸塊的邊緣，造山帶主要為中亞造山系的東天山-北山造山帶、阿爾泰造山帶、吉黑造山帶、特提斯造山系的東昆侖古特提斯造山帶等。

圖1 中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床地質(zhì)分布圖（據(jù)李文淵，1996修改；中國(guó)地圖輪廓據(jù)自然資源部GS(2016)1552號(hào)）Fig. 1 Geological distribution of magmatic copper-nickel-cobalt sulfide deposits in China（modified from Li，1996; Map of China outline according to the Ministry of Natural Resources, PRC, GS (2016) 1552）

成巖成礦時(shí)代：主要為三個(gè)時(shí)期，分別為新元古代、晚志留世—早泥盆世和早二疊世—早三疊世。其中，新元古代以金川超大型礦床為代表。金川礦床曾經(jīng)用全巖-橄欖石Sm-Nd等時(shí)線法測(cè)得年齡1508 ± 31 Ma（湯中立等，1992），金屬硫化物礦石獲得Re-Os等時(shí)線年齡為1126 ± 96 Ma和840 ± 79 Ma（楊勝洪等，2007），但鋯石、斜鋯石U-Pb年齡為831～827 Ma（Li et al.，2005b；Zhang et al.，2010），故普遍被認(rèn)為是新元古代Rodina超大陸裂解超級(jí)地幔柱作用的產(chǎn)物（Zhang et al.，2010；Duan et al.，2016）；晚志留世—早泥盆世則以夏日哈木超大型礦床為典型，因發(fā)現(xiàn)較晚，一開(kāi)始即采用精確的測(cè)年技術(shù)，在成巖成礦年齡上不存在分歧，獲得含礦輝長(zhǎng)巖中鋯石U-Pb年齡為411～409 Ma（Li et al.，2015；Song et al.，2016），被認(rèn)為是特提斯造山系中原特提斯洋閉合碰撞造山后伸展或古特提斯構(gòu)造裂解的產(chǎn)物（李文淵等，2015，2022；Song et al.，2016；李文淵，2018；Liu et al.，2018）；而早二疊世—早三疊世礦床主要有中亞造山系東天山-北山的黃山東、圖拉爾根和阿爾泰的喀拉通克等（～280 Ma；韓寶福等，2004；秦克章等，2007；姜常義等，2012），以及內(nèi)蒙古的小南山（272.7 ± 2.9 Ma；黨智財(cái)，2015）、吉黑造山帶中的紅旗嶺（239.6 ± 2.6 Ma；郝立波等，2013）和揚(yáng)子陸塊西緣 的 力 馬 河、金 寶 山 等（263 ± 3～260.6 ± 3.5 Ma；Zhou et al.，2008；陶琰等，2008），相對(duì)比較復(fù)雜。中亞造山系東天山-北山的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床可能是塔里木早二疊世地幔柱與古亞洲洋閉合碰撞造山后伸展作用共同的結(jié)果（Qin et al.，2011；李文淵，2012，2018；Liu et al.，2016；李 文 淵 等，2019a，2020），而向東到內(nèi)蒙古和吉黑的已知礦床，成巖成礦年齡逐漸變新，甚至測(cè)得中新生代的年齡數(shù)據(jù)156 ± 3 Ma（李立興等，2009）、35.8 ± 40.3 Ma（李光輝等，2010），這可能與中亞造山帶碰撞造山后伸展和中新生代太平洋板塊俯沖消減的改造有關(guān)。揚(yáng)子陸塊西緣則是峨眉大火成巖省地幔柱作用的結(jié)果（Wang，2006；Zhou et al.，2008）。可見(jiàn)，中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的形成與中國(guó)大地構(gòu)造演化密切相關(guān)，成礦事件與地質(zhì)事件具有一致性。

同時(shí)，中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的成礦年齡除了新元古代、晚志留世—早泥盆世和早二疊世—早三疊世三個(gè)主成礦期外，還獲得一些其他成礦時(shí)代的數(shù)據(jù)，如揚(yáng)子陸塊北緣的河南周庵礦床年齡為641.5 ± 3.7 Ma（閆海卿等，2010）和636.5 ± 4.4 Ma（王夢(mèng)璽等，2012）。盡管鎳金屬資源量達(dá)0.3×106t以上，但由于其鎳金屬含量較低，僅0.3%左右，故并未引起廣泛注意。

1.2 中國(guó)巖漿銅鎳硫化物礦床的成礦背景

中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的成礦類型，整體上較為單一，多與小型的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入體有關(guān)。與全球巖漿銅鎳鈷硫化物礦床相比，形成時(shí)代相對(duì)年輕，缺少與古元古代—太古代古老地盾裂解環(huán)境有關(guān)的科馬提巖巖漿鎳鈷硫化物礦床和大型層狀雜巖巖漿鉑族金屬礦床，當(dāng)然也沒(méi)有類似于加拿大Sudbury的與古元古代隕石撞擊有關(guān)的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床。中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床一個(gè)顯著的特點(diǎn)是：除了金川超大型礦床等礦床外，大部分規(guī)模較大的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床均形成于造山帶中，與全球礦床產(chǎn)出特征相比，這是一個(gè)獨(dú)特的特征，且形成時(shí)代比較晚，主要在古生代，個(gè)別到早中生代。因此，中國(guó)的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床類型，按成礦背景大致可分為大陸裂谷環(huán)境和造山帶伸展環(huán)境兩大類（表1）。

表1 中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成礦特征及類型一覽表Table 1 Schedule of mineralization characteristics and types of magmatic Ni-Cu-Co sulfide deposits in China

大陸裂谷環(huán)境成礦背景：主要表現(xiàn)為大陸邊緣裂谷環(huán)境和峨眉大火成巖省環(huán)境兩類，其成礦動(dòng)力學(xué)均與地幔柱有關(guān)。金川超大型礦床的最大特點(diǎn)是含礦巖體為超鎂鐵質(zhì)巖石，沒(méi)有鎂鐵質(zhì)巖石，或者說(shuō)基本是超基性巖，成礦元素可利用的已達(dá)16種，以Ni、Cu、Co、PGE最為重要；近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的河南周庵大型礦床位于揚(yáng)子陸塊的北緣，盡管其品位較低，鎳金屬含量?jī)H0.3%左右，仍是揚(yáng)子陸塊北緣發(fā)現(xiàn)的首例巖漿銅鎳硫化物礦床，定年為前寒武紀(jì)末的產(chǎn)物（鋯石U-Pb，641.5 ± 3.7 Ma；閆海卿等，2010），具有進(jìn)一步找礦的意義；產(chǎn)于揚(yáng)子地塊南緣的廣西大坡嶺礦床以往被認(rèn)為是中國(guó)唯一的科馬提巖質(zhì)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，但由于未發(fā)現(xiàn)鬣刺結(jié)構(gòu)，故并未被廣泛認(rèn)同，精細(xì)測(cè)年表明，其是新元古代的產(chǎn)物（SHRIMP鋯石U-Pb，828±7 Ma；葛文春等，2001），與加拿大地盾、西澳地盾上產(chǎn)出的科馬提巖流相比，過(guò)于年輕，科馬提巖應(yīng)是25億年古元古代以前的一種特殊的超鎂鐵質(zhì)巖漿噴發(fā)的產(chǎn)物，中國(guó)目前尚未發(fā)現(xiàn)這種類型的超鎂鐵質(zhì)噴出巖，亦無(wú)相應(yīng)礦床的產(chǎn)出。

金川、大坡嶺、周庵和塔里木陸塊北緣的新疆興地（鋯石U-Pb，760 ± 6 Ma；Zhang et al.，2011）等礦床，均可視作Rodinia超大陸裂解的產(chǎn)物，但幔源、巖漿演化過(guò)程和成礦動(dòng)力的差異，使其在礦床規(guī)模和成礦元素富集程度上有重要的差距。赤柏松礦床過(guò)去也被認(rèn)為是元古代大陸裂谷環(huán)境的產(chǎn)物，精細(xì)定年（SHRIMP鋯石U-Pb，134 ± 7 Ma；裴福萍等，2005）顯示為中生代中晚期的產(chǎn)物，很可能是中生代古太平洋板塊向西俯沖，東亞大陸邊部破壞而活化的產(chǎn)物。位于華北陸塊東部的桃科、銅硐子小型礦床，過(guò)去推測(cè)為中國(guó)比較古老的巖漿銅鎳硫化物礦床（李文淵，1996），由于礦床規(guī)模過(guò)小，特別是桃科礦床早已閉坑，并未引起學(xué)界的關(guān)注，孫濤和王登紅（2019）對(duì)桃科開(kāi)展鋯石U-Pb精細(xì)測(cè)年，獲得了2715 ± 16 Ma的數(shù)據(jù)，證實(shí)為新太古代的產(chǎn)物。峨眉晚二疊世大火成巖省是中國(guó)第一個(gè)被確認(rèn)的大火成巖省（Xu et al.，2001），現(xiàn)在研究已證實(shí)力馬河、白馬寨、金寶山和楊柳坪等礦床，均為大火成巖省事件的產(chǎn)物（Wang, 2006；Zhou et al.，2008），但巖漿銅鎳鈷硫化物和鉑族元素成礦規(guī)模都不大，以攀枝花為代表的大規(guī)模釩鈦磁鐵礦床是峨眉大火成巖省的成礦特色。

造山帶伸展環(huán)境成礦背景：情形比較復(fù)雜，可能是一種新生陸殼的裂陷槽環(huán)境（李文淵，1996；肖序常等，2010），可進(jìn)一步劃分中亞造山帶和特提斯造山帶兩種產(chǎn)出背景。中亞造山帶中巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的分布，由西而東，可大致分為西部、中部和東部三個(gè)分布區(qū)。西部以新疆北部和甘肅西部的東天山-北山和阿爾泰礦帶為主，表現(xiàn)為與塔里木早二疊世大火成巖省形成時(shí)代上的密切相關(guān)性，主要以～280 Ma的成巖時(shí)代為典型特征（毛景文等，2002）；中部?jī)?nèi)蒙古一帶的成巖年齡逐漸年輕，到東部吉黑構(gòu)造帶，精細(xì)測(cè)年獲得的成巖成礦年齡與西部相比有很大差異，表現(xiàn)為晚三疊世的特點(diǎn)，特別是五星小型礦床還獲得了37.79 ± 0.76 Ma的數(shù)據(jù)（李光輝等，2010）。很顯然，中亞造山帶中的東、西部的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床有重大差異，西部明顯與塔里木早二疊世大火成巖省有關(guān)，地幔柱在源區(qū)部分熔融熱動(dòng)力和成礦物質(zhì)上有重要作用，當(dāng)然中亞造山帶俯沖消減的洋殼物質(zhì)對(duì)地幔源區(qū)的改造是顯而易見(jiàn)的，這構(gòu)成了不同礦床之間的重要差異。而東部礦床的形成除了消減洋殼物質(zhì)對(duì)地幔源區(qū)的改造外，太平洋板塊向西俯沖的改造可能是重要的成礦背景條件，因而造成了東部礦床成礦時(shí)代相對(duì)年輕的差異和后期熱液改造發(fā)育的特點(diǎn)。

特提斯造山帶中的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的重要性是伴隨著夏日哈木超大型礦床的發(fā)現(xiàn)而被日益重視的?，F(xiàn)有研究表明，夏日哈木礦床可能是原特提斯閉合造山后，古特提斯在新生陸殼基礎(chǔ)上拉張的產(chǎn)物，原特提斯消減的洋殼物質(zhì)對(duì)軟流圈地幔物質(zhì)的改造有重要貢獻(xiàn)（Liu et al.，2018；李文淵等，2021，2022）。需要特別提出的是，中亞造山帶中的西天山伊犁菁布拉克和甘肅北山黑山礦床，分別獲得了434.4 ± 6.2 Ma和356.4 ± 0.6 Ma的測(cè)年數(shù)據(jù)（張作衡等，2007；Xie et al.，2012），與其他中亞造山帶中早二疊世的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床有重要不同，這可能也反映了古亞洲洋與特提斯洋一樣，具有分階段演化的特點(diǎn)。原特提斯匯聚時(shí)，古亞洲洋也有過(guò)匯聚，古特提斯裂解時(shí)，局部匯聚的中亞造山帶又發(fā)生過(guò)再次裂解伸展。煎茶嶺礦床是中國(guó)巖漿硫化物礦床中一例成礦獨(dú)特的礦床，形成于秦嶺造山帶的勉略寧地塊中，超鎂鐵巖原巖已全部蝕變?yōu)樯呒y巖、滑鎂巖和菱鎂巖等巖石，現(xiàn)在是作為后期構(gòu)造熱液金礦在開(kāi)采，但確實(shí)存在以鎳、鈷金屬硫化物富集為特點(diǎn)的巖漿硫化物礦床特征，缺乏銅。獲得的硫化物Re-Os等時(shí)線年齡為878 ± 27 Ma（王瑞廷等，2003），蝕變的超鎂鐵巖表現(xiàn)為鎂質(zhì)系列的特點(diǎn)，故有前寒武紀(jì)蛇綠巖成礦的認(rèn)識(shí)（湯中立等，2006），但很可能是原特提斯洋殼古老陸殼殘留地幔巖早期富集的硫化物富集，后期被挾裹在蛇綠巖中而成，值得進(jìn)一步研究。

2 中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的成因研究

2.1 大巖漿-深部熔離-貫入成礦-“小巖體成大礦”

巖漿銅鎳鈷硫化物礦床為幔源巖漿侵入前、侵入中和侵入后發(fā)生硫化物液相與硅酸鹽熔體不混溶（熔離）而成礦的認(rèn)識(shí)由來(lái)已久（Craig，1979）。但幔源巖漿侵入前的不混溶（熔離）作用研究并不深入，亦缺乏可資說(shuō)明的典型實(shí)例。金川超大型礦床是典型的“小巖體成大礦”實(shí)例，如此多的金屬硫化物富集成礦不可能是現(xiàn)有巖體就地熔離的結(jié)果。湯中立和李文淵（1995）系統(tǒng)總結(jié)了金川深部大規(guī)模巖漿熔離作用形成的礦漿上侵而貫入成礦的思想認(rèn)識(shí)，經(jīng)過(guò)近20余年的深入研究，已在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了 廣 泛 的 影 響（Lightfoot and Naldrett，1999；Li and Ripley，2011），并在找礦實(shí)踐中不斷被驗(yàn)證（李文淵，2006b，2015；三金柱等，2010；李世金等，2012；李文淵等，2012a，2012b，2019a）。中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床“深部熔離-貫入成礦”導(dǎo)致“小巖體成大礦”的成因認(rèn)識(shí)，是以湯中立院士為代表的金川超大型礦床勘查研究者在長(zhǎng)期的勘探研究實(shí)踐中孕育并不斷完善而成型的創(chuàng)新性學(xué)術(shù)思想。

從勘探之初，從金川含礦巖體緊靠龍首山北緣F1深大斷裂的事實(shí)出發(fā)，提出金川含鎳超鎂鐵質(zhì)巖體是沿著F1斷裂上侵而成礦的認(rèn)識(shí)（甘肅地礦局第六地質(zhì)隊(duì)，1984）。但經(jīng)過(guò)可控源大地電磁測(cè)深（MT）發(fā)現(xiàn)，金川含礦巖體所在的龍首山陸塊邊緣隆起，是沿著F1這個(gè)深大斷裂在約10 km深度推覆上升的巖片，金川含礦巖漿房最終就位于至少10 km地殼深處。F1斷裂并非導(dǎo)巖構(gòu)造，也沒(méi)有原想的那么歷史久遠(yuǎn)，大約是中生代以來(lái)自南而北的陸內(nèi)構(gòu)造推覆體的逆沖剪切推覆面，新生代轉(zhuǎn)化為至今仍活動(dòng)的張性斷裂（湯中立和李文淵，1995；李文淵，1995，1996）。其重要貢獻(xiàn)是將10 km以深的金川含礦超鎂鐵質(zhì)巖體推覆上升經(jīng)剝蝕而裸露于地表，并使深部原來(lái)呈水平狀的“巖床”推覆至淺部呈斜立的“巖墻”而出露（李文淵，1995，1996）。因此，今天的金川含礦巖體的空間分布形態(tài)并非金川成礦的最終巖漿房的空間分布位置和形態(tài)，金川最終成礦巖漿房是水平的（圖2），這為我們今天找尋金川礦床深邊部新的巖體和礦體提供了一種全新思考（李文淵等，2020）。

圖2 金川超大型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床深部熔離-貫入成礦及就位模式圖（據(jù)李文淵，1996，2007修改）Fig. 2 Deep immiscibility-injection mineralization and displacement mode diagram of the Jinchuan super-large magma copper-nickel-cobalt sulfide deposit（modified from Li, 1996, 2007）

現(xiàn)代精細(xì)測(cè)試方法為我們深入理解“深部熔離-貫入成礦”作用提供了重要支持。新元古代南華紀(jì)（831～827 Ma），伴隨超級(jí)地幔柱的作用，Rodina超大陸開(kāi)始裂解，金川含礦巖體正好處于阿拉善地塊、塔里木陸塊、揚(yáng)子陸塊和西澳陸塊裂解的 地 幔 柱 上 升 的 位 置（Zhang et al.，2011；Pirajno，2013），金川含礦超鎂鐵質(zhì)巖石Th/Yb-Nb/Yb圖解顯示，位于E-MORB與OIB之間（圖3），與峨眉大火成巖省的苦橄巖的范圍相重合，表明金川成礦巖漿具有地幔柱巖漿參與的特征，而偏向地殼曲線的趨勢(shì)是成礦巖漿上侵地殼過(guò)程中遭受地殼物質(zhì)混染的特點(diǎn)（Tang et al.，2013）。

圖3 金川含礦超鎂鐵巖Nb/Yb-Th/Yb圖解（據(jù)Tang et al.，2013修 改）Fig. 3 Nb/Yb-Th/Yb diagram of the Jinchuan ore-bearing ultramafic intrusions （modified from Tang et al., 2013）

金川巖體平均含硫高達(dá)6%，硫溶解平衡計(jì)算，現(xiàn)有金川巖體的巖漿只占巖漿總量的3%左右。因此，盡管金川現(xiàn)有成礦巖體很小，但原始巖漿規(guī)模是很大的，“R”因子計(jì)算（硅酸鹽熔漿與硫化物的質(zhì)量比）為150～1000，亦支持這一結(jié)論（Duan et al.，2016）。要產(chǎn)生較大規(guī)模的原始巖漿，上地幔部分熔融的程度很關(guān)鍵，金川原始巖漿大致為上地幔20%～30%部分熔融的產(chǎn)物，使得上地幔中的硫和鎳、銅、鈷、鉑族元素進(jìn)入巖漿中。同時(shí)，金川鉻尖晶石具有相對(duì)較高的Fe+3，反映了金川巖漿較高氧逸度的特點(diǎn)。氧逸度高，有利于耗盡上地幔中的硫化物，使親硫元素帶入巖漿，為熔離形成巖漿硫化物礦床提供有利條件。

金川礦床勘探的順序，由西北而東南此次為：Ⅲ礦區(qū)、Ⅰ礦區(qū)、Ⅱ礦區(qū)和Ⅳ礦區(qū)（圖4）。Ⅰ礦區(qū)和Ⅱ礦區(qū)裸露，兩端的Ⅲ礦區(qū)和Ⅳ礦區(qū)隱伏在中新生界之下。金川礦床的24號(hào)、1號(hào)和2號(hào)三個(gè)主礦體分布于Ⅰ礦區(qū)和Ⅱ礦區(qū)，占金川礦床探明金屬硫化物資源量的近90%。其中，24號(hào)礦體分布于Ⅰ礦區(qū)，1號(hào)礦體分布于Ⅱ礦區(qū)的西段，整體上24號(hào)礦體和1號(hào)礦體所在的含礦巖體形態(tài)呈板狀，礦體亦呈板狀或長(zhǎng)透鏡狀產(chǎn)于巖體下側(cè)或下邊部，以海綿隕鐵狀礦石為主，富含鉑族元素；大致以Ⅱ礦區(qū)F17斷層為西界（圖4），東段巖體表現(xiàn)為上部寬大下部突然收縮的漏斗狀，2號(hào)礦體呈透鏡狀產(chǎn)于下側(cè)，具有較多塊狀礦石，但缺少鉑族元素富集。推測(cè)24號(hào)礦體、1號(hào)礦體所在的板狀巖體與2號(hào)礦體所在的漏斗狀巖體，可能分別代表金川含礦超鎂鐵質(zhì)巖體不同期次上侵-貫入的富含礦漿的最終巖漿房，就位于一起而表現(xiàn)為一個(gè)統(tǒng)一的含礦巖體。Ⅲ礦區(qū)和Ⅳ礦區(qū)隱伏的巖體及礦體，可能分別反映了西段板狀巖體和東段漏斗狀巖體，向西和向東的延伸或分支，它們是深邊部進(jìn)一步找礦的重點(diǎn)位置。

圖4 金川含礦超鎂鐵巖體立體形態(tài)及主要橫斷面示意圖（據(jù)李文淵，1996修改）Fig. 4 Schematic diagram of the stereoscopic morphology and main cross sections of the Jinchuan ore-bearing ultramafic rock body（modified from Li, 1996）

由于鉑族元素極高的分配系數(shù)（DSul/Sil=104～105），深部熔離作用使硅酸鹽熔漿中的鉑族元素快速進(jìn)入硫化物液相之中，使經(jīng)過(guò)初步熔離的硅酸鹽熔體的鉑族元素虧損，再進(jìn)一步發(fā)生熔離時(shí)，熔離出的硫化物液相中鉑族元素量急劇減少。同源的東、西段富含礦漿的巖漿房，或許就是不同期次深部熔離作用的熔漿分別上侵-貫入的結(jié)果。西段巖漿房可能代表了較早深部熔離作用形成的富含鉑族元素礦漿的巖漿房，而東部巖漿房則是相對(duì)較晚熔離作用形成的虧損鉑族元素礦漿的巖漿房。經(jīng)歷不同演化過(guò)程的巖漿，之間發(fā)生混合作用有助于硫的過(guò)飽和而再次發(fā)生硫化物液相-硅酸鹽熔體的熔離作用（圖5），并在上升進(jìn)入地殼過(guò)程中，地殼物質(zhì)FeO的加入和地殼硫的萃取，加劇熔離作用的發(fā)生。金川Δ33S=-0.01‰～2.67‰，提供了地殼硫加入的證據(jù)。

圖5 金川礦床東、西部巖漿房成礦模式圖解（據(jù)李文淵，1996，2007修改）Fig. 5 Mineralization pattern diagram of the east section and west section of the magma chambers of the Jinchuan deposit（modified from Li,1996, 2007）

金川超大型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床是世界上“小巖體成大礦”的典型實(shí)例，超級(jí)地幔柱作用導(dǎo)致軟流圈地幔較高程度的部分熔融產(chǎn)生大規(guī)模巖漿是“成大礦”的前提，而深部熔離作用形成富含金屬硫化物的礦漿是基礎(chǔ)，地殼物質(zhì)的加入促使巖漿硫過(guò)飽和是重要條件，或許不同演化路徑的巖漿在上侵中發(fā)生巖漿混合作用也是導(dǎo)致金屬硫化物液相進(jìn)一步熔離的重要原因。

伸展環(huán)境中形成的較小體積但較高礦化度的礦漿要上侵-貫入淺部地殼，需要擠壓環(huán)境的轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此富含銅鎳鈷硫化物礦漿的最終巖漿房的就位，并非是張性斷裂的環(huán)境，而是擠壓的通道，并使其在合適的壓力平衡條件下，呈近水平的“巖床”就位于陸殼深部的合適環(huán)境，并在漫長(zhǎng)的結(jié)晶分異過(guò)程中繼續(xù)發(fā)生就地熔離成礦作用和巖漿期后熱液疊加富集成礦作用。最終，結(jié)晶而成的含礦“巖床”在中新生代陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨古老的地殼巖石推覆經(jīng)剝蝕而裸露于地表，并呈“巖墻”狀產(chǎn)出。這是金川超大型礦床形成的地質(zhì)歷史，中國(guó)大部分有工業(yè)利用價(jià)值的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床其實(shí)都有類似的地質(zhì)形成過(guò)程，只是形成時(shí)代、構(gòu)造背景和巖漿源區(qū)及部分熔融的地球動(dòng)力學(xué)條件不同罷了。

2.2 特提斯構(gòu)造轉(zhuǎn)換-古特提斯裂解是特提斯型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床形成的地質(zhì)背景條件

所謂特提斯型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，是指形成于特提斯造山帶中的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，并以夏日哈木超大型礦床為典型代表。夏日哈木超大型礦床的形成代表了消減聚斂環(huán)境中獨(dú)特的成巖成礦條件?，F(xiàn)在研究已經(jīng)比較清楚，首先夏日哈木的銅鎳鈷硫化物礦石總量遠(yuǎn)低于金川超大型礦床，但其“R”因子（硅酸鹽巖漿與硫化物的質(zhì)量比）范圍（100～1000）并不比金川“R”因子范圍（150～1000）低多少，且MgO含量為9.79%～12.48%（Li et al.，2015；Song et al.，2016；張志炳，2016；Liu et al.，2019；李文淵 等，2022），也與金川相當(dāng)（11.79%～12.9%），說(shuō)明發(fā)生了較高程度的部分熔融（夏日哈木15%～25%，金川20%～30%），但夏日哈木的(87Sr/86Sr)i與金川相比較低，而εNd高于金川（圖6），說(shuō)明夏日哈木的母巖漿沒(méi)有金川富集。

圖6 夏日哈木含礦鎂鐵-超鎂鐵巖Sr-Nd同位素對(duì)比圖解（據(jù)Zhang et al.，2021修改）Fig. 6 Comparison of the Sr-Nd isotope of the Xiarihamu orebearing mafic-ultramafic intrusions（modified from Zhang et al.,2021）

夏日哈木含礦巖體有較高程度的深部熔離作用發(fā)生，因?yàn)殂K族元素較銅有極高的硫化物液相與硅酸鹽熔體的分配系數(shù)DSul/Sil=104～105（前者為104～105，后者為103），Cu/Pd比值的高低，可間接反映深部熔離作用的程度，夏日哈木巖石的Cu/Pd比值為0.02×105～11.68×105（平 均 為18.2×104），甚至高于金川巖石的Cu/Pd比 值0.31×105～3.20×105（平均為17.3×104）（Peach et al.，1990；Bezmen et al.，1994；Fleet et al.，1996）。此外，夏日哈木礦床經(jīng)歷了較為漫長(zhǎng)而穩(wěn)定的充分結(jié)晶分異過(guò)程，橄欖石中的CaO含量具有重要的指示意義，當(dāng)橄欖石結(jié)晶冷卻速度快、壓力低時(shí)，其CaO含量高；反之亦然，金川礦床的橄欖石CaO含量為0～2.07%，且普遍＞0.02%，而夏日哈木基本＜0.02%（Larsen and Pedersen，2000；韓一筱，2021）?？梢?jiàn)，也只有這種特殊的條件，才可使夏日哈木形成僅次于金川的超大型礦床。而這種成礦環(huán)境的形成是地幔柱作用的結(jié)果，夏日哈木超大型礦床是原特提斯洋閉合造山后，由于地幔柱作用古特提斯裂解背景的產(chǎn)物，并非真正島弧環(huán)境的產(chǎn)物（李文淵等，2021，2022）。俯沖消減的洋殼在不同的俯沖深度產(chǎn)生不同的液相組成，當(dāng)洋殼俯沖隧道板片-地幔楔軟流圈交換反應(yīng)時(shí)，會(huì)引起地幔楔軟流圈橄欖巖水化，水化橄欖巖由于溫度低并不發(fā)生部分熔融，只有當(dāng)減壓發(fā)生或新的熱源（地幔柱）作用時(shí)，才可能使水化的橄欖巖發(fā)生部分熔融形成鎂鐵質(zhì)熔體，從而構(gòu)成造山帶中鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖的源區(qū)（Zheng et al.，2020）。很顯然，俯沖消減的洋殼板片的脫水作用，根據(jù)俯沖的深度，可導(dǎo)致板塊聚斂帶200 km深度的島弧環(huán)境到400 km深度遠(yuǎn)離俯沖位置的板內(nèi)洋島，形成鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖的源區(qū)（Zheng et al.，2020）。當(dāng)板塊碰撞閉合后，這些消減的洋殼板片還可繼續(xù)作用，斷離進(jìn)入軟流圈水化地幔巖，進(jìn)而形成碰撞造山后伸展環(huán)境鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖的源區(qū)?？梢?jiàn)，造山帶中侵入的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖可以從島弧、洋島到造山后伸展環(huán)境形成，它們的源區(qū)深度和性質(zhì)不同，但均具有島弧地球化學(xué)的特點(diǎn)。這反映了消減聚斂環(huán)境與大陸拉張環(huán)境兩種不同類型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床賦礦巖體的形成環(huán)境的不同。消減聚斂環(huán)境的造山帶中形成大規(guī)模的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的成礦約束條件可能更苛刻一些，很難有超大型規(guī)模的礦床形成。若有形成必將具備相當(dāng)嚴(yán)苛的條件。因?yàn)榫蹟凯h(huán)境的地幔楔軟流圈，水化作用溫度比較低，盡管部分熔融溫度也降低了，但部分熔融的程度不高，形成的巖漿量有限，加之已改造的上地幔，很難有足夠量的硫化物進(jìn)入巖漿。

昆侖造山帶中早、晚古生代交替之間的鎂鐵-超鎂鐵巖分布時(shí)間范圍較廣（443～378 Ma），至少存在兩期不同構(gòu)造背景的鎂鐵-超鎂鐵巖：一期在420 Ma之前，是原特提斯碰撞造山伸展環(huán)境的產(chǎn)物（圖7a、7b），沒(méi)有礦化或沒(méi)有工業(yè)價(jià)值的礦床；另一期是420 Ma之后古特提斯新生陸殼再次裂解的產(chǎn)物（圖7c、7d）。島弧成因的鎂鐵-超鎂鐵巖很難形成有價(jià)值的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床。碰撞造山后伸展環(huán)境，由于其溫度和部分熔融形成的有限的巖漿熔融體量，也難以產(chǎn)生大規(guī)模的硫化物熔離作用，也就難以形成大規(guī)模的巖漿銅鎳鈷硫化物工業(yè)礦床。小礦與大礦的成因機(jī)制是不相同的。只有造山帶中已形成新的陸殼，板片改造的軟流圈由于地幔柱巨大的地球熱動(dòng)力作用，才能發(fā)生大規(guī)模部分熔融，產(chǎn)生大規(guī)模巖漿，才有可能形成較大規(guī)模的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床（李文淵等，2021）。

圖7 東昆侖古特提斯裂谷構(gòu)造-巖漿-成礦事件示意圖（據(jù)李文淵等，2021修改）Fig. 7 Schematic diagram of the rift formation-magma-metallogenic event of Paleo-Tethys in East Kunlun （modified from Li et al.，2021）

因此，造山帶中的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床并不形成于俯沖消減或碰撞造山階段，而是產(chǎn)于造山后的伸展階段，甚至是新生陸殼由于地幔柱作用而裂解的環(huán)境，所以是在造山帶中但不是造山期形成。

2.3 板塊構(gòu)造+地幔柱雙重體制造就了中亞型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的巖漿源區(qū)特點(diǎn)

所謂中亞型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，就是指形成于中亞造山帶東天山-北山及阿爾泰早二疊世（～280 Ma）的眾多巖漿銅鎳鈷硫化物礦床。其中，東天山-北山與鎂鐵-超鎂鐵巖有關(guān)的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床分布廣泛，是中國(guó)該類型礦床重要的分布區(qū)帶（李文淵等，2019a），具體分布于三個(gè)構(gòu)造單元：一是東天山覺(jué)羅塔格溝弧盆構(gòu)造帶，產(chǎn)有黃山、黃山東、香山、葫蘆、圖拉爾根、白鑫灘、路北等礦床；二是中天山地塊北緣，有天宇、白石泉礦床；三是北山裂谷，有坡一、筆架山、羅東、漩渦嶺等礦床（圖8）。

圖8 東天山-北山含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖分布圖（Xiao et al.，2004；Su et al.，2011）Fig. 8 Distribution of ore-bearing mafic-ultramafic intrusions in the Eastern Tianshan-Beishan region（Xiao et al.，2004；Su et al.，2011）

這些礦床除圖拉爾根（300.5 ± 3.2 Ma）和甘肅北山地區(qū)的黑山礦床（356.4 ± 0.6 Ma）外，主要形成于～280 Ma。很顯然這些礦床的形成與現(xiàn)在所在構(gòu)造單元的構(gòu)造建造所代表的環(huán)境沒(méi)有關(guān)系，這些構(gòu)造建造主要是石炭紀(jì)之前的產(chǎn)物。事實(shí)上，中亞造山帶所反映的古亞洲洋構(gòu)造演化認(rèn)識(shí)至今也存在很大分歧，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是古亞洲洋閉合的時(shí)限問(wèn)題（Xiao et al.，2004，2020；Xia et al.，2004，2013）。不過(guò)現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越多的人傾向認(rèn)為，古亞洲洋與原特提斯洋是相關(guān)的，它們均是Rodina超大陸裂解后勞亞大陸與岡瓦納大陸之間的大洋（Yakubchuk，2004，2017；Frish et al.，2011；李文淵，2018），只是位置不同而已，華夏古陸群將它南面的原特提斯洋和北面的古亞洲洋分開(kāi)，兩者或許是主次關(guān)系，原特提斯洋主，古亞洲洋次。現(xiàn)在已經(jīng)比較清楚，特提斯洋的演化過(guò)程具有三分的特點(diǎn)，中新生代的新特提斯洋之前有晚古生代—早中生代的古特提斯洋，古特提斯洋之前有早古生代的原特提斯洋（李文淵，2018；Zhao et al.，2018；吳福元等，2020；李文淵等，2021）。古亞洲洋是否亦存在中間閉合，或者說(shuō)是有限閉合，而后又重新擴(kuò)張直至三疊紀(jì)閉合成陸的演化歷程，基本與原特提斯洋、古特提斯洋的演化一致，是一個(gè)頗值得探討的問(wèn)題。目前，學(xué)術(shù)界還缺乏這方面的研究。

但中亞造山帶存在泥盆紀(jì)的陸內(nèi)建造，是比較清楚的，不僅在境內(nèi)有大量的報(bào)道，蘇聯(lián)在中亞的地質(zhì)研究，也很清楚地表達(dá)了早古生代和晚古生代兩套蛇綠巖的存在（Yakubchuk，2004，2017；李文淵等，2019a，2019b）。只是這種閉合很可能是有限的，有些地區(qū)并未完全閉合，甚至是一種“閉”而不“合”和此“閉”它“開(kāi)”的特點(diǎn)。新的裂解事件是跨時(shí)的。因此，東天山-北山早二疊世的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的源區(qū)地質(zhì)背景，考慮與中亞造山帶構(gòu)造演化上的整體協(xié)調(diào)性，很可能處于一種碰撞造山后伸展與塔里木地幔柱共同作用的軟流圈源區(qū)地質(zhì)背景（李文淵，2018）。

尤敏鑫（2022）在前人研究基礎(chǔ)上，又專門(mén)研究了東天山沙垅以西新發(fā)現(xiàn)的白鑫灘、路北兩個(gè)礦床的成礦作用及巖漿源區(qū)地球化學(xué)特征，再次證明了東天山-北山巖漿銅鎳鈷硫化物礦床是板塊體制+地幔柱體制雙重作用的結(jié)果。微量元素地球化學(xué)特征表明，東天山-北山礦床源區(qū)與特提斯造山帶中的礦床一致，普遍有俯沖板片流體物質(zhì)的加入，Nb、Ta、Ti虧損，但與阿拉斯加型巖體有顯著區(qū)別。Nb/Yb-Th/Yb和Nb/Yb-TiO2/Yb判別圖（圖9）顯示，東天山-北山的白鑫灘、路北、白石泉、天宇、黃山、圖拉爾根等礦床與峨眉大火成巖省的力馬河、金寶山等礦床，與塔里木大火成巖省的玄武巖一樣，均投點(diǎn)于Nb/Yb-Th/Yb判別圖（圖9a）MORB-OIB趨勢(shì)線上方，而Duke Island阿拉斯加型巖體則落入趨勢(shì)線內(nèi)，明顯有別。當(dāng)然力馬河、金寶山與塔里木大火成巖省的玄武巖一樣，在Nb/Yb-TiO2/Yb判別圖（圖9b）上均處于OIB趨勢(shì)線內(nèi)，反映了地幔柱成因，而東天山-北山礦床則落入E-MORB趨勢(shì)線內(nèi)，為地幔柱-洋中脊的地球化學(xué)特征（Sun et al.，1975；Schilling et al.，1983；Bougault et al.，1988；Pearce，2008）。因此，將東天山-北山巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的地幔源區(qū)，單純解釋為俯沖板片流體交代的虧損地幔源區(qū)是不夠的，更不可能是阿拉斯加型島弧巖漿源區(qū)的產(chǎn)物。鉻尖晶石和橄欖石計(jì)算的初始溫度1303～1412 ℃明顯高于軟流圈地幔溫度（1280～1350 ℃；McKenzie and Bickle，1988），應(yīng)該是同時(shí)期地幔柱高熱動(dòng)力的貢獻(xiàn)。同時(shí)， (87Sr/86Sr)i比值和εNd(t)值落入OIB區(qū)域的特點(diǎn)，反映了地幔柱成因的信息（圖10）。

圖9 東天山-北山含銅鎳鈷鎂鐵-超鎂鐵巖Nb/Yb-Th/Yb和Nb/Yb-TiO2/Yb圖 解（底 圖 據(jù)Pearce，2008；數(shù)據(jù)來(lái)自尤敏鑫，2022修改）Fig. 9 Nb/Yb-Th/Yb diagram and Nb/Yb-TiO2/Yb diagram of orebearing mafic-ultramafic intrusions in the Eastern Tianshan-Beishan region（Base map after Pearce，2008; data modified from You，2022）(a) Nb/Yb-Th/Yb diagram; (b) Nb/Yb-TiO2/Yb diagram

圖10 東天山-北山含銅鎳鈷鎂鐵-超鎂鐵巖Sr-Nd同位素對(duì)比圖解（據(jù)Zhou et al.，2008；尤敏鑫，2022修改）Fig. 10 Comparison of the Sr-Nd isotope of the ore-bearing maficultramafic intrusions from the Eastern Tianshan-Beishan region(modified from Zhou et al., 2008; You, 2022)

當(dāng)然俯沖板片流體的貢獻(xiàn)是顯著的，且越向北東越有增大的趨勢(shì)，這或許與遠(yuǎn)離地幔柱中心有關(guān)?？傊?，東天山-北山所代表的中亞造山帶中巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的巖漿源區(qū)，顯然為天山洋殼自北而南的俯沖板片流體改造的軟流圈，但具有塔里木早二疊世大火成巖省的地幔柱的貢獻(xiàn)，成礦的強(qiáng)度應(yīng)該與地幔柱的貢獻(xiàn)大小有關(guān)。

2.4 巖漿銅鎳鈷硫化物礦床中的鈷和鉑族元素的富集機(jī)制

由于鈷在能源電池中的關(guān)鍵作用，鈷的需求在全球大幅增加并被廣泛重視。Co2+聚集于地幔的橄欖石中，高程度的地幔部分熔融，能使它進(jìn)入科馬提質(zhì)和玄武質(zhì)巖漿之中，與鎳一樣主要通過(guò)不混溶（熔離）作用而富集于硫化物液相中。巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的平均鈷品位為0.03 %，鎂鐵質(zhì)巖漿礦床可達(dá)0.06 %，超鎂鐵質(zhì)巖漿礦床的鈷品位可更高一 些（Lightfoot et al.，1993, 1997；Barnes and Lightfoot，2005；Mudd and Jowitt，2014；Slack et al.，2017）。盡管目前世界上鈷的供給，巖漿銅鎳鈷硫化物礦床僅占約23%，其余由沉積巖容礦型銅鈷礦（60%）、紅土型鎳鈷礦（15%）和熱液脈型鈷礦床（2%）提供（Slack et al.，2017），但巖漿銅鎳鈷硫化物礦床或者鎂鐵-超鎂鐵巖是沉積巖容礦型、紅土型和熱液脈型鈷礦床的母巖或成礦物質(zhì)來(lái)源，而且沉積巖容礦型鈷礦主要產(chǎn)于非洲的剛果（金）民主共和國(guó)，由于政權(quán)的不穩(wěn)定，很難保證它的持續(xù)有效供給（Williams-Jones and Vasyukova，2022）。因此，巖漿銅鎳鈷硫化物礦床仍是世界鈷的重要來(lái)源。盡管鈷很早就被利用，據(jù)說(shuō)可以追溯到古埃及，但作為一個(gè)新元素，它是于1735年由瑞典化學(xué)家格奧爾格·勃蘭特（Georg Brandt）從鈷-鎳砷化物礦石中加熱而分離出來(lái)的。鈷在自然界以硫化物、硫酸鹽和砷化物形式存在，多與鎳、鐵共生，有時(shí)也與銅共生，硫銅鈷礦(Cu(Co,Ni)2S4)、鈷鎳黃鐵礦((Co,Ni,Fe)9S8)、方硫鈷礦(CoS2)、塊硫鎳鈷礦(CoNi2S4)、硫鈷礦(Co2+Co3+2S4)、輝鈷礦(CoAsS)、雜硫鉍砷鈷礦((Co1-xFex)AsS)、方鈷礦(CoAs3)和斜方砷鈷礦((Co,Ni,Fe)As2)是常見(jiàn)鈷礦物，表生礦物主要為水鈷礦(HCoO2)，剛果（金）的沉積巖容礦型鈷礦就是以水鈷礦形式產(chǎn)出。

鈷在地幔中的平均含量是1.02×10-4（Palme and O’Neill，2014），在陸殼中只有2.7×10-5，下 地 殼 為3.8×10-5，上地殼僅約1.7×10-5（Rudnick and Gao，2014），洋殼約為4.4×10-5（White and Klein，2014）。巖漿銅鎳鈷硫化物礦床鈷的富集機(jī)制主要是部分熔融作用、分離結(jié)晶作用和液相不混溶（熔離）作用。橄欖巖中的鈷最高，輝長(zhǎng)巖約為橄欖巖的一半，花崗巖僅為橄欖巖的5%。因此，只有高程度的部分熔融形成的鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)（科馬提質(zhì)巖）巖漿才可能有足夠量的鈷，高程度部分熔融的地幔巖是巖漿硫化物礦床鈷得以富集的巖漿源區(qū)。這是由于鈷的離子半徑（0.75?）介于鎂（0.72?）和鐵（0.78?）之間，傾向集中于橄欖石、輝石等鐵鎂礦物中，并相容于超鎂鐵質(zhì)和鎂鐵質(zhì)巖漿的結(jié)晶作用所決定的。鈷在橄欖石、斜方輝石和單斜輝石中的分配系數(shù)依次是37、13和9（Bédard，2005，2007，2014），分配系數(shù)決定了鈷傾向到橄欖石要超過(guò)斜方輝石，到斜方輝石要超過(guò)單斜輝石。因而，單純的分離結(jié)晶作用不可能使巖漿硫化物礦床中的鈷得以富集，巖漿硫化物礦床中鈷要得到富集，主要依靠的仍然是硫化物液相-硅酸鹽熔體的不混溶作用。硫飽和是促使硫化物液相-硅酸鹽熔體不混溶的關(guān)鍵，要使幔源的玄武質(zhì)巖漿達(dá)到硫飽和，硫的濃度須達(dá)到4×10-4（Mavrogenes and O’Neill，1999)，而地幔的硫含量才2×10-4（Palme and O’Neill，2014），即使地幔全部熔融也不可能達(dá)到硫飽和。因此要使幔源巖漿達(dá)到硫飽和，要么改變溫度、壓力、化學(xué)成分和氧逸度（?O2），要么獲取外來(lái)的硫。巖漿中?O2突然增加，溶解硫從S2-到S4+和S6+的轉(zhuǎn)變，對(duì)硫的飽和度特別重 要（Carroll and Rutherford，1988；Jugo et al.，2005），從而實(shí)現(xiàn)硫化物液相中鈷的富集。

硫化物液相-硅酸鹽熔體的鈷分配系數(shù)與硅酸鹽巖漿的?S2、?O2和FeO總的豐度有關(guān)，當(dāng)然同樣也與溫度相關(guān)（Li and Audétat，2015），而且與硅酸鹽熔體初始鈷的豐度和硅酸鹽/硫化物質(zhì)量比相關(guān)。因?yàn)椋?/p>

或

表2 玄武質(zhì)巖漿R和N因子估算與Co的豐度值Table 2 The Co concentration and calculated R and N factors for basaltic magmas

總之，硫化物液相-硅酸鹽熔體的熔離作用，可以使鈷得到有效的富集，當(dāng)硫化物液相的濃度達(dá)到能夠從硅酸鹽熔體中有效地萃取鈷，然后由于重力沉降而堆積，從而使鈷得以富集。因此，鈷與鎳一樣，基本依靠硫化物液相-硅酸鹽熔體的不混溶作用得以富集。由于它比鎳的豐度值更低，不混溶前是否發(fā)生了橄欖石的結(jié)晶作用至關(guān)重要。東天山-北山巖漿銅鎳硫化物礦床與金川礦床相比基本上是貧鈷的，其主要原因：一是部分熔融程度遠(yuǎn)低于金川的巖漿源區(qū)；二是深部熔離作用發(fā)生前就已經(jīng)發(fā)生了2%的橄欖石結(jié)晶，鈷優(yōu)先進(jìn)入橄欖石，而使硫化物液相中鈷虧損。此外鈷不像銅，銅可以在硫化物液相冷卻過(guò)程中得到進(jìn)一步富集，因?yàn)榱蚧锕倘荏w（MSS）的分離結(jié)晶作用使銅更多的保留在殘余液相中，而鈷在兩相之間的初始分配幾乎相等，不會(huì)再增加富集（Li and Audétat，2015）。

鉑族元素根據(jù)地球化學(xué)行為可劃分為Ir亞族（Ru、Rh、Os、Ir）和Pt亞族（Pt、Pd），或根據(jù)巖漿作用過(guò)程中元素共生特征分為IPGE（Os、Ir和Ru）和PPGE（Rh、Pt和Pd）兩類（Barnes et al.，2015）。巖漿銅鎳鈷硫化物礦床是PGE的主要來(lái)源，全球約90%的PGE資源蘊(yùn)藏在巖漿硫化物礦床中（宋謝炎，2019），但主要集中在少數(shù)幾個(gè)古老的層狀雜巖中的超大型PGE礦床和巖漿銅鎳鈷硫化物礦床之中，它們分別是南非的Bushveld（PGE金屬量65473 t）、津巴布韋的Great Dyke（13946 t）、俄羅斯的Noril’sk-Talnakh（12438 t）、美 國(guó) 的Stilwater（2621 t）、加 拿 大的Sudbury（1933 t）。中國(guó)的PGE礦床數(shù)量少、品位低，除與峨眉大火成巖省有關(guān)的金寶山、楊柳坪為以PGE為主的巖漿硫化物礦床外，其余均作為伴生元素存在于巖漿銅鎳鈷硫化物礦床中。但作為伴生元素，不同的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床貧富差別很大，其中兩大超大型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床-金川和夏日哈木，差別最為顯著。前者相對(duì)富集PGE，獲得約200 t資源量；后者PGE明顯虧損，基本上沒(méi)有富集到可工業(yè)利用程度。因此，加強(qiáng)該兩超大型礦床PGE特征的對(duì)比研究，將有助于揭示中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床PGE的富集機(jī)制。

PGE在地球中的分布，以地核中最高，其次下地幔，再次上地幔，地殼中明顯降低（表3）?？梢?jiàn)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床中的PGE源于地幔。

表3 地球不同圈層中的PGE豐度（10-9）Table 3 The PGE concentration in different layers of the earth（10-9）

實(shí)驗(yàn)研究表明，PGE傾向于進(jìn)入砷化物、硫化物中，在硫化物中IPGE傾向于進(jìn)入單硫化物固溶體（MSS），PPGE傾向于進(jìn)入殘余硫化物液相。在自然界中往往以自然金屬、金屬互化物、半金屬互化物、硫化物和硫砷化物、類質(zhì)同象（或固溶體）、離子吸附形式存在。其中，金屬互化物（合金，如Pt-Pd、Os-Ir-Ru-Pt、Pt-Fe-Cu、Pt-Ni等）、半金屬互化物（如PdBi、PdBiTe、PdTe2等）、硫化物（如RuS2）和硫砷化物（如PtAs2、IrAsS等）是鉑族元素重要的礦物類型。PGE與Co一樣，從地幔遷移進(jìn)入地殼主要通過(guò)地幔部分熔融形成的鎂鐵質(zhì)巖漿侵入地殼。另外則是蛇綠巖鉻鐵礦中PGE的富集，可能與洋中脊和俯沖消減折返有關(guān)，文章不予討論。地幔部分熔融形成的成礦巖漿要獲得PGE的富集，可能存在兩種機(jī)制：硫化物液相-硅酸鹽熔體的熔離作用和巖漿期后的熱液作用。部分熔融和熔離作用仍然是造成巖漿銅鎳鈷硫化物礦床PGE能否成礦的關(guān)鍵，巖漿期后的熱液作用盡可能造成局部再富集而 成礦（Mountain and Wood，1988；李文 淵，1996；Maier and Groves，2011）。

金川礦床的PGE資源儲(chǔ)量占據(jù)全國(guó)的近60%，產(chǎn)出大量鉑族礦物，局部形成鉑鈀富集體，鉑族元素含量整體較高，鉑族礦物主要有砷鉑礦、碲鉑礦、碲鈀礦、黃碲鈀礦、方鉍鈀礦、斜鉍鈀礦等。韓一筱（2021）對(duì)金川礦床Ⅰ礦區(qū)、Ⅱ礦區(qū)和Ⅳ礦區(qū)三個(gè)鉆孔采樣進(jìn)行PGE測(cè)試研究顯示，金川含礦巖體巖石的PGE含量較為均一，顯示出Ru、Rh、Ir、Pt虧損，Pd較為富集的特征，但礦石中PGE含量變化很大， Pt、Pd的富集程度遠(yuǎn)高于Ir、Ru、Rh。硫化物礦石相比巖石PGE含量有顯著的富集（圖11）。

但遺憾的是沒(méi)有采集到東段漏斗狀巖體2號(hào)礦體的樣品，Ⅰ礦區(qū)、Ⅱ礦區(qū)的兩個(gè)鉆孔礦石樣品應(yīng)為24號(hào)礦體和1號(hào)礦體礦石樣品，均為金川西段板狀巖體及其中所賦礦體的樣品（圖11a、11b），表現(xiàn)為礦石的PGE含量顯著高于巖石，且PPGE（Rh、Pt、Pd）含量相對(duì)較高，IPGE（Os、Ir、Ru）含量相對(duì)較低，Ru、Rh、Ir與Pd無(wú)相關(guān)性，表明PGE富集過(guò)程中曾發(fā)生IPGE與PPGE的分離。值得指出的是，礦床東段東側(cè)Ⅳ礦區(qū)隱伏巖體和礦體鉆孔樣品PGE測(cè)試分析結(jié)果顯示，巖石和礦石PGE配分幾乎沒(méi)有分異的特點(diǎn)（圖11c），是否代表了東段漏斗狀巖體所蘊(yùn)含的2號(hào)礦體的特征，需進(jìn)一步深入對(duì)比研究。以往研究，2號(hào)礦體似乎確實(shí)沒(méi)有PGE顯著富集（李文淵，1996）。

夏日哈木礦床的PGE呈明顯虧損的特征，未發(fā)現(xiàn)鉑族礦物。兩個(gè)鉆孔樣品PGE測(cè)試分析結(jié)果顯示（韓一筱，2021），礦石與巖石PGE組成均一且含量低，沒(méi)有PGE的富集（圖11d）。除Pt外，其他PGE之間極差很小。與金川含礦巖體的巖石相比，PGE含量相近，但Ru、Ir、Pt含量較高、Rh和Pd含量較低且組成更為均一，可能指示了部分熔融程度未能使PGE有效進(jìn)入巖漿，而硫化物液相-硅酸鹽熔體之間的熔離作用，更未能使Ru、Ir、Pt進(jìn)入硫化物液相，而是分散在硅酸鹽礦物中。金川礦床和夏日哈木礦床PGE富集特征的顯著差異，可能反映了兩者巖漿源區(qū)地幔部分熔融程度的差異。前已述及，金川原始巖漿大致為上地幔20%～30%高程度的部分熔融產(chǎn)物，并具有高?O2而導(dǎo)致硫化物液相-硅酸鹽熔體在橄欖石結(jié)晶前即發(fā)生不混溶作用，而夏日哈木只有15%～25%的部分熔融程度和相對(duì)低的?O2，地幔中的PGE未能足夠進(jìn)入成礦的硅酸鹽巖漿，加之橄欖石結(jié)晶后或結(jié)晶過(guò)程中才發(fā)生硫化物液相-硅酸鹽熔體的不混溶作用，所以夏日哈木就難有PGE的經(jīng)濟(jì)富集。金川礦床硫化物礦 體 較 多 富 集 的 是PPGE（Rh、Pt、Pd）， IPGE（Os、Ir、Ru）與硅酸鹽結(jié)晶的巖體分異不大，說(shuō)明金川原始巖漿也并未使地幔中全部PGE進(jìn)入巖漿。特別是大家比較關(guān)注的東段和西段PGE配分上的明顯差異（圖5），可能是不同批次部分熔融形成的巖漿或不同階段硫化物液相-硅酸鹽熔體不混溶形成的含礦巖漿所致。西段巖體可能是先期深部熔離上侵-貫入的巖漿房，硫化物液相中含有更多的PPGE，而東段巖體是經(jīng)過(guò)熔離后的巖漿再次發(fā)生熔離作用后上侵-貫入的巖漿房，硫化物液相中PPGE虧損。另外，巖漿期后的熱液作用，可能導(dǎo)致西段礦體熱液疊加使PGE再次富集，形成較多鉑族礦物，而與東段相別。

圖11 金川和夏日哈木礦床PGE配分曲線（據(jù)韓一筱，2021修改）Fig. 11 Partitioning of PGE between Jinchuan and Xiarihamu magmatic Ni-Cu-Co sulfide deposits（modified from Han，2021）

3 中國(guó)巖漿銅鎳硫化物礦床的找礦潛力

3.1 金川超大型礦床深部及周邊找礦突破

最近，金川礦床的Ⅲ礦區(qū)，即西段含礦巖體（Ⅰ礦區(qū)）西側(cè)隱伏巖體（圖4，圖12），鉆探發(fā)現(xiàn)了富而厚大的新礦體，估算鎳金屬資源量近5×106t，相當(dāng)于又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超大型礦床。這是自20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)及勘探金川礦床以來(lái)，又一突破性的找礦發(fā)現(xiàn)，意義重大。同時(shí)，在礦床東段Ⅱ礦區(qū)的東側(cè)隱伏的Ⅳ礦區(qū)（圖4，圖12），深部鉆探亦有重要發(fā)現(xiàn)。這些突破性的找礦發(fā)現(xiàn)，表明金川礦床深邊部仍有重要的找礦潛力，亟待加強(qiáng)進(jìn)一步深邊部勘查研究。

前已述及，金川含礦巖體是新元古宙形成于地殼10 km深處的近乎水平分布的“巖床”，中新生代的陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)，使其通過(guò)推覆構(gòu)造F1和F2，連同龍首山群變質(zhì)基底作為巖片，推覆至地表風(fēng)化剝蝕而出露（圖2c；湯中立和李文淵，1995；李文淵，1995，1996，1999，2006a，2007）。既然是剝蝕的巖床，其當(dāng)時(shí)上侵-貫入的巖漿房的產(chǎn)出，就存在分支、尖滅和再現(xiàn)等特點(diǎn)，甚至不排除在推覆上升的“巖片”內(nèi)有未裸露的“隱伏巖床”的存在（圖2b）。最近，對(duì)金川礦床進(jìn)行三維重建、磁數(shù)據(jù)反演處理發(fā)現(xiàn)，隱伏的Ⅲ礦區(qū)和Ⅳ礦區(qū)深部重磁異常較已探明的含礦巖體范圍要大，同時(shí)在周邊還有新的重磁異常存在。這些重要發(fā)現(xiàn)，無(wú)不反映了金川含礦巖體的“分支”或“再現(xiàn)”，甚至“隱伏巖床”的存在（圖12），因此，亟待深入研究開(kāi)展深邊部勘查，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)更大的勘查突破。同時(shí)，開(kāi)展金川含礦巖體從“巖床”到“巖墻”的構(gòu)造機(jī)理和動(dòng)力學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)1500 m以淺透明化，為準(zhǔn)確定位隱伏礦體提供精準(zhǔn)指導(dǎo)。

圖12 金川巖體磁異常及深邊部隱伏巖礦體地質(zhì)解釋圖（據(jù)李文淵，1996修改）Fig. 12 Diagram of magnetic anomalies and geological interpretation of hidden rock ore bodies in the deep side of the Jinchuan ore-bearing intrusive rock（modified from Li, 1996）

3.2 特提斯造山帶中巖漿銅鎳硫化物礦床的找礦靶區(qū)

東昆侖夏日哈木超大型巖漿硫化物礦床的發(fā)現(xiàn)，激起了尋找特提斯型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的熱情。特別是東昆侖及鄰區(qū)，除夏日哈木礦床外，已發(fā)現(xiàn)10余處新礦床（點(diǎn)）。包括石頭坑德大型礦床，以及裕龍溝、浪木日、冰溝南和牛鼻子梁等礦床（點(diǎn)）（圖13），展示了良好的找礦前景。同時(shí)，在祁漫塔格地區(qū)新發(fā)現(xiàn)了與夏日哈木同時(shí)代的玉古薩依等鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，亟待投入勘查研究。

圖13 東昆侖及其鄰區(qū)古特提斯構(gòu)造帶巖漿銅鎳鈷硫化物礦床找礦靶區(qū)分布圖Fig. 13 Distribution of prospecting targets for magmatic nickel-copper-cobalt sulfide deposits in the Paleotethys tectonic belt of East Kunlun and its adjacent areas

從特提斯型巖漿硫化物礦床形成于地質(zhì)歷史消失的古特提斯裂解環(huán)境認(rèn)識(shí)出發(fā)（李文淵，2015，2018；李文淵等，2020，2021，2022），由于處于原特提斯和新特提斯構(gòu)造之間的構(gòu)造事件，其不僅疊加于原特提斯構(gòu)造之上，還被新特提斯構(gòu)造所改造，故早、晚古生代之交的古特提斯裂解地質(zhì)建造的追溯是一項(xiàng)復(fù)雜的地質(zhì)研究工作，但緊緊抓住特提斯造山帶中420 Ma以后鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體進(jìn)行含礦性評(píng)價(jià)，是加快實(shí)現(xiàn)找礦突破的重要捷徑。以往調(diào)查研究中被劃歸蛇綠巖組合的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體應(yīng)是今后小心甄別研究的重點(diǎn)，并非產(chǎn)于縫合帶內(nèi)的鎂鐵-超鎂鐵巖就是蛇綠巖的組成，準(zhǔn)確定年是重要方法，同時(shí)與蛇綠巖區(qū)別開(kāi)來(lái)，判斷其深部成礦的可能性（李文淵等，2021，2022）?，F(xiàn)在劃分的構(gòu)造單元，并非是古特提斯裂解時(shí)的地質(zhì)建造，因此地質(zhì)歷史上古特提斯延伸是很長(zhǎng)的，凡是古特提斯構(gòu)造建造存在的地區(qū)，理論上都有尋找類似夏日哈木礦床的可能，除東昆侖，秦嶺、祁連、阿爾金、西昆侖直至穿過(guò)帕米爾構(gòu)造結(jié)到境外，均有找尋特提斯型夏日哈木類型礦床的潛力。

3.3 中國(guó)巖漿銅鎳硫化物礦床的找礦遠(yuǎn)景區(qū)篩選

巖漿銅鎳鈷硫化物礦床仍是中國(guó)鎳、鈷關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)的重要來(lái)源，且仍具有重要的找礦潛力。中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的找礦發(fā)現(xiàn)歷史，總結(jié)起來(lái)經(jīng)歷了三期大的找礦熱潮，每一期都是伴隨著一個(gè)或兩個(gè)重要礦床的發(fā)現(xiàn)而開(kāi)始的，且持續(xù)10到20年，這是地質(zhì)工作的規(guī)律所決定的。而每一期找礦熱潮也需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的孕育，需要地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)上的突破。第一期是20世紀(jì)60年代金川超大型礦床的找礦突破，找礦高峰期持續(xù)了近20年，直至70年代末；第二期是20世紀(jì)80年代喀拉通克、黃山東等大型礦床的突破，找礦工作一直延續(xù)到21世紀(jì)初；第三期是近10年來(lái)夏日哈木超大型礦床的重大發(fā)現(xiàn)，找礦突破工作至今方興未艾，但近年來(lái)由于遭遇國(guó)際國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)下行形勢(shì)的影響，勘查研究萎縮?，F(xiàn)在亟待加強(qiáng)成礦理論認(rèn)識(shí)上的突破，帶動(dòng)找礦勘查工作的重大突破。

中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床基本上分布于塔里木、華北和揚(yáng)子克拉通的邊緣及其造山帶中（圖1，圖14）。成礦時(shí)代以新元古代、晚古生代初期和晚古生代晚期三期為特征，對(duì)應(yīng)于中國(guó)大地構(gòu)造在全球大地構(gòu)造演化中羅迪尼亞超大陸的裂解、岡瓦納大陸裂解和潘吉亞超大陸裂解三期地質(zhì)事件（李文淵，2018；李文淵等，2022）。與全球巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的分布相比，缺少地球形成初期新太古代—古元古代地幔柱事件相關(guān)的銅鎳成礦事件，未發(fā)現(xiàn)科馬提巖型的鎳鈷硫化物礦點(diǎn)，也缺乏有巨大工業(yè)價(jià)值的層狀雜巖型PGE礦床（李文淵，1996），中國(guó)最早的具有工業(yè)價(jià)值的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床形成于新元古代-金川超大型礦床，其余主要產(chǎn)于晚古生代的早、晚期。

圖14 中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床找礦遠(yuǎn)景區(qū)示意圖（中國(guó)地圖輪廓據(jù)自然資源部GS(2016)1552號(hào)）Fig. 14 Sketch map of prospecting potential area of magmatic copper-nickel-cobalt sulfide deposits in China（Map of China outline according to the Ministry of Natural Resources, PRC, GS (2016) 1552）

成礦背景也有獨(dú)特之處，形成于大陸裂谷和造山帶的伸展環(huán)境兩種環(huán)境，且產(chǎn)于造山帶中的礦床數(shù)量較多，而與世界不同。造山帶中的礦床以特提斯型和中亞型為典型代表，分別以特提斯造山帶中的夏日哈木超大型礦床和中亞造山帶中的喀拉通克、黃山東等大中型礦床為重要實(shí)例。所有具有工業(yè)價(jià)值的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，都是幔源巖漿經(jīng)深部熔離作用上侵-貫入造就的小的鎂鐵-超美鐵質(zhì)侵入體成礦，即“小巖體成大礦”，且所有的礦床均遭受過(guò)中新生代陸內(nèi)造山作用的重新空間位移或改變（李文淵，2012，2013）。唯一不同的是，造山帶中的礦床，都有俯沖消減洋殼流體對(duì)地幔源區(qū)的改造，使其部分熔融產(chǎn)生的巖漿形成巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成為可能。與大陸裂谷環(huán)境所不同的是形成于造山后的伸展環(huán)境或新生陸殼的裂解背景。若要形成較大規(guī)模的礦床，必然是大規(guī)模高程度部分熔融和大規(guī)模硫化物液相-硅酸鹽熔體深部熔離（不混溶）作用的結(jié)果，而這需要大的巖石圈裂解事件的發(fā)生才有可能，地幔柱仍然是大規(guī)模成礦的必要條件。

因此，中國(guó)的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床找礦遠(yuǎn)景區(qū)，主要有塔里木東南緣（龍首山、東昆侖-南祁連）、塔里木北緣（東天山-北山（塔里木大火成巖?。?、阿爾泰山）、揚(yáng)子西緣（峨眉大火成巖?。⑷A北東北緣（吉黑）、華北北緣（內(nèi)蒙北山）和揚(yáng)子北緣（周庵）等重點(diǎn)區(qū)（圖14）。需要分層次，加強(qiáng)成礦研究，國(guó)家投入和社會(huì)資金相結(jié)合，開(kāi)展不同類型的找礦調(diào)查和勘查評(píng)價(jià)工作，以期找礦實(shí)現(xiàn)重大突破。

4 結(jié)論

中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的勘查研究已經(jīng)歷了70多年的艱苦探索，形成了以湯中立院士提出的“小巖體成大礦”具有重要國(guó)際影響力的成礦理論，取得了金川、夏日哈木等可改變世界礦業(yè)格局的找礦成果?，F(xiàn)在正面臨鎳、鈷等關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的新形勢(shì)，實(shí)現(xiàn)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的重大找礦突破，是地質(zhì)工作者面臨的重大任務(wù)。要實(shí)現(xiàn)找礦重大突破，必須首先在成礦和勘查理論認(rèn)識(shí)上實(shí)現(xiàn)重大突破。

（1）金川超大型礦床形成于新元古代（831～827 Ma）Rodina超大陸裂解環(huán)境，阿拉善、塔里木、揚(yáng)子和澳大利亞等古老陸塊裂解的邊緣是尋找金川型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的有利位置。塔里木陸塊北緣的興地礦床和揚(yáng)子陸塊北緣的周庵礦床的發(fā)現(xiàn)，表明在這些地區(qū)尋找金川型礦床的可能性。

（2）夏日哈木超大型礦床作為特提斯造山帶中發(fā)現(xiàn)的唯一一例超大型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床，形成于古特提斯的裂解環(huán)境，具有重要科學(xué)意義和找礦實(shí)用價(jià)值的。目前，特提斯造山帶還缺乏對(duì)離散裂解洋盆打開(kāi)構(gòu)造環(huán)節(jié)的系統(tǒng)研究，特別是處于原特提斯和新特提斯之間的古特提斯構(gòu)造開(kāi)啟的研究，重塑古特提斯構(gòu)造的演化和成礦歷史，對(duì)指導(dǎo)找礦實(shí)踐具有重要意義。

（3）中亞?wèn)|天山-北山造山帶中眾多早二疊世的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床與早二疊世塔里木大火成巖省有成生關(guān)系。塔里木、峨眉、西伯利亞三大火成巖省分布于亞歐大陸的東部，時(shí)代分別為早二疊世（～280 Ma）、早三疊世（～250 Ma）和晚三疊世（～220 Ma），暗示成因上可能存在密切關(guān)系，分別產(chǎn)出全球最大的Noril’sk巖漿銅鎳鈷硫化物礦床、攀枝花超大型釩鈦磁鐵礦床及同時(shí)代眾多巖漿銅鎳鈷硫化物礦床。它們之間的對(duì)比研究，對(duì)判別塔里木、峨眉大火成巖省形成重要巖漿銅鎳鈷硫化物礦床的成礦潛力具有重要意義。

（4）中國(guó)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床形成于新元古代、晚古生代早期和晚期，三疊紀(jì)之后世界上沒(méi)再形成巖漿硫化物礦床，但中亞造山帶東段五星礦床成礦非常年輕（37.79 ± 0.76 Ma），很可能是一種新的類型，與古太平洋板塊向東俯沖洋殼消減物質(zhì)有關(guān)。

致謝：筆者跟隨湯中立院士浸淫巖漿銅鎳硫化物礦床勘查研究近30年，試圖對(duì)先生在勘查實(shí)踐中形成并為廣大野外勘查者和國(guó)內(nèi)外同行所接受的成礦理論進(jìn)行進(jìn)一步解讀，特作此拙文，以期對(duì)當(dāng)下巖漿硫化物礦床勘查部署實(shí)踐和深入研究有所裨益！蒙李四光地質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)基金會(huì)授予我第十七屆李四光地質(zhì)科技獎(jiǎng)（野外獎(jiǎng)），分外感謝和深受激勵(lì)！《地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)》主編邢樹(shù)文研究員和特邀主編胡健民研究員為此邀筆者撰寫(xiě)此文，特表示感謝！同時(shí)，感謝審稿人百忙中的付出和所提的中肯意見(jiàn)！感謝責(zé)任編輯的辛勞！