金川超大型巖漿cu-ni-pge礦床深部及外圍找礦

1、1金川超大型巖漿金川超大型巖漿CuNiPGECuNiPGE礦床深部及外圍找礦礦床深部及外圍找礦?李文淵張照偉姜寒冰譚文娟(中國地質調查局西安地質調查中心陜西西安710054)提要：提要：金川深部和外圍找礦是世界礦業(yè)界關注的問題。本論文在重新審視金川礦床所在龍首山巖帶構造背景及構造演化歷程的基礎上，對金川礦床成礦所依托的重要幔源巖漿事件及其Ni、Cu、Co等金屬硫化物和PGE的富集成礦過程與最終可能的就位方式進行了探討，對龍首山鎂鐵超鎂鐵

2、巖體（群）與金川含礦巖體進行地質和地球化學對比研究，指出元古宙金川巖漿事件，有多種形式的巖漿作用產(chǎn)物遺留了下來，其中金川巖體是經(jīng)過地殼混染，硫化物液相大規(guī)模熔離，貧硫化物硅酸鹽巖漿移離以后，剩余的富含金屬硫化物液相的硅酸鹽巖漿侵入的產(chǎn)物，是大規(guī)模巖漿事件后期侵入作用的結果。龍首山巖帶還應有金川同期次富金屬硫化物巖體分布，關鍵是確定巖石微量元素地球化學指標和地球物理組合特征予以判別預測新的找礦靶區(qū)。金川含礦巖體成巖成礦的原始幾何形態(tài)的判斷

3、和后期逆沖構造推覆作用過程的重塑，是實現(xiàn)金川礦床深部找礦的重要基礎工作，金川Ⅰ礦區(qū)北緣1001000m2斷面金屬硫化物礦體的地表出露，表明金川巖體原始水平狀態(tài)的延長決不止1000m長度，金川深部仍有未勘探控制的礦體存在，主要在于利用井下采場或井中電磁測量預測深部礦體。關鍵詞：詞：超大型礦床；巖漿CuNiPGE礦床；成礦特征；深部找礦；外圍找礦中圖分類號：中圖分類號：歐亞大陸產(chǎn)出兩例超大型巖漿CuNiPGE礦床，一例是產(chǎn)于西伯利亞穩(wěn)定克拉

4、通西北緣的俄羅斯諾里爾斯克礦床，另一例就是位于中朝克拉通西南緣的中國金川礦床。這兩例超大型礦床對世界鎳金屬礦業(yè)格局構成了重要的影響，是世界硫化鎳金屬的主要產(chǎn)地之一。隨著勘查技術的進步和地質認識的提高，世界上幾乎所有的超大型巖漿CuNiPGE礦床外圍近十余年來均有新的礦床發(fā)現(xiàn)，儲量在不斷增加[1～2]。但金川礦床自1958年發(fā)現(xiàn)以來，近50年來勘查工作在其外圍龍首山鎂鐵超鎂鐵巖帶再無新的礦床發(fā)現(xiàn)，金川礦床本身除在勘探剖面之間礦山開采中發(fā)現(xiàn)

5、未控制的塊狀特富礦體，而使鎳、銅金屬儲量有所增加外，在深部也并未發(fā)現(xiàn)新的重要礦體。金川礦床鎳金屬儲量已由世界第二大巖漿鎳硫化物礦床，降為第三位，位于加拿大的薩德伯利（Sudbury）和俄羅斯的諾里爾斯克（Nil’sk）之后。這是一個令人困惑的問題。是金川礦床果真如人們所講的“獨生子”呢，還是勘查認識上的偏差未能有效發(fā)現(xiàn)新的礦床？近10余年來的進一步勘查選區(qū)研究和局部勘查驗證工作仍未得出明確回答。運用現(xiàn)代地質學的認識，與板塊構造關系不大的

6、巖漿CuNiPGE礦床，愈來愈多的研究表明其成礦物質來源和成礦動力是地幔柱作用，特別是大規(guī)模巖事件和親地核、下地幔的Ni、Co等金屬元素的超常富集是超級地幔柱作用的結果。這個超級地幔柱起源于核幔邊界的“D”層，是地殼演化早期殼幔物質交換的主要作用方式，并貫穿于地球的整個演化過程[3～4]。因此，金川超大型礦床作為前寒武紀幔源金屬元素的異常聚集體，決不可能是孤立的成礦作用產(chǎn)物，而應是一個重要的殼幔物質交換地質事件的結果。這種結果不可能是一

7、個孤立的點上的富集，應是一個重要地質事件重要巖漿活動范圍多個點上富集偶然發(fā)現(xiàn)的一個表現(xiàn)。現(xiàn)在問題的關鍵，是由于多期重大構造改造，現(xiàn)殘存地質遺跡已不可能恢復其內含成礦作用的地質事件的全貌。但就金川礦床外圍找礦問題，又可將問題濃縮到外圍出露或淺部的鎂鐵超鎂鐵收稿日期：收稿日期：；改回日期：改回日期：基金項目：基金項目：國家科技支撐計劃項目（2006BAB01B08）和中國地質調查局地質調查項目（200110200081）資助。作者簡介：作者

8、簡介：李文淵，男，1962年生，博士，研究員，主要從事礦床勘查和研究工作。3也虧損Ni、Co、Al，相對富集Ti，反映了侵入巖漿結晶前硫化物液相和硅酸鹽熔體間的不混熔作用的徹底發(fā)生，Ni、Co等金屬元素已優(yōu)先進入硫化物液相，而使隨后最早結晶的鉻鐵礦、橄欖石Ni、Co虧損，Ti富集可能示蹤了原始巖漿的特點，是來源深的較高溫度一種部分熔融的巖漿。巖石化學成分以貧堿、低鋁為特點，REE表現(xiàn)為LREE富集。金川巖體巖石化學成分投圖落入拉斑玄武系

9、列（TH）的FM邊緣，與國外科馬提巖的分布位置相似。硫化物礦體礦石δ34S（‰）Ｓ值為0.05～2.53之間，不同礦石間沒有明顯分餾，為地幔硫源的特征。礦床NiCu比值較低，平均1.46。與國外玄武巖質巖石類型的礦床接近，這類礦床NiCu比值多在0.5～1.5之間，與科馬提巖類型的礦床差別較大，太古代溢流科馬提巖NiCu比值可達60以上。（PtPd）（OsIrRu）比值為7.17，低于Sudbury的13.05～12.7，又顯著高于太古

10、代的科馬提巖類型礦床的0.31～0.36[7]。3深部找礦金川礦區(qū)的深部找礦，賦存巖體的空間定位、變形和位移的研究是關鍵。如果大地電磁測深（MT）所揭示的龍首山構造巖片地質事實存在的話，造成這一構造狀貌的動力學機制應是研究的首要問題。以往的研究，將其簡單的歸結為印度歐亞大陸碰撞，對青藏高原北部作用的結果，但在時限上又認為是印支期作用的結果。近來研究認為，阿爾金斷裂帶的左行走滑控制了祁連山的生長和隆升。白堊紀時期，阿爾金斷裂走滑過程中，祁

11、連山北緣逆沖斷裂形成（可能最早形成于120Ma），隨著印度歐亞大陸碰撞（65～41Ma），歐亞大陸強烈變形，祁連山北緣逆沖斷裂再次強烈活動，形成了現(xiàn)今祁連山構造山貌[8]。龍首山構造巖片的形成，如果與祁連山的隆升聯(lián)系起來，龍首山構造巖片也應是白堊紀向北逆沖的結果，為祁連山的物質組成。而最終祁連山與龍首山以河西走廊斷陷盆地相隔，可能是古近紀以來造成喜馬拉雅山急劇隆升，印度歐亞大陸碰撞作用在青藏高原北部的反映，北祁連山和龍首山進一步逆沖并遭

12、受剝蝕，而河西走廊沉陷，造成了現(xiàn)今凹形的構造地貌。因此，確定龍首山構造巖片逆沖斷裂發(fā)育的時限，是追溯金川含礦巖體就位構造過程的基本工作，通過測定F1、F2斷裂構造糜棱巖化巖石形成的年齡，有望解決這一認識上疑惑的問題。龍首山作為自南而北被推覆拼貼在阿拉善地塊上的構造巖片，金川巖體成巖成礦期應為水平或近水平的層狀或似層狀分布的巖漿房，為富含Ni、Cu、Co、PGE的硫化物液相的超鎂鐵質巖漿，由于重力分異和結晶分異作用，使先期結晶的橄欖石、鉻

13、鐵礦墜落至巖漿房下部或底部，已分離的硫化物液滴也降落至橄欖石顆粒之間，構成了海綿晶鐵狀的富礦石，剩余的巖漿隨著物理化學條件和巖漿化學成分的變化，進一步發(fā)生不混溶作用，可能在局部造成硫化物液滴分散產(chǎn)出的星點狀貧礦石。塊狀硫化物特富礦，并非直接的礦漿貫入，而是間隙于橄欖石之間已連接成片的硫化物液相由于固結溫度低（大約600℃以下），而橄欖石和輝石的結晶溫度高，分別在1200℃和900℃左右，也就是說超鎂鐵質巖石結晶成巖后還要經(jīng)歷漫長的地質過