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(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)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(guān)注的問(wèn)題。本論文在重新審視金川礦床所在龍首山巖帶構(gòu)造背景及構(gòu)造演化歷程的基礎(chǔ)上，對(duì)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(guò)程與最終可能的就位方式進(jìn)行了探討，對(duì)龍首山鎂鐵超鎂鐵

2、巖體（群）與金川含礦巖體進(jìn)行地質(zhì)和地球化學(xué)對(duì)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(lái)，其中金川巖體是經(jīng)過(guò)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(jié)果。龍首山巖帶還應(yīng)有金川同期次富金屬硫化物巖體分布，關(guān)鍵是確定巖石微量元素地球化學(xué)指標(biāo)和地球物理組合特征予以判別預(yù)測(cè)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(gòu)造推覆作用過(guò)程的重塑，是實(shí)現(xiàn)金川礦床深部找礦的重要基礎(chǔ)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(zhǎng)決不止1000m長(zhǎng)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(chǎng)或井中電磁測(cè)量預(yù)測(cè)深部礦體。關(guān)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(hào)：中圖分類號(hào)：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(guó)金川礦床。這兩例超大型礦床對(duì)世界鎳金屬礦業(yè)格局構(gòu)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(shù)的進(jìn)步和地質(zhì)認(rèn)識(shí)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(lái)均有新的礦床發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)量在不斷增加[1～2]。但金川礦床自1958年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，近50年來(lái)勘查工作在其外圍龍首山鎂鐵超鎂鐵巖帶再無(wú)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(kāi)采中發(fā)現(xiàn)

5、未控制的塊狀特富礦體，而使鎳、銅金屬儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)令人困惑的問(wèn)題。是金川礦床果真如人們所講的“獨(dú)生子”呢，還是勘查認(rèn)識(shí)上的偏差未能有效發(fā)現(xiàn)新的礦床？近10余年來(lái)的進(jìn)一步勘查選區(qū)研究和局部勘查驗(yàn)證工作仍未得出明確回答。運(yùn)用現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的認(rèn)識(shí)，與板塊構(gòu)造關(guān)系不大的

6、巖漿CuNiPGE礦床，愈來(lái)愈多的研究表明其成礦物質(zhì)來(lái)源和成礦動(dòng)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(jí)地幔柱作用的結(jié)果。這個(gè)超級(jí)地幔柱起源于核幔邊界的“D”層，是地殼演化早期殼幔物質(zhì)交換的主要作用方式，并貫穿于地球的整個(gè)演化過(guò)程[3～4]。因此，金川超大型礦床作為前寒武紀(jì)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(yīng)是一個(gè)重要的殼幔物質(zhì)交換地質(zhì)事件的結(jié)果。這種結(jié)果不可能是一

7、個(gè)孤立的點(diǎn)上的富集，應(yīng)是一個(gè)重要地質(zhì)事件重要巖漿活動(dòng)范圍多個(gè)點(diǎn)上富集偶然發(fā)現(xiàn)的一個(gè)表現(xiàn)?，F(xiàn)在問(wèn)題的關(guān)鍵，是由于多期重大構(gòu)造改造，現(xiàn)殘存地質(zhì)遺跡已不可能恢復(fù)其內(nèi)含成礦作用的地質(zhì)事件的全貌。但就金川礦床外圍找礦問(wèn)題，又可將問(wèn)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(xiàng)目：基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAB01B08）和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（200110200081）資助。作者簡(jiǎn)介：作者

8、簡(jiǎn)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(duì)富集Ti，反映了侵入巖漿結(jié)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(jìn)入硫化物液相，而使隨后最早結(jié)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(diǎn)，是來(lái)源深的較高溫度一種部分熔融的巖漿。巖石化學(xué)成分以貧堿、低鋁為特點(diǎn)，REE表現(xiàn)為L(zhǎng)REE富集。金川巖體巖石化學(xué)成分投圖落入拉斑玄武系

9、列（TH）的FM邊緣，與國(guó)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(méi)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(guó)外玄武巖質(zhì)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(dá)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(guān)鍵。如果大地電磁測(cè)深（MT）所揭示的龍首山構(gòu)造巖片地質(zhì)事實(shí)存在的話，造成這一構(gòu)造狀貌的動(dòng)力學(xué)機(jī)制應(yīng)是研究的首要問(wèn)題。以往的研究，將其簡(jiǎn)單的歸結(jié)為印度歐亞大陸碰撞，對(duì)青藏高原北部作用的結(jié)果，但在時(shí)限上又認(rèn)為是印支期作用的結(jié)果。近來(lái)研究認(rèn)為，阿爾金斷裂帶的左行走滑控制了祁連山的生長(zhǎng)和隆升。白堊紀(jì)時(shí)期，阿爾金斷裂走滑過(guò)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(qiáng)烈變形，祁連山北緣逆沖斷裂再次強(qiáng)烈活動(dòng)，形成了現(xiàn)今祁連山構(gòu)造山貌[8]。龍首山構(gòu)造巖片的形成，如果與祁連山的隆升聯(lián)系起來(lái)，龍首山構(gòu)造巖片也應(yīng)是白堊紀(jì)向北逆沖的結(jié)果，為祁連山的物質(zhì)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(jì)以來(lái)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(jìn)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(gòu)造地貌。因此，確定龍首山構(gòu)造巖片逆沖斷裂發(fā)育的時(shí)限，是追溯金川含礦巖體就位構(gòu)造過(guò)程的基本工作，通過(guò)測(cè)定F1、F2斷裂構(gòu)造糜棱巖化巖石形成的年齡，有望解決這一認(rèn)識(shí)上疑惑的問(wèn)題。龍首山作為自南而北被推覆拼貼在阿拉善地塊上的構(gòu)造巖片，金川巖體成巖成礦期應(yīng)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(zhì)巖漿，由于重力分異和結(jié)晶分異作用，使先期結(jié)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(gòu)成了海綿晶鐵狀的富礦石，剩余的巖漿隨著物理化學(xué)條件和巖漿化學(xué)成分的變化，進(jìn)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(diǎn)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(jié)溫度低（大約600℃以下），而橄欖石和輝石的結(jié)晶溫度高，分別在1200℃和900℃左右，也就是說(shuō)超鎂鐵質(zhì)巖石結(jié)晶成巖后還要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的地質(zhì)過(guò)