桂北寶壇地區(qū)滿洞銅鎳硫化物礦床鉑族元素地球化學(xué)特征及其對(duì)礦床成因的制約

彭永新，馬收先

(1. 廣東金雁工業(yè)集團(tuán)有限公司，廣東 梅州 514021； 2. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037)

0 引 言

桂北寶壇地區(qū)發(fā)育大量層狀鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖，且在結(jié)晶分異較好的巖體底部發(fā)育銅鎳硫化物礦床，以清明山、大坡嶺和滿洞巖體含礦性最好。前人對(duì)區(qū)內(nèi)鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖和銅鎳硫化物礦床開展了大量研究[1-11]，但對(duì)其礦床成因仍有爭(zhēng)議。目前主要爭(zhēng)議在于深部是否存在晚期硫化物熔離作用。區(qū)內(nèi)銅鎳硫化物礦床主要發(fā)育浸染狀、珠滴狀和塊狀硫化物3種礦石，絕大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為浸染狀礦石形成于早期富含銅鎳硫化物的鎂鐵質(zhì)巖漿順層侵位后的就地熔離作用，而塊狀礦石與晚期深部巖漿房礦漿貫入有關(guān)[2,5,7,12-14]。而Zhou等則認(rèn)為該區(qū)礦床的銅鎳硫化物形成于深部熔離，深部礦漿上升在巖漿通道部位富集成礦[10]。事實(shí)上，晚期貫入的塊狀礦石多位于深熔巖漿通道及附近巖石或圍巖接觸部位，與其繼承深熔-貫入巖漿的通道有關(guān)[15]。然而，桂北寶壇地區(qū)銅鎳硫化物礦石主要以稀疏浸染狀分布于層狀巖體底部，無明顯的巖漿通道標(biāo)志(如圍巖捕虜體、流動(dòng)構(gòu)造和巨晶等[16])，導(dǎo)致很難用與通道有關(guān)的晚期深部貫入解釋。最新研究表明，塊狀礦石也可以是早期稠密浸染狀硫化物受重力作用沿裂隙向下發(fā)生滲濾，或者受構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用沿?cái)嗔鸦蚬?jié)理注入到成礦巖體或者圍巖形成的[17]。為此，有學(xué)者根據(jù)成礦巖體地球化學(xué)和礦石硫同位素分析結(jié)果，提出巖漿侵位過程中地殼物質(zhì)混染、巖漿結(jié)晶分異作用是促使桂北寶壇地區(qū)鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖漿發(fā)生硫飽和及硫化物就地熔離的主要因素[11]。因此，重新厘定塊狀礦石與浸染狀礦石的成因聯(lián)系，對(duì)理解桂北寶壇地區(qū)銅鎳硫化物礦床成因和下一步深部找礦勘探都具有重要意義。

鉑族元素(PGE)具有極高的硫化物熔漿/硅酸鹽熔漿分配系數(shù)，極微量的硫化物熔離便可導(dǎo)致殘余巖漿中鉑族元素顯著虧損。因此，鉑族元素是玄武質(zhì)巖漿硫化物熔離作用最敏感的示蹤元素[18-19]。硫化物熔離是巖漿銅鎳硫化物礦床成礦最根本的機(jī)制，因而鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖鉑族元素虧損是重要的找礦標(biāo)志，并受到廣泛重視。前人進(jìn)行了大量銅鎳硫化物礦床鉑族元素特征研究[20-24]。俄羅斯Noril’sk西伯利亞玄武巖具有鉑族元素強(qiáng)烈虧損的特征，暗示深部同源巖漿房存在強(qiáng)烈硫化物熔離[20]；中國(guó)金川銅鎳硫化物礦床不同類型礦石鉑族元素含量均較低，塊狀礦石具有較強(qiáng)的Pt虧損及很高的Cu/Pd值，被認(rèn)為深部存在早期熔離作用[24]。這些研究實(shí)例表明，鉑族元素是巖漿硫化物礦床成因研究非常有效的示蹤元素組合。Zhou等在對(duì)桂北地區(qū)清明山銅鎳硫化物礦床礦化作用研究時(shí)，對(duì)鉑族元素含量的控制因素進(jìn)行過探討，但沒有涉及硫化物礦床熔離和分離結(jié)晶過程[10]?；诖耍疚倪x擇桂北寶壇地區(qū)滿洞銅鎳硫化物礦床浸染狀和塊狀礦石開展鉑族元素地球化學(xué)分析，研究銅鎳硫化物礦床熔離和分離結(jié)晶過程，并探討礦床成因，以期為區(qū)域深部找礦勘探提供參考。

1 礦床地質(zhì)概況

桂北寶壇地區(qū)位于揚(yáng)子地塊東南緣、江南造山帶西段摩天嶺花崗巖體南側(cè)(圖1)。新元古代早期，揚(yáng)子地塊東南緣在俯沖背景島弧巖漿活動(dòng)過程中，發(fā)育了大量似層狀鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體，其中分離結(jié)晶較好的巖體發(fā)育銅鎳硫化物礦床。成礦巖漿活動(dòng)時(shí)代為(857±8)Ma[11]。滿洞銅鎳硫化物礦床位于區(qū)內(nèi)四堡斷裂南段六廟巖體東側(cè)(圖1)，礦區(qū)出露地層主要為四堡群和丹洲群，其中四堡群為含礦巖體圍巖。六廟巖體東側(cè)整體是一個(gè)NE—SW向倒轉(zhuǎn)背斜，軸面傾向SE，賦礦層狀巖體位于背斜兩翼。北翼為倒轉(zhuǎn)翼，礦體現(xiàn)今位于巖體頂部；東南翼為正常翼，礦體位于巖體底部。背斜核部為高邦山中基性巖體，呈巖株?duì)?，屬于晚期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，無礦化。

滿洞銅鎳硫化物礦床位于背斜北側(cè)倒轉(zhuǎn)翼，其西側(cè)為清明山礦床(圖1)。構(gòu)造形跡和巖相對(duì)比顯示，二者為同一層狀巖體[7]。巖體主要產(chǎn)于四堡群魚西組下部，呈似層狀，近EW走向，延伸約2 km，受后期SN向斷裂構(gòu)造切割，含礦巖體被分成3段，即東段、中段和西段(圖2)。各段產(chǎn)狀變化較大：東段傾向12°～24°，傾角40°～68°；中段傾向180°～190°，傾角超過50°；西段傾向180°～200°，傾角30°～58°[14]。巖體分異明顯，自南向北分為橄輝巖、纖閃石化輝石巖、輝長(zhǎng)巖。各巖相厚度不均一，橄輝巖多呈透鏡體狀，橫向延伸不遠(yuǎn)；纖閃石化輝石巖一般厚度為20～30 m，最薄處不足2 m；輝長(zhǎng)巖厚度超過100 m，一般厚度為30～40 m，最薄處8 m左右。纖閃石化輝石巖為主要含礦巖相，礦層位于輝石巖頂部。纖閃石化輝石巖呈深灰綠色，具中粒堆晶結(jié)構(gòu)，主要由單斜輝石組成，含少量斜方輝石。輝石呈短柱狀，可見呈八邊形的橫切面；蝕變明顯，常蝕變?yōu)槠胀ń情W石或透閃石。礦化輝石巖粒度相對(duì)較細(xì)，為細(xì)粒結(jié)構(gòu)。硫化物礦物呈他形、不透明，位于輝石顆粒之間，以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦為主[圖3(e)～(f)]。

圖件引自文獻(xiàn)[25]，有所修改圖1 桂北寶壇地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖 Fig.1 Regional Geological Map of Baotan Area in the Northern Guangxi

圖2 滿洞礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological Sketch Map of Mandong Mining Area

Tr為透閃石；Pn為磁黃鐵礦；Po為鎳黃鐵礦；Ccp為黃銅礦；Py為黃鐵礦；Mag為磁鐵礦圖3 銅鎳硫化物礦石類型及鏡下特征Fig.3 Types and Microscopic Characteristics of Cu-Ni Sulfide Ores

礦體產(chǎn)狀與輝石巖基本一致，呈似層狀，長(zhǎng)度為100～200 m，厚度為0.8～2.6 m。礦體與輝石巖為漸變過渡關(guān)系。礦石類型主要有浸染狀[圖3(a)]、珠滴狀[圖3(b)]和致密塊狀[圖3(c)]3種，以浸染狀為主；局部發(fā)育寬為10～20 cm的塊狀礦脈，塊狀礦脈截切浸染狀礦體或輝石巖[圖3(d)]。浸染狀礦石Ni品位為0.3%～1.0%，塊狀礦石Ni品位為1.5%～5.0%，Cu品位一般小于0.5%，鎳總金屬儲(chǔ)量約為1 700 t[14]。桂北寶壇地區(qū)銅鎳硫化物礦床鉑族元素總含量較低，僅在局部塊狀礦石內(nèi)接近邊界品位。珠滴狀礦石很少出現(xiàn)，本文主要分析浸染狀礦石與塊狀礦石的成因聯(lián)系。

(1)浸染狀礦石。金屬礦物顆粒一般比較均勻，粒徑小于0.5 mm，星點(diǎn)狀分布在礦石中[圖3(a)]。金屬礦物主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦等[圖3(e)]。非金屬礦物主要有透閃石、綠泥石、方解石和石英等。礦石一般為稀疏浸染狀，含Cu和Ni較少，稠密浸染狀礦石品位相對(duì)較高，但較少出現(xiàn)。

(2)塊狀礦石。金屬礦物聚集成塊，金屬硫化物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)大于80%。金屬礦物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦，和少量黝銅礦、閃鋅礦等[圖3(f)]。非金屬礦物含量較低，主要為陽(yáng)起石、黑云母、綠泥石、方解石和石英等。礦石品位高，在礦區(qū)內(nèi)以脈狀、團(tuán)塊狀少量分布。

2 樣品采集與分析方法

3件浸染狀礦石和2件賦礦巖石樣品采自桂北寶壇地區(qū)滿洞銅鎳硫化物礦床鉆孔ZK12102，2件塊狀礦石采自滿洞銅鎳硫化物礦床井下巷道。鉑族元素在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定。分析方法及流程為：稱取試樣并加入溶劑熔融，將熔融體注入鐵模，冷卻后取出鎦扣，粉碎后用HCl溶解；加入碲共沉淀劑沉淀后過濾，王水溶解，轉(zhuǎn)入比色管中定容，用等離子質(zhì)譜(ICP-MS)儀測(cè)定，儀器型號(hào)為ICP-MS Excell。Os含量平均檢出限為0.007×10-9，Ir為0.013×10-9，Ru為0.02×10-9，Rh為0.001×10-9，Pt為0.026×10-9，Pd為0.06×10-9。

3 鉑族元素地球化學(xué)特征

桂北寶壇地區(qū)滿洞銅鎳硫化物礦床礦石和賦礦巖石鉑族元素總含量偏低，且不同巖性樣品鉑族元素總含量差異明顯。硫化物含量越高，鉑族元素總含量也越高(表1)。塊狀礦石鉑族元素總含量為(81.48～148.38)×10-9，浸染狀礦石為(4.96～14.38)×10-9，輝石巖和輝長(zhǎng)巖為(1.17～1.57)×10-9。浸染狀礦石鉑族元素協(xié)變圖顯示，Cu、Ni含量與鉑族元素含量成明顯正相關(guān)關(guān)系，鉑族元素含量之間也成明顯正相關(guān)關(guān)系，但鉑族元素相對(duì)于Ni、Cu明顯虧損(圖4)；塊狀礦石僅在Cu、Ni含量與鉑族元素Os、Ir、Ru含量之間以及Os、Ir、Ru含量之間，與浸染狀礦石成一致的正相關(guān)關(guān)系，Pt、Pd含量與其他鉑族元素含量之間則呈現(xiàn)出不同于浸染狀礦石的相關(guān)關(guān)系。雖然塊狀礦石樣品不多，但依舊顯示出Pt、Pd含量與Cu、Ni含量之間有規(guī)律的變化趨勢(shì)，Pt、Pd含量與Cu含量之間成負(fù)相關(guān)關(guān)系，而隨著Pt、Pd含量增加，Ni含量則保持不變。礦石成礦元素組成以Ni為主、Cu為輔，Ni/Cu值總體為1.96～4.79，個(gè)別可達(dá)22.83。

滿洞銅鎳硫化物礦床礦石和賦礦巖石原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化鉑族元素蛛網(wǎng)圖總體表現(xiàn)為弱分異(圖5)，但不同巖性的Pt含量明顯不同。塊狀礦石Pd/Ir值為0.93～1.23，存在強(qiáng)烈Pt虧損以及Pd弱虧損，Pd/Pt值為2.95～6.18。浸染狀礦石Pd/Ir值為4.24～15.41，平均值為7.09，Pt呈弱正異常。賦礦巖石鉑族元素蛛網(wǎng)圖與礦化巖石一致，顯示弱分異，但不發(fā)育Pt異常。礦化和無礦化巖石鉑族元素均相對(duì)虧損Cu、Ni，Cu/Pd值主體為175.00～375.76×103，高于原始地幔(Cu/Pd值為7 000)25～54倍。塊狀礦石鉑族元素相對(duì)Cu、Ni虧損更為強(qiáng)烈，Cu/Pd值為(746.56～1 830.00)×103。

w(·)為元素含量圖4 巖漿銅鎳硫化物礦床Ni、Cu和鉑族元素協(xié)變圖Fig.4 Covariance Diagrams of Ni, Cu and PGE of Magmatic Cu-Ni Sulfide Deposits

表1 礦石與賦礦巖石鉑族元素分析結(jié)果

4 討 論

4.1 鉑族元素虧損與深部熔離作用

巖漿銅鎳硫化物礦床形成于幔源鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖漿的硫化物熔離，其成分主要受控于母巖漿成分和硫化物熔離過程[26]。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化鉑族元素蛛網(wǎng)圖中，滿洞銅鎳硫化物礦床礦石和賦礦巖石不僅表現(xiàn)出鉑族元素總含量低，而且相對(duì)于Ni和Cu呈現(xiàn)明顯虧損的特征(圖5)。浸染狀礦石鉑族元素總含量甚至低于原始地幔，僅為(1.17～14.38)×10-9，且塊狀礦石也遠(yuǎn)沒達(dá)到邊界品位。鉑族元素虧損可能有兩方面原因：①巖漿上升過程中，硫化物過早熔離帶走了巖漿中大部分鉑族元素；②原始地幔部分熔融程度較低，大部分鉑族元素仍然保存在殘留原始地幔中，導(dǎo)致部分熔融巖漿中鉑族元素總含量很低[23]。

由于Pd與Ir、Ni與Cu在硫化物熔離過程中相對(duì)分異較小，其Pd/Ir、Ni/Cu值能較好地反映原始巖漿性質(zhì)[18]。Pd/Ir值較低、Ni/Cu值較高對(duì)應(yīng)較高程度的地幔部分熔融作用；相反，Pd/Ir值較高、Ni/Cu值較低對(duì)應(yīng)較低程度的地幔部分熔融作用。滿洞銅鎳硫化物礦床較低的Pd/Ir值(0.93～15.41)反映較高程度的地幔部分熔融作用。在Ni/Cu-Pd/Ir圖解中，該礦床成礦元素組成主要位于層狀巖體范圍內(nèi)(圖6)，Pd/Ir值低于一般溢流玄武巖，Ni/Cu值比較分散，個(gè)別浸染狀礦石達(dá)22.83，塊狀礦石Ni/Cu值總體高于浸染狀礦石(表1)。Zhou等研究認(rèn)為，桂北寶壇地區(qū)賦礦巖石母巖漿為科馬提質(zhì)玄武巖漿，而科馬提巖和苦橄巖是部分熔融程度最高的巖石類型。因此，桂北寶壇地區(qū)滿洞巖體原始巖漿是較高程度地幔部分熔融的產(chǎn)物，排除了熔融程度低造成鉑族元素虧損的可能[3]。

ws為樣品含量；wp為原始地幔含量；原始地幔數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[27]；中國(guó)清明山礦石數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[10]；南非Bushveld、俄羅斯Noril’sk、加拿大Voisey Bay、加拿大Thompson、澳大利亞Kambalda和中國(guó)金川礦石數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[28]；中國(guó)力馬河礦石數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[29]；本文數(shù)據(jù)和引用數(shù)據(jù)均經(jīng)過100%硫化物標(biāo)準(zhǔn)化；同一圖中相同線條對(duì)應(yīng)不同樣品圖5 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化鉑族元素蛛網(wǎng)圖Fig.5 Primitive Mantle-normalized PGE Spider Diagram

底圖引自文獻(xiàn)[27]圖6 Ni/Cu-Pd/Ir圖解Fig.6 Diagram of Ni/Cu-Pd/Ir

Cu/Pd值是評(píng)價(jià)巖漿演化的重要參數(shù)，在研究鉑族元素礦床中應(yīng)用廣泛[30-31]。Pd在硫化物/硅酸鹽中的分配系數(shù)為17 000[32]，遠(yuǎn)大于Cu在硫化物/硅酸鹽中的分配系數(shù)(約1 383)，故Pd主要賦存于巖漿中的硫化物內(nèi)。巖漿演化過程中，如果S不飽和，則硫化物無法從硅酸巖中熔離，賦存于巖漿中硫化物內(nèi)的Pd將使巖漿中Pd相對(duì)于Cu更強(qiáng)烈富集，Cu/Pd值小于原始地幔；反之，如果巖漿經(jīng)歷S過飽和，硫化物熔離過程將使Pd相對(duì)于Cu更多被帶走，巖漿中剩余Pd較Cu更虧損，其Cu/Pd值高于原始地幔。滿洞銅鎳硫化物礦床塊狀礦石Cu/Pd值為(746.56～1 830.00)×103，浸染狀礦石為(10.38～294.23)×103，賦礦巖石為(212.24～375.76)×103，均遠(yuǎn)大于原始地幔Cu/Pb值(6 500)。滿洞銅鎳硫化物礦床礦石Cu/Pd值總體也大于金川礦床(Cu/Pd值為50 000[33])和力馬河礦床(37 100[29])，且其鉑族元素總含量也明顯低于后兩者(圖5)。對(duì)于鉑族元素虧損，金川礦床和力馬河礦床經(jīng)熔離模式計(jì)算，被認(rèn)為是硫化物深部熔離丟失鉑族元素的結(jié)果[24,29]。另外，熔離出來的硫化物通常還會(huì)因不斷從S不飽和巖漿中吸收鉑族元素，使其鉑族元素總含量不斷提高，并導(dǎo)致原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化鉑族元素蛛網(wǎng)圖中Pd相對(duì)于Ni和Cu為正異常，這在Bushveld礦床和Noril’sk礦床表現(xiàn)尤為明顯(圖5)。但是，滿洞銅鎳硫化物礦床礦石即便是塊狀硫化物，也表現(xiàn)出明顯鉑族元素虧損，這表明滿洞巖體原生巖漿在深部曾經(jīng)發(fā)生過比金川礦床和力馬河礦床更強(qiáng)烈的硫化物熔離作用，剩余巖漿繼續(xù)上升至淺部侵位，發(fā)生再次硫化物熔離，淺部硫化物因早期熔離而明顯虧損鉑族元素。

結(jié)晶分異和部分熔融趨勢(shì)引自文獻(xiàn)[34]圖7 Pt/Pt*-Pd/Ir圖解Fig.7 Diagram of Pt/Pt*-Pd/Ir

前人關(guān)于成礦巖體地球化學(xué)研究結(jié)果顯示，結(jié)晶分異作用對(duì)桂北地區(qū)鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖漿硫化物熔離起到重要作用。首先，鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)雜巖體MgO含量與Al2O3、SiO2、CaO等主量元素含量存在二元相關(guān)關(guān)系，反映輝石的堆晶作用[10]。含礦輝石巖Ni、Cu和S含量均明顯高于不含礦輝石巖和輝長(zhǎng)巖，說明在輝石堆晶過程中S達(dá)到飽和狀態(tài)，形成不混溶硫化物，并發(fā)生硫化物熔離。其次，硫化物主要分布于堆晶輝石之間[圖3(d)]，且賦礦巖體輝石巖與輝長(zhǎng)巖內(nèi)不相容親硫元素Cu含量和鉑族元素Pt、Pd、Rh含量明顯降低(表1)，也表明熔離作用發(fā)生在輝石堆晶過程中。再者，Pt/Pt*-Pd/Ir圖解(圖7)顯示，滿洞銅鎳硫化物礦床Pt含量變化范圍較大，但Pd/Ir值卻基本保持不變，這可能暗示銅鎳硫化物受到深部早期熔離作用和侵位后結(jié)晶分異過程中再次熔離的雙重影響。

4.2 塊狀礦石Pt虧損成因

滿洞銅鎳硫化物礦床塊狀礦石原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化鉑族元素蛛網(wǎng)圖最明顯的特征是Pt相對(duì)于其他鉑族元素的強(qiáng)烈虧損(圖5)。前人報(bào)道過類似現(xiàn)象，如以鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖為賦礦巖體的博茨瓦納東部侵入巖[35]和中國(guó)金川礦床[36]，以及澳大利亞西部以科馬提巖為賦礦圍巖的Silver Swan、White Swan以及Mount Keith礦床[37]。Song等通過對(duì)金川礦床1號(hào)和2號(hào)塊狀礦體Pt虧損的研究，認(rèn)為其可能來自與鉻鐵礦同期的鉑鐵合金沉淀或后期熱液[24]。Roeder等發(fā)現(xiàn)在玄武質(zhì)巖漿中Pt與Fe可以形成鉑鐵合金，從而使浸染狀礦石中Pt富集，而塊狀硫化物中Pt虧損[38]。然而，與浸染狀礦石相比，塊狀礦石中除了Pt虧損，Pd也呈現(xiàn)相對(duì)弱的虧損(圖5)；另一方面，塊狀礦石中Pt、Pd含量與Cu、Ni含量之間都呈現(xiàn)出不同于浸染狀礦石的相關(guān)關(guān)系，Pt、Pd含量與Cu含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，而隨著Pt、Pd含量增加，Ni含量則基本保持不變(圖4)。這表明Pt和Pd同時(shí)發(fā)生了不同程度的分異，而鉑鐵合金沉淀無法解釋這一事實(shí)。另外，在熱液流體中，Pd比Pt更易溶解和遷移[39]，而滿洞銅鎳硫化物礦床塊狀礦石中Pt比Pd顯示出更大的虧損，塊狀礦石也沒有呈現(xiàn)明顯的后期熱液蝕變[圖3(f)]。因此，鉑鐵合金沉淀和后期熱液蝕變均無法解釋滿洞銅鎳硫化物礦床塊狀礦石中Pt虧損。

單硫化物固溶體(MSS)固結(jié)過程也會(huì)導(dǎo)致Pt虧損[40]。Cu在單硫化物固溶體中是不兼容的，于是在固溶體固結(jié)過程中發(fā)生富銅熔體的分離。具有較高單硫化物固溶體/硫化物熔體分配系數(shù)的Ir、Ru、Rh和Ni(分配系數(shù)分別為10、9、3、1)在固溶體中富集，而Pd和Pt分配系數(shù)(0.14、0.12)較低，則富集在富銅殘留硫化物熔體中，造成單硫化物固溶體中Pd和Pt虧損[38]。這暗示Cu含量與Pd、Pt含量之間應(yīng)該存在正相關(guān)關(guān)系，然而滿洞銅鎳硫化物礦床塊狀礦石中Pd與Cu含量之間并不存在正相關(guān)關(guān)系(圖4)。另外，硫化物熔體固結(jié)前，含鉑礦物(主要為砷鉑礦和碲鉑礦[41])結(jié)晶也可以引起Pt虧損。研究表明，砷鉑礦可以在單硫化物固溶體結(jié)晶之前從硫化物熔體中直接結(jié)晶[42]。然而，這要求形成塊狀礦石的硫化物熔體在砷鉑礦結(jié)晶之后發(fā)生遷移[38]。

盡管目前對(duì)桂北寶壇地區(qū)塊狀礦石來源尚存爭(zhēng)議，但其呈脈狀截切浸染狀礦石或者輝石巖的產(chǎn)出狀態(tài)表明其發(fā)生過遷移；已有研究也證實(shí)，在新元古代鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖漿活動(dòng)晚期SN向擠壓導(dǎo)致桂北地區(qū)普遍發(fā)育近EW向倒轉(zhuǎn)褶皺[43]。塊狀礦石在桂北寶壇地區(qū)各銅鎳硫化物礦點(diǎn)普遍存在，以脈狀、團(tuán)塊狀發(fā)育于浸染狀礦石周圍構(gòu)造裂隙內(nèi)，而且是無根的，向周圍逐漸尖滅(吳榮德，未發(fā)表)，這區(qū)別于金川礦床位于巖漿通道附近大規(guī)模的塊狀礦石[15]。雖然沒有證據(jù)證實(shí)滿洞銅鎳硫化物礦床浸染狀礦石內(nèi)是否發(fā)育砷鉑礦，但是其Pt弱富集與塊狀礦石Pt虧損形成明顯互補(bǔ)，以及兩者空間上的產(chǎn)出狀態(tài)和共存關(guān)系，表明桂北寶壇地區(qū)浸染狀礦石和塊狀礦石存在成因聯(lián)系。塊狀礦石應(yīng)該是浸染狀礦石的同期產(chǎn)物，早期富集于浸染狀礦體底部，由于硫化物結(jié)晶溫度較低，在硅酸鹽礦物結(jié)晶后仍處于熔體狀態(tài)；受構(gòu)造活動(dòng)影響，硫化物熔體發(fā)生遷移，沿裂隙注入到浸染狀礦體或者輝石巖中。

塊狀硫化物的注入(Injection)現(xiàn)象[17]在加拿大Voisey’s Bay礦床[44]和俄羅斯Monchegorsk礦床[45]、Noril’sk礦床[46]等都有報(bào)道，是賦礦巖體沿巖石圈尺度的大斷裂侵入固結(jié)后，持續(xù)的脆性變形導(dǎo)致一系列脆性裂隙并驅(qū)動(dòng)尚未固結(jié)的液相硫化物注入結(jié)晶的產(chǎn)物。Saumur等通過構(gòu)造和物理過程模擬，探討了硫化物熔體注入的控制因素，認(rèn)為其主要受控于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、流體壓力和圍巖各向異性[17]。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)桂北寶壇地區(qū)滿洞銅鎳硫化物礦床浸染狀礦石、塊狀礦石及賦礦巖石鉑族元素總含量普遍較低，鉑族元素總含量與硫化物含量成明顯正相關(guān)關(guān)系；鉑族元素相對(duì)于Ni和Cu明顯虧損，且Cu/Pd值((10.38～1 830.00)×103)遠(yuǎn)大于原始地幔，暗示滿洞巖體原生巖漿在深部曾經(jīng)發(fā)生過強(qiáng)烈的硫化物熔離。

(2)滿洞銅鎳硫化物礦床不同種類礦石和巖石原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化鉑族元素蛛網(wǎng)圖總體表現(xiàn)為弱分異，但其Pt含量明顯不同，塊狀礦石呈現(xiàn)強(qiáng)烈Pt虧損，浸染狀礦石Pt呈弱富集，賦礦巖石無Pt異常。

(3)滿洞銅鎳硫化物礦床塊狀礦石的強(qiáng)烈Pt虧損是含鉑礦物在單硫化物固溶體結(jié)晶之前從硫化物熔體中直接結(jié)晶造成的，含鉑礦物結(jié)晶之后硫化物熔體在構(gòu)造作用下沿裂隙遷移并固結(jié)形成塊狀礦石。

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