與溢流性玄武巖有關(guān)的銅鎳硫化物礦床地質(zhì)地球?qū)W特征與成礦潛力分析—以廣西羅城縣清明山銅鎳硫化物礦床為例

劉繼順, 楊振軍,2, 伊利軍, 豆 松, 康亞龍, 楊立功

(1.中南大學(xué)地學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,長(zhǎng)沙 410083; 2.廣西羅城礦業(yè)有限責(zé)任公司,羅城 546400)

與溢流性玄武巖有關(guān)的銅鎳硫化物礦床地質(zhì)地球?qū)W特征與成礦潛力分析—以廣西羅城縣清明山銅鎳硫化物礦床為例

劉繼順1, 楊振軍1,2, 伊利軍1, 豆 松1, 康亞龍1, 楊立功1

(1.中南大學(xué)地學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,長(zhǎng)沙 410083; 2.廣西羅城礦業(yè)有限責(zé)任公司,羅城 546400)

廣西羅城縣清明山銅鎳硫化物礦床,鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖與玄武巖廣泛分布,時(shí)空關(guān)系密切,兩者巖石化學(xué)成分豐度相同,均具有富MgO、貧SiO2、TiO2、K2O的特征,微量元素、稀土特征相同,具有成因上的聯(lián)系和有先后演化的特征。含礦鎂鐵質(zhì)巖體巖石化學(xué)成分S iO2含量為42.68～50.63%,K2O含量0.052～2.54%,T iO2含量0.326～0.63%;微量元素Rb,Ba富集,Ta、Nb虧損的特征,稀土元素含量中等ΣREE=27.56～52.36(10-6),ΣLREE/ΣHREE=7.17～12.31,(La/Yb)N=2.48～8.17,δEu=0.93～1. 43,輕稀土富集,配分曲線右傾,無(wú)δEu負(fù)異常;硫同位素δ34S值4.52～17.04‰。鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖和銅鎳硫化礦主要物質(zhì)來(lái)源于幔源,有殼源混染;地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征等與美國(guó)Duluth銅鎳硫化物礦床特征相同,為國(guó)內(nèi)一種新的與溢流玄巖有關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床,資源潛力巨大。

銅鎳硫化物礦床 鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖 玄武巖 清明山

L iu Ji-shun,Yang Zhen-jun,Dou Song,Y in L i-jun,Kang Ya-long,Yang L i-gong.Analysis of the geologic and gechem ical characteristicsandm ineralization potent ial of Cu-Ni sulfide depositsassoc iated with overflow basalt:A case study of the Qingm ingshan Cu-Ni sulfide deposit,Guangxi Province[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0687-0697.

目前國(guó)內(nèi)已探明的巖漿銅鎳硫化物礦床很多,多與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖有關(guān)(宋叔和等,1993;毛景文,2001;黃杰等,2007),以規(guī)模大、含鎳品位高而著稱,如甘肅金川、吉林赤柏松等;已探明和證實(shí)的與溢流玄武巖有關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床則比較少見(jiàn),位于廣西羅城縣四堡地區(qū)的清明山巖漿銅鎳硫化物礦床是典型的代表之一,本文擬對(duì)其礦床地質(zhì)特征、巖石化學(xué)特征和同位素特征等進(jìn)行系統(tǒng)研究,探討成巖、成礦機(jī)制,并和美國(guó)與玄武巖有關(guān)的Duluth巖漿銅鎳硫化物礦床進(jìn)行對(duì)比,分析其成礦潛力,這對(duì)于廣西羅城地區(qū)巖漿Cu-Ni硫化物礦床的成因認(rèn)識(shí)及找礦意義重大。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

清明山巖漿銅鎳硫化物礦床位于揚(yáng)子地臺(tái)西南緣,桂北鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖帶南段四堡大斷裂東側(cè)。

區(qū)域上出露地層主要為四堡群、丹洲群和泥盆系地層(圖1)。四堡群由鎂鐵質(zhì)火山巖、侵入巖與淺變質(zhì)的砂泥質(zhì)巖組成;火山巖主要為玄武巖、安山質(zhì)玄武巖、熔巖、火山碎屑巖,侵入巖主要為層狀及似層狀鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖。丹洲群為一套淺變質(zhì)的淺海-半深海相沉積,巖性由砂巖、粉砂巖和硅質(zhì)巖組成,沿四堡群地層周邊分布,與四堡群角度不整合接觸。在四堡群和丹洲群四周零星分布有泥盆系灰?guī)r、白云巖地層。

圖1 廣西羅城縣清明山銅鎳礦區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)廣西羅城寶壇幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖修編)Fig 1.Geologicalmap of the Q ingm ingshan Cu-Ni deposit in Locheng county,Guangxi Prov ince (modified from 1∶50000 regional geologicalmap of the Luocheng-Baotan area)

區(qū)域構(gòu)造為池洞大斷裂和四堡大斷裂,傾向270°～290°,傾角40°～70°,長(zhǎng)80～100km。區(qū)域性褶皺表現(xiàn)為兩類不同性質(zhì)的褶皺,一類是四堡期褶皺,以近東西向緊閉的線型褶皺為主,構(gòu)成了本區(qū)構(gòu)造基底;另一類是雪峰期褶皺,以北東向、南北向?qū)捑彽鸟薨櫈橹?構(gòu)成了地表上覆褶皺。

2 礦區(qū)巖漿巖的特征

2.1 巖漿巖的空間分布、時(shí)代及巖體地質(zhì)特征

與巖漿銅鎳硫化物礦床有關(guān)的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體侵入和分布在由淺變質(zhì)的砂泥質(zhì)巖、火山碎屑巖和玄武巖組成的四堡群文通組地層中,以巖墻的形式出露,近東西向走向,延長(zhǎng)近10km,厚度50～300m,總體傾向南,傾角35°～50°。鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖形成于晚元古代(928±21Ma,Re-Os) (毛景文等,2001),受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用,地表鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖表現(xiàn)出與四堡群地層一同變形和褶皺的特征。

2.2 巖漿巖的巖石學(xué)特征

鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體分異演化較好,巖相較全,粒級(jí)層理發(fā)育,具有較好的巖相分帶,由上到下按巖性可以劃分為(花崗)閃長(zhǎng)巖→輝長(zhǎng)輝綠巖→輝石巖等巖相。

鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖呈灰綠色-深灰綠色,主要巖石礦物成分有橄欖石、輝石、斜長(zhǎng)石等,典型的自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu)、包橄結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)輝綠結(jié)構(gòu)等,塊狀構(gòu)造。蝕變較普遍,橄欖石、輝石和斜長(zhǎng)石大部分已被蝕變成蛇紋石、滑石、透閃石、綠泥石和絹云母。

礦區(qū)內(nèi)四堡期巖漿活動(dòng)主要以溢流和間隙性噴溢為主①,巖性主要為玄武巖(1667+247Ma,Rb-Sr)(董寶林,1987)、安山質(zhì)玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、集塊巖、火山熔巖,玄武巖具典型的枕狀構(gòu)造、氣孔構(gòu)造,火山巖層厚3～655m①。

鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖有分布在玄武巖下部的,也有侵入玄武巖內(nèi)部的,兩者在時(shí)空上相互依存、相伴出現(xiàn)和分布。

2.3 巖漿巖的化學(xué)成分及地球化學(xué)特征

2.3.1 巖石化學(xué)成分

鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖與玄武巖的巖石化學(xué)成分(表1)結(jié)果表明,鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖SiO2含量為42.68～50.63%,Al2O3含量6.62～17.54%, Fe2O3+FeO含量7.92～12.37%,M/F為0.80～2.03,MgO含量從6.88～25.12%,K2O含量0.052～2.54%,TiO2含量0.326～0.63%;巖石成分總的特征是MgO變化比較大,T iO2、K2O的含量較低。

玄武巖的的巖石化學(xué)成分SiO2含量為50.14～55.31%,Al2O3含量9.08～15.26%,MgO含量從3.44～8.08%,K2O含量0.03～0.99%,T iO2含量0.4～0.83%;巖石化學(xué)成分總的特點(diǎn)是貧T iO2、K2O,玄武巖巖石化學(xué)成分的豐度和特征與鎂鐵質(zhì)侵入巖一致。

表1 清明山礦床鎂鐵質(zhì)巖體巖石化學(xué)成分(%)Table1 Major chem ical components of mafic rocks in the Qinm ingshan deposit(%)

表2 清明山銅鎳礦床鎂鐵質(zhì)巖微量元素含量表(10-6)Table2 Trace elements abundances of mafic rocks in the Q ingm inghshan Cu-Ni deposit(un it:10-6)

2.3.2 微量元素

鎂鐵質(zhì)侵入巖微量元素分析結(jié)果(表2)表明:

1)大離子親石元素,Sr含量明顯偏低,Rb則偏高,Rb、Sr、Ba大離子半徑元素在偏酸性的巖體中較富集。

2)過(guò)渡元素Cr、Ni、Co、Cu、V與巖性相關(guān)性強(qiáng),隨基性程度降低,含量明顯減少。

3)高場(chǎng)強(qiáng)元素,Zr、Nb、Ta、Hf、U的含量在同種巖性中基本穩(wěn)定,變化不大,高場(chǎng)強(qiáng)元素比值特征一致;Zr與巖性相關(guān)性差,在各種巖性中豐度基本一致;Nb、Ta、Hf、U等在酸性巖明顯富集。

4)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖高場(chǎng)強(qiáng)元素的比值Nb/U =3.44～6.67,Ta/Nb=0.09～0.10,Zr/Hf=32.4～34.9,Zr/Ba=0.15～7.5。礦石的高場(chǎng)強(qiáng)元素比值

特征與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖一致?；◢忛W長(zhǎng)巖的比值特征與鎂鐵質(zhì)巖差異較大,Nb/U=0.6～0.7,減少了6～9倍;Ta/Nb=0.28～0.29,增加了2～3倍;Zr/Hf=16.5～18.9,降低了一倍;Zr/Ba=1.07～2.3,增加了1～4倍;這可能反映了巖漿在不同的演化階段混染程度不同。

5)玄武巖的微量元素的豐度及特征與鎂鐵質(zhì)巖-超鐵質(zhì)巖一致(表2)。

清明山礦區(qū)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖與玄武巖的地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖2)反映出大離子親石元素K、Rb、Ba富集,Sr富集相對(duì)較低;過(guò)渡性元素Cr較富集;高場(chǎng)強(qiáng)元素Th明顯富集,Nb、Ta、P、Ti、Yb為負(fù)異常,顯示出明顯虧損的特征。蛛網(wǎng)圖總體右傾,大離子半徑不相容元素富集,小離子半徑元素(Zr之后)曲線基本平坦。

2.3.3 稀土特征

鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖、玄武巖、礦石的稀土元素豐度,測(cè)試結(jié)果(表3)說(shuō)明:

表3 清明山銅鎳礦床鎂鐵質(zhì)巖稀土元素分析表(10-6)Table3 Rare earth element abundances of mafic rocks in the Qingm ingshan Cu-Ni deposit(un it:10-6)

1)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖的稀土總量不高,∑REE=30.26～52.6(10-6),∑LREE/∑HREE=7.17～8.21,(La/Yb)N=2.48～3.32, δEu=0.56～1.43(個(gè)別例外)。輝長(zhǎng)輝綠巖、輝綠巖的稀土總量、δEu值明顯比輝石巖高,說(shuō)明隨著巖漿由超鎂鐵巖向鎂鐵質(zhì)巖演化時(shí),稀土總量、δEu值隨之增加。主要稀土元素含量比值特征基本一致,沒(méi)有隨巖性的變化而改變。

2)浸染狀礦石和塊狀礦石的稀土特征差異較大,浸染狀礦石的稀土總量,輕重稀土比值,δEu值等稀土特征與輝石巖一致,說(shuō)明它們物質(zhì)來(lái)源、成因、形成環(huán)境一致。塊狀礦石的稀土總量很低,僅有3.72×10-6,為浸染狀礦石的1/12,輕稀土略富集,重稀土平坦,δEu為正異常,與地幔巖和洋脊玄武巖稀土元素特征及配分模式一致;塊狀礦石的稀土元素的比值特征又與輝石巖一致,說(shuō)明塊狀礦石與鎂鐵質(zhì)巖屬同一源區(qū)不同類巖漿形成的產(chǎn)物。

3)玄武巖的稀土豐度和特征與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖一致(表3、圖3)。

稀土配分模式圖(圖3、4、5、6)可以清楚地看出:

(1)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖、玄武巖、浸染狀礦石的稀土配分模式相同,輕稀土元素曲線右傾,輕稀土略富集;重稀土元素曲線平坦,弱虧損;無(wú)δEu異常, Gd略虧損,Yb略富集。

圖2 鎂鐵質(zhì)巖體微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.2 Pr im itive mantle-normalized trace element patterns of mafic rocks(after Pearceet al.,1982)〗

(2)銅鎳硫化物礦石表現(xiàn)兩種不同的特征,浸染狀礦石稀土配分模式與鎂鐵質(zhì)巖-超鎂鐵巖一致;塊狀礦石(海綿隕鐵結(jié)構(gòu))稀土配分模式完全不同,其稀土總量較低(<5×10-6),輕重稀土含量相差不大,輕稀士相對(duì)略富集,總的配分曲線近似平緩,δEu為正異常,表明其巖漿成分、成因和形成條件明顯與浸染狀礦石和鎂鐵質(zhì)巖不一致,為地幔源區(qū)特征;與金川的配分模式特征類似(圖6),金川鎂鐵質(zhì)侵入巖ΣREE為14.69×10-6～21.54×10-6, ΣLREE/ΣHREE為1.32～1.41,(La/Yb)N為1.32～1.41(閆海卿等,2005),稀土總量較低,輕稀土略富集,配分模式平緩。

2.4 巖漿巖的成因

綜合分析清明山鎂鐵質(zhì)-超鎂巖體地質(zhì)、地球化學(xué)特征可以得出:

1)清明山鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖的巖石化學(xué)成分貧SiO2、TiO2、K2O和富MgO,說(shuō)明其物質(zhì)成分來(lái)源于幔源;微量元素Ta、Nb虧損,Ta/Nb=0.09～0.10,遠(yuǎn)低于原始地幔17.4、球粒隕石17.5和洋中脊玄武巖19.44(Rolinson,1993;Pearce,1983),反映出形成鎂鐵質(zhì)巖的地幔源區(qū)應(yīng)為陸源島弧附近巖石圈部分熔融地幔并且有早期消減的洋殼板片物質(zhì)或由其產(chǎn)生的流體的加入混染(張本仁等,2005;湯中立等,2007)。

2)研究區(qū)鎂鐵質(zhì)巖的Nb/U比值為3.44～6.67,遠(yuǎn)低于MORB(47)、球粒隕石和原始地幔(34),也說(shuō)明了俯沖流體對(duì)幔源區(qū)物質(zhì)的混染改造。

圖3 輝石巖和玄武巖稀土配分模式圖Fig.3 REE partition ing pattern of pyroxenite and basalt

圖4 輝長(zhǎng)輝綠巖稀土配分模式圖Fig.4 REE partition ing pattern of gabbro-dibase

圖5 拉斑玄武巖系例稀土配分模式圖(引自陳駿等,2004)Fig.5 REE partition ing pattern of tholeiite (After Chenet al.,2004)

圖6 銅鎳礦石稀土配分模式圖Fig.6 REE partition ing pattern of Cu-Ni ore

3)研究區(qū)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上的特征完全不同于O IB,呈現(xiàn)出Nb、Ta、Ti、Zr、Ba呈低峰值虧損,而Rb、K、Th呈高峰值富集特征;鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖稀土含量中等,輕稀土略富集,重稀土虧損,無(wú)δEu負(fù)異常等,微量元素和稀土的特征與大陸拉斑玄武巖的特征近一致(圖5)。

4)銅鎳礦石的硫同位素(表4)表明,銅鎳礦石的硫源較均一,δ34S值接近隕石硫,說(shuō)明銅鎳硫化物礦石的硫源主要為幔源;鎂鐵質(zhì)巖的δ34S值范圍較寬(表4),有幔源和殼源兩種硫源。

5)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體沒(méi)有發(fā)現(xiàn)榴輝巖相礦物,地表也沒(méi)有出現(xiàn)富鉀的堿性巖體;微量元素富集Rb、貧Sr,Ba變化較大,虧損Nb、Ta,微量元素特征即不同于島弧玄武巖O IB的特征(富K、Rb、Sr、Ba、Cs、U、Th、Ta、Nb等),也不同于富鉀的大陸堿性玄武巖(富集K、Ba、Hf、Zr、Sm、Ta、Nb、Th),其含量和分布特征總體介于島弧玄武巖與大陸富鉀的堿性玄武巖之間,巖性總體也處于大陸鈣堿性玄武巖區(qū)域,結(jié)合清明山地區(qū)鎂鐵質(zhì)巖的巖漿侵入與分布在四堡群陸源碎屑巖的大地構(gòu)造環(huán)境,推測(cè)鎂鐵質(zhì)巖漿的形成構(gòu)造環(huán)境應(yīng)為島弧和大陸富鉀的堿性巖體區(qū)域之間、接近島弧的陸緣裂谷環(huán)境下巖石圈地幔部分熔融形成的可能性較大。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

銅鎳硫化物礦體分布在鎂鐵質(zhì)一超鎂鐵巖體底部約0.5～4m范圍內(nèi)輝石巖相中,礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀,礦體的厚度、礦化強(qiáng)度與巖體(尤其是輝石巖相)的厚度、規(guī)模、巖相演化成正相關(guān);浸染狀分布的銅鎳礦體一般鎳品位0.3～0.5%,銅品位0.15～0.3%;后期貫入型的脈狀銅鎳礦體鎳品位較高,一般在1%以上。

銅鎳硫化物礦體東西走向,傾向150°～310°,傾角32°～50°,延長(zhǎng)大于1500m(圖7),厚3～10m;礦體形態(tài)呈層狀、似層狀、透鏡狀,延深穩(wěn)定(圖7、圖8)。

圖7 清明山銅鎳礦地質(zhì)圖Fig.7 Geologicalmap of the Qingm ingshan Cu-Ni deposit

3.2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物成分

礦體一般由浸染狀(就地熔離型)礦石組成,局部見(jiàn)海綿隕鐵結(jié)構(gòu)的塊狀礦石(貫入型)和熱液細(xì)脈型礦石(圖8);浸染狀礦石含鎳0.3%～0.5%,脈狀、塊狀礦石鎳品位高于1%,局部可達(dá)9.8%。礦石結(jié)構(gòu)主要有半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu)、堆晶結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu);礦石的構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

表4 銅鎳礦床硫化物硫同位素組成Table4 Sulfur isotope data of Cu-Ni sulfuide deposits

圖8 清明山礦床14號(hào)勘探線剖面圖Fig.8 Cross section of exploration line No.14 in theQingm ingshan deposit

金屬礦物以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦為主,微量針鎳礦、鎳輝砷鈷礦、鈦鐵礦、磁鐵礦等。主要硫化物磁黃鐵礦(黃鐵礦、白鐵礦)、鎳黃鐵礦(紫硫鎳鐵礦、針鎳礦)、黃銅礦三者含量之比為1.9∶1.4∶1。

圖9 桂北清明山地區(qū)磁異常分布圖(據(jù)廣西羅城寶壇幅1∶5萬(wàn)航磁異常圖修編)Fig.9 Sketch of magnetic anomalies in the Q ingm ingshan area,Guangxi Province(modified from1∶50000 magnetic anomaly map of the Luocheng Baotan area)

脈石礦物有滑石、透閃石、綠簾石、綠泥石、斜黝簾石及少量的絹云母、石英等。

3.3 礦石的硫同位素特征及礦質(zhì)來(lái)源分析

銅鎳硫化物礦石的δ34S值(表4)為4.52～5.16‰之間,接近隕石硫,說(shuō)明銅鎳硫化物礦體的礦質(zhì)硫源為幔源硫;鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體的δ34S為6.3‰～17.04‰,極差為10.74‰,均值為+13.4‰,范圍較寬,即有幔源硫,也有殼源硫,說(shuō)明來(lái)源于幔源的鎂鐵質(zhì)巖漿在熔離分異、上升、就位結(jié)晶過(guò)程中有殼源物質(zhì)混染。

硫同位素的特征說(shuō)明鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖漿在成礦過(guò)程中,銅鎳礦成礦物質(zhì)主要來(lái)源于幔源的巖漿熔離分異,在成巖過(guò)程中有殼源物質(zhì)的加入和混染。

4 礦床成因及成礦潛力評(píng)價(jià)

4.1 礦床成因

巖漿銅鎳硫化物礦床的形成與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體的產(chǎn)生、演化密切相關(guān),是由鎂鐵質(zhì)巖漿熔離、結(jié)晶分異形成的;主要成礦方式有兩種,一是地殼深部富含銅鎳硫化物的鎂鐵質(zhì)巖漿先上升侵位至儲(chǔ)巖空間,然后發(fā)生熔離和結(jié)晶分異形成了浸染的(就地熔離型)貧礦(宋叔和等,1993;湯中立等,2007);另一類是深部富含銅鎳硫化物的巖漿先熔離分異、經(jīng)預(yù)富集后形成富礦巖漿,之后上升充填至儲(chǔ)巖空間形成富礦體-塊礦(圖8),成礦類型與金川銅鎳礦的主要成礦類型一致。

賦礦的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖與玄武巖時(shí)空關(guān)系密切、相伴分布,巖石化學(xué)成分、微量元素特征、稀土元素特征均相同,應(yīng)為同一源區(qū)的巖漿不同階段、不同期次形成的產(chǎn)物,硫化物礦床應(yīng)為大陸溢流玄武質(zhì)巖漿演化后期巖漿分異階段形成的巖漿銅鎳硫化物礦床(朱炳泉,2003);因此銅鎳硫化物礦床的形成與玄武巖也有成因上的密切聯(lián)系,其地質(zhì)背景、地質(zhì)特征和地球化學(xué)特征和與玄武巖有關(guān)的美國(guó)Duluth巖漿Cu-Ni硫化物礦床基本一致(表5)。

表5 清明山銅鎳硫化物礦床與美國(guó)Duluth銅鎳硫化物礦床特征對(duì)比分析Table5 Comparative analysis of Cu-Ni sulfide the Qingm ingshan and Duluth,USA deposits

Duluth Cu-Ni硫化物礦床大地構(gòu)造位置位于北美‘‘陸內(nèi)裂谷’,由與溢流玄武巖同源的鎂鐵質(zhì)侵入巖熔離分異形成,從底部向上鎂鐵質(zhì)巖體可以分為橄長(zhǎng)巖-輝長(zhǎng)巖-斜長(zhǎng)巖等巖相,巖相分帶較好, Cu-Ni礦體分布在橄長(zhǎng)巖中,資源量1238wt,平均含銅0.33%,鎳0.2%(李文淵,2007)。

4.2 成礦潛力評(píng)價(jià)

(1)控礦因素及成礦條件

銅鎳硫化物礦床的形成與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體及玄武巖的形成、分布密不可分,首要控礦因素為控巖構(gòu)造,清明山銅鎳礦位于區(qū)域上四堡斷裂旁側(cè),四堡斷裂是形成于揚(yáng)子板塊西南邊緣、始于元古代的殼源斷裂,控制著區(qū)域上玄武巖、鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖的分布與形成,殼源斷裂為鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖、巖漿銅鎳硫化物礦床的形成提供了熱動(dòng)力、遷移通道和定位空間;其次為巖性控制因素,形成銅鎳礦的清明山巖體巖體規(guī)模較大,為了復(fù)式雜巖體,具有分異演化較好的成礦巖石組合,富MgO貧S iO2、K2O、TiO2;微量元素、稀土特征表明成礦的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖來(lái)源于幔源,顯示出較好的成礦條件。

(2)綜合物探異常

清明山礦床區(qū)域上處于重力、磁異常梯度帶和地幔、地殼變化帶上;礦區(qū)航磁①ΔTmax=80伽瑪, ΔTmin=-45伽瑪,磁化率變化范圍從17～66500伽瑪,幾何均值220～3032伽瑪,異常南北寬2km,東西長(zhǎng)12km,異常范圍大,異常強(qiáng)度大,梯度陡(圖9),說(shuō)明鎂鐵質(zhì)巖體空間范圍和向深部延伸較大。

(3)綜合化探異常

清明山礦區(qū)化探異常①Cu平均含量127×10-6,最高異常峰值276×10-6;Ni平均含量158.4×10-6,最高異常峰值200×10-6、Cr平均含量192.6×10-6,最高異常峰值300×10-6;Co平均含量42.9×10-6,最高異常峰值53.8×10-6;Zn平均含量122×10-6,最高異常峰值139.7×10-6?；疆惓１憩F(xiàn)為一個(gè)典型的與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖有關(guān)的Cu、Ni、Cr、Co、Zn綜合異常,異常規(guī)模大、強(qiáng)度高。

綜上所述,清明山巖漿銅鎳硫化物礦床是一種鎂鐵質(zhì)巖漿熔離作用形成的硫化物礦床,礦區(qū)內(nèi)已控制礦體長(zhǎng)度超過(guò)1500m,斜深超過(guò)560m(圖8),向下延深穩(wěn)定;地球物理、地球化學(xué)異常強(qiáng)度大,范圍寬;礦床特征與美國(guó)Duluth(鎳資源量1238萬(wàn)噸) (李文淵,2007)銅鎳硫化物礦床相同;形成巖漿銅鎳硫化物礦床的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖體與玄武巖為同一源區(qū)的巖漿不同階段形成的產(chǎn)物,區(qū)域上玄武巖、鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵侵入巖體分布面積超過(guò)1000km2,已形成了大的火成巖省,大的火成省可以形成大的銅鎳硫化礦床,如鎂國(guó)Duluth Cu-Ni硫化物礦床,俄羅斯的Noril,sk Cu-Ni硫化物礦床;具備了Keays(1995,1997)認(rèn)為形成大規(guī)模的巖漿Cu-Ni硫化物礦床的的條件,銅鎳硫化物礦床成礦及資源潛力巨大。

4.3 結(jié)論

清明山巖漿銅鎳硫化物礦床是一種與玄武巖有成因聯(lián)系的巖漿硐鎳硫化物礦床類型,地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征顯示成礦及資源潛力巨大。

[注釋]

①第二區(qū)調(diào)隊(duì).1987.廣西寶壇地區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(礦產(chǎn)部分)

②桂林礦產(chǎn)研究院.2006.廣西羅城縣滿洞地區(qū)銅鎳多金屬礦普查總結(jié)報(bào)告

Chen Jun,Wang He-nian.2004.Geochemistry[M].Beijing:Science Publishing House:357-359(in Chinese)

DongBao-ling.1987.The new discover of research about Rb-Sr isotope age of metamorphose during Mesoproterozoic in South China [J].Guangxi Regional Geology,(6):20-22(in Chinese with English abstract)

EdwardM.Ripley.Nur Iskandar Taib.Chusi Li.Craig H.Moore.2007. Chemical and mineralogical heterogeneity in the basal zone of the partridge river intrusion:implications for the origin of Cu–Ni sulfide mineralization in the Duluth complex,midcontinent rift system [J].ContribMineral Petrole,154:35-54

Huang Jie,Liu Yao-hui,YangMing-de.2007.Copper and nickelmineralization of Gaobangshan intermediate to basic rock in north Guangxi[J].MineralResources and Geology,21(3):241-244(in Chinese with English abstract)

Keays R R.1997.Requirents for the for mation of giant Ni-Cu-PGE sulfide deposits:The role ofmagma generation Transaction of the A-merican[J].GeophysicalUnion(EOS),78-99

Keays R R.1995.The role of komatiitic and picritic magmatis m and S-saturation in the formation of ore deposits[J].Lithos,34:1-18

LiWen-yuan.2007.The Current status and prospect on magmatic Ni-Cu-PGE deposits[J].Northwestern Geology,40(2):1-28(in Chinese with English abstract)

Mao Jing-wen.2001.Igneous rock series and metallogenic series of tin polymetallic deposits in Jiuwandashan-Yuanbaoshan region,north Guangxi[D].Beijing:Geology Science and Technology Publishing House:1-199(in Chinese with English abstract)

Mao Jing-wen,Du An-dao.2001.982Ma Re-Os age of Cu-Ni ores from theBaotan Cu-Ni sulfide deposit in Guangxi and its geological implications[J].Science in China(SeriesD),31(12):992-998 (in Chinese)

NaldrettA J.1999.World-class Ni-Cu-PGE deposits:key factors in their genesis[J].Mineralium Deposita,34:227-240

Pearce J A.1982.Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries.In:Thorpe R.S.(ed.).Andesits.Chichester[J]. W iley,525-548

Pearce J A.1983.Role of the sub-continental lithosphere in magam genesis at active continental margins.in:Hawkes worth C J.and NorryM J.(eds.),Continental Basalts and Mantle Xenoliths[J]. Nantwich Shiva:230-249

Ripley EM,LambertD D,Frick L R.1999.Re–Os,Sm–Nd,and Pb isotopic constraints on mantle and crustal contributions to magmatic sulfide mineralization in the Duluth Complex[J].Geochim Cos mochim Acta,62:3349-3365

Rollinson Hugh R.1993.Using geochemical date:evaluation,presentation,Interpretation.Singapore[J].Longman Publisheres:342-352

Song Shu-he,Tang Zhong-li,Ren Rui-jing,Xue Zhen-rui,Mu Yao -ka.1993.China Deposit[M].Beijing:Geology Science and Technology Publishing House(Volume I):249-251(in Chinese with English abstract)

Tang Zhong-li,Yan Hai-qing,Jao Jian-gang,Pan Zhen-xing.2007. Regionalmetallogenic controls of small-intrusion-hosted Ni-Cu (PGE)ore deposits in China[J].Earth Science Frontiers,14(5): 92-103(in Chinese with English abstract)

ZhangBen-ren,Fu Jia-mo.2005.Advances in Geochemistry[M].Beijing:Chemical Industry Publishing House:200-217(in Chinese with English abstract)

Zhou Jin-cheng,WangXiao-Lei,Qiu Jian-sheng,Gao Jian-shen. 2003.Lithogeochemistry ofMeso-and Neoproterozoic mafic-altramafic,rocks from northern Guangxi[J].Acta Pertrologica Sinica, (19):19-18(in Chinese with English abstract)

Yan Hai-qing,Tang Zhong-li,Jiao Jian-gang,Gen Ke,Pan Zhenxing.2005.Petrologica and geochemical characteristics of Yejilimafic-ultramafic Intrusion,Inner Mongolia[J].Geoscience 19(4): 515-521(in Chinese with English abstract)

Zhu Bing-quan.2003.Contintal flood basalts and copper deposits of the Keweenwan type[J].Geology-geochemistry,31(2):1-7(in Chinese with English abstract)

[附中文參考文獻(xiàn)]

陳 駿,王鶴年.2004.地球化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社:357-359

董寶林.1987.中國(guó)南方前寒武淺變質(zhì)巖系Rb-Sr同位索年代學(xué)研究有新突破[J].廣西區(qū)域地質(zhì),(6):20-22

黃 杰,劉耀輝,楊明德.2007.桂北高邦山中基性巖體的銅鎳成礦性研究[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),21(3):241-244

李文淵.2007.巖漿Cu-Ni-PGE礦床研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].西北地質(zhì),2:1-28

毛景文.2001.桂北九大山-元寶山地區(qū)火成巖列和錫多金屬礦成礦系列[D].北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社:18-19

毛景文,杜安道.2001.廣西寶壇地區(qū)銅鎳硫化物礦石982Ma Re-Os同位素年齡及其地質(zhì)意義[J].中國(guó)科學(xué)(D輯),31(12):992-998

宋叔和,湯中立,任端進(jìn),薛增瑞,母耀開(kāi).1993.中國(guó)礦床[M].北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社(上冊(cè)),(1):249-251

湯中立,閆海卿,焦建剛,潘振興.2007.中國(guó)小巖體鎳銅(鉑族)礦床的區(qū)域成礦規(guī)律[J].地學(xué)前緣,14(5):092-103

張本仁,傅家謨.2005.地球化學(xué)進(jìn)展[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社: 200-217

周金城,王孝磊,邱檢生,高劍生.2003.桂北中-新元古代鎂鐵-超鎂鐵巖的巖石地球化學(xué)[J].巖石學(xué)報(bào),(19)1:9-18

閆海卿,湯中立,焦建剛,耿 科,潘振興.2005.內(nèi)蒙古野芨里鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體的巖石地球化學(xué)特征[J].現(xiàn)代地質(zhì),19(4): 515-521

朱炳泉.2003.大陸溢流玄武巖成礦體系與基韋諾(Keweenaw)型銅礦床[J].地質(zhì)地球化學(xué).31(2):1-7

Analysis of Geologic and Gechem ical Characteristic and Potential of Cu-Ni Sulfide Deposits Associated with Overflow Basalt:A Case Study of the Qingm ingshan Cu-Ni Sulfide Deposit,Guangxi Province

L IU Ji-shun, YANG Zhen-jun, DOU Song, YIN Li-jun, KANG Ya-long, YANGLi-gong
(1.School of Geoscience and Environm ental Engineering,Central South University Changsha 410083; 2.Luocheng Jishenyuan M inning Lim ited Com pany,Guangx Province 546400)

In theQingmingshan Cu-Ni sulfide depositofLuocheng county,Guangxi Provinc,mafic-ultramafic volcanic and intrusive rocks arewidely distributed,closely related to each other in space and time,both ofwhich are rich inMgO,and poor in SiO2,TiO2,K2O.They have same characteristics of abundance of the chemical composition and trace elements rare earth,with the relation in causes and the characteristicsof sequenctial evolution.The ore -bearingmafic-ultramafic rock contains SiO2:42.68%～50.63%,Al2O36.62%～17.54%,MgO:6.88%～25.12%,K2O:0.052%～2.54%, TiO2:0.326～0.63%,respectively,with trace elements enrich in Rb and Ba,and lossing in Ta and Nb.Rare earth elements have medium-grade abundance ofΣREE,ΣREE varying from 27.56(10-6)to 52.36(10-6),ΣLREE/ΣHREE from 7.17 to 12.31,(La/Yb)Nfrom 2.48 to 8.17,δEu from 0.93 to 1.43,enrichment in abundancesofLREE,right-leaningon distribution patterns,noδEu negative anomalies,δ34S value from 4.52‰to 17. 04‰.Mafic-ultramafic rocks and nickel-copper sulfide ore mostly originate from the mantle material andmixed by crust,have some geological and geochemical characteristics comparable with Duluth copper-nickel sulfide deposits in the United States.Thus it should be one new domestic Cu-Ni sulfide deposit related closelywith overflow basalt in cause,representing a giant potential of resources.

Copper-nickel sulfide deposit,mafic-ultramafic,basalt,Qingmingshan

book=7,ebook=301

P618.51

A

0495-5331(2010)04-0687-11

2010-02-24;

2010-06-16;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40072032)資助。

劉繼順(1957年-),男,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事有色金屬礦床研究,E-mail:2515180@chinaacc.com。