小巖體成大礦的理論與找礦實(shí)踐意義
——以西北地區(qū)巖漿銅鎳硫化物礦床為例

李文淵，張照偉，陳 博

（國(guó)土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安710054）

小巖體成大礦的理論與找礦實(shí)踐意義
——以西北地區(qū)巖漿銅鎳硫化物礦床為例

李文淵，張照偉，陳 博

（國(guó)土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安710054）

湯中立院士提出的“小巖體成大礦”理論，是基于對(duì)與鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖有關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床長(zhǎng)期調(diào)查研究得出的概括性成礦認(rèn)識(shí)總結(jié)。一經(jīng)提出即得到了國(guó)內(nèi)外勘查界的普遍響應(yīng)，大量的礦床勘查實(shí)踐，有力地證明了淺成的較小體積的侵入巖卻往往形成了較大規(guī)模金屬儲(chǔ)量的礦床。本文主要通過對(duì)西北地區(qū)與鎂鐵-超鎂鐵巖有關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床成礦作用的研究，對(duì)“小巖體成大礦”的成因進(jìn)行深入探討，認(rèn)為幔源巖漿深部熔離-貫入作用，是形成小巖體成大礦的主要機(jī)理。國(guó)外提出的“巖漿通道”說，可以導(dǎo)致成礦的局部富集，與小巖體成大礦的機(jī)理認(rèn)識(shí)是一致的。通過對(duì)西北地區(qū)大量巖漿銅鎳硫化物礦床找礦事實(shí)的總結(jié)，進(jìn)一步豐富了“小巖體成大礦”科學(xué)內(nèi)涵，對(duì)指導(dǎo)找礦有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

侵入巖；銅鎳硫化物礦床；小巖體成大礦；礦床成因；找礦遠(yuǎn)景

1 前言

湯中立院士在長(zhǎng)期的勘查和科學(xué)研究實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并提出了“小巖體成大礦”理論，受到了國(guó)內(nèi)外地質(zhì)勘查界的普遍關(guān)注和贊同[1]。這種成礦特征，不僅表現(xiàn)在由于巖漿熔離作用形成的巖漿礦床中，同時(shí)也表現(xiàn)在與巖漿熱液有關(guān)的斑巖或矽卡巖等礦床中，前者主要與鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖有關(guān)，后者則主要形成于中酸性侵入巖及其接觸帶中。本文主要是對(duì)西北地區(qū)與鎂鐵-超鎂鐵巖有關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床成礦與找礦的研究。眾所周知，中國(guó)對(duì)鎳金屬的年需求量在3×105t以上，但70%依靠進(jìn)口硫化鎳礦石來滿足。也就是說中國(guó)每年進(jìn)口的硫化鎳礦石量達(dá)2×107t。這是一個(gè)龐大的數(shù)字，相當(dāng)于一個(gè)大型硫化鎳礦床的儲(chǔ)量。中國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)重要的產(chǎn)鎳國(guó)家，并且仍具有很大的找礦潛力。全國(guó)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)認(rèn)為，在現(xiàn)有認(rèn)識(shí)條件下，中國(guó)有2×107t的鎳金屬資源潛力，已探明8×106t，尚有1 000多萬t的潛力。西北地區(qū)是中國(guó)銅鎳硫化物礦床主要成礦遠(yuǎn)景區(qū)，其成礦潛力在哪？找礦的難點(diǎn)是什么？本文試圖從“小巖體成大礦”理論視角進(jìn)一步做以探討。

2 巖漿銅鎳硫化物礦床的形成環(huán)境

單純研究西北的巖漿銅鎳硫化物礦床，無法真正認(rèn)識(shí)西北的巖漿銅鎳硫化物礦床。中國(guó)的鎳主要來源于巖漿銅鎳硫化物礦床，從中國(guó)主要巖漿銅鎳硫化物礦床地質(zhì)分布來看，全國(guó)已發(fā)現(xiàn)20多處大中型礦床（田），分布極不均一。其中最為重要的就是，湯中立院士1959年發(fā)現(xiàn)的世界級(jí)超大型礦床——金川礦床。金川已累積探明鎳金屬儲(chǔ)量5.76× 106t，占世界硫化鎳金屬儲(chǔ)量1/8左右，位居世界銅鎳硫化物礦床第三位，是典型的小巖體成大礦，巖體體積不足1 000 m3，60%以上的巖體是礦體[2]。金川含礦巖體位于華北克拉通西南緣，阿拉善地塊南緣龍首山隆起中，形成時(shí)代現(xiàn)確定為新元古代（830 Ma）。在中國(guó)，目前認(rèn)為達(dá)到百萬噸鎳金屬儲(chǔ)量的礦床，還有兩處：一處是新疆北山造山帶中的坡北礦床（田），礦石品位較貧，形成于晚古生代早二疊世（278 Ma）；另一處是新近發(fā)現(xiàn)的青海東昆侖造山帶中夏日哈木礦床，形成于早古生代泥盆紀(jì)（411 Ma）。其余礦床均在5×105t以下。中國(guó)銅鎳硫化物礦床儲(chǔ)量差距巨大，多是中小規(guī)模礦床。從地質(zhì)分布上來講，主要表現(xiàn)為兩類：分布于克拉通（陸塊）邊緣，或分布于造山帶中。許多礦床分布于造山帶中，是中國(guó)巖漿銅鎳硫化礦床的典型特點(diǎn)。世界上，絕大多數(shù)巖漿銅鎳硫化物礦床則主要產(chǎn)于克拉通邊緣。

全球巖漿銅鎳硫化物礦床主要分布在北美、澳大利亞、西伯利亞、歐洲和非洲等古老克拉通的邊緣。印度等克拉通中尚未發(fā)現(xiàn)重要的銅鎳礦床。目前研究認(rèn)為世界上重要的銅鎳礦床，都是幾次超大陸事件中新地殼生長(zhǎng)和裂解的產(chǎn)物[3]，這些超大陸分別是新太古代的凱諾蘭超大陸（Kenorland）、中元古代的哥倫比亞超大陸（Columbia）、新元古代的羅迪尼亞超大陸（Rodina）和晚古生代的潘吉亞超大陸（Pangea）。其中，凱諾蘭超大陸主生長(zhǎng)期是2.7～2.6 Ga，與科馬提巖和侵入巖有關(guān)的銅鎳礦形成于2.9～2.5 Ga，是凱諾蘭超大陸生長(zhǎng)期的產(chǎn)物；哥倫比亞超大陸主生長(zhǎng)期是1.9～1.7 Ga，與科馬提巖、侵入巖和古隕石撞擊有關(guān)的銅鎳礦形成于2.0～1.85 Ga，也傾向形成于超大陸的主生長(zhǎng)期；羅迪尼亞超大陸主生長(zhǎng)期是1.2～1.1 Ga，但與侵入巖有關(guān)的銅鎳礦形成時(shí)限較長(zhǎng)，為1.4～0.8 Ga，似乎表現(xiàn)為超大陸開始生長(zhǎng)、主生長(zhǎng)和裂解三個(gè)成礦時(shí)期的特點(diǎn)；潘吉亞超大陸，沒有明顯的主生長(zhǎng)期，泥盆—石炭紀(jì)（400～300 Ma）似乎是主生長(zhǎng)期，但以俄羅斯諾里爾斯克為代表的侵入巖有關(guān)的銅鎳礦則形成于三疊紀(jì)初期（250 Ma），應(yīng)形成于潘吉亞超大陸生長(zhǎng)和裂解的動(dòng)蕩時(shí)期。普遍認(rèn)為潘吉亞超大陸與以往超大陸形成結(jié)束特點(diǎn)并不相同。

中國(guó)的銅鎳礦床形成時(shí)代與世界上重要銅鎳礦的形成時(shí)代有較大差異，主要形成于較晚的幾次超大陸裂解時(shí)期。主要為新元古代晚期、早古生代晚期和晚古生代晚期三個(gè)時(shí)期。這可能與中國(guó)沒有巨大而穩(wěn)定的克拉通有關(guān)，而古生代的造山帶是新地殼最重要的生長(zhǎng)期的產(chǎn)物。

從找礦的角度劃分，世界巖漿硫化物礦床可劃分為4種類型：a.中元古代隕石撞擊有關(guān)的巖漿Ni-Cu-PGE礦床，以加拿大的薩德伯里為典型代表，世界上尚無第二例，其實(shí)它也是沿古隕石坑周緣的10余個(gè)含礦巖體組成；b.太古宙—古元古代科馬提巖流有關(guān)的巖漿Ni-Co礦床，以澳大利亞的坎巴爾達(dá)為典型，主要形成于中元古代以前的古老地盾上；c.古元古代大型層狀雜巖PGE礦床，以南非的布什維爾德、美國(guó)的斯蒂爾沃特和津巴布韋的大巖墻為典型代表，主要形成于古元古代以前古老地盾上；d.元古宙—三疊紀(jì)鎂鐵-超鎂鐵巖有關(guān)巖漿Ni-Cu-PGE礦床，俄羅斯的諾里爾斯克、中國(guó)的金川都是其巨型礦床的典型代表，中國(guó)目前的發(fā)現(xiàn)均屬此類礦床，小巖體成大礦是其典型特征。

可見，中國(guó)銅鎳礦床的形成與世界其他礦床有明顯差異。主要形成于新元古代晚期（830 Ma）、早古生代晚期（442～420 Ma）和晚古生代晚期到三疊紀(jì)（280～216 Ma）這三個(gè)時(shí)期。這一特點(diǎn)在中國(guó)的西北表現(xiàn)更為全面。從新元古代晚期、晚古生代晚期到三疊紀(jì)可能分別響應(yīng)于羅迪尼亞超大陸（800 Ma）和潘吉亞超大陸（220 Ma）的生長(zhǎng)，而早古生代晚期或許是岡瓦納大陸（450 Ma）裂解的反映。中國(guó)未發(fā)育更古老的銅鎳礦床，可能與中國(guó)大陸的生長(zhǎng)演化歷程有關(guān)。不論是產(chǎn)于克拉通邊緣或連接克拉通的造山帶中，其實(shí)都可歸為克拉通邊緣的特點(diǎn)，只是產(chǎn)出的地質(zhì)建造是古老的結(jié)晶基底和新生陸殼的差異。這一構(gòu)造位置是地質(zhì)上相對(duì)比較薄弱的地帶，是深部地質(zhì)作用最易表現(xiàn)的地方。因此，中國(guó)或中國(guó)西北地區(qū)的巖漿銅鎳硫化物礦床的形成都顯著地代表了重大構(gòu)造巖漿事件的發(fā)生?；蛘哒f，羅迪尼亞超大陸、岡瓦納大陸和潘吉亞超大陸的形成裂解事件，造就了中國(guó)巖漿銅鎳硫化物礦床的形成和發(fā)育。

3 西北巖漿銅鎳硫化物礦床小巖體成大礦的特點(diǎn)

3.1 含銅鎳鎂鐵-超鎂鐵巖帶的分布

中國(guó)的巖漿銅鎳硫化物礦床就已有的成礦事實(shí)，可劃分為4個(gè)重要成礦區(qū)：a.華北克拉通東北緣銅鎳成礦區(qū)，主要分布遼吉地區(qū)和內(nèi)蒙古中東部，以吉林磐石的紅旗嶺、遼寧的赤柏松為典型代表；b.華北克拉通西南緣銅鎳成礦區(qū)，以甘肅的金川超大型礦床為典型代表，近年來在柴達(dá)木地塊周緣相繼發(fā)現(xiàn)了夏日哈木、牛鼻子梁等重要銅鎳礦床，20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)的化隆拉水峽等中小型銅鎳礦床也是柴達(dá)木地塊北緣的產(chǎn)物；c.塔里木克拉通北緣銅鎳成礦區(qū)，整個(gè)新疆天山、北山和阿勒泰造山帶中發(fā)現(xiàn)的一大批銅鎳礦床，例如黃山、坡北、喀拉通克和圖拉爾根，以及甘肅北山的黑山銅鎳礦床等，均是這一銅鎳成礦區(qū)的產(chǎn)物；d.揚(yáng)子克拉通西緣銅鎳成礦區(qū)，主要是于四川、云南發(fā)現(xiàn)的一系列銅鎳礦床，以力馬河等為代表。上述四個(gè)銅鎳成礦遠(yuǎn)景區(qū)，均處于中國(guó)主要克拉通——華北、塔里木和揚(yáng)子克拉通的邊緣及相鄰的造山帶中。可見，與大陸邊緣的薄弱帶有關(guān)。

4個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)的成礦特征差異是顯著的。塔里木克拉通北緣和揚(yáng)子克拉通西緣，分別可能與280 Ma的塔里木大火成巖省和260 Ma的峨眉大火成巖省相關(guān)，而華北克拉通西南緣和東北緣的成礦時(shí)代和成礦背景則較為復(fù)雜。克拉通的其他邊緣有無銅鎳礦床的形成，值得研究。這兩年新的銅鎳礦床均發(fā)現(xiàn)于新區(qū)。華北克拉通東北緣銅鎳成礦區(qū)，在過去發(fā)現(xiàn)紅旗嶺7號(hào)、1號(hào)礦床的基礎(chǔ)上，近來又有紅旗嶺3號(hào)礦床發(fā)現(xiàn)，顯示出較為重要的找礦遠(yuǎn)景。紅旗嶺銅鎳礦床形成于三疊紀(jì)晚期（216 Ma），可能是中國(guó)最晚的銅鎳礦床。

全國(guó)4個(gè)重要找鎳遠(yuǎn)景區(qū)，西北地區(qū)就占據(jù)兩個(gè)。一個(gè)是華北克拉通西南緣銅鎳成礦區(qū)，它應(yīng)是中國(guó)最重要銅鎳成礦遠(yuǎn)景區(qū)，除了占據(jù)全國(guó)硫化鎳金屬儲(chǔ)量3/4的金川外，近年來又有夏日哈木超大型銅鎳礦床的發(fā)現(xiàn)；另一個(gè)就是塔里木克拉通北緣銅鎳成礦區(qū)，除已有的發(fā)現(xiàn)外，坡北大型銅鎳礦床是近年來重要的發(fā)現(xiàn)。為什么西北地區(qū)有如此多重要銅鎳礦床的發(fā)現(xiàn)呢？還應(yīng)歸結(jié)于地質(zhì)歷史上鮮明的構(gòu)造巖漿事件，這些構(gòu)造巖漿事件可能不僅僅是區(qū)域性的，是洲際的，是歐亞大陸地質(zhì)歷史重大事件的反映，是全球地質(zhì)歷史上超大陸旋回的結(jié)果。

3.2 華北克拉通西南緣銅鎳成礦典型特點(diǎn)

金川巨型銅鎳礦床位于華北克拉通阿拉善地塊的南緣，很自然地注重于陸塊內(nèi)部向北尋找類似的礦床。但金川礦床形成于新元古代，而南鄰的祁連山是早古生代的造山帶，其中殘存的微地塊沒有證據(jù)表明，它們與阿拉善地塊沒有聯(lián)系。因此，南鄰的元古宙微地塊，都應(yīng)是潛在的找鎳選區(qū)。但南祁連化隆微地塊中的含銅鎳鎂鐵-超鎂鐵巖，主要是早古生代的產(chǎn)物（裕龍溝ID-TIMS鋯石U-Pb法，442.4±1.6 Ma；亞曲ID-TIMS鋯石U-Pb法，440.74± 0.33 Ma）[4]，與金川不同期。新發(fā)現(xiàn)的夏日哈木銅鎳礦，位于東昆侖造山帶北帶，產(chǎn)于古元古代的金水口群中。新獲得的含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的年齡為411.6±2.4 Ma。金川礦床的外圍找礦是一個(gè)全球關(guān)注的問題，它應(yīng)該是重大地質(zhì)事件的結(jié)果，需要以更大的視野，進(jìn)行更深入的基礎(chǔ)研究。

新發(fā)現(xiàn)的東昆侖夏日哈木超大型銅鎳礦床，是典型產(chǎn)于造山帶的早古生代晚期的銅鎳礦床，形成于什么環(huán)境頗值得研究。目前有后碰撞拉伸環(huán)境、島弧環(huán)境的不同認(rèn)識(shí)。最近我們的野外調(diào)查研究顯示，礦區(qū)不僅有成銅鎳的鐵質(zhì)系列的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖分布，同時(shí)并存有先期形成的變質(zhì)橄欖巖（蛇紋巖），應(yīng)是蛇綠巖組合產(chǎn)物。其可能的演化模式應(yīng)該是，早古生代晚期柴達(dá)木地塊南緣增生，南緣新生陸殼中殘存縫合帶的地幔巖殘?bào)w，志留紀(jì)末—泥盆紀(jì)初由于幔源巖漿作用，沿先期的縫合的薄弱帶上侵形成含銅鎳的鎂鐵-超鎂鐵巖體，故也可稱為柴達(dá)木古地塊裂解的產(chǎn)物，后經(jīng)構(gòu)造擠壓呈仰沖巖片遭受剝蝕而裸露。目前發(fā)現(xiàn)的夏日哈木銅鎳礦床，含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體長(zhǎng)1.76 km，寬700 m，面積1.23 km2，呈“巖盆狀”。鎳資源量百萬噸以上，平均品位0.6%；伴生鈷4.14×104t，平均品位0.024%；共伴生銅2.07×105t，平均品位0.12%。其主要巖性為橄欖輝石巖，其次輝石橄欖巖和輝石巖；下部為輝石橄欖巖，局部為橄欖巖，底部為橄欖輝石巖；上部輝石巖-輝長(zhǎng)巖。橄欖石為貴橄欖石。區(qū)域上，小型鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體呈串珠狀成群斷續(xù)分布。普遍認(rèn)為，岡瓦納大陸是奧陶紀(jì)末和志留紀(jì)初（450 Ma）開始裂解的，柴達(dá)木地塊周緣的巖漿銅鎳硫化物礦床則主要形成于志留紀(jì)初到泥盆紀(jì)初（440～410 Ma）的早古生代晚期或早晚古生代交替時(shí)期，或許代表了全球陸塊群匯聚后裂解的世界差異，中國(guó)西北裂解的更晚一些。如果岡瓦納大陸裂解并分離，是源于地幔的動(dòng)力，比如地幔柱的作用，這種地幔部分熔融的巖漿作用在不同的位置應(yīng)該有時(shí)段上的差異，只是目前還未繪制出岡瓦納大陸形成和分離的復(fù)原圖，特別是中國(guó)陸塊在其當(dāng)時(shí)的相對(duì)位置，這種探索也就受到了整體背景認(rèn)識(shí)的限制。其實(shí)新元古代的羅迪尼亞超大陸，也是如此，盡管羅迪尼亞超大陸的復(fù)原工作已有重要的進(jìn)展，但中國(guó)古陸塊的相對(duì)位置的探索才剛剛開始。而形成于羅迪尼亞超大陸裂解背景的金川超大型礦床的大尺度的構(gòu)造演化也仍停留在概念上，比如阿拉善地塊在新元古代的位置，及其與塔里木、華北、揚(yáng)子克拉通，甚至西澳克拉通之間相對(duì)的關(guān)系，這可能是全球尺度上預(yù)測(cè)尋找金川型銅鎳礦的基礎(chǔ)。

3.3 塔里木克拉通北緣銅鎳成礦區(qū)

所謂塔里木克拉通北緣銅鎳成礦遠(yuǎn)景區(qū)，也即新疆北部天山、北山和東準(zhǔn)噶爾地區(qū)。新疆北部的巖漿銅鎳硫化物礦床，除西天山的箐布拉克（434.4± 6.2 Ma）外，主要形成于早二疊世（278～287 Ma），現(xiàn)在大多數(shù)意見傾向于為塔里木（—天山）大火成巖省（LIPs）產(chǎn)物的認(rèn)識(shí)。新疆北部晚古生代石炭—二疊紀(jì)的地質(zhì)背景一直存在爭(zhēng)議：古亞洲洋閉合后的板內(nèi)地幔柱作用的大火成巖?。堪鍓K俯沖島弧/活動(dòng)大陸邊緣？塔里木早二疊世大火成巖省的認(rèn)識(shí)已經(jīng)被較廣泛地接受，夏林圻等在美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)雜志也提出天山（—塔里木）石炭紀(jì)—早二疊世LIPs的主張[5]。從成礦集中爆發(fā)來講，石炭—二疊紀(jì)大規(guī)模成礦，但早古生代也存在島弧/活動(dòng)陸緣環(huán)境，為什么成礦就少呢？而且，不同學(xué)者構(gòu)造背景認(rèn)識(shí)上存在很大差異。有晚石炭—二疊紀(jì)古亞洲洋閉合，也有石炭紀(jì)就閉合的認(rèn)識(shí)，還有早石炭世南天山就閉合，以及準(zhǔn)噶爾洋晚泥盆世閉合的觀點(diǎn)。此外，北天山洋是向南、向北俯沖，先向北俯沖，早中石炭世時(shí)開始兩極俯沖的3種觀點(diǎn)[6]?？梢姡陆辈客砉派俊B紀(jì)的構(gòu)造演化環(huán)境，難以單純用板塊構(gòu)造解釋。我們認(rèn)為，新疆北部天山及其鄰區(qū)石炭紀(jì)—早二疊世是一種板塊與地幔柱作用并存的機(jī)制，早二疊世早期進(jìn)入板內(nèi)環(huán)境，主要表現(xiàn)為L(zhǎng)IPs的產(chǎn)物。因此，塔里木克拉通北緣（新疆北部）遠(yuǎn)景區(qū)銅鎳礦主要是大火成巖省的產(chǎn)物。整個(gè)歐亞大陸二疊—三疊紀(jì)西伯利亞（諾里爾斯克銅鎳礦）、天山—塔里木、峨眉三個(gè)近乎同時(shí)期大火成巖省的存在，可能代表了一次全球性的地質(zhì)事件。是否表明，這個(gè)時(shí)期在歐亞大陸巖石圈下曾存在過一個(gè)超地幔柱作用，三個(gè)幾乎近于同時(shí)的LIPs，可能是超地幔柱在軟流圈產(chǎn)生的3個(gè)次地幔柱作用的結(jié)果。由于潘吉亞超大陸的形成演化時(shí)間還存在不同意見，早二疊世到早三疊世不同時(shí)段LIPs的發(fā)育，應(yīng)代表了潘吉亞超大陸向裂解方向的演化。但就新疆北部天山和準(zhǔn)噶爾的地質(zhì)演化而言，晚古生代的古亞洲洋閉合后，便從此進(jìn)入了陸內(nèi)環(huán)境。

坡北是新疆北部近年來發(fā)現(xiàn)的重要巖漿銅鎳硫化物礦田，其中坡一銅鎳礦床，找礦成果最為顯著。但由于一直未發(fā)現(xiàn)有規(guī)模的富礦體，勘查工作陷入了僵局。其實(shí)坡北含礦巖體面積相對(duì)較大，關(guān)鍵是要發(fā)現(xiàn)其中經(jīng)過硫化物預(yù)富集后貫入的富含硫化物的小巖體。高精度航磁資料顯示，坡北鎂鐵-超鎂鐵巖體似乎至少存在兩期侵入，先期侵入的較大的巖體形成了就地熔離的貧礦，但還可能存在一期深部熔離-貫入的富礦的小巖體。但需要精細(xì)地質(zhì)工作研究。新疆北部喀拉通克、黃山-鏡兒泉、坡北含銅鎳礦鎂鐵-超鎂鐵巖帶，它們應(yīng)是天山-塔里木噴發(fā)LIPs高峰期的同期產(chǎn)物。

4 小巖體成大礦機(jī)理討論

“小巖體成大礦”是對(duì)中國(guó)巖漿銅鎳硫化物礦床成礦特點(diǎn)的高度概括。其實(shí)質(zhì)，改變了傳統(tǒng)的成礦理論，改變了國(guó)外經(jīng)典教科書的定律。是根置于中國(guó)找礦實(shí)踐，產(chǎn)生的創(chuàng)新成礦理論認(rèn)識(shí)。突變是物質(zhì)變化的基本規(guī)律，異常變化是物質(zhì)世界的主要運(yùn)動(dòng)方式，小體積大能量是物質(zhì)世界的普遍現(xiàn)象，比如原子彈。地球演化是由突發(fā)的地質(zhì)事件記錄而成的，地質(zhì)事件才造成了巖漿作用的發(fā)育。而地幔柱減壓部分熔融，肯定又導(dǎo)致重要地質(zhì)事件的發(fā)生。巖漿作用的突變，比如與古老地殼的反應(yīng)，硫過飽和使深部熔離發(fā)生，從而導(dǎo)致深部巖漿房成礦元素異常富集。通過深部熔離礦漿的多次貫入和巖漿脈動(dòng)的累積成礦，造就了“小巖體成大礦”。就地熔離不容易形成富礦和大礦，大巖體成不了富礦和大礦，比如美國(guó)的德盧斯?！靶r體成大礦”事實(shí)，相應(yīng)地應(yīng)該有同期虧損金屬硫化物基性噴發(fā)巖或大巖體存在。但多可能遭受剝蝕而難尋?！吧畈咳垭x—多次貫入”是銅鎳礦床“小巖體成大礦”的成因（見圖1）。圖1a為硫化物深部熔離-貫入成礦模式，深部地幔部分熔融形成巖漿上涌，在運(yùn)移過程中巖漿中的硫達(dá)到飽和進(jìn)而熔離出硫化物液滴，并進(jìn)一步形成富含硫化物的巖漿、少硫化物的巖漿以及不含硫化物的巖漿，這些巖漿在適宜的條件繼續(xù)上涌到淺部地殼成巖成礦；圖1b為巖漿通道成巖成礦模式，礦體富集在巖漿流經(jīng)的通道內(nèi)部，通道的形狀和位置不同也就造就了不同產(chǎn)狀的巖體和礦體。巖漿通道（magma conduit）說是深部熔離-貫入成礦認(rèn)識(shí)巖漿最終就位的概括。

圖1 巖漿銅鎳硫化物礦床深部熔離-貫入成礦模式（a）和巖漿通道成礦模式（b）Fig.1 Deep seated magmatic liquation injection deposit(a)and magma conduit models(b)for magmaticNi-Cu sulfide deposits in the world

巖漿銅鎳硫化物礦床，就中國(guó)的形成來看，主要形成于巖石圈的薄弱地帶（大陸邊緣和陸塊之間造山帶)。其形成演化過程是，先地幔柱向巖石圈薄弱區(qū)域流動(dòng)，在淺部發(fā)生減壓部分熔融，熔體沿?cái)鄬踊驇r漿通道運(yùn)移至地殼淺部，熔體與地殼反應(yīng)，導(dǎo)致聚集成礦。在沒有古老大陸巖石圈地幔（SCLM）發(fā)育的區(qū)域，即使有大火成巖省發(fā)育，也未能形成有規(guī)模的巖漿硫化物礦床。因?yàn)椋蒯Ｖ诟邷氐蛪簵l件下發(fā)生高度部分熔融，熔體和被交代富集的巖石圈地幔發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)硫的飽和，SCLM直接貢獻(xiàn)成礦金屬元素以及硫[7]。因此，大洋中存在地幔柱、大火成巖省，但罕見巖漿銅鎳硫化物礦床。俯沖帶也罕見巖漿銅鎳硫化物礦床發(fā)育，也是由于地幔楔熔融機(jī)制的特點(diǎn)為：熔融溫度低，巖漿高硅低鎂，并且?guī)r漿水含量高、氧逸度高。這些特點(diǎn)都不適于巖漿銅鎳硫化物礦床的形成。盡管俯沖帶巖漿作用機(jī)制不利于形成巖漿銅鎳硫化物礦床，但大洋內(nèi)的銅、鎳物質(zhì)通過俯沖作用帶入陸塊邊緣，對(duì)發(fā)生在陸塊邊緣的巖漿銅鎳硫化物礦床有間接的貢獻(xiàn)。所以，與俯沖有關(guān)的島弧環(huán)境可能難以形成較大規(guī)模的工業(yè)富銅鎳礦床。

[1] 李文淵，張照偉，高永寶，等.對(duì)小巖體成礦的認(rèn)識(shí)及其成礦意義[J].西北地質(zhì)，2012，45（4）：61-68.

[2] 湯中立，李文淵.金川硫化銅鎳（含鉑）礦床成礦模式及地質(zhì)對(duì)比[M].北京：地質(zhì)出版社，1995.

[3] Maier W D，Groves D I.Temporal and spatial controls on the formation of magmatic PGE and Ni-Cu deposits[J].Miner Deposita，2011，46：841-857.

[4] Zhang Zhaowei，Li Wenyuan，Gao Yongbao，et al.Sulfide mineralization associated with arc magmatism in the Qilian Block，western China：Zircon U-Pb age and Sr-Nd-Os-S isotope constraints from the Yulonggou and Yaqu gabbroic intrusions[J]. Mineralium Deposita，2014，49（2）：279-292.

[5] 夏林圻，夏祖春，徐學(xué)義，等.天山石炭紀(jì)大火成巖省與地幔柱[J].地質(zhì)通報(bào)，2004，23（9-10）：903-910.

[6] Zhao T P，Zhou M F.Geochemical constrains on the tectonic setting of Paleoproteroaoic A-type granites in the southern margin of the North China Craton[J].J Asian Earth Sci，2009，36：183-195.

[7] Griffin W L，Begg G C，O’Reilly S Y.Continental-root control on the genesis of magmatic ore deposits[J].Nature Geoscience，2013，6：905-910.

The theory on small intrusions forming large deposits and its exploration significance—Taking for magmatic Ni-Cu sulfide deposits example in the northwestern of China

Li Wenyuan，Zhang Zhaowei，Chen Bo
（MLR Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits，Xi’an Center of Geological Survey，CGS，Xi’an 710054，China）

The theory on small intrusions forming large deposits put forward by academician Zhongli Tang was a recapitulative summary by Long-term studying of magmatic Ni-Cu sulfide deposits which related to mafic-ultramafic intrusions.And this theory got a common response by exploration industry in the world.Many mineral exploration practices have effectively illustrated that the hypabyssal and small intrusion could always form the larger ore deposits.Our study is about the mineralization of Ni-Cu sulfide deposits which related to mafic-ultramafic intrusions in the northwestern of China.In this paper，we have discussed the theory of small intrusions forming large deposits，considering that mantle magma deep part liquation and injection is the main mechanism of this theory.And another theory of magma conduit systems，may cause the local enrichment of mineral，and like that theory of small intrusions forming large deposits. After summarizes the prospecting fact of magmatic Ni-Cu sulfide deposits in the northwestern of China，we expand the scientific connotation of the theory on small intrusions forming large deposits，and make it more realistic meaningful in guiding prospecting.

mafic-ultramafic intrusions；magmatic Ni-Cu sulfide deposits；small intrusions forming large deposits；ore genesis；prospecting potential

P62

A

1009-1742（2015）02-0029-06

2014-11-20

國(guó)家地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目（1212010918024，1212011121092，1212011120183，12120114044401）

李文淵，1962年出生，男，甘肅武威市人，研究員，主要從事巖漿銅鎳硫化物礦床成礦理論研究與鎳礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作；E-mail：xalwenyuan@126.com