夏日哈木巖漿硫化物礦床中鈷和鎳關(guān)鍵金屬的賦存狀態(tài)及分布規(guī)律

趙達(dá)成 ，王美樂 ，李章志賢 ，魏雅潔 ，李華 ，王金宏 ，張曉琪，*

（1. 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；2. 青海省地質(zhì)調(diào)查局，自然資源部高原荒漠區(qū)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)勘查開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新中心，青海 西寧 810000；3. 青海黃河礦業(yè)有限責(zé)任公司，青海 西寧 810008）

鎳、鈷關(guān)鍵金屬礦床成因多樣，產(chǎn)出形式復(fù)雜。張洪瑞等（2020）根據(jù)元素富集方式和成礦過程將全球鈷鎳礦床劃分出4種主要的礦床類型：沉積-變沉積型鎳鈷礦床、巖漿型鎳鈷礦床、風(fēng)化紅土型鎳鈷礦床和熱液型鎳鈷礦床（王亞磊等，2023）。其中，紅土型鎳鈷礦床是全球鎳的主要來源，提供了占全球60%的鎳資源（USGS，2019）。沉積-變沉積型鎳鈷礦床是全球鈷的主要來源，提供了占全球50%的鈷資源（張連昌等，2023）。巖漿型鎳鈷礦床的鎳、鈷儲(chǔ)量介于紅土型和沉積型鎳鈷礦床之間，鎳資源量為40%，鈷資源量為15%（張照偉等，2022）。然而，由于巖漿型鎳鈷礦床開采冶煉技術(shù)成熟，綜合利用價(jià)值高，該類礦床是中國Ni、Co的重要來源（王焰等，2020；蘇本勛等，2023）。

東昆侖造山帶是中國鎳鈷礦床主要成礦帶。這里不僅發(fā)育有多個(gè)與沉積作用有關(guān)的鈷礦床，如肯德可克和督冷溝等鈷多金屬礦床（潘彤等，2001，2006）；還發(fā)育有若干巖漿型鎳鈷硫化物礦床，如夏日哈木、石頭坑德、浪木日等（王冠等，2014；姜常義等，2015；杜瑋，2018；Zhang et al.，2023）。夏日哈木鎳鈷礦床是東昆侖造山帶中最大的巖漿鎳鈷硫化物礦床，已探明鎳金屬儲(chǔ)量為118 萬t，品位為0.23 %～3.48 %，平均品位為0.68 %；鈷金屬儲(chǔ)量為4.29 萬t，品位為0.012 %～0.079 %，平均品位為0.028 %；銅金屬儲(chǔ)量為23.83 萬t，平均品位為0.166 %（包亞文等，2023；李華等，2023）。前人對夏日哈木巖漿鎳鈷硫化物礦床的成礦時(shí)代、巖漿起源、地質(zhì)背景、成礦機(jī)制進(jìn)行了大量研究（Li et al.，2015；姜常義等，2015；Song et al.，2016；Zhang et al.，2016；Peng et al.，2016；張志炳等，2016；張照偉等，2017；湯慶艷等，2017；杜瑋，2018；Liu et al.，2018；段雪鵬等，2019；Song et al.，2020； Li et al.，2020；劉超等，2020；Han et al.，2020；Chen et al.，2021；包亞文等，2023；李華等，2023），但缺乏對Ni、Co賦存狀態(tài)和空間分布的系統(tǒng)研究。

巖漿礦床中Ni、Co的賦存狀態(tài)和分布特征是研究Ni、Co富集機(jī)理的基礎(chǔ)，并有可能為提高鎳鈷關(guān)鍵金屬開采和選冶提供重要理論基礎(chǔ)。因此，筆者利用TIMA、電子探針和激光探針等方法，對青海夏日哈木鎳鈷礦床中的金屬礦物（磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、方硫鐵鎳礦、砷鎳礦、硫鉍鎳礦、硫鐵鎳礦、紅砷鎳礦和輝砷鈷礦）進(jìn)行系統(tǒng)的主、微量元素分析以及元素面掃描，旨在查明鈷和鎳關(guān)鍵金屬的賦存狀態(tài)和分布規(guī)律，為優(yōu)化鈷鎳資源選礦和冶煉方案提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

東昆侖造山帶位于青藏高原東北部，北鄰柴達(dá)木盆地，南接松潘甘孜地塊，西部以阿爾金斷裂為界與西昆侖造山帶相連，東部以溫泉斷裂與北秦嶺造山帶相接（殷鴻福等，1997）。區(qū)內(nèi)發(fā)育4條近東西向的區(qū)域性大斷裂，由北向南分別為昆北斷裂帶、黑山-那陵格勒斷裂、昆中斷裂帶和昆南斷裂帶。夏日哈木鎳鈷硫化物礦床位于昆中斷裂帶（圖1a）。

圖1 東昆侖造山帶地質(zhì)簡圖（a）（據(jù)Song et al.，2016修改）、夏日哈木鎳鈷礦床地質(zhì)圖（b）（據(jù)張照偉等，2015修改）和夏日哈木Ⅰ號巖體11號勘探線剖面圖（c）（據(jù)王治安等，2014修改）Fig. 1 (a) Geological sketch of East Kunlun orogenic belt, (b) geological map of Xiarihamu Ni-Co deposit and(c) section of exploration line 11 of Xiarihamu I mafic-ultramafic complex

昆中帶出露的巖石地層主要有古元古界金水口巖群白沙河巖組，中奧陶世—志留紀(jì)灘間山群，晚泥盆世牦牛山組，早石炭世石拐子組、大干溝組，晚三疊世鄂拉山組及廣泛發(fā)育的第四紀(jì)地層。因受到晚古生代至早中生代古特提斯洋演化影響，在夏日哈木、石頭坑德、浪木日等地發(fā)育了大量含鎳鈷硫化物的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖（Li et al.，2015；Song et al.，2016；Liu et al.，2018；Zhang et al.，2023）。

2 礦床地質(zhì)特征

夏日哈木礦區(qū)內(nèi)出露5個(gè)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入體（圖1b），巖體呈北西向帶狀展布，呈巖盆狀或巖墻狀侵位于古元古界金水口群片麻巖、斜長角閃巖和大理巖中。Ⅰ號巖體和Ⅱ號巖體是夏日哈木鎳鈷硫化物礦床的主要賦礦巖體。Ⅰ號巖體出露面積約0.70 km2，呈長條狀近東西向展布，由橄欖巖、輝石巖、輝長巖組成。Ⅱ號巖體在地表有兩個(gè)露頭，出露面積分別為0.10 km2和0.15 km2，主要的巖石類型包括輝長巖，含有少量輝石巖。Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ號巖體均為鎂質(zhì)橄欖巖，主要由蛇紋巖、糜棱巖化輝長巖、榴閃巖和榴輝巖組成（杜瑋，2015；王小東等，2018；張照偉等，2019；劉超等，2020）。

根據(jù)巖石穿切關(guān)系和鋯石年代學(xué)分析，前人在夏日哈木Ⅰ號巖體中識(shí)別出4期巖漿活動(dòng)（Liu et al.，2018），分別是430 Ma左右侵位的早期輝長巖（Li et al.，2015）；410 Ma左右侵位的中期純橄巖、方輝橄欖巖和單輝橄欖巖（Li et al.，2015）；410 Ma左右侵位的中后期二輝巖（Li et al.，2015）和405 Ma左右侵位的輝長巖（Liu et al.，2018）。其中，鎳鈷硫化物礦床主要賦存于中期和中后期巖相中。

夏日哈木Ⅰ號巖體鎳鈷硫化物礦體多以似層狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出于巖體的中上部（圖1b）。礦體產(chǎn)狀與巖體基本一致，呈NEE向展布，走向約為70°，傾角為0～35°。深部沿走向具有向南西側(cè)伏的趨勢，側(cè)伏角約為20°（王冠，2014）。礦石礦物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦，此外還有少量的方硫鐵鎳礦、砷鎳礦、硫鉍鎳礦、硫鐵鎳礦、紅砷鎳礦和輝砷鈷礦等（表1）。脈石礦物主要為橄欖石、陽起石，少量鈣閃石、黑云母和斜長石。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，包含結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有浸染狀、海綿隕鐵結(jié)狀，團(tuán)塊狀，局部可見致密塊狀。

表1 夏日哈木鎳鈷硫化物礦床中含鈷、鎳金屬礦物特征統(tǒng)計(jì)表Tab. 1 Characteristics of Co and Ni metal minerals in the Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

3 樣品特征與分析方法

3.1 樣品特征

本研究樣品采集于夏日哈木Ⅰ號巖體11號勘探線1105s鉆孔（圖1c），樣品巖石類型包括：橄欖巖、角閃橄欖巖和橄欖角閃巖。巖相學(xué)特征與礦相學(xué)特征如下：

橄欖巖（圖2a、圖2b）主要呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和星稀浸染狀結(jié)構(gòu)。主要由橄欖石（84%～94%），少量的蝕變礦物（鈣閃石、陽起石、綠泥石和高嶺石）以及金屬礦物（磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、鈦鐵礦和方硫鐵鎳礦）（0.5%～9.9%）組成，隨著鉆孔深度增加，橄欖巖中蝕變礦物的含量不斷增加，金屬礦物含量則不斷減少，巖體在鉆孔中的厚度約為107.5 m（圖3）。

角閃橄欖巖（圖2c、圖2d）主要呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)、粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和星稀浸染狀結(jié)構(gòu)。由橄欖石（82%～93%）、角閃石（5.2%～17.2%）和金屬礦物（0.3 %～7.4 %）組成。蝕變礦物含量自下而上不斷增加。巖體在鉆孔中的厚度約為66.5 m（圖3）。

橄欖角閃巖（圖2e、圖2f）主要呈半自形細(xì)粒結(jié)構(gòu)。由橄欖石（36%），陽起石（40%），鈣閃石（14%），以及少量蝕變礦物（云母、綠泥石以及高嶺石）和金屬礦物組成，橄欖角閃巖在鉆孔中厚度最小，約為6 m（圖3）。

3.2 分析方法

薄片樣品的綜合礦物分析測試是在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用配備有4個(gè)能譜探頭（EDAX Element 30）的TESCAN MIRA-3掃描電鏡完成。儀器工作條件：加速電壓為25 kV，電流為9 nA，工作距離（WD）為15 mm，電子束強(qiáng)度（BI）和BSE信號強(qiáng)度使用Pt法拉第杯自動(dòng)程序進(jìn)行校準(zhǔn)，電子束強(qiáng)度（BI）一般為18～20，而EDS信號則是使用Mn標(biāo)樣進(jìn)行校準(zhǔn)。采用點(diǎn)陣掃描的數(shù)據(jù)采集模式，對所有類型礦石樣品進(jìn)行解離分析（Liberation Analysis mode），以快速得到礦物類別、礦物豐度、礦物共生關(guān)系、元素賦存狀態(tài)等方面信息。

金屬礦物的原位主量成分分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和西安地質(zhì)調(diào)查中心自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用型號為的JEOL JXA-8230電子探針共同完成。西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儀器工作條件為：加速電壓為15 kV，加速電流為100 nA，束斑直徑為2 μm。西安地質(zhì)調(diào)查中心自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行磁鐵礦分析的儀器工作條件為：加速電壓為15 kV，加速電流為100 nA，束斑直徑為1 μm；所有測試數(shù)據(jù)均進(jìn)行了ZAF校正處理，檢測精度優(yōu)于0.1 %。

金屬礦物原位微量元素地球化學(xué)分析和微量元素面掃描分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院成礦成因與勘查技術(shù)研究中心礦物微區(qū)分析實(shí)驗(yàn)室利用LA-ICP-MS完成。ICP-MS型號為美國安捷倫公司生產(chǎn)的Agilent 7900四極桿質(zhì)譜，激光剝蝕系統(tǒng)為 PhotonMachines Analyte HE。原位激光剝蝕點(diǎn)分析采用激光束斑直徑為40 μm，剝蝕頻率為5 Hz，激光能量為4～5 J/cm2，分辨分析數(shù)據(jù)包括空白信號20 s和樣品信號40 s。檢出限為1×10-6，對數(shù)據(jù)離線處理采用ICPMSDataCal軟件。激光面掃描的剝蝕束斑為15～40 μm，每條線平行且與激光剝蝕束斑大小一致，剝蝕頻率為10 Hz，激光能量為2～3 J/cm2。標(biāo)樣選擇多外標(biāo)玻璃，包括SRM610、SRM612、BCR-2G和MASS-1。待測樣品分析前和結(jié)束后采集約20秒的背景信號，分析待測樣品前和結(jié)束時(shí)對外標(biāo)樣進(jìn)行約40秒的點(diǎn)剝蝕，激光參數(shù)與待測樣品一致，絕大多數(shù)元素的分析精度優(yōu)于10 %。數(shù)據(jù)分析與成圖利用軟件LIMS進(jìn)行（Xiao et al.，2018），詳細(xì)的儀器操作流程和數(shù)據(jù)處理方法參考汪方躍等（2017）和李艷廣等（2023）。

4 分析結(jié)果

4.1 TIMA分析結(jié)果

TIMA分析結(jié)果見表1。樣品中礦物體積分?jǐn)?shù)結(jié)果見表2。夏日哈木鎳鈷硫化物礦床中主要鈷、鎳金屬礦物為砷鎳礦、輝砷鈷礦、硫鉍鎳礦、方硫鐵鎳礦、紅砷鎳礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦和磁鐵礦；主要鉛鋅礦物為閃鋅礦和方鉛礦；其他金屬礦物有黃鐵礦、斑銅礦、鈦鐵礦和藍(lán)銅礦。

4.2 金屬礦物電子探針分析結(jié)果

對表1中輝鈷礦、方硫鐵鎳礦、砷鎳礦、紅砷鎳礦、硫鉍鎳礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦進(jìn)行電子探針元素分析，結(jié)果見圖4和表3。磁黃鐵礦中Co含量為BDL～0.18%，Ni含量為BDL～0.16%。鎳黃鐵礦中Ni含量為4.01%～32.8%，Co含量為0.26%～1.13%。黃銅礦中Co含量為BDL～0.10%，Ni含量為BDL～0.08%。磁鐵礦的Co含量為0.12%～0.26%，Ni含量為BDL～0.22%。砷鎳礦的Ni含量為42.2%～52.2%，As含量為47.4%～54.5%，Co含量為0.19%～1.37%。輝砷鈷礦的As含量為44.1%～44.3%，Co含量為18.6%～21.3%，Ni含量為9.14%～12.5%，F(xiàn)e含量為5.55%～5.85%。硫鉍鎳礦的S含量為9.29%，Ni含量為25.5%，Cr含量為0.32%。方硫鐵鎳礦的S含量為32.3%～34.6%，Ni含量為29.3%～31.9%，Co含量為0.77%～0.86%，Cr含量為0.01%～0.18%。紅砷鎳礦的As含量為47.6%～48.3%，S含量為0.10%～0.13%，Ni含量為38.2%～42.3%，Co含量為0.11%～0.21%。

表3 夏日哈木鎳鈷礦床1105s鉆孔中金屬礦物S、Fe、Ni、Co、As、Cr含量表Tab. 3 Measured S, Fe, Ni, Co, As and Cr contents in different minerals in the Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

圖4 夏日哈木鎳鈷硫化物礦床不同類型硫化物Co、Ni、S、Fe含量變化圖Fig. 4 Plots of Co and Ni vs. S and Fe contents in different types of sulfide minerals in the Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

4.3 金屬礦物微量元素分析結(jié)果

磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦的原位微量元素分析結(jié)果見圖5和表4。磁黃鐵礦中Co的平均含量為125 ×10—6，Ni的平均含量為8 493×10—6。被包含的磁黃鐵礦中Co、Ni含量總體較獨(dú)立磁黃鐵礦高。鎳黃鐵礦中Co的平均含量為5 231×10—6，Ni的平均含量為247 896×10—6。除部分樣品外，被包含鎳黃鐵礦的Co、Ni含量與獨(dú)立鎳黃鐵礦含量無明顯差別。黃銅礦中Co的平均含量為690×10—6，Ni的平均含量為32 528×10—6。被包含黃銅礦的Co、Ni含量與獨(dú)立黃銅礦含量無明顯差別。磁鐵礦Co的平均含量為494×10—6，Ni的平均含量為28 079×10—6。

表4 夏日哈木鎳鈷礦床1105s鉆孔中金屬礦物Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Se、Ag含量表Tab. 4 Measured Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, As, Se and Ag contents in different minerals in the Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

圖5 夏日哈木鎳鈷硫化物礦床鎳和鈷（a）及鈷和Ni/Fe（b）相關(guān)圖Fig. 5 (a) Ni vs. Co and (b) Co vs. Ni/Fe plots in sulfide minerals in the Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

5 鈷、鎳的賦存狀態(tài)

如前所述，利用TIMA全礦物掃描分析在巖體中識(shí)別出9種鈷、鎳金屬礦物（表1）：輝鈷礦、方硫鐵鎳礦、砷鎳礦、紅砷鎳礦、硫鉍鎳礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦。

鈷的獨(dú)立礦物為輝鈷礦，鈷含量為18.6%～21.3%（表3）。輝鈷礦主要呈自形粒狀（圖6a），粒徑大小為3.35～11.40 μm（表1）。在鉆孔1105s中的體積百分?jǐn)?shù)小于0.01 %。

圖6 夏日哈木鎳鈷礦床鎳、鈷獨(dú)立礦物背散射圖像Fig. 6 Backscatter image of independent minerals of Ni and Co in the Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

鎳的獨(dú)立礦物包括方硫鐵鎳礦、砷鎳礦、紅砷鎳礦、硫鉍鎳礦。方硫鐵鎳礦呈不規(guī)則粒狀，與鎳黃鐵礦中共生（圖6b）。粒徑為3.84～12.89 μm（表1）。方硫鐵鎳礦為夏日哈木鎳鈷礦床中主要發(fā)育Ni的單礦物，Ni含量為29.3%～31.9%（表3）。TIMA掃描發(fā)現(xiàn)方硫鐵鎳礦少則幾到十幾顆，多則上千顆，在巖體中體積百分?jǐn)?shù)為0.01%～0.28%。砷鎳礦呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，被磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和磁鐵礦包裹（圖6c），粒徑為5.18～20.42 μm（表1），鎳含量為42.2%～52.2%（表3），在巖體中體積百分?jǐn)?shù)小于0.01%。紅砷鎳礦呈自形粒狀結(jié)構(gòu)，以獨(dú)立礦物或與磁黃鐵礦共生的形式產(chǎn)出（圖6d），粒徑集中在3.82～5.10 μm（表1），Ni含量為38.2%～42.3%（表3），在巖體中體積百分?jǐn)?shù)為0.01%～0.28%（表1）。硫鉍鎳礦主要呈不規(guī)則粒狀鑲嵌在鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦的邊緣（圖6e），粒徑為4.04～20.42 μm（表1），Ni含量為25.5 %（表3），在巖體中體積百分?jǐn)?shù)小于0.01%。

夏日哈木I號巖體中常見的含鈷、鎳金屬礦物為磁黃鐵礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)為0.14%～4.83%，平均為1.27%）、鎳黃鐵礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)為0.03%～3.84%，平均為0.75 %）、黃銅礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)小于0.01%～0.63%，平均為0.07%）和磁鐵礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)小于0.01%～5.07%，平均為1.24%）。

磁黃鐵礦是夏日哈木I號巖體1105 s鉆孔中含量最多的礦石礦物。鏡下多呈乳黃色略帶粉褐色的反射色，粒度為0.01～4.17 mm，一般與鎳黃鐵礦和黃銅礦共生（圖7）。其邊部常分布磁鐵礦，應(yīng)該是后期被氧化的結(jié)果。原位LA-ICP-MS分析結(jié)果顯示，不同磁黃鐵礦顆粒中Co、Ni含量均較大，Co含量為0.95×10—6～7 100×10—6；Ni含量為5.8×10—6～29 000×10—6（表3）。磁黃鐵礦中Ni與Co正相關(guān)，兩者均表現(xiàn)出與鐵的正相關(guān)關(guān)系（圖5），表明鈷和鎳離子可能以類質(zhì)同象替換二價(jià)鐵離子進(jìn)入晶格。

圖7 夏日哈木鎳鈷礦床1105s鉆孔磁黃鐵礦反射光和背散射照片F(xiàn)ig. 7 Reflected light and backscattered photo of pyrrhotite of 1105s borehole in Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

鎳黃鐵礦在鏡下多呈淡黃色的反射色，具有特征的三角形裂理（圖8），粒度為0.01～5.96 mm。礦物體積分?jǐn)?shù)在縱向上含量與磁黃鐵礦呈正相關(guān)，一般與磁黃鐵礦和黃銅礦共生。黃銅礦在鏡下多呈銅黃色，粒度為0.01～1.46 mm（表1）。磁鐵礦，鏡下多呈灰白色，粒度為0.01～1.76 mm（表1）。鎳黃鐵礦原位LAICP-MS分析結(jié)果顯示，不同鎳黃鐵礦顆粒中Co、Ni含量均較大，Co含量為1.87×10—6～7 600×10—6；Ni含量為11.4×10—6～360 000×10—6（表4）。Co、Ni在鎳黃鐵礦表現(xiàn)出良好的正相關(guān)關(guān)系（圖5a），表明兩種元素在鎳黃鐵礦中具有一致的地球化學(xué)行為。兩者均與Fe和Cu負(fù)相關(guān)，表明Co和Ni在鎳黃鐵礦中可能以類質(zhì)同象的形式替代晶格中的二價(jià)鐵離子和二價(jià)銅離子。

圖8 夏日哈木鎳鈷礦床1105s鉆孔鎳黃鐵礦反射光和背散射照片F(xiàn)ig. 8 Reflected light and backscattered photo of pentlandite of 1105s borehole in Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

綜上所述，巖體中Co和Ni在金屬礦物中主要有兩種賦存狀態(tài)：鈷、鎳獨(dú)立礦物和含鈷、鎳礦物。Co主要富集在砷化物中，而Ni在砷化物、硫化物和硫砷化物中均有富集。Co在金屬礦物中含量由高到低為：輝砷鈷礦＞砷鎳礦、方硫鐵鎳礦、鎳黃鐵礦＞紅砷鎳礦、磁鐵礦＞磁黃鐵礦、黃銅礦。Ni在金屬礦物中的含量由高到低為：砷鎳礦、紅砷鎳礦＞硫鉍鎳礦、方硫鐵鎳礦、鎳黃鐵礦＞輝砷鈷礦＞磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦。

6 鈷、鎳的分布規(guī)律

文中利用礦物原位微量元素分析和面掃描分析，重點(diǎn)分析了磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦中Co、Ni的分布。

對磁黃鐵礦核-邊Co、Ni定量（圖7）和mapping分析（圖9）發(fā)現(xiàn)，在同一磁黃鐵礦顆粒中，Co是均勻分布的，核部到邊部含量變化不明顯；而Ni則表現(xiàn)出不均一的特征，在裂縫處含量明顯偏高。對單顆粒鎳黃鐵礦（圖8、圖10）和單顆粒黃銅礦（圖11）核-邊Co、Ni分析和mapping分析顯示，鈷和鎳兩種元素在兩種礦物中均為均一分布。以上觀察與前人在夏日哈木I號巖體11、15、19號勘探線的觀察一致，表明礦物結(jié)晶時(shí)物理化學(xué)條件穩(wěn)定，熱液作用對鎳黃鐵礦、黃銅礦和磁黃鐵礦中的Co影響較?。珣c艷等，2017；包亞文等，2023）。Ni在單顆粒磁黃鐵礦中分布不均一，在單顆粒鎳黃鐵礦和黃銅礦中均一分布，表明磁黃鐵礦中的Ni可能受到后期熱液富集作用影響。磁黃鐵礦Co/Ni值變化最大，為0.01～0.63；鎳黃鐵礦和黃銅礦的Co/Ni值分別為0.01～0.16和0.01～0.05，同樣說明磁黃鐵礦對熱液作用更敏感。

圖9 夏日哈木鎳鈷礦床XR-19樣品磁黃鐵礦部分元素含量分布圖（10-6）Fig. 9 Partial element content (10—6) images of pyrrhotite (XR-19) from Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

圖10 夏日哈木鎳鈷礦床XR-29樣品鎳黃鐵礦部分元素含量分布圖（10-6）Fig. 10 Partial element content (10—6) images of pentlandite (XR-29) from Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

圖11 夏日哈木鎳鈷礦床XR-18樣品中黃銅礦部分元素含量分布圖（10-6）Fig. 11 Partial element content (10—6) images of pyrite (XR-18) from Xiarihamu Ni-Co sulfide deposit

進(jìn)一步對呈包裹體相和呈獨(dú)立礦物相的磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦進(jìn)行原位主、微量元素分析發(fā)現(xiàn)（圖4、圖5），被包裹磁黃鐵礦的Ni和Co含量總是高于或與獨(dú)立磁黃鐵礦的Ni和Co含量相近，暗示磁黃鐵礦受到過熱液流體影響。在鎳黃鐵礦結(jié)果中，除少部分被包裹的鎳黃鐵礦具有較低的Ni、Co含量，大部分獨(dú)立鎳黃鐵礦和包裹狀鎳黃鐵礦均具有比磁黃鐵礦和黃銅礦高得多的Ni、Co含量。并且，鎳黃鐵礦中的Co、Ni含量與Ni、Co獨(dú)立礦物接近，遠(yuǎn)超巖體中其他含鈷、鎳金屬硫化物（圖4、圖5），說明鎳黃鐵礦是最重要的含鎳鈷礦物，含鎳黃鐵礦的礦石最具鎳鈷資源開發(fā)潛力。

7 結(jié)論

（1）夏日哈木1105s鉆孔中鈷的獨(dú)立礦物相主要為輝鈷礦，在巖體中的體積百分?jǐn)?shù)＜0.01 %。鎳的獨(dú)立礦物相主要為方硫鐵鎳礦、砷鎳礦、硫鉍鎳礦和紅砷鎳礦，幾種礦物在巖體中體積百分?jǐn)?shù)分別為0.01%～0.28%、＜0.01%、＜0.01%和0.01%～0.28%。載鈷、鎳礦物為磁黃鐵礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)為0.14%～4.83%，平均為1.27%）、鎳黃鐵礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)為0.03%～3.84%，平均為0.75%）、黃銅礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)為0.01%～0.63%，平均為0.07%）和磁鐵礦（礦物體積百分?jǐn)?shù)為0.01%～5.07%，平均為1.24%）。

（2）Co在金屬礦物中含量由高到低為：輝砷鈷礦＞砷鎳礦、方硫鐵鎳礦、鎳黃鐵礦＞紅砷鎳礦、磁鐵礦＞磁黃鐵礦、黃銅礦。Ni在金屬礦物中的含量由高到低為：砷鎳礦、紅砷鎳礦＞硫鉍鎳礦、方硫鐵鎳礦、鎳黃鐵礦＞輝砷鈷礦＞磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦。

（3）Co、Ni在鎳黃鐵礦和黃銅礦單顆粒尺度上是均一分布的，兩種礦物的Co/Ni值變化不大，表明礦物沒有受到熱液作用影響。然而，Ni在磁黃鐵礦中分布不均一，并且礦物的Co/Ni值變化較大，表明磁黃鐵礦對熱液作用更為敏感。

（4）鎳黃鐵礦中的Ni、Co含量與鎳、鈷獨(dú)立礦物接近，遠(yuǎn)超巖體中其他含鈷、鎳金屬硫化物。因此，含鎳黃鐵礦的礦石應(yīng)作為選冶重點(diǎn)關(guān)注對象。

致謝：本文寫作過程中張宏福教授和張銘杰教授給予了全面指導(dǎo)；野外工作得到了西安地質(zhì)調(diào)查中心張江偉、孔會(huì)磊等，黃河礦業(yè)有限公司喬玉財(cái)及其他相關(guān)人員的大力支持；室內(nèi)分析測試工作得到了西北大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王建其、西安地質(zhì)調(diào)查中心周寧超、合肥工業(yè)大學(xué)汪方躍的指導(dǎo)和幫助。匿名審稿專家對本文提供了建設(shè)性意見和建議，在此一并感謝！