中加两世界级铜镍矿床形成机制相似
发布时间:2010-11-09
中国地质科学院矿产资源研究所高辉、曹殿华、范世家等人通过对金川铜镍硫化矿床与伏伊希湾铜—镍—铂族金属硫化物矿床进行系统对比分析，总结出这两个世界级矿床形成演化方面的共同特点，即深部岩浆房含矿岩浆沿通道脉动式上侵，到上部表现为“小岩体，成大矿”。
金川硫化铜镍矿床是世界镍金属的主要产地之一，出露面积仅1．3平方千米、镍金属储量高达546×104吨，位居世界前三大硫化铜镍矿床之列。加拿大伏伊希湾铜—镍—铂族金属硫化物矿床位于加拿大拉巴尔丹省和纽芬兰省交界的拉布拉多海岸，距蒙特利尔市东北约1500千米，是世界第五大硫化镍矿。金川和伏伊希湾两个矿床含矿侵入体规模都不大，却产出了世界级的超大型、大型铜—镍—铂族金属矿床，尽管二者的成岩成矿年龄、岩体岩相学有差异，但矿床地质特征基本相似，因而二者具有可比性。高辉等对两个矿床的矿床地质、矿化特征、成因模式等进行了系统的对比分析，总结出两个世界级矿床在形成演化方面的相似性、可比性及共同特点。
“金川矿床与世界上其他几个大型硫化铜镍矿床相比，具有矿化比例极高，岩体的岩相分带、矿体产状与原地熔离机制不协调等特点。汤中立和宋谢炎等针对金川等岩浆铜镍硫化物矿床的地质和成因特点，将其形成机制概括为‘深部熔离—贯入成矿’，并提出‘小岩体，成大矿’的矿床成因模式。”科研人员表示，“伏伊希湾矿床的发现，进一步佐证了‘深部熔离—贯入成矿’的观点和‘小岩体，成大矿’的矿床成因模式。”
科研人员首先总结了两个矿床含矿岩浆通道存在的证据。
研究发现，两个矿床形成的硫化物都赋存于一个长6千米的岩墙型岩浆系统内。金川矿床产于延长达6千米的岩墙状橄榄岩中，岩墙、岩浆岩及矿石中橄榄石的成分与超基性岩浆结晶分异的一般规律不太一致，因此推测，岩墙可能是规模更大的镁质玄武岩岩浆的通道，正是岩浆的不断补给干扰了橄榄岩的正常结晶。另一方面，金川岩体中补堆积岩特别是异补堆积岩的存在，暗示后堆积的矿物并非原来残余岩浆结晶的产物，而是代替原残余岩浆的外来岩浆结晶的结果。金川岩体东段垂直深度不超过700米，岩相具垂直分带，中、西段延深分别达1100米和700米未尖灭，岩相呈对称分异，岩石均具堆积结构，因此，岩体中、西段应各存在一个岩浆通道。
伏伊希湾矿床由数个矿体构成，矿体之间由狭窄的岩浆通道相联系，3个主要的镍—铜硫化矿带组成完整的补给岩墙变宽的部分。在岩体相交的部位即岩浆通道及各矿体底部，均发育有角砾岩。可以推测，伏伊希湾矿床侵入体包括：较深的西部次级岩浆房，由橄长岩—橄榄辉长岩组成；近乎垂直的铁质闪长岩、橄榄辉长岩和橄长岩矿化补给岩墙相连，岩墙向东延伸基本上拉平，大约3千米；“东深部”橄长岩岩浆房，也是侵入体最大面积暴露的部分。
科研人员表示，岩浆通道对两个矿床的铜镍矿成矿与控制具有重要意义。“深部岩浆房含矿岩浆沿通道脉动式上侵，在上部表现为‘小岩体，成大矿’。岩浆在通道内运移的过程中可发生结晶分异，并与围岩发生相互作用、组分交换，完成成矿物质的富集。”高辉介绍说，“补给系统也对硫化物堆积起到至关重要的作用，矿体一般分布在补给系统变宽和岩浆持续流动过程中慢下来时硫化物富集的部位。熔融岩浆中悬浮的硫化物液滴通过重力分异滞留在流动的岩浆外面，像池塘蓄水一样产出液态金属硫化物，进而结晶形成镍—铜硫化矿体。研究发现，每一个主矿带都包括横切其他岩石单元纵横交错的块状硫化矿脉，这种现象证明了后期液态硫化物的流动性。两个矿床矿体的产出部位和产状表明，二者成矿的有利部位是：岩浆通道突然膨大或收窄处，通道发生拥堵部位，通道坡度变缓处，通道分叉而变得不规则的部位。”
其次，科研人员总结出二者“深部熔离—贯入成矿”作用的共同特点和成因模式，主要表现在以下几个方面：
金川与伏伊希湾两个矿床的岩浆在深部岩浆房停歇的过程中曾发生熔离分异，形成岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆分层结构；成矿作用是在富有动力的岩浆环境下岩浆不连续（脉动式）上侵过程中发生的，岩浆熔融体富含挥发组分，上侵活动剧烈，围岩角砾化；含矿岩浆沿相同的通道或越位上侵，在先期侵入岩体下侧或上方不同空间成矿，狭窄的岩浆通道到宽阔的上部岩浆房底部是该类矿床最佳的成矿空间；岩浆在运移过程中与围岩发生相互作用、组分交换和成矿物质的富集，早期的硫饱和机制——即地壳污染或者岩浆温度降低同样是岩浆在管道运移或侵位过程中成矿的必要条件。
科研人员表示，研究结果表明，在“深部熔离—贯入成矿”作用过程中，含矿岩浆不连续（脉动式）上侵和后续岩浆补给、混合是镁铁—超镁铁岩体中硫化物被聚集在岩浆通道内形成超大型铜—镍—铂族金属矿床的重要机制。