解壓分餾

❶ 吉林赤柏松硫化銅-鎳礦床的礦漿成因模式

提要20世紀80年代初，作者基於對紅旗嶺礦床的研究，提出了硫化銅-鎳礦床的礦漿成

因觀點，十餘年來已引起中外同行專家、學者的重視。本文擬通過對吉林長白山區赤柏松礦

床的地質學、地球化學、岩石物理化學、地質熱力學等方面的研究成果，進一步論述硫化銅-

鎳礦床的礦漿成因模式。

關鍵詞長白山區赤柏松銅-鎳礦床礦漿成因模式

自20世紀80年代初作者提出硫化銅-鎳礦床礦漿成因觀點^［1］以來，先後發表了十餘篇論文^［2～5］論述有關硫化銅-鎳礦床的礦漿成礦問題，引起了國內外同行專家、學者的關注。筆者以長白山區赤柏松鎳礦田為靶區，經多年反復研究，特撰此文，擬對其礦漿成因模式做進一步論述，倘有不妥之處，請惠於指正。

1 礦床地質簡述

赤柏松礦田中發育有幾十個基性岩體，盡管它們的硫化銅-鎳礦床規模不等、遠景不一，然而它們的成岩成礦作用卻幾乎是一致的。本文擬對其中甚為典型、研究程度較高的赤柏松1號岩體及其礦床的成岩成礦作用與礦床成因模式作重點論述。

赤柏松1號岩體系早元古代五台期產物。其鉀-氬同位素年齡為1962～2242Ma，產於華北地台北緣東段太古宙地體中，受古陸邊緣渾江古裂谷控制。主要岩體為橄欖輝長蘇長岩復式雜岩體，呈岩牆狀產出(圖1之1～5)，總體走向5°～10°，傾向與傾角均有變化。北段傾向南東東，傾角由北向南漸陡，變化在55°～86°之間。北端翹起，向南東東側伏，側伏角45°左右。岩體長4800m，寬40～140m，面積約0.4km²。沿走向膨縮不一，岩體底部形態不規整，呈參差不齊的根須狀。主要由多期次侵入的輝長輝綠岩(圖1之3)，中、暗色橄欖輝長蘇長岩(圖1之1～2)，細粒輝長蘇長岩(圖1之4)與輝長玢岩(圖1之5)等侵入岩相構成。其中暗色橄欖輝長蘇長岩、細粒輝長蘇長岩是主要含礦岩相。另外，中、暗色橄欖輝長蘇長岩漿的混熔岩帶中，礦化尤為富集，研究表明與岩漿混合作用有關(詳見下文)。

岩體侵入在太古宙黑雲角閃斜長片麻岩(圖1，Ars)中，總體上斜切圍岩的北西-南東至東西向的片麻理，接觸帶具明顯的熱接觸變質及接觸混染現象。

礦體主要分布在岩體邊緣及部分圍岩內，其分布、產狀與形態明顯受岩相及構造裂隙控制，總體產狀與岩體一致。礦石礦物主要是磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、針鎳礦、紫硫鎳鐵礦、輝鎳礦、方黃銅礦、黃鐵礦等，此外尚有自然金及鉑族元素礦物。礦石結構主要有共結結構、交代結構、似顯微文象結構及固溶體分解結構。礦石構造有浸染狀、斑點狀、角礫狀、塊狀與條紋狀等。在成因上主要是礦漿貫入成因，結晶熔離者顯居次要地位。

圖6 赤柏松礦床礦漿成因模式圖

進而言之，伴隨早元古代五台期構造運動的多次活動，岩漿庫中已經過層狀液態分異的岩、礦漿由上至下依次間歇式貫入，先後形成輝長輝綠岩、中色橄欖輝長蘇長岩、暗色橄欖輝長蘇長岩、細粒輝長蘇長岩與輝長玢岩等侵入岩相，構成赤柏松 1 號復式基性岩體。各岩相間均為侵入與隱秘侵入接觸關系。

研究證實，當暗色橄欖輝長蘇長岩岩漿侵入中色橄欖輝長蘇長岩岩漿時，在二者接觸處由於雙擴散對流作用而發生了岩漿混合作用，形成了礦化異常富集的混熔岩 ( hybrid) 。混熔岩中礦化之所以富集 ( 圖 7) ，除上述原因外，A. J. Naldrett ( 1990) 實驗研究表明，新鮮岩漿的注入可以使所產生的混合岩漿中的硫化物達到過飽和而熔離出來，促進硫化物的富集^［16］。T.N.Irrine(1977)亦曾指出，「鎂鐵質岩漿混合可引起硫化物的不混熔性」。I.H.Campbcll等(1983)研究認為非洲布希維爾德雜岩體麥倫斯基硫化物礦脈的形成與岩漿的混合作用有關。

圖 7 赤柏松 1 號岩體岩漿混熔過程中化學成分變異圖解

復式岩體形成後，接踵而至的是純硫化物礦漿沿岩體邊緣(往往是岩體底部)與圍岩破碎接觸帶貫入，先後形成以鎳及銅為主的兩次硫化物礦漿貫入成礦，分別形成緻密塊狀礦脈與條紋狀礦脈。礦漿成因礦石的主要宏觀標志是:①以硫化物為主，特別是純硫化物礦體，均以貫入方式沿構造裂隙貫入在岩體內、岩體接觸帶上、甚至變質岩圍岩中;②礦體與圍岩界線清楚，幾乎見不到二者呈過渡現象，即使是混熔岩中的礦體亦然;③礦石中常見母岩或圍岩的角礫狀捕虜體;④礦石中冷縮裂隙發育，且多被後期熱液方解石-石英所充填;⑤近礦圍岩蝕變弱，作者(1991)研究表明^［17］，與成礦關系較密切的為金雲母化，系礦漿與圍岩(母岩)反應之產物;⑥硫化物礦石中，除金屬硫化物外，尚含有比例不定的先結晶的橄欖石與輝石等鎂鐵硅酸鹽礦物，它們與硫化物礦物為共生關系;⑦小岩體有大礦。

基於所述含礦岩體的上述地質背景、生成條件與物理化學環境、控礦因素、成礦作用等方面的研究，作者編制了赤柏松1號岩體硫化銅-鎳礦床成因模式圖(圖6)，以綜合概括、反映所述含鎳基性岩體及其礦床的成岩成礦作用與礦漿成因。

最後，尚應指出，恩格斯曾說過「只要自然科學在思維著，它的發展形式就是假說」。所以，盡管所描述的成因模式來自於實踐，毋庸置疑，仍未脫離假說形式，當然需要在更加廣泛的實踐中加以檢驗、修正，使其日臻完善，具有普遍的理論意義與找礦意義。須知，任何一種成因模式，都只適用於特定環境中的特定礦床，即使在一個大的成礦區帶內也不可局限於一種哪怕是很成熟的模式，而必須結合具體的地質條件與成礦環境等選擇更為合宜的模式，這點至關重要。

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A Genetic Model for Ore Magma ofThe Chisong Copper-NickelSulphide Deposit，Jilin

Abstract

Through geological， geochemical， physicochemical and thermodynamic studies of theChisong nickel-bearing rock bodies，this paper deals with the genetic model for ore magma ofthe Chisong Cu-Ni sulphide deposit.

( 1) The ore-bearing bodies occur on the margins of an old platform and are controlled by alower Proterozoic rift zone. The potassium-argon model ages of the ore-bearing bodies range from1900 to 2200Ma.

( 2) The ore-bearing body is a composite intrusion with a heterrogeneous texture formed bymultiple intrusions.

( 3) Ore-bearing intrusive rocks occur as dikes and hardly show good crystalli-zation differen-tiation.

( 4) The spatial position of the orebodies is mainly controlled by the intrusive fracture-contactstructural or ore-bearing intrusive rock facies and is not restricted at the bottom only.

( 5) The percentage of orebodies in the rock body is too high to be explained by the theory ofin-situ crystallization liquation. Fluidal structure is well developed in ore-bearing rock facies，which indicates the dominance of dynamic processes.

( 6) δ18O = 6. 1‰ ～ 7. 7‰ for plagioclase;⁸⁷Sr /⁸⁶Sr = 0. 70321 ～ 0. 70888 for plagioclaseand pyroxene; δ³⁴S = － 0. 5‰ ～ + 0. 5‰ and³²S /³⁴S = 22. 218 ～ 22. 236 for ores. So rock-form-ing and ore-forming substances were derived from the upper mantle.

( 7) The order of crystallization of major rock-forming minerals in the rocks is divine→pyrox-ene→plagioclase. The crystallization temperature of the olivine was 1412℃ and that of the plagio-clase，1155. 81℃ ～ 1206. 26℃.

( 8) The pressure for the formation of intrusive bodies was 6. 48 × 108Pa.

( 9) fo2for the formation of the ore-bearing intrusive body ranged between 10^-4.7× 10⁵～10^-2.1× 10⁵Pa.

( 10) pH = 4 ～ 7 and Eh = － 0. 1 ～ + 0. 16 for the formation of the orebodies indicate thatthe orebodies were formed in acidic media and under rection conditions.

( 11) There occur clinopyroxenes with two compositional series ( End-Aug and Di-Sal) andtwo formation temperatures ( > 1000℃ and < 1000℃ ) are in the same ore-bearing rock faci-es. The results of this research indicate that their formation is related to the mixing of magmas.

Therefore，the author concludes that the Chisong copper-nickel sulphide deposit wasformed by multiple injections of sulfide-rich ore magma resulting from deep-seated liquation of pri-mary ore-bearing magma driven under regional stress; crystallization gravitative differentization insitu was only a secondary factor in the process of ore magma injection; and hence; according tothe genetic type this ore deposit belongs to an 「abyssal ore magma in jection deposit」.

Key words: Chisong， Chang Mountains， copper-nickel deposit， genetic model ofore magma