解压分馏

❶ 吉林赤柏松硫化铜-镍矿床的矿浆成因模式

提要20世纪80年代初，作者基于对红旗岭矿床的研究，提出了硫化铜-镍矿床的矿浆成

因观点，十余年来已引起中外同行专家、学者的重视。本文拟通过对吉林长白山区赤柏松矿

床的地质学、地球化学、岩石物理化学、地质热力学等方面的研究成果，进一步论述硫化铜-

镍矿床的矿浆成因模式。

关键词长白山区赤柏松铜-镍矿床矿浆成因模式

自20世纪80年代初作者提出硫化铜-镍矿床矿浆成因观点^［1］以来，先后发表了十余篇论文^［2～5］论述有关硫化铜-镍矿床的矿浆成矿问题，引起了国内外同行专家、学者的关注。笔者以长白山区赤柏松镍矿田为靶区，经多年反复研究，特撰此文，拟对其矿浆成因模式做进一步论述，倘有不妥之处，请惠于指正。

1 矿床地质简述

赤柏松矿田中发育有几十个基性岩体，尽管它们的硫化铜-镍矿床规模不等、远景不一，然而它们的成岩成矿作用却几乎是一致的。本文拟对其中甚为典型、研究程度较高的赤柏松1号岩体及其矿床的成岩成矿作用与矿床成因模式作重点论述。

赤柏松1号岩体系早元古代五台期产物。其钾-氩同位素年龄为1962～2242Ma，产于华北地台北缘东段太古宙地体中，受古陆边缘浑江古裂谷控制。主要岩体为橄榄辉长苏长岩复式杂岩体，呈岩墙状产出(图1之1～5)，总体走向5°～10°，倾向与倾角均有变化。北段倾向南东东，倾角由北向南渐陡，变化在55°～86°之间。北端翘起，向南东东侧伏，侧伏角45°左右。岩体长4800m，宽40～140m，面积约0.4km²。沿走向膨缩不一，岩体底部形态不规整，呈参差不齐的根须状。主要由多期次侵入的辉长辉绿岩(图1之3)，中、暗色橄榄辉长苏长岩(图1之1～2)，细粒辉长苏长岩(图1之4)与辉长玢岩(图1之5)等侵入岩相构成。其中暗色橄榄辉长苏长岩、细粒辉长苏长岩是主要含矿岩相。另外，中、暗色橄榄辉长苏长岩浆的混熔岩带中，矿化尤为富集，研究表明与岩浆混合作用有关(详见下文)。

岩体侵入在太古宙黑云角闪斜长片麻岩(图1，Ars)中，总体上斜切围岩的北西-南东至东西向的片麻理，接触带具明显的热接触变质及接触混染现象。

矿体主要分布在岩体边缘及部分围岩内，其分布、产状与形态明显受岩相及构造裂隙控制，总体产状与岩体一致。矿石矿物主要是磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、针镍矿、紫硫镍铁矿、辉镍矿、方黄铜矿、黄铁矿等，此外尚有自然金及铂族元素矿物。矿石结构主要有共结结构、交代结构、似显微文象结构及固溶体分解结构。矿石构造有浸染状、斑点状、角砾状、块状与条纹状等。在成因上主要是矿浆贯入成因，结晶熔离者显居次要地位。

图6 赤柏松矿床矿浆成因模式图

进而言之，伴随早元古代五台期构造运动的多次活动，岩浆库中已经过层状液态分异的岩、矿浆由上至下依次间歇式贯入，先后形成辉长辉绿岩、中色橄榄辉长苏长岩、暗色橄榄辉长苏长岩、细粒辉长苏长岩与辉长玢岩等侵入岩相，构成赤柏松 1 号复式基性岩体。各岩相间均为侵入与隐秘侵入接触关系。

研究证实，当暗色橄榄辉长苏长岩岩浆侵入中色橄榄辉长苏长岩岩浆时，在二者接触处由于双扩散对流作用而发生了岩浆混合作用，形成了矿化异常富集的混熔岩 ( hybrid) 。混熔岩中矿化之所以富集 ( 图 7) ，除上述原因外，A. J. Naldrett ( 1990) 实验研究表明，新鲜岩浆的注入可以使所产生的混合岩浆中的硫化物达到过饱和而熔离出来，促进硫化物的富集^［16］。T.N.Irrine(1977)亦曾指出，“镁铁质岩浆混合可引起硫化物的不混熔性”。I.H.Campbcll等(1983)研究认为非洲布什维尔德杂岩体麦伦斯基硫化物矿脉的形成与岩浆的混合作用有关。

图 7 赤柏松 1 号岩体岩浆混熔过程中化学成分变异图解

复式岩体形成后，接踵而至的是纯硫化物矿浆沿岩体边缘(往往是岩体底部)与围岩破碎接触带贯入，先后形成以镍及铜为主的两次硫化物矿浆贯入成矿，分别形成致密块状矿脉与条纹状矿脉。矿浆成因矿石的主要宏观标志是:①以硫化物为主，特别是纯硫化物矿体，均以贯入方式沿构造裂隙贯入在岩体内、岩体接触带上、甚至变质岩围岩中;②矿体与围岩界线清楚，几乎见不到二者呈过渡现象，即使是混熔岩中的矿体亦然;③矿石中常见母岩或围岩的角砾状捕虏体;④矿石中冷缩裂隙发育，且多被后期热液方解石-石英所充填;⑤近矿围岩蚀变弱，作者(1991)研究表明^［17］，与成矿关系较密切的为金云母化，系矿浆与围岩(母岩)反应之产物;⑥硫化物矿石中，除金属硫化物外，尚含有比例不定的先结晶的橄榄石与辉石等镁铁硅酸盐矿物，它们与硫化物矿物为共生关系;⑦小岩体有大矿。

基于所述含矿岩体的上述地质背景、生成条件与物理化学环境、控矿因素、成矿作用等方面的研究，作者编制了赤柏松1号岩体硫化铜-镍矿床成因模式图(图6)，以综合概括、反映所述含镍基性岩体及其矿床的成岩成矿作用与矿浆成因。

最后，尚应指出，恩格斯曾说过“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说”。所以，尽管所描述的成因模式来自于实践，毋庸置疑，仍未脱离假说形式，当然需要在更加广泛的实践中加以检验、修正，使其日臻完善，具有普遍的理论意义与找矿意义。须知，任何一种成因模式，都只适用于特定环境中的特定矿床，即使在一个大的成矿区带内也不可局限于一种哪怕是很成熟的模式，而必须结合具体的地质条件与成矿环境等选择更为合宜的模式，这点至关重要。

参考文献

［1］ 傅德彬 . 论 H 含镍基 1 超基性岩体中的 “隐秘侵入接触”及矿浆成矿问题 . 中国地质科学院年报，北京: 地质出版社，1981. 181 ～182

［2］ 傅德彬 . 论 401 矿区 1 号岩体硫化铜镍矿床的成因问题 . 吉林地质，1982，( 4) : 1 ～ 16

［3］ 傅德彬 . 基-超基性岩硫化铜镍矿床矿浆形成机制及成矿作用特征 . 吉林地质，1983，( 2) : 12 ～ 24

［4］ 博德彬 . 基-超基性岩硫化铜镍矿床深成矿浆贯入成因论 . 地质与勘探，1986，( 4) : 12 ～ 21

［5］ 傅德彬 . 硫化铜镍矿床矿浆成矿的基本问题 . 吉林地质，1988，( 1) : 9 ～ 21

［6］ Faure G. Principles of isotope Geology，John Wiley and Sons，1977，pp. 286，90 ～ 289

［7］ Haskin L A，et al. The Abundance of rare earth element for certain basic rocks. Journal of Geophsical Research. 1968，73( 18)

［8］ 夏林圻 . 橄榄石地质温度计 . 中国地质科学院西安地质矿产研究所分刊，1981，2 ( 1) : 73 ～ 81

［9］ 王润民 . 新疆哈密土墩—黄山一带铜镍硫化物矿床控制条件及找矿方向的研究 . 矿物岩石，1987，( 1) : 1 ～ 159

［10］ Huppert H E，et al. Double-diffusive convection e to crystallization in magmas. Aun. Rev. Earth planct. Sci.，1984，( 2) :11 ～ 37

［11］ Turner J S and Campbell I H. Convection and mixing in magma chambers. Earth-Science Review，1986，23 ( 4) : 255 ～352

［12］ Irvine T N，Keith D W and Todd S G. The J—M platinum-palladium reef of the Stillwater complex，Montana，Ⅱ origin bydouble-diffusive convetive magma mixing and implications for the Bushveld complex. Econ. Geol，1983， ( 78 ) : 1287～ 1334

［13］ Huppert H E，Sparks R S J and Turner J S. Laboratory investigations of viscous effects in replenished magma cham-bers. Earth planet. Sci. Lett，1983，( 65) : 377 ～ 381

［14］ Соболев В С. Проблема смешение магм при образовании изверженных пород. Зап. всесоюз. минер. обще，1981，( 6) : 641 ～ 645

［15］ McBirney A R. Mixing and unmixing of magmas. J. Volcanol. Geotherm. Res，1980，( 7) : 357 ～ 371

［16］ Naldrett A J，BruGmann G E. Models for the concentration of pge in Layered intrusions. Canadian Mineralogist. 1990，( 28) : 389 ～ 408

［17］ 傅德彬 . 赤柏松 No. 1 含镍基性岩体中矿物界生 ( Synantectic) 现象浅析 . 岩石矿物学杂志，1991，( 4) : 365 ～369

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