吉林赤柏松硫化铜-镍矿床的矿浆成因模式

　吉林通化县赤柏松铜镍矿床~

一、大地构造单元
赤柏松铜镍硫化物矿床位于华北陆块北缘东段的南部龙岗陆核内，隶属吉林铜镍硫化物矿床龙岗陆核东西成矿亚带。矿床产在吉南地台区的龙岗陆核南缘与辽吉古元古代裂谷交接地带，受龙岗陆核边缘的断裂控制。
赤柏松矿床属于稳定构造环境中与镁铁质—超磁铁质侵入体有关的矿床。现已发现这类侵入岩共有70余个，其中赤柏松1号岩体已构成大型铜镍矿床，其他新安、金斗岩体赋存小型铜镍矿床。
二、矿区地质
（一）构造
在成岩成矿作用中扮演重要角色的控制构造是赤柏松穹隆构造。它分布在金斗-赤柏松一带，长22km，宽17km，近SN走向，其核部由奥长花岗岩、翼部由英云闪长岩组成，片麻理产状明显地显示出穹隆状构造。穹隆构造的张裂隙在赤柏松一带控制了较古老的变质基性岩脉的产出。著名的赤柏松1号含大型铜镍硫化物矿床的基性-超基性岩体产于穹隆构造边部的、近SN向的多次活动的断裂构造中，与早期变辉长辉绿岩墙复合在一起，构成一复式岩体。据不完全统计，该穹隆构造控制了30余个基性-超基性岩体。
（二）岩体地质特征
区内岩体均不整合地侵入于年龄为2562Ma变质基性岩脉切穿的角闪麻粒岩相灰色片麻岩系（TTG岩系）内。片麻岩的变质温度为700～800℃，压力为0.6GPa。岩体的直接围岩是夹有斜长角闪岩与磁铁石英岩包裹体的英云闪长岩。
赤柏松1号含矿岩体与太古宙围岩的接触带上发育有角岩化及混染岩化带（图2-21）。岩体全岩钾稀释法年龄为1960～242Ma（据中科院地质研究所测定，1979）。
1.岩体产状、形态与规模
岩体呈墙状产出（图2-21），总体走向5°～10°，倾向与倾角均有变化，北段倾向SEE，倾角由北向南渐陡，变化为55°～86°；南段倾向NWW，倾角变化为63°～85°。岩体控制长4800m，宽40～140m，出露面积约0.4km2。北端翘起，向SE侧伏，侧伏角45°左右。沿走向岩体膨胀不一，底部形态不规则，呈参差不齐的“根须状”。
2.岩相及其相互关系
赤柏松1号岩体是伴随辽河期构造运动，沿断裂多次侵入形成的含矿复式基性-超基性岩体。主要由变辉长辉绿岩相，矿化中色橄榄辉长苏长岩相，含矿暗色橄榄辉长苏长岩相与含矿细粒辉长苏长岩相组成。除中色橄榄辉长苏长岩与暗色橄榄辉长苏长岩相同为“隐秘侵入接触”关系外，其余各岩相间均为明显侵入接触关系。由于中色与暗色橄榄辉长苏长岩岩浆之间系液态接触，故在二者交接带上发生了岩浆液态混合作用，形成了作为二者过渡带的混熔岩，其中Cu、Ni大量富集成矿，从而得出岩浆混合作用对铜镍矿成矿有利的结论（芮宗瑶等，1994；傅德彬，1991）。
3.岩石矿物特征分析
把42个主要岩相的硅酸盐全岩分析数据进行调整、平差、求和后，用CIPW法进行了标准矿物计算，然后投到国际地科联（1972年）的Pl-Oli-（Opx+Cpx）三角形四面体断面图上，其投影点分别落在暗色橄榄辉长苏长岩区、中色橄榄辉长苏长岩区与辉长辉绿岩区。除了中、暗色橄榄辉长苏长岩间形成混熔岩区介于Ⅰ与Ⅱ区之间外，各区之间无过渡现象，即彼此间并非结晶分异相变关系。
通过主要造岩矿物的成因矿物学研究得知，斜长石在无矿岩相中呈白色，在含矿岩相中呈灰—粉灰色。晶胞参数a0、b0、c0及轴角α0在含矿岩相具增大趋势。含矿岩相中斜长石An偏低，MgO与FeO含量偏高。各岩相中斜长石的δ18O=6.11‰～9.82‰，平均为7.15‰。橄榄辉长苏长岩与辉长辉绿岩岩相中斜长石的有序度不同，前者为0.70～0.83，后者约为0.20。
在主要岩相中几乎都同时存在斜方与单斜两类辉石。中色橄榄辉长苏长岩中的单斜辉石为透辉石-次透辉石，暗色橄榄辉长苏长岩中则为顽透辉石-普通辉石系列单斜辉石。同一岩相中存在两个系列的单斜辉石，而且成分互不连续，彼此结晶温度不一。斜方辉石主要是古铜辉石与紫苏辉石，相比之下，中色橄榄辉长苏长岩中的斜方辉石成分较暗色橄榄辉长苏长岩中的相对稳定，前者En为65～80，后者En为65～92。同一岩相中的斜方辉石较单斜辉石中S、Ni含量高；不同岩相中，偏基性者Cu、Ni含量较高。暗色橄榄辉长苏长岩相中单斜辉石内的 而中色橄榄辉长苏长岩中的 这意味着含矿岩相中单斜辉石内有较多的Fe2+进入了M2晶位。辉石中δ18O=6.49‰～7.73‰，说明其物质来源于地幔。
岩体中的橄榄石Fo为61.54%～81.11%，相当于贵橄榄石-透铁橄榄石系列。贵橄榄石主要产于含矿岩相中，透铁橄榄石则主要产于非含矿岩相中。含Fo=75%～81%的橄榄石的岩相对成矿有利。

图2-21　赤柏松Ⅰ号基性岩体地质图　Fig.2-21　Geological map of basic Intrusion No1.In Chibaisong

1—黑云角闪斜长片麻岩；2—暗色橄榄辉长苏长岩；3—中色橄榄辉长苏长岩；4—辉长辉绿岩；5—细粒辉长苏长岩；6—辉长玢岩；7—闪长岩；8—闪长玢岩；9—钠长斑岩；10—破碎带；11—岩相界线；12—矿体；13—片麻理产状；14—岩体接触带产状
4.岩石化学及特征
岩体中w（SiO2）=41%～53.3%，属基性—超基性过渡类型岩石，据A.A.Marakushev（1979年），此类型岩石对镍矿成矿有利。w（MgO）=5%～27%，其中含矿岩相w（MgO）=15%～27%，属中温含硫化物镁铁质岩石，无矿岩相w（MgO）=5%～7%，属低温无硫化物镁铁岩石（按A.П.Aиачеъ,1979）。扎氏数字主要特征：b=35.1～57.7,m′＝52.8～78.27,n=75.76～85.71,a/c=0.85～1.03。此外，含矿或矿化岩相（m/f）/（m/s）＝4∶1～2∶1,m/f=1.7～4.7，属铁质基性岩类，其中m/f=3.4～4.7者含矿性甚佳。m/s=0.7～1.24是辉长苏长岩类的特征，其中尤以m/s=1.08～1.24者含矿性最好。asi=37～45，其中asi=37～40者含矿性好。ack/m=1.8～6.3，其中以1.8～3.0者含矿性最好。MacDonnald指数F=30～50,A=0～10,M=40～70，故岩体属于拉斑玄武岩类岩浆产物。
赤柏松1号岩体中共查定有62种元素，它们在岩石、矿石中的分布及组合情况示于图2-22。各岩相中有益元素含量和REE及87Sr/86Sr值等列入表2-9中。由表可知，各侵入相中造矿元素的含量随岩性基性程度增加而增加，其中Co相对稳定，S变化大，Cu与Ni变化适中。w（LREE）/w（HREE）值则随岩石基性程度增加而减少。δ34S＝—0.13‰～＋1.3‰，32S/34S=22.216～22.281，接近陨石硫数值。
5.岩体成因
综上所述，赤柏松1号岩体是地幔物质部分熔融形成的大陆拉斑玄武质岩浆，转移到中间岩浆库后，经过深渊液态层状不混熔作用，于古元古代辽河运动时期沿辽吉古裂谷逐次上侵，最后在太古宙地体中停留下来，于岩浆房内冷凝形成了辉长苏长岩质基—超基性含矿复式岩体。
三、矿床地质
（一）矿体

图2-22　赤柏松Ⅰ号岩体中元素分配及组合规律　Fig.2-22　Distribution and association of element of Intrusion No.1in Chibaisong

1—造岩矿物中的元素；2—金属矿物中的元素；3—赋存状态尚未查明的元素；4—最主要的造岩、造矿元素组合；余者为岩体中尚未发现的元素

表2-9　赤柏松含矿岩体中Cu、Ni、Co、S平均含量和REE及87Sr/86Sr值　Table 2-9　Average content of Cu-Ni-Co and S and ratio of REE and 87Sr/86Sr in ore-bearing intrusion

矿体主要分布于岩体及部分围岩内：在岩体中者，矿石赋存在暗色橄榄辉长苏长岩相、混熔岩相、细粒辉长苏长岩相与辉长玢岩（硫化物胶结辉长玢岩角砾）岩相内；在围岩中者系沿裂隙贯入的脉状硫化物矿石，居次要地位。在空间上，矿体主要分布在岩体的底部边缘，少数为受裂隙构造控制的致密块状与条带状的矿脉产于岩体内或其边部的构造裂隙发育地段。
矿体产状与含矿侵入岩相产状相一致。故矿体亦伴随岩体在北端翘起，深部向SE方向侧伏。矿体地表出露长200m，厚度变化为24.72～31.15m。侧伏方向上已控制深度1000m（垂深740m）。厚度通常变化为35.12～42.95m，深部最小厚度为2.34m。在侧伏方向上矿体厚度比较稳定，在目前探矿工程所达之处矿体尚未尖灭。
控制矿体空间分布的因素有三：一是受侵入岩相控制，含矿岩相的空间分布即矿体的空间分布，如在岩体下部的暗色橄榄辉长苏长岩相中，控制了发育在其中的以稀疏浸染状、浸染状与斑点状矿石为主的同生矿体；二是受构造角砾岩带控制，富镍纯硫化物矿浆沿岩体与围岩的破碎接触带，特别是沿辉长玢岩角砾间贯入，形成块状与角砾状后生矿体；三是受构造裂隙控制，即以铜为主的铜镍纯硫化物矿浆，沿岩体底部边缘的岩体或矿体中的裂隙贯入，形成脉状与条纹状后生矿体。
矿体的上部界线在中色橄榄辉长苏长岩相的下部，亦即中色橄榄辉长苏长岩相与暗色橄榄辉长苏长岩相接触部位所形成的混熔岩相的上部，矿体与围岩（母岩）为渐变关系；而矿体下部界线在太古宙变质岩系围岩中，矿体与围岩为侵入关系。
（二）矿石矿物
不同类型矿石中的金属矿物有：
硫化物类：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、墨铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、硫镍钴矿、白铁矿等。
氧化物类：铬铁矿、磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿、尖晶石、金红石、钙钛矿、锐钛矿等。
自然金属矿物：自然金。
铂族元素矿物：铋碲钯铂矿、铋碲铂钯矿、硫铂矿、等轴铋碲钯矿等。
矿物共生组合的一个明显特征是，含矿岩相内同生矿石几乎千篇一律地为磁黄铁矿、镍黄铁矿与黄铜矿组合，与世界上同类矿床中的矿石矿物组合相同，其他矿物则所见甚微。此外，在富铜的条纹状矿石中出现的硫化物矿物共生组合主要是黄铜矿、针镍矿与黄铁矿（傅德彬，1991）。
（三）矿石结构构造
矿石主要构造有浸染状、斑点状、脉状、细脉浸染状、角砾状、块状与条纹状等构造。矿石结构主要是共结结构、固溶体分解结构、交代结构、似文象结构等数种。
（四）矿石化学成分及有用组分赋存状态
作为主要工业利用的元素为Ni和Cu，镍平均品位为0.594%，铜平均品位为0.274%。主要伴生有益组分有Co、Pt、Pd、Au等。
主要镍矿物是镍黄铁矿，其次是针镍矿，辉镍矿，硫镍钴矿。在磁黄铁矿与黄铁矿中含少量的以类质同象形式存在的镍。钴主要是以类质同像形式赋存在镍黄铁矿和黄铜矿中，而呈独立的硫镍钴矿者罕见。铜矿物主要是黄铜矿，在磁黄铁矿与黄铁矿中有极少量的铜元素存在。
四、成矿条件
（一）稳定同位素
硫同位素：45件硫化物矿物的硫同位素分析结果表明：
δ34S变化为—1.1‰～＋0.7‰，绝大多数为—0.5‰～＋0.5‰；32S/34S=22.197～22.252，多数为22.218～22.236，变化小，与陨石标准（22.220）比较，离差幅度为0.002～0.017；同位素频率图塔式效应明显；不同成矿阶段硫化物中δ34S值稳定，变化范围狭窄，足见硫化物同出一源——上地幔，而且硫同位素分馏历程是相同的。
氧同位素：氧同位素除个别因混染成因偏高（CTD—6～—8c，δ18O=+9.82‰）外，90%以上的δ18O介于6.1‰～7.73‰之间，与球粒陨石值（5.3‰～6.3‰），特别是与正常玄武岩的δ18O值（5.5‰～7.4‰）很接近，表明是来源于上地幔玄武岩岩浆体系。
锶同位素：锶同位素（87Sr/86Sr值）除变质辉长辉绿岩（CTSr38—2c）中斜长石偏高外，余者均变化为0.70321～0.70888，与上地幔现代玄武岩浆中的87Sr/86Sr值（0.704±0.002）非常接近（G.Faure,1977），此亦证明成岩物质来自上地幔。
（二）稀土元素
含矿岩相中∑REE含量为（34.10～49.01）×10-6,w（LREE）/w（HREE）为4.07～4.71，δEu为0.84～1.14,（La/Yb）N为4.14～5.72。这些特征数据表明所述岩体与大陆型非洲玄武岩及大陆型德鲁斯辉长岩非常相近（E.A.弗雷，M.A.哈斯金，1988）。岩体REE特征近似于球粒陨石，来自上地幔。尤其是（La/Yb）N值介于大洋岛屿拉斑玄武岩与大陆拉斑玄武岩之间，显示出其大陆边缘产出的地质环境。
（三）成岩成矿物理化学环境
1.矿物结晶温度
橄榄石是岩体中结晶最早的矿物，其结晶温度既是岩浆温度的下限，又是其固相开始晶出温度的上限。根据橄榄石的化学成分计算的（按夏林圻法，1985）结晶温度为1412℃。各岩相中辉石的结晶温度与压力分别为1107.90～1124.68℃与0.95～1.0GPa。斜长石的结晶温度为1155.81～1206.26℃，与辉石结晶温度相近，故二者在苏长岩中为共结的辉长结构。硫化物成矿温度是采用爆裂法，同位素温度计法与d102值计算法等多种方法测算的，不同成矿阶段的成矿温度变化在300～470℃之间。
2.成岩压力
尽管测算的辉石形成压力为0.95～1.1GPa，然而根据t＜1000℃的斜长石平衡结晶温度与pH2O的关系可知，实际成岩压力是0.1～0.5GPa。
3.成岩深度
由成岩压力算得的成岩深度是3～14km左右。即岩浆从14km处开始结晶，最后冷凝的岩浆房距地表3km左右。
4.成岩氧逸度（fo2）
利用不同岩相中的橄榄石与辉石的端元组分（Fa与Fs）与结晶温度求得的成岩氧逸度，随岩浆演化由早到晚，fo2逐渐降低这种变化趋势有利于晚期成矿，因为晚期fo2、αs升高。
5.成岩成矿的Eh～pH条件
根据铁的氧化物与硫化物的生成顺序：磁铁矿—磁黄铁矿—磁铁矿（＋黄铁矿）测算的pH=4～7,Eh=0.1～0.16V。不言而喻，金属硫化物矿石是在弱酸性介质条件下，还原环境中形成的。

图2-23　赤柏松矿田成岩成矿模式图　Fig.2-23　Rock-ore-forming pattern for Chibaisong ore field

Ⅰ—上地幔；A—上地幔物质，B—上地幔部分熔融之原始熔浆.M—莫霍面；Ⅱ—深渊岩浆库，原始熔浆转移后进行液态重力分异场所，其中a—硫化物矿浆，b1—暗色橄榄辉长苏长岩质矿浆，b2—中色橄榄辉长苏长岩质岩浆，c—拉斑玄武质岩浆，Ⅲ—岩浆房，成岩成矿的地方
（四）成矿期及成矿阶段
根据赤柏松硫化物铜镍矿床的成矿条件与成因类型，共划分了矿浆、热液与表生三个成矿期。
其中最重要的矿浆成矿期分为五个成矿阶段：①暗色橄榄辉长苏长岩质矿浆贯入成矿阶段；②混熔岩质矿浆成矿阶段；③细粒辉长苏长岩质矿浆贯入成矿阶段；④富镍纯硫化物矿浆贯入成矿阶段；⑤富铜纯硫化物矿浆贯入成矿阶段。
五、矿床成因及矿床模式
基于前述矿床地质背景、岩体与矿床成因特征和成岩成矿条件等不难得知，地幔物质的局部熔融形成原始熔浆，其成分主要是硅酸盐与硫化物。因为其温度高，此时硫化物在硅酸盐溶体中呈悬浮状态。经后底辟作用抑或沿古裂谷带中的超壳深大断裂向上运移至中间岩浆库。由于温度、压力的改变及外来物质的混入等因素，破坏了原始熔浆的物理化学平衡，于是在地台稳定环境中，开始了深渊液态不混熔作用，不同密度物质（硫化物相密度为4g/cm3，硅酸盐相密度为2.5g/cm3）在地球重力场作用下形成若干组分不同的岩浆层与矿浆层，偏酸性者在上、偏基性者在下，硫化物矿浆在最底部（傅德彬，1986）。
大约为1960～2180Ma，地球发生了一次规模宏大的构造-岩浆活动，在北美称Kenoran（1700～2000Ma）运动，在非洲称Limpopo（1650～2150Ma）运动，在我国称五台运动或辽河运动。此次构造岩浆热事件，形成了举世闻名的萨德贝里、布什维尔德、贝辰加等大型—特大型硫化物铜镍矿床。
五台或辽河运动在华北地台上的多次活动，使得龙岗陆核边缘的辽吉古裂谷相应地多次复活，结果使上述岩浆库中已分层的岩浆、矿浆多次侵位，依次形成辉长辉绿岩侵入相、中色橄榄辉长苏长岩侵入相、暗色橄榄辉长苏长岩侵入相、细粒辉长苏长岩侵入相以及纯硫化物矿浆的贯入等，从而构成含矿复式岩体及其硫化物铜镍矿床。作者称这类矿床为“矿浆贯入矿床”（傅德彬，1981,1982,1983,1986b,1988）。为了描述所述矿床的成矿作用过程，反映成矿作用的内在联系，揭示成矿作用的本质特征，在查清成岩成矿物质来源、矿浆形成机理以及成岩成矿物化条件的基础上，绘制了赤柏松铜镍矿床矿浆成矿模式图（图2-23）。
基于上述，该矿床属于来自上地幔的含硫化物岩浆，经深渊液态不混熔分异作用形成的硫化物铜镍矿浆多次贯入成因的深成矿浆贯入矿床（傅德彬，1986；芮宗瑶等，1991）。

摘要本文通过深入研究，概述了太古宙地体中硫化铜镍矿床在时间、空间与物质组分上的分布规律，阐述了成岩成矿物质来源，成矿作用以及矿床在地球化学、岩石化学、矿物学等方面的规律性特点和控制成矿的内在、外在因素等，以供成矿预测或普查找矿工作参考。
关键词吉林省太古代地体铜镍矿床成矿规律
1 太古宙地体与铜镍矿床有关的地球物理与地球化学特征
吉林省地台区太古宙地体的地球物理学研究表明，重力场上的线状梯度带是壳幔物质密度沿一定水平方向发生的变异带，其变异原因往往与深断裂构造有关。因此，重力异常的线状梯度带可用以判断或推测与深断裂密切相关的基性、超基性岩体存在的可能性，借以指导找矿工作。如海龙—辉南—桦甸这一线状梯度带，是辉发河深大断裂存在的反映，辉发河深断裂的次一级断裂不仅控制了其北侧的红旗岭、漂河川等含镍岩体及矿床，而且还控制了其南侧地台区的大荒沟、野猪沟、隐贤等岩体群中的基性岩体(图1，图5)。

图1 赤峰-开源-和龙超岩石圈断裂重力异常特征

地台区太古宙地体磁场特征亦较为突出，表现出大片范围的、低缓、宽波动的或正或负的异常，以此为衬度，一般基性-超基性岩体群分布区，在1∶20万航磁图上均有不同程度的反映，如岩群展布方向，岩体与围岩的磁性差别等等。特别是赤柏松地区的含镍暗色橄榄辉长苏长岩，其地磁γ值竟达1000γ左右。
据区域地球化学测量资料，地台区太古宙地体中的16个基性-超基性岩区均有不同程度的铜、镍异常显示。如通化赤柏松地区基性岩体中Cu，Ni，Co的富集系数分别为1.4，2.5和2，异常系数分别为2.3，3.3和2。显而易见，区域化探异常是直接找矿标志，是有效的成矿预测参数。总之，地台区太古宙地体中Cu，Ni，Co含量变化规律是，基-超基性岩体中的平均含量大于中性岩，而中性岩中的平均含量大于地层中的，且基-超基性岩体中的Cu，Ni，Co的平均含量均高于区域背景值。
2 成矿时代
着眼于全球的多数岩浆硫化铜镍矿床的成矿时代，主要有26亿～28亿年的太古宙绿岩带型镍矿(如坎姆巴尔达(kambalda)、曼尼托巴(Manitoba)等)和以17亿～19亿年为主的基-超基性岩体型硫化铜镍矿床(如萨德贝里(Sudebury)，贝辰加(Печенга)、布什维尔德(Busheveld)以及阿拉列琴(Аралечен)、蒙切高尔斯克(Мончегорск)等)。二者分别隶属于北美Kenoran与非洲Limpopo或欧洲卡列里构造热事件产物。其次是华力西晚期与燕山期成矿时期，如格陵兰斯凯尔加德(Skaergaad)，亚洲力马河，红旗岭与诺林斯克(норилъск)，非洲因西兹瓦(lnsizwa)等。
我省地台区完全可以同上述世界上镍矿成矿时代相对比(表1)。按王书丹等，和龙荏田、海龙范家堡与通化大荒沟等具镍矿化的岩体属太古巨旋回绿岩型镍矿化，不过，迄今尚未发现矿体。而赤柏松1号岩体含矿岩相由中国科学院地质研究所测得的同位素年龄数据为19.60亿～22.40亿年，显然是早元古代产物，它可代表赤柏松矿田主要成矿时代，其中包括新安、金斗及下排岩体在内，属五台运动产物。
四棚甸子矿化辉长岩侵入中生代地层，属燕山期，二道沟含镍苏长岩体年龄为2.85亿年，是华力西期形成的。
此外，旺文川辉绿岩体，用钾氩稀释法测定的斜长石年龄数据为10.8亿年，相当于9亿～<14亿年的河北大庙斜长-苏长岩体，即为承德热事件同期产物，可与北美Grenville事件对比［1］，应当指出，该期岩体中尚不见矿化显示。除旺文川外，这期岩体在金斗、会全、台上，凉水等地均有所见，它们的年龄分别为13.08亿年，13.72亿年，12.95亿年与13.86亿年。
3 岩体大地构造位置
如果说世界上主要含镍基-超基性岩体或含镍区的产出规律是分布在稳定大陆块边缘活动带中(А.П.Лихачеб，1982)或分布在地台、地盾与其边缘活动带的衔接处，那么，我省地台区镍矿或含镍岩体亦不例外(图2)。即产在华北地台东端龙岗陆核南缘与元古代活动带相毗邻地区。
表 1 太古宙地体中基性-超基性岩体时代分期表


表中同位素年龄均系钾氩稀释法测定结果。
此外，亦有些矿化岩体(群)受槽台边界深大断裂的次一级断裂控制，如大荒沟、野猪沟，隐贤、大肚川等岩群。因其位居次要，不拟详述。
4成岩成矿物质来源及其特征
通过示踪硫、锶、氧同位素及REE等方面的研究确定，成岩成矿物质来源上地幔，并在矿石矿物组合、含量及分配情况研究的基础上，通过与地幔硫化物对比［2］得知，成矿物质并非地幔硫化物直接产物，而是经过熔融后与硅酸盐一道侵位、冷凝而形成的。本区铜-镍矿物的分配特点(图3)与苏联西伯利亚地台上的镍矿(Норильск)相似。
根据MacDonnald(1969)指数及Lrvlne(1971)AFM图解(图4)结合REE及同位素数据等资料，判断赤柏松矿田含镍岩浆为大陆型拉斑玄武岩系列岩浆。其物质成分的突出特点是SiO2含量变化在41.0%～53.3%之间，既有SiO2>44%的，也有SiO2<44%的［3］，故为过渡型基性-超基性岩浆。A.A.Marakushev(1979)［4］认为，铜镍矿化是此类过渡型岩浆的典型特征矿化。按照A.П.Лихачев(1982)根据MgO含量对含镍岩浆的分类，上述原始含矿岩浆属于MgO=8%～30%的中温含硫化物中等镁铁质岩浆，是含铜-镍矿床最佳的岩浆类型。近年来，国际上称其为科马提型岩浆［5］，看来，科马提的内涵有了新的外延，有了广、狭二义之别。

图 2 世界主要硫化铜镍矿床大地构造位置


图 3 赤柏松Ⅰ号岩体各岩相硫化物组合分配图

5 岩体的空间分布规律
研究区不同的基性-超基性岩体破控制在不同的构造空间部位，表现出一定的规律性 ( 图 5) 。
如前所述，太古宙地体中的超基性岩体，诸如隐贤、野猪沟、大肚川、荏田、青头、官地等地的蛇纹岩体、滑石岩体等，一部分分布在绿岩带底部，一部分侵入到上部岩群中，它们均受太古宙控制，成为所谓的层控型岩体。

图 4 Mac Donnald 指教 ( AFM) 图解

太古宙晚期的阜平运动热事件造就的基性岩墙(脉)群(如大荒沟、靖宇、龙泉镇、兴参等岩体群)，主要分布在龙岗陆核中的穹隆构造内，并且沿穹隆晚期冷缩张裂隙侵位。其原始分布成放射状，复经后期构造改造多变为北东向，但部分穹隆(赤柏松，野猪沟)尚保留有原始放射状构造的残迹。目前所见及的岩墙(脉)边部多已片理化，岩体的展布方向与围岩片麻理一致，部分岩体核部的原始火成结构尚依稀可见。
五台期基-超基性岩体分布于通化赤柏松一带，位于龙岗陆核南缘与元古代活动带相毗邻地带，显然受集安元古活动带控制。岩体侵位于赤柏松—下排一带太古代穹隆构造中的张裂隙内。穹隆核部的冷缩张裂隙，在多旋回构造运动作用下，形成了岩体侵位的良好空间，故产出了延长、延伸较大的赤柏松I号复式含镍基-超基性岩体。
中条期辉绿岩体分布于旺文川太古宙绿岩带中，岩体受北西向构造控制，斜切绿岩带地层，K－Ar稀释法同位素年龄为10.78亿年，相当格林维尔期热事件产物。
华力西晚期—燕山期基-超基性岩体零星分布，见于桦甸老金厂、苇沙河一带。产在龙岗陆核北缘，受辉发河深大断裂次级构造控制。柳河凉水一带的基性岩体受北东向断裂控制，通化四棚甸子一带三源浦中生代断陷盆地中的辉长岩体，明显切割中生代地层，受继承中生代火山通道的构造控制，使岩体分布局限于断陷盆地的四周。
6 围岩
赤柏松矿田含矿岩体的直接围岩是斜长角闪片麻岩、混合岩化斜长片麻岩、磁铁石英岩等含SiO2，Al2O3，及CaO的岩石，含矿岩浆无论是对接触带上的围岩、抑或捕虏进入岩浆内部的围岩，均进行了程度不同的同化-混染作用，结果使SiO2，A12O3，与CaO等组分在岩浆中增加，促进中硫化物的熔离和成矿。
7 岩体类型
台区太古宙地体中的岩体分为变质超镁铁岩、辉绿-辉长辉绿岩与橄榄辉长苏长岩岩体3类，就目前所知，后者几乎是唯一的含矿岩体类型。
8 岩相
查明赤柏松矿田主要有5次岩浆侵入活动，分别形成了辉长辉绿岩、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岩相，由它们构成单式与复式岩体。其中主要含矿岩相是暗色橄榄辉长苏长岩与细粒辉长苏长岩。中色橄榄辉长苏长岩仅有矿化显示，是含矿岩浆的指示岩相。基于上述，在赤柏松矿田有中色橄榄辉长苏长岩出现就可以进一步找矿，有暗色橄榄辉长苏长岩存在就可能找到矿。该岩浆偏超基性 ( MgO8% ～ 30% ) ，富含铁镁质成分，可以容纳较多的镍。因为据晶体场理论它含有较多的二价阳离子的八面体配位位置，而在过渡族元素中镍的八面体位置择位能 ( OSPE) 最高，故优先大量进入其中，此时 αS 高，可形成硫化物，何况其中的 FeO 通过反应:

图5 吉林省太古宙地体中基性、超基性岩区分布图


傅德彬地质学论文选集

可以增加岩浆中硫化物的溶解度。
9 复式岩体
与单式岩体比较，复式岩体含矿性好，特别是复式岩体中晚期侵入岩相的含矿性相对更好，如暗色橄榄辉长苏长岩、细粒辉长苏长岩等岩相。在赤柏松矿区它们镍平均品位分别为0.426%与0.50%，致密块状硫化物中Ni=10.88%，此类岩相在空间上多位于岩体底部与围岩的接触带中。矿化、尤其纯硫化物矿浆贯入阶段的矿化，常常波及到围岩中，如萨德贝里，金川、力马河、红旗岭等镍矿均有此规律。
10 岩浆混合作用
不同次岩浆侵入在一起，发生岩浆混合作用，构成隐蔽侵入接触关系。在混熔带上硫化物异常富集，形成富矿体，此规律日益引起中外人士的注目。
11 岩体产状
含矿岩体的产状并非等轴状大岩盆、岩盘、岩茎等，而是规模不大的单向延伸的岩墙或岩脉。
12 深渊液态不混熔作用
这一作用是赤柏松复式岩体成矿的前提。即晚期侵入或贯入的富镁铁质与铜镍硫化物的矿浆，是原始含镍熔浆在深渊中间岩浆库发生液态不混熔的产物。因其比重较大，在重力作用下往往沉淀在岩浆库底部，后期贯入成矿，此乃中外小岩体含大矿的根本原因所在。
13 岩化学规律
(1)SiO2含量。赤柏松矿田含镍岩体SiO2含量在41%～53.3%区间，其中以SiO2<44%者含矿性好。岩石化学类型主要是SiO2不饱和的与弱饱和的两类(按А.Н.Заварццкий，1953年)。
(2)MgO含量:当前MgO的含量(wt%)是衡量岩浆含镍性的重要准则，因为镍与MgO的含量有一定的函数关系。换言之，只有MgO在一定含量界限内才能形成镍矿，故国外出现不少按MgO划分含镍岩石类型及作为镍矿成矿预测准则的著作［6～8］。经过研究，MgO15%～30%都可能是含矿岩浆，其中22%～30%者含矿性最好，因为它已是矿浆。
(3)m/f与m/s比值:含矿岩相在2～6区间，主要集中在3～4之间。m/f变化在0.7～1.25之间。m/f与m/s之间为典型线性相关关系。
(4)含矿岩相的扎氏值:b，m，n，a/c的变化:b=35.10～57.70;m=52.80～78.27;n=75.76～85.71;a/c=0.85～1.03，这些扎氏数值特征均大于戴里相应岩石平均成分的数值特征。
14矿物化学
(1)含矿岩相均以含数量不等的斜长石为特征:斜长石牌号偏低，一般为中长石，很少是拉长石。这与岩相的基性度非常不协调，研究表明，这与岩浆混染、混合作用密切相关。
(2)橄榄石:多为贵橄榄石，少量为透铁橄榄石，其牌号Fo=62～81，以70～77居多数。Fo=75～81者，是岩体潜在含矿性的指示［9］。
(3)辉石:岩体存在着两个成分系列，即顽透辉石-普通辉石系列与透辉石—次透辉石系列的辉石。而且辉石有两个世代，一个是>1000℃结晶的，一个是<1000℃结晶的。含矿岩相中的斜方辉石En=65～80，非含矿的中色橄榄辉长苏长岩中斜方辉石En=55～92，显然后者中斜方辉石成分变化较大。另外，单斜辉石中CaSiO4含量偏高，一般Wo=36～44，Fs<10，En一般在50左右。
造岩矿物中有益元素Ni含量为:橄榄石中0.22%，斜方辉石中0.124%，单斜辉石0.53%斜长石中0.06%。
15 地球化学
赤柏松矿田中赤柏松I号、新安与金斗Ⅶ号含矿岩体主要岩相内Cu，Ni，Co，S，REE及87Sr/86Sr的平均含量列表2中。
表 2 赤柏松含矿田矿体中 Cu，Ni，Co，S 等平均含量表


由表2可知:3个含矿岩体各侵入岩相造矿元素的含量均随岩浆由早到晚演化不同阶段形成的岩相基性程度的增加而增加，并且是以一个数量级的级差的规律增加。其中钴相对稳定(变化幅度小)，硫变化最大，铜与镍适中。此外，∑REE则随岩浆演化而渐次降低。
16 成矿作用
矿床的成矿作用以深成矿浆贯入为主，就地结晶熔离为次。成矿作用以多次、多阶段为特征，有越接近晚期矿石越富、铜量越增加的趋势。主要矿石矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿及针镍矿。成矿温度300～400℃。矿石中主要伴生有金、银等贵金属和铂族元素，且铜镍钴与硫、铂族元素同(Ni+Cu)均为正相关关系。
17矿体位置
富矿体在空间上主要分布于岩体底部和接触带的围岩中，其次是二岩相混合部位及构造裂隙内。
最后应当指出，成矿规律是成矿现象中同一的东西，是成矿预测的基础。大凡规律都是狭隘的、不完全的和近似的。因为，“只要科学在思维着，它的发展形式就是假说”。
参考文献
［1］ 刘长安 . 先寒武纪板块构造 . 天津地质矿产研究所所刊，1983，( 7)
［2］ Γоряинов И Н. Сравнение Минеральных составов сульфидоа мантци и медно-никелеых месторождений.ДОК. АН. СССР. 1978，239 ( 2)
［3］ Андреева Е Д，п т. д. магматические горные породы. часть 1，изд. наука，москва，1983
［4］ Marakushev A A. Mineralium Deposit，1979，14，( 1)
［5］ Likhachev A P. International Geology Review，1963，25 ( 9)
［6］ Лихачев А П. Условия образования медно-никелевы месторождевий，сов. геол，1982，( 6)
［7］ Годлевский M H，Лихачев А П. Условия образования ц зволюция рудоносных ультраосновых магма，запвсесоюзмин обше，1981，( 6)［8］ Годлевский М Г， Лихачев А П. Зкспериментальные и фпзико хпмические данные. О форировании медво-никелеаых месторождений. проблемы петрологни всвязи с сулбфидным медно-никелевым рудообразо ванием излнаука，1979
［9］ 甘肃省地矿局第六地质队. 白家嘴子硫化铜镍矿床. 北京: 地质出版社，1984
Ore-Forming Regularity of the Copperand Nickel Sulphide Deposits in theArchean Terrain in Jilin Province
Abstract
Through further research，the distributional regularity of copper-nickel sulphide deposits of theArchean terrain on time，space and material components are summarized. The following severial as-pects described，i. e. ①source for diagenetic material sources，②mineralizing process，③the char-acteristics of geochemistry，lithochemistry mineralogy as well as the different ore-control factors.
Key words Jilin province Archean terrain Copper-nickel deposit Metallogenic reqularity

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 1 赤柏松 1 号岩体地质图

2 成岩成矿物质来源及物理化学条件

2.1 物质来源

2.1.1 硫同位素信息

45个取自含矿岩体与矿体的磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿等的硫同位素分析结果(表1)表明，①δ³⁴S变化在－1.1‰～+0.7‰之间，绝大多数为－0.5‰～+0.5‰，变化幅为1‰;②³²S/³⁴S=22.197～22.252，主要在22.218～22.236区间，变化很小，与陨石标准值(22.220)相比，离差幅度在0.002～0.017之间;③硫同位素塔式分布图(图2)的塔式效应明显;④不同成矿阶段硫化物中δ³⁴S值稳定(图3)。以上足见硫化物同出一源———上地幔，而且，它们所经历的硫同位素分馏历程是一致的。

2.1.2 氧同位素信息

由表2可知，所分析的不同岩相中斜长石的δ¹⁸O，除因混染作用(CTD6－8c)使其值偏高(+9.82‰)外，90%左右的δ¹⁸O值介于6.1‰～7.7‰之间，与球粒陨石的δ¹⁸O值(5.3‰～6.3‰)颇相接近，尤其接近于正常玄武岩的δ¹⁸O值(5.5‰～7.4‰)^［6］。由此可见，各岩相中的斜长石组分来自上地幔玄武岩岩浆体系。

图 2 赤柏松 1 号岩体硫同位素塔式分布图

续表

表 1 赤柏松 1 号岩体硫同位素数据表

图3 赤柏松1号岩体中不同成矿阶段δ³⁴S对比图

表2 赤柏松1号岩体各侵入岩相中斜长石的δ¹⁸O分析结果

分析单位:中国地质科学院宜昌地质矿产研究所同位素室。

2.1.3 锶同位素信息

不同岩相中单矿物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值(表3)，除混染岩相(CTSr6－8c)与变质辉绿岩(CTSr38－2c)中斜长石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.71164～0.71051外，余者均变化在0.70321～0.70888之间，与上地幔现代玄武岩中的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值(0.704±0.002)非常接近^［6］，此亦证明成岩物质来自上地幔。

2.1.4 REE信息

含矿岩相∑REE=34.10×10^－6～49.01×10^－6，LREE/HREE=4.07～4.71，δEu=0.84～1.14，(La/Yb)_N=4.14～5.72(表4)。这些数据不仅变化小，而且∑REE与大陆型非洲玄武岩(∑REE=22×10^－6)和大陆型德鲁斯辉长岩(∑REE=50×10^－6)很接近^［7］。在(La/Yb)_N－∑REE图(图4)与(La/Yb)_N－(Yb)_N图(图5)上的分布位置，明显趋近于球粒陨石，故系上地幔产物。尤其是(La/Yb)_N值介于大洋岛屿拉斑玄武岩与大陆拉斑玄武岩之间，进一步显示出其大陆边缘产出的地质环境。

表3 赤柏松1号岩体不同侵入岩相中单矿物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值表

分析单位:中国地质科学院宜昌地质矿产研究所同位素室。

表4 赤柏松 1 号岩体不同侵入相与矿石中稀土元素数据表

2.2 成岩成矿的物理化学条件

2.2.1橄榄石结晶温度

橄榄石是岩体中结晶最早的主要造岩矿物之一，其结晶温度即是岩浆温度的下限，又是固相开始晶出温度的上限。

按夏林圻(1981)提供的方法^［8］，由橄榄石化学成分算得的X_Fo=80，X_Fa=20，X_Mg=0.79，X_Fe=0.21，K₁=4，K₂=3.76，代入公式:

T(℃)=［(11.253－lnK₁/K₂)×10⁴÷66.388］+273℃算得的温度为1412℃。

图4 赤柏松1号岩体(La/Yb)－∑ REE含量图解

图5 赤柏松1号岩体(La/Yb)_N-(Yb)_N变异图

2.2.2 辉石类矿物的结晶温度、压力

由辉石类矿物地质温度、压力计计算的温度、压力见表5。

表5 赤柏松 1 号岩体辉石类矿物的结晶温度、压力计算表

*括号内为计算的样品数。

值得强调的是中、暗色橄榄辉长苏长岩相中的辉石拥有两个结晶温度梯度，一是在数量上占优势的1020.72～1317.83℃;另一是为数较少的775.80～972.84℃。不言而喻，这两种结晶温度的辉石是在不同压力、深度条件下的产物。研究表明，它们是两次温度相近，成分有别的岩浆(即中、暗色橄榄辉长苏长岩岩浆)发生混合作用的结果。

2.2.3斜长石的结晶温度

作者采用王润民改进了的A.M.Kudo和D.F.Weill(1970)方法^［9］的“基质法”，计算了岩体中斜长石的结晶温度，暗色橄榄辉长苏长岩中斜长石为1206.26℃，中色橄榄辉长苏长岩中斜长石为1155.81℃，它们分别与相应岩相中辉石的结晶温度接近，与同岩相中近共结的辉长结构相协调。

2.2.4硫化物矿物的结晶温度

运用爆裂法、矿物对硫同位素计算法与磁黄铁矿d₁₀₂法测定或计算的不同侵入岩相中硫化物矿物的结晶温度不同(表6)。

表6 赤柏松 1 号岩体硫化物矿物结晶温度测算表

表6 表明所述矿床硫化物矿石在 470 ～280℃温度区间结晶的。然而，尚应指出，爆裂曲线出现两个峰值，亦即硫化物也有两个形成温度梯度，与辉石相一致，可见硫化物的形成也与两期岩浆的混合作用有关。

2. 2. 5 成岩压力

基于岩石中有中长石、顽透辉石与石英的共生组合存在，表明岩石在结晶过程中存在以下两种反应:

傅德彬地质学论文选集

按文献 ［9］，其中 ( 1) :

傅德彬地质学论文选集

因αSiO^(β－θ)₂=1，故lgαSiO^(β－θ)₂=0

傅德彬地质学论文选集

其中(2):

傅德彬地质学论文选集

按J.Micholls等(1971):

傅德彬地质学论文选集

按C.A.Bacon等(1973):

傅德彬地质学论文选集

在平衡状态情况下:

傅德彬地质学论文选集

亦即:

－309/t+0.183－0.0239(P－1)/t=－1410/t－0.532+0.0523(P－1)/t+lgαCaAl₂Si₂O^(Pl)₈－lgαCaAl₂SiO^(Cpx)₆

整理后得:

傅德彬地质学论文选集

令

傅德彬地质学论文选集

则化简后:

傅德彬地质学论文选集

据中色橄榄辉长苏长岩中Pl与Cpx的化学分析结果计算:

傅德彬地质学论文选集

代入(3)式:

傅德彬地质学论文选集

把辉石形成的平均温度(1190.79℃)代入(4)式，算得成岩压力为6.48×10⁵Pa。

2.2.6成岩氧逸度(fo₂)

利用不同岩相中橄榄石与辉石的端元组分(Fa，Fs)与结晶温度求得成岩氧逸度(表7)。由表7可知，中色橄榄辉长苏长岩相的fo₂高于暗色橄榄辉长苏长岩相，足见后者是在相对更为还原的环境下形成的。暗色橄榄辉长苏长岩相中fs₂、α_s，相对较高可资佐证。

表7 赤柏松1号岩体成岩氧逸度(fo₂)测算表

2.2.7成岩成矿的Eh-pH条件

在对不同成矿阶段矿石的研究中，铁的硫化物与氧化物在生成顺序上为:磁铁矿→磁黄铁矿→磁铁矿(－黄铁矿)。表明在成岩成矿过程中，Eh－pH具反复变化特点。据铁的硫化物与氧化物的Eh-pH值图解，不难看出，所述含镍岩体各成岩成矿阶段的pH值变化在4～7之间，Eh值变化在－0.1～+0.16之间。一言蔽之，金属硫化物矿石是在弱酸性介质条件下，还原环境中形成的。

3岩、矿浆形成机制

除了原始矿浆外，大部分矿浆乃系岩浆在分异演化过程中的衍生产物^［3］。作为本区大陆型岩浆作用，其岩浆形成机制与地幔深部层位热能聚集有关。诸如由于构造活动、放射性热与化学反应热等热能的聚集均可使地幔部分熔融成为岩浆(或原始矿浆)。但应指出，大陆地壳(或岩石圈)在岩浆(矿浆)形成中具有双重效应:一是上覆巨厚的(一般为70～100km)大陆岩石圈物质，热导率低，是良好的热传导屏蔽层，有利于原生地幔物质的熔融;二是当热流向稳定地块边缘迁移(或传导)至地球壳层时，受热的地层在该地段因热导率低而起着制动或阻塞热流传播的作用，使热能大量聚集，结果在稳定地块边部便形成了经常含硫化物的基性-超基性岩浆，甚至形成原始硫化物矿浆等。此乃世界上主要镍矿床大都分布在太古代地块边缘活动带中的缘由所在。这时的熔融体因温度高，可以使地幔熔化物质中的硫化物熔体在氧化物-硅酸盐熔体中保持悬浮状态，二者一道沿上升通道侵入到地壳适当部位中的岩浆库内。

研究表明，岩浆进入岩浆库往往是多次重复贯入的。

如系一次侵入的，其硫化物与硅酸盐间的层状液状不混熔作用，主要是由于温度降低，铁镁组分晶出，CaO，Al₂O₃，SiO₂，Na₂O，K₂O的增加降低了硫的溶解度，加之此时硫呈二原子气体与铁、镍、铜的化学亲和力增强，当硫蒸气压大于离解压时，硫便与铁、镍、铜化合成化合物，当熔体中硫离子与金属离子的浓度积大于相应硫化物溶度积时，便以硫化物形式从熔浆中熔离出来，形成硫化物矿浆，并在重力场作用下，沉到岩浆库底部。其上部的硅酸盐岩浆，因其准晶态组构系由硅氧四面体聚合而成的复杂络阴离子或分子团［Si_xO_y］^z－同金属阳离子与氧组成的配位多面体［MeO_x］^2x－n两种群聚态组组成。当不同聚合程度的［Si_xO_y］^z－与不同金属的［MeO_x］^2x－n键合时，因所含O^2－的多寡及金属阳离子种类与比重的不同，使不同组分的群聚态组具有不同的重力差，在重力场作用下，轻者上浮，重者下沉，遂使熔浆产生了层状液态分异作用，使岩浆库中的熔浆变成了层状分异岩浆与矿浆。岩浆在上，矿浆在下(图6)。

如熔浆系多次贯入岩浆库中的，自然不具备上述层状液态分异条件，这时岩浆发生层状液态分异作用的因素主要是“双扩散对流”(double-diffusive convection)作用^{［10～12］}。

按双扩散对流理论，当中色橄榄辉长苏长岩岩浆注入岩浆库后，密度相对较大的暗色橄榄辉长苏长岩岩浆贯入岩浆库底部时，由于后者密度大、温度高，经过一段时间在岩浆库底部形成一个稳定的双扩散对流层(double-diffusive convecting layer)，层之间由扩散界面(double-diffusive interface)隔开。这样，多次注入岩浆库中的镁铁质岩浆在双扩散对流作用下，便形成了层状液态分异岩浆与矿浆^［11］(图6)。需要指出的是，在双扩散对流过程中，当后注入的岩浆由于向上热扩散作用而降低温度，引起橄榄石等铁镁矿物的结晶，从而降低了后注入岩浆的密度，即温度差驱动力抵消成分差效应，使其密度与上层岩浆密度相等时，则发生强烈的岩浆混合作用^{［13，14］}。岩浆混合作用降低了岩浆的温度，改变了岩浆的成分，使岩浆中所含的硫化物因发生不混熔作用^［15］而熔离出来成为矿浆，并沉降到岩浆库底部。

在地台(地盾)较为稳定的条件下，熔浆在岩浆库中实现层状液态分异作用，形成岩浆与矿浆之后，在构造运动作用下上侵。首先是上部较轻的硅酸盐岩浆多次侵位，冷凝后形成复式岩体;然后是下部相对较重的硫化物矿浆相继多次贯入在岩体底部接触带、岩体内部与围岩的构造裂隙中，形成具多次成矿特征的矿浆矿床(图6)。由此可得出两个重要结论:①双扩散对流作用与岩浆混合作用在硫化铜－镍矿浆及其矿床的形成中起了决定性作用;②越是较晚侵入的岩浆，含矿性越佳，越是较晚期侵位的矿浆，硫化物矿石越富，此二规律，对中国已知大型与特大型硫化铜-镍矿床来说几乎概莫能外，如金川、红旗岭、力马河、喀拉通克等矿床。

4成岩成矿作用与矿床的矿浆成因模式

综上所述，大约在1960～2184Ma间，地球上发生了一次规模宏大的构造-岩浆活动，在北美称为Kenoran运动(1700～2000Ma)，在非洲称做Limpopo运动(1650～2150Ma)，在我国为五台运动(1950～2500±100Ma)。这次构造-岩浆热事件，形成了举世闻名的萨德贝里、布什维尔德、贝辰加等硫化铜-镍矿床。

五台运动在华北地台上的多次活动，使得龙冈陆核早元古代边缘活动带中的古裂谷与之相应地多次复活，结果使上述岩浆库中的层状岩浆与矿浆熔融体多次侵位，造就了所述岩体与矿床。

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 due 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 Chibaisong Copper-NickelSulphide Deposit，Jilin

Abstract

Through geological， geochemical， physicochemical and thermodynamic studies of theChibaisong nickel-bearing rock bodies，this paper deals with the genetic model for ore magma ofthe Chibaisong 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 reduction 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 Chibaisong 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: Chibaisong， Changbai Mountains， copper-nickel deposit， genetic model ofore magma

---

元氏县18891668603： 有色金属镍15.675元/吨等于几元/平方米? - ？
仰锦施普： 镍金属 156000元/吨 不是15.675元/吨 几元/平方米要看它的厚度是多少.

元氏县18891668603： 哪位帮我鄱译成英语？
仰锦施普： 软件翻译:huangshan - son stephen mirror with copper-nickel mineralization is an important and basic - ultrabasic rock on the large copper-nickel mine base rock for the proliferation of foreign intracontinental subduction island-arc environment a ...

元氏县18891668603： 东北有哪些矿产资源? - ？
仰锦施普： 黑龙江省已发现各类矿产134种.占全国已发现234种各类矿产的57.2%.已查明储量的矿产有87(新增菱镁矿)种,占全国已查明矿产资源储量种数(2l5种)的37.7%.保有储量位居全国首位的有10种,即:石油、晶质石墨、颜料黄黏土、长石...

元氏县18891668603： 中国著名的有的金属产地有哪些 - ？
仰锦施普： 中国已探明储量的金属矿产有54种,即:铁矿、锰矿、铬矿、钛矿、钒矿、铜矿、铅矿、锌矿、铝土矿、镁矿、镍矿、钴矿、钨矿、锡矿、铋矿、钼矿、汞矿、锑矿、铂族金属(铂矿、钯矿、铱矿、铑矿、锇矿、钌矿)、金矿、银矿、铌矿、钽...

元氏县18891668603： 红豆彬盆景在屋里对人好吗? - ？
仰锦施普： 可以的.红豆杉又称紫杉,也称赤柏松.是第四世纪冰川遗留下来的古老树种,在地球上已有250万年的历史,素有“生命活化石”、“风水神树”之称.从红豆杉 的根、皮中提取的紫杉醇,是世界医学界公认的、目前对抗癌防癌最有效的药物. 研究发现,通过闻、嗅红豆杉的枝、叶,可以明显降低高血压患者的血压、高血糖患者的血糖,并可明显改善睡眠、疲劳、头昏目眩、视力疲劳等症状.

元氏县18891668603： 如何鉴别红豆杉品种 - ？
仰锦施普： 在全世界共有十一种,目前我国共有四个种和一个变种,即云南红豆杉、西藏红豆杉、东北红豆杉、中国红豆杉和南方红豆杉(变种).曼地亚红豆杉是红豆杉的其中一种.曼地亚红豆杉是我国20世纪90年代中期从加拿大引种而来.曼地亚红豆...

元氏县18891668603： 叶子向内弯曲怎么办?是什么原因? - ？
仰锦施普： 这一片叶子可能腐烂,最好多加保养,也包括附近周围的几片叶子

元氏县18891668603： 红豆杉长虫怎么办?？
仰锦施普： 害虫是在吸树汁,但杀虫药最好不用,往往杀了虫花也死了,可试: 烟蒂:用10来个烟蒂的烟丝浸泡在100克水中一天左右,过滤去渣取其液,喷在花木上,可治蚜虫,在其液中加少量洗衣粉,还可治阶壳虫,或用稀面糊刷. 韭茶:用韭菜50克切碎加250克清水,浸泡24小时,过滤去渣,取其液可治蚜虫、锈病. 洋葱:取洋葱头50克切碎,将其捣烂榨汁,再兑一倍的清水,然后喷在植株上,可治红蜘蛛、蚜虫. 大蒜:用大蒜50克切碎,将其捣烂.加入1倍的清水,浸泡片刻,过滤去渣,喷洒花木,可治多种害虫,将其液倒入盆土中,可治蚯蚓、蚂蚁等土中害虫. 以上都对花木无害!

元氏县18891668603： 世界名贵木材前十名? - ？
仰锦施普： 木材是一种资源,在中国的古代,关于木材的文化更是源远流长,名贵的木材比黄金还珍贵,排名前十的木材有:乌木 乌木就像墨水和油脂涂抹在上面.这种木是一种硬质木,可以在水中下沉,全球各地都有分布,珍稀毒全球排名第十.沉香木...

元氏县18891668603： 我想了解《红豆彬》是一种怎样的植物,有什么功效 - ？
仰锦施普： 紫杉 (If)又名 红豆杉 , 赤柏松, 常绿乔木,地栽高达25米,是世界珍稀树种,在我国云南、黑龙江、西藏、吉林、湖北、四川、广西、江西等省有少量分布. 据研究发现,从其皮、根、枝叶中提炼出的紫杉醇,具有一定的毒性.但制成药品后,对防治肿瘤、癌症、白血病、糖尿病有特殊的功效.紫杉醇比黄金贵,故紫杉有金黄树之称. 由于它生长着与红豆一样的果实,它隶属于红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属(Taxus),是第三纪孑遗的珍贵树种.其材质优良,纹理通直,结构致密,富弹性,力学强度高,具光泽,有香气,耐腐朽,不易开裂反翘,不含松脂,边材幅狭黄白色,心材紫赤褐色(紫杉因此而得名).