热液型铂族元素矿床的特点

研究热液型铂族元素矿床的意义~

热液型铂族元素矿床在整个铂族金属资源中所占比例不大，一般认为不超过1%，因而长期以来很少关注热液型铂族元素矿床的形成机制。
A.J.Macdonald（1987）曾经将铂族元素矿床分为正岩浆型、冲积型和热液型3种主要类型。显然，从历史演化的角度看，人们一开始利用的是砂矿，或者说在19世纪后期、20世纪初期，砂铂矿曾经是铂族金属的主要来源，如俄罗斯乌拉尔地区的砂铂矿和南非布什维尔德地区的砂铂矿曾经是砂铂矿的主要产地。第二次世界大战之后，随着铜镍硫化物矿床中铂族元素的综合回收和南非布什维尔德地区铬铁矿层中巨大的铂族元素矿床的开发，正岩浆型矿床成为铂族金属的主要来源，并且按照储量和生产规模来看，正岩浆型铂族元素矿床可以满足整个21世纪全世界对于铂族金属的需求。目前仅南非布什维尔德地区探明的铂族金属储量至少有6万吨，按照每年200吨的产量，可以开采300年。因此，近期内，就世界范围来看，铂族金属不存在资源紧张的问题。但是，铂族金属在世界上的分布极其不平衡，其中南非几乎占了世界储量的90%，而这一部分储量基本上被英美等少数矿业公司所掌控和垄断。这就导致了世界大多数国家（尤其是像中国这样的铂族金属主要进口国）铂族金属供不应求的紧张局面不可能得到改善。另一方面，尽管布什维尔德杂岩体含有丰富的铂族元素资源，但这样的矿区在世界上也是独一无二的，其资源从长久来看也是开一点少一点，早晚会“硐老山空”的。因此，在砂铂矿型和正岩浆型铂族元素矿产资源日益减少的情况下，热液型铂族元素矿床的重要性迟早会被提到议事日程上来。

1.描述性模式
（1）名称：大岩子式细脉浸染状铂族元素矿床。
（2）特征：细脉浸染状蓝铜矿、黄铜矿等产于白云岩中，附近有基性－超基性岩。
（3）主要资料来源：本次工作及赵支刚等（2004）。
（4）地质环境：
1）岩石类型：橄辉岩、辉绿岩、辉长岩；白云岩、白云质灰岩。
2）矿化结构：基性－超基性岩呈岩脉或岩墙状侵入，一部分矿化赋存在基性－超基性岩中，但主要部分的矿化和高品位的矿石赋存在围岩中（白云岩）。
3）成岩成矿时代：未确定，但可以是各个时代的。
4）成矿环境：可以是大陆内部的，也可能出现在其他环境但需要有一定规模的断裂系统。
5）构造背景：二叠纪峨眉地幔柱及其相关的暗色岩套，二叠纪之后的断裂系统。
（5）伴生矿床类型：铜、（金、银）。
（6）矿床工业类型：铜矿石呈细脉浸染型，铂钯矿物的具体赋存状态还不清楚。
（7）矿物组合：主要金属矿物主要有孔雀石、蓝铜矿、黄铁矿、辉铜矿等，次要矿物成分有黄铜矿、自然铜、褐铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿等；微量矿物有斑铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿、自然银、铂钯矿物等，表生矿物有孔雀石和褐铁矿等；非金属矿物为白云石、石英、方解石、辉石、角闪石、透闪石、绿泥石、滑石等。
（8）矿石组构：细脉浸染状、角砾状、块状、网脉状构造，半自形－他形粒状结构、破裂变余粒状变晶结构等。
（9）矿体结构：主要沿断裂破碎带产出，但顺层交代同样可以发生，“油条切大饼”。
（10）容矿围岩：震旦系灯影组的白云岩和白云质灰岩比较有利，其他时代的富镁地层也可能。
（11）围岩蚀变：方解石化、硅化、铁白云石化、褐铁矿化等，白云岩重结晶。
（12）矿化分带：地表可能以氧化带的形式出现，深部可能出现原生硫化物带。
（13）蚀变分带：外接触带或围岩中主要是浅色蚀变（碳酸盐化和硅化），内接触带基性－超基性岩中主要是深色蚀变（绿泥石－透闪石－滑石化），地表则是黄褐色（褐铁矿化）和蓝色（黄铜矿和蓝辉铜矿）及绿色（孔雀石化）。
（14）风化：孔雀石、辉铜矿化和褐铁矿化强烈，铂族元素富集与次生富集带，其规模与断裂破碎带的规模有关。
（15）地球化学标志：Cu、Ag、Pd、Pt。
（16）变质变形：不显著。
2.成因模式
1）名称：大岩子式低温热液型铂族元素矿床。
2）矿石成因类型：低S系统中的浅成－低温热液性铂族元素矿床。
3）成矿期次：主要是热液期和表生富集期。
4）同位素地球化学特征：资料不足。
5）成矿物质来源：PGE从基性－超基性岩中转移出来，但可能有独立来源。
6）成矿流体特征及来源：研究不够，但可能主要是地表水沿断裂破碎带下渗循环。
7）成矿物理化学条件：研究不够，但主要是低温、常压条件。
3.找矿模型
1）地表直接找矿标志：橄榄岩、橄辉岩、辉绿岩、孔雀石化。
2）区域重力场：沿安宁河大断裂带分布的正负布格重力异常的梯度带上。
3）区域磁场：区域性弱磁异常？
4）区域地球化学场：Cu、Ni、Co、Pt、Pd、Ag。
5）矿区地球物理场：研究不够，但可能是低重力、低－中磁、中低高激化。
6）矿区地球化学特征：Cu、Ni、Ag、PGE元素组合异常（地表岩石测量）与地表露头对应。
7）遥感图像特征：未解译但可能是大规模线性断裂构造与环状构造（对应岩体）的组合。
综上所述，寻找大岩子式热液型铂族元素矿床的区域找矿模式可以初步归结为：玄武岩盖根部基性－超基性岩床群、韧脆性剪切带、白云岩“三位一体”，后期区域性断裂破碎带切割玄武岩及其外围。物探磁、电异常；化探Cu、Ni、Pt异常。应用这一模式，在区域上已经获得了较好的找矿效果。

热液型铂族元素矿床一般指通过岩浆期后的气化、热液流体作用形成的伴生铂族元素矿床，通常以多金属硫化物矿床中伴生资源的形式出现，独立矿床少见。这类矿床通常富含金、银，而铂族元素主要为铂和钯。且在规模及开发利用方面尚无大的突破。近年来在四川会理发现的大岩子铂矿也与铜伴生，但铜除了作为找矿标志以外其本身的经济意义不大，因此可作为独立的铂族元素矿床。

热液型铂族元素矿床长期以来未被重视的原因，一方面是典型矿床很少，规模大者更少，另一方面则由于研究工作薄弱，对于此类矿床的地质特征和成矿机制均了解得很少，因此找矿进展也不大。正如Macdonald（1987）指出的，热液型铂族元素矿床还没有对世界铂族元素的生产作出重大贡献，是由于对这一类型矿床的勘查还不够。但是，近年来世界各地大量的热液型铂族元素矿床（点）的不断发现（Seward等，1997; Armitage等，2001;Grainger等，2001; Moroni等，2001; Olivo等，2001; Gunn等，2002；王登红等，2002a;2004），尤其是澳大利亚西部Copper Hills地区100g/t以上的热液型铂钯矿的发现，迫使人们重新认识铂族元素的成矿机制。

此外，随着采选冶技术的提高，以前在斑岩型铜矿、砂岩型铜矿及其他类型矿床中伴生的铂族元素也逐渐得到综合回收，使得铂族元素矿产地在全球的分布由以往的“重点突出”向“全面开花”的格局转变。更有甚者，随着对铂族元素成矿作用研究的深入，我们有理由相信，铂族元素有可能像金矿一样，无论是矿床类型还是成矿条件都向多样性的方向发展，乃至于从根本上打破正岩浆型“一枝独秀”的局面。

尽管Macdonald（1987）在20年前就将热液型铂族元素矿床作为铂族元素矿床的一种重要类型，但他的热液型铂族元素矿床在概念上还是很局限的，即只涉及到3种主要情况：①热液系统与基性－超基性岩岩石及其含矿岩石通过“水岩反应”、从中淋滤出贵金属来成矿。如美国怀俄明州的新拉姆布莱矿山、加拿大安大略省的拉斯本湖矿点、加拿大萨斯喀彻温省比弗洛季地区的尼科尔森2号铀矿体；②斑岩铜矿中的铂族元素矿化；③中欧世界级含铜页岩型铜－银矿床中局部含有大量的铂钯，铂钯的富集与碳质页岩的氧化还原前锋有关。

上述几种类型大体上都与铜矿有关，围岩则分别是基性－超基性岩、中酸性的斑岩和含碳质的沉积岩。可见，岩浆岩和沉积岩都可以是热液型铂族元素矿床的含矿围岩。显然，变质岩中铂族元素成矿的信息更少，但毫无疑问，变质岩也可以是铂族元素的含矿围岩。另外，在某些铀矿和金矿床中也发现有铂族元素的富集。因此，本报告斗胆预言，热液型铂族元素矿床可能出现于各种各样的地质环境，热液可能是各种来源的，成矿温度也可以是高温的、中温的，甚至是低温、常温的。

热液型铂族元素矿床在国内外均侧重于矽卡型铜（铁）、斑岩型铜（钼）、热液型铜（金）和硫化物石英脉型金（铜）等矿床中。可将各方面的研究成果归纳如下：

1）矽卡岩型矿床。国外尚无突破，国内经查证在长江中下游地区铜矿石中普遍含PGE，其中Pt 0.023～0.034g/t、Pd 0.015～0.018g/t,Ir、Os、Ru、Rh含量较低；铜铁矿石Pt 0.068～0.174g/t、Pd 0.45～1.806g/t（铜绿山、铜山口）；磁铁矿石Pd 0.02g/t；辉钼矿Pt+Pd+Os可达零点几至1.15g/t，其中Os含量0.11～0.2g/t。四川措莫隆矿床中黄铜矿含Pt达1.07g/t.岔河锡矿硫精矿中Pt最高可达0.12g/t、Pd最高0.25g/t。此类矿床中的PGE主要赋存于黄铜矿、黄铁矿及磁黄铁矿、磁铁矿中，显示亲铜及亲铁性，并主要富集于早期晶出的矿物中；钼矿石中主要含Os；金矿石中主要富Pd并与Te有一定的相关关系。在铜矿石的选冶中，Pt和Pd进入铜精矿中（Pt+Pd达0.32g/t、硫精矿Pt15g/t;Pd 221.18g/t，阴极泥Pt 7.5g/t、Pd109.38g/t），具有较大的综合利用价值。

2）斑岩型铜（钼）矿床。普遍伴有PGE元素，具较大的综合利用价值。国外如美国科罗拉多州阿拉德斑岩铜矿的PGE含量为0.1～0.17g/t、而铜精矿中Pt 2.9～3.9g/t、Pd 1.9～2.3g/t。部分矿床中辉钼矿含Pt 0.12g/t、Pd 0.7g/t、Os 0.8～7.75g/t、Rh 0.04g/t。亚美尼亚的阿加拉克矿床Pt 0.015g/t、Pd 0.06g/t，铜精矿中Pt 0.8g/t、Pd1.12g/t；哈萨克斯坦矿床铜精矿含 Pt 0.02g/t、Pd 0.05～0.4g/t，钼精矿含Pt 0.2～1g/t、Pd 0.4～3g/t；俄罗斯的康恩拉德矿床含Pt 0.07g/t、Pd 0.19～0.35g/t。铂族元素主要赋存于黄铜矿、斑铜矿和黄铁矿中并和Au、Ag等贵金属密切共生，常见的铂矿物有碲钯矿、碲钯铂矿、砷钯矿等。铂族元素均可在精铜（钼）矿中综合回收。国内德兴铜矿矿石中含Pt 0.002g/t、Pd 0.0031～0.25g/t；铜精矿含Pt 0.45g/t、Pd 0.2g/t；辉钼矿中含Os达1.5～2.65g/t。玉龙铜矿矿石含Pt+Pd 0.005～1.1g/t；黄铜矿含Pd 0.03～0.21g/t。

3）热液型铜矿。国外PGE含量相对较高，如南非阿尔通维拉铜矿含Pt 24g/t、Pd116g/t；俄罗斯乌拉尔地区3个黄铁矿型铜矿石含Pt 0.1～0.9g/t；，黄铜矿含Pt 0.14g/t、Pd 0.027g/t、Rh 0.03g/t。国内矿床（Pt+Pd）0.08～0.6g/t.黄铜矿Pt 0.16g/t、Pd 0.81g/t、Os 0.002g/t。河北三道沟铜矿（Pt+Pd）0.5～3.0g/t，铜精矿中Pt 37.14g/t、Pd 46.89g/t；湖北银洞山铜矿（Pt+Pd）0.296g/t，硫精矿中含Pt 18.4g/t、Pd 17.49g/t；云南大红山铜（铁）矿含Pt 0.005g/t、Pd 0.01～0.008g/t。

4）硫化物石英脉型金（铜）矿。国外已成为铂族元素综合利用的一种重要类型，尤其是金矿床中。如美国内华达州金矿石Pt1.6～31.1g/t、Pd 3.4～34g/t；南非布什维尔德杂岩中含金石英脉含PGE达数百至5700g/t。常见的铂族矿物有自然铂、锑钯矿、碲铂钯矿、砷铂矿、钯金矿等。这类矿床的存在，说明铂族元素和金可以从硅铝质岩浆的残余溶液中析出，属岩浆晚期分异产物。国内实例如江西金山金矿，强烈黄铁矿化的碳质千枚岩含Au 0.64g/t、Pt 0.34g/t、Pd 0.033g/t；超糜棱岩型金矿石含Au 4.7g/t、Pt 0.47g/t、Pd 0.007g/t。吉林夹皮沟金矿含∑Pt 0.3～0.4g/t。二道岔金矿含∑Pt 0.4g/t。

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