有色金属区——新疆维吾尔自治区富蕴县喀拉通克铜镍矿

矿床模式

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喀拉通克铜镍矿床脉动式成岩成矿模式示意图

地球深部富集的大量铁、铜、镍等成矿元素,在高温高压和强还原环境中,这些成矿元素与氢形成高活性、高扩散性的金属氢化物,当地球的核幔边界部位发生双相交换作用,地幔和地壳随之产生深大断裂构造,这些成矿元素与地幔深部形成的深部岩浆,由于其热力学状态和与上部岩层的密度差异,这种岩浆不断熔蚀地幔物质,并一起向上侵入,由于环境压力逐步降低、氧逸度逐步升高和地幔中新物质的不断加入,这些处于超临界状态的气液相的金属氢化物被氧化为纳米级的金属合金和金属单质,并迅速与岩浆中呈超临界状态的硫、砷、碲等作用,形成金属硫化物、砷化物和硫碲化物,与岩浆混熔,形成深部的橄榄拉斑玄武岩浆。

该含矿岩浆体在上侵过程中,会在地壳深部形成一个以上中间岩浆房;由于温度、压力较上地幔低,物理化学条件也随之发生变化,在约1100 ℃左右高温下产生深部熔离作用。熔离出来的硫化物熔体,在重力场效应下,呈“珠球”状不断地沉降至岩浆房底部聚集。从而在中间岩浆房内形成底部矿浆、下部富矿岩浆、中部含矿岩浆、上部贫矿硅酸盐岩浆或无矿硅酸盐岩浆。

中间岩浆房上部基性程度较低的贫矿硅酸盐岩浆或无矿硅酸盐岩浆,在先期构造应力驱使下先侵入,在有利的构造部位形成基本不含工业意义矿体的中基性岩体。

之后,在后期构造应力驱使下,中上部基性程度中等的含矿岩浆先后侵入,分别相继在西北向构造裂隙系统与北东向次级裂隙的交叉部位就位,形成γ5、γ6、γ7、γ8等岩体,由于压力、温度和物理化学条件的变化,产生就地熔离作用,并冷凝结晶固结,在岩体的中下部或底部形成岩浆就地熔离型矿体;

之后,岩浆房中下部基性程度相对较高的部分,在构造应力驱使下先后上侵,分别相继在西北向构造裂隙系统中就位,形成γ3、γ2等岩体和岩浆就地分异形成的底部矿体;

再后,岩浆房下部基性程度较高的富矿岩浆,在构造应力驱动下侵入,在序次较上的部位新产生的北北西向构造裂隙中侵位,形成γ1岩体和浸染状矿体;最后,是底部矿浆侵入,在γ1岩体等再次活动的裂隙中侵位形成致密块状特富矿体。这样在南岩带,由于各岩体均沿北西和北北西断裂构造系统侵位分布,故形成了首尾对应的 γ3、γ2、γ1岩体,其侵位高程依次稍升,基性程度依次增加,含矿性也依次加强。而北岩带各岩体由于受北西向构造裂隙系统和北东向裂隙的联合控制,各岩体相对联系不那么密切。

在岩浆房内,处于熔融状态的含矿性不同岩浆,在构造动力的驱动下,若先后沿不同通道上侵,不同类型的岩浆单独就位于不同的岩浆室内,经就地熔离作用,并冷凝成岩成矿,形成含矿性差别极大的岩体群,即有的岩体不含矿,有的岩体仅赋存有岩浆就地

熔离型稀疏浸染状矿体;有的岩体既赋存有岩浆就地熔离型稀疏浸染状矿体,又有深部熔离富矿岩浆形成的稠密浸染状矿体;有的岩体全岩矿化,有岩浆深部熔离型浸染状矿体和晚期贯入型致密块状特富矿体。

岩浆冷凝成岩成矿之后,由于晚阶段的构造活动,导致岩体内的某些部分或全部的压力、温度发生变化,有外来含硫挥发性气液参与渗入,与岩浆气液混合,交代岩体内的硅酸盐矿物,使硅酸盐矿物结晶格架中的镍、钴等被释放出来,形成富含硫化物的气液。这种富含硫化物的气液,可在原地富集,叠加在岩浆熔离型浸染状矿体之中,形成岩浆熔离硫化叠加型矿体或矿床;也可在构造动力的驱动下,离开原地而转移至岩体内的构造薄弱部位(如不同岩相接触带,断裂破碎带)富集,形成岩浆熔离硫化叠加型矿体。

矿床生成后,受到东西向和北北东向构造挤压力的破坏,往往伴有脉岩穿切。经后期风化侵蚀,侵位较高的岩体顶部被剥蚀出露地表,发育形成深度不一的氧化带和次生富集带。如γ1岩体就发育有深约40m的氧化带和次生富集带。

综合上述研究成果,岩浆型铜镍硫化物矿床的成岩成矿模式可以称为“以岩浆深部熔离作用为主导的脉动式”成矿模式。