峨眉山玄武岩及相关岩浆硫化物矿床成因

中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室的宋谢炎、胡瑞忠、朱丹、朱维光、肖家飞、陶琰等科研人员在国家“973”计划“华南陆块陆内成矿作用：背景与过程”项目——“华南陆块内陆成矿作用综合研究”课题及中科院“百人计划”项目“中国北方岩浆铜镍硫化物矿床”、国家自然科学基金重点项目“峨眉大火成岩省岩浆(PGE)-Cu-Ni硫化物与V-Ti-Fe氧化物成矿作用”等项目经费的资助下，对峨眉大火成岩省玄武岩演化及相关铜镍硫化物成矿作用进行了系统的PGE示踪研究，取得一系列进展。通过对峨眉山玄武岩岩浆演化的PGE示踪研究，科研人员发现峨眉山玄武岩的PGE组成有两个趋势：一是所有高Ti玄武岩和部分低Ti玄武岩经历了S不饱和条件下的分离结晶，表现为随着Ir的降低，Pt和Rh有微弱降低，而Pd有微弱的增加；二是其它低Ti玄武岩随着Ir的降低，Pd、Pt和Rh都显著减少，表明经历了硫化物的熔离。在S不饱和条件下，随着分离结晶的进行，玄武岩Pd/Cr和Pd/Pt比值升高，而Pt/Y比值降低，硫化物熔离则导致Pd/Cr和Pt/Y比值同时降低，而Pd/Pt比值不变；低Ti玄武岩硫化物熔离不仅造成了Pd的亏损，也导致了Cu/Pd比值迅速增高。该成果已在《化学地质学》（Chemical Geology）（2009）上发表。通过对岩浆硫化物矿床类型和成因的PGE示踪研究，科研人员将峨眉大火成岩省岩浆硫化物矿床分为三类：（1）Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床（杨柳坪、正子岩窝、清矿山等）；（2）Ni-Cu硫化物矿床（力马河和白马寨等）；（3）少硫化物型的PGE硫化物矿床（金宝山、朱布、阿布郎当等）。上述三类岩浆硫化物矿床矿石硫化物中Ni、Cu和PGE的含量有着显著的差异。金宝山少硫化物型Pt-Pd矿床矿石硫化物中PGE含量最高，与Bushveld岩体的Merensky层和Great Dyke富PGE层的PGE组成相似，相对于Ni和Cu显示出弱的正异常。杨柳坪和清矿山多硫化物型Ni-Cu-PGE矿床矿石中硫化物的PGE却明显低于金宝山矿床的硫化物，并具有明显的PGE相对于Ni和Cu的亏损，这种特征与俄罗斯Noril’sk矿床的硫化物基本一致。而力马河和白马寨多硫化物型Ni-Cu矿床硫化物的PGE含量甚至低于加拿大Voisey’s Bay矿床硫化物中PGE的含量，并显示出更为显著的PGE负异常。在100%硫化物标准化后的PGE相关图上，少硫化物型矿床（金宝山）硫化物的PGE间显示出良好的正相关关系，而多硫化物型矿床（杨柳坪、清矿山、力马河、白马寨）硫化物的Pt和Pd与Ir为负相关关系；金宝山矿床矿石硫化物Cu/Pd比值最小，而力马河和白马寨矿石硫化物的Cu/Pd比值最大，达105以上。高的PGE含量和低的Cu/Pd比值说明金宝山矿床的硫化物是从PGE不亏损的玄武岩浆中熔离出来的，Ru、Pt和Pd与Ir的正相关关系，以及变化较小的Pd/Ir比值，表明没有发生IPGE与PPGE的分异，因此，推测其较大的PGE含量变化与硫化物熔离时R值大小的变化有关。异常低的PGE含量和异常高的Cu/Pd比值暗示力马河和白马寨矿床的硫化物是从PGE强烈亏损的玄武岩浆中熔离出来的，Pt和Pd与Ir的负相关关系、以及Pd/Ir比值的剧烈变化表明硫化物发生了明显的IPGE与PPGE的结晶分异。杨柳坪和清矿山矿床硫化物PGE特征介于上述两类矿床之间，也显示出硫化物熔浆的分离结晶。上述成果已发表在Chemical Geology（2008）上。通过上述研究，地球化学所矿床地球化学国家重点实验室的科研人员总结出PGE示踪研究的关键要点包括：（1）准确的数据，PGE在许多玄武岩、镁铁－超镁铁侵入岩、甚至硫化物矿石中含量很低（10-9数量级），分析难度非常大，高质量的数据是获得正确成因信息的基础；（2）其它不相容微量元素与PGE的配合有助于更好地提取玄武岩分离结晶和硫化物熔离的成因信息；（3）硅酸盐熔浆/硫化物熔浆之比（R值）是分析硫化物熔离特征非常重要的指标，但用单个元素计算的R值往往得到相互矛盾的结果和错误的信息，因此，R值的计算最好采用两种元素相关图的形式；（4）IPGE与PPGE的相关图是判别硫化物熔浆结晶分异的有效工具。（来源：中科院地球化学研究所）
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