亲铜元素的地球化学行为研究进展及其在岩浆硫化物矿床中的应用.pdf

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1、第期地质论评GEOLOGICALREVIEWVo1．55NO．6年libNOV．2009亲铜元素的地球化学行为研究进展及其在岩浆硫化物矿床中的应用孙赫，唐冬梅¨，秦克章¨，范新¨，肖庆华¨，苏本勋u1)中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，北京，100029；2)中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京，100025内容提要：亲铜元素在岩浆演化和硫化物熔离过程中的行为是解释岩浆硫化物矿床形成过程的一个窗口，通过实验研究来探讨亲铜元素的地球化学行为，并用于岩浆硫化物矿床的定量化研究是此类矿床今后的一个发展方向。本文总结了硫和亲铜元素在岩浆演化过程中的行为规

2、律，并阐明了在岩浆硫化物矿床中的应用，在如下五个方面分别做了讨论：①通过实验对玄武质岩浆中s溶解度的研究，总结出引起硫化物饱和的4个控制因素：岩浆混合、温度迅速降低、壳源混染、快速的结晶分异作用②通过Ni在橄榄石和硅酸盐熔浆中的分配，定量模拟了岩浆演化过程中，橄榄石中的Ni含量随着橄榄石成分(Fo)变化的规律；③总结了Ni—Cu—PGE～Au在液态硫化物和硅酸盐岩浆中的分配系数，总结了控制分配系数的因素，并探讨了“R一因素”对亲铜元素富集的控制机理；④橄榄石被硫化物包围时，与硫化物发生交换反应，通过交换反应系数(Ko)可以定量估算硫化物熔浆中Ni的含量；⑤通过实验得出的亲铜元素

3、在单硫化物固溶体(MSS)和液态硫化物之间的分配，总结了岩浆铜镍硫化物矿床中的分带现象。最后探讨了岩浆硫化物矿床存在的问题和发展方向。关键词：亲铜元素；岩浆演化；岩浆硫化物矿床；定量模拟；综述亲铜元素(chalcophileelements)指与硫的亲和岩有关的矿床、太古宙绿岩带与科马提岩有关的矿力强，在自然界主要以硫化物状态产出的元素，包括床、早元古代大陆层状侵入体矿床。此外还有一些Cu、Ni、Co和铂族元素(PGE)等。这些元素都在幔学者的分类(RossandTravis，1981，陈浩琉等，源岩浆中含量较高，并且极易与硫结合，因此当幔源1993)对于岩浆硫化物矿床的成矿模

4、式也有不同解岩浆中的硫发生熔离时，这些亲铜元素就在硫化物释。Naldrett(1999)总结了控制岩浆硫化物矿床形中富集，当富集到一定含量的时候就形成岩浆铜镍成的关键因素，汤中立(1991，1996)根据中国的小岩硫化物矿床，因此硫和亲铜元素在幔源岩浆演化过体矿床也提出了硫化物深部预富集的成矿机制，此程中的行为是探讨岩浆硫化物矿床成矿作用的一个外刘月星(1997)提出了“以岩浆深部熔离作用为主窗口。岩浆硫化物矿床是产出铜、镍、铂族等金属元导的脉动式”成矿模式，苏尚国等(2004)总结了该类素的主要矿床，而且这类矿床源于幔源岩浆，并产于矿床的控制因素，而且一些学者还从成矿系统方面

5、不同的地质环境。Naldrett(2004)根据岩浆硫化物对其进行了探讨(李文渊，1996；王瑞廷，2003)。矿床产出的大地构造环境将其划分为绿岩带型矿尽管岩浆硫化物矿床成矿模式存在区别，但是床、大陆边缘裂谷型矿床、克拉通矿床、活动造山带所有的模式都必须经历如下相同的岩浆演化过程，型矿床。汤中立等(2002)岩浆硫化物矿床的成矿时涉及到硫和亲铜元素在岩浆中的行为过程，包括两代、构造环境及岩石组合将这类矿床划分为：元古宙方面：①硫化物在岩浆中达到饱和并熔离；②亲铜与古陨石坑有关的矿床、元古宙以后与大陆裂解有元素(ehaleophileelements)在硫化物中富集到工业关的小

6、型侵入体矿床、显生宙与大陆裂谷溢流玄武品位。硫在岩浆中的溶解度受压力、温度、FeO和注：本文为国家自然科学基金资助项目(编号40772066)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(编号KZCX2一Yw一107)和《科技导报》“博士生创新研究资助计划”A类项目(编号kjdb2o09ol012)的成果。收稿日期：2008—12—06；改回日期：2009—0408；责任编辑：章雨旭。作者简介：孙赫男，1981年生。博士。主要从事镁铁质一超镁铁质杂岩Ni～cu～PGE硫化物矿床学研究电话：010-82998190；Email：sunhe@mail．iggcas．3c．cn。通讯作者：秦

7、克章，研究员。主要从事造山带成矿作用研究。电话：010—82998183；Email：kzq@mail．iggcas．第6期孙赫等：亲铜元素的地球化学行为研究进展及其在岩浆硫化物矿床中的应用841SizO含量、围岩硫的加入的影响，这些因素控制了Wendlandt(1982)研究表明随着岩浆温度的降低，硫化物在岩浆中的熔离。而亲铜元素在形成岩浆硫硫的溶解度也降低(每100℃降低0．04)。SCSS化物矿床的过程中发生四个交换反应：①在岩浆结随压力的降低而迅速增大已经被大量实验所证实晶过程中和硫