中国PGE矿床类型分析_刘秉光

第38卷 第4期2002年7月地质与勘探

GEOLOGY AND PROSPECT ING Vol.38 No.4July,2002

专家论坛

[收稿日期]2002-04-16;[修订日期]2002-06-02;[责任编辑]曲丽莉。

[基金项目]国家攀登计划95-预项目资助。

[作者简介]刘秉光(1932年-),男,1956年毕业于原长春地质学院,研究员,主要从事岩石学和矿床学研究。

中国PGE 矿床类型分析

刘秉光

(中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029)

[摘 要]中国PGE(铂族元素)矿床类型分析,PG E(铂族元素)矿床包括Pt 、Pd 、R h 、Ru 、Os 、Ir 6种元素,它们有着很强的亲/S 0性和亲/Fe 0族元素性,同时和M o 、T e 、A s 、Sb 、Bi 等元素也有亲缘关系。这些相关元素在不同介质中,组成不同的元素组合,叫做元素/序列0,共有7个序列,它们对P GE 形成有选择性的萃取和捕获能力,叫/萃捕剂0作用,再加上PGE 自身的地球化学差异性,就可能形成多种不同的PGE 矿床类型。列举了6个矿床实例,提出了成矿五要素,分析了中国PGE 矿床前景,认为成矿和地幔岩初始岩浆密切相关。

[关键词]PGE 矿床 成矿元素序列 萃捕剂 地幔岩

[中图分类号]P618.53 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2002)04-0001-07

0 概述

PGE(platinum group elements)包括Pt 、Pd 、Rh 、

Ru 、Os 、Ir 6个元素。铂族元素主要来源于地幔岩和天体,本文着重讨论和地幔岩有关的成矿作用。地幔岩的PGE 含量1@10-9~10@10-9,地壳中PGE 丰度最高的是镁铁质超镁铁质岩,达到0.n @10-9

~n @10-9

;要形成矿体,须要富集到1000倍方能达到工业指标1@10-6,如何实现PGE 元素分类高度富集呢?须由多途径、多阶段、多元素成分的溶体对PGE 的萃取、捕获、聚集,这种多元素溶体称作萃捕剂。在不同的熔体中,除了作为萃捕剂的元素的作用之外,PGE 元素也会按照自身的地球化学习性分离、聚合、形成各种矿体。

地幔岩高出熔率部分熔融,产生拉斑玄武岩岩浆、科马提岩岩浆,Ni 、Cu 、Fe 和S 结合成早期硫化物不混溶矿液,富含PGE,是重要的成矿组合。

地幔出熔岩浆含难熔组分高时,形成阿尔卑斯型超镁铁质岩,Cr 和PGE 组成另一个组合。地幔岩低出熔率部分熔融,产生碱性拉斑玄武岩岩浆,形成P 、Fe 、Ti 和PGE 组合。

地幔岩受到地壳物质混合作用,产生钙碱性岩浆、演化出中酸性斑岩体,会出现Mo 、Cu 和PGE 组合。

再一种情况,各岩浆演化到后期热液阶段出现

Cu 、Ni 、S 和PGE 组合。

另一种外生环境组合,含炭岩系中C 、Ni 、Mo 、V 、U 、PGE 组合。

1 萃捕剂作用

PGE 有着很强的亲S 和亲/Fe 0族元素性;在氧逸度高的溶体中和Cr 也有亲密性,再加上PGE 元素自身的地球化学差异性,各种不同f o 2、f s 2的溶

体,含有不同的元素组合,对PGE 有着不同的萃取捕获能力,促使萃捕剂元素和PGE 元素化合、沉淀成矿物、聚集成矿。在溶液中能够起到萃捕剂作用的元素组合有Cu 、Ni 、Co 、S 组,Fe 、Cr 、S 组,Ti 、Fe 、S 组,M o 、Cu 、Ni 、S 组,C 、Ni 、Mo 、V 、U 组。各种萃捕剂元素组合与PGE 6个元素相结合,可以构成许多排列组合,置于不同的物理化学条件的各溶液中,这些元素组合会先后沉淀成矿物,所以就出现了有的矿床以Pt 、Pd 为主,有的以Pd 、Pt 为主,有的以Os 、Ir 、Ru 为主等不同的矿床。

2 PGE 成矿元素序列

在各种不同的萃捕剂溶液作用下,PGE 元素分类聚集,形成一个系列,包括7个序列。2.1 Cu 、Ni 、S-Pt 、Pd 序列

在拉斑玄武岩浆演化早期,熔离出浸染状硫化

1

物序列,硫化物组合是磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿,铂、钯形成砷、碲、锑、铋化合物。不是所有的早期熔离硫化物铜镍矿都含高品位的PGE矿,只是部分成富矿,多数为伴生矿或者无矿,可能和萃捕剂作用等物理化学环境有关。高品位矿床,如中国的金宝山,俄罗斯的诺里尔斯克,南非布什维尔德杂岩的麦伦斯基(Merensky)层,美国的斯蒂尔沃特等。

2.2Fe、Cr-Os、Ru、Pt、Ir序列

属于阿尔卑斯型超镁铁质岩铬铁矿组合,往往产于铬铁矿层底部,有2个成矿矿物组合,硫化物有铜、镍硫化物,Os、Ru、Pt、Ir硫化物。另一组铬铁矿、磁铁矿和铂族元素互化物合金矿物。这一类矿床在我国只是伴生矿床,如甘肃大道尔吉矿床。南非布什维尔德UG-2铬铁矿组合比较好。

2.3Fe、Ti、V-Pd、Pt序列

属于碱性拉斑玄武岩浆分异熔离层状岩体, PGE硫化物和钛磁铁矿、铬钛铁矿共生,富镁质岩相的钛磁铁矿层,含浸染状硫化物,成不混熔固溶体,矿物有砷铂矿、硫锇矿、自然铂和硫化物共生。中国攀枝花式层状岩体矿化较好,尚未圈定出矿体,南非布什维尔德、津巴布维大岩墙都有这类组合,波兰斯瓦里克斜长岩相中也见同类组合。

2.4Cu、Ni、Au-Pt、Pd序列

当初始岩浆经分异演化到期后热液阶段,溶液中仍以硫化物成分为主,黄铜矿、镍黄铁矿、黄铁矿,铂族矿物尚待研究。氧化带褐铁矿化、硅化,矿石显示出明显热液蚀变作用,品位比较高;四川会理县大岩子是较好的矿床,属接触带型铂矿;布什维尔德岩体也有类似矿床。

2.5Cu、Mo、Fe-Os、Pt、Pd序列

属于中酸性斑岩型铜钼矿,中国斑岩铜钼矿床,含PGE的不少,一般只作伴生元素综合利用。目前达不到独立工业矿体要求。Os、Re、M o往往呈类质同象共生,Pt、Pd分散在硫化物中,也会生成碲铂矿,黑龙江多宝山斑岩铜矿可以作为例子。

2.6Te、As、Sb、Bi-Pt、Pd序列

T e、As、Sb、Bi-Pt、Pd元素组合往往出现在多类铂矿床中,这里所以提出Te、As、Sb、Bi-Pt、Pd 序列,着重强调是岩浆期后热液矿床,属中高温热液矿床,甚至部分矿床含挥发份。PGE聚集在硫化物中或产在硫化物边缘的硅酸盐矿物中,还有产在石英脉硫化物中。组成矿物有:铋钯碲铂矿、钯碲铂矿、碲铂矿、砷铂矿等。矿例有甘肃金川富矿体、四川杨柳坪热液矿体。2.7Ni、Mo、V、U、Au-Pt、Pd序列

属沉积含炭岩系层控矿床,中国南方下寒武统到震旦上统,下寒武统牛蹄塘组含炭黑色页岩是目前最佳含PGE层位,上震旦纪陡山坨组也有成矿的可能。

含炭页岩富含有机质、Ni、Mo、V、U、Au和Pt、Pd形成元素组合,在中国是个重要成矿元素组合。俄罗斯干谷已形成超大型矿床。

3矿床实例

中国主要PGE矿床的分布如图1所示。

3.1云南金宝山硫化物PGE矿床[1,7]

为Cu、Ni、S-Pt、Pd序列,矿床产于云南省金宝山,宁浪)弥渡超镁铁质岩带金宝山超镁铁质岩体。围岩是泥盆纪金宝山组,板岩、变质砂岩、灰岩。岩体有先期侵入的辉绿岩、辉长岩体,后期有单辉橄榄岩、辉橄岩和橄辉岩沿着早期岩体底部侵入,呈似层状水平岩体,岩石蛇纹石化。岩体侵位年龄322Ma(Rb-Sr同位素)[11]。岩体和围岩接触带有热蚀变,角岩化、滑石化、绿泥石化和大理岩化。

硫化物矿体呈似层状,赋存在单斜辉石橄榄岩相,靠近岩相中下部,有几层矿体(图2)。

矿石呈稀疏浸染状,硫化物总含量不超过3%。矿物呈自形、半自形和他形结构。主要硫化物有磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍铁矿,少量磁铁矿和铬铁矿,PGE矿物有锑钯矿、砷铂矿、碲铂矿、锑铂矿、硫铂矿及铁铂合金,等轴铋碲铂矿、等轴锡铂矿以及自然元素铂、钯、金、银,自然铬、铜、铋等。

PGE品位[1],Pt14@10-6~350@10-6,Pd19 @10-6~371@10-6,Ru1@10-6~12@10-6,Rh 0.3@10-6~3@10-6,Ir2@10-6~20@10-6,为Pt、Pd富集型,Cu、Ni低品位,稀土元素配分为LREE稍富集型,显示岩浆结晶分异较弱[1]。岩浆在上侵到岩浆房之前,经深部分异,派生出富铂钯硫化物不混溶岩浆,属于较好矿床。

3.2甘肃大道尔吉含PGE铬铁矿床[9]

大道尔吉含PGE铬铁矿床,产于祁连山加里东褶皱带,岩体为镁铁质)超镁铁质杂岩体,岩体走向NW)NWW,倾向SW转NE,北部和震旦纪灰岩侵入接触,南侧侵入到下古生界沉积火山岩中。岩相有橄榄岩、透辉石岩、辉长岩和纯橄榄岩相,另有斜方辉石岩脉和二辉岩脉(图3)。

铬铁矿主要赋存在岩体西南部纯橄榄岩相内;矿体产状和岩相带基本一致,两者为渐变关系;含矿

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地质与勘探2002年