中科院矿床思考题答案(供参考)

高等矿床学思考题1.岩浆矿床的主要特点是什么？（1）成矿和成岩作用基本上是同时进行的；（2）矿体主要产在岩浆岩母岩体内；（3）浸染状矿体与围岩一般呈过渡关系（渐变过渡或者迅速过渡），贯入式矿体有清楚明显的界限，围岩蚀变不发育，但自变质作用较普遍；（4）矿石的矿物组成与母岩的基本相同，仅矿石中矿石矿物相对富集；（5）多数岩浆矿床的成矿温度较高，达1200~1500℃；（6）矿床主要和镁铁质岩-超镁铁质岩等有成因联系，少数矿床与碱性岩或碳酸岩有关2.岩浆矿床有什么成矿专属性？这些专属性是受什么因素控制？成矿专属性主要表现在：与超基性岩有关的岩浆矿床主要为铬铁矿矿床，与超基性-基性岩有关的岩浆矿床主要为铂族元素矿床，与基性-超基性岩有关的岩浆矿床主要为Cu-Ni 硫化物矿床，基性岩有关的是钒钛磁铁矿矿床，深成碱性岩有关的是磁铁矿-磷灰石矿床，金伯利岩浆有关的是金刚石矿床，蚀变花岗岩有关的是稀有及稀土元素矿床，安山岩有关的是磁铁矿-赤铁矿矿床等；受控因素：（1)原始岩浆的性质和所含有有用组分的多少，对能否形成岩浆矿床有重要影响。

例如铬、镍、钴、铂和钛等元素在基性、超基性岩中的含量远比中性岩和酸性岩中的高，所以这些矿产与基性、超基性岩有密切空间和成因上的联系。

（2)岩浆岩挥发分含量和微量元素地球化学特征等的控制，岩浆中含有适量的挥发性组分对形成岩浆矿床是有利的。

挥发性组分容易与成矿金属络合，防止其分散到早期晶出的造岩矿物中去。

（3）岩浆的岩石地球化学特征、酸碱度变化;（4）大地构造背景，不同的岩浆矿床与特定的岩浆岩有关，而一定类型的岩浆岩又与特定类型的大地构造背景有关。

例如伸展构造背景有利于幔源岩浆的形成，形成的超基性岩，金伯利岩，碳酸岩等分别对应不同岩浆矿床的形成。

3.岩浆岩含矿性受什么因素控制？如何判别含矿性好坏？岩浆源区，初始岩浆/母岩浆的性质及其所含有用组分的多少，部分熔融程度岩浆侵位过程中的结晶分异和流动分异，形成铬铁矿堆晶层。

岩浆体系中硫饱和程度、Fe饱和程度，岩浆发生熔离作用等其中硫饱和途径主要有：不同性质岩浆混合作用、地壳围岩含硫地层的同化混染、硅酸盐矿物氧化物的结晶分异、长英质地壳的加入等等。

如何判别含矿性好坏？含矿性的好坏可以通过研究岩浆岩来建立相应的机制，例如建立镁铁—超镁铁岩含矿性的判别方法如下：（1）利用橄榄石的定量模拟计算来分析橄榄石中Ni 的含量—受结晶分异作用的影响和受硫化物熔离作用的影响，（2）通过Re-Os 同位素可以判定岩浆的混染程度、硫化物富集过程，（3）硫同位素是判断岩浆硫化物矿床硫的来源的有效方法，（4）利用PGE 含量来模拟母岩浆部分熔融程度的高低，（5）全岩的Cu/Zr 比值是判断硫化物熔离的有效手段，（6）岩相分异对矿化的影响主要体现在对已有矿体的保存或破坏作用4.正序与反序侵位序列的形成机制是什么？由基性岩浆分异的火成岩（包括纯橄榄岩、橄榄岩、辉石岩、苏长岩、辉长岩及斜长岩等）所构成的层状盆或漏斗状侵入体，岩体具良好的韵律层和旋回性，自下而上依次为超基性-基性或者是较基性岩、中性岩、酸性岩，此序列为正序，反之为反序；正序的形成是由于基性岩浆在深处由于结晶分异作用的进行，超基性-基性的物质结晶温度高，而先结晶，因比重大而发生重力分异，在底部先形成超基性-基性岩层，而后伴随岩浆的冷凝、温度的下降，中性物质开始结晶分异，沉积于中间层，最后是结晶温度最低的酸性物质的结晶固结，它在最上层，这样就形成了正序序列，其可能来源于一个岩浆房，属同一期次的岩浆；反序序列则不一样，可能为多期侵位的，它是酸性岩浆先喷发沉积在底部，而后中性岩浆次喷发就位于在中间，基性的岩浆最后喷发到顶部而形成的。

也有可能与岩浆本身的物理性质有关，酸性不易流通，常就位在底部5.同样是镁铁质－超镁铁质岩，为什么蛇绿岩套含Cr，而陆相热侵位的镁铁质－超镁铁质岩则含Cu-Ni？陆相热侵位大型Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床与板内大火成岩省、科马提岩和镁铁-超镁铁质岩浆中富金属硫化物熔体的堆积有成因联系，且多与地幔柱事件相关。

超镁铁质岩浆富Mg，贫硫，侵位上升速率快，在地壳多有含硫围岩的加入（norilsk）。

而镁铁质岩浆贫Mg,再结晶晚期多会熔离出硫化物并成矿（金川）。

前者硫饱和机制多为地壳硫的加入，或者多为结晶分异或围岩混染或岩浆混合所导致的降温、升压、降低Fe含量、增加硅含量，从而导致各自硫饱和。

蛇绿岩豆荚状铬铁矿形成于以下环境：洋中脊环境；大洋环境的俯冲带上（SSZ）（弧后盆地、岛弧及弧前环境）多与超镁铁质岩浆的早期结晶堆积有关。

陆相热侵位（1）陆壳厚，围岩混染作用大，同化地壳中含硫（也有硅）围岩；（2）地热梯度高，科马提质岩浆参与成矿；（3）发生交代富集的大陆岩石圈地幔的贡献。

（4）原地就位，熔离成矿蛇绿岩（1）形成于板块构造机制建立后的大洋岩石圈，而后通过俯冲作用构造就位；（2）主要赋存于地幔橄榄岩中，方辉橄榄岩及纯橄岩为其成矿专属岩石。

（3）豆荚状铬铁矿中铬主要来自于原始地幔。

二者差异现归纳如下1)有用元素存在形式不同。

陆相热侵位的铜镍矿中有用元素铜和镍大都以硫化物形式存在，而蛇绿岩型铬铁矿矿床的铬则存在于氧化物中，蛇绿岩套中铬铁矿成矿机制是在上地幔部分熔融过程中，石榴石、单斜辉石不一致熔融形成铬尖晶石（铬铁矿），同时斜方辉石融化形成橄榄石（成因有很多种，以上来自课件）；2)成矿物质来源不同。

铜镍矿床的矿质来源主要为被交代的再富集大陆岩石圈地幔，大多有围岩中硫元素（有时也有成矿金属元素）的加入。

而蛇绿岩型铬铁矿矿床的矿质来源很可能全部来源于深部原始地幔。

3)科马提质岩浆的作用。

科马提质岩浆的参与会直接作用，有利于形成铜镍矿床，而蛇绿岩型铬铁矿矿床中没有类似的报道。

4)形成的构造背景不同。

陆相热侵位的铜镍矿形成于大陆环境中，且偏向于克拉通边缘等部位，蛇绿岩型铬铁矿主要形成于大洋环境的地幔橄榄岩中。

5)a蛇绿岩套中铬铁矿床形成时，上覆的是洋壳；陆相热侵位的镁铁质－超镁铁质岩形成铜镍硫化物矿床时上覆的是陆壳。

洋壳比较薄，矿床形成时的上覆压力比较小，陆壳较厚，矿床形成时上覆压力大。

压力更大有利于硫化物更充分熔离，形成铜镍硫化物矿床。

b蛇绿岩套代表残余的洋壳，其初始形成时演化时间比较短，迅速固结，可能还无法达到硫化物饱和熔离，铬铁矿结晶时间早，所以容易富集成矿，最后随蛇绿岩构造就位。

而陆相铁镁质-超铁镁质热侵位，演化时间较长，后期演化同化混染围岩成分（如S）容易达到硫化物饱和熔离形成铜镍硫化物矿床。

现今发现在陆相铁镁质-超铁镁质中的铜镍硫化物矿床的深部可能也存在铬铁矿床。

6.岩浆铜镍硫化物矿床成矿的最关键控制因素？母岩浆性质——形成岩浆铜镍硫化物矿床的先决条件，因此是最关键的控制因素。

首先，母岩浆的性质决定了Cu、Ni、S、PGE等成矿元素含量。

例如：富Cu和PGE矿床的母岩浆通常是地幔柱来源的；富Ni矿床的母岩浆通常是非地幔柱性质的；如果母岩浆是由于地幔在低压下低程度部分熔融形成的拉斑玄武岩，母岩浆氧逸度低，硫饱和，则其所含的Cu、Ni-PGE等成矿元素少，难成大矿；如果母岩浆是地幔在高压下高程度部分熔融（如科马提岩），所形成的母岩浆则含有较多的Cu、Ni-PGE等成矿元素，成大矿的潜力大。

其次，母岩浆的性质(温度和量)某种程度决定了其能同化混溶围岩的量，即还原硫的吸收能力。

母岩浆Mg#越高，岩浆温度越高，上升侵位时能量越大，能在几乎保持液态的情况下同化更多的地壳的还原硫，利于成矿元素的沉淀成矿。

7.地幔源区经历俯冲作用是否有利于成矿？是！a)经历俯冲作用的幔源，通常在成分上是更为饱满的，因此更容易诱发部分熔融，产生成矿的母岩浆b)经过俯冲交代的地幔源区，通常由于水流体的加入导致源区氧逸度升高，而氧逸度的增高，提高了硫在岩浆的溶解度，使得岩浆中硫是不饱和的，进而能携带更多的成矿元素如：Cu、Ni-PGE。

c)俯冲板片本身含有较多的成矿元素，因此经历俯冲交代的地幔能更加富集成矿元素d)由于俯冲交代，使得原来赋存在地幔的成矿元素的硫化物不稳定，因而在地幔部分熔融时，这些成矿元素将更大程度地进入岩浆8.如何确定母岩浆性质？冷凝边：通常代表着最早冷凝晶出的母岩浆，但也混染有围岩的成分。

直接粉末测量主微量，可以代表母岩浆的成分。

熔融包裹体：较为直接，但是如何判断熔融包裹体是最为原始的母岩浆还是经历一定的结晶分异的演化的岩浆；一般采用最大Mg#值的熔融包裹体为母岩浆。

方法：LA，内容：熔融包裹体的主量和微量成分，进而获得母岩浆的微量成分，主量可选择性使用；最早结晶的侵入岩：排除堆晶结构对估算的影响，Mg值的估算通常加上后期结晶出的岩体，并合理假定二者的相对含量，这样二者混合的成分通常代表母岩浆。

方法：LA，内容：单斜辉石的微量成分，进而获得母岩浆的微量成分，部分微量元素要小心使用最早结晶的橄榄石：但是需要满足很多假设条件（如假设是平衡熔融，K D = (FeO melt)/(FeO Ol) * (MgO Ol)/(MgO melt) =0.3,合理得出母岩浆最开始晶出的橄榄石的牌号，可以讨论下这里）；无法得到微量元素含量；得不到成矿元素的含量；含水岩浆不适用。

方法：电子探针，内容：橄榄石的主量成分，进而获得母岩浆的主量成分。

9.橄榄石的结晶分异、与硫化物之间的反应对成矿的利弊？（邹屹）有利也有弊有利是因为橄榄石的结晶分异能降低岩浆中二价铁的含量从而降低硫化物在岩浆中的溶解度使得硫化物熔体在后期演化中分离成矿；有弊是因为橄榄石的结晶分异会使得成矿元素Ni Cr进入结晶相橄榄石从而造成成矿元素的丢失不利于成矿。

二者的利害关系，取决于岩浆中硫化物的所占的比例、硫饱和并与硅酸盐熔体分离的时间、及熔离前橄榄石结晶分异的持续时间。

（陈喜连）1)对于铜镍硫化物矿床，富含金属元素的硫化物熔体从硅酸盐中的熔离有利于该类矿床的形成。

而硫化物在硅酸盐中的溶解度受到熔体中Fe含量的控制，Fe含量越高，硫化物的溶解度越大，因此岩浆中含有较多的Fe则不利于硫化物的熔离。

2)在硅酸盐岩浆中，早结晶的橄榄石具有高的Fo和Ni含量，此时岩浆中Fe含量较高，晚结晶的橄榄石开始含Fe，此时岩浆中的Fe开始减少。

3)结晶的橄榄石在一定程度上会和与出熔的硫化物熔体发生反应，发生Fe-Ni交换，使得橄榄石中Ni增加，而硫化物熔体中Ni减少。

综上，橄榄石结晶不能太早，因为太早会造成熔体中Fe含量很高，硫化物熔体很难从中出熔；也不能太晚，因为太晚会与出熔的硫化物熔体发生反应（Fe-Ni交换），造成硫化物熔体中Ni浓度的下降。

王开元橄榄石是岩浆演化早期结晶的矿物，橄榄石的结晶，降低了熔浆中Mg,Fe,Mn,Ti,Ni,Co 等元素的含量，不利于岩浆矿床的形成，但对于铜镍硫化物矿床，橄榄石的结晶提高了熔浆中S的浓度，利于硫化物的饱和熔离，新疆喀拉通克铜镍矿硫化物熔离的主要原因就是硅酸盐矿物的结晶。